盾构分体始发关键施工技术应用

盾构分体始发关键施工技术应用摘要：盾构法由于施工安全性高、对附近环境的作用小、掘进速度快、机械化程度高等特点，在我国水利电力、市政、城市地铁的隧道修建中得到大量使用。随着我国社会经济的不断发展和城市规划的影响，在城市中心进行施工作业的场地会越来越小，因此很多盾构始发井场地无法满足盾构的相关需求。为此，文章以成都某地铁项目为例，对盾构机分体始发施工技术的应用展开探究。1始发前准备1.1盾构参数盾构由刀盘、盾体及后配套设备等三部分组成。盾体与后配套设备由连接桥连接，总重量约为510t（含后配套拖车）。盾体（含刀盘）长度为10.8m，后配套（含连接桥）长约101.4m，盾构总长约112.2m（参数见表1）。表1盾构盾体及台车长度眉构桐造・长度血盾构构造长度而盾林10.&斜台车9,2连接桥1415洒军■U.Q1却台卒10.27#台车9.1的台车或48#台车12683#台车8.98拌会车尾槊4.S4#台车S.9台车间距1.81.2隧道布设分体始发开始至盾构整机掘进阶段，加工专用的矮泥浆管支架，便于泥浆管路及时延伸。分体始发隧道布设图如图1所示。图1分体始发隧道布设2施工工艺技术2.1施工流程结合本区间盾构始发工作井、隧道断面形式、工程地质、施工场地以及施工环境等基本情况，区间隧道采用2台泥水平衡盾构由江边村站小里程端工作井先后分体始发，并辅以钢套筒始发方式。盾构分体始发工艺流程如图2所示。2.2分体+钢套筒始发过程2.2.1台车下井分体始发阶段分体始发位置如图3所示。由于车站长度限制，无法满足盾构整机始发条件，因此始发阶段车站地板只组装3节台车。依次吊装下井台车和盾体顺序为：2#台车一1#台车一连接桥一中盾一前盾一刀盘一尾盾下半部一拼装机一尾盾上半部一3#台车。其中，待盾体与连接桥连接后，3#台车由车站后部出土吊装孔下至底板。4#台车、5#台车、6#台车、7#台车、8#台车放至地面依次连接，并通过管线延长与井下3#台车相连。图2区间盾构隧道始发总体施工工艺流程图2.2.2恢复盾构整机编组阶段掘进60环后，此时3#台车距离车站大里程端地连墙距离为82m，满足盾构整机装机的长度条件，而且此时盾构8#台车已通过车站中部临时出土口。盾构整机编组后，可从车站中部临时出土口吊装管片、材料下井，能恢复正常掘进。因此，在此位置将钢套筒上部、负环管片上半部拆除，并拆除隧道内临时布设的线缆、管路，通过盾构吊装口将剩余台车吊装下井（地面台车放置不动，供左线始发用），完成盾构整机组装。台车下井顺序依次为：4#台车一5#台车一6#台车一8#台车一7#台车。其中8#台车下井后退至车站站台内，待7#台车下井后将所有台车依次相连。2.2.3拆除负环与钢套筒阶段掘进90环后，盾构台车已全部进入隧道。此时8#台车尾部距离洞门4m，满足拆除剩余负环和钢套筒条件，此时位置如图4所示。图3分体始发盾构下井位置图4拆除负环下半部位置3施工方法3.1端头加固由于采用钢套筒始发，端头加固的目的是使土体稳定，刚开始掘进过程中不会发生垮塌。拟采用中850@600三轴搅拌桩对隧道穿越范围内地层进行加固，加固深度为地面至隧道底部以下3m，加固长度4m,要求水灰比0.5〜0.6。洞身上下3m范围内采用强加固，水泥掺量20%。地面至隧道顶以上3m范围采用弱加固，水泥掺量7%。经加固的土体应有很好的均匀性、自立性和整体性，28天的无侧限抗压强度大于0.8MPa，渗透系数小于10cm/s。3.2钢套筒安装钢套筒筒体部分长11200mm，直径（内径）6800mm。筒体分上下两部分，上半部分纵向切割分为3块（A1、A2、A3），下半部分环向切割分为3段（B1、B2、C）。筒体材料用16mm厚的Q235B钢板，每段筒体的外周焊接纵、环向筋板形成网状以保证筒体刚度。筋板厚20mm，高100mm，间隔约550mmX600mm。每段筒体的端头和上、下两段圆弧接合面均焊接连接法兰，法兰用100mm厚的Q235B钢。上、下两段连接处以及两段筒体之间均采用M27的8.8级高强度螺栓连接，中间加两道密封圈，以保证密封效果（如图5所示）。托架与下部筒体焊接连成一体的，为一体化托架，两侧分别开有前后逃生门和焊缝切割口。托架底边与车站底板预埋件焊接，侧面用型钢与车站侧墙顶紧，钢套筒上部采用型钢与中板梁顶紧。

图5钢套筒立面示意图在原洞门环板预埋板的基础上，钢套筒与洞门环板之间设一过渡环。过渡连板的长度为300mm，洞门环板与过渡环采用烧焊连接。钢套筒的法兰端（过渡环1）与过渡连接板（过渡环2）采用72颗M24-8.8级螺栓连接。4盾构始发掘进4.1盾构密闭钢套筒始发建仓前-9〜-7环掘进由于油缸极限行程为 2150mm，推进油缸尾至钢套筒圆形端盖板间距为4680mm，管片宽度为1200mm，因此需拼装3环管片后方可形成密封面（2环即可，油缸行程2150mm。2环管片2.4m，共计4550mm，加上撑靴尺寸约445mm，油缸行程1835mm时已经能够顶推至盖板端面）。油缸形成及油缸与圆形端盖板间距如图6所示。图6油缸与圆形端盖板间距示意图4.2盾构-4〜+10环掘进泥水盾构设备在套筒内建仓后，开启刀盘盾构进入加固区向前掘进。由于轨道上放置4台管片车，存放2环管片，-9〜-8环管片通过卷扬机牵引移动管片车。-7〜-5环管片通过在3〜4轴布置横向导轨，管片从连接桥下横移至右线导轨上运输。-4〜+10环管片从7〜8轴孔洞吊装下井，卷扬机牵引管片车运输管片，盾构继续掘进。+10环以后管片从6轴处的孔洞吊装下井，管片车运输。盾构掘进至-1环时，开启同步注浆设备向盾体与钢套筒间注入聚氨酯发泡形成止水环箍。盾构掘进0环和+1环时，通过同步注浆设备注入双液浆，砂浆配比由实验室根据材料特性确定。此时同步注浆由注浆量和注浆压力双控，注浆压力范围为2〜3bar，充盈系数为150%〜200%。0环、1环管片增设特殊注浆孔，当盾构掘进向前时进行二次补偿注浆。同时，在延长钢环预留注浆管处采用注浆泵注入惰性浆液。惰性浆液配比由实验室提供，注浆压力值为注浆孔处泥水压力值+0.2bar，并及时调整注浆的速度。注浆过程中，必须派专人在洞圈位置打开预埋钢环注浆孔顶部球阀进行内部浆液液位的观察，当上部注浆孔有浆液流出时终止注浆。4.3解除分体始发盾构掘进至60环时解除分体始发（基坑长度54.5m,60环长度72m，共计126.5m，盾构总长约109.6m，整体安装后剩余空间为16.9m，最后一节台车是否会干涉第二个出土口的材料运输，建议核实。解除分体环数建议考虑留余量）。拆除钢套筒上部和上部负环管片，从端头井依次下放剩余台车，拆除分体始发电缆，进行整体掘进。4.3.1分体始发泥水管路布设及延伸本项目泥水处理场站由1台套KMAZ-2000型泥水分离设备、2台套APN18SL40M型泥水压滤设备（1用1备）和1台套ZJ-120型强制剪切泵制浆设备及其互通管路、泵组组成。盾构始发前完成泥水处理设备的组装、单机调试和与盾构的联动调试。盾构密闭钢套筒始发前，在制浆池、储浆池、膨化池分别制备新浆并进行充分膨化。新浆指标为比重1.02〜1.05g/cm3,苏式漏斗粘度为18〜22s即可。泥水管路通过明挖暗埋段预留吊装孔向工作井延伸，接入台车接管器。1〜3#台车位于底板上，4〜8#台车放置在靠河侧施工便道上，泥水进出口由8#台车与泥水处理场站连接。竖向泥水管固定在地连墙上，泥水管路延伸采用承插式接头，每掘进2〜3环延伸一次。泥水管路布置如图7所示。图7盾构套筒始发泥水管路布置示意图4.3.2分体始发电缆布设及延伸盾构始发试掘进阶段将管路按直径大小排列并用管夹夹紧，电缆线捋顺绑扎成一束。管线自始发井顶端向下斜拉至结构中板，横穿中板后从始发端盾构吊装井下放至中柱附近底板储存好，然后与台车连接。管线悬挂在底板支架上，用于导动管线。管线按列用管夹固定，再整体固定。管夹间距为2m，每列管夹固定位置错开，管线接头左右1.5m内不进行固定。管线用尼龙绳吊在滑车上，通过工字钢导轨向前滑动。推进时，每推一环，给新步入滑轨范围内的一环装上滑车。若管线滑动不畅通，则及时人工拉动，减少轨道所受法向力。5结束语针对盾构始发井长度不足的状况，采用盾构分体始发、结合钢套筒应用的施工技术，较好地解决了盾构始发井过短、不能