一级建造师市政模拟题案例(十七)
[案例17]
背景材料
本工程隧道长2207.5m,过江隧道为圆形,长度为1310.5m,两端为矩形,A端矩形长187m,B端矩形长170m.矩形隧道两端为敞开式引道,A端引道长303m,B端引道长2280m.隧道沿线设1、2、3号竖井,1、3号井为设备井,2号井为通风井,通过120m长的联络风道与2号风井相连。
圆形隧道路线平面为S形,最小平面曲线拌径为450m,隧道纵剖面为V形,最大纵坡度为3.5%.江底最小覆土厚度为7.5m.
隧道沿线地质可分为3段,即A段、B段和江中C段。基本为层厚度不同的粉质、淤泥质粘土层。
1.本工程所采取的施工部署如下:
(1)A端:
阶段1:对3号井和矩形隧道E301~304的地下连续墙围护进行施工,然后对3号井和矩形隧道E301~303进行基坑开挖和结构施工;
阶段2:对矩形隧道E305~308(含E304结构)以及引道进行施工
(2)B端:
阶段1:1号井、矩形隧道W101~105段;
阶段2:矩形隧道W111、W112、W210~220段;
阶段3:改建106A、106C段以及阶段2的剩余部分。
(3)C段:
A端阶段1完成后,盾构设备推进范围为3号井至1号井,穿越江中C段。圆隧道衬砌结构为预制钢筋混凝土管片,外径11m,内径9.0m管片厚度1m.整个圆环分成8块管片组成,用大封顶纵向插入法,每块管片间的连接用环向和纵向M36螺栓;
2.对于地下连续墙的施工时,采取了如下方法:
(1)导墙施工。导墙作为地下连续墙的地面基准,轴线定位精度必须达到设计要求,导墙采用现浇钢筋混凝土结构。
(2)开挖槽段。使用多套履带吊和液压抓斗机组成的挖槽机,同时开挖多个工作面进行成槽作业。成槽过程中,及时纠偏,精度达到设计要求。成槽结束后,用超声波仪和其他测量工具检验其垂直度、槽位、槽深偏差,不合要求要修整。
(3)槽壁土外运。可边挖边运。
(4)喷刷接头。根据地下连续墙的接头桩,制作接头喷刷器,然后用吊车悬吊紧贴接头桩上下提放,反复喷刷接头3次。
(5)接头桩制作与吊装。浇捣接头;接头装整根浇捣,分节吊装;平装时严格控制垂直度;接头桩比地下墙底落底700mm,露出地面500mm
(6)底模上加工成型钢筋笼。制作成型钢筋笼;采用履带吊双机凌空吊直,再由主吊垂直运入槽至设计位置,用钢筋梁将笼搁置在导墙上。
(7)浇筑墙体混凝土。采用C30商品混凝土,抗渗等级S6;钢筋笼入槽后4h之内开始;过程中,埋管深度保持在1.5~6m,混凝土面高差控制在0.5m以下,墙顶面混凝土标高高于设计标高0.3~0.5m.
问题:
1.结合本工程情况,请选择合理的盾构设备类型
2.结合本工程情况,简述竖井的作用及施工方法。
3.地下连续墙施工方法是否全面?
4.结合本工程情况,简述矩形隧道的施工要点。
5.结合本工程情况,简述圆形隧道施工中盾构的功能。
6.泥水平衡效果是如何产生的?
7.盾构系统的结构及其掘进中的几种状态。
8.简述盾构推进时,对地表的影响所应采取的措施
[案例17]
1.由于本工程取水方便,因此应选用泥水加压式盾构设备。
2.(1)竖井的作用:A端3号井为盾构拼装井,B端1号井为盾构拆卸井,运营阶段为设备井;2号井为通风井;
(2)竖井的施工方法:
①均采用地下连续墙作挡土结构,多道支撑顺筑法开挖施工,内衬钢筋混凝土与地下墙共同受力,坑底作地基加固;
②地基加固→土体开挖→钢支撑安装,循环往复至底板标高。具体描述如下:
a)土体开挖:用50t大吊配1.0m3抓斗挖土,分层开挖,层深2~3m,挖土时保持基坑无积水,控制分层深度,严禁超挖回填,层底面平整,支撑随挖随撑;
b)钢支撑安装:钢支撑进场后要进行检查验收,进行试拼装,不合要求不可使用;钢牛腿、斜撑与预埋件之间焊接必须牢靠,焊缝高度必须达到设计要求,斜撑埋件在槽壁施工时埋入;钢管支撑之间的螺栓必须全部栓上;对施加预应力装置的油泵要经常检查,使之运行正常。
c)素混凝土垫层施工:基坑挖土至基底时,用人工修整基底,及时凿开槽壁上底板部位的预埋钢筋接驳器,并尽快浇筑20cm素混凝土垫层
d)底部及内衬结构施工:分三次浇捣钢筋混凝土(底板及部分内衬;内衬;墙身内衬及顶层框架),混凝土采用C30商品混凝土。
3.不全面。还少3个关键步骤:
(1)泥浆系统。采用膨润土、纯碱、高粘度CMC和自然水,用清浆冲拌箱和双轴拌浆机两次拌和而成。回收泥浆经土渣分离筛再经旋流渣器和双层振动筛多级分离净化后,调整其性能指标、复制成再生泥浆。成槽时,槽内泥浆液面保持不要外溢的最高液位,暂停施工时,浆面不低于导墙顶面30cm.泥浆系统应提早准备,在开挖槽段时立即投入使用;
(2)清底换浆。使用空气升液器,由吊车悬吊入槽,空气压缩机输送压缩空气,以泥浆循环法吸取槽段土渣,并置换槽底部泥浆。过程中要控制好吸浆和补浆速度,不能让液面低于导墙顶面以下3mm.在喷刷接头完成后,就要进行清底换浆;
(3)顶拔反力管。设计、制作反力管和拔管机;反力管吊装就位后,随即安装拔管机;拔管时间以混凝土终凝时间为准,拔管过程中保证管脚始终埋在终凝后的混凝土中,不要早拔多拔。该步骤最后完成。
4.矩形隧道的施工要点:
(1)新建段可采用地下连续墙、混凝土板桩作围护结构,并与内衬结构共同受力,基坑开挖采用钢支撑、吊车抓斗挖土的明挖顺作法;
(2)改建段可采用地下连续墙、半月形钻孔桩作围护结构,结构施工采用顺作法或逆作法,支撑形式有水平、垂直支撑等,基坑开挖采用钢支撑、吊车抓斗挖土的明挖顺作法;
(3)在某些段可采用放坡开挖的施工方法。
5.圆形隧道的盾构的功能:在易发生流砂的地层中能稳定开挖面;便于开挖和运出盾构正面大量的土方;在含水的砂性土及淤泥质粘土层等软弱地层的推进中,地层损失控制在最小程度;能保证过江、沿线邻近建筑物及公共管线等安全。
6.泥水平衡效果的产生:在泥水平衡理论中,泥膜的形成是至关重要的。当泥水压力大于地下水压力时,泥浆水按达西定律渗入土中,形成与土壤间隙测成一定比例的悬浮颗粒,并积聚于土壤与泥水的接触表面,泥膜就此形成。随着时间的推移,泥膜厚度不断增加,渗透抵抗力逐渐增强,当泥膜抵抗力远大于正面土压时产生泥水平衡效果。
7.盾构结构:掘进机、掘进管理、泥水输送、泥水处理和同步注浆5大系统。掘进中3种状态:停止状态、旁路状态或逆洗状态、掘进状态。
8.所应采取的措施:
(1)控制切口水压波动范围;
(2)合理设定推进速度;
(3)控制同步注浆压力;
(4)对地表沉降进行严密观测。
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