超深圆形工作井大盾构分体始发技术

超深圆形工作井大盾构分体始发技术
摘要：本文以深大城际2标2#工作井~坪山站区间为例，对大直径土压平衡盾构机分体始发进行了系统描述，重点介绍了盾构机主机井下组装、延长管线安装和后配套井上布置的施工过程，根据现场工况，结合理论计算，选择合理的施工方案。

结合国内外的一些施工理念和施工方法，顺利完成盾构机的分体始发。

本文为大直径土压平衡盾构机分体始发技术，积累了宝贵的实践经验，对我国盾构施工技术有重大指导意义。

关键词：盾构机；分体始发；土压平衡；大直径
前言：随着我国经济的不断发展，当前城际铁路建设规模正不断扩大，超深圆形竖井的盾构机施工正随着科学技术的发展而不断完善，将其应用在实际施工中能够提高建设效率，其相较于常规盾构机，但进场、下吊、组装、始发到吊出离场的难度更大，因此需要提高施工人员的技术应用要求，以此快速地完成盾构机的吊装下井施工作业。

在此基础上，必须探索符合实际需求的始发专项施工，在保证施工质量与安全的条件下，将施工的步序进行调整，以更加合理、经济的吊装顺序进行施工及始发，从而提高工程建设效益。

一、分体始发综述
受盾构始发井结构所限，盾构机始发阶段无法满足盾构机整体始发出渣和管片安装的要求，必须采用分体始发的方式。

根据本工程始发井结构、场地布置、设备设计等因素，本着减少分体始发管线的使用量、减短分体始发的施工时间、减少分体始发人工工作量为原则，分体始发分为三个阶段：第一阶段主机掘进，第二阶段主机、设备桥、1#台车、6#台车掘进，第三阶段转接整机掘进，始发转接流程如图1示。

图1始发转接流程图
二、始发井概况及前期准备工作
2.1始发场地概况
深圳机场至大亚湾城际深圳机场至坪山段工程2标（五和-聚龙）土建八工区施工任务为大坪2#工作井、2#工作井～坪山站区间。

2#工作井直径36m，主体结构设计内净空34m，侧墙厚1.7m，单线吊装口长15m，宽11m, 井深51m。

图2工作井底板结构平面图
2.2前期准备工作
2.2.1端头加固
本工程始发端头加固有两方面的作用，一方面是为盾构始发提供稳定的地层
条件，保证安全、顺利始发，另一方面是为盾构吊组装提供足够的地基承载力，
保证盾构吊组装作业的安全。

端头加固根据吊装和工程需求具体设计实施并在盾构机进场前完成。

2.2.2始发托架安装
始发托架主要承受盾构机的重力和推进时的摩擦力，当盾构在组装时还需要
对主机进行前后移动，结构设计还需考虑盾构前后移动施工的便捷和结构受力。

在钢梁上设置钢轨作为盾构机导向轨道。

基座就位后通过横向和斜向进行加固，
两边使用横梁与始发洞口的预埋件进行焊接加固。

同时在盾构机在基座上前进时，在盾体上加焊防扭转牛腿。

安装位置根据组装及始发位置确定。

始发架为拼接式，预留盾尾横向焊接通道。

2.2.3洞门止水装置安装
洞门密封止水装置采用橡胶帘布和折页式压板密封。

安装在始发洞口预埋的
圆环板上，圆环板采用Q235A钢板制成，在工作井结构施工时进行安装。

圆环板
上预留固定螺孔，帘布橡胶板通过压板、螺栓固定到洞口钢环上。

2.2.4延长管线准备并安装
按厂家提供延长管线清单提前准备延长管线。

由于工作井较深，下井管线较长，需使用管架固定在工作井冠梁侧壁处。

防止管线摆放杂乱造成管线挤压，以
及因固定不牢导致管线下滑等问题。

图3下井管线布置图
三、主机井下组装过程
3.1第一阶段分体始发
第一阶段始发是主机单独掘进，具体流程为：始发架定位→前中盾底块下井
→主驱动翻身下井拼装→前中盾左右块下井拼装，附属件下井拼装→前中盾顶块
下井拼装→中后盾底块下井，米字梁下井拼装→中后盾左右块下井拼装，附属件
下井拼装→中后盾顶块下井拼装→安装铰接密封→中后盾前移，连接铰接油缸→
刀盘下井安装，主机前移→拼装机下井拼装→盾尾在地面拼焊后下井→盾尾校圆，与中后盾焊接→主机平移至前导洞→螺机下井安装，反力架安装→整机管线连接，调试→第一次分体始发。

图4第一阶段地面台车摆放图
图5第一阶段井下组装示意图
3.2第二阶段分体始发
当第一阶段掘进42m，拆除部分管线，依次吊装设备桥、1#台车、6#台车下
井并与主机相连，安装后配套皮带，管线连接、设备调试，开始第二阶段的掘进。

利用6#台车上的皮带机驱动及下料口出渣。

图6第二阶段井下组装示意图
3.3整机始发
第二阶段掘进58m后，拆除所有延长管线，断开后配套皮带，利用电瓶车将
6#台车拖至后导洞，依次吊装2#、3#、4#、5#台车下井，用电瓶车牵引与1#台
车相连，连接整机管线，设备调试完成后开始整机掘进。

图7整机始发阶段井下组装示意图
四、延长管线布置
始发第一阶段中，井下空间主要布置的是盾构机主机、延长管线及始发所需
的反力架、始发基座。

始发管线延长部分以S弯形式暂存于井下，后配套台车放
于地面。

分体始发过程中，随着盾构机主机向前掘进，所有管线需随着掘进速度向前
延伸，在此工序中，加装工装以便于延长管线向前延伸。

工装主要结构由花兰螺丝、工字钢、滑动小车以及2m、2t软吊带组成。

工字钢由吊篮螺丝固定在管片
侧壁上，软吊带捆绑延长管线固定在滑动小车上，滑动小车可在工字钢滑动，通
过盾构机主机掘进，带动滑动小车向前延伸管线，现场实物照片如图8所示。

图8管线输送实物图
五、管片运输及注浆
5.1 分体始发管片运输
管片运输为地面存放位置至拼装机抓取区间段管片的运输方式，管片运输由
水平运输和管片吊卸两道工序组成。

管片垂直运输是指从出渣口垂直吊装下井，与以往盾构施工相同，不再赘述。

管片水平运输时，将管片放置临时加工的管片小车上，然后通过卷扬机讲管片小
车一次拉至管片安装机能够抓取的位置，每次管片运输一片，管片安装机抓持管
片后，管片小车后退运输下一片管片。

为满足拼装机行走行程要求需准备两段长
2m和两段长4m的短轨道，随着盾构机向前掘进延伸。

第二阶段及整机掘进管片
运输由管片吊机完成，不再赘述。

5.2回填注浆
由于盾构机配置注浆系统在1#台车，第一阶段分体始发1#台车放置于地面，由于井深达51m，注浆过程浆液容易发生离析，且容易堵管，清洗耗时较长，可
将注浆机挪至井下，通过管片开孔向向管片背后空隙注入砂浆。

前期为防止浆液
包裹盾体，可以采用吹填豆粒石的方法，在管片底部进行吹填，防止管片脱离盾
尾后下沉。

六、分体始发过程注意事项
1.在进行始发托架、反力架和首环负环管片的定位时，要严格控制始发托架、反力架和
负环的安装精度，确保盾构始发姿态与设计线路基本重合。

2.始发前基座定位时，先由测量组测定预埋钢环中心，通过实际洞门中心、设计洞门中
心位置确定始发水平及垂直姿态，为防止盾构始发“栽头”将始发架的安装高程抬高
20mm~30mm。

3.在始发阶段，防止盾构机低头，另一方面须防止埋深较浅、推力大而引起盾构机上飘。

盾构刚始发时，掘进速度放慢，同时加强后盾支撑观测。

4.始发初始掘进时，盾构机处于始发托架上，因此需在始发台及盾构机上焊接相对的防
扭转支座，为盾构机初始掘进提供反扭矩，在盾构机通过托架后应及时割除并打磨平
整。

5.在始发阶段由于设备处于磨合阶段，注意推力、扭矩的控制，同时也注意各部位油脂
的有效使用。

盾构推进速度宜控制在 10~20mm/min 以内。

掘进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入地层所产生的扭矩小于始发台提供的
反扭矩
6.拟定掘进参数，通过对隧道沉降、地表沉降的测量和数据反馈而不断调整。

7.在盾尾进入井壁前必须再次灌满盾尾油脂，当盾构机进入洞圈后马上进行洞圈帘布橡
胶板的整理工作，固定较链挡板。

8.为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。

在盾尾脱离洞口加固区后，通过管片的注浆孔均匀地向外部压注双液浆，以提高洞口
的密封性能。

9.掘进过程中应注意管片的拼装与螺栓紧固，成型管片错台不大于 15mm，管片的螺栓
紧固力矩需满足图纸要求。

10.第一阶段分体始发时，可将盾尾油脂系统和润滑油脂系统挪至始发井底板，减少延长
管线使用量。

结束语：
随着国内盾构施工对工期的要求不断提高，类似超深圆形竖井情况
下的盾构施工不可避免。

本文通过对盾构组装及分体始发的施工工艺及施工步骤
进行分析，减少盾构在吊装、始发过程中的施工成本，以此提高施工的经济性、
效率性和安全性。