篇(1)

　　武漢地鐵二號線越江隧道盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)

　　劉翌杰

　　武漢地鐵集團公司 項目經(jīng)理 高級工程師 湖北武漢 430030 13016432653

　　摘要：武漢地鐵二號線越江隧道工程采用氣墊式泥水平衡盾構(gòu)施工，盾構(gòu)直徑6520mm，盾構(gòu)雙線均已始發(fā)成功，文章主要介紹盾構(gòu)始發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)，為類似工程提供參考。

　　關(guān)鍵詞：始發(fā);泥水盾構(gòu);地鐵

　　1 引言

　　隨著我國城市軌道交通設(shè)施的興建，盾構(gòu)法隧道施工越來越普遍的被使用，也越來越多地被國內(nèi)地鐵屆所接受。武漢地鐵二號線越江隧道工程是穿越長江的第一條地鐵隧道，該工程的成功與否直接影響到地鐵二號線的順利通車。盾構(gòu)發(fā)施工已有許多成功的工程實例，但是此方法也有較大的風(fēng)險。管控好各個施工階段的施工技術(shù)將是工程成功的關(guān)鍵，本文主要介紹泥水盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)。

　　由于始發(fā)邊界條件不同于盾構(gòu)正常掘進，盾構(gòu)始發(fā)通過開挖面平衡條件差，對開挖面穩(wěn)定產(chǎn)生不同程度的不利影響，盾構(gòu)處于試掘進狀態(tài)，盾構(gòu)故障多，盾構(gòu)操作人員不熟練等，容易發(fā)生地表變形過大，甚至坍塌、地表冒漿等事故，因此根據(jù)工程地質(zhì)條件、地下水、盾構(gòu)類型、覆土厚度、洞門密封等條件選擇合適的始發(fā)具有重要的意義。

　　2 工程概況

　　武漢市軌道交通二號線越江隧道工程為武漢市重點工程，是武漢市重要的過江通道，位于武漢長江一、二橋之間。隧道江北起點為江漢路站，江南終點為積玉橋站。施工內(nèi)容主要包括：盾構(gòu)區(qū)間隧道、明挖風(fēng)井、聯(lián)絡(luò)通道及江中泵房等。隧道右線長約3085米，左線長約3098米。線路縱坡大致為U形，線路最大下坡為2.7%，最大上坡為2.56%。盾構(gòu)區(qū)間采用兩臺直徑6520mm的泥水盾構(gòu)施工，盾構(gòu)隧道采用管片拼裝式單層襯砌，管片外徑6200mm，內(nèi)徑5500mm， 環(huán)寬1.5m。 襯砌環(huán)由一個封頂塊(K)、兩個鄰接塊(B1、B2)和三個標(biāo)準塊(A1、A2、A3)組成，管片為雙面楔形通用管片，楔形量為40mm，管片采用錯縫拼裝方式，管片環(huán)縱縫均設(shè)置凹凸榫槽，環(huán)縫和縱縫均采用彎螺栓連接。

　　盾構(gòu)始發(fā)內(nèi)容主要包括洞口端頭地層加固、洞門環(huán)及洞門密封裝置的安設(shè)、盾構(gòu)始發(fā)基座的設(shè)計加工及定位安裝、盾構(gòu)機組裝調(diào)試、泥水處理系統(tǒng)的組裝調(diào)試、反力架的設(shè)計加工及安裝就位、洞門地下連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土鑿除、負環(huán)管片拼裝、兩側(cè)支撐系統(tǒng)安裝、盾構(gòu)始發(fā)推進、以及其他保證措施的準備等。武漢長江隧道東、西線兩臺盾構(gòu)機分別從武昌始發(fā)井組裝調(diào)試始發(fā),一前一后向漢口掘進,兩線盾構(gòu)相隔大于100 m。因始發(fā)過程基本相同,本文主要介紹東線盾構(gòu)的始發(fā)施工技術(shù)。

　　

2.1 工程地質(zhì)

 

　　根據(jù)地質(zhì)詳勘測資料，始發(fā)端頭自上而下地層分別為：(1-1)雜填土、(3-1)粘土、(3-2a)淤泥質(zhì)粘土、(3-2)粉質(zhì)粘土、(3-5)粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層，隧道開挖面位于(3-1)粘土、(3-2a)淤泥質(zhì)粘土、(3-2)粉質(zhì)粘土地層，地質(zhì)剖面見圖2-1。

　　

 

　　2.2 水文地質(zhì)

　　地下水主要有上層滯水，第四系孔隙水和基巖裂隙水等類型。

　　上層滯水一般賦存于人工填土中或表層粘性土中，無統(tǒng)一自由水面，受大氣降水、地表水和生產(chǎn)、生活用水滲入補給，水量有限而且很不穩(wěn)定，地下水位不連續(xù)，一般由高處向低處流動或排泄。

　　第四系孔隙水分孔隙潛水和孔隙承壓水?？紫稘撍畮r組主要分布于兩岸一級階地上部和河床砂層中，賦存于階地上部第四系全新統(tǒng)沖積、湖積的粉土、粘性土、淤泥質(zhì)粉砂和河床部分的粉細砂、中粗砂、礫石層中，受大氣降水和側(cè)向地下水補給，除河床地段含水層厚度、富水性、水量變化較穩(wěn)定外，其余在階地不同部位其厚度、巖性、富水性有明顯的差異，水量隨季節(jié)變化也比較明顯，一般單井出水量5.62～13.71m3/d，滲透系數(shù)0.26～25.0m/d，水位埋深一般為0.05～4.74m。

　　3 盾構(gòu)始發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

　　3.1三重管高壓旋噴加固。

　　在盾構(gòu)始發(fā)之前,一般要根據(jù)隧道地層的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況評價端頭地層的穩(wěn)定性,采取有針對性的加固措施。選擇加固措施的基本條件為加固后的地層要具備至少一周的側(cè)向自穩(wěn)能力,且不能有地下水的損失。常用的加固處理方法有深層攪拌樁、高壓旋噴樁、高壓注漿法、SMW 工法和冷凍法等。

　　盾構(gòu)始發(fā)井端頭地層自上而下依次為：雜填土、粉土、粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，地下水豐富、水位高且具有承壓特征。開挖面位于粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，開挖面底部埋深16m。

　　根據(jù)地層條件，盾構(gòu)始發(fā)井端頭地層加固采用三重管法高壓旋噴樁加固，左右線平面加固區(qū)域12.2m(線路中線兩邊各6.1m)×9m(縱向)，立面加固深度12.2m，加固區(qū)為隧道及隧道外徑上下各3m，旋噴樁采用Φ900@600m。根據(jù)水平、垂直取芯檢查結(jié)果在加固區(qū)內(nèi)實施補充注漿。始發(fā)端頭加固范圍見圖4-1、圖4-2。

　　

 

　　圖4-1 始發(fā)端頭加固體剖面示意圖

　　

 

　　圖4-2 始發(fā)端頭平面加固示意圖

　　3.3端頭降水

　　在洞門處連續(xù)墻破除后，暴露土體需具有自穩(wěn)能力，且洞門開挖斷面內(nèi)無滲、漏水。根據(jù)詳勘資料始發(fā)井端頭水位埋深一般為0.05～4.74m，盾構(gòu)計劃于8～9月份始發(fā)，正值武漢汛期，地下承壓水位較高。

　　由于承壓水頭高于盾構(gòu)洞門，為保證盾構(gòu)始發(fā)施工的順利進行，必須對始發(fā)端頭的承壓水進行有效治理，武漢地區(qū)近幾年大量的成功經(jīng)驗表明，深井降水作為治理承壓水是一項行之有效、質(zhì)量便于控制的常用方法。

　　4.2深井降水設(shè)計

　　計算方法：按穩(wěn)定流承壓環(huán)形非完整井考慮。

　　

 

　　計算公式：

　　式中：Q——涌水量(m3/d);

　　K——含水層滲透系數(shù)(綜合取值19m/d);

　　M——含水層厚度(取值30.00m);

　　R——抽水影響半徑(取值250m);

　　S——承壓水降深(取值12.00m，即承壓水由初始值地面下4.5m降至16.5m，即降至洞門底線以下0.5米);

　　r0——基坑折算半徑(取值8.59m，基坑概化面積為231.2m2);

　　將上述參數(shù)代入公式可得：Q=12617.183m3/d=525.7m3/h

　　根據(jù)計算所得到的基坑涌水量，如果單井抽水量設(shè)計為80m3/h，則共需的井?dāng)?shù)為7～8口。本工程設(shè)8口降水井(其中一口兼做觀測井)，可滿足降深要求。井位布置見圖5-1。

　　

 

　　圖5-1 端頭降水井井位布置圖

　　3.4盾構(gòu)始發(fā)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

　　盾構(gòu)始發(fā)基礎(chǔ)以圖6-1、圖6-2所示的“盾構(gòu)始發(fā)中線”為中心，沿其兩側(cè)對稱布置。始發(fā)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的條形基礎(chǔ)，條形基礎(chǔ)端面做成弧型，其上鋪設(shè)43kg/m的鋼軌作為盾構(gòu)導(dǎo)向軌道，軌道底面與盾構(gòu)中心形成同心圓。具體形式見圖6-3。

　　

 

　　圖6-3 始發(fā)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖

　　3.5反力架及支撐系統(tǒng)安裝

　　盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)的設(shè)計：根據(jù)始發(fā)豎井結(jié)構(gòu)以及盾構(gòu)隧道線路設(shè)計，由于盾構(gòu)在始發(fā)階段(盾構(gòu)主機離開始發(fā)基座前)不能夠進行調(diào)向，為了保證盾構(gòu)隧道不超限，對盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)設(shè)計如下：

　　左線盾構(gòu)始發(fā)水平位置設(shè)計：線路在始發(fā)段處于半徑為2000米的圓曲線上，盾構(gòu)始發(fā)豎向位置設(shè)計：線路在始發(fā)段處于坡度為0.2%的下坡段，采取水平始發(fā)的方式;為防止始發(fā)后盾構(gòu)機下沉，盾構(gòu)刀盤中心高于洞門中心2cm。

　　反力架設(shè)計：本工程反力架采用組合鋼結(jié)構(gòu)件，便于組裝和拆卸;反力架結(jié)構(gòu)根據(jù)土建結(jié)構(gòu)進行設(shè)計;反力架提供盾構(gòu)推進時所需的反力，因此反力架須具有足夠的剛度和強度;反力架支撐系統(tǒng)將盾構(gòu)推力作用到土建結(jié)構(gòu)上，支撐提供的反力滿足要求，且支撐有足夠的穩(wěn)定性，盾構(gòu)始發(fā)時反力支撐約需提供2000噸的反力，反力架支撐考慮底部和上部水平支撐，中間斜撐的方式。

　　反力架及負環(huán)管片安裝位置見圖6-4。

　　

 

　　圖6-4 反力架及負環(huán)管片安裝位置示意圖

　　反力架及支撐系統(tǒng)的安裝：由于盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)是空間結(jié)構(gòu)，反力架靠盾尾側(cè)平面要基本與盾尾平面平行，即使反力架形成的平面與盾構(gòu)的推進軸線垂直。反力架的橫向和豎向位置保證負環(huán)管片傳遞的盾構(gòu)推力準確作用在反力架上。安裝反力架時，首先用經(jīng)緯儀測定水平偏角和位置，然后將反力架整體組裝，并由組裝門吊配合校正其水平偏角和傾角，在定位過程中利用道鏈和型鋼等工具配合。最后經(jīng)測量無誤后將其與底板的預(yù)埋鋼板焊接固定。在安裝反力架時，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‰。為了保證盾構(gòu)推進時反力架橫向穩(wěn)定，用型鋼對反力架進行橫向的固定。

　　反力支撐要及時安裝，利用預(yù)埋在中板上的吊鉤和道鏈將反力支撐起吊并與反力架和預(yù)埋鋼板連接牢固。反力支撐尺寸要提前設(shè)計加工好，以加快支撐安裝速度。

　　3.6洞門臨時密封裝置

　　為了防止盾構(gòu)始發(fā)掘進時泥土、地下水及循環(huán)泥漿從盾殼和洞門的間隙處流失，以及盾尾通過洞門后背襯注漿漿液的流失，在盾構(gòu)始發(fā)時需安裝洞門臨時密封裝置，臨時密封裝置由兩道橡膠密封與兩道鋼絲刷組成，其中橡膠密封由簾布橡膠、扇形壓板、折葉板、墊片和螺栓等組成，兩道鋼絲刷之間預(yù)留加注盾尾油脂的預(yù)埋管，臨時密封裝置見圖9-1。

　　為了保證在盾構(gòu)始發(fā)時快速、牢固地安裝密封裝置，在豎井內(nèi)襯墻結(jié)構(gòu)施工時在預(yù)留洞門處預(yù)埋環(huán)狀鋼板，洞門預(yù)埋環(huán)的內(nèi)徑為6.8m，與內(nèi)襯墻結(jié)構(gòu)一同施工。

　　盾構(gòu)進入預(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)刀盤刮破簾布橡膠板影響密封效果。

　　洞門密封的完善： 當(dāng)盾構(gòu)刀盤全部抵攏掌子面后，開始向泥水倉內(nèi)加壓，壓力僅滿足泥漿充滿泥水倉，然后在兩道密封刷間利用預(yù)留注漿孔向內(nèi)注油脂，使油脂充滿兩道盾尾密封刷的空隙。當(dāng)盾構(gòu)機盾尾通過第二道鋼絲密封刷且折葉板下翻后，要及時利用注漿孔向內(nèi)繼續(xù)注油脂，使油脂壓力始終高于泥水壓力0.01Mpa左右。

　　

 

　　圖9-1 洞門臨時密封裝置

　　3.7洞門鑿除

　　9.2.1施工準備

　　(1)安全性檢查

　　洞門前方土體已經(jīng)進行了三軸攪拌樁、高壓旋噴樁加固，但不能完全排除無加固盲區(qū)、滲水通道的可能性。前期已經(jīng)沿垂直洞門方向進行了水平探孔檢查，未發(fā)現(xiàn)承壓水滲水通道，但為確保鑿除施工安全實施，施工前必須將水平探水孔的閘閥全部打開，并隨時觀察滲水變化情況。

　　(2)端頭降水

　　在洞門完全破除之前，將承壓水位降至洞門中線標(biāo)高下0.5m。

　　(3)作業(yè)平臺的搭建

　　在刀盤與洞門之間，用腳手架搭設(shè)作業(yè)平臺，平臺為內(nèi)外兩層豎向立柱結(jié)構(gòu)的滿堂腳手架，上、下層間距為1.7m，鋪設(shè)木板，木板與腳手架連接處用鐵絲綁扎牢固，靠近刀盤側(cè)用斜撐固定，保證作業(yè)平臺整體穩(wěn)定性。

　　(4)梭槽鋪設(shè)

　　因混凝土塊從連續(xù)墻上鑿掉后，將直接落入洞門鋼環(huán)內(nèi)，清理過程中容易造成簾布橡膠及折頁壓板損壞，且清理工作只能在鑿除作業(yè)間隙進行。為此，腳手架搭建過程中，在洞門鋼環(huán)底部利用廢模板鋪設(shè)一層梭槽，梭槽內(nèi)高外低，外側(cè)伸出洞門止水箱外，下部用短鋼管支撐。梭槽與作業(yè)平臺交叉位置，直接在梭槽上鉆孔，便于立柱鋼管穿過。

　　9.2.2洞門鑿除

　　(1)從上向下人工鑿除砼的保護層50mm厚，并將外層鋼筋焊割掉。

　　(2)繼續(xù)鑿除砼0.7m厚，暴露出內(nèi)排鋼筋。當(dāng)盾構(gòu)機開始準備推進時，按照先上后下的順序迅速逐塊割斷內(nèi)排鋼筋。

　　(3)鑿除施工完畢后拆除腳手架，快速拼裝負環(huán)管片，使盾構(gòu)機抵攏掌子面，避免掌子面暴露太久發(fā)生失穩(wěn)坍塌。

　　(4)盾構(gòu)機貫入作業(yè)面開始掘進。

　　7盾構(gòu)組裝

　　根據(jù)現(xiàn)場場地條件和盾構(gòu)運輸?shù)截浻媱?，盾?gòu)機組裝調(diào)試總體順序為：后配套拖車按照從后到前的順序吊裝下井、拖車推入明挖段、主機大件下井組裝、主機與后配套聯(lián)機、最后調(diào)試并始發(fā)掘進。組裝中的起吊設(shè)備主要采用250t履帶吊和100t汽車吊。主機大件用250t履帶吊吊裝下井就位。由于運輸?shù)囊螅鳈C大件在運輸車輛上的擺放方向與吊裝下井的方向存在差異，故大件在下井前采用100t汽車吊配合翻身。在盾構(gòu)主機的分部下井組裝工作后,最后主機與拖車系統(tǒng)連接后,開始整機聯(lián)動調(diào)試。

　　此外,盾構(gòu)機施工的配套設(shè)施還包括泥漿分離設(shè)備、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、砂漿攪拌站、水平運輸系統(tǒng)以及垂直運輸系統(tǒng)等,盾構(gòu)各系統(tǒng)、設(shè)備必須經(jīng)過調(diào)試運轉(zhuǎn)正常,并經(jīng)初步驗收合格后才可以開始始發(fā)試掘進。

　　8盾構(gòu)調(diào)試

　　在盾構(gòu)主機、后排套及其附屬設(shè)備組裝就位、管線連接完畢，盾構(gòu)供電、供水到位后開始調(diào)試，盾構(gòu)調(diào)試分設(shè)備調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試，單獨調(diào)試合格后，才聯(lián)機調(diào)試。

　　8.2空載調(diào)試

　　8.2.1電氣部分運行調(diào)試

　　盾構(gòu)機電氣調(diào)試的步驟為：

　　(1)送電檢查

　　檢查主供電線路，先檢查線路是否接錯、是否有不安全因素，在確認無誤后，逐級向下送電：配電站10kv配電盤——盾構(gòu)機上10KV開關(guān)柜——盾構(gòu)機低壓主斷路器。

　　(2)電機運行檢查

　　送電完成后，就可以全面檢查電機能否正常運轉(zhuǎn)，啟動電機之前要檢查線路是否接錯，尤其要注意電機是否反轉(zhuǎn)。

　　(3)分系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置與試運行

　　完成電機運行檢查后進入各個分系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置與試運行階段，此階段最為關(guān)鍵也最耗時間。

　　盾構(gòu)各分系統(tǒng)包括：管片安裝系統(tǒng)、管片運輸系統(tǒng)、泥水系統(tǒng)、油脂系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、刀盤驅(qū)動系統(tǒng)、推進及鉸接系統(tǒng)等。除了管片運輸外，其它系統(tǒng)都是相互聯(lián)系的，如：油脂系統(tǒng)沒有調(diào)試好是不能調(diào)試刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的。調(diào)試之前要注意系統(tǒng)調(diào)試的條件是否具備，如：刀盤在始發(fā)臺時，是不可以調(diào)試刀盤驅(qū)動系統(tǒng)。

　　分系統(tǒng)調(diào)試的主要工作是各種控制器的參數(shù)設(shè)置與調(diào)整、顯示儀表校正、控制電路板校準、PLC程序小的變動等。

　　(4)整機試運行

　　在完成各分系統(tǒng)調(diào)試后，就可整機試運行。一般分系統(tǒng)調(diào)試完成后，整機運行不會出現(xiàn)太大的問題。

　　8.2.2液壓部分的運行調(diào)試

　　在進行了電氣部分調(diào)試的同時就可以進行相關(guān)聯(lián)液壓系統(tǒng)調(diào)試。

　　(1)運行調(diào)試前應(yīng)注意事項：

　　1)油箱油位正常。

　　2)所有油泵進油口均處于開啟狀態(tài)。

　　3)所有控制閥門處于正常狀態(tài)。

　　4)液壓泵驅(qū)動電機轉(zhuǎn)向正確。

　　5)冷卻系統(tǒng)正常工作。

　　(2)運行調(diào)試

　　分系統(tǒng)檢查各系統(tǒng)運行是否按要求運轉(zhuǎn)，速度是否滿足要求。對不滿足要求的，要查找原因。

　　推進和鉸接系統(tǒng)：檢查推進油缸和鉸接油缸的伸縮情況，管路有無泄漏油現(xiàn)象，及其泵站的運轉(zhuǎn)。

　　管片安裝機：檢查安裝機各機構(gòu)運轉(zhuǎn)及自由度情況，察看管路排順、有無泄漏油現(xiàn)象，及其泵站的運轉(zhuǎn)情況。

　　管片吊機和管片拖拉小車，操作遙控手柄檢查其運轉(zhuǎn)情況。

　　注漿系統(tǒng)：檢查注漿泵運轉(zhuǎn)和管路連接情況。

　　泥水循環(huán)系統(tǒng)：察看管路排順、有無泄漏油現(xiàn)象，及其泵站的運轉(zhuǎn)情況。

　　8.3負載調(diào)試

　　空載調(diào)試證明盾構(gòu)具有工作能力后即可進行負載調(diào)試。負載調(diào)試的主要目的是檢查各種管線及密封的負載能力;使盾構(gòu)機的各個工作系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)達到滿足正常生產(chǎn)要求的工作狀態(tài)。通常試掘進時間即為對設(shè)備負載調(diào)試時間。

　　刀盤調(diào)試只有在負載調(diào)試階段進行。

　　負載調(diào)試時將采取嚴格的技術(shù)和管理措施保證工程安全、工程質(zhì)量和線型精度。

　　負載調(diào)試時線型精度控制措施: 負載調(diào)試階段既是試掘進階段，試掘進階段是對設(shè)備組裝完畢后對各部分的初步檢驗，設(shè)備磨合的過程。

　　3.9盾構(gòu)試掘進

　　10.1盾構(gòu)試掘進

　　(1)熟悉盾構(gòu)各項性能，完成盾構(gòu)整機磨合負載運轉(zhuǎn);

　　(2)熟練盾構(gòu)和配套設(shè)備各項操作，掌握盾構(gòu)施工操作流程和施工順序;

　　(3)檢驗后配套設(shè)備的匹配能力，如泥水處理系統(tǒng)、垂直運輸系統(tǒng)和水平運輸系統(tǒng)等;

　　(4)安全地通過始發(fā)段，保證地面建筑物和地下管線的安全;

　　(5)收集數(shù)據(jù)，積累經(jīng)驗，為下一步正?？焖俚木蜻M施工提供參考依據(jù)和信息。

　　10.1.2盾構(gòu)試掘進各項參數(shù)的確定

　　為了確保安全掘進，根據(jù)地層情況和地面建筑物的情況，確定始發(fā)試掘進的參數(shù)如表10-1。

　　表10-1 試掘進階段盾構(gòu)掘進參數(shù)和指標(biāo)

　　掘進參數(shù)設(shè)定值備注

　　泥水倉中心壓力1.14bar-1.38bar考慮地層土體側(cè)壓系數(shù)0.35，系數(shù)取1.1-1.3。

　　進漿比重1.10始發(fā)端處于粘性土層

　　進漿粘度20s始發(fā)端處于粘性土層

　　掘進速度0~2cm/min最快掘進速度為4cm;避免泥餅產(chǎn)生

　　進排泥漿流量差與掘進速度相匹配避免大的超挖;

　　10.2負環(huán)管片安裝

　　(1)負環(huán)管片結(jié)構(gòu)及安裝

　　在拼裝第一環(huán)負環(huán)管片前，在盾尾管片拼裝區(qū)180度范圍內(nèi)均勻安設(shè)6根長2m、厚85mm的定位墊塊，(盾尾內(nèi)側(cè)與管片外弧面的間隙為85mm)，在盾構(gòu)內(nèi)拼裝好整環(huán)后利用盾構(gòu)推進千斤頂將管片緩慢推出，當(dāng)管片推出1500mm后開始拼裝第二環(huán)管片(切不可將第一環(huán)管片全部推出槽鋼段再拼裝第二環(huán)，避免管片下沉)。負環(huán)管片按照錯縫的方式進行拼裝。負環(huán)管片在拖出的過程中要及時將負環(huán)管片支撐，避免負環(huán)管片失圓過大引起管片拼裝困難。具體見圖10-1。

　　(2)負環(huán)管片拼裝注意事項

　?、儆捎诠芷h(huán)縫靠反力架環(huán)面為凹面，為了便于受力均勻，將第一環(huán)管片凹面處手孔處外全部用高強砂漿抹平;

　?、谠谪摥h(huán)管片與反力架貼緊后管片拼裝點位應(yīng)以減小推進油缸行程差為主;

　　③負環(huán)管片環(huán)、縱縫要貼傳力襯墊，在進洞門的前一環(huán)開始粘貼彈性密封墊，與洞門密封相對應(yīng)的管片縱縫應(yīng)采用自粘性橡膠將縱縫封堵，避免由縱縫漏漿;

　?、茉诙芪策M入洞門前一環(huán)開始加壓注盾尾密封油脂。

　　

 

　　圖10-2 負環(huán)管片安裝示意圖

　　10.3同步注漿系統(tǒng)形成

　　(1)同步注漿實施時間及漿液性能的選擇

　　當(dāng)盾尾通過兩道洞門鋼絲刷密封后開始實施同步注漿。注漿漿液選擇水泥砂漿，水泥砂漿的凝結(jié)時間在6小時左右，漿液的強度不小于2Mpa。始發(fā)階段同步漿液配合比見表10-2：

　　表10-2 注漿材料基準配比

　　注漿方式配 合 比

　　水(kg)水泥(kg)細砂(kg)粉煤灰(kg)膨潤土(kg)促凝劑(%)

　　同步注漿245225100040050

　　注漿壓力應(yīng)大于泥水倉壓力0.1～0.2bar。注漿量應(yīng)滿足規(guī)范要求的充盈系數(shù)。

　　(2)同步注漿施工注意事項

　?、?、同步注漿系統(tǒng)在調(diào)試結(jié)束后應(yīng)將注漿孔(包括備用孔)用油脂充填密實;

　?、?、同步注漿一定要在盾尾通過鋼絲刷密封后再實施，避免同步注漿降低洞門密封的效果;

　?、?、始發(fā)階段由于盾構(gòu)掘進速度相對較慢，且漿液凝結(jié)時間相對較快，要隔一定的時間對注漿管路進行清洗疏通，避免漿液凝結(jié)堵塞注漿孔。

　　10.4盾構(gòu)始發(fā)試掘進注意事項

　　盾構(gòu)始發(fā)試掘進是工程的一個重點，從盾構(gòu)組裝到試掘進的每一步都需要精心組織，在施工過程中要特別注意以下事項：

　　(1)始發(fā)前檢查地層加固的質(zhì)量，確保加固土體強度和滲透性符合要求。

　　(2)始發(fā)基座導(dǎo)軌必須順直，嚴格控制其標(biāo)高及中心軸線。

　　(3)盾構(gòu)組裝質(zhì)量和安全是控制的重點，特別是結(jié)構(gòu)件間的連接、焊接和各密封系統(tǒng)要專人控制。

　　(4)洞門密封的安裝要保證質(zhì)量。各管道接口要安裝閘閥，便于重復(fù)加脂使用。始發(fā)前在刀頭和密封裝置上涂抹油脂，避免刀盤上刀頭損壞洞門密封裝置;在盾殼、管片通過洞門密封的階段要加強管理，確保其密封效果。

　　(5)在拼裝第一環(huán)負環(huán)管片時，由于上半部的管片沒有約束，為防止兩塊鄰接塊失穩(wěn)，可在管片拼裝機歸位之前，在盾殼內(nèi)與負環(huán)管片之間焊接2根槽鋼以穩(wěn)定管片;管片拖出盾尾后要及時約束，避免大的變形。

　　(6)負環(huán)鋼管片與反力架間要保證受力均勻;反力支撐要牢固可靠。

　　(7)洞門鑿除要快速，雜物要清理干凈，特別是鋼筋等可能堵塞泥漿泵的大塊物體。

　　(8)始發(fā)試掘進過程中要加強監(jiān)測，及時分析、反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)，動態(tài)的調(diào)整盾構(gòu)掘進參數(shù)，并為后續(xù)正?？焖偈┕ぬ峁┮罁?jù)。

　　(9)盾構(gòu)刀盤掘進出加固體后，要及時調(diào)整泥水壓力設(shè)置值，建立穩(wěn)定的泥水壓力。

　　3 　S508盾構(gòu)機始發(fā)掘進情況

　　武漢地鐵二號線越江隧道工程右線S508盾構(gòu)于2009年10 月5 日刀盤貫入地層開始試掘進,至11 月18 日完成了洞門密封圈的最后封堵,密封效果良好,19 日刀盤掘進出端頭加固區(qū),在此期間地表軸線測點沉降較小,最大沉降小于5 mm (如圖4 所示) ,說明盾構(gòu)始發(fā)掘進情況比較理想。

　　4 　經(jīng)驗與體會

　　(1) 盾構(gòu)始發(fā)是盾構(gòu)法隧道施工中的一道關(guān)鍵工序,始發(fā)的成敗將直接影響到工程的質(zhì)量、進度、成本和安全等。必須認真策劃、設(shè)計,并加強施工過程中的質(zhì)量管理和控制,尤其對始發(fā)常見問題如端頭土體失穩(wěn)、始發(fā)基座變形、反力架變形、洞門密封漏漿等等,要根據(jù)工程實際情況做好施工設(shè)計與控制。

　　(2) 本工程中采用旋噴樁方式施工的端頭加固效果很好,始發(fā)時,備用的降水井并沒有啟動,這在保證盾構(gòu)始發(fā)安全的前提下,降低了施工成本。

　　(3) 端頭加固的長度值,建議宜大于盾構(gòu)主機長度1 m 以上,以利于最終洞門密封的實施效果。

　　5 　結(jié)語

　　因?qū)κ及l(fā)的各個關(guān)鍵工序和環(huán)節(jié)都做了較為全面、細致的控制,武漢地鐵二號線越江隧道工程右線盾構(gòu)始發(fā)一次成功。

　　參考文獻

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　　[4] 周文波. 盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004

篇(2)

　　摘要：通過北京地鐵10號線二期大紅門站～角門東站區(qū)間隧道工程實例，介紹了暗挖大斷面盾構(gòu)始發(fā)的難點，闡述了盾構(gòu)機如何在狹小的暗挖段內(nèi)進行始發(fā)的相關(guān)技術(shù)，以期為今后類似工程的施工提供參考與借鑒。

　　關(guān)鍵詞：暗挖段,盾構(gòu),洞門加固,盾構(gòu)始發(fā)

　　1工程概況

　　北京地鐵10號線二期大紅門站～角門東站區(qū)間全長880.453m，其中K33+568.416～K34+636.916為暗挖段，全長68.5m。盾構(gòu)采用日本小松公司生產(chǎn)的土壓平衡盾構(gòu)機，在大紅門站端頭井下井組裝，然后將盾構(gòu)機平移至始發(fā)位置，進行組裝調(diào)試后始發(fā)。本區(qū)間地質(zhì)條件按成因年代分為人工堆積層和第四紀沉積層兩大層，區(qū)間結(jié)構(gòu)內(nèi)無地下水。

　　2工程重點、難點

　　1)如何保證盾構(gòu)始發(fā)時洞門土體的穩(wěn)定性是盾構(gòu)始發(fā)的關(guān)鍵所在，如果土體不穩(wěn)，會導(dǎo)致土體的變形和沉降，將影響到地面的建構(gòu)筑物安全。因此始發(fā)洞口土體的加固是本工程的重點。

　　2)如何高精度的定位盾構(gòu)機以及將盾構(gòu)機平移至始發(fā)位置，確保盾構(gòu)安全始發(fā)及隧道軸線的偏差在規(guī)范驗收之內(nèi)，并在有限的作業(yè)空間內(nèi)安裝和加固反力裝置是本工程難點。

　　3)盾構(gòu)始發(fā)時盾構(gòu)機很容易發(fā)生震動、扭動，從而造成盾構(gòu)掘進軸線跟設(shè)計軸線之間的偏差，而在始發(fā)階段盾構(gòu)姿態(tài)又不宜于大量糾偏，故如何控制盾構(gòu)始發(fā)時的姿態(tài)也是本工程的重點。

　　4)盾構(gòu)始發(fā)作業(yè)不可避免的會造成周圍土體的擾動，且這種擾動跟施工水文地質(zhì)、施工參數(shù)等有密切聯(lián)系，因此及時做好監(jiān)控量測工作，以更好的反饋并指導(dǎo)施工，也是本工程的重點。

　　3盾構(gòu)始發(fā)前施工技術(shù)措施

　　3.1始發(fā)端頭土體加固

　　按原設(shè)計區(qū)間加固區(qū)正位于臨泓路下，臨泓路為北京市南三環(huán)主要的支干道，兩側(cè)商鋪林立，交通繁忙，不具備地面加固的施作條件，故應(yīng)在洞內(nèi)加固?？紤]到右線地下水水位較深(隧道結(jié)構(gòu)以下)，故洞內(nèi)加固采用玻璃纖維筋封堵掌子面的形式進行施作。玻璃纖維筋是一種新型合成材料，具有很高的抗壓能力，用其封堵洞門即可以到達土體加固強度的要求，且不影響盾構(gòu)始發(fā)時直接掘進。當(dāng)大斷面暗挖施工至設(shè)計里程時，開始封堵掌子面。施工中采用φ10的玻璃纖維筋，用玻璃纖維筋加工成鋼筋網(wǎng)片，橫向間距200mm，豎向間距200mm。封堵掌子面時掛設(shè)玻璃纖維筋鋼筋網(wǎng)片，雙層設(shè)置，層間距300mm，并噴射C20的混凝土，然后施作端頭墻及埋設(shè)洞門鋼環(huán)。

　　3.2預(yù)埋吊鉤與鋼板

　　為了更加方便、有效的安裝和加固反力裝置，在暗挖段二襯中預(yù)埋吊鉤與鋼板預(yù)埋件。暗挖隧道斷面內(nèi)共設(shè)置22個吊鉤，吊鉤采用φ30圓鋼加工而成，反力架上方并排設(shè)計4個吊鉤，盾構(gòu)機上方設(shè)計18個吊鉤用于后期拆除負環(huán)管片和其它用吊鉤與二襯主筋焊接或者綁扎，吊鉤嵌入二襯500mm，外漏80mm。為了在有限的空間內(nèi)安裝反力裝置，二襯中預(yù)留四個長2m，寬0.8m的槽。在斷面二襯中預(yù)埋16塊20mm厚鋼板，兩個立柱各4塊，另8塊用于反力架背后支撐，采用φ14螺紋鋼筋做錨筋，錨筋與鋼板穿透焊，錨筋與二襯主筋綁扎或者焊接。

　　3.2盾構(gòu)機初始定位

　　暗挖大斷面二襯施作結(jié)束，堵頭墻封堵，鋼洞圈安裝完畢后，始發(fā)基座支設(shè)前，要在始發(fā)井周圍布設(shè)高程控制點及導(dǎo)線控制點[1,2]。布設(shè)的地下控制點要符合軌道交通測量驗收規(guī)范，高程控制點不少于3個，且任意兩點之間的高差不的超過2mm、與絕對高程之間的差不得超過1mm。導(dǎo)線控制點不得少于4個且合乎規(guī)范要求。施做控制導(dǎo)線及水準點，并將其測量成果報第三方測量復(fù)核，復(fù)核滿足驗收規(guī)范后復(fù)測洞門實際三維坐標(biāo)，再將其復(fù)測的成果上報，第三方復(fù)核無誤后，方可根據(jù)實際中心線將始發(fā)基座放置端頭井內(nèi)，并將其組裝和加固好，將盾構(gòu)機主機在端頭井將盾構(gòu)機組裝、定位，并鋪設(shè)導(dǎo)槽將盾構(gòu)機平移至始發(fā)位置。

　　3.3盾構(gòu)機平移

　　在暗挖大斷面二襯結(jié)構(gòu)施作完畢后，開始施工盾構(gòu)始發(fā)架的定位與安裝。根據(jù)盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)尺寸和隧道結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，復(fù)測洞門中心的實際三維坐標(biāo)。根據(jù)盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)尺寸及洞門中心的三圍坐標(biāo)，合理準確的鋪設(shè)盾構(gòu)機導(dǎo)槽，導(dǎo)槽采用澆注C20鋼筋混凝土，并在混凝土上預(yù)埋鋼板，焊接43型軌道來用于平移盾構(gòu)機，盾構(gòu)機平移采用2個100t液壓千斤頂進行施作。

　　3.4鋪設(shè)臨時軌道，反力裝置安裝

　　當(dāng)盾構(gòu)機平移到預(yù)定位置后，隧道內(nèi)需鋪設(shè)臨時軌道用于后繼臺車以及電瓶車機組用，本區(qū)間采用150H型鋼作為臨時軌枕，臨時軌道采用30型軌道。

　　盾構(gòu)機就位后，將已經(jīng)加工好的鋼反力架運輸至洞內(nèi)并安裝。按照盾構(gòu)機始發(fā)所處的結(jié)構(gòu)斷面形式及尺寸加工鋼反力架，鋼反力架由I63c型工字鋼及厚度為15mm的鋼板加工而成。上下橫梁與立柱之間采用螺栓連接，安裝時采用事先預(yù)埋的吊鉤利用4個10T手拉葫蘆將反力架整體吊起至需要定位的地方，通過導(dǎo)鏈調(diào)整反力架的法面與盾構(gòu)機法面重合后方可最終加固。鋼反力架立柱直接鑲嵌到二襯結(jié)構(gòu)內(nèi)，在預(yù)留鑲嵌槽時預(yù)埋20mm的鋼板，將立柱與鋼板連接起來，使立柱“上下生根”，這樣就能確保立柱的水平承受力直接傳遞到二襯結(jié)構(gòu)上，并能最大程度保證立柱的抗扭、抗拉能力。立柱與橫梁之間采用高強度螺栓聯(lián)合焊接的形式進行固定，在立柱與橫梁之間設(shè)斜撐，每根立柱與暗挖隧道底板之間設(shè)置2根609鋼管斜撐。斜撐與立柱采用焊接連接，另一端焊接到在底板上施作的支墩的側(cè)面上。橫梁設(shè)置2根支撐，支撐形式采用直徑為609mm鋼管支撐，斜撐與橫梁與預(yù)埋件均焊接。

　　3.5連接后繼臺車、調(diào)試盾構(gòu)機

　　將后繼臺車按照1#-6#的順序分別下井至大紅門站西端頭井，用電機車將臺車托運到暗挖隧道內(nèi)，并連接臺車與主機的油管、水管、風(fēng)管及相關(guān)電源線。在通電、水、油的情況下進行空載調(diào)試，空載調(diào)試主要調(diào)節(jié)掘進系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)等各個執(zhí)能系統(tǒng)。在確保盾構(gòu)機運轉(zhuǎn)狀態(tài)良好的情況下，空調(diào)調(diào)試完成后進行驗收，驗收合格方可進行初期始發(fā)掘進。

　　4應(yīng)急預(yù)案

　　始發(fā)前成立應(yīng)急小組，并準備好應(yīng)急物資[3]。一旦發(fā)生洞門失穩(wěn)，應(yīng)急小組人員要立即趕赴現(xiàn)場，啟動應(yīng)急預(yù)案，指揮現(xiàn)場搶救工作，同時按規(guī)定程序上報有關(guān)部門。洞門鑿除后，掌子面出現(xiàn)涌水、涌砂時，首先利用砂袋將涌水、涌砂部位封堵，然后在涌水、涌砂部位四周埋設(shè)注漿管，向掌子面噴射素混凝土封閉掌子面，增加土層的穩(wěn)定性與粘聚性。同時對漏水部位進行防水處理，通過預(yù)埋注漿管向地層中注雙液漿堵水。如上述辦法封堵不成功，可用模注100#砼進行封堵，確保洞門土體穩(wěn)定，防止沉降。在險情得到控制后要迅速開展盾構(gòu)出洞工作，使隧道快速封閉，再次對因險情產(chǎn)生的隱患進行處理。

　　5結(jié)語

　　盾構(gòu)始發(fā)在盾構(gòu)施工中有一定的風(fēng)險，施工時應(yīng)根據(jù)不同的工程水文地質(zhì)條件選取不同的工法。本工程應(yīng)用玻璃纖維筋來封堵端頭墻，在工程應(yīng)用中起到了顯著的成效，可為今后類似工程的施工提供參考。

　　參考文獻

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