土壓平衡盾構(gòu)隧道始發(fā)技術(shù)

土壓平衡盾構(gòu)隧道始發(fā)技術(shù)1前言盾構(gòu)法目前在國內(nèi)已經(jīng)日趨成熟。隨著技術(shù)進步、認(rèn)識提高、綜合國力的增強，特別是采用盾構(gòu)施工的明顯優(yōu)勢，盾構(gòu)法越來越多的被國內(nèi)地鐵界所接受，與TBM一道，都是國際上比較流行的、最先進的、一次成型設(shè)備在國內(nèi)大面積開始使用。目前國內(nèi)已經(jīng)使用盾構(gòu)法的城市地鐵有上海、廣州、南京、北京、深圳、天津。西安、成都、沈陽、杭州、青島等城市都在緊鑼密鼓地籌建。廣州1號線盾構(gòu)區(qū)間僅占全線的28%（日本人承包），2號線為25%（真正由國內(nèi)隊伍自己單獨承包施工），3號線將有60%以上的區(qū)間隧道使用盾構(gòu)機進行施工；上海地鐵是國內(nèi)最早采用盾構(gòu)施工的，大部分都是利用盾構(gòu)完成；南京地鐵目前有三個盾構(gòu)標(biāo)段四臺盾構(gòu)機進行施工，施工總量約占全線的30%，如果應(yīng)用成功，肯定會增加盾構(gòu)的施工區(qū)段量；北京也在做盾構(gòu)試驗段。雖然盾構(gòu)在國內(nèi)已逐漸熱起來，有許多成功的工程實例，但是使用這種方法也有較明顯的風(fēng)險性。如盾構(gòu)在隧道內(nèi)只能前進，不可后退，一旦盾構(gòu)本身出現(xiàn)致命的故障，可能就會產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。盾構(gòu)在需要洞口進行加固處理的地層中始發(fā)，其出問題的幾率很高，即是非常有經(jīng)驗的承包商也常會發(fā)生類似，重復(fù)的事故。所以在盾構(gòu)施工方面仍有許多技術(shù)難點和重點，需要再認(rèn)識、再提高、再加強。盾構(gòu)始發(fā)段技術(shù)是其中最重要的常見技術(shù)問題，據(jù)專家介紹，盾構(gòu)問題出現(xiàn)部位最多的是在洞口位置，即始發(fā)階段。2始發(fā)技術(shù)的組成2.1始發(fā)的重要性由于在始發(fā)階段存在以下幾種特殊情況：（1）始發(fā)推進前需鑿除車站的圍護結(jié)構(gòu)（主要是處理鋼筋砼結(jié)構(gòu)），鑿除圍護結(jié)構(gòu)后的洞口土體要求保持一定時間的自穩(wěn)，不能有水土流失；（2）始發(fā)階段盾構(gòu)機主體在始發(fā)導(dǎo)軌上不能進行調(diào)向；（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）初始土壓力的建立正確與否不得而知；（5）始發(fā)期間一些設(shè)備如管片小車、管片吊機，包括出渣不能正常編組使用。多數(shù)站結(jié)構(gòu)尺寸較小，盾構(gòu)不能整機始發(fā)。所以，盾構(gòu)在初始階段的施工難度很大。能否成功、安全、順利，保證盾構(gòu)姿態(tài)、保證隧道初始段的工程質(zhì)量、控制地表沉降進入隧道內(nèi)正式推進，始發(fā)是關(guān)鍵。2.2始發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)始發(fā)技術(shù)包括洞口端頭處理（在軟土無自穩(wěn)能力的地層中）、洞門砼鑿除（主要針對鋼筋砼圍護結(jié)構(gòu)）、盾構(gòu)始發(fā)基座的設(shè)計加工、定位安裝；始發(fā)用反力架的設(shè)計加工、就位；支撐系統(tǒng)、洞門環(huán)的安設(shè)、盾構(gòu)組裝、始發(fā)的初始姿態(tài)確定、其他保證盾構(gòu)推進用設(shè)備、人員、技術(shù)準(zhǔn)備等，直到始發(fā)推進。其中關(guān)鍵為洞口端頭處理；盾構(gòu)始發(fā)基座的姿態(tài)定位；反力架的準(zhǔn)確定位；洞門密封環(huán)安裝的可靠性及密封效果；第一負(fù)環(huán)的定位。可以說每一步都非常重要。3始發(fā)施工技術(shù)3.1始發(fā)洞口的地層處理在盾構(gòu)始發(fā)之前，一般要根據(jù)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(jié)灌漿”、“冷凍法”、“插板法”等措施。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(cè)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，SMW工法、冷凍法等。選擇哪一種方法要根據(jù)地層情況而定。但是根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，無論選擇哪一種方法，成功與否，過程工藝控制非常關(guān)鍵。要保證每一參數(shù)的準(zhǔn)確性，每一分部的質(zhì)量。3.2始發(fā)洞口維護結(jié)構(gòu)的切除常規(guī)設(shè)計圍護結(jié)構(gòu)（無論是連續(xù)墻還是樁等）都是鋼筋砼。根據(jù)經(jīng)驗，采用人工鑿除一般需要一個月左右，所以提前安排此項工作，一免影響其他工序作業(yè)。鑿除可分兩次進行，第一次先將圍護結(jié)構(gòu)主體鑿除，只保留維護結(jié)構(gòu)的鋼筋保護層，在盾構(gòu)始發(fā)前將保護層混凝土鑿除。在鑿除完最后一層混凝土之后，要及時的檢查始發(fā)洞口的凈空尺寸，確保沒有鋼筋、混凝土侵入設(shè)計輪廓范圍之內(nèi)。3.3洞口密封洞口密封裝置是防止盾構(gòu)始發(fā)初期壁后注漿漿液外泄和水土流失的，目前基本有兩種類型——壓板式和折葉式，其中折葉式越來越被人們所認(rèn)可。洞口密封的施工分兩步進行施工，第一步在車站結(jié)構(gòu)的施工過程中，做好始發(fā)洞門預(yù)埋件的埋設(shè)工作。在埋設(shè)過程中預(yù)埋件必須與車站結(jié)構(gòu)鋼筋連接在一起。第二步在盾構(gòu)正式始發(fā)之前，清理完洞口的碴土，完成洞口密封的安裝。拾3.4槍護洞口始發(fā)回導(dǎo)軌的安帥裝獅在圍護結(jié)生構(gòu)破除后桂，盾構(gòu)始罩發(fā)臺端部商距離洞口違圍巖必然歌產(chǎn)生一定踏的空隙，他為保證盾寶構(gòu)在始發(fā)油時不致于返因刀盤懸具空而產(chǎn)生鴿盾失構(gòu)咳“租叩忘頭著”孫現(xiàn)象，需心要在始發(fā)選洞內(nèi)安設(shè)嶄洞口始發(fā)浩導(dǎo)軌。在讀安設(shè)始發(fā)滴導(dǎo)軌時應(yīng)瓶注意，在鄙導(dǎo)軌的末夾端預(yù)留足伍夠的空間棗，以保證凳盾構(gòu)在始短發(fā)時，不殼致因安設(shè)礙始發(fā)導(dǎo)軌枯而影響刀篇盤旋轉(zhuǎn)。徐3.5緩爺反力架、典始發(fā)臺的漸安裝首3.5.辟1撒評反力架、夕負(fù)環(huán)管片擾位置的確隙定依據(jù)巧反力架的籮位置確定濟主要依據(jù)憲洞口第一碌環(huán)管片的此起始位置物、盾構(gòu)的蟻長度以及曾盾構(gòu)刀盤憶在始發(fā)前洞所能到達瞞的最遠(yuǎn)位王置確定的削。節(jié)3.5.棉2媽春負(fù)環(huán)管片瞎環(huán)數(shù)的確充定姐假定盾構(gòu)秒長褲度裙L健TBM義=8.3臺m躍，洞口維拜護結(jié)構(gòu)在塞完成第一游次鑿除后傷的里瓜程換D私f襪，設(shè)計第柔一環(huán)管片蠟起始里槳程傲D跳1s刮，管片環(huán)偶寬匯為月W捷s難，反力架僵與負(fù)環(huán)鋼旗管片倍長催W泉r拐（自行設(shè)隊計加工的鏟尺寸）照。席D繁r終為反力架瘡端部里程惰，驢N燃為負(fù)環(huán)管息片環(huán)數(shù)。挑在安裝井氣內(nèi)的始發(fā)少時最少負(fù)坊環(huán)管片環(huán)短數(shù)確定艱N勉=稠（開D珍1s租-D譽f熟+8.盜3瘡）嬸/W覆s圍環(huán)芬3.5.西3避扇反力架、優(yōu)負(fù)環(huán)鋼管摩片位置的列確倒定慰轎在確定完功始發(fā)最少賽負(fù)環(huán)管片花環(huán)數(shù)后，伶即可直接紀(jì)定出反力以架及負(fù)環(huán)窄管片的位隔置。跟反力架端于部里輸程孟D損r傅＝佛D該1s召－稠N×W鴨s暖3.5.睬4怖奶反力架、過始發(fā)臺的令定位與安龜裝妹在盾構(gòu)主刮機與后配展套連接之預(yù)前，開始眼進行反力潔架的安裝柱。安裝時冊反力架與吐車站結(jié)構(gòu)飛連接部位奉的間隙要憶墊實，以乖保證反力書架腳板有遍足夠的抗宋壓強度。飾由于反力勸架和始發(fā)孔臺為盾構(gòu)左始發(fā)時提捆供初始的擇推力以及革初始的空劈間姿態(tài)，疤在安裝反拆力架和始句發(fā)臺時，骨反力架左屢右偏差控祥制濱在馳±10m拘m血之內(nèi)，高新程偏差控發(fā)制偶在扛±5m卷m蛛之內(nèi)。始善發(fā)臺水平杜軸線的垂?jié)仓狈较蚺c報反力架的燭夾角腎＜服±紫2撞‰濁，盾構(gòu)姿寇態(tài)與設(shè)計踢軸線豎直釘趨勢偏差壁＜量2痕‰飾，水平趨拖勢偏差尚＜屋±規(guī)3般‰判。表3.6望獨盾構(gòu)的始艷發(fā)勾3.6.韻1光夫始發(fā)臺兩拘側(cè)的加固球由于始發(fā)湖臺在盾構(gòu)巧始發(fā)時要梅承受縱向威、橫向的控推力以及叼約束盾構(gòu)為旋轉(zhuǎn)的扭月矩。所以悅在盾構(gòu)始臟發(fā)之前，割必須對始畝發(fā)臺兩側(cè)暈進行必要李的加固。因加固的方獎式見下圖晶：粒3.6.屠2悄紅負(fù)環(huán)管片欺安裝臉負(fù)環(huán)管片畫安裝準(zhǔn)備牧一般情況賣下，負(fù)環(huán)怎管片在盾吹殼內(nèi)的正僅常安裝位欠置進行拼跟裝。在安勁裝負(fù)環(huán)管山片之前，凡為保證負(fù)治環(huán)管片不嫩破壞尾盾卸刷、保證朵負(fù)環(huán)管片刮在拼裝好汽以后能順名利向后推荷進，在盾黃殼內(nèi)安設(shè)敞厚度不小援于盾尾間隆隙的方木并（或型鋼露），以使登管片在盾喬殼內(nèi)的位喚置得到保舌證。期盾構(gòu)始發(fā)升盾殼處墊飼木布置顯菌示圖逃負(fù)環(huán)管片銹后移鑄第一環(huán)負(fù)濤環(huán)管片拼刻裝成圓后申，兔用竄4胖～監(jiān)5奴組油缸完娃成管片的狀后移。管詢片在后移直過程中，貓要嚴(yán)格控奔制每組推笛進油缸的移行程，保唉證每組推駁進油缸的神行程差小腹于孕10m揪m痰。在管片驢的后移過初程中，要賴注意不要害使管片從棋盾殼內(nèi)的推方木（或陪型鋼）上拼滑落。順負(fù)環(huán)管片嗽與負(fù)環(huán)鋼落管片的連知接綢負(fù)環(huán)管片互的最終位縮置要以推固進油缸的鼻行程進行庫控制，在避負(fù)環(huán)管片顫與負(fù)環(huán)鋼崇管片之間曲的空隙用宿早強砂漿任或鋼板填鋪滿。梢負(fù)環(huán)管片絹的拼裝類贊型株在安裝井夏內(nèi)的負(fù)環(huán)嬌管片的拼碧裝類型一讓般采取通股縫拼裝，搭主要是因養(yǎng)為盾構(gòu)井駁一般只有扛一個，在科施工過程杜中要利用福此井進行專出渣、進回管片。所并以采用通鹽縫拼裝可寺以保證能眾及時、快叨速的拆除冒負(fù)環(huán)管片父。米3.6.迎3良承盾構(gòu)的始倍發(fā)空載推進菠盾構(gòu)在空觸載向前推嬸進時，主影要控制盾假構(gòu)的推進漢油缸行程爹和限制盾銳構(gòu)每一環(huán)耗的推進量殲。浸要在盾構(gòu)閱在向前推劉進的同時渴，檢查盾倚構(gòu)是否與優(yōu)始發(fā)臺、卸始發(fā)洞發(fā)綢生干涉或鋤是否有其托他異常事哨件或事故贊的發(fā)生，楊確保盾構(gòu)迫安全的向寄前推進。匯始發(fā)時盾托構(gòu)姿態(tài)的撲控制屢主要通過跨盾構(gòu)機的賓推油缸行搏程來控制咸姿態(tài)。樣始發(fā)時盾慧構(gòu)推進參肢數(shù)的控制貍在保證盾晝構(gòu)正常推偽進的情況裁下，稍微亞降低總推畝力和刀盤抄扭矩。通3.6獵.4衰厲洞口注漿絮在盾尾完灑全進入洞跪體后，調(diào)比整洞口密升封，進行靈洞口注漿肆。漿液坍眠落度牛在燕80偽mm膚左右，同爐時要有早頑期的強度對。注漿壓黑力控制賓在筒0.15研M繁pa耽以內(nèi)。席3.7煉障反力架、已負(fù)環(huán)管片比的拆除嬌反力架、薄負(fù)環(huán)管片誤的拆除時就間根據(jù)背階襯注漿的隆砂漿性能什參數(shù)和盾套構(gòu)的始發(fā)吼掘進推力紡決定。一旨般情況下仗，掘忍進烏10她0舉米以上（奧同時豬前可5露0升環(huán)完成掘蠢進孕7竊日以上）忽，可以根籮據(jù)工序情億況和工作它整體安排歡，開始進扒行反力架顫、負(fù)環(huán)管符片拆除。儉4扣失常見問題五的預(yù)防或弟處理，爪4.1舌應(yīng)加固效果戲不好礎(chǔ)端頭土體授加固的效封果不好是語在始發(fā)過思程中經(jīng)常玉遇到的問聾題，也是乒許多始發(fā)訂施工出現(xiàn)跑問題的最廟主要的原醉因。主要乞措施是必原須根據(jù)端橡頭土體情撿況選擇合矛理的加固括方法，在住方法產(chǎn)生塑可用可不裳用時，要述采取更有押保障的方鐵法。要加壁強過程控嘴制，雖然窯有些方法拴是最常用尖的，也必耀須做到，耕絕不可放象松，特別嗚是一些基打本的參數(shù)特。對于加筋固區(qū)與始掉發(fā)井間形穿成的必然神間隙要采抖取其它方搬式處理。筋對于加固牲質(zhì)量的檢區(qū)測最好是喉采用人工鋪挖孔的方比式完成。三此方法可層以全面的章檢測土體戶改良的效粉果。田4.2責(zé)譽開洞門時扯失穩(wěn)封開洞門時復(fù)失穩(wěn)主要萌表現(xiàn)為土渠體坍塌和霜水土流失賽二種，其斑主要原因范也是由端詞頭加固效心果不好所女致。在小槐范圍的情讓況下可采降用邊破除半洞門砼，墨邊利用噴囑素砼的方廉法對土體年臨空面進蛇行封閉；尋如果土體舒坍塌失穩(wěn)引情況嚴(yán)重噸時，只有搖封閉洞門烈重新加固辦。啄4.3深衰始發(fā)后盾眾構(gòu)機叩頭遼始發(fā)推進鉆后，在盾式構(gòu)機抵達拔掌子面及壁脫離加固賊區(qū)時容易乒出現(xiàn)盾構(gòu)捐機叩頭的循現(xiàn)象，根蘋據(jù)地質(zhì)條絲件不同有依些可能出頭現(xiàn)超限的粒情況。為住此，通常濱采用抬高仙盾構(gòu)機的戲始發(fā)姿態(tài)西、合理安橫裝始發(fā)導(dǎo)歐軌以及快樂速通過的澡方法盡量心避免叩頭鳴或降低叩撐頭的影響鐮。云4.4受絞密封效果架不好東洞門密封便的主要目衛(wèi)的也是在慶始發(fā)掘進梁階段減少股土體流失雄。當(dāng)洞門繳加固效果側(cè)達到時，漫對于洞門仍環(huán)的強度僻要求相對脹較低，否屋則要在盾負(fù)構(gòu)推進前篩要徹底的愧檢查和確抽定洞門環(huán)絲的狀態(tài)良核好。在始才發(fā)過程中盤若洞門密毛封效果不陷好時可即協(xié)時調(diào)整壁行后注漿的討配合比，劇使注漿后趁盡早封閉地；也可采刮用在洞門獸密封外側(cè)丸向洞門密膛封內(nèi)部注池快凝雙液法漿的辦法石解決。戀4.5仔期盾尾失圓漲在很多情醉況下，始視發(fā)階段由袋于自重及鑼其它原因椅，盾尾一惕般都會出練現(xiàn)失圓的聾情況，有公些可能達恥到座10c材m但之多?？珊挂圆捎枚芸瘶?gòu)機自帶拾的整圓器額進行整圓訊，在必要稠的情況下葉，可采用旅錯縫拼裝攝以保證在垮管片拼至勻隧道內(nèi)時滾管片自身火的橢圓度巡控制在誤慚差以內(nèi)?？?.6芹兼支撐系統(tǒng)宮失穩(wěn)竭支撐系統(tǒng)爪在有些情陣況下由于持盾構(gòu)機推皂進中的瞬隨時推力或鞭扭矩較大掀而可能失凳穩(wěn)，這樣御將導(dǎo)致整暗個始發(fā)工看作的失敗勤。對于支盲撐系統(tǒng)的遼失穩(wěn)只能撐從預(yù)防角侮度進行，免同時在始績發(fā)階段對狼支撐系統(tǒng)趕加強監(jiān)測炭。鄉(xiāng)4.7肚標(biāo)地面沉降擔(dān)較大作由于始發(fā)捉施工的特尾殊性，始旗發(fā)階段的腦地面沉降死值均較大稻，因此在侮始發(fā)階段娃需盡早建香立盾構(gòu)機靠的適合工昨況并嚴(yán)密鑼注意出土麗量及土壓恒情況，同蹈時加大監(jiān)漠測頻率，井控制地面范沉降值。揉5予縫實例簡介扮南京地鐵勺南北線一析期工程共圈有三個盾燕構(gòu)標(biāo)段，旗其中由中晚鐵隧道集比團施工遷的喜TA1泳5兄標(biāo)的始發(fā)悟掘進一次猜成功蛾。秒TA1具5射標(biāo)主要包挪括二個區(qū)策間：玄武向門站～許勸府巷站，矩許府巷站寄～南京站嫁站。區(qū)間餐線路總結(jié)長感457循4碧米。該段漁的工程地窮質(zhì)為第一約區(qū)間主要丈是隧道底膚部基本位銀于可塑～贏硬塑粉質(zhì)已粘土上，稍隧道中部鈴以下為可好塑狀粉質(zhì)專粘土，以遇上為流塑彼狀粉質(zhì)粘邪土；主要緒穿越的地衛(wèi)層繡有詳②掘-2桃b肌4疫粉質(zhì)粘土販～淤泥質(zhì)羽粉質(zhì)粘土喚和盤②拉-2象c棋2-3冠粉土。其嫌中計②飄-2歲b退4強粉質(zhì)粘土娘～淤泥質(zhì)沾粉質(zhì)粘土即高壓縮性產(chǎn)和高靈敏漏度，易產(chǎn)掌生土體流潛動、開挖齊面不穩(wěn)定知現(xiàn)象讀；扯②帥-2高c謎2-3匯飽和粉土裁具中低壓跪縮性、中獻～高靈敏意度，易產(chǎn)遍生涌水、丹涌砂、開理挖面不穩(wěn)輝定現(xiàn)象。么地下水位眾在地面以瞎下罷1.1熱～爬3.1狐米之間。歪在許府巷烈到南京站抓區(qū)間底，裁棒隧道穿越訪中～稍密艷實砂層為擠主，在到正達南京站岸段，局部宗穿越粘土錘層。其中廟場地范圍鹿內(nèi)分布復(fù)的推②腫-1扣c沙2-3挖粉土憐、淹②越-1時d按3-4宇香粉砂夾細(xì)漁砂肢、蓬②苦-2c轎2-3員粉土予及蕉②捐-2押d師2-3把粉砂夾細(xì)孔砂均為液勢化地層，飲液化程度疼屬輕微液鉛化～嚴(yán)重災(zāi)液化。隧亞道穿越的糕土層及隧敘道底板下暮的土層分刺布復(fù)雜，面其嫌中嘴②唐-2閥b穿4雅淤泥質(zhì)粉笛質(zhì)粘土慕和口②帳-3躲b得3-4懸粉質(zhì)粘土燕承載力低蛇，具有高億壓縮性及的高靈敏度盯，易產(chǎn)生