盾構(gòu)始發(fā)和接收施工技術(shù)

1、盾構(gòu)始發(fā)及接收施工技術(shù)摘 要： 隨著技術(shù)進(jìn)步、認(rèn)識(shí)提高、綜合國(guó)力的增強(qiáng)，特別是隨著該施工技術(shù)所顯現(xiàn)的優(yōu) 勢(shì)，盾構(gòu)法越來(lái)越多地被國(guó)內(nèi)地鐵界所接受，上海、廣州、南京、北京、深圳、天津、西 安、成都、沈陽(yáng)、杭州、青島等城市都使用這種方法。上海地鐵是國(guó)內(nèi)最早采用盾構(gòu)施工 的，且大部分工程都是利用盾構(gòu)完成的；雖然盾構(gòu)有許多成功的工程實(shí)例，但是使用這種 方法也有較大的風(fēng)險(xiǎn)。如盾構(gòu)在隧道內(nèi)只能前進(jìn)，不可后退，一旦盾構(gòu)本身出現(xiàn)致命的故 障，可能就會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。而且使用盾構(gòu)在對(duì)洞口進(jìn)行加固處理的始發(fā)時(shí)階段出問(wèn) 題的概率很高，即使是非常有經(jīng)驗(yàn)的承包商也常會(huì)發(fā)生類似事故。本文重點(diǎn)介紹盾構(gòu)始發(fā) 及接收的技術(shù)問(wèn)題

2、。 . .關(guān)鍵詞 ：盾構(gòu)機(jī) 始發(fā) 接收1 1始發(fā)技術(shù)的重要性及關(guān)鍵技術(shù)由于在始發(fā)階段存在以下幾種特殊情況：（1 1）始發(fā)推進(jìn)前需鑿除車站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（主要是處理鋼筋混凝土結(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 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 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 4）始發(fā)期間一些設(shè)備，包括出土都不能正常使用。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

3、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(guò)渡到土壓平衡工況， 以達(dá)到控制地面沉降， 保證工程質(zhì)量等目的始發(fā)技術(shù)包括洞口端頭處理（在軟土無(wú)自穩(wěn)能力的地層中） 、洞門(mén)混凝土鑿除（主要針 對(duì)鋼筋混凝土圍護(hù)結(jié)構(gòu)） 、盾構(gòu)始發(fā)基座的設(shè)計(jì)加工、 定位安裝；始發(fā)用反力架的設(shè)計(jì)加工、 就位；支撐系統(tǒng)、洞門(mén)環(huán)的安設(shè)、盾構(gòu)組裝、盾構(gòu)始發(fā)方案、其他保證盾構(gòu)推進(jìn)用設(shè)備、 人員、技術(shù)準(zhǔn)備等，直到始發(fā)推進(jìn)。2 2始發(fā)施工技術(shù)2.12.1 反力架的安裝2.1.12.1.1 反力架、負(fù)環(huán)管片位置的確定依據(jù)反力架的位置確定主要依據(jù)洞口第一環(huán)管片的起始位置、 盾構(gòu)的長(zhǎng)度以及盾構(gòu)刀盤(pán)在 始發(fā)前所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置確定。2.1.22.

4、1.2 反力架位置的確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5 mnmn之內(nèi)，高程偏差控制在5 mmmm之內(nèi)，上下偏差 控制在土 10m10m m m之內(nèi)。始發(fā)臺(tái)水平軸線的垂直方向與反力架的夾角v2 2%。，盾構(gòu)姿態(tài)與設(shè)計(jì)軸線豎直趨勢(shì)偏差v 2 2%。，水平趨勢(shì)偏差v 3 3%o。在做車站結(jié)構(gòu)時(shí)做好鋼板的預(yù)埋工作。2.1.32.1.3 負(fù)環(huán)管片環(huán)數(shù)的確定假定反力架到洞口的長(zhǎng)度為L(zhǎng) Li，管片環(huán)寬為L(zhǎng) L2,則負(fù)環(huán)管片環(huán)數(shù)N=L/LN=L/L2。2.22.2 機(jī)座的設(shè)計(jì)、安裝機(jī)座的作用是在盾構(gòu)始發(fā)時(shí)和反力架配合保證盾構(gòu)機(jī)

5、的姿態(tài)，盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)姿態(tài)對(duì)掘 進(jìn)軸線的控制和管片拼裝的質(zhì)量至關(guān)重要，因此機(jī)座的設(shè)計(jì)應(yīng)保證有一定的強(qiáng)度，不會(huì)因 承受盾構(gòu)機(jī)本身的重量和機(jī)身前進(jìn)時(shí)力的擾動(dòng)而變形，安裝的時(shí)候還應(yīng)調(diào)整好機(jī)座的位置 和姿態(tài)，保證始發(fā)的質(zhì)量。2.32.3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(píng)價(jià)地層，并采取有針對(duì)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”等措施進(jìn)行地層加固 處理。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，SMVSMV工法、冷凍法等。選擇哪一種方法要根據(jù)地層具體情況

6、而定，并且嚴(yán)格控制整個(gè)過(guò)程。2.42.4始發(fā)洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)的切除根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 一般在始發(fā)前至少一個(gè)月開(kāi)始洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)的切除。 整個(gè)施工一般分兩次 進(jìn)行，第一次先將圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體鑿除，只保留圍護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋保護(hù)層，在盾構(gòu)始發(fā)前將鋼 筋保護(hù)層割除。在鑿除完最后一層混凝土之后，要及時(shí)檢查始發(fā)洞口的凈空尺寸，確保沒(méi) 有鋼筋、混凝土侵入設(shè)計(jì)輪廓范圍之內(nèi)。2.52.5洞口密封洞口密封是為盾構(gòu)在始發(fā)時(shí)防止背襯注漿砂漿外泄所用， 按種類分有壓板式和折葉式 兩種，其中折葉式越來(lái)越被人們所認(rèn)可。洞口密封的施工分兩步進(jìn)行施工，第一步是在車 站結(jié)構(gòu)的施工工程中，做好始發(fā)洞門(mén)預(yù)埋件的埋設(shè)工作，要特別注意的是在埋設(shè)過(guò)程中預(yù) 埋件

7、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，應(yīng)先清理完洞口的碴 土，再完成洞口密封的安裝。2.62.6 洞口始發(fā)導(dǎo)軌的安裝在圍護(hù)結(jié)構(gòu)破除后， 盾構(gòu)始發(fā)臺(tái)端部距離洞口圍巖必然會(huì)產(chǎn)生一定的空隙， 為保證盾 構(gòu)在始發(fā)時(shí)不致于因刀盤(pán)懸空而產(chǎn)生盾構(gòu)“叩頭”現(xiàn)象，需要在始發(fā)洞內(nèi)安設(shè)洞口始發(fā)導(dǎo) 軌。安設(shè)始發(fā)導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)在導(dǎo)軌的末端預(yù)留足夠的空間，以保證盾構(gòu)在始發(fā)時(shí)，不致因安設(shè) 始發(fā)導(dǎo)軌而影響刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)。2.72.7 盾構(gòu)的始發(fā)2.7.12.7.1 負(fù)環(huán)管片安裝（1 1）負(fù)環(huán)管片安裝準(zhǔn)備在安裝負(fù)環(huán)管片之前，為保證負(fù)環(huán)管片不破壞尾盾刷、保證負(fù)環(huán)管片在拼裝好以后能 順利向后推進(jìn)，在盾殼內(nèi)安設(shè)厚度不小于盾尾間

8、隙的方木（或型鋼） ，以使管片在盾殼內(nèi)的 位置得到保證。（2 2）負(fù)環(huán)管片后移第一環(huán)負(fù)環(huán)鋼管片拼裝成圓后， 用盾構(gòu)千斤頂完成管片的后移， 在管片的后移過(guò)程中， 要注意不要使管片從盾殼內(nèi)的方木（或型鋼）上滑落。（3 3）負(fù)環(huán)管片與負(fù)環(huán)鋼管片的連接負(fù)環(huán)鋼管片的最終位置靠在反力架上， 在負(fù)環(huán)管片與負(fù)環(huán)鋼管片之間用管片螺栓連接。（4 4）負(fù)環(huán)管片的拼裝類型負(fù)環(huán)管片一般采用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)進(jìn)行拼裝，這樣便于控制盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)姿態(tài)，C C塊的位置要根據(jù)正環(huán)拼裝時(shí)楔型環(huán)C C的具體位置而定。3 3盾構(gòu)的始發(fā)（1 1）空載推進(jìn)盾構(gòu)在空載向前推進(jìn)時(shí)，主要控制盾構(gòu)的推進(jìn)油缸行程和限制盾構(gòu)每一環(huán)的推進(jìn)量。 要在盾構(gòu)向前推進(jìn)的同

9、時(shí)，檢查盾構(gòu)是否與機(jī)座、始發(fā)洞發(fā)生干涉或是否有其他異常事件 或事故的發(fā)生，確保盾構(gòu)安全的向前推進(jìn)。（2 2）始發(fā)時(shí)盾構(gòu)姿態(tài)的控制主要通過(guò)盾構(gòu)機(jī)座、反力架、鉸接來(lái)控制姿態(tài)。（3 3）始發(fā)時(shí)盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)的控制在保證盾構(gòu)正常推進(jìn)的情況下，稍微降低總推力和刀盤(pán)扭矩。3.13.1 洞口注漿在盾尾完全進(jìn)入洞體后，調(diào)整洞口密封，進(jìn)行洞口注漿。漿液不但要求順利注入，而 且要有早期的強(qiáng)度。3.23.2 反力架、負(fù)環(huán)管片的拆除反力架、負(fù)環(huán)管片的拆除時(shí)間根據(jù)背襯注漿的砂漿性能參數(shù)和盾構(gòu)的始發(fā)掘進(jìn)推力決 定?？梢愿鶕?jù)工序情況和工作整體安排，開(kāi)始進(jìn)行反力架、負(fù)環(huán)管片拆除。為保證洞口的 管片不受到其影響，拆除負(fù)環(huán)管片前先

10、對(duì)洞口的管片進(jìn)行拉緊固定，拉緊的數(shù)量依實(shí)際情 況而定。4 4常見(jiàn)問(wèn)題的預(yù)防或處理 4.14.1 加固效果不好端頭土體加固的效果不好是在始發(fā)過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。采取的主要措施是必須根 據(jù)端頭土體情況選擇合理的加固方法，而且要加強(qiáng)過(guò)程控制，特別是要嚴(yán)格控制一些基本 參數(shù)。對(duì)于加固區(qū)與始發(fā)井間形成的必然間隙要采取其它方式處理。4.24.2 開(kāi)洞門(mén)時(shí)失穩(wěn)開(kāi)洞門(mén)時(shí)失穩(wěn)主要表現(xiàn)為土體坍塌和水土流失二種，其主要原因也是由端頭加固效果 不好所致。在小范圍的情況下可采用邊破除洞門(mén)混凝土，邊利用噴素混凝土的方法對(duì)土體 臨空面進(jìn)行封閉。如果土體坍塌失穩(wěn)情況嚴(yán)重時(shí)，只有封閉洞門(mén)重新加固。4.34.3 始發(fā)后盾構(gòu)機(jī)“

11、叩頭”始發(fā)推進(jìn)后， 在盾構(gòu)機(jī)抵達(dá)掌子面及脫離加固區(qū)時(shí)容易出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)“叩頭”的現(xiàn)象， 根 據(jù)地質(zhì)條件不同有些可能出現(xiàn)超限的情況。為此，通常采用抬高盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)姿態(tài)、合理 安裝始發(fā)導(dǎo)軌以及快速通過(guò)的方法盡量避免“叩頭”或減少“叩頭”的影響。4.44.4 密封效果不好洞門(mén)密封的主要目的也是在始發(fā)掘進(jìn)階段減少土體流失。 當(dāng)洞門(mén)加固達(dá)到預(yù)期效果時(shí)， 對(duì)于洞門(mén)環(huán)的強(qiáng)度要求相對(duì)較低，否則要在盾構(gòu)推進(jìn)前徹底檢查和確定洞門(mén)環(huán)的狀況。在 始發(fā)過(guò)程中若洞門(mén)密封效果不好時(shí)可即時(shí)調(diào)整壁后注漿的配合比，使注漿后盡早封閉，也 可采用在洞門(mén)密封外側(cè)向洞門(mén)密封內(nèi)部注快凝雙液漿的辦法解決。4.54.5 盾尾失圓在很多情況下，始發(fā)

12、階段由于自重及其他原因，盾尾一般都會(huì)出現(xiàn)失圓的情況，可以 采用盾構(gòu)機(jī)自帶的整圓器進(jìn)行整圓。4.64.6 支撐系統(tǒng)失穩(wěn)支撐系統(tǒng)在某些情況下由于盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)中的瞬時(shí)推力或扭矩較大而產(chǎn)生失穩(wěn)，這樣將 導(dǎo)致整個(gè)始發(fā)工作的失敗。對(duì)于支撐系統(tǒng)的失穩(wěn)只能從預(yù)防角度進(jìn)行，同時(shí)在始發(fā)階段對(duì) 支撐系統(tǒng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。4.74.7 地面沉降較大由于始發(fā)施工的特殊性， 始發(fā)階段的地面沉降值均較大， 因此在始發(fā)階段需盡早建立 盾構(gòu)機(jī)的適合工況并嚴(yán)密注意出土量、同步注漿量、二次注漿量及土壓情況，同時(shí)加大監(jiān) 測(cè)頻率，控制地面沉降值。5 5 盾構(gòu)接收一般盾構(gòu)掘進(jìn)至接收井505060m60m時(shí)即進(jìn)行貫通掘進(jìn)階段，立即確定盾構(gòu)機(jī)頭的坐標(biāo)

13、位置和姿態(tài)，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果確定盾構(gòu)推進(jìn)方案，保證盾構(gòu)機(jī)順利、安全、準(zhǔn)確進(jìn)入接收井 （即盾構(gòu)出洞）。貫通掘進(jìn)前的準(zhǔn)備工作： 預(yù)先提前一個(gè)月完成盾構(gòu)接收井洞口鋼環(huán)安制及洞口土體加固施工； 為了加快盾構(gòu)機(jī)解體和組裝的速度，使盾構(gòu)機(jī)全部解體后能馬上進(jìn)行組裝，一般在 解體與組裝時(shí)各使用一個(gè)基座，即在原有的基礎(chǔ)上再加工一個(gè)基座。 按照盾構(gòu)操作要求暫停掘進(jìn)； 進(jìn)行全線貫通測(cè)量； 根據(jù)測(cè)量結(jié)果，確定貫通掘進(jìn)參數(shù)，調(diào)整盾構(gòu)機(jī)參數(shù)為貫通掘進(jìn)的參數(shù)； 作好防止洞口地面坍塌的準(zhǔn)備貫通掘進(jìn)時(shí)注意降低盾構(gòu)掘進(jìn)速度（一般控制在W 20mm/min20mm/min ,以利于盾構(gòu)姿態(tài)的控制； 當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)至進(jìn)洞口 6 610m10m時(shí)，降低盾構(gòu)掘進(jìn)的控制土壓值，即要防止因土壓低而造成管 片外圍巖的下沉，又要防止因土壓高而造成洞口土體的提前破壞。6 6 結(jié)束語(yǔ)盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)及接收成功主要由始發(fā)條件及始發(fā)施工技術(shù)中每一環(huán)節(jié)的處理決定。 在 前期的地質(zhì)勘探、始發(fā)區(qū)域的建筑物及管線情況進(jìn)行調(diào)查，特別是對(duì)端頭土體的液限、塑 限、滲透系數(shù)、含水量等各種物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行全面的調(diào)查及評(píng)估是相當(dāng)有必要的；同時(shí) 應(yīng)對(duì)始發(fā)