辽宁地铁工程盾构法施工技术解读上

XX地铁盾构法施工技术1工程概况

XX地铁XX号线XX—XX区间起点设计里程为DK6+997.240，终点设计里程为DK7+946.098，区间长度为948.858m。区间隧道为单洞单线圆形断面，线间距最小为13m。区间线路沿建设西路南侧绿化带走行。隧道结构底最大埋深22.49m（覆土厚度16.49m），最小埋深16.14m（覆土厚度10.14m）。本区间为第四系浑河高漫摊及古河道地貌；本区间场地地形较平坦，地面标高41.04m~39.88m之间，相对高差1.16m,大部分地面高程40.50m左右。地基稳定性较好，地震基本烈度为Ⅶ度，属于非液化场地，建筑场地类别为Ⅱ类，标准冻结深度为1.20m。区间1场地范围内地层分布起伏不大。区间地下水类型为松散岩类孔隙承压水，上部（浑河高漫摊及古河道堆积物）分布有水量贫乏的孔隙潜水。本区间承压水稳定水位埋深11.335m，水头标高29.112m。地铁隧道位于松散岩类孔隙承压水中，含水岩组岩性主要为中、粗砂、砾砂、圆砾，平均厚度约30米。中间相对稳定粘性土④-1隔水层，渗透系数为80.0m/d~83.4m/d，属强透水层，地下水极丰富。本区间盾构机需在XX暗挖车站调头，往返2次穿越XX明渠。2.1盾构始发准备盾构始发是盾构施工的关键环节之一，也是盾构施工安全和质量事故多发阶段。由于本标段采用一台盾构进行施工，先后进行四次始发，充分做好盾构始发的准备工作是盾构安全始发顺利掘进的关键。盾构始发的主要施工内容包括：安装盾构机始发基座、盾构机组装就位和调试、安装洞门密封圈、安装反力架及钢环、拼装负环管片、拆除洞门围护结构、盾构机贯入作业面加压和掘进等。2盾构始发

2.1.1始发架的设计及拼装始发架决定着盾构机初始姿态，始发架的正确定位与否以及坚固程度，直接影响盾构始发掘进质量，见图2-2和图2-3。在安装时按以下步骤进行：(1)始发架范围内底板找平，注意标高不宜有正差，以便调节高度。(2)吊入始发架，可分段下井，井下固定其位置，螺栓连接。(3)测量找正始发架三维位置，一般轴向采用前高后低布置，预留2‰坡度。(4)将始发架同车站本体结构固定，固结强度应能抵抗盾构切削反力。2.1.2反力架下横梁就位(1)下井前按照指定位置在下横梁上焊接后背钢管垫板及肋板，见图2-4。(2)吊装后与车站底板预埋件焊接固定。图2‑4反力架下横梁示意图2.1.3盾构机下井组装调试盾构机采用逆序下井，即先后配套台车，再连接双梁，再由盾尾-中盾-前盾-刀盘的顺序，盾构机吊装示意图及流程图如图2-5和图2-6。图2-6

吊装立面

2.1.4吊装、拼接反力架立柱及上横梁(1)下井前在上横梁和立柱上指定位置焊接后背钢管垫板及肋板。(2)焊接上横梁上反力牛腿及后背钢管垫板。(3)立柱范围内底板找平，按照下图所示位置吊装反立架立柱，立柱底两侧钻孔下膨胀螺栓，同立柱焊接牢固，见图2-7。(4)测量立柱垂直度，将立柱顶部同中板预埋钢筋焊接固定。(5)螺栓连接立柱及下横梁，焊接水平支撑钢管。(6)吊装连接上横梁，焊接水平支撑钢管

2.1.5凿除洞门掘进范围内的围护结构(2/3部分)(1)放样：在洞口凿除之前，对洞口凿除部位进行放样，确定需要凿除的围护桩面积和部位。(2)搭设脚手架：在洞圈内搭设钢制脚手架，在刀盘前加垫木板条，用来保护刀盘防止崩出混凝土块时被砸坏。(3)第一次围护桩破除：破除700mm留300mm(包含最外侧的钻孔灌注桩主筋)。施工时，首先在洞门内凿三个观测孔(上部两个，下部一个)，用来观察外部土体加固及土体漏水情况，如土体基本不漏水，则开始凿除工作。洞门混凝土分成九块凿除，暴露出内、外排钢筋，割去内排钢筋，保留外排钢筋，清除混凝土和废钢材，清理干净落在洞圈底部的混凝土碎块。2.1.6洞门防水帘布橡胶板安装(1)检查洞口预埋钢环平整度和螺栓孔的孔距准确度，如有偏差根据实际偏差量调整圆环板孔洞位置。(2)在洞圈内搭设脚手架。(3)依次安装帘布橡胶板和圆环板，上双头螺栓，拧紧螺母固定防水板。(4)根据螺栓中心位置焊接扇形翻板，共计94块。安装后扇形翻板下部净距8mm。(盾构机进洞后间距13mm)比较2.1.7附属设施准备到位(1)出渣龙门吊安装就绪，能够使用；(2)渣土坑及土车倾倒装置施工完成；(3)车站内电瓶车走行轨道及岔线形成。2.1.8拼装0~8＃负环管片(1)将负环反力垫板按照下图管片接缝位置切割成6块，并在螺栓孔位置钻孔，切割和钻孔过程中要求切缝整齐并保证钢板的平整度。(2)下井前在地表先将负8环管片同切割后的反力垫板，用过螺栓焊接牢固，固定在管片上。(3)第8环负环管片下井后，在盾尾管片拼装区180度范围内安设7根木条，(75mm厚)以确保不损坏盾尾密封刷。(4)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，并将反力架同推出盾尾的负环管片后反力垫板焊接牢固。(5)为了避免负环管片全部推出盾尾后下沉，在始发架导轨上用角钢将负环管片托起。(6)第二环负环以后管片将按照正常的安装方式进行安装。随着负环的进一步拼装，盾构机快速地通过洞门进行始发掘进施工。负环管片安装注意事项：(1)在盾尾壳体内安装管片4道支撑垫块，为管片在盾尾内的定位做好准备。(2)安装前，在盾尾内侧标出第一环管片的位置和封顶块的位置，然后从下至上安装第一环管片，安装时要注意使管片的位置与标出位置相对应转动角度符合设计要求。(3)安装拱部的管片时，由于管片的支撑不足，用角钢焊在盾尾做临时加固。(4)第一环负环管片拼装完成后，用推进油缸把管片推出盾尾，然后进行下一环管片的安装。(5)管片在被推出盾尾后，要马上加固，防止管片下沉或失圆，采用钢绞线在管片外箍紧，同时由于盾构推进时可能产生局部偏心力，因此支撑应确保平稳。(6)盾构机进入预留洞门前在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂润滑油脂以免盾构机刀盘刮破帘布橡胶板影响密封效果，同时清除在底部的渣土。2.1.9凿除洞门剩余1／3范围300m厚围护结构(1)搭设脚手架：在洞圈内搭设钢制脚手架，在刀盘前加垫木板条，用来保护刀盘防止崩出混凝土块时被砸坏。(2)全面检查盾构机状态，做好盾构推进的一切准备工作，做到洞口剩余砼凿除后能立即推进施工时，方可开始凿除洞门其余部分。(3)剩余围护桩破除：破除剩余300mm厚钻孔桩结构(包含钻孔桩主筋)。2.2盾构始发掘进参数计算及取值2.2.1土压力设定经计算在XX站盾构始发处土压力为0.11Mpa，在盾构始发时应建立较高的土压，并维持土压力稳定，保证始发井附近的地表沉降在要求范围内。因此，将始发时土压力设定为0.13Mpa左右。2.2.2始发掘进推力的计算(1)盾构外周和土体之间的摩擦阻力或粘附阻力取盾构机入土2m、4m、8m三种情况计算摩擦阻力。当盾构机进入2m时：F1=174.2T当盾构机进入4m时：F1=348.4T当盾构机进入8m时：F1=696.8T(2勺)盾构傲正面体阻力这一跳阻力过就是湿作用稍于盾宁构正惯面的指土压隶力和秘水压断力。未计算质结果夕可得F2苏=2帽96丙.3现t(3恩)管片堤和盾争壳外暂层板比之间筐的摩摔擦阻些力式中椅，ns—野—隧道萝管片添的环陕数(一般锻采用2~暮3)，Ws—滔—隧道破管片骡每环体的重愤量(t胞)，μs—朱—盾壳清钢板择和隧葛道管沙片之寇间的齐摩擦文系数(一般疗采用0.零3~西0.践5)。施工嚼中，ns取3，Ws为16购t，μs取0.璃4，则熔：F3裁=1宝9.隙2t所以响盾构遇机始察发所绣需推潮力为讯：当推扎进2m时：F=蛾17士4.朝2+附29壮6.辆3+突19欺.2荒=4刷89拣.7惠t当推渠进4m时：F=胞34竿8.悄4+姑29仗6.膜3+踪蝶19牵.2贯=6剂63符.9刘t当推跑进8m时：F=规69县6.慢8+后29映6.罚3+筹19邮.2刃=1械01昼2.怠3t施工脑时以轿此理文论计妄算值赶为目招标值已控制耕盾构炎千斤救顶总稿推力聚，并赶根据规具体员情况肯做相车应调货整。2.窃2.越3刀盘兰扭矩涉计算盾构吹的切草削刀押盘扭迟矩主笔要由俊土体乡丰的剪利切阻谅力产专生。扭矩T≈庭30恢0t·m，施盟工时废以此屯值为还目标毙值控瓶制刀煤盘切版削扭摔矩。2.墨2.某4盾构钥千斤局顶的付推进蓄速度围及刀卧盘转玩速的距设定在本漂工程蝇中，椅洞身亭范围拍内地邮层主评要为吨粉细适砂及忆粘土码层，柿由于娇处于环始发伤掘进彼阶段梳，推享进速膝度初街始设朽定应坟小于10帽mm诊/m缎in，初会始设撤定刀显盘转蝴速应鹅小于1.抚0r劈燕/m护in。2.氧3添加制剂使涉用方醉案(1律)粉细撕砂和妖砂卵盯石混欧合地兔层粉消细砂斑层和域砂卵撒石混疮合地硬层的狐掘进卧特征识：由己于上指部开楼挖面禁和拱把顶为作粉砂愤层，炎在盾供构掘彼进过价程中淋受扰铅动后漏稳定盏性较摊差，险维持木工作吉面稳凳定是野重点烘之一眉；粉米细砂晨和卵忙石的钉混合扔地层荐较单浮纯的匆砂卵孤石地考层含眯砂量缸大，疗对刀险具磨跳损较与纯砂怨卵石档地层穿大；遮粉细蒸砂和州砂卵粉石互反层的腊混合发后的付渣土膛和易绿性较免纯砂夜卵石配地层垂好，腿但需描加强优密封牛仓内小挖掘喜土的震搅拌笛。(2颤)粉细裳砂层叔和砂枝卵石萄混合耕地层炭添加登剂使乔用的令主要在目的巧：维遥持开姿挖面黄的稳已定；脂增加岭地层他的润纪滑性处并冷墓却刀停盘及呆相关述部件膨；提创高挖怒掘土获的可劲排性咱。添堆加剂叠的使浙用方之案：巡寿以泡严沫为击主，廉辅以稳稠泥违浆。割根据现以上丘的地巴层分姥析和并目的泥，添阻加剂凝种类给、注返入部握位和需注入我量如并下：妈刀盘写前：耀约20窗%的理笛论开掠挖量归的稠伏泥浆+约40购%的理送论开侮挖量勉的泡膨沫；运密封纸仓：骄约30响%的理棒论开铜挖量且的泡很沫；伏螺旋惧输送拿机：令加泥矮水添岗加剂缠注入拍压力搏，需仙控制逢参数尤为刀携盘前友的注讽入压圾力，典以平瓶衡开门挖面闪的水阔压力巩为宜悟。在淡本区诊段内劝设定摇注入响压力男初始印设定炼为0.形15角~0誓.2少MP叠a。2.唐4盾构告机初稻始掘座进控屋制(1伞)盾构肆机进停洞前违，切饱入帘双布橡迫胶板饶后，湖须先熟在密摊封仓赢内用掠螺旋亏机反硬转的前方式呢填充沸粘土郑或人皆工浆型液30句m3，防浸止进洗洞后烛端头附井外遥测地油表塌翻陷。辽同时砌为避货免刀巧盘上斥的刀贪头损棋坏洞鹊口密检封装绢置，仿在刀尘头和究密封扇装置周上涂绸抹黄篮油以政减少凝摩擦回力。片盾尾尿钢刷希中必外须充养满盾推尾油晃脂。(2爪)盾构推机进分洞后钉，始箭发掘船进为涂试推员进阶受段。倦试推哄进分哪为三晕个阶唇段。律第一挡阶段36米，套第二但阶段30米，持第三评阶段30米。(3摩)盾构尽机进播洞后荷，必财须穿鲁过8米的步加固号区。鲁盾构较机穿用越时样，姿昨态调锁整较驶为困臣难。伞在此验阶段盲推进比时，面推进林速度改控制帜在0.涛5~显1.述0c葛m/胡mi剧n。并局同时养相刀能盘内栽添加楼水和弯泡沫蛛剂。逝密切界注意读，刀擦盘扭些矩和扰土仓规压力级变化住情况历，一闪旦发伙现突锤然降萌低，割则可慈认为于盾首柱已出帐加固闭区，肌但由惜于盾葱尾仍用在加括固区帐内，搭因此教不能桨对盾耕构姿壮态作棕较大踩调整浑，待纤盾构篮继续巾推进赚，确外信盾蚂尾脱该离加震固区档后，享方可恒对盾赴构姿雕态做读出调要整。(4鲁)试推获进第城一阶记段为36米，脆日进迎度按没照2~各4环控浪制，寻对密古封土广仓内应刀盘嫁转速服、压闪力、监推进框速度质、千轻斤顶掩推力斯、注汗浆压该力及欺注浆沟量等阁诸项眨，分销别采逆用三撑组以昏上不秘同的贝施工登参数宅进行公试验唇掘进乞。通戒过对们隧道别沉降永、地挥表沉鼓降的债测量颤和数彼据反箩馈确李定一标组合缠理的码施工盾参数旋。(5吧)试推户进第远二阶留段为30米。赛在此室阶段腊可视答地表府、地舱层变雀化情睬况，缴将日辫推进采速度鞋增加扔至5~梨6环。妖采用组已经叙掌握婚、适阿用的蝴各项酱参数氏值，批通过骨施工跨监测位，根侮据地产层条绪件、突地表属管线凡、建商筑物落情况叹对施贷工参羽数作尝出慎找密细陕致的列调整课，取两得最婆佳的少施工阁参数祥。(6沫)试推梨进第示三阶饭段为恼正式怠掘进酬施工纸的准份备阶役段，南此阶两段计惧划控元制日蜻掘进碗速度扭为8环左工右，晓但强装调应脑以服雾从地啄面沉洋降、索建筑葛物保皮护为川原则流。2.怕5盾构意始发泽注意忙事项(1雀)盾构姻始发进前，障需检裹查核霜实各速电缆奋、电降线及弃管路撒的连辛接是材否留激有足悼够的奴供盾脱构机搁前进所需要努的拉鼻长量环；人晚员组叼织及解机具币设备胞配备类是否燃到位胡等。秀检查生基座嚼、反合力架蚂、洞塘口密辨封及慈端头掌加固鉴土体博是否划满足所设计介要求室。(2叉)盾构食推进都前，盆为了败减小恐盾构杂机的灯推进莫阻力朱，在涛盾构帆的基屑座轨薄道上鼓涂抹拘黄油棕，为污避免身刀盘过上刀锦具进言洞门撕时损东坏洞皮门密装封装尸置，叛在刀旅盘和蒸刀具召上涂信抹油海脂。(3赚)为了扰防止薄从始撑发钢摩环注屋浆时扎水泥训砂浆棍浆液悼进入丹同步脂注浆各的管收路内宵，在柔注浆沙前需垒将同萄步注汁浆管惧路出勉口处绸加装纲止浆侵塞。(4拼)盾构匙机在槽导轨烤上逐荡环推驳进并锯尽快菊贴近销洞口买掌子镜面，凯然后塔盾构昨开始圣掘进端。(5炭)防止薄盾构诵机旋狭转的朗措施在盾肉构机型的两砖侧焊盆防转寇块(注意最不得览损坏及铰接谅处的纸密封)，防忙转块玻应能总承受恰盾构砖机的顺扭矩犁并能侨将扭惹矩传格递给反盾构哄基座泳。减缝少刀陡盘的捷设定限扭矩辈，使阵其值搏不超尸过最辆大扭甘矩的