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气弹簧知识 GAS PRING KNOWLEDGE |
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气弹簧知识 |
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| 气弹簧的内部结构及相关知识 | |
气弹簧盾构机穿越洞门时挤压橡胶帘布使其外翻，并推动气弹簧产生压缩变形，气弹簧的反作用力通过铰链板作用于橡胶帘布，使橡胶帘布能够紧紧压住盾壳，从而形成稳定的密封环境。钢套环通过焊接并与洞圈通过螺栓连接，形成一个整体，具有较大的刚度，可以确保整个装置的安全运行。盾构完成最后一环管片拼装后继续推进直至盾构脱出气弹簧反袜套装置。本文在传统的铰链板装置的基础上加装种可以提供恒定压力的气弹簧，形成了一种的反袜套气弹簧抗风险装置(以下简称反袜弹簧装置)，并成功应用于郑州地铁某区间盾达工程，为盾构到达工程中的风险控制提供个新的技术和思路。某工程为郑州市城市快速轨道交通1号线0合同段，其中七里河站—新郑州站站区间隧道是该标段的一个组成部分，采用两台直径为6140mm铰接式土压平衡盾构机)施工。隧道内径5400mm管片环宽1.5m，厚度0.30m。盾构进洞处隧道断面分布于粉土、粉质粘土、细砂层中，地下水位深度略高于盾构进洞断面，隧道顶覆土约321m。盾构进洞采用深层搅拌桩结合旋喷桩进行加固。盾构进洞反袜套装置的工作原理如图所示，装置主要由气弹簧、铰链板、钢垫块、橡胶帘布等组成。气弹簧反袜套密封装置在盾构到达之前现场安装完成。此时，橡胶帘布紧紧压住管片。通过管片注浆孔向外注浆，迅速填充洞门与管片之间的间隙，从而封堵洞门。待浆液凝固挡住动圈内泥水后，拆除盾构进洞反袜套密封装置，盾构进洞施工结束。在盾构到达过程中，整个密封装置能够抵挡巨大的水土压力，防止洞圈漏泥、漏水，保证盾构安全、顺利进洞。整套装置的关键在于气弹簧的使用，气弹簧一般由缸筒、活塞(杆)、密封件和外部连接件组成。高压氮气或惰性气体和油液在缸内自成回路。活塞上的阻尼使有杆腔和无杆腔相通，使两腔压力相等。利用两腔受力面积差和气体的可压缩性产生弹力。气弹簧具有结构轻巧，工作行程大；运动平稳，能起阻尼缓冲作用；在伸缩过程中可以向铰链板提供恒定不变的压力，并且安装操作简便，安全可靠。反袜套气弹簧装置设计反袜套气弹簧装置设计时主要考虑以下几个问题：装置设计密封压力：要求装置能够承受盾构进洞加固失效时，地层中的水压力。装置直径：要求装置可在盾构以最大轴线偏差量进洞时顺利通过装置。气弹簧选型：根据上述两点确定气弹簧的工作压力和行程。橡胶帘布：橡胶帘布的宽度必须与气弹簧的长度相适应，并根据洞圈螺栓孔的位置进行开孔。钢环内设置若干梯形筋板以增加装置的整体刚度。装置分块：装置的分块需考虑运输、安装、拆解工作。钢环的尺寸必须考虑与基坑内部结构的干涉情况。通过上述设计要求，以及施工过程的要求分析，经过论证设计出盾构到达气弹簧反袜套装置如图3所示。由于气弹簧反袜套装置通过螺栓与洞圈连接而洞圈在制作和安装的过程中会产生一定的误差，因此为保证装置顺利安装，需对以下进行复核测量：上下两半部分预埋洞圈螺栓孔门预制钢板内沿的距离预制钢环环板的宽度；进洞洞圈横向、纵向直径与设计的误差；螺孔的数量和间距；
螺孔的深度和螺纹的长度。盾构贯通前的测量是复核盾构所处的方位、确认盾构姿态、评估盾构进洞时的姿态和拟定盾构进洞段的施工轴线、推进坡度的控制值和施工方案等的重要依据，以使盾构在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，在盾构接收基座上准确就位。此外需对右线隧道盾构进洞推进里程及拼装环号进行复核，以确定最后一环管片精确里程。
气弹簧盾构接收基座及轨道安放根据洞门的确切方位，对盾构基座安放位置进行准确放样。基座安装时按照测量放样的基线，吊入井下就位拼装、焊接。基座按平坡安放，基座就位后，进行支撑加固加强其整体稳定性。基座与洞圈内衬墙净距应确保进洞新型抗风险装置的安装空间。为了使盾构进洞时有良好的导向，在洞圈上安放导向轨。导向轨在洞圈底部放置2根，延伸至进洞密封橡胶帘布处(与洞圈内衬墙平齐)。盾构基座上的两根导向轨延伸至新型抗风险装置下部钢环结构处。装置安装装置安装的流程如图4所示。首先搭设安装部分边坡在喷播12d后草种仍未发芽，这是草种未发育成熟所至，可用浸种催芽的方法处理，将草种用30℃温水浸泡12h，一般喷播7d后就能发芽。有些坡面草生长不均匀，这主要是草籽分布不均匀所致，在喷播时应注意加强喷液的搅拌，使草籽分布均匀。
对后期养护管理过程中出现的干旱、虫害现象，可按“少量多次”的原则浇水与喷洒农药以保证草籽的正常生长。土壤层配方用土过粘，或为了提高边坡的抗冲刷和凝固能力而加入水泥，均对草籽生长不利，这时可加入珍珠岩粉、煤渣、砂、谷壳、锯末等提高土壤的透气、透水性。适合草籽生长的土壤最往pH值为5.0-6.5，而当地天然粘土的pH值大都过高或过低可用生石灰、草木灰或硫磺、石膏调节。经过在安景高速公路边坡防护实践中发现，客土喷播实际喷层厚度要达到1.2-1.25倍设计喷层厚度比按照设计厚度控制效果较好。这是因为岩质边坡会造成一部分基质水分散失而导致基质实际厚度达不到设计厚度。客土喷播技术在边坡防护中已成为一项较理想的边坡生态防护技术，但在选用防护方案前，应充分论证边坡稳定性，不可一味地追求绿化而留下工程质量隐患。对于稳定性差的边坡，可以在采取锚杆、预应力锚索等防护方式后再应用客土喷播进行生态复绿处理。结语随着我国可持续发展战略的实施，基础设施建设对环保的要求将更进一步提升，客土喷播这种生态防护技术将在公路、铁路、水利建设领域的边坡防护及住宅小区边坡绿化防护、采料场等的生态恢复中将得到进一步的推广应用。反袜套气弹簧抗风险装置的应用效果较好，具有有以下优点：适用性广，该装置技术不受地层条件限制，适用于任何复杂地层；设计原理简单，形式简洁可靠，可适用于不同直径的盾构；
加工时间短，运输便捷；安全可靠，结实耐用；经济性高，装置可重复多次使用。盾构进出洞抗风险在盾构到达方面是一项新技术，在以后的应用过程中需要不断地优化和完善。该技术适应盾构技术的发展趋势，在日益广泛的盾构市场中有很大的发展应用空间。 | | |  |
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