盾构始发技术

主讲教师：郭军电话箱：stygj@163.com盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE盾构施工技术

——盾构始发一、盾构始发的工艺流程二、盾构始发的施工技术三、始发注意事项盾构始发的定义:是指盾构在安装竖井内或过站竖井内，自盾构主机开始定位，刀盘向前推进贯入围岩，沿设计线路向前掘进，直至具备拆除负环条件为止。盾构隧道始发技术是盾构法施工技术的关键，也是盾构施工成败的一个标志，必须要全力做好,始发阶段存在以下几种特殊情况：

（1）始发推进前需凿除车站的围护结构（主要是处理钢筋砼结构），凿除围护结构后的土体在一定的时间段内必须保持自稳，不能有水土流失；（2）始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进行调向；（3）始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难；（4）始发期间一些设备如管片小车、管片吊机，包括出渣都不能正常使用。有时也会存在盾构机因为车站结构的原因而不能整机始发。

盾构机始发技术始发技术包括

洞口端头处理（软土无自稳能力的地层中；洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）；盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的设计加工、就位；支撑系统、洞门环的安设；盾构组装、盾构始发方案；

⑴盾构机拼装调试完成后，开始拼装负环管片，在负环管片后安装一个0.4m宽的钢圆环，使砼管片受力均匀。⑵洞门处地下连续墙砼凿除，凿除分六块，自下而上分块进行，并分块吊出井外。⑶在洞圈安装一道橡胶止水带，扇形板等组成密封装置，以保证盾构始发的安全。⑷盾构机盾尾密封刷人工涂满油脂，地面监测点布设，并获得初始成果。

盾构机始发准备始发洞口维护结构的切除

根据经验，一般在始发前至少一个月开始洞口维护结构的切除。整个施工一般分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的钢筋保护层，在盾构始发前将保护层混凝土凿除。在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。洞口密封

洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。

由于洞圈与盾构外径有一定的间隙，为了防止盾构始发时及施工期间土体及浆液从该间隙中流失，在洞圈周围安装由橡胶帘布、扇形压板等组成的密封装置。洞门密封安装止水帘幕盾构始发实况盾构始发流程始发端头地层加固安装始发基座盾构机组装安装反力架、洞门密封，盾构机连接，空载调试安装负环管片始发掘进、负荷调试盾尾通过洞门密封后进行注浆回填盾构掘进与管片安装洞门第二次破除洞门第一次破除盾构始发的施工技术始发洞口维护结构的切除洞门密封反力架、始发基座的安装盾构的始发始发试掘进技术要点洞门破除洞门破除工艺流程图洞门复测脚手架搭设探孔检查盾构进洞内层钢筋混凝土凿除外层钢筋混凝土凿除洞门中心标高、水平、直径、中心线搭设应符合相关安全规范，确保牢固可靠安全通过探孔检查端头加固效果，以及加固土体的止水性分格进行凿除由下而上切割破除洞门破除洞门拆除采用人工风镐凿除，进行分块凿除，顺序如图所示:247356189孔径5cm，孔深1.2m

在盾构始发之前，需把洞圈封门破除。封门破除分二次，第一次破除其厚度的一半。然后将槽壁剩下的部分分成九块，在盾构将要始发之前予以割除。洞圈封门分块图

破除方法：在洞圈外围打设脚手架，在井上接两台空压机，人工用风镐采取从上到下的顺序进行凿除。洞门破除注意事项：1、洞门第一次破除完成后，待盾构机安装调试完毕具备始发条件后，在盾头与洞圈之间搭设支架，由下而上切割洞门钢筋，拆除完毕后盾构机必须迅速靠上洞门土体，以免土体暴露时间过长发生洞门坍塌。图为洞门土体发生局部坍塌图为洞门第二次破除由下而上洞门破除注意事项2、在打开洞门过程中，若遇发生流清水现象，必须用双快水泥和水玻璃进行堵漏，并适当加快对钢筋的切割速度。3、割除钢筋时若发生流泥、流砂现象，必须立即停止对钢筋的切割，在流泥、流砂处进行双液注浆处理，堵住后方可再次切割。4、整个破除过程应安排专职安全员进行全过程的监督，杜绝安全事故隐患，确保人身安全。始发基座的安装安装始发基座前先进行定位测量，在车站底板设立控制护桩，根据护桩精确定位始发台的高程和左右位置。然后将始发台安设在预定的位置上，并由测量组进行复核，在完成定位之后，将始发台固定。此外利用型钢给始发基座加横向的支撑，提高始发基座的稳定性。在盾构机主机组装时，在始发台的轨道上涂硬质润滑油以减小盾构机在始发台上向前推进时的阻力。由于始发台与加固体之间存在较长距离间隙，为使盾构机顺利进入加固体，并防止盾构机栽头，一般在前方安装一段连接导轨。始发基座采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力和推进时的摩擦力。由于盾构机重达400多吨，所以始发基座必须具备足够的刚度、强度。始发基座的安装始发基座安装时考虑为防止盾构进洞后盾头所处的土层软而造成盾头下沉，使盾构偏离轴线，出现盾构机低头现象，因此可根据端头地质情况适当抬高10~20mm来安装始发基座，当盾构机完全进入土体后，盾构姿态进行调整，逐渐进入设计平竖曲线内。始发基座水平轴线的垂直方向与反力架的夹角＜±2‰，与设计轴线竖直趋势偏差＜±2‰，水平趋势偏差＜±3‰。第一步，预埋件安装1、始发架预埋件形式，如图所示；2、埋设方式和埋设位置，根据线路形式和托架的设计来确定，某地铁的预埋件布置如图所示。预埋件平面预埋件剖面

预埋件的布置图预埋件位置预埋件位置第二步、始发架定位1)反力架平面位置确定；

盾构机座延伸段盾构机座的加固2)反力架高程确定反力架安装反力架、始发台的安装

反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定。反力架及负环管片示意图盾构机始发推进洞门密封洞门密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。洞门密封折叶式压板式压板式②止水箱体①袜套袜套是盾构始发常用的止水装置，止水箱体是在袜套基础上的加强装置，多用在对洞圈渗漏要求更高的工况，如泥水盾构始发。袜套止水箱体3止水装置Singapore洞口密封箱

体

式

洞

口

密

封

装

置②止水箱体①袜套袜套是盾构始发常用的止水装置，止水箱体是在袜套基础上的加强装置，多用在对洞圈渗漏要求更高的工况，如泥水盾构始发。袜套止水箱体三、常见风险及防治3止水装置CopenhagenMetroTBMLaunch筒体式洞口密封装置无洞口密封装置当洞口围岩有相当的稳定性且无地下水入侵之虞时，无需洞口密封装置。洞门密封注意事项1、洞门密封装置安装时，需注意密封橡胶帘布及扇形压板的安装方向。密封橡胶帘布端头的凸起方向与盾构掘进方向相同。2、盾构机进入洞门前在刀盘边缘和帘布橡胶板外侧涂润滑油以免盾构机刀盘挂破帘布橡胶板影响密封效果。3、盾构机整个机身进入洞门后需检查下折页板以及橡胶帘布是否完好无损，如果出现折页板松动或脱落必须采取加固措施土（水）中进洞法三、常见风险及防治1地基处理反力架的安装反力架是为盾构始发推进提供一个反向推力作用，推力通过反力架传递到车站主体结构。反力架的安装是在盾构主机与后配套连接之前安装。反力架端面应与始发台轴线垂直，以便盾构轴线与隧道轴线保持水平。反力架底部的横梁和立柱下端，采用钢支撑块支顶在后面车站预留的钢板上，位置确定之后，再焊接固定后部两排斜撑。斜撑采用Φ600钢管支撑。安装反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。反力架的安装安装反力架时，用经纬仪双向校正两根立柱的垂直度，使其形成的平面与推进轴线垂直。反力架的左右偏差控制在±10mm,高程偏差控制在±5mm之内。反力架的安装负环管片的安装负环管片的作用为盾构始发时提供临时的反推力和初始的盾构姿态。负环管片的0环伸入洞内0.4~0.8m，在洞门施工前再将这环管片凿除。管片的安装顺序是：先安装底部管片，再左右安装，每环相邻管片应控制环面平整度和封口尺寸。安装负环管片时千斤顶推力控制在1000t以内，推进行保证每组千斤顶行程差小于10mm。负环管片的安装负环管片的拼装质量控制要点（1）管片运输中要轻吊轻放，避免碰撞。（2）安装前专人检查管片是否有不合要求的裂缝、破损等缺陷，管片的类型是否正确，管片标志是否齐全，是否已达龄期。负环管片的安装（3）根据高程和平面的测量报表和管片间隙，及时调整管片拼装的姿态，并严格控制管片成环后的环、纵向间隙。用三角方木每隔0.5m及时填补环、纵向间隙，并用钢丝绳或者槽钢固定拉紧每环管片，防止其失圆。5.5.4安装负环管片1、在安装负环管片前，为保证负环管片不破坏盾尾尾刷、保证负环管片能顺利向后推进，在盾尾内安设厚度为盾尾间隙大小的方木，以使管片在盾构内的位置得以保证。负环管片的最终位置通过推进油缸的行程进行控制，在负环管片与钢管片之间的空隙要用钢板或铜板塞满。2、由于负环安装的期间，喂片机尚未有空间安放，管片的运输只能依靠临时导轨来安装，注意吊装和拼装的安全。3、由于洞门注浆的需要，零环必须安装三元乙丙橡胶止水条，否则注浆容易从管片间隙流出。4、尽管负环对管片没有精度要求，但考虑保护盾尾密封刷和节约盾尾密封油脂的需要，务必保证管片的平整度，尤其注意管片外侧的平整度。5、推进过程中，跟踪加固负环管片。在负环管片脱出盾尾后，及时用钢丝拉结和木楔子等进行加固，以保证在传递推力过程中管片不会浮动、下沉变位。管片安放在托架上，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。6、管片木楔垫块塞紧管片，在掘进过程中，有专人看管，并及时加紧，防止震动而松懈。负环管片的拼装类型

在安装井内的负环管片的拼装类型通常采取通缝拼装，主要是因为盾构井一般只有一个，在施工过程中要利用此井进行出渣、进管片。所以采用通缝拼装可以保证能及时、快速的拆除负环管片。反力架、负环管片的拆除

反力架、负环管片的拆除时间根据背衬注浆的砂浆性能参数和盾构的始发掘进推力决定。一般情况下，掘进100M以上（同时前50环完成掘进7日以上），可以根据工序情况和工作整体安排，开始进行反力架、负环管片拆除。盾构始发注意事项（1）盾构始发前，需检查核实各电缆、电线及管路的连接是否留有足够的供盾构机前进需要的拉长量；人员组织机具配备是否到位等。检查基座、反力架、洞门密封及端头加固是否满足设计要求。（2）盾构推进前，为减小盾构机的推进阻力，在盾构机的基座上涂抹黄油，为避免刀盘上的刀具在进洞时损坏洞门密封装置，在刀盘和刀具上涂抹油脂。（3）盾构机在导轨上逐环推进并尽快推进掌子面，然后盾构开始掘进。涂抹黄油盾构始发注意事项（4）盾构机在进洞前，在盾构机的两侧分别焊接防扭桩，防止盾构刀盘转动时带动整个盾体转动，防扭桩应能承受盾构机的扭矩并能将扭矩传给盾构基座。减少刀盘的设定扭矩，使其值不得大于最大扭矩的40%。在盾构机进入洞门密封装置后及时切除，切口应平整。防扭桩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，必须对始发台两侧进行必要的加固。盾构始发注意事项（5）根据实际情况控制施工参数，一般在始发进洞时推进速度在2