¿Tecnología de construcción de túneles bajo cortinas de tubos ferroviarios existentes?
1. Descripción general del proyecto
El paso elevado de Xiamen Gaoqi se cruza en un pequeño ángulo con el puente Xinglin existente en el ferrocarril Yingtan-Xiamen. El paso elevado pasa a través de un túnel y se divide en dos. líneas La línea izquierda es de 78 m, la línea derecha es de 110 m. La capa superficial del tramo del túnel es tierra rellena artificialmente del Cuarto Sistema y del Nuevo Sistema, de estructura suelta y con un espesor de unos 4m. Debajo se encuentran los sedimentos marinos de la Formación Changle del Sistema Holoceno del Sistema Cuaternario, los sedimentos aluviales de la Formación Longhai del Sistema Pleistoceno Cuaternario y el granito del Período Yanshan. El agua superficial en el sitio del túnel es principalmente agua de mar, y hay un gran estanque de reproducción cerca de la zona del mar occidental de Xiamen. Su nivel de agua se ve afectado por las mareas: las aguas subterráneas no se desarrollan y se recargan principalmente con las precipitaciones atmosféricas. El nivel de las aguas subterráneas está obviamente controlado por las estaciones.
La profundidad mínima entre la bóveda del túnel y la superficie del terreno es de sólo 2,5 m, por lo que la construcción del túnel tendrá inevitablemente un cierto impacto en los estratos circundantes y en el paso elevado superior. Para garantizar la seguridad de la construcción del túnel y la seguridad de la parte superior del ferrocarril durante la excavación del túnel, durante la construcción del túnel se llevó a cabo un soporte de avance utilizando un soporte de cortina de tubería con una longitud de 110 m.
2. Proceso de construcción de la cortina de tuberías y requisitos técnicos
2.1 Método de construcción de la cortina de tuberías y flujo del proceso
La construcción de la cortina de tuberías consiste en colocar tubos de acero de φ299 × 12 mm a lo largo. el eje del túnel se coloca horizontalmente en el suelo a 400 mm fuera de la línea de excavación del túnel. Los tubos de acero están conectados con cerraduras. Se introduce un tubo de acero de φ60 en el punto de conexión del tubo de acero de φ299. a través del tubo de flor de acero, haciendo que el tubo de acero φ299 sea un todo A.
De acuerdo con las condiciones geológicas específicas y las características de ingeniería de este proyecto, la tubería apisonada adopta el método de construcción de "tirar primero y luego apisonar", es decir, primero perforar un orificio horizontal de φ127 con una perforación direccional horizontal. aparejo. Con base en la precisión del orificio horizontal, se analiza la operación de expansión del orificio y luego se adopta el método de sacar primero y luego apisonar: use un taladro de extracción de tubos para pasar el tubo de acero φ299 a través del tubo de perforación y la junta en el extremo frontal y tire del tubo de acero φ299 a la posición diseñada. Durante el proceso de extracción, si la tierra de relleno se atasca, se utilizará un apisonador para atravesarla parcialmente. El método de construcción específico es: use una varilla de perforación φ127 para perforar un orificio piloto en la posición media superior. La precisión de guiado de este orificio piloto debe controlarse dentro de los 20 cm. Una vez completado el pozo piloto, se determina si se debe realizar la operación de expansión del pozo de acuerdo con las condiciones estratigráficas específicas para mejorar la precisión de la perforación. La operación de expansión del pozo debe adoptar el método de expansión por compresión en lugar del método habitual de expansión del pozo grande con circulación de agua para evitar la alteración de la formación y el hundimiento del terreno. Una vez completada la expansión del orificio, introduzca el tubo de acero φ299 y cancele la viga C. Durante el viaje, la perforación puede atascarse debido al relleno y a formaciones duras e irregulares. En algunos casos, el método de apisonamiento se utiliza para aplicar fuerza de apisonamiento detrás de la tubería de acero para permitir que la tubería de acero pase suavemente hasta que la tubería de acero se extraiga de la cara del túnel en el lado opuesto. Luego lleve a cabo la segunda construcción. Después de colocar los tubos de acero mencionados anteriormente, se realiza un refuerzo de lechada entre los dos tubos de acero hasta que todos los tubos de acero estén colocados. Después de colocar todos los tubos de acero de φ299, suelde las barras de acero de φ20 mm en dos filas y conecte los cabezales de los tubos en ambos extremos para formar un todo.
El proceso de construcción del método de cortina de tuberías se puede resumir de la siguiente manera:
Preparación de la construcción → Medición y replanteo → Instalación del equipo → Perforación con guía cableada → Expansión y remoción de tuberías → Orificio único colocación de tuberías → dentro de la tubería Lechada → lechada fuera de la tubería → construcción de la siguiente tubería de acero (próximo ciclo)... Después de todo, los dos extremos de la tubería de acero están conectados para formar un todo.
2.2 Requisitos técnicos para la construcción de cortinas de tuberías
2.2.1 Durante la excavación, se debe controlar el hundimiento de la superficie y se debe realizar la lechada después del orificio final. La lechada debe garantizar que los espacios dentro y fuera de la tubería se llenen con relleno, y la construcción debe realizarse de acuerdo con los requisitos de diseño;
2.2.2 Durante la construcción, primero taladre el orificio piloto y luego expanda el orificio y saque la tubería, y finalmente realice la lechada dentro y fuera de la tubería:
2.2.3 La lechada externa no puede afectar la guía y la expansión, por lo que las posiciones de tiempo y espacio deben estar escalonadas.
2.3 Dificultades técnicas en la construcción de cortinas de tuberías
2.3.1 La construcción de cortinas de tuberías requiere que la desviación del orificio guía no sea mayor a 25 cm, y la desviación del dibujo de la tubería debe no ser superior a 15 cm. El avance de este proyecto es largo, las condiciones de la formación son complejas y extremadamente desiguales, y el ajuste y control de precisión de los agujeros guía son difíciles.
2.3.2 La cortina de tuberías está a solo 3 m de la superficie del suelo y se encuentra en una ubicación especial. Es difícil controlar el asentamiento del suelo durante la construcción de la cortina de tuberías.
3. La cortina de tuberías se controla mediante una tecnología precisa de posición de las tuberías.
3.1 Principio de funcionamiento de la construcción de perforación direccional
El método de perforación direccional es un método de construcción de tuberías sin zanjas. Este método requiere la capacidad de determinar con precisión la posición y dirección de la broca en el suelo durante el proceso de perforación. De acuerdo con la diferencia entre la posición y dirección de la broca y la trayectoria diseñada durante el proceso de perforación, la dirección de perforación de la broca se puede cambiar usando una broca de dirección ajustable (generalmente una broca de cuña) para completar el trabajo de colocación. El diagrama esquemático de la perforación con broca se muestra en la Figura 1.
La broca está equipada con un sensor especial, que está conectado a la pantalla a través de una línea de señal. La pantalla muestra la inclinación y el ángulo de dirección de la broca (dirección de la placa guía: 12 puntos cuando la placa guía está hacia arriba, como la esfera de un reloj). Si el ángulo de perforación es bajo, puede ajustar la broca a 12, es decir, la placa guía está hacia arriba y empujarla directamente. En este momento, debido a la gran superficie inclinada de la placa inferior de la placa guía, la trayectoria de la broca se moverá hacia arriba debido a una fuerza ascendente. De la misma manera, corregir la desviación en la dirección de las 6 en punto puede hacer que la broca se desplace hacia abajo, y corregir la desviación en las direcciones de las 9 y las 3 en punto puede hacer que la broca se desplace hacia la izquierda y hacia la derecha respectivamente. Si el ángulo es apropiado, la broca girará a una velocidad constante y la trayectoria de la tubería de perforación es generalmente recta, por lo que la broca piloto es la clave para corregir la desviación hacia arriba y hacia abajo.
En la perforación orientable, el conducto se perfora durante la perforación. El conducto es el tubo de protección de la pared y desempeña el papel de protección de la pared de la carcasa.
3.2 Requisitos de la herramienta de perforación
Utilice una plataforma de perforación horizontal para completar la perforación. Las plataformas de perforación horizontales están equipadas con orugas que pueden trasladar y elevar la plataforma de la plataforma. La plataforma de perforación horizontal totalmente hidráulica tiene una fuerza de tracción de 50 toneladas y un par de torsión de 23.000 Nm. El diámetro máximo del orificio guía es φ325 mm y el diámetro máximo de un único orificio ampliado en este tipo de formación puede alcanzar los 400 mm. Al perforar, use barro para proteger la pared y formar el agujero al mismo tiempo. Luego use un extractor de tubos para sacar el cabezal escariador del tubo de perforación frontal, conecte la junta universal al tubo de acero φ299 para asegurar la dirección y tire del tubo de acero hacia adentro. Si se encuentra un obstáculo, la tubería se apisona detrás.
La tubería de perforación es una tubería de acero de φ159 mm×5 con extremos de φ159 mm×12 mm. Cada tubería se procesa hasta 6 m. La broca es una broca en forma de cuña y la placa inclinada está equipada con una aleación cilíndrica dura que puede romper la mampostería de relleno normal. La tubería de acero de cortina de tubería φ299 adopta una tubería de acero sin costura con un espesor de 10 mm. Se agregan aros de tubería de conexión interna entre las tuberías de acero. El aro de tubería tiene 400 mm de largo y está soldado a tope directamente.
3.3 Tecnología de control de perforación direccional horizontal
La perforación direccional horizontal puede perforar una larga distancia y se puede garantizar la calidad, porque la broca de placa inclinada en forma de cuña se utiliza para perforar agujeros. 200 mm detrás de la broca. Se instala una sonda guía con cable o inalámbrica en todas partes y hay una pantalla en la mesa de operaciones. Si hay una desviación, el ángulo se puede ajustar en cualquier momento y la desviación final del orificio se puede controlar dentro de los 25 cm para cumplir con los requisitos de diseño.
3.3.1 Utilice tubos de acero φ159 como tubos de perforación, utilice equipos de perforación rotativos, utilice métodos de guía cableados e inalámbricos y controle estrictamente la precisión de la guía. Utilizando guías cableadas de alta precisión y sistemas de medición óptica en tubos, la precisión se puede controlar dentro de 3. Usando guías inalámbricas para medir y posicionar en la superficie, la desviación se puede controlar dentro de 20 cm. Si la desviación del orificio guía es superior a 20 cm, el diámetro del orificio se puede ampliar a φ250-φ300 utilizando el método de expansión del orificio, y luego se puede bajar la tubería tirando hacia adelante y apisonando hacia atrás.
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