土壓平衡盾構(gòu)的始發(fā)與接收技術(shù)(59頁)

1、焦2015年4月土壓平衡盾構(gòu)的始發(fā)與接收技術(shù)提 綱 前言1、概述2、典型地層的端頭加固3、始發(fā)與接收要點4、一些特殊的始發(fā)與接收方案介紹5、盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)控制措施6、盾構(gòu)導(dǎo)向與軸線偏差控制注意事項7、應(yīng)急預(yù)案的編制要點 前 言 盾構(gòu)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的始發(fā)與接收是盾構(gòu)法施工較突出的風(fēng)險點，發(fā)生過一些事故，有些后果嚴(yán)重，應(yīng)給予充分重視。 前言典型案例1、杭州地鐵四號線某區(qū)間接收后透水、流砂事故： 端頭上方為粉細(xì)砂層，采用冷凍法加固，隧道埋深19m，水位在地下1.5m。原因：凍結(jié)體消融形成漏水縫隙。措施：油性聚氨酯封堵，應(yīng)選擇 正確的封堵位置。2、南京地鐵二號線某區(qū)間盾構(gòu)破除洞口后涌水涌砂事故原因：加

2、固體開挖斷面和盾構(gòu)外殼之間的縫隙沒有可靠封堵，刀盤破土后停頓了10余小時，沒有完成全部接收封堵洞門工序。3、廣州某水利工程盾構(gòu)到達(dá)富水砂層，承壓水，到達(dá)推出后發(fā)生坍塌 4、無錫地鐵盾構(gòu)接收原因：加固體和圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合部加固不到位。處理：強行推出后采用旋噴樁切斷水源后封堵洞門。5、始發(fā)洞門涌水事故 事件：盾尾進(jìn)入洞門密封圈后，并開始出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，地面硬化層開裂、下沉。 原因：洞門頂部壓板外翻，B板脫落，加固體質(zhì)量不良。處理方法 在洞內(nèi)進(jìn)行雙液注漿處理 對脫出的環(huán)板回加固6、成都地鐵某區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)后盾構(gòu)掘進(jìn)65環(huán)豎直方向偏離軸線2100mm原因：1、導(dǎo)向系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入錯誤。2、缺人工復(fù)核。3、沒

3、有分析VMT中的數(shù)據(jù)。7、天津地鐵某區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)后主軸承損壞盾構(gòu)退出盾構(gòu)始發(fā)前對盾構(gòu)機的適應(yīng)性、可靠性的評審極其重要減小風(fēng)險、防止事故的認(rèn)識 通過對盾構(gòu)工法原理與工況的深入認(rèn)識、針對不同的地質(zhì)與環(huán)境條件，采用適宜的技術(shù)方案和措施，加強技術(shù)管理、現(xiàn)場管理，盾構(gòu)始發(fā)與接收的風(fēng)險是可控的1. 概 述 1.1 定義與主要工作內(nèi)容 1.1.1 盾構(gòu)始發(fā) 盾構(gòu)由工作井（始發(fā)井）進(jìn)入正常掘進(jìn)的一段施工過程。 準(zhǔn)備階段：端頭加固、托架、反力架、盾構(gòu)就位等。 始發(fā)階段：鑿除洞門至盾構(gòu)主機完全進(jìn)入地層并建立土壓平衡、實施同步注漿的過程。 擴(kuò)延階段：負(fù)環(huán)管片得以拆除，掘進(jìn)參數(shù)得到優(yōu)選，進(jìn)入正常掘進(jìn)。1、概述1、概述

4、1.1.2 盾構(gòu)接收 盾構(gòu)臨近及進(jìn)入另一工作井（ 接收井）的一段施工過程。準(zhǔn)備階段：一般指距到達(dá)洞門約100m的一定距離 ； 聯(lián)系測量、加密測量，保證貫通精度；加強管片連接；托架準(zhǔn)備等。臨近階段：鑿除洞門，盾構(gòu)進(jìn)入加固區(qū)；封閉漏水通道。接收階段：盾構(gòu)破除洞口土體，完全進(jìn)入接收井，管片與洞門可靠封閉。1、概述接收托架安裝完成1、概述盾構(gòu)接收1.2 始發(fā)與接收的基本工況與要求1、概述 （1）盾構(gòu)始發(fā)與接收時需拆除鋼筋混凝土的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，要求裸露的土體應(yīng)穩(wěn)定、無漏水； （2）因始發(fā)與接收是一段工作過程，盾構(gòu)在此期間逐漸加壓 （或逐漸減壓、失壓），不能達(dá)到理想的土壓平衡狀態(tài)，難以支撐端頭區(qū)域的水土壓力。

5、要求距洞門一定距離、一定范圍的土體保持穩(wěn)定及無漏水的狀態(tài)；盾構(gòu)始發(fā)第一階段模擬圖 刀盤初始切削土體、填充土倉、逐漸建立反力，有一個過程。其間，掌子面的平衡與無漏水狀態(tài)由加固土體保證。1、概述接收階段模擬圖 接收階段，需逐漸降低土壓直至降為0，以確保洞門不發(fā)生坍塌。 加固土體作為重力式擋土墻越來越薄。1、概述1.3 始發(fā)與接收的易發(fā)生的問題及原因1.3.1 問題 （1）拆除圍護(hù)結(jié)構(gòu)： 裸露的洞門土體坍塌、涌水，端頭地面沉降、坍塌；（2）盾構(gòu)破除加固區(qū)土體： 漏水、沉降； 涌水、涌砂、危及隧道；（3）盾構(gòu)在逐漸建壓 （或逐漸減壓）過程中，地面沉降；（4）盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)偏差（5）隧道軸線偏差1、概述1

6、.3.2 原因（1）加固方案不適宜；（2）加固范圍內(nèi)的質(zhì)量未達(dá)到設(shè)計要求（強度、滲透系數(shù)、均勻狀態(tài)）；（3）漏水通道未封閉（開挖斷面大于盾構(gòu)外徑形成漏水通道）；（4）始發(fā)與接收方案與工藝不適宜；（5）測量、導(dǎo)向出現(xiàn)失誤；2.典型地層的端頭加固方案推薦 洞口部位土體處于不穩(wěn)定地層時，應(yīng)對盾構(gòu)始發(fā)和到達(dá)部位的一定范圍進(jìn)行地層加固；加固土體應(yīng)達(dá)到自穩(wěn)的強度及止水效果，并根據(jù)強度計算及工法的適用特點選擇加固方法。 2、端頭加固2.1 典型地層的端頭加固方案推薦2.1.1 粘土、黃土、殘積土等 條件：無水；有水， C、值較高，但能實現(xiàn)可靠降水效果； 推薦方案：素混凝土樁、墻擋土加固（+降水）2、端頭加固

7、2.1.2 粉土、淤泥質(zhì)土、淤泥 條件： 有水， C、 值較低 推薦方案： 旋噴樁（或攪拌樁、注漿等）加固止水+降水 設(shè)備地層與加固深度 工藝參數(shù)經(jīng)試樁確定 加固時機基坑結(jié)合部圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與變形 檢查驗收強度、咬合、均勻性、透水性2.1.3 富水、承壓水砂等地層（1） 基坑主體采用連續(xù)墻設(shè)計（一般墻趾深入隔水層）時，推薦加固方法：素混凝土連續(xù)墻圍蔽端頭+適度旋噴樁加固（可不咬合）+降水 與主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)同時設(shè)計、預(yù)留接口、同時施工， （端頭接口部位設(shè)計為T型接口，增強隔水效果）。 2、端頭加固 （2）當(dāng)用其他方法難以達(dá)到穩(wěn)定開挖面土體時，采用凍結(jié)法可取得較好的效果，可使不穩(wěn)定的含水地層能形成強

8、度很高的凍土體，形成完整的防水屏蔽，起到隔水和擋土墻的作用。 2、端頭加固（3） 水平注漿深埋砂層，旋噴難以達(dá)到效果；補強、堵水；止?jié){墻、杯口要可靠，注漿壓力能上去；前進(jìn)式注漿工藝 2.2 加固范圍2、端頭加固（1）地層與地下水特性（ 水、砂層）（2）盾構(gòu)機長度（3）盾構(gòu)機中盾圓周徑向孔位置（冷凍加固）3. 始發(fā)與接收要點3、要點（1） 制定始發(fā)、到達(dá)施工方案及應(yīng)急預(yù)案。（2） 做好端頭加固及各項準(zhǔn)備工作。（3） 嚴(yán)格按制定的施工方案施工，加強對地表、地面建筑、地下埋設(shè)物、始發(fā)反力后背等的觀察和監(jiān)測。（4） 正確測定和控制盾構(gòu)機位置和姿態(tài)，防止下沉、栽頭 。（5） 可靠測量，多方法復(fù)測，保證隧

9、道軸線正確。3.1.1 始發(fā)作業(yè)流程3.1 始發(fā) （1） 盾構(gòu)始發(fā)基座 應(yīng)能承受盾構(gòu)機的荷載，規(guī)定正確的始發(fā)方向，穩(wěn)固并有防盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)措施，對始發(fā)時的偏壓保持有充分的強度。始發(fā)基座臺面高度偏差不大于30mm，前端左右高程偏差不大于20mm，始發(fā)基座與隧道軸線偏差不大于5； （2） 洞門密封裝置的內(nèi)徑略大于盾構(gòu)外徑，密封圈必須考慮盾構(gòu)始發(fā)洞口的凈空和其材質(zhì)、形狀和尺寸。必須牢固地固定在盾構(gòu)始發(fā)洞口上。在洞門密封壓板上設(shè)置防反轉(zhuǎn)裝置。 3.1.2 始發(fā)要點 （3）始發(fā)反力架應(yīng)滿足承受盾構(gòu)推力的足夠強度和剛度；由正式管片起始位置確定負(fù)環(huán)管片和反力架位置；反力架基面要有足夠的平整度。（4）負(fù)環(huán)管片定位時

10、，管片橫斷面應(yīng)與隧道軸線垂直。（5）鑿除洞門范圍鋼筋混凝土，應(yīng)檢查始發(fā)洞口凈空尺寸，確保沒有鋼筋、混凝土侵入設(shè)計輪廓范圍之內(nèi)。（6）采用設(shè)置承臺等措施，防止盾構(gòu)機機頭下降。（7）始發(fā)前應(yīng)對盾構(gòu)姿態(tài)作復(fù)核、檢查，盾構(gòu)位置應(yīng)準(zhǔn)確，盾構(gòu)軸線應(yīng)與隧道軸線重合。（8） 盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)應(yīng)滿足以下要求： 采取小推力、低扭矩始發(fā)掘進(jìn)。刀盤進(jìn)入洞門前，在邊緣刀具和橡膠密封圈上涂抹油脂，避免損壞洞門密封裝置。 對脫出盾尾的負(fù)環(huán)管片應(yīng)及時進(jìn)行加固，以保證在傳遞推力過程中管片不浮動及下沉變位。最初的管片安裝保持良好的真圓度 初始掘進(jìn)過程中必須加強對地面沉降監(jiān)測并及時反饋分析，不斷調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)施工參數(shù)。（9） 盾尾完全進(jìn)

11、入接收井后以后調(diào)整洞門密封，采用同步注漿及二次注漿將管片與洞門可靠封閉。 3.2 接收的要點 3.2.1 盾構(gòu)到達(dá)施工應(yīng)滿足以下要求： （1）在距離接收井100m對盾構(gòu)位置進(jìn)行準(zhǔn)確測量，同時應(yīng)對接收洞門位置進(jìn)行復(fù)核測量，確定盾構(gòu)姿態(tài)及糾偏計劃；糾偏應(yīng)逐步完成，每一環(huán)糾偏量不能過大。 （2）在距離接收井50m時應(yīng)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，逐漸放慢掘進(jìn)速度，推力逐漸降低，緩慢均勻地切削土體，距離小于10m時，進(jìn)一步控制盾構(gòu)掘進(jìn)速度和掘進(jìn)參數(shù)。 （3）臨近接收井的20環(huán)管片應(yīng)做好螺栓緊固、拉緊使之連成整體，防止管片松弛而影響密封防水效果。（4）盾構(gòu)中盾進(jìn)入加固區(qū)后，應(yīng)利用其徑向注漿孔封堵加固區(qū)的漏水通道 。（5

12、）在拼裝的管片進(jìn)入加固范圍后，應(yīng)采用快硬性漿液封堵。 （6）最后一環(huán)管片拼裝完成后，通過二次注漿孔注入雙液漿進(jìn)行封堵。注漿過程中應(yīng)密切觀察洞門情況，發(fā)現(xiàn)有漏漿現(xiàn)象應(yīng)立即停止注漿并進(jìn)行處理。 （7） 盾構(gòu)前體盾殼被推出洞門時應(yīng)束緊壓板卡環(huán)上的鋼絲繩，使壓板壓緊簾布橡膠板，防止洞門泥土及漿液漏出。（8） 盾構(gòu)全部進(jìn)入接收井內(nèi)盾構(gòu)接收基座上后，應(yīng)及時做好管片與洞門密封圈間的密封。3.3 其他 3.3.1 小半徑曲線始發(fā)： 模擬選擇最優(yōu)割線洞門根據(jù)曲線的轉(zhuǎn)彎要求，一般將洞門圈做大。舉例：在310米曲線上始發(fā)，洞門圈比在直線上的洞門圈直徑做大70mm，外置注漿通道設(shè)計的盾構(gòu)洞門圈直徑做大100mm。 3

13、.3.2 分體始發(fā)建議：減少此類工籌（慢、差、費）采用短距離（50m）相對整體始發(fā)技術(shù) 4. 一些特殊的始發(fā)與接收方案介紹4.1 鋼套筒接收 盾構(gòu)機到達(dá)輔助工法，即在盾構(gòu)機到達(dá)端頭加固不具備或未完全具備施工作業(yè)條件時，為有效地規(guī)避盾構(gòu)機進(jìn)站到達(dá)存在的安全隱患，采用盾構(gòu)機站內(nèi)鋼套筒接收（洞門破除后安裝）與端頭地面素混凝土連續(xù)墻加固（密貼車站到達(dá)端圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻）相結(jié)合的盾構(gòu)機到達(dá)工法。4.1 鋼套筒接收鋼套筒用作盾構(gòu)接收時總體安裝使用示意圖 鋼套筒筒體下半塊圖片 排漿口頂推托輪組托架4.1 鋼套筒接收鋼套筒筒體上半塊圖片 吊耳填料口4.1 鋼套筒接收后端蓋4.1 鋼套筒接收場地移交連續(xù)墻施工

14、刀盤碰連續(xù)墻鋼套筒制作破除洞門鋼套筒填料、加壓并封閉檢測盾構(gòu)機掘削通過素混凝土進(jìn)入鋼套筒盾尾補充注漿排空鋼套筒中泥漿打開加料孔試水拆開鋼套筒上半部吊出盾構(gòu)機安裝鋼套筒洞門處回填素混凝土鋼套筒接收盾構(gòu)機總流程圖 4.1 鋼套筒接收4.2 土中接收 在圍護(hù)結(jié)構(gòu)鑿除完畢后，接收井內(nèi)開始進(jìn)行填土回水作業(yè)。填土采用人工配合挖機回填夯實，鑿除的洞門圈底部回填一定高度的中砂，防止盾構(gòu)機低頭。填土完成后進(jìn)行回水。盾構(gòu)土中接收技術(shù)最大的優(yōu)點是免去了復(fù)雜的洞門臨時密封裝置，保證了洞內(nèi)外的壓力平衡，為管片安裝、同步注漿、渣土排放提供了有利條件，大大提高了盾構(gòu)接收效率。盾構(gòu)土中接收示意圖 盾構(gòu)土中接收圖片 4.3 箱

15、體接收 箱體接收技術(shù)是在接收井內(nèi)施作承壓剛筋混凝土箱體，在箱體內(nèi)回填砂土后封閉，以平衡內(nèi)外水土壓力，防止涌水涌砂，從而達(dá)到盾構(gòu)機安全進(jìn)洞目的的施工技術(shù)。常用于富含承壓水地層且埋深較大的土壓平衡盾構(gòu)機到達(dá)接收。盾構(gòu)箱體接收示意圖 箱體接收施工工藝流程圖2、端頭加固4.4 始發(fā)雙密封裝置5. 盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)控制措施5.1 托架、反力架可靠，軸線定位、復(fù)核；聯(lián)系測量滿足精度要求；5.2 盾構(gòu)初始姿態(tài)、負(fù)環(huán)管片的穩(wěn)固；5.3 導(dǎo)軌與導(dǎo)臺 導(dǎo)軌是在洞門鋼環(huán)內(nèi)側(cè)焊接兩個盾構(gòu)機支撐點，在盾構(gòu)機始發(fā)時對盾構(gòu)機進(jìn)行支撐。 導(dǎo)臺是安裝在主托架的前方的副托架，當(dāng)洞門破除完成后進(jìn)行安裝。 導(dǎo)軌和導(dǎo)臺都是為了在盾構(gòu)始發(fā)階

16、段防止盾構(gòu)機栽頭，規(guī)避栽頭引起的始發(fā)風(fēng)險。5.4 盡早建立土壓平衡盾構(gòu)重心出托架（導(dǎo)臺）后盡早建立土壓平衡；土壓可用掌子面切屑土建立；也可以用人工回填的方式建立；6. 盾構(gòu)導(dǎo)向與隧道軸線偏差控制應(yīng)注意的問題（1）坐標(biāo)系統(tǒng)的選取要正確，新舊坐標(biāo)系統(tǒng)要核對；（2）導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)備中顯示仰俯角的電器元件電路連接的正負(fù)極連接正確；（3）起始點坐標(biāo)斷面選取要正確；（4）在計算線路坐標(biāo)中考慮區(qū)間長短鏈的影響；（5）根據(jù)始發(fā)和接收端的洞門坐標(biāo)和高程復(fù)核設(shè)計的線路參數(shù)。7 應(yīng)急預(yù)案 應(yīng)急預(yù)案是針對具體工程設(shè)施及相關(guān)的場所和環(huán)境，在安全風(fēng)險評價的基礎(chǔ)上，為降低事故造成的人身、財產(chǎn)與環(huán)境損害，就事故發(fā)生后的應(yīng)急救援機構(gòu)、人員、設(shè)備、設(shè)施條件和環(huán)境，行動步驟與綱領(lǐng)，控制事故發(fā)展的方法與程序等，預(yù)先做出的科學(xué)而有效的計劃與安排。1. 編制說明 1.1編制目的與范圍 1.2編制依據(jù)2. 應(yīng)急組織機構(gòu)、響應(yīng)程序與人員職責(zé) 2.1應(yīng)急救援組織機構(gòu)與職責(zé) 包括參與應(yīng)急救援的社會各有關(guān)單位與主要人員（職務(wù)、職責(zé)、聯(lián)系方法） 2.2