結(jié)合廣州地鐵談盾構(gòu)隧道施工

1、結(jié)合廣州地鐵談盾構(gòu)隧道施工摘要：結(jié)合廣州市軌道交通三號線 天華區(qū)間盾構(gòu)工程為實例， 闡述了海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機在地鐵盾構(gòu)隧道施工中的主要內(nèi)容， 并針對施工中遇到的一些具體問題提出了解決辦法。關(guān)鍵詞：地鐵盾構(gòu) 隧道1工程概況廣州市軌道交通三號線 天 華 區(qū)間盾構(gòu)工程分為兩個區(qū)間（天河客運站五山站區(qū)間以及五山站 華師站區(qū)間），主要由兩條圓形盾構(gòu)隧道為主組成，雙線長6259.615m。隧道標稱內(nèi)徑為5400mm；埋深為 1128m；平面最小曲線半徑為 350m；最小豎曲線半徑為 3000 m；最大坡度為 19；最小坡度為 3。天 五區(qū)間隧道主要是在殘積層和全風(fēng)化層中穿過，頂?shù)装宀町惒淮?，在中部偶見夾

2、有球狀微風(fēng)化巖石。近五山段頂板出現(xiàn)少量砂層。隧道洞身天然單軸抗壓強度最大值為153.40MPa。五 華區(qū)間隧道主要是在強風(fēng)化層中穿過，頂?shù)装鍘r土分層有一定差異，存在上軟下硬或有夾層現(xiàn)象。中部為瘦狗嶺斷層破碎帶，以北均為花崗巖、花崗片麻巖帶或風(fēng)化層，以南為白堊系紅層巖系?？拷A師站段隧道全斷面在微風(fēng)化層中穿過。地表地形地貌變化也比較大。白堊系紅層隧道上方發(fā)育有較長段含水砂層。2、盾構(gòu)掘進2.1 刀具配置地質(zhì)情況對刀具配置起決定作用，隧道圍巖為I 、 II類 ( 按地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范中隧道圍巖分類) 時，一般采用刮刀( 俗稱羊角刀 ) ，而對于 IIIVI類圍巖則使用盤形滾刀效果較

3、好。盤形滾刀又有單刃和雙刃之分，單刃滾刀適合較硬巖或強度不均勻的圍巖，而雙刃滾刀適合一般硬巖及強度均勻的圍巖。針對本工程的地質(zhì)情況，均配置單刃盤形滾刀。2.2 掘進參數(shù)控制(1) 、控制刀盤扭矩。根據(jù)保護刀具、降低刀具磨損的要求，必須將刀盤扭矩控制在某一容許范圍內(nèi)，而控制扭矩的主要依靠以下方法： 減小推力：這是最簡單、有效的方法，但同時也會降低掘進速度。 減小刀具的貫入度：即在保持掘進速度基本不變的情況下，提高刀盤轉(zhuǎn)速，一般達2.53r/m 左右。當開挖面為全斷面硬巖時，減小刀具貫入度，能顯著降低刀盤扭矩。但刀盤高轉(zhuǎn)速不適用有孤石的圍巖，因為孤石很容易造成刀具崩裂。 向開挖面、土倉內(nèi)加入土質(zhì)改

4、良劑：1常見的土質(zhì)改良劑及適用地層膨潤土適用砂 砂礫地層發(fā)泡劑適用粘土 粗砂地層高吸水性樹脂適用固結(jié)粘土砂礫地層其中發(fā)泡劑較為常用。另外，在全斷面硬巖或孤石地層，可以向開挖面、土倉內(nèi)加入冷卻水，以降低刀盤、刀具的溫度來保護刀具。(2) 、保持適當?shù)耐翂骸Ｈ羲淼绹鷰r能夠自立，則可以采取空倉掘進的模式；若隧道圍巖無法自立，為了保持開挖面的穩(wěn)定，則必須保持適當?shù)耐翂阂苑€(wěn)定開挖面，控制地面沉降。土壓過低，則可能出現(xiàn)超挖；土壓過高，則有效推力降低，掘進速度降低，且地面可能隆起，造成后期沉降較大。土壓的確定與隧道埋深、地質(zhì)情況、地面建筑物情況有很大關(guān)系，可以采用庫侖或朗肯等理論估算。在實際施工中，也可以根

5、據(jù)出土量的情況來確定適當?shù)耐翂?。在本工程掘進過程中一般保持 1.52.0bar 的土壓。(3) 、在刀盤扭矩、土壓、出土量滿足要求的情況下，盡可能加大推力，以提高掘進速度 (80 mm/min 以上 ) ，加快工程進度。而在掘進速度較快的情況下，則要注意控制好盾構(gòu)機的姿態(tài)、保持土壓穩(wěn)定、同步注漿量。2.3 同步注漿及二次注漿由于刀盤的直徑為 6280mm，而管片外徑 6000mm，所以在管片離開盾尾后，理論上管片與圍巖之間將會有寬度為 140mm的空隙，為控制地面沉降，必須用砂漿將空隙填滿。(1) 、盾尾同步注漿。出現(xiàn)的主要問題： 堵管出現(xiàn)堵管的情況，其原因主要是以下幾方面： 砂漿配比不好，以

6、致砂漿初凝時間太短、砂漿易沉淀離析、砂漿流動性差 原材料不好，如砂太粗 盾尾漿管回砂 長時間停注前未注射膨潤土液洗管 漏漿主要原因及處理辦法： 盾尾間隙過大?？刂坪枚軜?gòu)機姿態(tài)，選擇適當?shù)墓芷?，以保持良好的盾尾間隙 尾刷損壞。在管片迎水面墊厚約15cm 左右的海綿或者更換尾刷。2 盾尾油脂注入量不夠。加大油脂注入量。(2) 、二次注漿。當?shù)孛娉两递^大或隧道下坡且地下水豐富時，可以進行管片背后二次注漿來穩(wěn)定地面或堵水。注漿材料可以用純水泥漿、砂漿或雙液漿。注漿設(shè)備可以采用注漿機或盾構(gòu)機臺車上的同步注漿泵。注漿時應(yīng)注意監(jiān)控注漿壓力，如果壓力過大可能造成管片錯臺或縱裂。2.4 常見問題及處理辦法(1)

7、 、若螺旋輸送機被卡住 ( 即扭矩超限 ) ，無法正常出渣，可反復(fù)伸、縮螺桿并同時正、反轉(zhuǎn)，如低速正轉(zhuǎn)同時伸、縮螺桿，若超限則反轉(zhuǎn)同時伸、縮螺桿，如此反復(fù)，基本上都可以脫困。(2) 、若啟動刀盤時刀盤被卡住，則將部分推進千斤頂收縮，使土壓力、刀具貫入度減小即可以轉(zhuǎn)動刀盤。(3) 、在非粘性地層，如砂層，若鉸接千斤頂拉力較大，說明刀盤的擴孔能力較差，則要檢查刀盤的邊緣刀是否磨損過量而應(yīng)該更換。3、管片拼裝3.1 管片型號的選擇一般主要根據(jù)盾尾間隙、線路特點、推進千斤頂行程來確定管片型號。選擇適當?shù)墓芷梢杂行У卣{(diào)節(jié)盾尾間隙，保證盾尾間隙和千斤頂行程比較均勻，有利于管片的受力。若盾尾間隙過小，則可

8、能造成管片難以安裝、管片迎水面被盾尾壓崩、盾尾尾刷損壞、千斤頂撐靴與管片嚴重錯臺導(dǎo)致管片止水條損壞和管片崩缺等問題。3.2 常見質(zhì)量問題(1) 、管片在拼裝前一般要先檢查管片是否完好、型號是否正確、緩沖墊和止水條是否貼牢。在拼裝過程中一定要注意對止水條的保護，若止水條損壞嚴重則很可能出現(xiàn)滲漏水的質(zhì)量問題。(2) 、千斤頂撐靴正常情況下應(yīng)該不會同時頂在兩塊管片的角上，但如果隧道管片發(fā)生扭轉(zhuǎn)，則可能會出現(xiàn)這種情況，那么要特別注意拼管片或掘進時會管片發(fā)生崩裂。(3) 、管片扭轉(zhuǎn)：如果拼裝管片時，盾構(gòu)機的滾動角較大而且一直朝同一個方向，則可能會發(fā)生隧道管片扭轉(zhuǎn)的情況。因此應(yīng)該通過調(diào)整刀盤的旋轉(zhuǎn)方向來減

9、小盾構(gòu)機在拼裝時的滾動角。(4) 、管片錯臺：在小半徑曲線 ( 本工程最小曲線半徑 R=350m)線路施工時，因推進千斤頂對管片有環(huán)向分力而造成管片環(huán)向錯臺。解決辦法是在推進后及時復(fù)緊管片連接螺栓約束管片的環(huán)向位移，或者在拼裝時人為地將管片拼成與轉(zhuǎn)彎方向一致的錯臺。4、專題4.1 壓氣換刀3主要作業(yè)步驟：(1) 、準備換刀工具、材料并檢查壓氣時要用的相關(guān)設(shè)備常用的換刀工具有：刀具磨損量具、手拉葫蘆、液壓千斤頂、螺桿千斤頂、分離式千斤頂、撬棒、扳手 ( 開倉門及拆、裝刀具時用 ) 、氣動打磨機、鐵錘準備的材料有：刀具及其配件( 拉緊塊、 U型塊、螺絲等 ) 、吊耳要檢查的設(shè)備有：空壓機（包括備用

10、空壓機） 、管路 ( 水管、氣管 ) 及接口、照明設(shè)施、人閘及土倉的壓力表、人閘與指揮室的通訊(2) 、排出土倉內(nèi)的渣土，當土壓降至較低時 (0.5bar 以下 ) ，向土倉加入壓縮氣體，同時土倉內(nèi)加入膨潤土，轉(zhuǎn)動刀盤，繼續(xù)出渣。一段時間后停止加入膨潤土。當螺旋機后閘門有較連續(xù)且較大壓力的氣體噴出即可停止出土，然后等待半個小時左右看土倉內(nèi)的氣壓是否能夠保持穩(wěn)定，即氣壓上下浮動不能超過 0.1bar 。如果土倉內(nèi)的氣壓，無法上升到預(yù)定值，且空壓機排壓較低，或者氣壓上下浮動過大都說明土倉漏氣。檢查地面、鉸接、盾尾是否漏氣。(3) 、土倉內(nèi)氣壓穩(wěn)定后，換刀人員進入人閘，相關(guān)材料工具也要運進去。準備好

11、后，向人閘內(nèi)加壓，加壓程序要按照有關(guān)帶壓作業(yè)規(guī)范的要求。(4) 、當人閘的氣壓與土倉的氣壓基本一致時，打開平衡閥，換刀人員打開土倉門進入土倉開始換刀作業(yè)。常見問題及處理辦法：(1) 、若換刀時刀具不慎掉入土倉內(nèi)，而土倉內(nèi)泥渣較多很難定位刀具及打撈時，則換刀人員進倉作業(yè)時帶上鐵鍬和編織袋，將土倉內(nèi)的渣土裝袋即可。(2) 、若作業(yè)過程中，發(fā)生氣管爆裂、空壓機故障等問題時，首先要冷靜，想辦法穩(wěn)住氣壓，同時盡快通知作業(yè)人員進入人閘以便及早減壓出來。(3) 、要做好各項人員安全措施及災(zāi)害防治措施。對工作人員要進行全面體檢，體檢不合格的人員禁止入內(nèi)。要注意壓氣作業(yè)過程中因焊接、漏電、打磨等作業(yè)可能引起火災(zāi)。各種應(yīng)急設(shè)備如高壓氧艙、單架等應(yīng)處于準備狀態(tài)。4.2 盾構(gòu)始發(fā)與到達(1)、到達前要做好以下工作：校核盾構(gòu)機姿態(tài)及位置，盾構(gòu)機軸線應(yīng)較洞門軸線稍微高13cm洞門臨時擋土墻鑿除盾構(gòu)機接收平臺的鋪設(shè)洞門環(huán)板、壓板的設(shè)置搶險物資設(shè)備的準備4(2) 、始發(fā)時要做好以下工作： 盾構(gòu)機、始發(fā)架、反力架的安裝、測量定位 洞門臨時擋土墻鑿除 洞門環(huán)板、壓板的設(shè)置 搶險物資設(shè)備的準備5、施工管理5.1 人員配置以德國海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機為例：(1) 、技術(shù)管理人員隧道領(lǐng)班工程師兼盾構(gòu)機操作手1 人機電工程師3 人 ( 機械、電氣、液壓各1 人 )