盾構(gòu)掘進(jìn)施工主要工藝

1、第一節(jié)盾構(gòu)掘進(jìn)施工主要工藝1、盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)掘進(jìn)技術(shù)1.1 始發(fā)掘進(jìn)所謂始發(fā)掘進(jìn)是指利用臨時(shí)拼裝起來的管片來承受反作用力，將盾構(gòu)機(jī)推上始發(fā)臺(tái)，由始發(fā)口貫入地層，開始沿所定線路掘進(jìn)的一系列作業(yè)。本工程中每臺(tái)盾構(gòu)機(jī)都要經(jīng)過兩次始發(fā)掘進(jìn)，第一次是盾構(gòu)機(jī)組裝、調(diào)試完后從三元里站始發(fā)，第二次是盾構(gòu)機(jī)通過廣州火車站后二次始發(fā)。1.1.1 始發(fā)前的準(zhǔn)備工作(1)始發(fā)預(yù)埋件的設(shè)計(jì)、制作與安裝盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時(shí)巨大的推力通過反力架傳遞給車站結(jié)構(gòu)，為保證盾構(gòu)機(jī)順利始發(fā)及車站結(jié)構(gòu)的安全，需要在車站的某些位置預(yù)埋一些構(gòu)件。同時(shí)盾構(gòu)機(jī)盾尾進(jìn)入?yún)^(qū)間后為減小地層變形需要立即進(jìn)行回填注漿，為了防止跑漿也需要在車站側(cè)墻上預(yù)埋構(gòu)件以實(shí)

2、現(xiàn)臨時(shí)封堵。三元里車站始發(fā)預(yù)埋件大樣及預(yù)埋位置如圖：隧靜組-SD0102所示。(2)洞門端頭土體加固三元里車站隧道端頭上覆2米厚8類土(巖石中等風(fēng)化帶)開挖后側(cè)壁基本穩(wěn)定。始發(fā)前不對(duì)端頭進(jìn)行加固。(3)端頭圍護(hù)樁的破除始發(fā)前需要對(duì)洞門端頭圍護(hù)樁予以拆除，確保盾構(gòu)機(jī)順利出站。三元里站端頭圍護(hù)樁厚1.1米，洞門預(yù)留孔直徑6.62米。計(jì)劃對(duì)圍護(hù)樁進(jìn)行分塊拆除如圖7-1-1。環(huán)形及橫向拉梢寬度50cmi豎向拉梢寬度20cm,豎向梢沿圍護(hù)樁接縫鑿除。盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)前割斷連接鋼筋，拉開鋼筋硅網(wǎng)片，清理石硝并處理外露鋼筋頭，避免阻掛盾殼。圍護(hù)樁拆除后，快圖7.7.1鑿除分塊示意圖速拼裝負(fù)環(huán)管片，盾構(gòu)機(jī)抵?jǐn)n工作面

3、，避免工作面暴露太久失穩(wěn)坍塌。1.2 盾構(gòu)機(jī)始發(fā)流程盾構(gòu)機(jī)始發(fā)前首先將反力架連接在預(yù)埋件的位置，吊裝盾構(gòu)機(jī)組件在始發(fā)臺(tái)上組裝、調(diào)試；然后安裝400寬的負(fù)環(huán)鋼管片，盾構(gòu)機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)；最后拆除洞門端墻盾構(gòu)機(jī)貫入開挖面加壓掘進(jìn)。盾構(gòu)機(jī)始發(fā)流程見下圖：始發(fā)準(zhǔn)備工作拆除端木護(hù)樁盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時(shí)臨時(shí)封堵操作工藝流程如下:安裝螺栓、橡膠簾布板及鋼壓板手上拉壓板，置于盾構(gòu)機(jī)通過位置盾尾同步注漿長(zhǎng)下拉壓板<盾尾通過始發(fā)口盾構(gòu)機(jī)通過后臨時(shí)封堵防止跑漿原理如圖：隧盾-施組-SD03。1.3 盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)（1）試驗(yàn)段掘進(jìn)1）三元里站試驗(yàn)段掘進(jìn)從三元里站起前100米隧道作為掘進(jìn)試驗(yàn)段，通過試驗(yàn)段掘進(jìn)熟練掌握在不同地層中

4、盾構(gòu)推進(jìn)各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)節(jié)控制方法，掌握管片拼裝、環(huán)形間隙注漿等工藝。同時(shí)通過監(jiān)控量測(cè)分析地表隆陷、地中位移規(guī)律，及時(shí)反饋信息調(diào)整施工參數(shù)，為下一階段正常掘進(jìn)提供參考依據(jù)。2）掘進(jìn)試驗(yàn)大綱a盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定、統(tǒng)計(jì)分析與結(jié)論表7-1-1盾構(gòu)掘進(jìn)施工記錄表表7-1-2盾構(gòu)管片拼裝記錄表表7-1-3不同地層中盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定數(shù)值表表7-1-4盾構(gòu)實(shí)際掘進(jìn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表表7-1-5盾構(gòu)機(jī)最佳掘進(jìn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果b地表隆陷及建筑物變形監(jiān)控量測(cè)試驗(yàn)段地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置，原則上沿隧道軸線每隔8米布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)；橫向每30米布置一個(gè)斷面，每個(gè)斷面布置A13個(gè)測(cè)點(diǎn)。根據(jù)沉降梢特點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置中間間距小，向兩側(cè)逐漸增大間距。試

5、驗(yàn)段地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖，監(jiān)測(cè)頻率及監(jiān)測(cè)實(shí)施方法見【越三區(qū)間隧道】盾構(gòu)工程監(jiān)控量測(cè)施組。c、各種操作工藝的熟悉、補(bǔ)充及完善改進(jìn)管片拼裝工藝、同步注漿及輔助材料填加工藝、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制糾偏防轉(zhuǎn)工藝、盾構(gòu)機(jī)的保養(yǎng)維修工藝、碴土的運(yùn)輸起吊、傾卸工藝等。試驗(yàn)段掘進(jìn)中根據(jù)實(shí)際操作情況對(duì)以上各種操作工藝的作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行進(jìn)一步的修訂、完善，以便指導(dǎo)下一步的盾構(gòu)施工。表7-1-1盾構(gòu)掘進(jìn)施工記錄表工程名稱：廣州地鐵二號(hào)線【越三區(qū)間隧道】盾構(gòu)工程盾構(gòu)機(jī)械類型：復(fù)合式±平衡盾構(gòu)設(shè)計(jì)每環(huán)長(zhǎng)度：1.5米管片設(shè)計(jì)每環(huán)：6片循環(huán)節(jié)序號(hào)循環(huán)節(jié)起至里程施工班組別施工日期年月日時(shí)至年月日時(shí)盾進(jìn)管片拼裝壓漿記事記錄者掘進(jìn)速

6、度地質(zhì)描述千斤頂編組千斤頂頂力出土量拼裝時(shí)間年月日時(shí)至年月日時(shí)拼裝質(zhì)量時(shí)間年月日時(shí)至年月日時(shí)口及配比壓漿壓力Pa壓漿數(shù)量m3壓漿質(zhì)量施工單位：隧道局一處盾構(gòu)公司工班長(zhǎng)：技術(shù)負(fù)責(zé)人：表7-1-2盾構(gòu)管片拼裝記錄表工程名稱：廣州地鐵二號(hào)線【越三區(qū)間隧道】盾構(gòu)工程盾構(gòu)機(jī)械類型：復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)管片設(shè)計(jì)每環(huán)：1.5m管片設(shè)計(jì)每環(huán)：6片循環(huán)節(jié)序號(hào)循劃、節(jié)起至里程盾進(jìn)時(shí)間年月日時(shí)至年月日時(shí)循劃、節(jié)處地質(zhì)描述管理拼裝時(shí)間年月日時(shí)至年月日時(shí)管片拼裝記事記錄者螺栓連接數(shù)量高程（m）平向相鄰管片設(shè)計(jì)實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)際位置偏差（mm）平整度最大偏差（mm）縱環(huán)縱環(huán)施工單位：隧道局一處盾構(gòu)公司班組別：工程負(fù)責(zé)人：表7-1

7、-3盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定值工程名稱：廣州地鐵二號(hào)線【越三區(qū)間隧道】盾構(gòu)工程盾構(gòu)機(jī)械類型：復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)管片設(shè)計(jì)每環(huán)：1.5m管片設(shè)計(jì)每環(huán)：6片地層類別地質(zhì)描述工況選擇掘進(jìn)參數(shù)其它參數(shù)備注刀盤轉(zhuǎn)速r/min千斤頂編組千斤頂推力t螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速r/min掘進(jìn)速度cm/min土倉壓力bar注漿壓力MPa注漿量3m膨潤(rùn)土填加量m3泡沫劑填加量m3排土量3m9巖石微風(fēng)化帶open8巖石中風(fēng)化帶open7巖石強(qiáng)風(fēng)化帶EPB6巖石全風(fēng)化帶EPB5-2殘積土EPB軟所層，地下水豐富semiopen施工單位：隧道局一處盾構(gòu)公司機(jī)電技術(shù)負(fù)責(zé)人：土木技術(shù)負(fù)責(zé)人：表7-1-4盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表工程名稱：廣州地鐵二號(hào)線

8、【越三區(qū)間隧道】盾構(gòu)工程盾構(gòu)機(jī)械類型：復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)管片設(shè)計(jì)每環(huán)：1.5m管片設(shè)計(jì)每環(huán)：6片循環(huán)節(jié)序號(hào)循環(huán)節(jié)起至里程盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)間年月日時(shí)至年月日時(shí)循劃、節(jié)處地質(zhì)情況掘進(jìn)參數(shù)其它參數(shù)工況選擇備注刀盤轉(zhuǎn)速r/min千斤頂編組千斤頂推力t螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速r/min掘進(jìn)速度cm/min土倉壓力bar注漿壓力MPa注漿量3m膨潤(rùn)土填加量m3泡沫劑填加量m3排土量m3地層編號(hào)描述施工單位：隧道局一處盾構(gòu)公司班組別：值班工程師：表7-1-5盾構(gòu)機(jī)最佳掘進(jìn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果工程名稱：廣州地鐵二號(hào)線【越三區(qū)間隧道】盾構(gòu)工程盾構(gòu)機(jī)械類型：復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)管片設(shè)計(jì)每環(huán)：1.5m管片設(shè)計(jì)每環(huán)：6片地層編號(hào)地質(zhì)描述工

9、況掘進(jìn)參數(shù)其它參數(shù)備注刀盤轉(zhuǎn)速r/min千斤頂編組千斤頂推力t螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速r/min掘進(jìn)速度cm/min土倉壓力bar注漿壓力MPa注漿量3m膨潤(rùn)土填加量m3泡沫劑填加量m3其它材料3m9巖石微風(fēng)化帶8巖石中風(fēng)化帶7巖石強(qiáng)風(fēng)化帶6巖石全風(fēng)化帶5-2殘積土軟所層，地下水豐富施工單位：隧道局一處盾構(gòu)公司機(jī)電技術(shù)負(fù)責(zé)人：土木技術(shù)負(fù)責(zé)人：3）負(fù)環(huán)管片開口拼裝及加固處理措施盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時(shí)由于后配套設(shè)備未正常工作，負(fù)環(huán)管片拼裝不能利用管片吊機(jī)和管片拼裝機(jī)。如何拼裝管片保證盾構(gòu)機(jī)始發(fā)正確姿態(tài)至關(guān)重要。本工程中始發(fā)前負(fù)環(huán)管片的拼裝擬采用15T吊機(jī)和人工輔助安裝，負(fù)環(huán)管片采用通縫開口拼裝，鄰接負(fù)環(huán)管片四周施作臨

10、時(shí)支撐連接在車站結(jié)構(gòu)上，確保負(fù)環(huán)管片受壓時(shí)的線形和穩(wěn)定。對(duì)于開口的負(fù)環(huán)管片，盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)前千斤頂和管片之間要加設(shè)方木或型鋼來承受和傳遞盾構(gòu)機(jī)的推力，保證盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)正確。（2）廣州火車站始發(fā)掘進(jìn)1）廣州火車站始發(fā)預(yù)埋件如圖：隧盾-施組-SD04環(huán)板大樣尺寸同三元里車站。2）反力架和臨時(shí)鋼管片反力架和臨時(shí)鋼管片均從三元里車站拆除下來后轉(zhuǎn)移至廣州火車站使用。三元里廣州火車站區(qū)間貫通后立即拆除負(fù)環(huán)管片、反力架及始發(fā)平臺(tái)，地面運(yùn)輸至火車站從設(shè)備吊裝孔掉入車站內(nèi)安裝使用3）廣州火車站南端頭土體加固施圖11-3廣州火車站南北端頭地a、盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時(shí)負(fù)環(huán)管片周質(zhì)情況圍沒有約束，必須在管片四周盡可能地加上各種支

11、撐，保證盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)時(shí)負(fù)環(huán)管片不會(huì)失穩(wěn)。b始發(fā)前基座定位時(shí)，盾構(gòu)中心坡度與隧道設(shè)計(jì)軸線坡度保持一致，考慮隧道后期沉降因素，盾構(gòu)中線可比設(shè)計(jì)軸線抬高1卜20mmi同時(shí)對(duì)基座加支撐防止基座移動(dòng)。c、防止盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)、上飄。由于盾構(gòu)機(jī)與地層間無摩擦力，盾構(gòu)易旋轉(zhuǎn)，應(yīng)加強(qiáng)盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量，如發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)有較大轉(zhuǎn)角可以采用大刀盤正、反轉(zhuǎn)的措施進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)推進(jìn)速度要慢。11.4.利達(dá)掘進(jìn)到達(dá)掘進(jìn)是指盾構(gòu)機(jī)沿所定線路推進(jìn)到豎井邊，然后從預(yù)先準(zhǔn)備好的大開口處步入車站或豎井內(nèi)的一系列作業(yè)。1、到達(dá)前的準(zhǔn)備工作(1)洞門土體加固本工程中兩次到達(dá)前均需要對(duì)洞門端頭土體進(jìn)行加固。廣州火車站北端頭隧道上部約1/3從5-2殘積

12、土中通過，且殘積土層較厚見圖114,為防止盾構(gòu)到達(dá)時(shí)發(fā)生圍巖坍塌、失穩(wěn)，計(jì)劃對(duì)端頭地層進(jìn)行加固。加固方案如下：采用自鉆式注漿錨桿注漿加固，漿液采用CS雙液漿，注漿壓力控制在0.80.8Mpa加固范圍見下圖：越秀公園站北端位于解放北路和流花路交匯口，北側(cè)緊臨廣州市體育館，越秀10圖11-4火車站北端頭地層加固不意圖公園站盾構(gòu)到達(dá)端處的隧道上半部埋置于6全風(fēng)化細(xì)?；◢弾r中，下半部埋置于7強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中，上覆6m厚砂質(zhì)粘性土和7m厚淤泥質(zhì)土及細(xì)砂。洞身上半部巖層6已成風(fēng)化成土柱狀，巖石組織結(jié)構(gòu)已基本破壞，其自穩(wěn)性很差（見圖115）。并且，因受到車站工作井施工的擾動(dòng),巖層已遇水軟化松弛，強(qiáng)度降低。為了

13、有效地防止圍巖坍塌，增強(qiáng)土體自穩(wěn)性，防止地下水流入，確保盾構(gòu)安全到達(dá)，保證建筑物（廣州市體育館）的安圖1-5越秀公園站：1喇頭地質(zhì)情況全，在盾構(gòu)到達(dá)前對(duì)左右線端頭隧道圍巖先作加固處理。采用在工作井中向隧道方向水平超前靜壓注漿加固方案。加固范圍取隧道全斷面開挖輪廓線外2.5m范圍內(nèi)土體，加固長(zhǎng)度為16m見圖116。采用自鉆式注漿錨桿進(jìn)行鉆孔和注漿，注漿漿液采用CS雙漿液。注漿壓力按10圖116越秀公園站北端頭加固方案0.6-0.8MP時(shí)空制。(2)洞門密封環(huán)的預(yù)埋與圍護(hù)樁的破除洞門密封環(huán)尺寸和形式同三元里車站和廣州火車站，預(yù)埋位置如圖：隧-B組-SD05盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前先行安排鑿除圍護(hù)樁，鑿除方法與

14、始發(fā)時(shí)相同。不同的是到達(dá)時(shí)圍護(hù)樁不鑿穿，保留30cm厚以支擋工作面，到達(dá)后再行鑿除。到達(dá)時(shí)為避免圍護(hù)樁撕裂破壞，可在豎井內(nèi)加設(shè)斜撐加固，如圖1-7所示。2、到達(dá)掘進(jìn)(1)到達(dá)掘進(jìn)一般到達(dá)段是指盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前15米段。1)盾構(gòu)姿態(tài)和隧道線形測(cè)量盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前50米地段即加強(qiáng)盾構(gòu)姿態(tài)和隧道線形測(cè)量，及時(shí)糾正偏差確保盾構(gòu)順利地從到達(dá)口進(jìn)入車站盾構(gòu)機(jī)進(jìn)站時(shí)其切口平面偏差允許值平面w±20mm高程w±50mm,盾構(gòu)坡度較設(shè)計(jì)坡度略大0.2%到站所有測(cè)量數(shù)據(jù)須報(bào)測(cè)量監(jiān)理單位復(fù)核驗(yàn)正。2）豎井的準(zhǔn)備及到達(dá)口導(dǎo)軌的安裝到達(dá)前在洞口中心處開一01.0米的觀察孔來檢查盾構(gòu)機(jī)的到達(dá)位置，同時(shí)在洞圈安

15、裝好導(dǎo)軌確保盾構(gòu)到達(dá)姿態(tài)正確。2.5_10米圖11-7盾構(gòu)到達(dá)圍護(hù)樁拆除加固3）盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入到達(dá)段后，首先減小推力、降低推進(jìn)速度和刀盤轉(zhuǎn)速，控制出土量并時(shí)刻監(jiān)視土倉壓力值，避免較大的地表隆陷。待盾構(gòu)機(jī)接近洞門端墻時(shí)從到達(dá)口觀測(cè)孔探測(cè)盾構(gòu)機(jī)位置，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至距端墻0.5米的處時(shí)停止掘進(jìn)，徹底拆除維護(hù)樁后連續(xù)掘進(jìn)并拼裝管片。盾殼進(jìn)入到達(dá)口后施作洞圈封堵工作，盾尾脫出后下拉壓板至第二螺栓孔位置，實(shí)現(xiàn)封堵作用如圖：隧翩組-SD0&（2）到達(dá)掘進(jìn)可能遇到的問題及應(yīng)急處理措施1）盾構(gòu)機(jī)打滑上飄事故由于豎井和車站施工影響使端頭地層受到擾動(dòng)，盾構(gòu)機(jī)到達(dá)時(shí)容易打滑上飄圖118打滑上飄事故應(yīng)急處理措施示意圖為避免發(fā)生事故，在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前加強(qiáng)對(duì)端頭地表隆陷的監(jiān)控量測(cè)，繪制時(shí)間位移曲線。發(fā)現(xiàn)異常變形情況盾構(gòu)機(jī)立即停止推進(jìn)，可以一方面對(duì)端頭地層從地表進(jìn)行反壓，另一方面從豎井內(nèi)對(duì)端頭地層進(jìn)行二次補(bǔ)充壓漿加固，方案如附一8。2)端頭圍護(hù)樁徹底拆除后，土體坍塌涌水事故端頭圍護(hù)樁徹底拆除后，由于隧道洞身范圍內(nèi)的土體未進(jìn)行加固，工作面土體可能發(fā)生坍塌、涌水。為避免發(fā)生事故，拆除后立即推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)，減少暴露時(shí)間，必要時(shí)對(duì)隧道洞身以上土體進(jìn)行補(bǔ)充壓漿加固。3、圍護(hù)樁徹底破除