盾构始发接收讲座

减小风险、防止事故的认识
通过对盾构工法原理与工况的深入认识、针对
不同的地质与环境条件，采用适宜的技术方案和 措施，加强技术管理、现场管理，盾构始发与接 收的风险是可控的
1、概述
1. 概 述
1.1 定义与主要工作内容
1.1.1 盾构始发
盾构由工作井（始发井）进入正常掘进的一段施工过 程。
• • • 准备阶段：端头加固、托架、反力架、盾构就位等。 始发阶段：凿除洞门至盾构主机完全进入地层并建立 土压平衡、实施同步注浆的过程。 扩延阶段：负环管片得以拆除，掘进参数得到优选， 进入正常掘进。
挡土墙 注浆孔
水
挡墙 砂、土
砼导台
盾构土中接收示意图
盾构土中接收图片
4.3 箱体接收
箱体接收技术是在接收井内施作承压刚筋混凝土
箱体，在箱体内回填砂土后封闭，以平衡内外水土
压力，防止涌水涌砂，从而达到盾构机安全进洞目 的的施工技术。常用于富含承压水地层且埋深较大 的土压平衡盾构机到达接收。
挡土墙 注浆孔
• 前进式注浆工艺
2、端头加固
2.2 加固范围
（1）地层与地下水特性（ 水、砂层） （2）盾构机长度 （3）盾构机中盾圆周径向孔位置（冷冻加固）
3、要点
3. 始发与接收要点
（1） 制定始发、到达施工方案及应急预案。 （2） 做好端头加固及各项准备工作。 （3） 严格按制定的施工方案施工，加强对地表、 地面建筑、地下埋设物、始发反力后背等的观察和 监测。
顶推托轮组
洞门预埋环板 端头加固连续墙 洞门凿除后的回填体
钢套筒
4
3
钢管直撑
钢套筒用作盾构接收时总体安装使用示意图
4.1 钢套筒接收
排 浆 口 顶推 托轮 组
钢套筒筒体下半块图片
托架
4.1 钢套筒接收
吊 耳 填料口
钢套筒筒体上半块图片
4.1 钢套筒接收
后 端 盖
4.1 钢套筒接收
场地移交 连续墙施工 破除洞门 盾尾补充注浆 盾构机掘削通过素混 凝土进入钢套筒
中铁一局
Biblioteka Baidu杨育僧
2014年4月· 武汉
提 纲
前言
1、概述
2、典型地层的端头加固
3、始发与接收要点
4、一些特殊的始发与接收方案介绍
5、盾构始发姿态控制措施
6、盾构导向与轴线偏差控制注意事项 7、应急预案的编制要点
前言
前
言
盾构在复杂地质条件下的始发与接收是盾
构法施工较突出的风险点，发生过一些事故，
有些后果严重，应给予充分重视。
人孔
钢筋混凝土箱体
回填土
砼导台
盾构箱体接收示意图
地连墙预埋玻璃纤维筋 盾构井预埋件 技术及施工准备 盾构井底板砂浆回填 浇筑中隔墙 回填土准备 端头加固检验 辅助常规加固及检查 水平注浆加固及检验 前进式水平注浆及检验 有害气体监测 接收井回填工作 粘性土回填 砼盖板施做 进洞掘进参数控制 应急回灌水准备 预埋洞门A环板 预埋注浆管 进洞0环外壁预埋焊接钢板
（1）加固方案不适宜； （2）加固范围内的质量未达到设计要求（强度、渗透系 数、均匀状态）； （3）漏水通道未封闭（开挖断面大于盾构外径形成漏水 通道）； （4）始发与接收方案与工艺不适宜； （5）测量、导向出现失误；
2.典型地层的端头加固方案推荐
洞口部位土体处于不稳定地层时，应对盾构始发和 到达部位的一定范围进行地层加固；加固土体应达到
钢套筒制作
洞门处回填素混凝 土 安装钢套筒
排空钢套筒中泥浆 打开加料孔试水 拆开钢套筒上半部 吊出盾构机
钢套筒填料、加压并封闭 检测
刀盘碰连续墙
钢套筒接收盾构机总流程图
4.2 土中接收
在围护结构凿除完毕后，接收井内开始进行填土回 水作业。填土采用人工配合挖机回填夯实，凿除的洞 门圈底部回填一定高度的中砂，防止盾构机低头。填 土完成后进行回水。 盾构水中接收技术最大的优点是免去了复杂的洞门临 时密封装置，保证了洞内外的压力平衡，为管片安装、 同步注浆、渣土排放提供了有利条件，大大提高了盾 构接收效率。
处理方法
在洞内进行双液注浆处理
对脱出的环板回加固
6、成都地铁某区间盾构始发后盾构掘进65环竖直方向 偏离轴线2100mm
原因： 1、导向系统数据输入错误。 2、缺人工复核。 3、没有分析VMT中的数据。
7、天津地铁某区间盾构始发后主轴承损坏盾构退出
盾构始发前对盾构机的适应性、可靠性的评审极其重要
应立即停止注浆并进行处理。
（7） 盾构前体盾壳被推出洞门时应束紧压板卡环上的钢丝绳 ，使压板压紧帘布橡胶板，防止洞门泥土及浆液漏出。
（8） 盾构全部进入接收井内盾构接收基座上后，应及时做好 管片与洞门密封圈间的密封。
3.3
其他
3.3.1 小半径曲线始发：
模拟选择最优割线 • 洞门根据曲线的转弯要求，一般将洞门圈做大。
1、概述
盾构接收
接收托架安装完成
1、概述
1.2 始发与接收的基本工况与要求
（1）盾构始发与接收时需拆除钢筋混凝土的围 护结构，要求裸露的土体应稳定、无漏水； （2）因始发与接收是一段工作过程，盾构在此期
间逐渐建压 （或逐渐减压、失压），不能达到理想
的土压平衡状态，难以支撑端头区域的水土压力。 要求距洞门一定距离、一定范围的土体保持稳定及 无漏水的状态；
（端头接口部位设计为T型接口， 增强隔水效果）。
2、端头加固
（2）当用其他方法难以达到稳定开挖面土体时，采用冻结法可取得 较好的效果，可使不稳定的含水地层能形成强度很高的冻土体，形成 完整的防水屏蔽，起到隔水和挡土墙的作用。
（3） 水平注浆
• 深埋砂层，旋喷难以达到效果； • 补强、堵水；
• 止浆墙、杯口要可靠，注浆压力能上去；
1、概述
1.3 始发与接收的易发生的问题及原因 1.3.1 问题
（1）拆除围护结构： 裸露的洞门土体坍塌、涌水，端头地面沉降、坍塌； （2）盾构破除加固区土体： 漏水、沉降； 涌水、涌砂、危及隧道； （3）盾构在逐渐建压 （或逐渐减压）过程中，地面沉降；
（4）盾构始发姿态偏差
（5）隧道轴线偏差
1.3.2 原因
1、概述
1、概述
1.1.2 盾构接收
盾构临近及进入另一工作井（ 接收井）的一段施 工过程。 • 准备阶段：一般指距到达洞门约100m的一定距离 ； 联系测量、加密测量，保证贯通精度；加强管片连接
；托架准备等。
• 临近阶段：凿除洞门，盾构进入加固区；封闭漏水通 道。
• 接收阶段：盾构破除洞口土体，完全进入接收井，管 片与洞门可靠封闭。
典型案例
1、杭州地铁四号线某区间 接收后透水、流砂事故： 端头上方为粉细砂层，采 用冷冻法加固，隧道埋深 19m，水位在地下1.5m。
原因：冻结体消融形成漏水缝隙。 措施：油性聚氨酯封堵，应选择 正确的封堵位置。
2、南京地铁二号线某区间盾构破除洞口后涌水涌砂事故
原因：加固体开挖断面和盾构外壳之间 的缝隙没有可靠封堵，刀盘破土后停顿 了10余小时，没有完成全部接收封堵洞 门工序。
洞门封堵检查
砼盖板破除前安全确认
箱体接收施工工艺流程图
后期洞门施做
2、端头加固
4.4 始发双密封装置
洞门钢环板
400
内衬墙 折页压板
100
4
? 60
155 170
步注浆及二次注浆将管片与洞门可靠封闭。
•
（9） 盾尾完全进入接收井后以后调整洞门密封，采用同
3.2 接收的要点 3.2.1 盾构到达施工应满足以下要求：
（1）在距离接收井100m对盾构位置进行准确测量，同 时应对接收洞门位置进行复核测量，确定盾构姿态及纠 偏计划；纠偏应逐步完成，每一环纠偏量不能过大。
确，盾构轴线应与隧道轴线重合。
（8） •
盾构始发掘进应满足以下要求：
采取小推力、低扭矩始发掘进。刀盘进入洞门前，在 边缘刀具和橡胶密封圈上涂抹油脂，避免损坏洞门密 封装置。
•
对脱出盾尾的负环管片应及时进行加固，以保证在 传递推力过程中管片不浮动及下沉变位。最初的管片 安装保持良好的真圆度 初始掘进过程中必须加强对地面沉降监测并及时反 馈分析，不断调整盾构掘进施工参数。
（2）在距离接收井50m时应调整掘进参数，逐渐放慢 掘进速度，推力逐渐降低，缓慢均匀地切削土体，距离 小于10m时，进一步控制盾构掘进速度和掘进参数。 （3）临近接收井的20环管片应做好螺栓紧固、拉紧使 之连成整体，防止管片松弛而影响密封防水效果。
（4）盾构中盾进入加固区后，应利用其径向注浆孔封堵加固区 的漏水通道 。 （5）在拼装的管片进入加固范围后，应采用快硬性浆液封堵。 （6）最后一环管片拼装完成后，通过二次注浆孔注入双液浆进 行封堵。注浆过程中应密切观察洞门情况，发现有漏浆现象
（4） 正确测定和控制盾构机位置和姿态，防止下
沉、载头 。 （5） 可靠测量，多方法复测，保证隧道轴线正确。
3.1 始发
封堵墙第一次凿除
始发部位地层加固
安装盾构始发基座 盾构机组装
3.1.1 始发作业流程
盾构机调试
封堵墙第二次凿除
安装反力架与洞门密封装置
安装负环管片、定位
盾构机始发推进与负环管片安装 盾尾通过洞门密封后进行注浆回填
3、广州某水利工程 盾构到达富水砂层，承压水，到达推出后发生坍塌
4、无锡地铁盾构接收
原因：加固体和围护结构之间的结合部加固不 到位。 处理：强行推出后采用旋喷桩切断水源后封堵 洞门。
5、始发洞门涌水事故
事件：盾尾进入洞门密封圈后，并开始出现漏水现象，地面硬化层开裂、下沉。 原因：洞门顶部压板外翻，B板脱落，加固体质量不良。
• 举例：在310米曲线上始发，洞门圈比在直线上的洞门圈直径做大 70mm，外置注浆通道设计的盾构洞门圈直径做大100mm。
3.3.2 分体始发
• 建议：减少此类工筹（慢、差、费） • 采用短距离（50m）相对整体始发技术
4. 一些特殊的始发与接收方案介绍
4.1 钢套筒接收 盾构机到达辅助工法，即在盾构机到达端头加固不具 备或未完全具备施工作业条件时，为有效地规避盾构机进
站到达存在的安全隐患，采用盾构机站内钢套筒接收（洞
门破除后安装）与端头地面素混凝土连续墙加固（密贴车 站到达端围护结构地下连续墙）相结合的盾构机到达工法。
4.1 钢套筒接收
主体结构的围护结构 车站主体结构
反力架
前后法兰, 螺栓连接
3
后端盖
进料口
吊耳
盾构机主体部分
刀盘
钢管斜撑 钢板预埋件
成型隧道
托架
盾构掘进与管片安装
3.1.2 始发要点
（1） 盾构始发基座 应能承受盾构机的荷载，规定正确 的始发方向，稳固并有防盾构旋转措施，对始发时的偏压 保持有充分的强度。始发基座台面高度偏差不大于±30mm
，前端左右高程偏差不大于±20mm，始发基座与隧道轴线 偏差不大于±5‰；
（2） 洞门密封装置的内径略大于盾构外径，密封圈必
1、概述
加固土体
挡土墙 反力架 注浆孔
切削土
始发托架
盾构始发第一阶段模拟图
刀盘初始切削土体、填充土仓、逐渐建立反力，有一个过程。其间， 掌子面的平衡与无漏水状态由加固土体保证。
1、概述
原状土体 加固土体 注浆孔 挡土墙
同步注浆 切削土
接收阶段模拟图
接收托架
接收阶段，需逐渐降低土压直至降为0，以确保洞门不发生坍塌。 加固土体作为重力式挡土墙越来越薄。
加固时机—基坑结合部围护结构的稳定与变形
检查验收—强度、咬合、均匀性、透水性
2、端头加固
2.1.3 富水、承压水砂等地层 （1） 基坑主体采用连续墙设计
（一般墙趾深入隔水层）时，推
荐加固方法：素混凝土连续墙围 蔽端头+适度旋喷桩加固（可不 咬合）+降水 与主体围护结构同时设计、
预留接口、同时施工，
自稳的强度及止水效果，并根据强度计算及工法的适
用特点选择加固方法。
2、端头加固
2.1 典型地层的端头加固方案推荐
2.1.1 粘土、黄土、残积土等
•
条件：无水；有水， C、φ＞值较高，但能实现可
靠降水效果；
•
推荐方案：素混凝土桩、墙挡土加固（+降水）
2、端头加固
2.1.2 粉土、淤泥质土、淤泥 • 条件： 有水， C、φ ＞值较低 • 推荐方案： 旋喷桩（或搅拌桩、注浆等）加固止水+ 降水 设备—地层与加固深度 工艺参数—经试桩确定
须考虑盾构始发洞口的净空和其材质、形状和尺寸。必须 牢固地固定在盾构始发洞口上。在洞门密封压板上设置防 反转装置。
（3）始发反力架应满足承受盾构推力的足够强度和刚度 ；由正式管片起始位置确定负环管片和反力架位置；反 力架基面要有足够的平整度。
（4）负环管片定位时，管片横断面应与隧道轴线垂直。 （5）凿除洞门范围钢筋混凝土，应检查始发洞口净空尺 寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。 （6）采用设置承台等措施，防止盾构机机头下降。 （7）始发前应对盾构姿态作复核、检查，盾构位置应准