盾構(gòu)機(jī)始發(fā)方案

1、盾構(gòu)機(jī)始發(fā)方案一盾構(gòu)始發(fā)的工藝流程盾構(gòu)始發(fā)是盾構(gòu)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，其主要內(nèi)容包括：端頭地層加固、安裝盾構(gòu)機(jī)始發(fā)基座、盾構(gòu)機(jī)組裝就位和調(diào)試、安裝洞門密封圈、安裝反力架、安裝洞門密封簾布橡膠板、拼裝負(fù)環(huán)管片（含鋼環(huán)、鋼支撐）、拆除洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)、盾構(gòu)機(jī)貫入作業(yè)面加壓和掘進(jìn)等。本標(biāo)段九堡東站喬司南站盾構(gòu)區(qū)間一臺盾構(gòu)機(jī)在盾構(gòu)工作井始發(fā)，采用安裝反力架和拼裝負(fù)環(huán)管片的方案，始發(fā)流程見圖1盾構(gòu)始發(fā)流程圖No端頭加固安裝始發(fā)基座盾構(gòu)機(jī)組裝、空載調(diào)試端頭洞門鑿除安裝反力架盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)盾構(gòu)負(fù)載調(diào)試安裝負(fù)環(huán)盾尾通過洞口密封注漿回填盾構(gòu)掘進(jìn)和管片安裝圖1 盾構(gòu)始發(fā)流程圖二盾構(gòu)始發(fā)的施工技術(shù) 1始發(fā)洞口的地層處理 在盾

2、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(jià)地層，并采取有針對性的處理措施。本工程盾構(gòu)在K29+820（右）處設(shè)1座盾構(gòu)工作井，為明挖結(jié)構(gòu)；在K28+630處有1座盾構(gòu)掉頭井。始發(fā)和到達(dá)端頭隧道穿越的地層為層這層粉砂土，粉性土的透水性較好，易引起流砂、管涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，因此需要進(jìn)行端頭加固。加固后土體強(qiáng)度需要達(dá)到以下指標(biāo)：無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Qu0.5Mpa，滲透系數(shù)K1×10-10米/秒。同時(shí)由于加固區(qū)與非加固區(qū)土體軟硬程度有差異，為避免端頭井加固區(qū)與非加固區(qū)間的不均勻沉降宜在其間設(shè)置變形縫。加固區(qū)間分為兩部分初步加固與補(bǔ)充加固。初步地基加固范圍一般為洞口周圍3米，加固長度為盾構(gòu)出洞外

3、8米，盾構(gòu)進(jìn)洞外8米，擬施工水泥土攪拌樁。加固盾構(gòu)進(jìn)出洞口端頭土體初步加固完成，盾構(gòu)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，對于加固體和車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間約 30cm左右的加固盲區(qū)，擬施工一排300毫米旋噴樁補(bǔ)充加固。2始發(fā)洞門的鑿除 本區(qū)間出洞或進(jìn)洞前先打探孔檢查洞口處加固體穩(wěn)定情況，確認(rèn)穩(wěn)定時(shí)開始進(jìn)行洞門端頭圍護(hù)結(jié)構(gòu)鑿除。為了避免洞門鑿除對車站結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擾動，洞門鑿除時(shí)分九塊進(jìn)行，洞門鋼筋混凝土鑿除分塊見圖2洞門鑿除示意圖。露出內(nèi)外鋼筋，割除內(nèi)排鋼筋，保留外排鋼筋，在每塊混凝土中間開鑿一個(gè)吊裝孔，清理干凈洞門圈底部的混凝土塊后按先下后上順序逐塊割除外排鋼筋（外排鋼筋割除時(shí)要注意將侵入開挖輪廓線的鋼筋割除

4、干凈），吊出所有的混凝土塊。圖2 洞門鑿除示意圖3洞口密封 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)洞門預(yù)埋件的埋設(shè)工作，要特別注意的是在埋設(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，應(yīng)先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安裝。 （1）洞門密封裝置的安裝 1）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，本工程中盾構(gòu)機(jī)始發(fā)洞門密封采用折葉式壓板。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

5、工過程中，做好始發(fā)洞門預(yù)埋件的埋設(shè)工作，要特別注意的是在埋設(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，應(yīng)先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封固定板、折葉壓板及洞門簾布橡膠板的安裝 圖2 洞口密封裝置安裝圖2）為了保證在盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時(shí)快速、牢固地安裝密封裝置，在車站施工時(shí)在預(yù)留洞門處預(yù)埋環(huán)狀鋼板，洞門預(yù)埋件的結(jié)構(gòu)尺寸見圖3。 圖3 洞門預(yù)埋件的尺寸圖3）盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入預(yù)留洞門前在外圍刀盤和簾布橡膠板外側(cè)涂潤滑油以免盾構(gòu)機(jī)刀盤掛破簾布橡膠板影響密封效果。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)刀盤進(jìn)入洞門后將扇形壓板置于外側(cè)并用螺栓固定；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)主機(jī)全部通過洞門后將扇形壓板置于內(nèi)側(cè)靠在負(fù)環(huán)管片的外表面，起到防止

6、泥水、漿液流失的作用，從而減少始發(fā)時(shí)的地層損失。4）安裝的示意圖間見圖4所示：圖4 洞門拆葉壓板示意圖4洞口始發(fā)導(dǎo)軌的安裝在圍護(hù)結(jié)構(gòu)破除后，盾構(gòu)始發(fā)臺端部距離洞口圍巖必然會產(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)軌而影響刀盤旋轉(zhuǎn)。5反力架、始發(fā)基座的安裝 （1）反力架的結(jié)構(gòu)在盾構(gòu)主機(jī)與后配套連接之前，進(jìn)行反力架的安裝。由于反力架為盾構(gòu)始發(fā)時(shí)提供反推力，在安裝反力架時(shí)，反力架端面應(yīng)與始發(fā)臺軸線垂直，以便盾構(gòu)軸線與隧道設(shè)計(jì)軸線保持平行。安裝時(shí)反力架與車站

7、結(jié)構(gòu)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，其結(jié)構(gòu)見圖4反力架結(jié)構(gòu)示意圖。圖4 反力架結(jié)構(gòu)示意圖（2）負(fù)環(huán)管片環(huán)數(shù)、負(fù)環(huán)管片位置的確定假定盾構(gòu)長度LTBM8.3m，安裝井長度LAS12m（因不同的始發(fā)井尺寸而不同），洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)在完成第一次鑿除后的里程DF，設(shè)計(jì)第一環(huán)管片起始里程D1S，管片環(huán)寬WS1.2m，反力架與負(fù)環(huán)鋼管片長WR1.5m（自行設(shè)計(jì)加工的尺寸）。DR為反力架端部里程，N為負(fù)環(huán)管片環(huán)數(shù)。在安裝井內(nèi)的始發(fā)時(shí)最少負(fù)環(huán)管片環(huán)數(shù)確定N（D1SDF8.3）WS環(huán)（3）反力架、負(fù)環(huán)鋼管片位置的確定在確定始發(fā)最少負(fù)環(huán)管片環(huán)數(shù)后，即可直接定出反力架及負(fù)環(huán)管片的位置。反力架端部里

8、程DRD1SN×WS（4）反力架、始發(fā)臺的定位與安裝。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)反力架與車站結(jié)構(gòu)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。由于反力架和始發(fā)臺為盾構(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)臺時(shí)，反力架左右偏差控制在±10MM之內(nèi)，高程偏差控制在±5MM之內(nèi)，上下偏差控制在±10MM之內(nèi)。始發(fā)臺水平軸線的垂直方向與反力架的夾角±2，盾構(gòu)姿態(tài)與設(shè)計(jì)軸線豎直趨勢偏差2，水平趨勢偏差±3。（5）始發(fā)基座的安裝盾構(gòu)機(jī)組裝前，依據(jù)隧道設(shè)計(jì)軸線與洞口定出盾構(gòu)出洞姿態(tài)的空間位

9、置，然后反推出始發(fā)基座的空間位置。始發(fā)基座的安裝注意始發(fā)、到達(dá)段所處的線路平、縱面條件。由于始發(fā)基座在盾構(gòu)始發(fā)時(shí)要承受縱向、橫向的推力以及約束盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的扭矩，所以在盾構(gòu)始發(fā)前，必須對始發(fā)基座兩側(cè)與盾構(gòu)井預(yù)埋件及鋼支撐進(jìn)行連接固定，加固的方式見圖5盾構(gòu)始發(fā)基座加固示意圖?？紤]到盾構(gòu)機(jī)可能叩頭的影響，始發(fā)基座的安裝高程可根據(jù)端頭地質(zhì)情況進(jìn)行適當(dāng)抬高1020mm。盾構(gòu)始發(fā)基座具有足夠的剛度和強(qiáng)度，導(dǎo)軌必須順直。 圖5 盾構(gòu)始發(fā)基座加固示意圖（6）始發(fā)基座、導(dǎo)軌和管片安裝后的示意圖見圖6 圖66. 盾構(gòu)的始發(fā) （1）始發(fā)臺兩側(cè)的加固 由于始發(fā)臺在盾構(gòu)始發(fā)時(shí)要承受縱向、橫向的推力以及約束盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的扭矩。

10、所以在盾構(gòu)始發(fā)之前，必須對始發(fā)臺兩側(cè)進(jìn)行必要的加固。（2）負(fù)環(huán)管片的安裝 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)厚度不小于盾尾間隙的方木（或型鋼），以使管片在盾殼內(nèi)的位置得到保證。2）負(fù)環(huán)管片的安裝 負(fù)環(huán)管片包括負(fù)環(huán)鋼管片和負(fù)環(huán)砼管片。負(fù)環(huán)鋼管片為350mm厚，內(nèi)徑為5640mm，外徑為6340mm的鋼制圓環(huán)，負(fù)環(huán)鋼管片起到連接負(fù)環(huán)砼管片和反力架的作用。在拼裝第一環(huán)負(fù)環(huán)管片時(shí)，在盾尾管片拼裝區(qū)180°范圍內(nèi)用木條填墊盾尾內(nèi)側(cè)與管片間的間隙，見圖7負(fù)環(huán)管片定位示意圖。在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)拼裝好整環(huán)后利用盾構(gòu)機(jī)推圖

11、7 負(fù)環(huán)管片定位示意圖進(jìn)千斤頂將管片緩慢推出盾尾，此時(shí)利用門吊將拼裝好的整環(huán)鋼管片吊至盾尾，并將鋼管片同推出盾尾的負(fù)環(huán)管片用螺栓連接。為了避免負(fù)環(huán)管片全部推出盾尾后下沉，在始發(fā)基座導(dǎo)軌上點(diǎn)焊圓鋼，以填充始發(fā)支座軌道與管片外側(cè)的空隙，使圓鋼將負(fù)環(huán)管片托起。第二環(huán)負(fù)環(huán)以后管片將按照正常的安裝方式進(jìn)行安裝。隨著負(fù)環(huán)管片的拼裝負(fù)環(huán)鋼管片將靠在反力架上，負(fù)環(huán)鋼管片同反力架采用焊接的形式連接牢固。隨著負(fù)環(huán)的進(jìn)一步拼裝，盾構(gòu)機(jī)快速地通過洞門進(jìn)行始發(fā)掘進(jìn)施工。（3）盾構(gòu)始發(fā)作業(yè) 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)的同時(shí)，檢查盾構(gòu)是否與始發(fā)臺

12、、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）始發(fā)時(shí)盾構(gòu)姿態(tài)的控制主要通過盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)油缸行程來控制姿態(tài)。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扭矩。（4）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。注漿壓力控制在1.5bar以內(nèi)。7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。一般情況下，掘進(jìn)100M以上（同時(shí)前50環(huán)完成掘進(jìn)7日以上），可以根據(jù)工序情況和工作整體安排，開始進(jìn)行反力架、負(fù)環(huán)管片拆除。 8. 始發(fā)試

13、掘進(jìn)技術(shù)要點(diǎn) （1）要嚴(yán)格控制始發(fā)臺、反力架和負(fù)環(huán)的安裝定位精度，確保盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)與設(shè)計(jì)線路基本重合。 （2）第一環(huán)負(fù)環(huán)管片定位時(shí)，管片的后端面應(yīng)與線路中線垂直。負(fù)環(huán)管片軸線與線路的軸線重合，負(fù)環(huán)管片采用通縫拼裝方式。 （3）盾構(gòu)機(jī)軸線與隧道設(shè)計(jì)軸線基本保持平行，盾構(gòu)中線比設(shè)計(jì)軸線適當(dāng)抬高2-3cm。（4）盾構(gòu)在始發(fā)臺上向前推進(jìn)時(shí)，各組推進(jìn)油缸保持同步。 （5）初始掘進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)機(jī)處于始發(fā)臺上。因此，需在始發(fā)臺及盾構(gòu)機(jī)上焊接相對的防扭轉(zhuǎn)支座，為盾構(gòu)機(jī)初始掘進(jìn)提供反扭矩。（6）始發(fā)階段，設(shè)備處于磨合期。要注意推力、扭矩的控制，同時(shí)也要注意各部位油脂的有效使用。掘進(jìn)總推力應(yīng)控制在反力架承受能力以下，

14、同時(shí)確保在此推力下刀具切入地層所產(chǎn)生的扭矩小于始發(fā)臺提供的反扭矩。（7）盾構(gòu)進(jìn)入洞門前把盾殼上的焊接棱角打平，防止割壞洞門防水簾布。三常見問題的預(yù)防和處理 1. 加固效果不好 端頭土體加固的效果不好是在始發(fā)過程中經(jīng)常遇到的問題。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)過程控制，特別是要嚴(yán)格控制一些基本參數(shù)。對于加固區(qū)與始發(fā)井間形成的必然間隙要采取其它方式處理。2.開洞門時(shí)失穩(wěn)開洞門時(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砼，邊利用噴素砼的方法對土體臨空面進(jìn)行封閉。如果土體坍塌失穩(wěn)情況嚴(yán)重時(shí)，只有封閉

15、洞門重新加固。3.始發(fā)后盾構(gòu)機(jī)“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)軌以及快速通過的方法盡量避免“叩頭”或減少“叩頭”的影響。4.密封效果不好洞門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)洞門加固達(dá)到預(yù)期效果時(shí)，對于洞門環(huán)的強(qiáng)度要求相對較低，否則要在盾構(gòu)推進(jìn)前徹底檢查和確定洞門環(huán)的狀況。在始發(fā)過程中若洞門密封效果不好時(shí)可即時(shí)調(diào)整壁后注漿的配合比，使注漿后盡早封閉，也可采用在洞門密封外側(cè)向洞門密封內(nèi)部注快凝雙液漿的辦法解決。5.盾尾失圓在很多情況下，始發(fā)階段由于自重及其他原因，盾尾一般都會出現(xiàn)失圓的情況，有些可能達(dá)到10CM之多?？梢圆捎枚?/p>