盾构区间始发阶段施工方案Word格式.docx

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区间线路大多沿直线前进，最小曲线半径R1300m。

东城路站位于东城中路与东城路的交叉路口北侧，埋设于东城中路下呈南北向布置。

车站有效站台中心里程为R2YDK12+513.00，车站总长189.9m，标准宽度20.7m，主体结构为地下两层双柱三跨钢筋混凝土结构形式，车站两端均为盾构吊出井。

车站共设置了4个出入口，3组风亭。

车站主体围护结构采用800mm厚的地下连续墙，内设三道支撑的形式。

车站附属围护结构采用φ800@950钻孔灌注桩，桩间施工φ600双重管旋喷桩止水帷幕，竖向设置两道内支撑。

二、总体施工部署

本标段两区间均采用盾构法施工，在天宝站南、北端头设置盾构始发井。

区间工程施工使用的是德国海瑞克公司生产的Φ6280土压平衡式盾构机，刀盘外径为6280mm。

盾构机分为刀盘、前体、中体、后体、连接桥、拖车1、拖车2、拖车3、拖车4、拖车5，总长度为75m，总重量约500t。

根据工程总体布署，本工程区间盾构隧道共4次始发掘进，每个区间左、右线各一次。

盾构始发场地设在天宝站，先行在天宝站南端始发掘进施工天宝站～东城站区间，掘进施工完成后，盾构转场回天宝站北端，从天宝站北端始发掘进施工天宝站～下桥站盾构吊出井区间，盾构机到达后从下桥站吊出井后吊出。

天宝站车站南半段基坑车站主体结构已全部封顶（约100m），满足盾构机在井下整机始发的条件，两台盾构机均采用整机始发，先始发左线、再始发右线。

总体策划详见下图：

三、天~东区间盾构始发场地平面布置情况

3.1平面布置概况

在天宝站南半段车站主体结构施工时，分别在南端始发井端头顶板和中板预留盾构吊装孔，左、右线盾构吊装孔口尺寸均为长×

宽=7500mm×

11500mm。

3.2盾构始发场地布置

盾构始发场地布置详见下页图：

四、盾构机下井组装调试

4.1作业要求

1）吊装前应将260t吊机工作位置的地基加固，并铺设40厚钢板。

2）确保井口到井底的空间，四周井壁有11.5m×

7.5m的空间。

3）各构件应加焊吊环。

4）在井口四周安装固定的防护栏。

5）井口边的洗车台、水池暂时缓建。

6）在盾构机吊装期间应设置施工禁区，由专人指挥，其它无关人员不得通过。

7）卸车道应在8米宽以上。

4.2盾构下井组装施工方法及施工流程

盾构机吊装下井及组装施工方法、施工流程详见《东莞市轨道交通盾构吊装下井、拆装出井专项方案》。

4.3盾构机调试

4.3.1空载调试

盾构机组装完毕后即可进行空载调试。

空载调试的目的主要是检查设备是否能正常运转。

主要调试内容为：

配电系统、液压系统、润滑系统、冷却系统、控制系统、注浆系统运行是否正常以及各种仪表的校正。

电气部分运行调试：

检查送电→检查电机→分系统参数设置与试运行→整机试运行→再次调试。

液压部分运行调试：

推进和铰接系统→螺旋输送机→管片安装机→管片吊机和拖拉小车→泡沫、膨润土系统和刀盘加水→注浆系统→皮带机等。

4.3.2负载调试

空载调试完成并证明盾构机满足初步要求后，即可进行盾构机的负载调试。

负载调试的主要目的是检查各种管线及密封设备的负载能力，对空载调试不能完成的调试项目进一步完善，以使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状

态。

通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。

负载调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和线型精度。

五、盾构机始发前准备工作

5.1始发线路设计

我标段天宝站南端盾构始发段位于直线段上，经研究选择盾构始发姿态沿线路的方向。

以盾构接口设计图为依据，隧道左线从天宝站南端始发井主体结构内衬墙向隧道掘进方向600mm作为0环与+1环管片分界点位置，右线从天宝站南端始发井内衬墙向隧道掘进方向600mm作为0环与+1环管片分界点位置；

可向掘进反方向推算出-1环～-6环管片位置以及钢负环和反力架位置。

始发井内布置顺序为0环+负环+钢负环+反力架。

推算出反力架位置。

具体详见下图5-1：

5.2始发工作井内预埋件施工

天宝站在施工洞门端墙时，安装洞门、始发预埋钢板以及钢筋；

结构底板施工前用全站仪测放始发井底板顶面施工的控制点。

根据控制点标记埋置件位置，经过复测验点合格后，把预埋件焊接在底板钢筋骨架上。

然后浇筑混凝土。

在施作过程中应保证：

（1）所有预埋钢板位置的偏差不得大于±

10mm，钢板必须牢固地嵌入混凝土，钢板上表面必须与结构底板混凝土表面平齐，不得松动而影响使用。

（2）始发井结构底板施工时预埋钢筋需伸出结构地板上表面50mm，作为制作配筋混凝土垫层钢筋网的构造筋，偏差不得超过±

10mm。

混凝土浇筑时应注意安全，防止外露钢筋绊脚摔倒。

5.3洞门预埋件布置方案

洞门预埋件包括：

为满足盾构机进洞临时封堵洞门端头要求的环状钢板及为保证洞门结构与车站端墙保持刚性接头的预埋钢筋等。

环状钢板的内环直径6500mm，外环直径6800mm。

为了环板能够牢固的嵌入端墙结构内，环板背面环向间隔3°

焊接一根Z型440mm的φ20锚固筋，如下图所示。

环板加工成型后，待相关工程施工时及时预埋其中。

为保证洞门的刚性接头，在始发井端头内墙中预埋2环80根Φ12钢筋，每根钢筋锚固长度不小于42cm，出露长度10cm，环向间隔9°

预埋1根，见下图5-2、图5-3。

（1）环板位置的偏差不得大于±

5mm，环板必须牢固地嵌入混凝土，不得松动而影响使用。

（2）盾构机进洞前，在预埋好的环板上依次安装螺栓、帘布橡胶板、环状板及折页式压板，最后拧紧螺母（参见后洞门的防水、止水施工）。

洞门施工时将洞门钢筋与内墙预埋钢筋焊接起来，搭接长度不小于5d，然后立模浇注洞门混凝土。

图5-2洞门预埋环板示意图

图5-3洞门预埋环板剖面及锚固筋示意图

5.4洞门围护结构凿除

详见《天宝站~东城站盾构区间洞门凿除专项方案》。

5.5始发台安装

始发台结构见图5-4始发台结构示意图）。

图5-4始发台结构示意图

在洞门凿除完成之后，依据隧道设计轴线定出盾构始发姿态的空间位置，始发托架安装原则为盾构机轴心线必须与隧道轴心线重合，遵随此原则可以反推出始发台架的安装高程。

同时始发台的安装高程比线路标高统一抬高40mm。

使盾构机进洞能保持一种抬头趋势。

始发托架上下安装高程误差控制在±

5mm之内，与洞门的垂直度控制的±

20mm内。

由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩，所以在盾构始发之前，必须对始发台两侧用型钢加固，同时在盾构机在始发台上前进时，在盾体上加焊防扭转牛腿。

5.6反力架安装

反力架及支撑托架安装详见《东莞轨道交通2304标盾构反力架安装及受力检算专项方案》。

在盾构主机组装完毕后，进行反力架的安装。

由于反力架为盾构始发时提供反推力，在安装反力架时，安装原则为纵向轴线应与隧道设计轴线重合，反力架端面应与始发台轴线垂直，垂直度应控制在±

20mm之内，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持相对平行。

安装时反力架与车站结构连接部位的间隙用钢板要垫实并焊接好，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。

5.7洞门密封安装

洞门密封装置见图5-5（洞门密封示意图）。

图5-5洞门密封示意图

洞口密封采用帘布橡胶和折页式压板密封。

其施工分两步进行，第一步在始发端墙施工过程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，在埋设过程中预埋件必须与端墙结构钢筋连接在一起；

第二步在盾构正式始发之前，清理完洞口的碴土后及时安装洞口密封压板及橡胶帘布板。

洞门密封折形压板防逆转装置，施工分两步进行，在端墙结构砼打入膨胀螺丝固定钢板压住洞门预埋环板。

在0环管片打入膨胀螺丝固定钢板压住洞门折形压板。

见图5-6：

图5-6洞门密封折形压板防逆转装置示意图

5.8洞门水平探孔

洞门水平探孔的实施详见《东莞轨道交通R2线2304标盾构加固体效果检测专项施工方案》。

5.9负环管片安装

负环管片为标准环管片。

管片为300mm厚，内径为5400mm，外径为6000mm。

在拼装第一环负环管片前，在盾尾管片拼装区下部180°

范围内纵向临时焊接6根长1.4m、40mm直径的钢管做垫块，保证盾尾内侧与管片间的合理间隙，见图5-7。

在盾构机内拼装好整环后利用盾构机推进千斤顶将管片缓慢推出盾尾，由于始发支座轨道与管片外侧有130mm的空隙，为了避免负环管片全部推出盾尾后下沉，在始发台导轨上点焊圆钢，或架设管片托架，以填充始发支座轨道与管片外侧的空隙，将负环混凝土管片托起。

为了保证负环管片能与与反力架钢负环完全接触并不发生错位，在钢负环的5点位和7点位外侧焊接两块铁板，同时用木楔子填设三角架与负环管片的间隙，用以防止管片的的下沉。

同时可以防止因管片下沉造成的管片螺栓孔与钢负环的螺栓孔的错位。

精度可以控制在±

10mm之内。

第二环负环以后管片将按照正常的安装方式进行安装。

随着负环管片的拼装负环钢管片将很快靠在反力架上，负环进一步拼装，盾构机快速地通过洞门进行始发掘进施工。

图5-7负环管片定位示意图

5.9.1负环拼装

本工程负环管片安装采用六块方案，分别为:

一块封顶块（K块，15O），两块邻接块（B、C块，64.5O），三块标准块（A1、A2、A3块，72O）。

管片拼装方式采用通缝拼装方式，管片封顶块位于隧道竖向轴线偏左18O位置上。

管片安装顺序先就位底部管片，再自下而上左右交叉安装，每环相邻管片应控制环面平整度和封口尺寸，最后插入封顶管片成环。

负环管片安装示意图见图5-8。

5.9.2施工流程

施工准备→负环管片吊装→负6环管片点位定位→管片拼装→伸出千斤顶→管片位置调整→复紧连接螺栓→三角木方稳固→钢丝绳加固。

5.9.3施工方法

5.9.3.1施工准备

⑴根椐测量，调整盾构机及始发托架，反力架，轨道等机具，确保中心位置与隧道设计中心位置一致。

⑵准备沙袋、水泵、水管、方木、型钢，钢丝绳、千斤顶等加固的物资和工具。

⑶准备洞内、洞外的通讯联系工具和洞内的照明设备。

⑷管片在预制厂经过质检后，合格，由专门的平板运输车将其运至施工现场临时存放。

堆放的上下两块管片之间要垫上垫木。

⑸管片安装前将管片、连接件备齐，盾尾杂物清理干净，检查管片拼装机的举重臂等设备运转正常后方可进行管片安装。

⑹始发基座、托架、反力架等机具安装加固到位，其强度，刚度，抗弯度满足盾构的推力要求。

5.9.3.2安装步骤

⑴由专人对管片类型、龄期、外观质量等情况，进行检查，检查合格后才可卸下，由16t龙门吊将管片放在自制管片运输车上（因车站结构尺寸不足，2#拖车往内改移约35cm所致），每次运输一块，然后由管片吊机将管片吊运至拼装机上进行拼装。

⑵安装第一环管片（T6），并用千斤顶后推，使之与基准环相连。

⑶收回千斤顶，安装第二环负环管片（T5）。

⑷盾构推进第四环（T4），当行程为0.4m时,盾构机刀盘与洞门密封装置接触。

⑸盾构机推进第五环（T3），当行程为0.7m时,盾构机刀盘开始切削土体。

⑹掘进T2时，开始用螺旋机出土，并保证仓内压力在0.1MPa左右。

⑺当安装完T0后，开始掘进永久第一环。

5.9.3.3拼装方法

⑴将操作盘上的掘进模式转换为管片安装模式，此时千斤顶可用盾构机内的控制盘控制。

⑵收回第一块管片安装区域内的千斤顶。

⑶安装器卡住管片输送上的管片后经旋转和平移，将第一块管片送到安装位置。

⑷将第一块管片与上一环在径向和环向对齐后，利用安装器纵向移动压缩到位。

⑸此时用水平尺将第一块管片与上一环管片精确找平。

⑹伸出千斤顶，插入并拧紧纵向螺栓。

⑺松开安装器，准备起吊第二块管片。

⑻收回第二块管片安装区域的千斤顶。

⑼第二块管片与上一环管片和第一环管片大致对准后，并微调对准各螺栓孔。

⑽伸出千斤顶，插入并拧紧纵向螺栓。

⑾同样方法安装第三、四、五块管片。

⑿第四、五块管片为封顶块的相邻块，为保证封顶块的安装净空，安装第五块管片时一定要测量两相邻块前后两端的距离（应分别大于488mm和959mm，且误差小于+10mm），并保持两相邻块的内表面处在同一圆弧面上。

⒀在两相邻块的侧面和封顶块的两侧面均匀涂抹润滑剂。

⒁封顶块先径向居中压入安装位置，搭接长度小于1.2m（故一般要求千斤顶行程大于1800mm时才停止掘进），调准后再沿纵向缓慢插入。

如遇阻碍应缓慢抽出后进行调整。

严禁强行插入和上下大幅度调整，以免损坏或松动止水条。

⒂伸长千斤顶，插入并拧紧纵向和环向螺栓。

⒃移动保圆器并撑紧。

⒄将操作盘上的管片安装模式转换成掘进模式。

⒅掘进下一环。

在掘进过程中，对脱出盾尾的管片螺栓进行多次复紧。

5.9.3.4质量控制措施

⑴混凝土负环管片逐环在盾构机内安装，利用盾构机推进千斤顶推出，直到顶靠在基准环上，并在脱出盾壳的管片的内、外侧用钢丝拉结和钢管支撑等进行加固，以保证在传递推力过程中管片不会浮动变位。

以便将千斤顶推力均匀传递到反力架上。

⑵始发基座导轨必须顺直，严格控制标高、间距及中心轴线。

⑶始发前在基座钢轨上涂抹黄油，以减少盾构推进阻力。

⑷负环管片脱出盾构机后，周围无约束，在推力作用下，易变形，为此将在管片两侧用H200×

20型钢与车站结构连接加固，并采用手动铁葫芦，用Φ20钢丝绳沿环中部与始发托架及基座加固箍紧。

⑸构机在未完全进入洞门之前，应在壳体上焊接防扭转装置，并随盾构机的推进逐次切除。

⑹管片拼装允许误差：

项目

允许偏差

备注

相邻环管片高差

≤4mm

相邻环的环面间隙

≤1.0mm

内表面测定

纵缝相邻块间隙

0～2mm

对应的环向螺栓孔的不同轴度

⑺临时管片除T0外，可不贴密封条，但需粘贴缓冲垫，螺栓不用止水垫圈。

⑻管片底部与钢轨间用木塞或钢塞堵紧，以防管片下沉。

⑼管片拼装作业，要正确伸、缩千斤顶，严格控制油压和伸出千斤顶的数量，确保拼装时盾构不后退。

⑽装管片前应对盾壳底部的垃圾进行清理，防止杂质夹杂在管片间。

⑾管片的运输翻转，要用专门机具，保证管片的运输翻转过程中的平稳。

⑿地面堆放管片时上下两块管片之间要垫上垫木。

⒀要保证基准环的准确位置；

要求环面平整，环面与隧道设计轴线垂直，发现误差，及早制作楔子纠正环面。

⒁加强培训和业务学习，现场操作人员配备检测设备，现场安排人员统一指挥，保证管片拼装一致。

加强培训和业务学习，现场操作人员配备检测设备，现场安排人员统一指挥，保证管片拼装一致。

5.11导向槽的施工

为避免始发施工时盾构机由钢性托架进入端头围岩时盾构机可能会发生的“栽头”现象，在车站内衬墙位置设置一C30砼导向槽。

导向槽的宽度为80cm（如图5-9示），范围为洞门600范围。

具体见插图5-9：

导向槽施工示意图。

图5-9：

导向槽施工示意图

在凿除完围护结构后，即在内衬墙位置施工C30砼导向槽，施工时应将该位置预留的连接钢筋向洞内弯折。

5.12盾构机初期向前推进的技术措施

当拼装第三环负环时，盾构机需要向前推进一定距离才能进行第三环的拼装，盾构机推力一般控制在500吨以下，刀盘在抵住掌子面前不做旋转。

在拼装第二、三环负环时，为了使每环之间纵向接触紧密，同时防止盾构机在拼装时往前移动，在盾构机左右两侧下部纵向焊接两块挡块抵住托架。

当刀盘抵住掌子面并旋转切削岩土时，为了防止盾构机盾体发生扭转，盾体左右两侧横向焊接两块挡块抵住托架的左右加强横梁。

为了防止盾构机发生磕头现象，盾构机在推进过程中C组油缸推力必须大于A组油缸的推力，同时扭矩控制在2000KNM以下，盾构机推进速度控制在20mm/min以下。

六、洞门的防、止水施工

6.1防、止水目的及设计

盾构机初始掘进时，由于始发井内衬墙预留孔洞直径为6620mm，盾构机前体直径为6250mm，所以当盾构机前体进入内衬墙后，将会在内衬墙与盾构机前体机壳间形成185mm的空隙。

洞口段主要为〈6-6〉砂质粘性土。

为了防止在始发掘进时水和土体从间隙处流失，需增设临时密封装置。

根据广州地铁、深圳地铁等地的施工经验及本工程的实际情况，洞口密封采用简便有效的橡胶密封帘布板配折叶式密封压板。

帘布橡胶板是由氯丁橡胶加棉纱线、尼龙线复合而成，通过它和管片的密贴来防止盾尾过洞前的渗漏水以及盾尾过洞后管片背后注浆时的浆液外流。

折叶式压板压紧帘布橡胶板，保证帘布橡胶板在注浆压力下不翻转。

折叶式密封压板详见图6-1：

扇形压板侧视图、正视图。

6.2施工方法

⑴密封装置的施工分两步进行：

第一步：

在始发端墙施工工程中，做好始发洞门预埋钢环板的埋设工作。

预埋钢环板详请见图6-2：

洞门预埋钢板图。

图6-2洞门预埋钢板图

第二步：

在盾构正式始发之前，清理完凿除的洞门碴土，修平洞圈范围内外露钢筋头及凹凸不平的砼面后，依次在洞圈安装橡胶帘布环状板、折页式压板等组成的密封装置，见图6-1：

扇形压板侧视图、正视图

作为盾构始发施工阶段临时的防水措施,洞门止水装置详见图6-3：

盾构始发洞门止水装置图。

⑵洞口的临时止水分为两个阶段：

第一阶段：

盾构机始发掘进时,由于盾构机机体（前中体+盾尾）长7.6米，盾尾尚未过洞，洞门的防水措施完全依赖于由橡胶帘、压板组成的临时止水装置。

由于洞口段土体地下水发育、自稳性相对较差，同时受预埋钢环和盾构机机体安装时偏心的影响，橡胶帘变形，导致密封性能下降而引起水土流失，此时应将橡胶帘布重新调整，使其与盾壳

图6-3：

盾构始发洞门止水装置图

密合。

调整后仍不能止水时，应对盾壳外的空隙注浆封堵，注浆孔采用盾构机中体机壳前端预留的6个超前地质钻探孔进行，由于盾头与洞门橡胶帘均处于密封状态，浆液不会外流，通过注浆实行了该段的防水堵漏。

注浆过程详见插图插图6-4：

洞门防水图。

图6-4：

洞门防水图

第二阶段：

盾尾过洞后，及时利用盾尾的四条注浆管对管片外围空隙进行同步注浆，同步注浆后仍然存在渗漏水时应进行二次补强注浆。

二次补强注浆采用独立的双液泵进行，浆液采用水泥、水玻璃双浆液，水泥:

水玻璃体积比为4:

1，渗水量较大时浆液初凝时间不大于20s。

⑶安装密封装置的注意事项:

①安装前应先测量预埋钢环的偏心量及圆度，其复合偏差不得超过50mm；

②盾构机外壳须保持光滑，以利于保证密封效果；

③为了避免刀盘在推进过程中割伤橡胶密封环，应在橡胶密封环的相应侧面涂黄油；

④安装密封环时注意其上凸缘的朝向。

7盾构机试掘进

7.1初始掘进地质资料

始发井端头洞身位于<

砂质粘性土和<

花岗岩混合片麻岩全风化地层中，围岩的力学性质较好。

地质差异条件不大。

<

砂质粘性土（Qel）

灰黄色、红褐、黄褐夹暗黑色等，硬塑状，局部可塑状，质地不均，含10～20%的石英砾、砂，由下伏混合片麻岩风化残积而成。

岩芯呈土柱状，分布于冲洪积层砂、粘土层之下，厚度变化极大，厚3.7～25.9m，埋深0.5～12.7m。

全风化混合片麻岩（Zd）

褐色、褐黄色，硬塑状态，原岩结构基本破坏，但尚可辨认，矿物中除石英外绝大部分已风化成粘性土，长石手捏略具砂感。

岩芯呈坚硬土条状，泡水易软化、崩解，合金钻进容易，局部夹强风化岩块，上下左右呈现软硬不均的现象。

场地内层状分布于残积土之下，厚度变化大，厚0.7～10.7m，埋深5.3～26.9m。

天宝站南端头及始发试验段左线地质情况详见附图7-2：

天宝站始发端头地质横断面图

天宝站南端头及始发试验段地质情况详见附图7-1：

天宝站始发端头地质横断面图。

图7-1：

右线地质断面图

图7-2：

左线地质断面图

7.2开挖面稳定管理措施

盾构机进入加固体（加固体长10米），由于隧道位处<

、<

地层，自稳性较差，采用全封闭模式掘进；

及时建立土压平衡模式进行掘进，前8环盾构机保持小推力和低转速，推力控制在500吨左右，刀盘转速控制控制在1.2~1.6左右。

土仓顶部压力控制0.5-1.5bar之间，同时根据土仓压力的变化适当调节螺旋机的转速，同时盾构机掘进应采用土压平衡模式进行掘进。

在始发掘进参数选取控制按始发掘进控制图表进行。

为正常掘进积累可用数据，选取适宜的掘进参数。

1）盾构始发进洞30m阶段主要技术参数见表7-1：

表7-1盾构始发掘进阶段主要技术参数表

盾构推力kN

刀盘转速r/min

推进速度mm/min

扭矩

knm

刀盘驱动功率kw

土仓压力bar

5000～8000

1.2～1.8

7.5～16

600～800

157～209

0.5～1.5

根据地质资料和始发端加固情况，出加固体后，及时建立土压平衡。

土仓压力与地层变形测量应反复对照确定。

始发时刀盘接触工作面初期，停止螺旋输送机排土，通过观察土仓装满渣土且土仓内压力与理论土压力基本相等时，方可逐步启动螺旋输