盾构始发施工方法.docx

盾构始发施工方法.docx

《盾构始发施工方法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《盾构始发施工方法.docx（9页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

盾构始发施工方法

盾构始发施工方法

1、初始掘进目的

初始掘进时是相对于正常掘进而言，后配套设备开始时安放在车站站台层的底板上，随着初始掘进的进行，逐步进入隧道内部。

初始掘进设立的目的是：

（1）结合本工程的地质条件，对盾构机的操作方法、机械性能进行熟悉，掌握土压盾构在本标段的施工特性，尽快摸索出各种参数的正确设定方法。

（2）在初始掘进段采取多种监测手段（地面沉降、分层沉降监测和孔隙水压力监测等），广泛采集信息以指导盾构施工。

（3）通过对各种监测信息的分析，掌握盾构掘进参数和合适的同步注浆量。

摸索出控制盾构轴线的规律，熟练使用铰接千斤顶。

（4）通过初始掘进，完善施工组织设计方案；完善盾构施工各个工种工序岗位的操作规程、作业工法。

2、盾构始发工艺

盾构始发施工工艺流程：

图8.8盾构始发流程图

（1）洞门凿除和洞门密封的安装

①洞门凿除

凿除围护结构盾构端墙体的主要目的是割掉盾构机通过范围内的钢筋，使盾构机顺利进入端头加固区。

为保证洞门凿除的安全，洞口掌子面方向按下图示分块进行顺序凿除。

洞口砼厚度方向凿除分两部分进行，施工时先凿除墙体砼，并将外层钢筋焊割掉。

当盾构机推进至洞门时将剩余的钢筋焊割掉，并进行剩余砼的凿除。

详见洞门凿除示意图。

图8.9洞门凿除示意图

凿除施工时在盾构机与掌子面之间搭建脚手架，采用人工用高压风镐进行凿除围护结构连续墙砼施工，凿除按照从上往下、从中间往两边的顺序进行，凿除的范围为预留洞门轮廓线内的围护结构连续墙。

拆除工作需保证围护结构连续墙钢筋全部切断，以避免盾构刀盘被围护结构连续墙的钢筋挂住。

凿除施工完毕后拆除脚手架，快速拼装负环管片，使盾构机抵拢掌子面，避免掌子面暴露太久发生失稳坍塌。

②洞门密封安装

工艺流程及控制要点:

在盾构始发掘进时，为了防止洞内水和回填注浆沿着盾构机外壳向洞口方向流出，在内衬墙上的盾构机入口洞圈周围安装环形密封橡胶板止水装置。

图8.10洞门止水装置图

该装置在内衬墙入口洞圈周围安装设有M20螺孔的预埋板A，用螺栓将密封橡胶板、压紧环板B和扇形压板栓连在预埋环板A上。

当盾构机沿推进方向掘进时，带铰接的扇形压板被盾构机带动向顺时针方向转动，并支撑密封橡胶板，封闭在Φ6330mm的盾体外径处，止住水向始发井内流入。

当盾体通过洞门密封装置后，橡胶帘布紧缩，压住扇形压板，防止水流沿管片外径向始发井内流入，同时也防止同步注浆浆液外溢。

在试掘进100m完成后、拆除负环管片后，将B压板、扇形压板、密封橡胶帘布和螺栓依次拆除。

密封环的安装安排在盾构机下井组装调试完成、洞门外层砼凿除之后、围护结构最后一层钢筋拆除之前进行。

洞门密封装置安装时，需注意橡胶帘布及扇形压板的安装方向。

橡胶帘布端头的凸起方向与盾构掘进方向相同

（2）负环管片安装

①负环管片拼装流程

负环管片拼装流程详见下图负环管片拼装流程。

图8.11负环管片拼装流程图

②负环管片下井

管片经检验合格后，使用安装在车站中部的45t龙门吊，平稳地吊往井下，并从台车间经轨道运输进入负环管片拼装区。

每次吊运管片只能吊运两片，地面指挥确认井下无人站立和行走后，方可指挥司机进行运作，同时按下报警器，示意有重物进入施工井口。

水平运输时注意鸣笛，防止台车间有人穿行而发生伤人事故。

③负环管片支撑

负环管片支撑系统采用钢反力架，负环管片拼装为直线拼装，拼装时遵循管片平面与钢反力架接触面保持平行的原则。

在盾构内拼装负环，-7环负环管片为普通混凝土管片，在拼装混凝土管片之前，在反力架与混凝土管片间加塞传力衬垫，防止损伤混凝土负环管片。

用盾构机的拼装机进行安装负环管片。

在拼装第2、3片时，采取加固措施，继续拼装-6环负环管片，与-7环负环管片连接采用管片螺栓连接，推动-6环负环管片与-7环混凝土管片，可以与反力架顶实，以后的负环管片按错缝拼装。

本次进洞负环管片共7环，故根据进洞环里程可定出反力架位置。

支撑系统必须具有足够的强度和刚度。

在安装反力架时，必须严格以里程控制，反力架两立柱的支座，采用预埋钢板焊接连接的方式，控制其表面标高，并且在支座上弹出反力架里程控制线。

两立柱用经纬仪双向校正垂直度。

采用加设

传力衬垫的方法，使反力架形成的平面与7环管片的平面严格吻合。

盾构机始发在反力架和洞内正式管片之间安装7环负环管片（全部为闭口环），每环负环管片分块数与标准管片相同，依次安放在托架上。

在内、外侧采取钢丝拉结和钢管支撑等加固措施，以保证在传递推力过程中管片不会浮动变位。

④负环管片拼装

盾构机始发时需要在反力架与洞口之间拼装负环管片。

负环管片的中心线坡度应与入洞段设计坡度一致。

负环管片的拼装情况详见下

图8.12负环管片的拼装情况示意图

根据设计图纸上的管片理论排列和负环的环数确定负环的-7环管片拼装位置。

-7环的位置定位非常重要，管片车运送第一块A型管片至拼装机下方后按以下步骤拼装：

A、根据管片安装顺序，将须安装管片位置千斤顶缩回到位，空出管片拼装位置。

B、在盾壳底部放置薄木板并保证千斤顶后推负环时，负环不会从薄木板上滑落。

C、用管片安装有线遥控器操作，安装头须与管片调整好相对位置（通过调整安装头上的六个自由度），然后吊起管片。

D、将管片旋转至最终的正确位置上，并在盾壳内对管片采取临时固定措施。

E、穿上螺栓，拧紧螺栓（只拧环向螺栓）。

F、依次拼装标准B型管片3片、邻接块L管片2片、封顶块F管片一片；安装B1管片、C管片时在盾壳内采取临时固定措施，防止管片下垂。

G、待-7环成环后，用千斤顶将此环整体后推，千斤顶伸长速度不宜太快。

H、送进器继续输送负环-6环管片至安装位置并重复以上步骤，拼装成整环并用纵向螺栓与负环第一环连为一体。

I、当-7环脱离盾壳时始发托架导轨与负环外径之间的空隙内打入木楔子以支撑负环。

J、-7环与反力架上的反力环压紧后用纵向螺栓将负环与反力架连为一体。

K、当-6环拼装完毕后，盾构机刀盘切入土体，之后的负环拼装类似于初始掘进段管片拼装。

缝隙要用钢片填塞。

（3）延长托架及轨道

由于工作井结构的厚度及盾构端头围护结构的厚度，使现在托架上的导向轨道与土体之间有大约3米的距离，为保证盾构安全、正确进入洞门，在洞圈浇筑混凝土承台（与盾构机外壳基本一致即可），洞门外侧则延长托架，安装角度、位置应顺延盾构托架上的轨道。

延长托架与原盾构托架予以焊接固定。

此时托架与洞内混凝土承台只由有大约1500mm空隙悬空，在盾构机重心到达这个空隙的时候，刀盘已经到达承台受力，不会造成明显的磕头现象。

（4）盾构机进入洞门

完全清除洞门砼后，确认洞门环板、活动压板和橡胶帘板与盾构机刀盘不冲突，盾构机即可向前推进，尽快使用推进千斤顶使盾构机进入洞门，在盾构机进入洞门的过程中，需延长导向轨道，并注意活动压板和橡胶帘板的安全。

（5）调整洞口止水装置

洞门止水装置包括洞门环板、橡胶帘板和活动压板，当盾构机刀盘进入洞门后，调整止水装置的活动压板位置并固定。

此时托架和洞门之间预留的约1000mm沟槽可供人员进入洞门底部观察洞门情况。

当盾构机的中心刀碰壁后，及时调整活动压板与盾构筒体的间隙，一般为5～10mm。

（6）盾构掘进，安装0～-3环负环管片活动压板调整及紧固螺栓后，即可进行掘进。

另外，橡胶帘板内层与盾构的筒体之间封闭也需要在掘进中产生的小颗粒物填充压实空间，使密封更为牢固。

进行0～－3环的管片拼装。

（7）盾尾通过洞门密封后进行回填注浆

当盾尾通过洞门密封后，立即调整压板，尽量减少压板和管片之间的间隙，并进行回填注浆，以避免洞门间隙处产生水土流失。

在始发掘进过程中，当盾尾完全进入洞门后，橡胶止水布帘及压板和管片外壁接触时，间隙落差瞬时扩大至125mm，（管片外径为6000mm，盾构后筒外径为6250mm），所以为了保证舱内土压的稳定（如在这个时候，不能保证土体的稳定，盾构掘进将会有一个新的风险点，因为机头已进入）。

此时回填注浆可通过盾构的同步注浆系统注入双液浆，在注浆过程中，洞门外侧必须安排人员注意观察，如发现漏浆现象需马上采取有效措施处理。

（8）盾构掘进及永久管片安装

至此，盾构始发基本完成，可进行盾构掘进及永久管片安装。

（9）土压力控制

主要取决于刀盘前的水土压力，一般取刀盘中心处的水土压力为准，实际操作时，可根据地质情况、隧道埋深及地面监测情况进行及时调整。

（10）掘进速度控制

①为控制推进轴线、保护刀盘，推进速度不宜过快，使盾构缓慢稳步前进，在通过加固区地段时，推进速度控制在10mm/min，通过加固区后，速度可逐步提升至20mm/min，同时应控制千斤顶总推力在初始推进阶段不大于1000吨。

②盾构启动时，盾构司机必需检查千斤顶是否全部靠紧管片，开始推进和结束推进之前速度不宜过快。

每环掘进开始时，应逐步提高掘进速度，防止启动速度过大。

③一环掘进过程中，掘进速度值应尽量保持衡定，减少波动，以保证舱内土压的稳定。

④推进速度的快慢必须满足每环掘进注浆量的要求，保证注浆系统始终处于良好工作状态。

⑤在调整掘进速度的过程中，应保持开挖面稳定。

（11）同步注浆技术参数

①注浆压力

为保证施工空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不因注浆产生变形和损坏，根据计算和经验，注浆压力取值为：

0.2～0.5MPa。

②注浆量

注浆量一般基本上是采用几何学上规定的尾部空隙量的观点，但还要考虑注浆材料与围岩的渗透性、加压导致向围岩内的压入、排水固结、超挖等因素。

③注浆速度

同步注浆速度应与掘进速度相匹配，按盾构每完成1环1.5m掘进的时间内完成该环注浆量来确定其平均注浆速度。

④注浆结束标准

采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设定值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。

（12）碴土改良

碴土改良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓或螺旋输送机内注入泡沫或膨润土，利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合，其主要目的就是要使盾构切削下来的碴土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力，以满足在不同地质条件下采用不同掘进模式掘进时都可达到理想的工作状况。

始发端头隧道范围为中风化泥质粉砂岩，拟采取分别向刀盘面和土仓内注入泡沫的方法进行碴土改良，必要时可向螺旋输送机内注入泡沫。

同时，采用滚刀与齿刀混合破岩削土或全齿刀削土等方法来防止泥饼形成。

泡沫注入量根据具体情况确定。