盾構(gòu)過(guò)礦山法暗挖段空推施工技術(shù)要點(diǎn)

1、 盾構(gòu)過(guò)礦山法暗挖段空推施工技術(shù)要點(diǎn)摘要：通過(guò)工程實(shí)例，從工程技術(shù)方面詳述XXXX一期工程202標(biāo)段東緯路至春光街區(qū)間盾構(gòu)空推過(guò)暗挖法隧道施工技術(shù)，明確了該施工方法的適用范圍，詳細(xì)總結(jié)了該工法的原理、主要施工工藝及現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制要點(diǎn)，對(duì)今后類似條件下的盾構(gòu)空推過(guò)暗挖法隧道施工有很好的參考作用。關(guān)鍵詞: 地鐵，盾構(gòu)，空推，過(guò)暗挖段，施工工法 1 適用范圍本施工工法適用于直徑6.28m土壓平衡盾構(gòu)機(jī)空推通過(guò)暗挖法隧道施工。2 工程概述 XXXX202標(biāo)段東緯路至春光街區(qū)間劉家橋老盾構(gòu)井至新盾構(gòu)井區(qū)間盾構(gòu)全長(zhǎng)412米，其中盾構(gòu)施工正線337米，75米為已經(jīng)暗挖施工完成區(qū)間，需盾構(gòu)空推管片通過(guò)

2、。 圖1 盾構(gòu)空推方向示意圖3 工法原理      首先對(duì)硬巖段和極硬巖段采用礦山法開挖，進(jìn)行初期支護(hù);然后對(duì)盾構(gòu)與暗挖段分界端頭墻進(jìn)行處理，同時(shí)在已進(jìn)行初期支護(hù)的暗挖段施工混凝土導(dǎo)臺(tái)，后對(duì)暗挖段回填豆礫石。在空推掘進(jìn)過(guò)程中，由刀盤前方回填的碎石為盾構(gòu)機(jī)提供反力，保證管片拼裝質(zhì)量; 同時(shí)采用盾構(gòu)機(jī)同步注漿系統(tǒng)對(duì)管片背后空隙進(jìn)行充填，并采用管片固定螺栓對(duì)已拼裝好的管片加固。在空推拼裝管片通過(guò)后，對(duì)空推段進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿固結(jié)整環(huán)管片，確保施工質(zhì)量。4 總體施工方案及施工工藝流程      暗挖盾構(gòu)空

3、推段總體施工流程為: 暗挖段開挖初支施工端頭墻加固施工隧道內(nèi)碴土清理導(dǎo)臺(tái)施工盾構(gòu)機(jī)到達(dá)掘進(jìn)盾構(gòu)機(jī)檢查維修及拆盾構(gòu)機(jī)周邊刮刀盾構(gòu)機(jī)步進(jìn)上導(dǎo)臺(tái)( 45m) 隧道堆填豆礫石盾構(gòu)機(jī)步進(jìn)、拼裝管片空推開始橫通道封堵盾構(gòu)機(jī)步進(jìn)、拼裝管片通過(guò)空推段到達(dá)豎井盾構(gòu)完成空推段掘進(jìn)  圖2 暗挖段初支斷面尺寸示意圖4 工序施工方法4.1 準(zhǔn)備工作4.1.1背后注漿 由于該暗挖段爆破施工后立設(shè)鋼筋格柵支護(hù)，拱架背后存在著大量的空洞，為避免造成盾構(gòu)機(jī)空推通過(guò)造成初支損壞和后期管片壓實(shí)后，與初次支護(hù)之間的不密貼和仰拱突然沉降，故對(duì)鋼筋格柵后進(jìn)行全環(huán)背后注漿加固。暗挖段初支尺寸見圖2所示4.1.2暗挖段超欠挖檢查

4、由于礦山法隧道采用爆破施工，隧道斷面存在大量的超挖或欠挖現(xiàn)象，一旦隧道欠挖嚴(yán)重，盾構(gòu)機(jī)無(wú)法通過(guò)，后期處理難度較大。在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)礦山法隧道之前對(duì)礦山法隧道進(jìn)行斷面測(cè)量，一旦欠挖影響盾構(gòu)機(jī)通過(guò)，則提前處理。測(cè)量合格后，直徑6280mm盾構(gòu)機(jī)即可順利通過(guò)礦山法隧道。4.1.3接收端頭地質(zhì)超前探及端頭處理由于盾構(gòu)臨近接收端頭時(shí)，反力越來(lái)越小，如果接收端頭地質(zhì)條件偏差，或局部軟巖侵入等，極易產(chǎn)生盾構(gòu)接收位置偏差，一旦過(guò)暗挖段存在偏差，極其產(chǎn)生撕裂原暗挖初支等現(xiàn)象；本工程現(xiàn)場(chǎng)采用潛孔鉆機(jī)施工超前探后，發(fā)現(xiàn)該接收端頭為均勻的中風(fēng)化板巖，無(wú)夾層，且僅有少量裂隙水，故未采取相應(yīng)的端頭處理措施。4.1.4 端頭墻墻

5、鉆孔接收盾構(gòu)盾構(gòu)機(jī)到達(dá)距離端頭墻3m位置時(shí)，盾構(gòu)停機(jī)，前在礦山法隧道端頭掌子面進(jìn)行鉆孔處理，以便盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入礦山法隧道時(shí)，洞口形成的斷面為光面，不至于參差不平影響盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)入暗挖段，和避免撕裂暗挖段初支。具體鉆孔方法為沿隧道內(nèi)徑6400鉆孔，鉆孔深度300mm，環(huán)向間距500，鉆孔孔徑25mm。 圖3、導(dǎo)臺(tái)斷面圖4.2 導(dǎo)臺(tái)測(cè)量及斷面超欠挖測(cè)量礦山法隧道導(dǎo)臺(tái)厚度150mm，采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆，導(dǎo)臺(tái)弦長(zhǎng)3150mm，導(dǎo)臺(tái)詳見圖2. 導(dǎo)臺(tái)是盾構(gòu)機(jī)通過(guò)硬巖隧道時(shí)的下部支撐，其施工精度直接決定著盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)。導(dǎo)臺(tái)施工模板定位后必須進(jìn)行測(cè)量復(fù)核，混凝土澆注后應(yīng)進(jìn)行標(biāo)高的復(fù)測(cè)，確保導(dǎo)向平臺(tái)的標(biāo)高施工精度在0

6、+15mm以內(nèi)。導(dǎo)臺(tái)施工完成后，由測(cè)量班對(duì)導(dǎo)臺(tái)進(jìn)行線路聯(lián)系測(cè)量，包括水平及豎直方向，誤差超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范要求的，需重新施作。見圖3所示4.3 豆粒石備料盾構(gòu)機(jī)礦山法隧道空推掘進(jìn)時(shí)，由于盾構(gòu)機(jī)前方阻力很小，需對(duì)盾體及管片周圍噴射豆粒石，以便增大摩擦阻力，增加推力，擠緊管片止水膠條。豆粒石選擇直徑510mm，具體性能指標(biāo)見表1。表1 豆粒石性能指標(biāo) 檢驗(yàn)項(xiàng)目 檢驗(yàn)結(jié)果 品質(zhì)指標(biāo) 表觀密度/（kg/m3） 2600 堆積密度/（kg/ m3） 1320 緊密密度/（kg/ m3） 1500含泥量/ 0.6 2.0泥塊含量/ 0.3 0.7針片狀物含量/ 11 2510mm篩孔累計(jì)篩余/ 12 0155m

7、m篩孔累計(jì)篩余/ 95 801002.5mm篩孔累計(jì)篩余/ 99 95100注：豆粒石為花崗巖，粒徑為510mm 豆粒石在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入礦山法隧道前需提前備料。具體備料方量為需填充空隙的6070。豆粒石從礦山法隧道豎井用溜槽下放到井下，井下采用2m3翻斗車進(jìn)行水平運(yùn)輸，均勻鋪到導(dǎo)臺(tái)兩側(cè)。 本工程豆礫石堆填量控制在300立方米，并始終保持盾構(gòu)機(jī)前方堆填豆礫石的總量在300以上，防止因反力不足產(chǎn)生盾構(gòu)姿態(tài)偏差。5. 進(jìn)礦山法隧道前的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)姿態(tài)控制 盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入空推段前的25m作為盾構(gòu)機(jī)到達(dá)段，根據(jù)本工程的地質(zhì)條件已經(jīng)采用敞開模式掘進(jìn)。盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入到達(dá)段時(shí)，逐步減小推力、降低推進(jìn)速度，并加強(qiáng)出土量的監(jiān)控

8、頻次。刀盤轉(zhuǎn)速為1.651.85rmin，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)總推力小于800t，推進(jìn)速度不大于25mm/min。 盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入硬巖隧道前的最后3環(huán)采掘進(jìn)速度控制在15mm/min以內(nèi)，總推力減少為600t以內(nèi)，采用小推力、低速度進(jìn)入礦山法隧道。在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入硬巖隧道前的150200m，對(duì)盾構(gòu)開挖隧道和硬巖隧道洞內(nèi)所有測(cè)量控制點(diǎn)進(jìn)行一次整體的、系統(tǒng)的復(fù)測(cè)和聯(lián)測(cè)，對(duì)所有控制點(diǎn)的座標(biāo)進(jìn)行精密、準(zhǔn)確的平差計(jì)算。在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)硬巖隧道前的100m、50m時(shí)應(yīng)分別人工復(fù)測(cè)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，及時(shí)糾正偏差，確保盾構(gòu)機(jī)順利進(jìn)入接收段。 盾構(gòu)機(jī)在到達(dá)段掘進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)派專人負(fù)責(zé)觀察硬巖隧道段的巖面變化情況。發(fā)現(xiàn)圍巖或硬巖隧道初期支護(hù)混

9、凝土有較大震動(dòng)或變形時(shí)，應(yīng)立即通知盾構(gòu)主司機(jī)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，防止推進(jìn)力過(guò)大而造成刀盤前部圍巖的大面積坍塌。6. 礦山法隧道內(nèi)空推6.1 盾構(gòu)機(jī)步進(jìn)盾構(gòu)機(jī)步進(jìn)前拆除刀盤底部邊刮刀，防止底部邊刮刀與導(dǎo)臺(tái)過(guò)度摩擦，破壞導(dǎo)臺(tái)、磨損刀具并影響隧道中心線精度。盾構(gòu)始發(fā)階段以低速度，小推力緩慢伸出油缸，前盾與導(dǎo)臺(tái)穩(wěn)定接觸后開始步進(jìn)。根據(jù)刀盤與導(dǎo)向平臺(tái)之間的關(guān)系，調(diào)整各組推進(jìn)油缸的行程，使盾構(gòu)姿態(tài)沿設(shè)計(jì)線路方向推進(jìn)。前期施工時(shí)推進(jìn)速度一般控制在1540min之間，工藝熟練后推進(jìn)速度可達(dá)到6085min。下部油缸壓力略大于上部油缸壓力。盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，派專人在盾構(gòu)機(jī)前方檢查、監(jiān)測(cè)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)情況，主要檢查硬巖隧道的開挖

10、是否有侵入盾構(gòu)刀盤輪廓的巖石存在、盾構(gòu)前體下部與導(dǎo)臺(tái)的結(jié)合情況等。盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，刀盤前方的監(jiān)測(cè)人員與盾構(gòu)主司機(jī)要緊密配合，使盾構(gòu)機(jī)沿導(dǎo)臺(tái)的中心進(jìn)行前移，保證盾構(gòu)前移時(shí)管片受力均勻。盾構(gòu)機(jī)向前步進(jìn)時(shí)，混凝土導(dǎo)臺(tái)必須清理干凈，以便盾構(gòu)機(jī)能在導(dǎo)臺(tái)上安全順利步進(jìn)。6.2 管片拼裝管片每安裝一片，先人工初步緊固連接螺栓；安裝完一環(huán)后，用電動(dòng)扳手對(duì)所有管片螺栓進(jìn)行緊固；管片出盾尾后，重新用扳手人工進(jìn)行緊固。盾構(gòu)過(guò)礦山法段時(shí)的管片拼裝采取錯(cuò)縫拼裝形式，管片拼裝工藝與正常掘進(jìn)時(shí)的工藝相同。管片選型時(shí)要根據(jù)盾尾間隙與油缸行程結(jié)合盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)選擇合適的管片。盾構(gòu)機(jī)在導(dǎo)臺(tái)上步進(jìn)，每步進(jìn)1.2 m 安裝一環(huán)管片。在步進(jìn)過(guò)

11、程中要在盾構(gòu)機(jī)前方提供反力，以確保管片安裝質(zhì)量要求，增強(qiáng)管片防水效果。經(jīng)計(jì)算，反力以300T為宜（隧道為下坡時(shí)可適當(dāng)增大），由放置在刀盤前的豆礫石堆填提供。根據(jù)類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該說(shuō)可以滿足管片防水的要求，不會(huì)出現(xiàn)因止水條擠壓不緊而造成的管片漏水的現(xiàn)象發(fā)生。為更好地加強(qiáng)管片防水，本工程在管片上選用遇水膨脹橡膠止水條。6.3 豆粒石填充管片拼裝完成后，要及時(shí)進(jìn)行管片外圍與地層間的背襯回填工作，用噴射的豆礫石在管片脫離盾尾時(shí)進(jìn)行管片支撐，以防管片下沉產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)。管片背襯回填是在刀盤前方，將50導(dǎo)管從盾構(gòu)機(jī)盾殼外入到盾構(gòu)中體或者后體進(jìn)行，在回填時(shí)盾構(gòu)機(jī)停止步進(jìn)?；靥顣r(shí)，用砼噴射機(jī)自刀盤前方向盾構(gòu)后

12、方吹入粒徑510mm的豆礫石骨料；每步進(jìn)1.2 m即一環(huán)再一次用砼噴射機(jī)向管片背后吹入豆礫石，以確保管片背后充分密實(shí)?；靥顢?shù)量基本達(dá)到理論數(shù)量后，打開管片頂部的注漿孔觀察，直到注漿孔內(nèi)充滿豆礫石。由于隧道開挖的不規(guī)整，每環(huán)豆礫石用量不完全相等。為防止注漿液、豆礫石從刀盤前方流出，每隔3.6 m，在盾構(gòu)機(jī)的切口四周用袋裝砂石料圍成一個(gè)圍堰，圍堰高度不小于3m。在盾尾位置進(jìn)行背襯回填時(shí)，回填材料不要太干，以防豆礫石回填時(shí)的灰塵對(duì)盾構(gòu)機(jī)造成損壞。6.4回填注漿在完成管片背襯豆礫石回填之后，為使襯砌管片與地層間緊密接觸，提高支護(hù)效果，應(yīng)進(jìn)行回填注漿。（1）回填注漿基本與盾構(gòu)推進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，通過(guò)盾構(gòu)機(jī)自身

13、的注漿系統(tǒng)，在盾構(gòu)向前推進(jìn)時(shí)，采用雙泵四管路多點(diǎn)對(duì)稱回填注漿，注漿孔位基本為大跨以上的管片。采用注漿壓力和注漿量雙指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)定值、注漿量達(dá)到豆礫石理論空隙率的80%以上時(shí)，即可認(rèn)為達(dá)到了質(zhì)量要求。（2）回填注漿可以采用水泥凈漿、水泥砂漿，或加入水玻璃組成的雙液漿。為了保證達(dá)到對(duì)環(huán)向空隙的有效填充，同時(shí)又能確保管片結(jié)構(gòu)不因注漿產(chǎn)生變形和損壞，注漿壓力取值為0.10.2MPa。（3）由于管片回填注漿時(shí)，盾構(gòu)機(jī)前方是敞開的，管片注漿效果可能不理想，必須對(duì)管片進(jìn)行補(bǔ)充注漿。管片安裝10環(huán)后，間隔6M打開管片吊裝孔，檢查注漿效果，根據(jù)檢查結(jié)果，若注漿效果不好，則進(jìn)行補(bǔ)充注漿。補(bǔ)充注

14、漿采用水泥漿，通過(guò)普通注漿機(jī)，采用人工操作方式進(jìn)行即可，注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：采用注漿壓力單指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，即可認(rèn)為達(dá)到了質(zhì)量要求。 圖4、同步注漿示意圖7.盾構(gòu)空推質(zhì)量控制措施7.1防止管片上浮和下沉措施（1）在盾構(gòu)機(jī)過(guò)空推段每隔2環(huán)對(duì)管片注漿孔進(jìn)行支撐加固，加固注漿孔位置的選擇為成環(huán)管片3點(diǎn)，9點(diǎn)鐘以上的位置。（2）加強(qiáng)管片姿態(tài)監(jiān)控，測(cè)量組每3環(huán)對(duì)管片進(jìn)行一次姿態(tài)測(cè)量，如發(fā)現(xiàn)管片有上浮和下沉趨勢(shì)應(yīng)及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，盾構(gòu)操作手也應(yīng)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)整注漿量。（3）為防止管片在盾構(gòu)步進(jìn)后產(chǎn)生上浮，在施工過(guò)程中，管片背襯注漿只從管片大跨上部進(jìn)行壓注，注漿壓力不大于 1 bar，盡

15、量從管片的大跨以上進(jìn)行注漿，并保證管片兩側(cè)同步注漿，避免因注漿而對(duì)管片產(chǎn)生偏壓，造成管片移位。（4）如發(fā)現(xiàn)管片在后續(xù)過(guò)程中由于水壓上浮，應(yīng)及時(shí)對(duì)管片下部注漿口開孔放水。7.2防止管片錯(cuò)臺(tái)措施盾構(gòu)步進(jìn)時(shí)提高背襯同步注漿，同時(shí)通過(guò)試驗(yàn)調(diào)整配合比，確保初凝時(shí)間在 6 h 以內(nèi)，保證管片下部有足夠的抗力。在必要時(shí)，縮短回填注漿工作面與管片安裝工作面的距離，甚至在盾尾外側(cè)直接進(jìn)行回填注漿。加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)的控制，糾偏不能過(guò)急，以每環(huán)不超過(guò) 10 mm的糾偏量為宜。同時(shí)確保60 mm 以上的盾尾間隙以防止盾殼作用力于管片。在盾構(gòu)機(jī)過(guò)空推段往往由于反力不夠容易造成管片螺栓不能完全復(fù)緊，在拼完每環(huán)管片后應(yīng)及時(shí)對(duì)

16、后面 3 環(huán)管片螺栓進(jìn)行復(fù)緊，在每次交班前對(duì)所有以拼裝管片復(fù)緊，空推結(jié)束后對(duì)所有管片螺栓復(fù)緊。7.3 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制措施      (1) 調(diào)整好盾構(gòu)機(jī)從實(shí)推段到空推段進(jìn)洞姿態(tài)和空推段到實(shí)推段時(shí)的出洞姿態(tài)，確保盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞時(shí)的旋轉(zhuǎn)值 Roll ±3 mm/m。    (2) 導(dǎo)臺(tái)的施工精度在 ± 10 mm 以內(nèi)。      (3) 空推過(guò)程中，控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)水平和垂直偏差都在± 50 mm，管片拼裝后加強(qiáng)管片姿態(tài)監(jiān)測(cè)頻率。8 施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)    （1) 暗挖空推段初期支護(hù)施工時(shí)要預(yù)留足夠的變形量，要勤進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量和斷面測(cè)量，初期支護(hù)不能侵限。     (2) 到達(dá)端頭施工時(shí)要做好止水施工，防止