姜群会
中铁隧道局集团海外工程有限公司 河南 471002
摘要:由于施工组织的安排,Allenby车站(长120米,宽24米)先浇筑了中间部分(85米)永久底板,永久底板高于接收底板和二次始发底板1.95米,为了进行下一区间的掘进,盾构须经过先提升、后过站、再降落到二次始发底板的过程。为了确保盾构提升与降落工作安全高效的进行,以色列分公司施工管理部对盾构过站方案进行了系统的研究,依据详细的工作流程制定了相应的测量监测技术方案,并依据第一台盾构过站的经验,优化测量监测技术,指导了第二台盾构安全顺利地进行过站施工。
关键词:盾构;过站;顶升;测量;监测
一、引言
为了测量与监测在盾构顶升与降落过程中盾体本身的姿态变化,避免盾体在顶升过程中出现扭转、前后、左右及不对称的高差,导致个别千斤顶受力超载以至于支撑坍陷、盾体翻转滚落等重大事故发生,我们采取了千斤顶顶升支座高程控制、千斤顶底板垫块支撑高程控制、铰接环处变形监测、盾体扭转监测等技术,顶升过程实时监测、依据测量报告实时调整顶升步序,指导现场施工。
二,情况说明
盾构顶升需要在盾体指定位置焊接顶升支座,顶升支座共四个,即盾体两侧各两个,顶升及支撑体系详参见下图2.1,2.2。顶升系统含一组四个250吨的千斤顶和一套同步液压泵站。支撑体系含顶升支座(千斤顶固定在支座的下面),千斤顶,顶升底板(千斤顶垫块),盾构下方垫块。每个顶升底板与盾构下方垫块的高度均为30公分,千斤顶的行程为35公分。顶升的步序为,盾构顶升35公分,在盾体下方塞入垫块,然后千斤顶收回,加入千斤顶垫块,再次顶升,形成一个循环。共六个循环。降落次序为先顶升,抽出盾构垫块,然后将千斤顶收回,盾构落至盾构下方的垫块支撑上,取出千斤顶垫块,再顶升,再次循环。
2.1盾构与支撑体系的关系 2.2顶升及支撑体系
三、顶升前的测量监测准备工作
(一)顶升支座位置与高程控制
顶升支座的位置决定了盾构顶升时的重心分布,必须确保盾构重心在四个顶升点的中间。根据盾构厂家提供的盾壳外侧可焊接部位,前侧的焊点位置位于开口环后1米的位置,后侧位置位于铰接环后0.6米的位置。高程控制是顶升力控制的关键,它既要让顶升支座焊接到盾体上确定的位置,保证盾构重心在平面位置的中间;又要保证顶升支座焊接后的垂直状态,防止千斤顶在顶升过程中发生损坏。在实际测量过程中不需要用全站仪进行放样,由现场工程师初次标定与切口环和铰接环的相对位置,测量工程师进行检查。由于顶升支座与盾体相接触的部位均为弧形,垂球吊线确定千斤立面的垂直度。初焊固定后,再由测量人员进行复核。顶升支座详见图3.1,顶升支座与盾构及下部垫块之间的关系见图3.1。
3.1 顶升支座 3.2 顶升支座与盾构及下部垫块的关系
(二)千斤顶底板垫块支撑高程控制
为了确保千斤顶底板垫块的高度一致,在基础固定的基础上,我们在垫块的顶部焊接不同厚度的钢板使其达到同一高程。
(三)在第一台盾构进站时,由于铰接环处的铰接油缸没有彻底收回,为了监测此处是否有扭转和变形,我们在此处对称布置了裂缝计,裂缝计的两端分别固定在铰接环的前后,一旦出现扭转或变形,直接可以读取相关数据。
(四)在每个顶升支座正面方便观测的地方,各粘贴一个反射片,反射片中心为同一高程。反射片的位置固定后,形成一个在同一平面上的长方形。方便以后做对比分析。
四、顶升过程中的测量监测实施
(一)、顶升高度的测量。按照方案的要求,顶升油缸是同步顶升的。在实际操作过程中,前面的两个顶升油缸基本同步,后面的两个也是基本同步的,但前后不同步。即达到一定压力时,前面的两个油缸开始顶升,后面的两个油缸没有反应。这应该是整个盾构的重心靠后造成的,即盾构厂家提供的重心位置不准确。为了确保顶升安全,我们现场确定先顶升盾体的前部,每次顶升2公分,然后再顶升盾体的后部,每次也是顶升2公分。依次循环,直至将盾体整体顶升34公分,然后塞入盾体下的垫块。在顶升过程中,每个千斤顶处各安排一名人员,测量顶升的高度,每组每次顶升后的高差不大于3毫米。
(二)、千斤顶底部垫块高程测量。在每次顶升后,检查垫块底部与地面的高差,与最初的高差是否一样,来控制千斤顶底部垫块是否有沉降。在顶长过程中,我们有一块的高差与最初值不符,结果发现垫块的型钢发生了变形。随后及时采取措施,进行了加固处理,避免了问题的继续发生,也达到了监测的目的。
(三)、铰接环裂缝计的观测。由于达不到方案要求的同步顶升,前部与后部交替顶升,然后达到同一高度,会导致铰接环发生变形。在实际监测过程中,我们发现了这一问题,即顶长前部千斤顶时,由于后部千斤顶没有顶起,导致水平安装的裂缝计出现了扭转,扭转角度有4度左右。待后部顶起后,裂缝计又恢复到原位。后来我们做了顶升顺序的调整,即先顶升盾体后部,再顶升盾体前部,也是出现了同样的情况。经过咨询盾构工程师,他们解释盾构铰接就是用来调整盾体的扭转的,铰接也有一定的设计间隙值,出现这种情况也是正常的。
(四)、盾体反射片的测量监测。每顶升到一个垫块的高度,在盾体下方塞入垫块,千斤顶收回后,盾体下平放在接收架上,我们会测量一次反射片的坐标与高程。高程用来检核盾体提升后与之前的高差是否为30公分,是否出现了扭转。坐标用来确认盾体是否发生位移,横向距离的变小也代表了盾体出现了扭转。
五、下落过程中的测量监测实施
(一)、盾体经过顶推过站到达始发架前的准备工作。始发架的底板支撑平台经过测量检查,达到要求的平整度,千斤顶支座底板的高程也经过测量调整到同一水平。盾体顶推过站时,顶升前安装的裂缝计与反射片没有破损坏或移动。和顶升的顺序相同,盾体先顶高35公分,抽取一层盾体下的垫块,千斤顶收回,盾体落到下层的垫块上;然后抽取一层千斤顶垫块,再次顶升盾体,以次循环,直到始发架完全落到始发平台上
(二)、盾体到达始发架后,要先测量放置在千斤顶下面的顶升垫块的高程是否一致,不一致的话焊接一定厚度的钢板让其达到同一高度,记录当前状况下的裂缝计读数,测量反射片坐标与高程,即读取所有数据的初始值。
(三)、盾体每下落一层(30公分),测量人员就对裂缝计和反射片测量一次,与初始值对比,指导监督现场施工。
六、分析与总结
(一)、由于重心靠后,盾体顶升与下落时四个千斤顶不同步,这种情况下,必须控制先顶出千斤顶的高度,小幅顶升,前后左右高差不能过大,避免造成盾构单侧或单个千斤顶压力过大或前后滑动。
(二)、每次顶升时,千斤顶的高度要时刻量取,精确到毫米,达到时马上通知泵站人员,避免出现多顶升、少顶升或重复顶升和降落。
(三)、专人观察裂缝计扭转及收回的变化情况,前后或左右高差过大时,裂缝计的扭转就会过大。
(四)、第二台盾构虽然将后面两千斤顶的位置进行了后移,最后还是重心靠后,盾构重心的位置与盾构厂家提供的位置不相符。分析可能是螺机重心计算有误有关系。
(五)、每顶升或降落后,总会出现先顶升的千斤顶位置出现侧向偏移,与盾体前进或垂直方向均不一致,偏移量约5毫米,我们调整顶升的顺序,与上次的顺序相反,测量结果偏移量会减少,但总是有偏差。
(六)、千斤顶底座平台及基础必须加固稳定,HE300AA的型钢全铺也会出现竖肋变形,中间需加肋板加固。
(七)、施工过程中测量人员需全程监测,从测量数据的读取到对比分析要及时提供指导意见,为盾构安全就位提供测量监测服务,保证施工安全。
参考文献:
﹝1﹞陈馈,洪开荣,吴学俭等著《盾构施工技术》。人民交通出版社,2011
论文作者:姜群会
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/27
标签:盾构论文; 垫块论文; 千斤顶论文; 支座论文; 测量论文; 高程论文; 底板论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;