盾构到达安全施工技术

盾构到达安全施工技术
摘要：通过盾构到达安全施工技术在广州地铁六号线【海~东盾构区间】的应用，介绍了盾构到达安全施工技术的基本组成、关键技术、盾构到达可能遇到的主要问题及处理措施，为类似的盾构到达的安全施工提供了借鉴。

关键词：盾构到达安全
随着人们生活水平的提高，人们对安全的要求也越来越高。

盾构工法虽然是一种比较安全的隧道施工方法，但它仍然存在较大的风险，其中盾构机的始发和到达便是盾构施工中的重大风险，本文以广州地铁六号线【海~东盾构区间】的盾构到达为例，介绍了盾构到达安全施工技术的基本组成、关键技术、盾构到达施工中可能遇到的主要问题及处理措施，为类似的盾构到达的安全施工提供了借鉴。

盾构到达安全施工技术主要包括端头加固技术、洞门密封装置的安装技术、测量技术、盾构机到达前掘进参数的控制技术、洞门的凿除技术、接收托架的安装技术。

1工程概况
【海珠广场～东湖盾构区间】土建工程由两条圆形盾构隧道及相关附属工程组成。

包括【海珠广场站～北京路站】、【北京路站～越秀南站】、【越秀南站～东湖站】3个盾构区间和1个联络通道(带泵房)及12个洞门，其中盾构始发、到达端头共有六个。

2盾构到达主要的安全施工技术
2.1 端头加固技术
本工程中有5个端头的地质条件较好，洞身所处地层主要为褐红色泥质粉砂岩中风化带、褐红色泥质粉砂岩微风化带。

根据施工经验和类似工程施工参考，此5个端头不需要专门进行地层加固。

而北京路站盾构到达端头地质条件较差，洞身所处地层为褐红色泥质粉砂岩强风化带，根据地质报告资料，该地层遇水易软化、掌子面容易失水坍塌，该端头需要专门进行地层加固。

2.1.1北京路站盾构到达端头地质情况
左线端头地质从上到下分别为：人工填土层、淤泥质土、粉细砂层、中粗砂层、褐红色泥质粉砂岩全风化带、褐红色泥质粉砂岩中风化带、褐红色泥质粉砂岩微风化带。

洞身地层主要为褐红色泥质粉砂岩中风化带、褐红色泥质粉砂岩微风化带。

右线端头地质从上到下分别为：人工填土层、淤泥质土、粉细砂层、中粗砂层、褐红色泥质粉砂岩全风化带、褐红色泥质粉砂岩中风化带、褐红色泥质粉砂岩微风化带。

洞身地层主要为褐红色泥质粉砂岩中风化带、褐红色泥质粉砂岩微风化带。

2.1.2端头加固方法及端头加固范围的选择
根据工程地质情况，北京路站盾构到达端头的加固深度需进入强风化岩层0.5m，且本地层较为复杂，上部分布有深达10m的软弱地层，综合考虑上述情况，拟采用地质钻机成孔，三管旋喷钻机成
桩的施工方法。

本工程分别在线路左右中线的12m范围内采用φ800三重管旋喷桩注浆加固地层，桩底进入强风化岩层0.5m，其中，左线旋喷桩的钻孔深度约15.5m，旋喷长度10.3m；右线旋喷桩的钻孔深度约19m，旋喷长度13.6m。

具体详见图1。

图1北京路站端头加固示意图
2.1.3旋喷桩施工工艺流程
旋喷桩施工工序流程详见图2。

2.1.4旋喷桩施工工艺参数
根据本工程的地层特征，采用以下旋喷注浆施工技术参数：使用32.5r级的硅酸盐早强水泥，水泥用量为350kg/m，水灰比为0.8：1～1：1；施工喷射水压采用30～40mpa；低压水泥浆液流压力采用1 ～1.5mpa；气流压力采用0.4～0.7 mpa；旋转速度采用12～
15r/min；提升速度取0.08m～0.12m /min，保证喷射桩体的强度和均匀性；施工过程中根据实际情况作适当的调整。

2.2洞门密封装置的安装技术
因盾构机刀盘开挖面的直径大于盾体的直径，所以洞门内衬墙与盾体之间存在一定的空隙，如不加以封堵，会造成地下水的流失，而导致地面的沉降甚至坍塌，因此必须安装临时封堵洞门的装置，
本工程采用橡胶密封帘布板配折叶式密封压板，起到了较好的密封效果。

为保护密封装置，洞门下方必须堆放一定量的砂包作为缓冲层。

2.3测量技术
2.3.1盾构机及洞门位置复核测量
在盾构机到达前50米、前10米均需对盾构施工段和车站内所有测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复测和联测，对所有控制点的坐标进行精密、准确的平差计算，并对激光经纬仪复检和盾构机头位置人工测量。

盾构机贯通前30米和10米须对导向系统托架三维坐标进行人工复测。

2.3.2地面沉降的监测
在地面沉降观测方面，贯通前50米，每天24小时进行2次地面沉降测量，贯通前20米，每天进行3次地面沉降监测，及时反馈测量结果；地面沉降报警值：①每次测量之间，建筑物沉降大于5mm；②建筑物一天累积沉降大于10mm。

2.4盾构机到达前掘进参数的控制技术
2.4.1盾构机操作、管片拼装参数的控制技术
（1）最后7~8环采用敞开式掘进模式，推力小于1000t，并根据里程距离递减；单组千斤顶油压，控制在10mpa以内，刀盘转速3转/分。

（2）在盾构机机头进入距车站端墙15m范围后，首先减小推力、
降低推进速度，并严格控制出土量，保证注浆量（不少于6m3）；推力不得大于800t，且盾构机推进速度小于20mm/min；在贯通前的最后三环，须进一步减小推力、降低推进速度，掘进速度控制在5～10㎜/min。

（3）要特别注意加强最后4环管片螺栓的紧固工作，必须进行多次复紧。

2.4.2盾构机注浆的控制技术
1、掘进时单液注浆要求
（1）为防止洞门位置最后几环管片在脱出盾尾后出现下沉现象，在推进最后3环时每环注浆7槽（约5.2m3）。

（2）在推进当环千斤顶行程达到δ=1000～1300mm时必须开始对隔后的第2环管片进行注浆。

（3）注浆压力控制在0.3mpa以内。

2、双液注浆要求（水泥浆与水玻璃的混合液）
（1）最后4环均需进行双液注浆，且均为整环注浆（k块孔位除外），拼装完成最后1环后再往前推进2700mm后停机，对最后1环进行双液注浆。

（2）双液注浆要及时，要求在推进过程中必须开始对推进环后的第3环管片进行双液注浆。

（3）打穿管片（k块除外）吊装孔进行注浆，注浆按先下部后上部的顺序进行，注浆前打开后两环底部吊装孔泄水，若泄水孔漏
浆则及时将其封堵。

（4）注浆压力控制在0.4mpa以内，注浆时应对管片进行观察，按实际情况调整注浆压力，防止管片受力不均出现裂缝或错台；注浆钻孔深度40～50cm，每个孔的注浆量应均匀。

2.5洞门的凿除技术
本端头的维护结构为地下连续墙，洞门围护结构在盾构机到达洞门前60m时开始凿除。

洞门凿除前，先打水平探孔探测洞门背后地层情况。

凿洞要分两阶段进行，首先将连续墙第一排钢筋凿出裸露并用气割切掉，然后继续凿至第二排钢筋外露为止。

当盾构机刀盘抵达地下连续墙混凝土墙前停止掘进，然后再将余下的第二排钢筋割掉。

开凿时，要搭设双排脚手架，由上往下分层凿除，洞门周边预留100mm的范围用人工修凿，以保证凿洞的质量，严格控制洞门凿除尺寸，凿除直径不得小于洞门圈直径φ6620，洞壁与洞门圈应基本保持垂直。

2.6接收托架的安装技术
在接收托架安装前，要复测车站底板及洞门环板中心标高，保证过站小车高程定位准确。

接收托架的安装主要考虑与隧道的设计轴线一致，同时要兼顾盾构机的姿态。

其安装应在盾构机出洞清理完成后根据刀盘中心测
量结果进行定位安装。

托架的安装高度应低于盾构机刀盘2cm，防止因托架过高，导致盾构机推移托架。

3、盾构到达的实施效果
本端头加固工程于2008年9月30日开始施工，2008年11月13日施工完毕。

28天龄期后，对加固范围进行随机抽芯检测，共抽芯3个孔进行无限侧抗压强度试验，检测结果均满足设计要求。

右线盾构机于2009年1月20日到达北京路站围护结构外侧，2009年1月29日出洞，进入北京路站。

因当时洞门凿除未完成，加上适逢春节放假，盾构机在该端头处停滞了4天，因而造成右线端头南侧一栋危房发生了不均匀沉降，沉降量达40mm。

针对此情况，我部及时采取了注浆加固后，该危房已稳定。

盾构机通过该端头过程中，并无发现异常情况，安全顺利进入北京路站。

左线盾构机于2011年1月20日到达北京路站围护结构外侧，1月21日洞门密封圈包裹住盾构机前体，1月24日，盾构机顺利进入北京路站，地面沉降较小。

4、小结
要确保盾构机到达施工的安全，须对盾构机到达的风险进行全面的评估。

重点为选择合适的端头加固技术，并确保端头的加固质量；做好盾构机及洞门位置、车站底板的复核；做好盾构机到达前掘进参数的控制；同时要高度重视盾构机到达的施工组织工作，盾
构机出洞前要做好设备的维护以及应急资源的准备工作，避免因组织不当导致盾构机在洞门前不必要的停留，并加强地面的监测工作，确保盾构到达的施工安全。

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