盾构机始发方案

盾构机始发方案

一．盾构始发的工艺流程

盾构始发是盾构施工的关键环节之一，其主要内容包括：端头地层加固、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、安装洞门密封帘布橡胶板、拼装负环管片（含钢环、钢支撑）、拆除洞门围护结构、盾构机贯入作业面加压和掘进等。本标段九堡东站～乔司南站盾构区间一台盾构机在盾构工作井始发，采用安装反力架和拼装负环管片的方案，始发流程见图1《盾构始发流程图》

图1 盾构始发流程图

二．盾构始发的施工技术

1．始发洞口的地层处理

在盾构始发之前，一般要根据洞口地层的稳定情况评价地层，并采取有针对性的处理措施。本工程盾构在K29+820（右）处设1座盾构工作井，为明挖结构；在K28+630处有1座盾构掉头井。始发和到达端头隧道穿越的地层为③层这层粉砂土，粉性土的透水性较好，易引起流砂、管涌等不良地质现象，因此需要进

行端头加固。加固后土体强度需要达到以下指标：无侧限抗压强度Qu≥0.5Mpa，渗透系数K≤1×10-10米/秒。同时由于加固区与非加固区土体软硬程度有差异，为避免端头井加固区与非加固区间的不均匀沉降宜在其间设置变形缝。

加固区间分为两部分初步加固与补充加固。初步地基加固范围一般为洞口周围3米，加固长度为盾构出洞外8米，盾构进洞外8米，拟施工水泥土搅拌桩。加固盾构进出洞口端头土体初步加固完成，盾构井围护结构强度达到设计要求后，对于加固体和车站围护结构之间约30cm左右的加固盲区，拟施工一排300毫米旋喷桩补充加固。

2．始发洞门的凿除

本区间出洞或进洞前先打探孔检查洞口处加固体稳定情况，确认稳定时开始进行洞门端头围护结构凿除。为了避免洞门凿除对车站结构产生扰动，洞门凿除时分九块进行，洞门钢筋混凝土凿除分块见图2《洞门凿除示意图》。露出内外钢筋，割除内排钢筋，保留外排钢筋，在每块混凝土中间开凿一个吊装孔，清理干净洞门圈底部的混凝土块后按先下后上顺序逐块割除外排钢筋（外排钢筋割除时要注意将侵入开挖轮廓线的钢筋割除干净），吊出所有的混凝土块。

图2 洞门凿除示意图

3．洞口密封

洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特

别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。

（1）洞门密封装置的安装

1）洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，本工程中盾构机始发洞门密封采用折叶式压板。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工过程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封固定板、折叶压板及洞门帘布橡胶板的安装

图2 洞口密封装置安装图

2）为了保证在盾构机始发时快速、牢固地安装密封装置，在车站施工时在预留洞门处预埋环状钢板，洞门预埋件的结构尺寸见图3。

图3 洞门预埋件的尺寸图

3）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以免盾构机刀盘挂破帘布橡胶板影响密封效果。当盾构机刀盘进入洞门后将扇形压板置于外侧并用螺栓固定；当盾构机主机全部通过洞门后将扇形压板置于内侧靠在负环管片的外表面，起到防止泥水、浆液流失的作用，从而减少始发时的地层损失。

4）安装的示意图间见图4所示：

图4 洞门拆叶压板示意图

4．洞口始发导轨的安装

在围护结构破除后，盾构始发台端部距离洞口围岩必然会产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“叩头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨。安设始发导轨时应在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。

5．反力架、始发基座的安装

（1）反力架的结构

在盾构主机与后配套连接之前，进行反力架的安装。由于反力架为盾构始发时提供反推力，在安装反力架时，反力架端面应与始发台轴线垂直，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持平行。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度，其结构见图4《反力架结构示意图》。

图4 反力架结构示意图

（2）负环管片环数、负环管片位置的确定

假定盾构长度LTBM ＝8.3m ，安装井长度LAS ＝12m （因不同的始发井尺寸而不同），洞口围护结构在完成第一次凿除后的里程DF ，设计第一环管片起始里程D1S ，管片环宽WS ＝1.2m ，反力架与负环钢管片长WR ＝1.5m （自行设计加工的尺寸）。DR 为反力架端部里程，N 为负环管片环数。

在安装井内的始发时最少负环管片环数确定N ＝（D1S －DF ＋8.3）／WS 环

（3）反力架、负环钢管片位置的确定

在确定始发最少负环管片环数后，即可直接定出反力架及负环管片的位置。 反力架端部里程DR ＝D1S －N ×WS （4）反力架、始发台的定位与安装。

在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。

由于反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制在±10MM 之内，高程偏差控制在±5MM 之内，上下偏差控制在±10MM 之内。始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角＜±2‰，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差＜2‰，水平趋势偏差＜

反

力架

负环

钢环

±3‰。

（5）始发基座的安装

盾构机组装前，依据隧道设计轴线与洞口定出盾构出洞姿态的空间位置，然后反推出始发基座的空间位置。始发基座的安装注意始发、到达段所处的线路平、纵面条件。由于始发基座在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩，所以在盾构始发前，必须对始发基座两侧与盾构井预埋件及钢支撑进行连接固定，加固的方式见图5《盾构始发基座加固示意图》。考虑到盾构机可能叩头的影响，始发基座的安装高程可根据端头地质情况进行适当抬高10～20mm。盾构始发基座具有足够的刚度和强度，导轨必须顺直。

图5 盾构始发基座加固示意图

（6）始发基座、导轨和管片安装后的示意图见图6