隧道工程盾构始发掘进要点

隧道工程盾构始发掘进要点一、盾构上靠盾构机刀盘接触到围护结构之前，土仓内土压为0bar，开始切削C35混凝土围护结构保护层时，土仓压力将逐渐上升，此时，应打开螺旋机，及时输出刀盘切屑下来的混凝土块，防止土压上升，保持土仓内土压为0bar，避免推力快速增长使始发架、反力架所受荷载过大。经计算盾构机切削混凝土墙的推力为6218.7KN，根据实际施工情况具体调整，原则上始发推力不得大于8000KN即800T。当刀盘切削完围护结构最外层混凝土时，即进入加固区，此时应逐渐降低螺旋机转速，逐渐升高土压至0.3~0.8bar，出加固体后逐步升高至0.5~1.0bar，推力控制在500~800T左右（可根据实际情况具体调整），并及时对端头地面进行监测，以检测当前土压设置是否合理，并根据监测结果及时进行调整。二、始发掘进要点1、盾构始发掘进时的总推力应控制在反力架承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切人地层所产生的扭矩小于始发基座提供的反扭矩。2、在盾构推进、建立土压过程中应注意对洞门密封、始发基座、反力架及反力架支撑的变形、渣土状态等情况进行认真观察，发现异常，应适当降低土压力(或泥水压)、减小推力、控制推进速度。3、由于始发基座轨道与管片有一定的空隙，为了避免负环管片全部推出盾尾后下沉，可在始发基座导轨上焊接外径与理论间隙相当的楔木，使楔木将负环混凝土管片托起。4、在盾构内拼装好整环后利用盾构推进油缸将负环管片缓慢推出盾尾，直至与反力架接触面接触，并用管片螺栓连接固定。负环及以后管片将按照正常的安装形式进行安装。5随着负环管片的拼装，应不断用准备好的木楔填塞负环管片与始发基座轨道及三角支撑之间的间隙，待洞门围护结构完全拆除后，盾构应快速地通过洞门进行始发掘进施工。6、始发前盾尾钢丝刷必须用手涂盾尾密封油脂，且必须达到涂抹质量，饱满、均匀，每一根钢丝上均粘有油脂。7、严禁盾构在始发基座上滑行期间进行盾构纠偏作业。8、盾构始发过程中，严格进行渣土管理，防止由于渣土管理控制不当造成地表沉降或隆起;开始掘进后，必须加强地表沉降监测，及时调整盾构掘进参数。9、当盾尾完全进入洞门密封后，调整洞门密封，及时通过同步注浆系统对洞门进行注浆，封堵洞圈，防止洞门密封处出现漏泥水和所注浆液外漏现象的发生。同时严禁有松开推进千斤顶的动作。10、在始发阶段由于盾构设备处于磨合阶段，要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效使用。三、管片拼装本区间盾构隧道采用通用型管片错缝拼装，管片基本参数：内径：5500mm，厚度：350mm，宽度：1500mm。每环管片分6块，3块标准块各67.5°；2块邻接块各68.0°；1块封顶块21.5°。通用型管片分普通型和特殊型管片，其中普通型管片安装于一般地段，特殊型管片安装于联络通道与隧道连接处。1、工艺流程2、质量要求根据招标图纸及相关技术规范，整环管片的拼装精度要求见下表。另外，要求管片表面不得出现裂缝、破损、掉角等现象。整环管片拼装精度要求序号项目允许偏差（mm）1螺栓孔孔径、孔位±12管片成环后内径±23成环后外径＋6，－24环缝张开≤25纵缝张开≤23、防水材料的粘贴1）弹性密封垫、自粘性橡胶薄板、传力衬垫的安装按设计要求进行，避免错用漏用。2）密封垫等材料的安装要制定专门的作业指导书，并要求在施工中必须严格执行。在弹性密封垫粘贴安装前清除管片上预留凹槽接触面的灰尘，防止安装后剥离、脱落。安装时应特别注意，弹性密封垫必须精确的粘贴在凹槽的正中位置，以保证管片拼装时弹性密封垫能以最大面积接触。3）在存放管片进行密封垫粘贴的场地配备防雨、防潮设备，避免密封垫或软木传力衬垫淋雨、受潮而损坏。4）在管片拼装前，若因故导致弹性密封垫损坏或遇水膨胀条发生了预膨胀，则必须重新更换弹性密封垫。4、拼装顺序本标段管片按设计采用错缝拼装方式，拼装时先拼装底部，按左右对称顺序逐块拼装，最后拼装封顶块。封顶块拼装时先以搭接2/3（或1000mm）的位置径向推上，然后再纵向插入。5、环、纵向螺栓连接管片连接螺栓分为环向螺栓16颗，纵向螺栓12颗，是保证管片拼装质量的重要环节，连接件的质量十分重要。同时，在施工过程中还要加强施工控制，防止管片拼装时产生“踏步”，紧固螺栓前必须认真地进行对位；管片连接螺栓必须拧紧，螺栓紧固采取多次紧固的方式。管片拼装过程中安装一块即初紧一次螺栓，拼装结束后及时对环纵向螺栓进行二次紧固。盾构掘进下一环时，借助推进油缸推力的作用，再一次紧固所有的螺栓尤其是纵向螺栓。6、施工要求为保证管片的拼装质量，制定专门的管片拼装作业指导书，对拼装施工人员必须进行岗位培训；同时，要求在施工中还必须做到以下几点：1）在管片拼装之前清除盾尾拼装部位的砂浆等异物，并检查管片外观以及密封材料的粘贴情况，若有损坏必须经修复且符合要求才可拼装。2）拼装时要避免损坏管片和密封条，若意外造成管片损伤，要更换完好的管片拼装并对受损管片进行修补，密封条受损也必须更换。能满足要求的方可使用，对不能达到要求的坚决不准使用于隧道中。3）管片螺栓必须拧紧，每环拼装结束后应及时拧紧纵、环向螺栓，在推进下一环时，应在千斤顶顶力作用下，复紧纵向螺栓。当成环管片推出盾尾后必须再次复紧纵、环向螺栓。隧道贯通后必须第三次复紧纵、环向螺栓。四、同步注浆1、注浆材料及配比设计（1）注浆材料采用水泥砂浆作为同步注浆材料，其抗压强度R7≥0.1MPa，R28≥0.5MPa，水泥采用P0.32.5普通硅酸盐水泥。（2）浆液配比及主要物理力学指标拟采用表6.2-3所示的配合比。掘进中根据地质、周边环境等进行现场调整。初凝时间：一般为6~8h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整初凝时间。（3）注浆速度同步注浆速度应与掘进速度相匹配，按盾构完成一环掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。（4）注浆结束标准采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设计值的90%以上时，即可认为达到了质量要求。2、同步注浆方法、工艺与设备（1）同步注浆方法与工艺同步注浆与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，采用双泵四管路（四注入点）对称同时注浆。注浆采用自动控制方式由控制程序自动调整注浆速度，当注浆压力达到设定值时，自行停止注浆。（2）设备配置①搅拌站：建造砂浆搅拌站一座。②同步注浆系统：配备液压注浆泵2台（盾构机上已配置），注浆能力2×10m³/h，8个盾尾注入管口（其中4个备用）及其配套管路。③运输系统：砂浆罐车（8m³），带有自搅拌功能和砂浆输送泵。随编组列车一起运输。（3）注浆效果检查①注浆效果检查主要采用分析法，即根据P-Q-t曲线，结合掘进速度及衬砌、地表与周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断。②必要时采用无损探测法进行效果检查。（4）同步注浆质量保证措施①在开工前制定详细的注浆作业指导书，并进行详细的浆材配比试验，选定合适的注浆材料及浆液配比。②制订详细的注浆施工组织和工艺流程及注浆质量控制程序，严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出P（注浆压力）—Q（注浆量）—t（时间）曲线，分析注浆速度与掘进速度的关系，评价注浆效果，指导下次注浆。③根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工工艺，发现情况及时解决。④做好注浆设备的维修保养，注浆材料供应，定时对注浆管路及设备进行清洗，保证注浆作业连续进行。3、二次补浆施工中主要根据管片的渗漏情况、注浆效果及地面沉降等判断是否进行二次注浆。二次注浆通过管片上的拼装孔进行，在完成注浆以后采用止浆塞将管片注浆孔封堵。注浆工艺流程及管理程序图五、盾构姿态控制1、自动导向系统和人工辅助测量控制盾构掘进方向和盾构姿态该系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够全天候在盾构机主控室动态显示盾构机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。据此调整控制盾构机掘进方向，使其始终保持在允许的偏差范围内。随着盾构推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位。为保证推进方向的准确可靠，拟每周进行两次人工测量（具体测量次数由实际施工进度和线路情况确定），以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态，确保盾构掘进方向的正确。2、采用分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的盾构姿态信息，结合隧道地层情况，通过分区操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向。在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力；在下坡段掘进时则适当加大上部油缸的推力；在左转弯曲线段掘进时，则适当加大右侧油缸推力；在右转弯曲线掘进时，则适当加大左侧油缸的推力；在直线平坡段掘进时，则应尽量在盾构保持抬头的前提下使所有油缸的推力保持一致。3、盾构掘进姿态调整与纠偏在实际施工中，由于地质突变等原因盾构机推进方向可能会偏离设计轴线并超过管理警戒值；在稳定地层中掘进，因地层提供的滚动阻力小，可能会产生盾体滚动偏差；在线路变坡段或急弯段掘进，有可能产生较大的偏差。因此应及时调整盾构机姿态、纠正偏差。1）参照上述方法分区操作推进油缸来调整盾构机姿态，纠正偏差，将盾构机的方向控制调整到符合要求的范围内。2）在急弯和变坡段，必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖来纠偏。3）当滚动超限时，盾构机会自动报警，此时采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。4、滚动控制采用使盾构刀盘反转的方法，纠正滚动偏差。允许滚动偏差≤3°，当超过3°时，盾构机报警，提示操纵者必须切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。5、竖直方向控制控制盾构机方向的主要因素是千斤顶的单侧推力，它与盾构机姿态变化量间的关系非常离散，主要靠盾构主司机的经验来掌握。当盾构机出现下俯时，加大下侧千斤顶的推力，当盾构机出现上仰时，可加大上侧千斤顶的推力或减小下侧千斤顶推力来进行纠偏。6、水平方向控制与竖直方向纠偏的原理一样，左偏时加大左侧千斤顶的推进压力，右偏时则加大右侧千斤顶的推进压力。7、盾构调整注意事项1）在切换刀盘转动方向时，保留适当的时间间隔，切换速度不宜过快。2）根据掌子面地层情况及时调整推进参数调整推进方向避免引起更大的偏差。3）蛇行的修正以长距离慢慢修正为原则，如修正得过急，蛇行反而更加明显。在直线推进的情况下，选取盾构当前所在位置点与设计线上远方的一点作一直线，然后再以这条线为新的基准进行线形管理。在曲线推进的情况下，使盾构当前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。4）推进油缸油压的调整不宜过快、过大，否则可能造成管片局部破损甚至开裂。5）正确进行管片点位的选择，确保拼装质量与精度，使管片端面尽可能与计划的掘进方向垂直。6）盾构始发方向控制极其重要，应按照始发掘进的有关技术要求，做好测量定位工作。六、洞门封堵在洞门封堵上，按时间可分为三个阶段进行：一是盾构机始发洞门的处理，二是盾构机始发期间的防水措施，三是盾构机始发后的防水堵漏措施。1、若洞门探孔后仍存在渗砂现象，则需采取注浆加固进行补救。注浆采用双液浆进行补注浆，间隔注入，从而达到防水并固结洞圈内部土体的效果。同时针对探孔水量，启用备用井或增加降水井，将水位降到隧底下1m位置。始发时依靠橡胶帘布的自身封堵对洞门周圈形成堵水堵土作用。2、随着盾构慢慢进入土层，根据本工程盾构机尺寸，正环管片拼至第三环即盾尾完全进入土体时开始同步注浆，此时水泥浆液添加速凝剂，确保初凝时间控制在4小时内。分次足量注浆。注浆采用间隔形式，洞门渗漏浆即暂缓注浆，注浆压力控制在0