地铁托换保护结构的分析范文

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《广东土木与建筑杂志》2014年第七期

1施工方法的选择

鉴于本项目的特殊情况，施工过程必须严格控制以下几项重要指标：①地铁隧道结构绝对沉降量及水平位移≤20mm；②施工对地铁隧道外壁产生的附加荷载≤20kPa；③施工产生的震动峰值≤25mms；④连续墙的尺寸及位置，包括槽段长度允许偏差±2%，厚度允许偏差1.5%～-1.0%，垂直度允许偏差±1150，墙顶中心线偏差≤30mm。目前国内对于地下连续墙的常用施工方法及设备主要有以下几种：⑴抓斗法：施工时有一定的冲击荷载，适用于较松软的土质，施工精度较好，土层N≥30kPa时成槽速度显著下降，N≥40kPa时难以掘进，不适用于基岩施工。⑵冲击法：施工时依靠冲击力破碎地基土，冲击荷载大，震动大，结构简单，适用于各种土质的挖掘，但施工速度较其他方式慢，施工精度相对较低。⑶多头钻：挖槽时对槽壁扰动少，无噪声，施工文明，钻进速度取决于土层坚硬程度，而对于软土层则主要取决于排泥速度，一般不适用于基岩。⑷铣槽法：通过液压系统驱动下部两个轮轴转动，水平切削破碎岩层，并采用泥浆反循环出碴进行成槽，如图3。我国于1996年首次从国外引进了铣槽机用于长江三峡二期围堰防渗墙的施工［1］，该方法自动化程度高，工艺先进，挖槽时对槽壁扰动少，施工精度高，在硬岩中的施工效率高，适应各种地质条件，施工速度相对其他方式快，但施工成本较高，在国内尚未普及。根据各类施工方法的优缺点以及本工程的特点，确定采用铣槽机法进行成槽施工，铣槽机采用德国产BC-36型双轮液压铣槽机，装备质量168t，主机发动机功率604kW，铣削最大深度80m，铣轮最大扭矩81kN•m，在较硬岩层中掘进速度约15~20cmmin，配备BE500型泥浆净化系统，可满足本工程的需要。

2施工工艺

铣槽法施工工艺流程如图4所示。

2.1施工场地处理本工程BC-36铣槽机机身主要部件装配完成后的自重接近170t，对施工作业场地和行走路线的地面要求高。根据以往的施工经验，铣槽机的施工作业平台必须采用钢筋混凝土进行硬化处理，同时还要保持一定的平整度，方可保证机械在行走和作业期间的安全稳定以及场地路面的完好。根据施工计算校核结果，本工程铣槽机作业平台采用250mm厚C20钢筋混凝土硬化处理，铺设单层f12@200×200钢筋网片与导墙钢筋相连，地面找坡由场地中间流向连续墙槽段或排水沟，坡度不大于1%。

2.2铣削成槽施工⑴槽段划分铣槽法施工除应根据传统方法将槽划分为Ⅰ、Ⅱ期槽外，在槽段宽度划分上还必须根据铣槽机铣轮刀架尺寸进行调整。本工程铣槽机刀架宽度为2.8m，根据其模数，按长短标准槽对连续墙槽段进行划分，短距槽宽度2.8m，采用一刀成槽；宽距槽根据情况设计宽度为5m（两刀）或6m（三刀）。采用三刀施工时，先施工槽段的两端（即主孔部分），再施工槽段中间的剩余部分，如图5。⑵铣削成槽铣削成槽施工应根据不同地质情况采用不同的铣齿，在土层和软质岩中可采用标准铣齿，在硬质岩层中应采用硬岩铣齿，如图6。在铣削过程中，同步注入配置好的泥浆，泥浆裹挟渣土通过反循环系统到达地面，并经过渣土分离系统分理处岩屑碎石，泥浆进入泥浆池净化后循环利用，如图7。铣槽机不断掘进到达设计深度后，一孔（或一刀）地掘进完成。⑶铣削成槽精度控制施工过程中的精度控制主要是对成槽过程中的垂直度和深度的监控，本工程特别注意对垂直度偏差的控制。传统方法中，对于垂直度的控制主要通过导墙初始定位，加上成槽过程中定期用直尺测量钢缆在孔口处偏离槽孔中心的距离来计算孔底的偏距和偏斜率，但人工监控误差大、效率低。铣槽机本身安装有精确的观测系统，能够通过自身在刀架上装备的全自动电脑纠偏系统和测量系统来进行实时监控并调整施工过程中可能出现的偏差，从而确保连续墙墙体的垂直度和深度。通过实际施工观测，本工程连续墙垂直度偏差仅3‰，满足施工要求。⑷非标准槽段的处理由于铣槽机成槽的特点，施工中必须保证铣机刀架两侧受力的均匀性，以确保成槽的垂直度。本工程中2.8m、5m、6m宽槽段为标准槽段，施工中可确保刀架两侧的受力均匀，但由于场地的限制，在槽段划分中难免存在少量非标准槽段，可能会存在铣轮刀架两侧受力不均的情况，导致铣削成槽过程中发生刀架偏移，从而影响成槽的垂直度。针对本项目我们研发了一种简易的机架定位平衡装置［3］（如图8），通过将两件该装置分别安装在刀架的上下部位，利用已施工完成的槽段或原有土体进行支撑，以保持刀架两侧的受力均匀，如图9。

2.3接头处理传统施工方法中，Ⅰ、Ⅱ期槽段接头位通常采用接头管或工字钢的方法，采用接头管施工时间长，劳动强度高，质量难保证；采用工字钢接头钢材用量大，钢板焊接面积大，导致工字钢易变形，且焊接工序时间长；上海近年开始采用一种橡胶接头［2］，但其用于连续墙永久结构时的耐久性未得到证实。根据铣槽机的特点，本工程采用一种特殊的套铣接头施工方法（如图10），其原理是在Ⅰ期槽施工时预先加大槽段的浇筑宽度，一般情况下每侧加宽约300mm，然后在施工Ⅱ期槽段时利用铣槽机将加宽部位的混凝土铣削掉，形成一个粗糙的混凝土接触面，使得两期槽段混凝土能充分有效地咬合在一起，确保接头的强度和止水效果。应注意的是，在Ⅱ期槽段铣削成槽后，下放钢筋笼前，还应对Ⅰ期槽段槽壁进行清理，以保证两期槽段混凝土连接的质量。本工程采用特制的刷壁器对Ⅰ期槽进行清理，刷壁器采用5mm钢板焊接，为梯形形式，两侧各采用钢板加固一层用钢丝绳切割制成的钢丝刷。刷壁时，使用吊车吊稳刷壁器贴近槽段侧壁上下刷动，直至钢丝刷上不再出现泥皮后，再进行后继工序的施工。为确保接头位的止水效果，本工程采取了在接头位加设一条旋喷桩的措施。在后期的土方开挖中证实，该种接头方法效果良好。

3结束语

铣槽法作为一种先进的地下连续墙成槽施工方法，虽然造价较高，但其适用范围广，在周边环境要求高、地质条件复杂的条件下，其优越性尤为明显。本工程共70个槽段，全部位于地铁隧道两侧，采用1台铣槽机进行施工，施工时间为6个月，经检测，Ⅰ类槽段比例达到90%，且无Ⅲ类以下槽段；施工过程未收到地铁任何报警，施工过程中经第三方监测，地铁隧道各项变形指标均在安全范围内，而现有其它施工方法均无法达到此种效果。

作者：蒋明曦单位：广州机施建设集团有限公司