-盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)

1、3-2-28盾構(gòu)始發(fā)（含試掘進(jìn)）施工技術(shù)1.前言1.1概述盾構(gòu)始發(fā)是指在盾構(gòu)機(jī)組裝完成后,放置在符合設(shè)計(jì)軸線的基座上,具備掘進(jìn)、管片安裝、背襯注漿條件,利用負(fù)環(huán)管片、反力架等承受反作用力的設(shè)備,將盾構(gòu)機(jī)貫入出洞口進(jìn)入地層沿所定線路向前推進(jìn),直至盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入隧道，拆除洞口負(fù)環(huán)管片、反力架等輔助設(shè)施的一系列作業(yè)。由于在始發(fā)階段存在以下幾種特殊情況：（1）始發(fā)推進(jìn)前需鑿除車站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（主要是處理鋼筋砼結(jié)構(gòu)），鑿除圍護(hù)結(jié)構(gòu)后的土體在一定的時(shí)間段內(nèi)必須保持自穩(wěn)，不能有水土流失；（2）始發(fā)階段盾構(gòu)機(jī)主體在始發(fā)導(dǎo)軌上不能進(jìn)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(jìn)階段更困難； （4）始發(fā)期間

2、一些設(shè)備如管片小車、管片吊機(jī)，包括出渣都不能正常使用。有時(shí)也會(huì)存在盾構(gòu)機(jī)因?yàn)檐囌窘Y(jié)構(gòu)的原因而不能整機(jī)始發(fā)。 綜上所述，盾構(gòu)在初始階段的施工難度很大。因此，盾構(gòu)隧道始發(fā)技術(shù)是盾構(gòu)法施工技術(shù)的關(guān)鍵，也是盾構(gòu)施工成敗的一個(gè)標(biāo)志，必須要全力做好。同時(shí)還應(yīng)確保盾構(gòu)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(dá)到控制地面沉降，保證工程質(zhì)量等目的。1.2適用范圍 適用于土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)始發(fā)段施工。2.盾構(gòu)始發(fā)（含試掘進(jìn)）施工工藝2.1盾構(gòu)始發(fā)施工工藝流程圖 盾構(gòu)始發(fā)施工工藝流程如圖2-1所示盾構(gòu)機(jī)下井盾構(gòu)機(jī)就位調(diào)試初始掘進(jìn)參數(shù)調(diào)整正常掘進(jìn)始發(fā)井端頭加固始發(fā)反力架安裝洞門密封圈安裝始發(fā)洞門鑿除盾構(gòu)始發(fā)圖2

3、-1 盾構(gòu)始發(fā)施工工藝流程圖2.2洞門結(jié)構(gòu)形式選擇2.2.1洞門結(jié)構(gòu)形式選擇原則 盾構(gòu)進(jìn)出洞施工中要確保洞口暴露后正面土體的穩(wěn)定，必須對(duì)洞口狀況進(jìn)行調(diào)查，然后采取有效的技術(shù)措施，使洞口處的土體不流失、不坍塌。工作井一般用沉井法施工，但建筑物密集地區(qū)或大型結(jié)構(gòu)的工作井是采用地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁、SMW工法等建造的，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不同，洞口的封門形式也不同。洞口的封閉方法與盾構(gòu)出洞口是否方便、安全、可靠的關(guān)系極大。2.2.2常見洞門結(jié)構(gòu)形式（1）外封門 當(dāng)工作井采用沉井法施工時(shí)，洞門封門一般采用鋼板樁（常用槽鋼組合），一種方法是在沉井下沉施工時(shí)，將封門安裝在洞門（封門板樁與沉井洞口的固定連接均設(shè)于井

4、內(nèi)的洞圈內(nèi)，出洞施工時(shí)要能方便拆除)然后與沉井一起下沉到位,封門安置要牢固，不應(yīng)在沉井施工時(shí)遭到破壞；另一種方法是待沉井下沉井到位后再緊貼井處壁打入封門板樁，但沉井預(yù)留洞口在沉井下沉沉施工時(shí)須臨時(shí)封閉，待洞門板樁打入后再拆除臨時(shí)封閉。盾構(gòu)出洞時(shí)先進(jìn)入井壁洞圈內(nèi)，安裝好推進(jìn)施工時(shí)的洞口密封裝置，然后拔除封門板樁，盾構(gòu)出洞。 外封門形式一般用于出洞施工,其因受到鋼板樁長(zhǎng)度、構(gòu)造及拔樁等影響，當(dāng)洞口埋深較深時(shí)不宜采用。（2）內(nèi)封門盾構(gòu)進(jìn)洞的封門一般采用內(nèi)封門形式。封門可用型鋼組合（有豎封門及橫封門兩種形式），固定在井內(nèi)壁洞口處（在沉井下沉施工時(shí)，洞圈內(nèi)用粘土填封密實(shí)），當(dāng)盾構(gòu)最前端離封50mm停止推

5、進(jìn)施工，拆除封門，盡快將盾構(gòu)推入并內(nèi)的接收基座上，并及時(shí)封堵管片與洞圈之間的空隙，防止泥水從間隙處滲漏。當(dāng)洞口埋深較深、洞口處土質(zhì)較好，自立性能強(qiáng)或洞口土體進(jìn)行加固處理，內(nèi)封閉形式，也可用于出洞施工中，但洞圈內(nèi)必須用粘土夯填密實(shí)，使洞圈內(nèi)土體起到一個(gè)土塞作用，用以平衡井外的側(cè)向壓力。（3）特殊封門（井內(nèi)外封門）當(dāng)工程埋深深、井外砂性土滲透系數(shù)大、地下水位高、要平衡地下水壓力較為困難時(shí)，則盾構(gòu)出洞時(shí)可采用另一種“外”封門形式，即在井內(nèi)筑一定長(zhǎng)度的筒套（采用鋼筋混凝土在結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)），內(nèi)徑與井壁預(yù)留洞口相同，筒套與井壁連成一體，筒套后端設(shè)有密封裝置，進(jìn)入筒套與井壁內(nèi)面間有密排豎向鋼板樁封閉洞口，沉

6、井下沉前在井壁洞圈內(nèi)填粘土，盾構(gòu)先進(jìn)入筒套內(nèi)）。出洞施工時(shí)，逐根拔除鋼板樁，每拔除1根，須及時(shí)封住上開口。 1）盾構(gòu)出洞前已建立正面平衡體系，在出洞過程中能較好地控制正面平衡壓力，使洞口外土體流失能控制在允許范圍內(nèi)，有效地保護(hù)環(huán)境； 2）井壁洞口內(nèi)及筒內(nèi)均用粘土填充，土塞效應(yīng)長(zhǎng)度大，洞口間隙密封效果好，土體不易流失； 3）洞口封門板樁由于設(shè)在井內(nèi)，板樁長(zhǎng)度略大于洞口直徑，只需用推進(jìn)施工用的行車即可方便、迅速拔除，不需另行配置大型設(shè)備； 4）通套構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了出洞時(shí)可能夠出現(xiàn)的問題，降低了施工難度。（4）SMW工法施工洞口封門當(dāng)工作井采用圍護(hù)開挖施工工藝時(shí)，可在工作井出洞處用SMW工法作結(jié)構(gòu)

7、施工圍護(hù)，在進(jìn)出洞施工時(shí)，先拔除SMW樁內(nèi)的H型鋼，利用掘進(jìn)設(shè)備刀盤切削SMW樁的水泥土，逐步完成進(jìn)出洞施工。（5）地下連續(xù)墻施工洞口封門當(dāng)工作井采用地下連續(xù)墻圍護(hù)，在進(jìn)出洞施工時(shí)，先行鑿除地下連續(xù)墻，逐步完成進(jìn)出洞施工。所謂地下連續(xù)墻的施工方法，即在地面上用一種特殊的挖槽設(shè)備，沿著工程周邊（地下結(jié)構(gòu)的邊墻），開挖一定槽段長(zhǎng)的溝槽，并用泥漿來(lái)支護(hù)槽壁土體，然后將預(yù)制好的鋼筋籠（鋼筋骨架），放入槽內(nèi)。采用導(dǎo)臂在充滿穩(wěn)定液體的溝槽內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑?；炷潦怯蓽系啄嫦蛏现?，直至充滿溝槽，即在澆搗施工時(shí)穩(wěn)定泥漿置換出來(lái)。相鄰的槽段由特殊街頭連接，這樣把分段的槽壁連成一整體成為埋于地下的一條鋼筋混凝土

8、墻。（6）鉆孔灌注樁施工洞口封門隧道工作井洞門前方土體圍護(hù)也可采用鉆孔灌注樁施工，在進(jìn)出洞施工時(shí)，先行鑿除鉆孔灌注樁，逐步完成進(jìn)出洞施工。2.3盾構(gòu)端頭地基加固2.3.1盾構(gòu)端頭地基加固要求盾構(gòu)進(jìn)出洞時(shí)需采取土體穩(wěn)定措施。洞門外土體能穩(wěn)定自立相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間后，可安全拆除封門，盾構(gòu)即可進(jìn)出洞，但在施工時(shí)必須對(duì)加固處理后的土體實(shí)際性能作檢測(cè)，確認(rèn)其達(dá)到施工所規(guī)定的要求，方可拆洞口封門。當(dāng)前常用的土體穩(wěn)定技術(shù)有SMW工法，高壓旋噴樁、深層攪拌樁、降水法、分層注漿法、凍結(jié)法等。2.3.2常見盾構(gòu)端頭地基加固技術(shù)深層攪拌樁:利用深層攪拌機(jī)機(jī)械，用水泥作為固化劑與地基土進(jìn)行原位的強(qiáng)制粉粹拌和,待固化后形成

9、不同形狀的樁、墻體或塊體等。其計(jì)算理論按重力壩式剛性擋土墻計(jì)算，同時(shí)按剛性擋土墻計(jì)算方法驗(yàn)算變形。高壓旋噴樁高壓旋噴樁法有單管法、二重管法、三重管法以及今年出現(xiàn)的多重管法。它在地基加固、提高地基承載力、改善土質(zhì)進(jìn)行護(hù)壁、擋土、隔水等方面起到了很好的作用。利用工程鉆機(jī)鉆孔到設(shè)計(jì)深度，將一定壓力的水泥漿液和空氣，通過其端部側(cè)面的特殊噴嘴同時(shí)噴射，并強(qiáng)制與噴射出來(lái)的漿液混合，膠結(jié)硬化。噴射的同時(shí)，旋轉(zhuǎn)并一定速度提升注漿管，即在土體中形成直徑明顯的拌和加固體。樁間疊合就成了隔水、擋土的護(hù)壁隔墻。SMW工法（深層攪拌樁+H型鋼）：SMW工法是指通過深層攪拌機(jī)器攪拌，使水泥類懸濁液在原地地層中與土體反復(fù)均

10、勻混合，并根據(jù)一定的間隔插入H鋼或板樁等作為加強(qiáng)基材，待水泥土固結(jié)后，形成復(fù)合的連續(xù)擋土墻的技術(shù)。降水法：在軟土的含水地層中建造隧道，用降水法排除地下水，穩(wěn)定開挖面的土體，是防止地下施工流砂產(chǎn)生的有效措施，與其他疏干水方法比較最經(jīng)濟(jì)的。人工降低地下水位是在施工范圍內(nèi)埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井），用抽水設(shè)備抽其井內(nèi)水，降低地下水位到有利工程施工，而在施工過程中仍保持不斷抽水，使工作面土體始終保持干燥，從根本上防止流砂現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)，由于抽去土中水后，動(dòng)水壓減少或消除，土體豎直面更為穩(wěn)定。采用降水法一般為地面向下打井點(diǎn)，所以其使用的范圍、地區(qū)受到了限制，但是在盾構(gòu)施工進(jìn)出洞階段，這是一個(gè)主要方法，

11、并經(jīng)常使用。用人工降低地下水位方法有：輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、深井井點(diǎn)等。而具體采用哪一種方法應(yīng)根據(jù)圖的滲透系數(shù)，要求降低水位的深度、工程特點(diǎn)、設(shè)備條件及現(xiàn)場(chǎng)施工條件而選擇。凍結(jié)法：當(dāng)用其他方法難以達(dá)到穩(wěn)定開挖面土體時(shí)，采用凍結(jié)法可取得較好的效果.凍結(jié)法的主要功能：使不穩(wěn)定的含水地層能形成強(qiáng)度很高的凍土體；能夠形成完整的防水屏蔽，起到隔水作用；能起到良好的擋土墻作用，以承受外來(lái)荷載。（1）依其冷卻地層的方式，可以分為直接凍結(jié)和間接凍結(jié)兩大類。1）直接凍結(jié)方式這是一種低溫液化氣方法。從工廠將低溫液化氣（液氮193）直接運(yùn)達(dá)到工地，輸入到預(yù)先埋設(shè)在地層中的冷凍管內(nèi)，液氮在冷凍管中氣化而使冷凍

12、管周圍地層的土壤凍結(jié)，氣化后的氮?dú)夥湃氪髿庵小Ｒ旱獌鼋Y(jié)溫度極低，凍結(jié)速度快，時(shí)間短。一般適用于暫時(shí)性的小規(guī)模工程施工，常用在一些地下的危急工程。2）間接凍結(jié)方式通常采用鹽水凍結(jié)法。鹽水凍結(jié)法是利用氨壓縮調(diào)節(jié)制冷，并通過鹽水媒介熱傳導(dǎo)原理進(jìn)行凍結(jié)。一般是在工地現(xiàn)場(chǎng)冷凍設(shè)備，冷卻不凍液（一般為鹽水）至2030，然后鹽水進(jìn)入凍結(jié)管內(nèi)使地層土壤凍結(jié)，溫度升高后的鹽水回流到冷凍機(jī)再冷卻。這樣，鹽水就在熱交換過程中循環(huán)不息，凍結(jié)管周圍地層的凍土圓柱體直徑不斷擴(kuò)展變大，并與相鄰凍土圓柱體相交，在工程施工范圍內(nèi)形成完整的屏蔽，成為具有一定厚度和強(qiáng)度的又能防滲的擋土墻或拱形體。鹽水凍結(jié)法一般適用于規(guī)模較大的凍結(jié)

13、工程。（2）凍結(jié)法依其冷卻位置的方式，可以分為水平凍結(jié)和垂直凍結(jié)兩大類。1）水平凍結(jié)水平凍結(jié)是采用水平圓筒體凍結(jié)加固方式，即在盾構(gòu)進(jìn)出洞的工作井內(nèi)，在洞口周圍布置一定數(shù)量的水平凍結(jié)孔，經(jīng)凍結(jié)后，在洞內(nèi)形成封閉的凍土帷幕，起到盾構(gòu)破壁時(shí)抵御水土壓力、防止土層塌落、地表沉降和泥水涌入工作井內(nèi)的作用。洞口凍結(jié)孔一般布置成圓形，為了有利于施工，凍結(jié)孔也有布置成方形的。根據(jù)凍土帷幕所需厚度、強(qiáng)度及工期安排，可采用單排孔、雙排孔或多排孔凍結(jié)，以形成所需要的凍土帷幕厚度和強(qiáng)度。一般設(shè)計(jì)水平凍結(jié)深度為510cm，凍結(jié)孔布置圈位比洞口直徑大1.62m，采用水平鉆孔機(jī)施工。2）垂直凍結(jié)垂直凍結(jié)是采用板狀凍結(jié)加固理

14、論設(shè)計(jì)的，對(duì)盾構(gòu)進(jìn)出洞口上體布置一定數(shù)量的垂直凍結(jié)孔，經(jīng)凍結(jié)后，在洞門處形成板狀凍土帷幕來(lái)抵御盾構(gòu)進(jìn)出洞破壁時(shí)的水土壓力，防止土層塌落和泥水涌入工作井內(nèi)。垂直凍結(jié)可分為全深凍結(jié)和局部?jī)鼋Y(jié)，全深凍結(jié)是對(duì)所需要的凍結(jié)深度全部?jī)鼋Y(jié)，而局部?jī)鼋Y(jié)是一種只對(duì)盾構(gòu)穿逶的土層范圍進(jìn)行局部冰凍加固，其他土體不進(jìn)行加固的局部加固方法。2.4盾構(gòu)始發(fā)基座安裝 盾構(gòu)發(fā)射架為鋼結(jié)構(gòu)，位置按設(shè)計(jì)軸線準(zhǔn)確放樣，焊接成整體吊入井下就位。鋼軌中心與隧道洞門中心位于同一豎直面內(nèi)，縱坡比設(shè)計(jì)坡度大0.3，底面的工字鋼與預(yù)埋的鋼板焊接，并對(duì)兩側(cè)加設(shè)支撐加固，防止盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)發(fā)生側(cè)移。安裝時(shí)按照測(cè)量放樣的基線吊入井下就位、固定。始發(fā)臺(tái)水

15、平軸線的垂直方向與反力架的夾角偏差±2，盾構(gòu)姿態(tài)與設(shè)計(jì)軸線豎直趨勢(shì)偏差2，水平趨勢(shì)偏差±3。2.5反力架安裝 在盾構(gòu)主機(jī)與后配套連接之前，開始進(jìn)行反力架的安裝。安裝時(shí)，反力架與始發(fā)井連接部位的間隙要墊實(shí)，以保證反力架腳板有足夠的抗壓強(qiáng)度。安裝反力架時(shí)，用經(jīng)緯儀雙向校正兩根立柱的垂直度，使其形成的平面與推進(jìn)軸線垂直。然后，在反力架上，測(cè)出最后一環(huán)負(fù)環(huán)管片的位置，彈好控制線，確認(rèn)高程及左右位置與始發(fā)環(huán)管片一致后，用螺栓將其與反力架固定。由于反力架和始發(fā)臺(tái)為盾構(gòu)始發(fā)時(shí)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(tái)時(shí)，反力架左右偏差控制在±10mm之內(nèi)，高程偏差控

16、制在±5mm之內(nèi)。2.6洞口密封裝置2.6.1洞口密封裝置設(shè)計(jì) 為了防止盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)時(shí)土體或水從間隙處流失，車站（中間風(fēng)井）內(nèi)襯墻施工時(shí)在洞圈預(yù)埋環(huán)狀鋼板，在盾構(gòu)出洞前安裝止水裝置。盾構(gòu)穿越各階段止水裝置如圖2-2所示。圖2-2 盾構(gòu)穿越各階段止水裝置圖2.6.2洞口密封裝置安裝 安裝前須對(duì)簾布橡膠板上所開螺孔位置、尺寸進(jìn)行復(fù)核，確保其與洞圈上預(yù)留螺孔位置一致，并用螺絲攻清理螺孔內(nèi)螺紋。安裝順序?yàn)楹煵枷鹉z帶環(huán)形鋼板扇形鉸鏈板，自上而下進(jìn)行。安裝時(shí)環(huán)形鋼板的壓板螺栓應(yīng)可靠擰緊，使簾布橡膠帶緊貼洞門，防止盾構(gòu)始發(fā)后同步注漿漿液泄漏。盾構(gòu)機(jī)在盾尾通過洞門后立即進(jìn)行背襯填充注漿。2.7負(fù)環(huán)

17、管片拼裝 負(fù)環(huán)管片一般采用與正線隧道相同的混凝土管片，根據(jù)端頭井和場(chǎng)地的尺寸，確定負(fù)環(huán)管片的數(shù)量。負(fù)環(huán)管片開口環(huán)與閉口環(huán)的數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)是否預(yù)留出土口確定。 負(fù)環(huán)管片的0環(huán)伸入洞內(nèi)0.40.8m，在洞門施工前再將這環(huán)管片鑿除。管片安裝順序?yàn)椋合染臀坏撞抗芷?，再左右安裝，每環(huán)相鄰管片應(yīng)控制環(huán)面平整度和封口尺寸。負(fù)環(huán)管片安裝如圖2-3圖2-3 負(fù)環(huán)管片安裝圖 為防止負(fù)環(huán)管片破壞盾尾刷密封，在盾殼內(nèi)安設(shè)厚度不小于盾尾間隙的方木；負(fù)環(huán)管片按在盾殼內(nèi)的正常安裝位置進(jìn)行拼裝，并采取措施防止控制盾構(gòu)機(jī)的旋轉(zhuǎn)。第一環(huán)負(fù)環(huán)管片拼裝成圓后，用下部千斤頂完成管片的后移。千斤頂總推力控制在1000t以內(nèi)，推進(jìn)時(shí)用下部千

18、斤頂，推力增加要遵守循序漸進(jìn)的原則，保持各組千斤頂受力均勻。管片在后移過程中，嚴(yán)格控制每組推進(jìn)油缸的行程，保證每組推進(jìn)油缸的行程差小于10mm。負(fù)環(huán)管片在脫出盾尾的過程中，為保證負(fù)環(huán)管片的位置安裝正確，在管片與托架間采用墊塞方木楔來(lái)實(shí)現(xiàn)，方木楔間距50cm安設(shè)一塊。2.8洞門墻拆除2.8.1洞口土體加固情況檢查 盾構(gòu)調(diào)試完成，在確保盾構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)良好，并通過驗(yàn)收的情況下開始鑿除洞門。 洞門鑿除前，在洞門中心及周邊布置6個(gè)觀察孔（具體分布見圖2-4），以測(cè)定土體加固和滲水情況。圖2-4 觀察孔布置示意圖2.8.2洞門墻拆除工藝采用人工鑿除，洞門鑿除時(shí)，先鑿除井格下的混凝土，最后一排鋼筋暫不切割，對(duì)

19、洞門混凝土進(jìn)行井字形分格，待盾構(gòu)機(jī)安裝調(diào)試完畢具備始發(fā)條件后，在盾頭與洞圈之間搭設(shè)工作平臺(tái)，準(zhǔn)備起重設(shè)備，由下而上切割洞門井格上的鋼筋，切割一塊并快速吊除，待洞門混凝土拆除完畢，盾構(gòu)機(jī)迅速靠上洞門土體，以防土體因暴露時(shí)間過長(zhǎng)引起坍方、涌水現(xiàn)象。洞門混凝土鑿除分塊如圖2-5所示。圖2-5 洞門混凝土鑿除分塊圖2.8.3注意事項(xiàng) 洞門鑿除要連續(xù)施工，盡量縮短作業(yè)時(shí)間，以減少正面土體的流失量。整個(gè)作業(yè)過程中，由專職安全員進(jìn)行全過程監(jiān)督，杜絕安全事故隱患，確保人身安全，同時(shí)安排專人對(duì)洞口上的密封裝置做跟蹤檢查，監(jiān)護(hù)密封裝置是否完好。2.9盾構(gòu)穿越土體加固區(qū)掘進(jìn) 在盾構(gòu)切入土體前利用螺旋機(jī)向盾構(gòu)平衡倉(cāng)內(nèi)

20、灌注粘性土，使其土壓力達(dá)到一定數(shù)值以平衡盾構(gòu)正面土壓，確保土體的位移值降至最小值。盾構(gòu)出洞階段的土壓力設(shè)定值根據(jù)土體加固的情況而定。在盾尾進(jìn)入井壁前必須再次灌滿盾尾油脂。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入洞圈后馬上進(jìn)行洞圈簾布橡膠板的整理工作，固定鉸鏈擋板。為避免刀盤上的刀頭損壞洞口密封裝置，在刀頭和密封裝置上涂抹黃油以減少摩擦力。在盾尾脫離洞口加固區(qū)后，通過管片的注漿孔均勻地向外部壓注水硬性漿液，以提高洞口的密封性能。初出洞時(shí)，由于盾構(gòu)處于土體加固區(qū)域，正面的土質(zhì)較硬，為控制好推進(jìn)軸線、保護(hù)刀盤，在這段區(qū)域施工時(shí)，土壓力設(shè)定值應(yīng)略低于理論值，推進(jìn)速度不宜過快，盾構(gòu)坡度可略大于設(shè)計(jì)坡度。待盾構(gòu)出加固區(qū)后，為防止由于

21、正面土質(zhì)變化而造成突然磕頭，必須將土壓力的設(shè)定值調(diào)整至略高于理論值，必須保證盾構(gòu)的出土量，根據(jù)地層變形量信息反饋，及時(shí)對(duì)土壓力設(shè)定值、推進(jìn)速度等施工參數(shù)作及時(shí)調(diào)整。在此期間，通過出土孔用龍門吊進(jìn)行棄土和管片等材料的垂直運(yùn)輸。2.10盾構(gòu)試掘進(jìn)2.10.1試掘進(jìn)階段劃分及目標(biāo)盾構(gòu)初始掘進(jìn)是從理論和經(jīng)驗(yàn)上選取各項(xiàng)施工參數(shù)，施工過程中根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)及反饋信息調(diào)整施工參數(shù)。盾構(gòu)機(jī)始發(fā)可分為三個(gè)階段：第一階段掘進(jìn)長(zhǎng)度40m，該段為出洞段掘進(jìn)。對(duì)密封倉(cāng)土壓力、刀盤轉(zhuǎn)速及壓力、推進(jìn)速度、千斤頂頂力、注漿壓力及注漿量等諸項(xiàng)，分別采用三組不同施工參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)掘進(jìn)；通過對(duì)隧道沉降、地表沉降的測(cè)量和數(shù)據(jù)反饋，確定一組

22、適用的施工參數(shù)。盾構(gòu)剛始發(fā)時(shí)，掘進(jìn)速度宜緩慢，同時(shí)加強(qiáng)后盾支撐觀測(cè)，防止盾構(gòu)上飄。第二階段掘進(jìn)長(zhǎng)度30m，采用已掌握、適用的各項(xiàng)參數(shù)值，通過施工監(jiān)測(cè)，根據(jù)地層條件、地表管線、結(jié)構(gòu)物情況，對(duì)施工參數(shù)作慎密細(xì)微的調(diào)整，取得最佳施工參數(shù)。第三階段掘進(jìn)長(zhǎng)度30m，為正式掘進(jìn)施工的準(zhǔn)備階段，強(qiáng)調(diào)以服從地面沉降，結(jié)構(gòu)物管線保護(hù)為原則。2.10.2始發(fā)參數(shù)計(jì)算（1）土倉(cāng)壓力 根據(jù)地質(zhì)情況及隧道埋深、地下水等情況，進(jìn)行理論計(jì)算切口平衡壓力：正面平衡壓力：P=k0gh（P平衡壓力，g土體的平均重度，h隧道中心埋深，k0土的側(cè)向靜止平衡壓力系數(shù)）。 盾構(gòu)在掘進(jìn)施工中均可參照以上方法來(lái)取得平衡壓力的設(shè)定值，初次可按

23、1.031.10 P設(shè)定。具體施工設(shè)定值根據(jù)盾構(gòu)埋深、所在位置的土層狀況以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷的調(diào)整。（2）出土量 每環(huán)理論出土量V/4×D2×L。式中 D2盾構(gòu)開挖直徑L為管片環(huán)寬 盾構(gòu)推進(jìn)出土量控制在98100之間。（3）注漿參數(shù) 1）注漿壓力：p=h/980+（0.120.13），式中：p漿液出口壓力（MPa）、h隧道上部覆土厚度（m）、覆土層的平均容重（KN/m3）。 注漿壓力可取大于靜止水土壓力0.10.2MPa，并避免漿液進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)的土倉(cāng)中，在實(shí)際掘進(jìn)中將不斷調(diào)整。由于是從盾尾圓周上的幾個(gè)點(diǎn)同時(shí)注漿，上部每孔的壓力應(yīng)比下部每孔的壓力略小0.050.10 MPa。根

24、據(jù)地質(zhì)和隧道的覆土厚度情況，注漿壓力控制在0.20.5MPa間。 2）注漿量 盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)過程中，除了排出洞身斷面上的土體外，還存在著其它方面的土體損失如超挖、糾偏和蛇形運(yùn)動(dòng)等。這些土體損失是通過同步注漿來(lái)獲得補(bǔ)償平衡的。每環(huán)同步注漿量計(jì)算如下： Q=K××（D2-d2）×L/4（K為注漿率（1.52.0）、D為盾構(gòu)機(jī)的切削外徑、d為管片外徑） 隧道掘進(jìn)過程中，注漿量應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)情況和地表隆陷監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行調(diào)整和動(dòng)態(tài)管理。一般情況下以滿足控制地表隆陷降為原則。盾構(gòu)通過建筑物時(shí)，將注漿率調(diào)高至1.52.5，注漿壓力漸近增加以滿足注漿量為上限值。 3）注漿速度：壓漿

25、速度和推進(jìn)速度保持同步，即在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行注漿。2.10.3盾構(gòu)施工參數(shù)優(yōu)化 控制盾構(gòu)掘進(jìn)的土壓平衡是盾構(gòu)施工的關(guān)鍵，可通過設(shè)定推進(jìn)速度、調(diào)整排土量或設(shè)定排土量調(diào)整推進(jìn)速度兩個(gè)途徑，以將地層土壓力與土倉(cāng)土壓力差值控制在較小的范圍內(nèi)。盾構(gòu)施工參數(shù)優(yōu)化如圖2-6所示。圖2-6 盾構(gòu)施工參數(shù)優(yōu)化程序圖3勞動(dòng)力組織勞動(dòng)組織人員配置如表3-1所示 表3-1 勞動(dòng)組織人員配置表管理人員施工人員崗位工種人數(shù)崗位工種人數(shù)項(xiàng)目經(jīng)理1人測(cè)量工1人項(xiàng)目副經(jīng)理1人管片安裝10人項(xiàng)目工程師1人電瓶車駕駛員2人工區(qū)負(fù)責(zé)人1人行車司機(jī)2人工區(qū)技術(shù)負(fù)責(zé)人1人反鏟司機(jī)2人土木工程師2人地面起重4人盾構(gòu)司機(jī)3人井下起重4人

26、機(jī)電工程師3人電工2人安全員2人鉗工4人質(zhì)量員1人其他30人測(cè)量主管1人工班長(zhǎng)2人4機(jī)具設(shè)備配置機(jī)具設(shè)備配置如表4-1所示表4-1 主要機(jī)具設(shè)備配置表序號(hào)設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)序號(hào)設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)1土壓平衡盾構(gòu)機(jī)110自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)12電瓶機(jī)車211光學(xué)錘準(zhǔn)儀13運(yùn)碴礦車512通風(fēng)機(jī)14運(yùn)管片礦車213漿液拌合機(jī)15運(yùn)漿礦車114履帶挖掘機(jī)16直流充電機(jī)215專用密封運(yùn)碴車357龍門吊116電焊機(jī)28全站儀117污水泵349電子水準(zhǔn)儀118單液注漿泵15質(zhì)量控制要點(diǎn)5.1洞口密封裝置質(zhì)量控制要點(diǎn) （1）端頭井洞門上預(yù)留有72只螺栓孔。在安裝前，應(yīng)測(cè)量螺孔的位置偏差，如發(fā)現(xiàn)偏差過大的，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整簾布橡膠板上孔的

27、位置，同時(shí)，用絲攻逐個(gè)清理螺孔內(nèi)螺紋，在其內(nèi)側(cè)均勻地涂上黃油。安裝時(shí)，先安裝簾布橡膠板，后圓形扇形板，壓板螺栓應(yīng)盡可能擰緊，使簾布橡膠板緊貼洞門，然后將扇形板向洞內(nèi)翻入，防止盾構(gòu)出洞后同步注漿漿液泄漏。 （2）洞門上予留螺孔，簾布橡膠板送到現(xiàn)場(chǎng)后，必須復(fù)核螺孔中心距離尺寸，確認(rèn)滿足設(shè)計(jì)要求后方可安裝。5.2負(fù)環(huán)管片拼裝質(zhì)量控制要點(diǎn) （1）管片運(yùn)輸中要輕吊輕放，避免碰撞。 （2）安裝前專人檢查管片是否有不合要求的裂縫、破損等缺陷，管片的類型是否正確，管片的標(biāo)志是否齊全，是否已達(dá)齡期。 （3）根據(jù)高程和平面的測(cè)量報(bào)表和管片間隙，及時(shí)調(diào)整管片拼裝的姿態(tài)，并嚴(yán)格控制管片成環(huán)后的環(huán)、縱向間隙。安裝管片時(shí)

28、要緩慢、均勻，對(duì)好位置后才能上螺栓，如果插入螺栓困難時(shí)，要分析原因，仔細(xì)調(diào)整位置，切忌大幅度移動(dòng)，強(qiáng)行插入；另應(yīng)避免損壞止水條，避免管片間有較大錯(cuò)臺(tái)。 （4）對(duì)襯砌連接螺栓采取一次緊固，五次復(fù)緊的工藝。分別為：管片拼裝完成后、盾構(gòu)推進(jìn)過程中、管片脫離盾尾、管片進(jìn)入后續(xù)車架、管片脫離后續(xù)車架。5.3盾構(gòu)出洞質(zhì)量控制要點(diǎn)5.3.1盾構(gòu)過量自轉(zhuǎn)防治 現(xiàn)象： 盾構(gòu)推進(jìn)中盾構(gòu)發(fā)生過量的自轉(zhuǎn)，造成盾構(gòu)與車架連接不好，設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，增加測(cè)量、封頂塊拼裝等困難。 原因分析： （1）盾構(gòu)內(nèi)設(shè)備布置重量不平衡，盾構(gòu)的重心不在豎直中心線上而產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)力矩； （2）盾構(gòu)所處的土層不均勻，兩側(cè)的阻力不一致，造成推進(jìn)過

29、程中受到附加的旋轉(zhuǎn)力矩； （3）在施工過程中刀盤或旋轉(zhuǎn)設(shè)備連續(xù)同一轉(zhuǎn)向，導(dǎo)致盾構(gòu)在推進(jìn)運(yùn)動(dòng)中旋轉(zhuǎn)； （4）在糾偏時(shí)左右千斤頂推力不同及盾構(gòu)安裝時(shí)千斤頂軸線與盾構(gòu)軸線不平等。 預(yù)防措施： （1）安裝于盾構(gòu)內(nèi)的設(shè)備作合理布置，并對(duì)各設(shè)備的重量和位置進(jìn)行驗(yàn)算，使盾構(gòu)重心位于中線上或配置配重調(diào)整重心位置于中心線上； （2）經(jīng)常糾正盾構(gòu)轉(zhuǎn)角，使盾構(gòu)自轉(zhuǎn)在允許范圍內(nèi)； （3）根據(jù)盾構(gòu)的自轉(zhuǎn)角，經(jīng)常改變旋轉(zhuǎn)設(shè)備的工作轉(zhuǎn)向。治理方法 （1）可通過改變刀盤或旋轉(zhuǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)向或改變管片拼裝順序來(lái)調(diào)節(jié)盾構(gòu)的自轉(zhuǎn)角度； （2）網(wǎng)格盾構(gòu)、擠壓盾構(gòu)可調(diào)節(jié)胸板的開口位置和大小、調(diào)整千斤頂?shù)木幗M等來(lái)調(diào)整盾構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度； （3）

30、盾構(gòu)自轉(zhuǎn)量較大時(shí)，可采用單側(cè)壓重的方法糾正盾構(gòu)轉(zhuǎn)角。5.3.2盾構(gòu)始發(fā)基座變形防治 現(xiàn)象： 在盾構(gòu)出洞過程中，盾構(gòu)基座發(fā)生變形，使盾構(gòu)掘進(jìn)軸線偏離設(shè)計(jì)軸線。 原因分析： （1）盾構(gòu)基座的中心夾角軸線與隧道設(shè)計(jì)軸線不平行，則盾構(gòu)在基座上糾偏產(chǎn)生了過大的側(cè)向力； （2）盾構(gòu)基座的整體剛度、穩(wěn)定性不夠，或局部構(gòu)件的強(qiáng)度不足； （3）盾構(gòu)姿態(tài)控制不好，盾構(gòu)推進(jìn)軸線與基座軸線產(chǎn)生較大夾角，致使盾構(gòu)基座受力不均勻； （4）對(duì)盾構(gòu)基座的固定方式考慮不同，固定不牢靠。 預(yù)防措施： （1）盾構(gòu)基座形成時(shí)中收夾角軸線應(yīng)與隧道設(shè)計(jì)軸線方向一致，當(dāng)洞口段隧道設(shè)計(jì)軸線處于曲線狀態(tài)時(shí)，可考慮盾構(gòu)基座沿隧道設(shè)計(jì)曲線的切線方

31、向放置，切點(diǎn)必須取洞口內(nèi)側(cè)面處； （2）基座框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度能克服出洞段穿越加固土體揚(yáng)產(chǎn)生的推力； （3）合理控制盾構(gòu)姿態(tài)，盡量使盾構(gòu)軸線與盾構(gòu)基座中心夾角軸線保持一致； （4）盾構(gòu)基座的底面與始發(fā)井的底板之間要墊平墊實(shí)，保證接觸面積滿足要求。 治理方法： （1）先停止推進(jìn)，對(duì)已發(fā)生變形破壞的構(gòu)件分析破壞原因，進(jìn)行相應(yīng)的加固。對(duì)需要調(diào)換的部件，先將盾構(gòu)支撐加固牢靠，再調(diào)換被破壞構(gòu)件； （2）盾構(gòu)基座的變形確實(shí)嚴(yán)重，盾構(gòu)在其上又無(wú)法修復(fù)和加固時(shí)，只能采取措施使盾構(gòu)脫離基座，創(chuàng)造工作條件后對(duì)基座作修復(fù)加固。5.3.3反力架位移及變形防治 現(xiàn)象： 在盾構(gòu)出洞過程中，盾構(gòu)后靠支撐體系在受盾構(gòu)推進(jìn)頂

32、力的作用后發(fā)生支撐體系的局部變形或位移。 原因分析： （1）盾構(gòu)推力過大，或受出洞千斤頂編組影響，造成后靠受力不均勻、不對(duì)稱，產(chǎn)生應(yīng)力集中； （2）盾構(gòu)后靠混凝土充填不密實(shí)或填充的混凝土強(qiáng)度不夠； （3）組成后靠體系的部分構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度不夠，各構(gòu)件間的焊接強(qiáng)度不夠； （4）后靠與負(fù)環(huán)管片間的結(jié)合面不平整。 預(yù)防措施： （1）在推進(jìn)過程中合理控制盾構(gòu)的總推力，且盡可能使千斤頂合理編組，使之均勻受力； （2）采用素混凝土或水泥砂漿填充各構(gòu)件連接處的縫隙，除充填密實(shí)外，還必須確保填充材料強(qiáng)度，使推力能均勻地傳遞至工作井后井壁。在構(gòu)件受力前還應(yīng)做好填充混凝土的養(yǎng)護(hù)工作； （3）對(duì)體系的各構(gòu)件必須進(jìn)行

33、強(qiáng)度、剛度校驗(yàn)，對(duì)受壓構(gòu)件一定要作穩(wěn)定性驗(yàn)算。各連接點(diǎn)應(yīng)采用合理的連接方式保證連接牢靠，各構(gòu)件安裝要定位精確，并確保電焊質(zhì)量以及螺栓連接的強(qiáng)度。 （4）盡快安裝上部的后盾支撐構(gòu)件，完善整個(gè)后盾支撐體系，以便開啟盾構(gòu)上部的千斤頂，使后盾支撐系統(tǒng)受力均勻。治理方法 （1）對(duì)產(chǎn)生裂縫或強(qiáng)度不夠的縫隙填充料鑿除，重新充填，并經(jīng)過養(yǎng)護(hù)后達(dá)到要求強(qiáng)度再恢復(fù)推進(jìn)； （2）對(duì)變形的構(gòu)件進(jìn)行修補(bǔ)及加固。根據(jù)推進(jìn)油壓及千斤頂開啟數(shù)量計(jì)算出發(fā)生破壞時(shí)的實(shí)際推力，對(duì)后靠體系進(jìn)行校驗(yàn)； （3）對(duì)于發(fā)現(xiàn)裂縫的接頭及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。5.3.4土體大量流失防治 現(xiàn)象： 進(jìn)出洞時(shí)，大量的土體從洞口流入井內(nèi)，造成洞口外側(cè)地面大量沉降

34、。 原因分析 （1）洞口土體加固質(zhì)量不好，強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)或施工要求而產(chǎn)生塌方，或者加固不均勻，隔水效果差，造成漏水、漏泥現(xiàn)象； （2）在鑿除洞門混凝土或拔除洞門鋼板樁后，盾構(gòu)未及時(shí)靠上土體，使正面土體失去支護(hù)造成塌方； （3）洞門密封裝置安裝不好，止水橡膠簾帶內(nèi)翻，造成水土流失； （4）洞門密封裝置強(qiáng)度不高，經(jīng)不起較高的土壓力，受擠壓破壞而失效； （5）盾構(gòu)外殼上有突出的注漿管等物體，使密封受到影響； （6）進(jìn)洞時(shí)未能及時(shí)安裝好洞圈鋼板； （7）進(jìn)洞時(shí)土壓力未及時(shí)下調(diào)，致使洞門裝置被頂板，大量井外土體塌入井內(nèi)。 預(yù)防措施： （1）洞口土體加固應(yīng)提高施工質(zhì)量，保證加固后土體強(qiáng)度和均勻性； （2）

35、洞口封門拆除前應(yīng)充分做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作； （3）洞門密封圈安裝要準(zhǔn)確，在盾構(gòu)推進(jìn)的教程中要注意觀察，防止盾構(gòu)刀盤的周邊刀割傷橡膠密封圈。密封圈可涂牛油增加潤(rùn)滑性；洞門的扇形鋼板要及時(shí)調(diào)整，改善密封圈的受力狀況； （4）在設(shè)計(jì)、使用洞門密封時(shí)要預(yù)先考慮到盾殼上的凸出物體，在相應(yīng)位置設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)的構(gòu)造，保證密封的性能；應(yīng)急措施 （1）將受壓變形的密封圈重新壓回洞口內(nèi)，恢復(fù)密封性能，及時(shí)固定弧形板，改善密封橡膠帶的工作狀態(tài)； （2）對(duì)洞口進(jìn)行注漿堵漏，減少土體的流失。6安全注意事項(xiàng)6.1盾構(gòu)出洞風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)防措施洞門鑿除時(shí)易發(fā)生坍塌，涌水涌砂事故，必須采取以下預(yù)防措施：（1）加強(qiáng)管理，督促監(jiān)理旁站檢查，對(duì)加固土體抽芯取樣進(jìn)行復(fù)試；（2）盾構(gòu)出洞前按要求打探測(cè)孔，所有保障措施完成后再可開洞門，同時(shí)輔以降水措施。6.2洞門滲漏應(yīng)急處理措施（1）在打開洞門過程中，若遇發(fā)生流清水現(xiàn)象，必須用雙快水泥和水玻璃進(jìn)行堵漏。割除鋼筋時(shí)若發(fā)生流泥、流砂現(xiàn)象，必須立即停止對(duì)鋼筋的切割，在流泥、流沙處進(jìn)行雙液注漿