盾構始發(fā)和接收施工技術

1、盾構始發(fā)及接收施工技術摘 要： 隨著技術進步、認識提高、綜合國力的增強，特別是隨著該施工技術所顯現的優(yōu) 勢，盾構法越來越多地被國內地鐵界所接受，上海、廣州、南京、北京、深圳、天津、西 安、成都、沈陽、杭州、青島等城市都使用這種方法。上海地鐵是國內最早采用盾構施工 的，且大部分工程都是利用盾構完成的；雖然盾構有許多成功的工程實例，但是使用這種 方法也有較大的風險。如盾構在隧道內只能前進，不可后退，一旦盾構本身出現致命的故 障，可能就會產生災難性的后果。而且使用盾構在對洞口進行加固處理的始發(fā)時階段出問 題的概率很高，即使是非常有經驗的承包商也常會發(fā)生類似事故。本文重點介紹盾構始發(fā) 及接收的技術問題

2、。 . .關鍵詞 ：盾構機 始發(fā) 接收1 1始發(fā)技術的重要性及關鍵技術由于在始發(fā)階段存在以下幾種特殊情況：（1 1）始發(fā)推進前需鑿除車站的圍護結構（主要是處理鋼筋混凝土結構） ，鑿除圍護結 構后的土體在一定的時間段內必須保持自穩(wěn)，不能有水土流失；（2 2）始發(fā)階段盾構機主體在始發(fā)導軌上不能進行調向；（3 3）始發(fā)階段的姿態(tài)及地面沉降控制比正常推進階段更困難；（4 4）始發(fā)期間一些設備，包括出土都不能正常使用。有時也會存在盾構機因為車站結 構的原因而不能整機始發(fā)。綜上所述，盾構在初始階段的施工難度很大。因此，盾構隧道始發(fā)技術是盾構法施工 技術的關鍵，也是盾構施工成敗的一個標志，必須要全力做好。同

3、時還應確保盾構連續(xù)正常地從非土壓平衡工況過渡到土壓平衡工況， 以達到控制地面沉降， 保證工程質量等目的始發(fā)技術包括洞口端頭處理（在軟土無自穩(wěn)能力的地層中） 、洞門混凝土鑿除（主要針 對鋼筋混凝土圍護結構） 、盾構始發(fā)基座的設計加工、 定位安裝；始發(fā)用反力架的設計加工、 就位；支撐系統(tǒng)、洞門環(huán)的安設、盾構組裝、盾構始發(fā)方案、其他保證盾構推進用設備、 人員、技術準備等，直到始發(fā)推進。2 2始發(fā)施工技術2.12.1 反力架的安裝2.1.12.1.1 反力架、負環(huán)管片位置的確定依據反力架的位置確定主要依據洞口第一環(huán)管片的起始位置、 盾構的長度以及盾構刀盤在 始發(fā)前所能到達的最遠位置確定。2.1.22.

4、1.2 反力架位置的確定由于反力架和始發(fā)臺為盾構始發(fā)時提供初始的推力以及初始的空間姿態(tài)， 在安裝反力 架和始發(fā)臺時，反力架左右偏差控制在5 mnmn之內，高程偏差控制在5 mmmm之內，上下偏差 控制在土 10m10m m m之內。始發(fā)臺水平軸線的垂直方向與反力架的夾角v2 2%。，盾構姿態(tài)與設計軸線豎直趨勢偏差v 2 2%。，水平趨勢偏差v 3 3%o。在做車站結構時做好鋼板的預埋工作。2.1.32.1.3 負環(huán)管片環(huán)數的確定假定反力架到洞口的長度為L Li，管片環(huán)寬為L L2,則負環(huán)管片環(huán)數N=L/LN=L/L2。2.22.2 機座的設計、安裝機座的作用是在盾構始發(fā)時和反力架配合保證盾構機

5、的姿態(tài)，盾構機的始發(fā)姿態(tài)對掘 進軸線的控制和管片拼裝的質量至關重要，因此機座的設計應保證有一定的強度，不會因 承受盾構機本身的重量和機身前進時力的擾動而變形，安裝的時候還應調整好機座的位置 和姿態(tài)，保證始發(fā)的質量。2.32.3始發(fā)洞口的地層處理在盾構始發(fā)之前，一般要根據洞口地層的穩(wěn)定情況評價地層，并采取有針對性的處理 措施。地層處理一般采取如“固結灌漿”、“冷凍法”、“插板法”等措施進行地層加固 處理。選擇加固措施的基本條件為加固后的地層要具備最少一周的側向自穩(wěn)能力，且不能 有地下水的損失。常用的具體處理方法有攪拌樁、旋噴樁、注漿法，SMVSMV工法、冷凍法等。選擇哪一種方法要根據地層具體情況

6、而定，并且嚴格控制整個過程。2.42.4始發(fā)洞口圍護結構的切除根據經驗， 一般在始發(fā)前至少一個月開始洞口圍護結構的切除。 整個施工一般分兩次 進行，第一次先將圍護結構主體鑿除，只保留圍護結構的鋼筋保護層，在盾構始發(fā)前將鋼 筋保護層割除。在鑿除完最后一層混凝土之后，要及時檢查始發(fā)洞口的凈空尺寸，確保沒 有鋼筋、混凝土侵入設計輪廓范圍之內。2.52.5洞口密封洞口密封是為盾構在始發(fā)時防止背襯注漿砂漿外泄所用， 按種類分有壓板式和折葉式 兩種，其中折葉式越來越被人們所認可。洞口密封的施工分兩步進行施工，第一步是在車 站結構的施工工程中，做好始發(fā)洞門預埋件的埋設工作，要特別注意的是在埋設過程中預 埋件

7、必須與車站結構鋼筋連接在一起；第二步在盾構正式始發(fā)之前，應先清理完洞口的碴 土，再完成洞口密封的安裝。2.62.6 洞口始發(fā)導軌的安裝在圍護結構破除后， 盾構始發(fā)臺端部距離洞口圍巖必然會產生一定的空隙， 為保證盾 構在始發(fā)時不致于因刀盤懸空而產生盾構“叩頭”現象，需要在始發(fā)洞內安設洞口始發(fā)導 軌。安設始發(fā)導軌時應在導軌的末端預留足夠的空間，以保證盾構在始發(fā)時，不致因安設 始發(fā)導軌而影響刀盤旋轉。2.72.7 盾構的始發(fā)2.7.12.7.1 負環(huán)管片安裝（1 1）負環(huán)管片安裝準備在安裝負環(huán)管片之前，為保證負環(huán)管片不破壞尾盾刷、保證負環(huán)管片在拼裝好以后能 順利向后推進，在盾殼內安設厚度不小于盾尾間

8、隙的方木（或型鋼） ，以使管片在盾殼內的 位置得到保證。（2 2）負環(huán)管片后移第一環(huán)負環(huán)鋼管片拼裝成圓后， 用盾構千斤頂完成管片的后移， 在管片的后移過程中， 要注意不要使管片從盾殼內的方木（或型鋼）上滑落。（3 3）負環(huán)管片與負環(huán)鋼管片的連接負環(huán)鋼管片的最終位置靠在反力架上， 在負環(huán)管片與負環(huán)鋼管片之間用管片螺栓連接。（4 4）負環(huán)管片的拼裝類型負環(huán)管片一般采用標準環(huán)進行拼裝，這樣便于控制盾構機的始發(fā)姿態(tài)，C C塊的位置要根據正環(huán)拼裝時楔型環(huán)C C的具體位置而定。3 3盾構的始發(fā)（1 1）空載推進盾構在空載向前推進時，主要控制盾構的推進油缸行程和限制盾構每一環(huán)的推進量。 要在盾構向前推進的同

9、時，檢查盾構是否與機座、始發(fā)洞發(fā)生干涉或是否有其他異常事件 或事故的發(fā)生，確保盾構安全的向前推進。（2 2）始發(fā)時盾構姿態(tài)的控制主要通過盾構機座、反力架、鉸接來控制姿態(tài)。（3 3）始發(fā)時盾構推進參數的控制在保證盾構正常推進的情況下，稍微降低總推力和刀盤扭矩。3.13.1 洞口注漿在盾尾完全進入洞體后，調整洞口密封，進行洞口注漿。漿液不但要求順利注入，而 且要有早期的強度。3.23.2 反力架、負環(huán)管片的拆除反力架、負環(huán)管片的拆除時間根據背襯注漿的砂漿性能參數和盾構的始發(fā)掘進推力決 定?？梢愿鶕ば蚯闆r和工作整體安排，開始進行反力架、負環(huán)管片拆除。為保證洞口的 管片不受到其影響，拆除負環(huán)管片前先

10、對洞口的管片進行拉緊固定，拉緊的數量依實際情 況而定。4 4常見問題的預防或處理 4.14.1 加固效果不好端頭土體加固的效果不好是在始發(fā)過程中經常遇到的問題。采取的主要措施是必須根 據端頭土體情況選擇合理的加固方法，而且要加強過程控制，特別是要嚴格控制一些基本 參數。對于加固區(qū)與始發(fā)井間形成的必然間隙要采取其它方式處理。4.24.2 開洞門時失穩(wěn)開洞門時失穩(wěn)主要表現為土體坍塌和水土流失二種，其主要原因也是由端頭加固效果 不好所致。在小范圍的情況下可采用邊破除洞門混凝土，邊利用噴素混凝土的方法對土體 臨空面進行封閉。如果土體坍塌失穩(wěn)情況嚴重時，只有封閉洞門重新加固。4.34.3 始發(fā)后盾構機“

11、叩頭”始發(fā)推進后， 在盾構機抵達掌子面及脫離加固區(qū)時容易出現盾構機“叩頭”的現象， 根 據地質條件不同有些可能出現超限的情況。為此，通常采用抬高盾構機的始發(fā)姿態(tài)、合理 安裝始發(fā)導軌以及快速通過的方法盡量避免“叩頭”或減少“叩頭”的影響。4.44.4 密封效果不好洞門密封的主要目的也是在始發(fā)掘進階段減少土體流失。 當洞門加固達到預期效果時， 對于洞門環(huán)的強度要求相對較低，否則要在盾構推進前徹底檢查和確定洞門環(huán)的狀況。在 始發(fā)過程中若洞門密封效果不好時可即時調整壁后注漿的配合比，使注漿后盡早封閉，也 可采用在洞門密封外側向洞門密封內部注快凝雙液漿的辦法解決。4.54.5 盾尾失圓在很多情況下，始發(fā)

12、階段由于自重及其他原因，盾尾一般都會出現失圓的情況，可以 采用盾構機自帶的整圓器進行整圓。4.64.6 支撐系統(tǒng)失穩(wěn)支撐系統(tǒng)在某些情況下由于盾構機推進中的瞬時推力或扭矩較大而產生失穩(wěn)，這樣將 導致整個始發(fā)工作的失敗。對于支撐系統(tǒng)的失穩(wěn)只能從預防角度進行，同時在始發(fā)階段對 支撐系統(tǒng)加強監(jiān)測。4.74.7 地面沉降較大由于始發(fā)施工的特殊性， 始發(fā)階段的地面沉降值均較大， 因此在始發(fā)階段需盡早建立 盾構機的適合工況并嚴密注意出土量、同步注漿量、二次注漿量及土壓情況，同時加大監(jiān) 測頻率，控制地面沉降值。5 5 盾構接收一般盾構掘進至接收井505060m60m時即進行貫通掘進階段，立即確定盾構機頭的坐標

13、位置和姿態(tài)，并根據測量結果確定盾構推進方案，保證盾構機順利、安全、準確進入接收井 （即盾構出洞）。貫通掘進前的準備工作： 預先提前一個月完成盾構接收井洞口鋼環(huán)安制及洞口土體加固施工； 為了加快盾構機解體和組裝的速度，使盾構機全部解體后能馬上進行組裝，一般在 解體與組裝時各使用一個基座，即在原有的基礎上再加工一個基座。 按照盾構操作要求暫停掘進； 進行全線貫通測量； 根據測量結果，確定貫通掘進參數，調整盾構機參數為貫通掘進的參數； 作好防止洞口地面坍塌的準備貫通掘進時注意降低盾構掘進速度（一般控制在W 20mm/min20mm/min ,以利于盾構姿態(tài)的控制； 當盾構掘進至進洞口 6 610m10m時，降低盾構掘進的控制土壓值，即要防止因土壓低而造成管 片外圍巖的下沉，又要防止因土壓高而造成洞口土體的提前破壞。6 6 結束語盾構機的始發(fā)及接收成功主要由始發(fā)條件及始發(fā)施工技術中每一環(huán)節(jié)的處理決定。 在 前期的地質勘探、始發(fā)區(qū)域的建筑物及管線情況進行調查，特別是對端頭土體的液限、塑 限、滲透系數、含水量等各種物理力學指標進行全面的調查及評估是相當有必要的；同時 應對始發(fā)