專利名稱：一種盾構(gòu)直接截除立交橋群樁掘進(jìn)施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種盾構(gòu)直接截除立交橋群樁掘進(jìn)施工方法。
背景技術(shù)：
隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)建設(shè)，地鐵軌道交通呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢，但受原先城市規(guī)劃的制約，新的地鐵隧道在施工中將不可避免的會部分穿越既有立交橋。國內(nèi)一般采用樹根樁進(jìn)行樁基托換后再進(jìn)行人工破除原橋樁，該技術(shù)是一種技術(shù)難度大、費用較高、工期較長、風(fēng)險性較強的一種特殊施工方法。而國外在保證施工中舊橋的功能發(fā)揮的同時，除去影響盾構(gòu)向前推進(jìn)的障礙物，首先對結(jié)構(gòu)本身進(jìn)行加固，對橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行托換，使樁基礎(chǔ)的荷載轉(zhuǎn)移，然后將樁進(jìn)行拔除或在適當(dāng)部位進(jìn)行截斷，最后盾構(gòu)才通過。中國正處于城市地鐵施工發(fā)展時期，城市地鐵大多數(shù)都要穿越立交橋或構(gòu)筑物樁基。盾構(gòu)直接截除群樁技術(shù)將是今后地鐵修建的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)樹根樁樁基托換難度大、費用高、風(fēng)險大等問題，提供一種新的盾構(gòu)直接截除立交橋群樁掘進(jìn)施工方法。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種盾構(gòu)直接截除立交橋群樁掘進(jìn)施工方法，包括以下步驟
步驟一、對橋周邊構(gòu)筑物進(jìn)行調(diào)查與處理； 步驟二 盾構(gòu)直接截除橋樁施工風(fēng)險分析；
步驟三、閥板與注漿聯(lián)合進(jìn)行樁基托換⑴土方清除把橋樁之間的地面土挖除，挖除厚度控制在大于80cm ；⑵鉆孔并安設(shè)注漿管清除土方后，施工注漿孔，孔深以插到持力層為準(zhǔn)，孔間距為1. 0 2. 5m，鉆孔后立即安設(shè)袖閥管；⑶閥板施工袖閥管安設(shè)完后，首先施工墊層，然后在各個橋樁上植筋，并用鋼筋把所有橋樁之間連接成一體，最后澆筑混凝土， 混凝土凝固后即形成與所挖除土方厚度相當(dāng)?shù)拈y板；⑷注漿并轉(zhuǎn)換受力體系閥板施工完后，在注漿孔里采用跳孔后退式分段注漿，注漿時進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)橋的承載力轉(zhuǎn)移到閥板上時就停止注漿；
步驟四盾構(gòu)機優(yōu)化改造
(1)受力計算配置刀具盾構(gòu)設(shè)計時，在刀盤周邊均勻布設(shè)6把周邊滾刀；
(2)完善盾構(gòu)微震動功能；(3)增設(shè)橋樁應(yīng)力視頻監(jiān)控；(4)設(shè)置土艙觀察孔；(5)在刀盤開口較大地方焊接中間為斷開式格柵；(6)螺旋機上增設(shè)檢查口 ；(7)增設(shè)帶壓進(jìn)倉破除輔助設(shè)備；
步驟五盾構(gòu)截樁掘進(jìn)施工⑴施工前準(zhǔn)備施工前在橋樁上安設(shè)應(yīng)力監(jiān)測和沉降監(jiān)測，取得初始值；⑵截樁前控制盾構(gòu)截樁前5m開始減速掘進(jìn)，速度控制在2 3cm/min之間，推力控制在8000KN以下；⑶截樁控制當(dāng)?shù)侗P接觸橋樁時，速度控制在2cm/min以下，同時通過視頻監(jiān)控橋樁的應(yīng)力應(yīng)變來動態(tài)控制刀盤扭矩；⑷離開橋樁控制盾構(gòu)機離開橋樁后，速度控制在2 3cm/min之間，同時，當(dāng)盾尾脫離管片3 細(xì)時，立即進(jìn)行二次補注漿。盾構(gòu)掘進(jìn)通過后，及時進(jìn)行地面跟蹤注漿，步驟如下
⑴施工監(jiān)測分析盾構(gòu)穿越橋樁后，每天進(jìn)行沉降監(jiān)測；⑵地面跟蹤注漿當(dāng)沉降速率大于0. 2mm/d或開累沉降量大于2mm，立即在閥板預(yù)留注漿管內(nèi)進(jìn)行注漿；⑶成型隧道壁后補注漿盾構(gòu)通過橋樁后，立即采用雷達(dá)對成型隧道壁后進(jìn)行探測，發(fā)現(xiàn)空洞，立即在管片背后進(jìn)行補注漿。采用上述方法直接截除立交橋群樁，解決了傳統(tǒng)樁基托換施工難題，實現(xiàn)了盾構(gòu)機直接截除立交橋群樁，降低了橋的下沉量，保證立交橋安全。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、利用閥板和注漿加固聯(lián)合進(jìn)行群樁樁基托換，解決了群樁無法實現(xiàn)樁基托換的難題，且其施工成本低，工效高；
2、通過截樁工況對盾構(gòu)機進(jìn)行優(yōu)化改造，實現(xiàn)了直接用盾構(gòu)機截除橋樁，不僅增加了橋的整體承載力，而且實現(xiàn)了快速截樁掘進(jìn)；
3、采用抗水分散性漿液進(jìn)行同步注漿，并通過視頻監(jiān)控橋樁應(yīng)力應(yīng)變來動態(tài)調(diào)整截樁參數(shù)，實現(xiàn)了掘進(jìn)過程中橋樁零沉降；
4、通過實時沉降監(jiān)測與地面跟蹤注漿，大大降低了施工風(fēng)險；
5、運用雷達(dá)探測技術(shù)和及時二次補注漿，確保立交橋受力能通過原橋樁有效傳遞到隧道上，確保今后運營安全；
總之，采用本發(fā)明所述的盾構(gòu)直接截除立交橋群樁掘進(jìn)施工方法，具有工藝簡單、施工工期短、施工成本低、風(fēng)險可控等優(yōu)點，采用該技術(shù)成功地完成了長沙地鐵2號線左右線截樁穿越芙蓉立交橋，填補了我國盾構(gòu)直接截除橋樁零沉降的技術(shù)空白，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本方法適用于盾構(gòu)直接截除立交橋群樁掘進(jìn)施工，也適合于盾構(gòu)直接截除其它構(gòu)筑物樁基工程。


圖1為本發(fā)明所述盾構(gòu)機刀盤的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中1-中間為斷開式格柵；2-周邊滾刀。
具體實施例方式
一種盾構(gòu)直接截除立交橋群樁掘進(jìn)施工方法，包括以下步驟 步驟一、對橋周邊構(gòu)筑物進(jìn)行調(diào)查與處理 ⑴周邊構(gòu)筑物調(diào)查
盾構(gòu)施工進(jìn)場前，對立交橋進(jìn)行調(diào)查，掌握橋的各種資料； ⑵構(gòu)筑物處理
對橋樁間有煤氣管等管線進(jìn)行改移； 步驟二 盾構(gòu)直接截除橋樁施工風(fēng)險分析⑴風(fēng)險辨識
根據(jù)橋的功能與盾構(gòu)即將截除的橋樁進(jìn)行受力分析，找出施工風(fēng)險源； ⑵風(fēng)險分析
根據(jù)盾構(gòu)截樁工況對橋樁產(chǎn)生風(fēng)險進(jìn)行分析； ⑶風(fēng)險等級劃分
根據(jù)施工可能發(fā)生的風(fēng)險大小進(jìn)行等級劃分； 步驟三、閥板與注漿聯(lián)合進(jìn)行樁基托換 ⑴土方清除
用挖機把橋樁之間地面土挖除，挖除厚度控制在大于80cm，具體厚度應(yīng)根據(jù)如下閥板所應(yīng)承受的荷載確定； ⑵鉆孔并安設(shè)注漿管
清除土方后，采用地質(zhì)鉆機施工注漿孔，孔深以插到持力層(公知，在地基基礎(chǔ)設(shè)計時， 直接承受基礎(chǔ)荷載的土層稱為持力層)為準(zhǔn)，孔間距為1. 0 2. 5m，鉆孔后立即安設(shè)袖閥管，袖閥管注漿施工為本領(lǐng)域的公知技術(shù)； ⑶閥板施工
袖閥管安設(shè)完后，首先施工墊層，然后在各個橋樁上植筋，并用鋼筋把所有橋樁之間連接成一體，最后澆筑混凝土，混凝土凝固后即形成與所挖除土方厚度相當(dāng)?shù)拈y板； ⑷注漿并轉(zhuǎn)換受力體系
閥板施工完后，在注漿孔里采用跳孔后退式分段注漿，注漿時進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)橋的承載力轉(zhuǎn)移到閥板上時就停止注漿，所述跳孔后退式分段注漿為本領(lǐng)域的公知技術(shù)； 步驟四盾構(gòu)機優(yōu)化改造
(1)受力計算配置刀具
盾構(gòu)設(shè)計時，在刀盤周邊均勻布設(shè)6把周邊滾刀，提高盾構(gòu)機切除橋樁的能力；
(2)完善盾構(gòu)微震動功能
通過增加刀盤剛度和強度，同時減少鉸接油缸的有效伸縮量，使盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)實現(xiàn)微動功能，，確保盾構(gòu)機能夠在高速、大扭矩、大推力情況下截樁掘進(jìn)；
(3)增設(shè)橋樁應(yīng)力視頻監(jiān)控
在即將截除的立交橋下安設(shè)視頻，并把信號接入盾構(gòu)操作室，使地面監(jiān)控室管理、指揮人員能隨時掌握盾構(gòu)機工作面和橋的狀況； (4)設(shè)置土艙觀察孔
在盾構(gòu)土倉合理部位設(shè)置觀察孔，使施工人員在人行間門開啟之前能夠充分掌握土艙中的情況，確保施工安全；
(5)刀盤焊接中間為斷開式格柵
在刀盤開口較大地方焊接斷開式格柵，如圖1所示，避免斷樁及大快樁體進(jìn)入土倉堵塞螺旋機；
(6)螺旋機上增設(shè)檢查口
為了防止盾構(gòu)截除的樁渣堵塞螺旋機，在螺旋機“炮筒”上開設(shè)一個40 X 40cm的施工口，之后用悶板封住，悶板與“炮筒”間用法蘭連接；
(7)增設(shè)帶壓進(jìn)倉破除輔助設(shè)備在土艙內(nèi)盾構(gòu)胸板位置安裝上下攀登用的扶梯與橫向的工作平臺，設(shè)置換氣、給排水和風(fēng)搞破除高壓風(fēng)接頭；
此外，盾構(gòu)截樁前要對盾構(gòu)機進(jìn)行維修保養(yǎng)，對刀盤及刀盤驅(qū)動系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、螺旋機系統(tǒng)、人行閘等主要系統(tǒng)進(jìn)行徹底保養(yǎng)和深度檢查，確保各系統(tǒng)功能正常，以有效應(yīng)對施工過程中可能發(fā)生的氣壓法施工及盾構(gòu)切樁等工況，對各系統(tǒng)主要部件準(zhǔn)備充足的備件以應(yīng)對有關(guān)零部件損壞時及時更換需要。步驟五盾構(gòu)截樁掘進(jìn)施工 ⑴施工前準(zhǔn)備
施工前在橋樁上安設(shè)應(yīng)力監(jiān)測和沉降監(jiān)測，取得初始值； ⑵截樁前控制
盾構(gòu)截樁前5m開始減速掘進(jìn)，速度控制在2 3cm/min之間，推力控制在8000KN以下， 而且加強同步注漿質(zhì)量；
⑶截樁控制當(dāng)?shù)侗P接觸橋樁時，采用低轉(zhuǎn)數(shù)、低速度進(jìn)行掘進(jìn)，速度控制在2cm/min 以下，同時通過視頻監(jiān)控橋樁的應(yīng)力應(yīng)變來動態(tài)控制刀盤扭矩；
⑷離開橋樁控制盾構(gòu)機離開橋樁后，仍然采用低轉(zhuǎn)數(shù)，中速度掘進(jìn)，速度控制在2 3cm/min之間，同時，當(dāng)盾尾脫離管片3 細(xì)時，立即進(jìn)行二次補注漿。步驟六盾構(gòu)通過后跟蹤注漿 ⑴施工監(jiān)測分析
盾構(gòu)穿越橋樁后，每天進(jìn)行沉降監(jiān)測，并分析其原因；
⑵地面跟蹤注漿當(dāng)沉降速率大于0. 2mm/d或開累沉降量大于2mm，立即在閥板預(yù)留注漿管內(nèi)進(jìn)行注漿；
⑶成型隧道壁后補注漿盾構(gòu)通過橋樁后，立即采用雷達(dá)對成型隧道壁后進(jìn)行探測，發(fā)現(xiàn)空洞，立即在管片背后進(jìn)行補注漿。通過以上方法，即可完成盾構(gòu)直接截除立交橋群樁的掘進(jìn)施工。工程實例
長沙地鐵2號線迎賓路站 芙蓉廣場站區(qū)間全長550，采用盾構(gòu)施工，該區(qū)間盾構(gòu)需要截除芙蓉立交橋M根橋樁，橋長度為120米，立交橋下有一直徑為4米高壓電纜隧道，離盾構(gòu)隧道只有1.3米。該區(qū)間左線于2011年5月10日開始進(jìn)入芙蓉立交橋，只用10天就安全穿越立交橋，而且直接截除3根橋樁，旁穿15根樁，橋樁無下沉。右線于2011年6月8日開始進(jìn)入橋區(qū)，只用了 8天就順利完成21根樁的截除，平均日進(jìn)度15米，經(jīng)監(jiān)測，橋樁無沉降，閥板外地面最大沉降也只有2mm，充分證明本發(fā)明所述的方法適用性強，施工效果很好。目前城市地鐵90%以上均采用盾構(gòu)法施工，國內(nèi)規(guī)劃修建地鐵城市已超過30個， 城際鐵路也大量采用盾構(gòu)法，基本上每條地鐵線路均要穿越立交橋或構(gòu)筑物樁基礎(chǔ)，本發(fā)明所述的方法推廣前景好。
權(quán)利要求
1.一種盾構(gòu)直接截除立交橋群樁掘進(jìn)施工方法，其特征是包括以下步驟 步驟一、對橋周邊構(gòu)筑物進(jìn)行調(diào)查與處理；步驟二 盾構(gòu)直接截除橋樁施工風(fēng)險分析； 步驟三、閥板與注漿聯(lián)合進(jìn)行樁基托換 ⑴土方清除把橋樁之間的地面土挖除，挖除厚度控制在大于80cm ； ⑵鉆孔并安設(shè)注漿管清除土方后，施工注漿孔，孔深以插到持力層為準(zhǔn)，孔間距為1. 0 2. 5m，鉆孔后立即安設(shè)袖閥管； ⑶閥板施工袖閥管安設(shè)完后，首先施工墊層，然后在各個橋樁上植筋，并用鋼筋把所有橋樁之間連接成一體，最后澆筑混凝土，混凝土凝固后即形成與所挖除土方厚度相當(dāng)?shù)拈y板； ⑷注漿并轉(zhuǎn)換受力體系閥板施工完后，在注漿孔里采用跳孔后退式分段注漿，注漿時進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)橋的承載力轉(zhuǎn)移到閥板上時就停止注漿； 步驟四盾構(gòu)機優(yōu)化改造(1)受力計算配置刀具盾構(gòu)設(shè)計時，在刀盤周邊均勻布設(shè)6把周邊滾刀；(2)完善盾構(gòu)微震動功能；(3)增設(shè)橋樁應(yīng)力視頻監(jiān)控；(4)設(shè)置土艙觀察孔；(5)在刀盤開口較大地方焊接中間為斷開式格柵；(6)螺旋機上增設(shè)檢查口；(7)增設(shè)帶壓進(jìn)倉破除輔助設(shè)備； 步驟五盾構(gòu)截樁掘進(jìn)施工 ⑴施工前準(zhǔn)備施工前在橋樁上安設(shè)應(yīng)力監(jiān)測和沉降監(jiān)測，取得初始值； ⑵截樁前控制盾構(gòu)截樁前5m開始減速掘進(jìn)，速度控制在2 3cm/min之間，推力控制在8000KN以下；⑶截樁控制當(dāng)?shù)侗P接觸橋樁時，速度控制在2cm/min以下，同時通過視頻監(jiān)控橋樁的應(yīng)力應(yīng)變來動態(tài)控制刀盤扭矩；⑷離開橋樁控制盾構(gòu)機離開橋樁后，速度控制在2 3cm/min之間，同時，當(dāng)盾尾脫離管片3 細(xì)時，立即進(jìn)行二次補注漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)直接截除立交橋群樁掘進(jìn)施工方法，其特征是盾構(gòu)掘進(jìn)通過后，及時進(jìn)行地面跟蹤注漿，步驟如下⑴施工監(jiān)測分析盾構(gòu)穿越橋樁后，每天進(jìn)行沉降監(jiān)測；⑵地面跟蹤注漿當(dāng)沉降速率大于0. 2mm/d或開累沉降量大于2mm，立即在閥板預(yù)留注漿管內(nèi)進(jìn)行注漿；⑶成型隧道壁后補注漿盾構(gòu)通過橋樁后，立即采用雷達(dá)對成型隧道壁后進(jìn)行探測，發(fā)現(xiàn)空洞，立即在管片背后進(jìn)行補注漿。
全文摘要
本發(fā)明涉及隧道盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種盾構(gòu)直接截除立交橋群樁掘進(jìn)施工方法，解決現(xiàn)有盾構(gòu)隧道掘進(jìn)進(jìn)行傳統(tǒng)橋樁托換時存在巨大風(fēng)險、技術(shù)要求高、工期長、成本高等問題；先進(jìn)行風(fēng)險評估后，進(jìn)行閥板和注漿聯(lián)合進(jìn)行群樁樁基托換，盾構(gòu)截除橋樁前進(jìn)行盾構(gòu)優(yōu)化改造；盾構(gòu)掘進(jìn)截樁前盾構(gòu)開始減速，截樁時動態(tài)調(diào)整扭矩，截樁后低轉(zhuǎn)速掘進(jìn)，盾構(gòu)通過后進(jìn)行地面跟蹤注漿，洞內(nèi)采用雷達(dá)探測后及時補注漿。具有工藝簡單、施工工期短、成本低、風(fēng)險可控等優(yōu)點，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，適用范圍廣。
文檔編號E21D9/093GK102418531SQ20111041772
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者毋海軍, 王宗勇, 祁璽劍, 雷軍 申請人:中鐵十二局集團(tuán)有限公司, 中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司