盾构空推过矿山法隧道工艺要求

1、盾构空推过矿山法隧道工艺要求 1 导台施工导台施工 盾构机通过矿山法段，导台支撑盾构机盾构机通过矿山法段，导台支撑盾构机并为盾构机前进起导向作用，盾构机在导台并为盾构机前进起导向作用，盾构机在导台上空载推进上空载推进(拆除部分边缘刀具拆除部分边缘刀具)并拼装管片。并拼装管片。在盾构机进洞前，须完成导台施工。导台采在盾构机进洞前，须完成导台施工。导台采用用C30钢筋混凝土现浇而成，高度钢筋混凝土现浇而成，高度20cm，强，强度须满足要求，并确保导台的高度、弧度、度须满足要求，并确保导台的高度、弧度、轴线等参数的精度，导台断面弧长与隧道中轴线等参数的精度，导台断面弧长与隧道中心夹角为心夹角为60

2、，以保证盾体与导台有足够的，以保证盾体与导台有足够的接触面并保持均匀接触，防止因盾构机自重接触面并保持均匀接触，防止因盾构机自重压坏导台。在盾构进入导台的洞口处导台两压坏导台。在盾构进入导台的洞口处导台两侧分别预埋一块侧分别预埋一块300100020mm钢板，钢板，防止盾构机步上导台时导台开裂。防止盾构机步上导台时导台开裂。 导台起点从盾构进入矿山隧道开始，一直施导台起点从盾构进入矿山隧道开始，一直施工至隧道端墙前方，在导台尾部与端墙之间工至隧道端墙前方，在导台尾部与端墙之间预留预留lm长的缺口，使盾构机刀盘在缺口处长的缺口，使盾构机刀盘在缺口处顺利旋转并切入端墙。顺利旋转并切入端墙。 2 矿

3、山法隧道断面复测矿山法隧道断面复测 隧道初支与盾构导台施工完成后，将对隧道初支与盾构导台施工完成后，将对矿山法施工隧道进行竣工验收。对隧道的中矿山法施工隧道进行竣工验收。对隧道的中线和高程、超挖值、喷射混凝土质量等方面线和高程、超挖值、喷射混凝土质量等方面进行验收，尤其对隧道断面进行一次联系测进行验收，尤其对隧道断面进行一次联系测量，每隔量，每隔45m进行一个断面测量，每个断进行一个断面测量，每个断面测量面测量l0个点，形成矿山法隧道竣工测量成个点，形成矿山法隧道竣工测量成果，为盾构正常通过提供依据。由于盾构机果，为盾构正常通过提供依据。由于盾构机刀盘外径为刀盘外径为6280，刀盘顶部与隧道壁

4、只有，刀盘顶部与隧道壁只有几十厘米间距，因此严禁矿山法初支侵限，几十厘米间距，因此严禁矿山法初支侵限，对侵限部位须进行凿除处理。对侵限部位须进行凿除处理。 3 空推前准备空推前准备 3.1 盾构机进入空推段前止水盾构机进入空推段前止水 盾构机在到达空推段前盾构机在到达空推段前50米，将盾构姿态与米，将盾构姿态与管片姿态及水平轴线调整到和导台一致，轴线的垂管片姿态及水平轴线调整到和导台一致，轴线的垂直方向比导台的轴线高直方向比导台的轴线高10mm，防治盾构机盾体底，防治盾构机盾体底部低于导台面，而损坏导台。部低于导台面，而损坏导台。 盾构机刀盘离导台盾构机刀盘离导台3环时，对当前环后第六环时，对

5、当前环后第六环进行双液浆环向封堵，盾构机刀盘出来后，立即环进行双液浆环向封堵，盾构机刀盘出来后，立即观察盾构与挡墙间隙有无渗漏水，如渗漏严重，立观察盾构与挡墙间隙有无渗漏水，如渗漏严重，立即在盾构机中盾的径向孔注油性聚氨酯进行封堵。即在盾构机中盾的径向孔注油性聚氨酯进行封堵。 3.2 刀盘部分刀具拆除刀盘部分刀具拆除 由于盾构机刀盘外径比盾构机外径大，在盾构由于盾构机刀盘外径比盾构机外径大，在盾构机到达导台前卸掉刀盘上与导台面接触的边缘刀具，机到达导台前卸掉刀盘上与导台面接触的边缘刀具，避免盾构机在导台上前进时将导台混凝土刮起，破避免盾构机在导台上前进时将导台混凝土刮起，破坏导台。坏导台。 3

6、.3 豆砾石堆填豆砾石堆填 在空推段预先堆填在空推段预先堆填2米厚豆砾石，中米厚豆砾石，中间低，两则高。间低，两则高。 在横通道小里程每间隔在横通道小里程每间隔6米储备米储备32m3豆砾石，用以喷射机喷豆砾石用。豆砾石，用以喷射机喷豆砾石用。 在盾构机推上导台前拆卸完成部分刀在盾构机推上导台前拆卸完成部分刀具后，立即将豆砾石将盾构机刀盘前堆积，具后，立即将豆砾石将盾构机刀盘前堆积，长度长度8米，高度到拱顶。米，高度到拱顶。 4 盾构机推进盾构机推进 盾构推进时的阻力主要为盾构机与导台盾构推进时的阻力主要为盾构机与导台间的摩擦力，相比盾构机负载工作，空载工间的摩擦力，相比盾构机负载工作，空载工

7、作时的前进阻力很小，并且导台已经确定了作时的前进阻力很小，并且导台已经确定了盾构机的前进方向，为了确保盾构机沿导台盾构机的前进方向，为了确保盾构机沿导台轴线前进不偏离导台，并在导台上保持正确轴线前进不偏离导台，并在导台上保持正确的姿态，在盾构机推进时采用交叉使用竖直的姿态，在盾构机推进时采用交叉使用竖直位置和水平位置两组推进油缸向前推进。具位置和水平位置两组推进油缸向前推进。具体操作时使用水平两组油缸推进体操作时使用水平两组油缸推进30cm时，停时，停止推进并收缩油缸，再使用垂直两组油缸推止推进并收缩油缸，再使用垂直两组油缸推进进30cm后，停止并收缩油缸，不停地交叉使后，停止并收缩油缸，不停

8、地交叉使用。推进过程中要密切注意盾构机刀盘周边用。推进过程中要密切注意盾构机刀盘周边与初衬、成环管片与盾尾间的问隙，使其始与初衬、成环管片与盾尾间的问隙，使其始终处于良好状态。终处于良好状态。 5 管片拼装管片拼装 盾构在初衬隧洞内拼装管片与正常盾构盾构在初衬隧洞内拼装管片与正常盾构法施工基本相同，只因盾构在初衬隧洞内不法施工基本相同，只因盾构在初衬隧洞内不能作大幅纠偏动作，故确定封顶块拼装位置能作大幅纠偏动作，故确定封顶块拼装位置显得尤为重要。当盾尾单边间隙缩小到显得尤为重要。当盾尾单边间隙缩小到45mm时，则需进行封顶块位置调整。由于时，则需进行封顶块位置调整。由于在无正面土压力的状态下推

9、进，为保证管片在无正面土压力的状态下推进，为保证管片止水带的压密防水效果，必须加强连接螺栓止水带的压密防水效果，必须加强连接螺栓的紧固，用高速气动扳手对连接螺栓进行复的紧固，用高速气动扳手对连接螺栓进行复紧，尤其加强纵向螺栓紧，尤其加强纵向螺栓(即环间连接螺栓即环间连接螺栓)复复紧工作。并在盾体全部进入土体后，增加盾紧工作。并在盾体全部进入土体后，增加盾构机总推力，压紧矿山法隧道内已拼装的管构机总推力，压紧矿山法隧道内已拼装的管片，并再一次紧固所有的管片螺栓。片，并再一次紧固所有的管片螺栓。 6 管片背后回填管片背后回填 在矿山法初支与管片之间存在空隙，需在矿山法初支与管片之间存在空隙，需采用

10、豆砾石加注浆对空隙进行回填施工，确采用豆砾石加注浆对空隙进行回填施工，确保空隙填充饱满，防止管片下沉产生错台与保空隙填充饱满，防止管片下沉产生错台与因地下水位上升后产生浮力致使管片上浮。因地下水位上升后产生浮力致使管片上浮。 6.1 豆砾石回填施工豆砾石回填施工 管片与初支之间空隙充填豆砾石，为满管片与初支之间空隙充填豆砾石，为满足盾构过矿山法段管片背后豆砾石快速、高足盾构过矿山法段管片背后豆砾石快速、高效充填的需要，豆砾石粒径为效充填的需要，豆砾石粒径为510mm，采，采用混凝土喷射机从盾构机前方向后喷射豆砾用混凝土喷射机从盾构机前方向后喷射豆砾石，填充的顺序是先下部后上部，首先填充石，填充

11、的顺序是先下部后上部，首先填充左右两侧，最后填充隧道上部。左右两侧，最后填充隧道上部。 喷射压力为喷射压力为0.25 0.3Mpa，喷射管径为，喷射管径为直径直径50毫米。毫米。 喷射的豆砾石数量必须到一定的高度才喷射的豆砾石数量必须到一定的高度才能保证起到对管片的支撑作用，能保证起到对管片的支撑作用， 实践经验得实践经验得出最少到达时钟出最少到达时钟2 点、点、10 点位高度。点位高度。 豆砾石豆砾石到达此高度后，才能约束管片左右摆动，防到达此高度后，才能约束管片左右摆动，防止管片变形、错台。每环的喷豆砾石数量会止管片变形、错台。每环的喷豆砾石数量会与隧道初期支护超挖有关，一般要比理论计与隧

12、道初期支护超挖有关，一般要比理论计算出的最少量大，通过计算大约每环算出的最少量大，通过计算大约每环4.5m3。 盾构机过横通道后，将喷射机移至盾构机内盾构机过横通道后，将喷射机移至盾构机内 6.2 注浆回填施工注浆回填施工(见图见图) 第一步管片脱出盾尾后，首先通过底部第一步管片脱出盾尾后，首先通过底部管片吊装孔作为注浆孔注水泥水玻璃双液浆，管片吊装孔作为注浆孔注水泥水玻璃双液浆，以防管片下沉产生错台。随着盾构掘进，支以防管片下沉产生错台。随着盾构掘进，支撑提供反力安装管片后，从管片吊装孔同步撑提供反力安装管片后，从管片吊装孔同步注双液浆至注双液浆至lm高，将管片固定。高，将管片固定。 第二步

13、用喷射的豆砾石在管片脱离盾尾第二步用喷射的豆砾石在管片脱离盾尾时进行管片两侧支撑，利用盾构机时进行管片两侧支撑，利用盾构机 2 和和 3 同步注浆孔向管片背后注入水泥砂浆，同同步注浆孔向管片背后注入水泥砂浆，同步注浆水泥浆配合比为步注浆水泥浆配合比为 1:1,注浆压力控制在注浆压力控制在0.10.2MPa ，每次同步浆液量为，每次同步浆液量为 45 方方（施作过程中要根据实际情况适当进行调（施作过程中要根据实际情况适当进行调整），在同步注浆进行的同时，需密切关注整），在同步注浆进行的同时，需密切关注 同步注浆扩散情况，必要时调整浆液配合比从而缩同步注浆扩散情况，必要时调整浆液配合比从而缩短浆液

14、的凝结时间。具体注浆量应根据喷豆砾石量短浆液的凝结时间。具体注浆量应根据喷豆砾石量进行调整，进行调整， 原则上保证注完浆后的砂浆液面高于原则上保证注完浆后的砂浆液面高于2 点、点、10 点位。豆砾石的孔隙率大约为点位。豆砾石的孔隙率大约为48.2%左右。左右。 第三步在当前环后第第三步在当前环后第5 环管片上，在环管片上，在 3 点和点和 9 点位置通过管片吊装孔注入双液浆防止管片侧移；点位置通过管片吊装孔注入双液浆防止管片侧移；每隔十环进行一次环向封堵，中间管片通过每隔十环进行一次环向封堵，中间管片通过 1 点点11 点吊装孔注入双液浆，进行拱顶回填。值得注意的点吊装孔注入双液浆，进行拱顶回

15、填。值得注意的是，只有多次注浆才能确保管片后间隙填充密实。是，只有多次注浆才能确保管片后间隙填充密实。 第四步由于管片背填注浆时，盾构机前方敞开，第四步由于管片背填注浆时，盾构机前方敞开，管片注浆效果可能不理想，须对管片进行补充注浆。管片注浆效果可能不理想，须对管片进行补充注浆。每每10环管片，在管片环管片，在管片6个吊装孔开口检查注浆效果，个吊装孔开口检查注浆效果，若注浆效果不好，则进行补充注浆。若注浆效果不好，则进行补充注浆。 注浆回填施工工序注浆回填施工工序 7 监测监测 通过监测，如发现管片有上浮或侧移趋通过监测，如发现管片有上浮或侧移趋向时，除立即采取注浆措施外，必要时在管向时，除立

16、即采取注浆措施外，必要时在管片脱出盾尾后，立即打穿吊装孔，安装片脱出盾尾后，立即打穿吊装孔，安装15m长长32的螺纹钢，螺纹钢一端紧顶在的螺纹钢，螺纹钢一端紧顶在矿山法隧道初支上，将其另一端焊接固定在矿山法隧道初支上，将其另一端焊接固定在管片吊装孔上管片吊装孔上(吊装孔提前安装套丝吊装孔提前安装套丝)，通过，通过此措施可有效限制管片上浮及侧移。此措施可有效限制管片上浮及侧移。 8 空载与负载施工转换段施工空载与负载施工转换段施工 在隧道端墙前方，导台与端墙之间预留在隧道端墙前方，导台与端墙之间预留有有lm长的缺口，在刀盘到达端墙前预留长的缺口，在刀盘到达端墙前预留1米米的缺口时，重新安装所卸的

17、刀具，并对所有的缺口时，重新安装所卸的刀具，并对所有刀具进行检查。刀具进行检查。 由于盾体与隧道初期衬砌之间有一定的由于盾体与隧道初期衬砌之间有一定的空隙，盾体四周没有土体包裹，盾体旋转仅空隙，盾体四周没有土体包裹，盾体旋转仅受导台的阻力，因导台阻力很小，导致刀盘受导台的阻力，因导台阻力很小，导致刀盘切削端墙时盾体旋转角度很大。因此需要保切削端墙时盾体旋转角度很大。因此需要保持刀盘低速旋转，盾构掘进切削岩层的贯入持刀盘低速旋转，盾构掘进切削岩层的贯入度要小，并不停地改变刀盘转动方向，让其度要小，并不停地改变刀盘转动方向，让其慢慢地切入端墙，以防止盾体旋转角度过大。慢慢地切入端墙，以防止盾体旋转

18、角度过大。当盾体全部进入土体后，因盾体被四周土体当盾体全部进入土体后，因盾体被四周土体完全包裹，土体对盾体旋转产生较大的摩擦完全包裹，土体对盾体旋转产生较大的摩擦阻力，盾体转角明显减小，盾构机即处于负阻力，盾体转角明显减小，盾构机即处于负载掘进状态。载掘进状态。 9 增大盾构机总推力压紧管片增大盾构机总推力压紧管片 由于盾构机在导台上前进阻力较小，管由于盾构机在导台上前进阻力较小，管片之间纵向压力不能有效地压紧管片，造成片之间纵向压力不能有效地压紧管片，造成止水条压缩量不足，管片环向接缝容易漏水。止水条压缩量不足，管片环向接缝容易漏水。在盾体全部进入土体后，转动刀盘，减小推在盾体全部进入土体后

19、，转动刀盘，减小推进速度或停止推进，加大所有推进油缸的油进速度或停止推进，加大所有推进油缸的油压，增加盾构机总推力，使其达到压，增加盾构机总推力，使其达到2000t及以及以上，以压紧矿山法隧道内已拼装的管片，并上，以压紧矿山法隧道内已拼装的管片，并保持这个总推力再一次紧固所有的管片螺栓。保持这个总推力再一次紧固所有的管片螺栓。在压紧过程中要注重观察每环管片受压情况，在压紧过程中要注重观察每环管片受压情况，防止因盾构机总推力过大而将管片压损压裂。防止因盾构机总推力过大而将管片压损压裂。 10 措施措施 10.1 防盾构机扭转及抬头的措施防盾构机扭转及抬头的措施 防盾构扭转及抬头是盾构在矿山法隧道

20、段掘进防盾构扭转及抬头是盾构在矿山法隧道段掘进的难题，由于盾构壳体外部不具备设防自转裝置条的难题，由于盾构壳体外部不具备设防自转裝置条件，采取措施如下：件，采取措施如下： 在喷射豆砾石过程中，要及时观察刀盘下面在喷射豆砾石过程中，要及时观察刀盘下面是否有残留豆砾石，防止豆砾石下串盾体引起盾构是否有残留豆砾石，防止豆砾石下串盾体引起盾构机抬头。机抬头。 在盾构机通过矿山法隧道期间，严禁转动刀在盾构机通过矿山法隧道期间，严禁转动刀盘，防止盾体扭转。盘，防止盾体扭转。 每拼装完一环管片，在尾盾盾体与管片侧面每拼装完一环管片，在尾盾盾体与管片侧面接口处用签字笔画一条线，通过观察这条线的对接接口处用签字

21、笔画一条线，通过观察这条线的对接情况来判断盾体是否扭转及扭转的大小，发现盾体情况来判断盾体是否扭转及扭转的大小，发现盾体扭转时应立即停止向前掘进，及时查找原因并采取扭转时应立即停止向前掘进，及时查找原因并采取纠正措施。纠正措施。 10.2 防止管片上浮及侧移措施防止管片上浮及侧移措施 管片与隧道初支间空隙较大且不均匀，管片与隧道初支间空隙较大且不均匀，注浆时操作难度大，而且填充效果差，从而注浆时操作难度大，而且填充效果差，从而导致顶部回填注浆难以密实，极易发生管片导致顶部回填注浆难以密实，极易发生管片上浮和侧移，直接造成管片错台或崩角，严上浮和侧移，直接造成管片错台或崩角，严重时会侵入建筑限界

22、。重时会侵入建筑限界。 加强管片注浆管理，一旦出现管片上加强管片注浆管理，一旦出现管片上浮或侧移，在管片上浮或侧移处，通过打穿浮或侧移，在管片上浮或侧移处，通过打穿管片吊装孔，打入注浆管进行二次补充注双管片吊装孔，打入注浆管进行二次补充注双液浆，迅速填充管片背后或上部间隙，阻止液浆，迅速填充管片背后或上部间隙，阻止管片上浮和侧移。管片上浮和侧移。 利用吊装孔排出地下水，避免管片上浮 管片上浮是在地下水的浮力作用下管片被抬高，这样会导致管片变形、错台、漏水，严重者隧道超限。钢筋混凝土管片的密度比水大很多，产生上浮的原因可通过以下浮力计算说明： 一环管片自重 G=3.14(32-2.72)1.52 500kg/m3 =20.14103kg 式中2500 kg/m3为钢筋混凝土密度； 1.5为一环管片宽度，单位 m。 则：一环管片浮力则：一环管片浮力 F=3.14321.51 000 kg/m3=42.39103kg 式中式中1 000 kg/m3为水密度，为水密度， 水平高于管水平高于管片顶部时的浮力。片顶部时的浮力。 从以上计算可以看出，当水位高于管片顶从以上计算可以看出，当水位高于管片顶部时，部