浅谈盾构分体始发的细节控制

浅谈盾构分体始发的细节控制

发表时间：2020-04-02T07:13:17.830Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年24期作者：王琦

[导读] 无法采用盾构机整体始发方式，同时仅用一个竖井提供管片吊运及盾构出渣的空间。

天津路安工程咨询有限公司

摘要：随着地铁建设规模不断扩大，盾构法已成为地铁施工的标准施工工法。在盾构施工过程中，盾构始发是一个关键环节，过程中常常出现一些问题。本文以沣东自贸园～后卫寨盾构区间始发为案例，介绍了盾构分体始发控制重点、难点及实施过程中遇到的问题和解决方法。

关键词：分体始发管路连接细节控制

一、工程概况

（一）区间设计概况

沣东自贸园站～后卫寨站盾构区间采用盾构法施工，隧道左线长1346.319m（长链3.794m），右线长1358.700m。由于此工程为地铁延长线，需施作竖井，采用暗挖方式与既有线相连，施工场地受到限制，无法采用盾构机整体始发方式，同时仅用一个竖井提供管片吊运及盾构出渣的空间。

本标段工程车站及区间隧道均位于世纪大道下方，世纪大道为主干线，交通十分繁忙，需做好交通组织，保证车辆正常通行。

盾构区间施工采用一台盾构机先从左线盾构始发井分体始发，由大里程向小里程掘进，到达吊出井解体吊出，再从右线盾构始发井第二次分体始发，掘进至吊出井解体吊出，完成整个盾构区间的施工。此区间纵坡28‰～2‰，洞顶覆土10～20.3m。盾构始发和到达区地层加固均采用双重管旋喷桩，加固深度为隧道上下各3m范围，加固宽度为隧道左右各3m范围，加固长度为10m。

（二）工程地质概况

项目施工场地地貌单元属渭河右岸一级阶地，场地地形总体平坦，勘探点地面高程383～385.80m，高差1.05m。

工程项目地在勘探深度55.0m范围内地层主要为第4系堆积物，即由上更新统冲积（Q43al）中砂夹粉质粘土，充洪积（Q4al+pl）黄土状土、细砂、中粗砂夹粉质粘土，全新统人工填土（Q44ml）等组成。盾构区间主要穿越充洪积（Q4al+pl）黄土状土、细砂、中粗砂夹粉质粘土，上更新统冲积（Q43al）中砂夹粉质粘土。根据勘察报告，本区间地质中2-5层中砂层中石英（SiO2）含量为71.54%，2-6层粗砂层中石英（SiO2）含量为75.61%。

二、施工准备

（一）始发前准备工作

1.根据盾构井结构的施工进度，对相关预埋件进行交底、施工。

2.组织施工及管理人员培训，派遣人员外出参观学习、跟班学习，请专家讲课。

3.完善各项方案、作业指导书、技术交底，编排工期进度，并组织专家对始发方案进行评审论证。

4.盾构机监造及验收、进场。

5.根据始发井结构施工进度逐步进行场地布置。

6.盾构机安装前根据设计交桩数据，复核始发井内洞门的平面、高程，对复核后的数据请第三方测量队再进行复核后，进行始发基座组装。

7.由于连接桥不能与盾构机相连，计算后被套台车及连接桥长度，将其放置于暗挖隧道内。

8.为便于区分区间管线类型，利于排除管线故障，防止二次连接时出现错误，对分体始发的各种管线做好标识。

9.准备好同步注浆备用管路，以保证同步注浆管路堵塞时可以及时更换。

（二）端头加固措施

为保证盾构安全始发及接收，避免泥土及地下水涌入工作井，隧道井口土体必须有良好的自立性和密实性，使洞口土体在盾构经过该段时不坍塌，为此必须对洞口土体进行加固。

地面加固采用Ф800双重管旋喷桩加固，始发端及接收端加固范围均为10m×12m，间距0.60m×0.60m。水泥采用P42.5级以上普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比为0.8～1.2：1。土体加固后进行检测，其无侧限抗压强度应大于1MPa，渗透系数不大于10-6 cm/s。

（三）洞门凿除施工

在凿除洞门前应先布设5个（上、下、中、左、右）观察洞，对洞门加固土体加固情况进行钻芯取样，检验地层加固后土层的自稳性和渗透性。

洞口围护桩砼采取人工高压风镐凿除。围护桩直径为800mm，凿除工作分两层进行，先凿除外层750～800mm，割除外层钢筋及预埋件，留200～250mm厚砼及外排钢筋，并在每块砼上设一处吊点。把盾构机顶进离洞圈80cm左右的距离后，再凿除最后一层厚砼。外层凿除工作先上部后下部，先中间后两边。为保证预留门洞的直径，钢筋及预埋件须彻底割除。围护桩内层凿除方法是在洞门凿两条竖槽和两条横槽及环槽并将其分割成9大块进行凿除。凿除结束后马上清理洞口内的砼块及其它杂物，随后进行盾构空转推进。

（四）始发架安装

依据隧道设计文件，定出始发时反力架、始发台和盾构机准确的空间位置。由于始发架在盾构始发时承受纵向、横向的推力以及抵抗盾构扭转的扭矩，因此需要对始发台两侧进行必要的加固。

根据端头井尺寸，本工程始发架长10.5米、宽4.9米。在始发架安装时，必须进行必要的加固，防止始发架在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及抵抗盾构旋转的扭矩过大。在盾构井底板结构施工时，已经预埋了钢板，始发架要与预埋钢板焊接连接。

盾构井前期为暗挖隧道施工时出土井，盾构井底板距隧道底存在一定距离，不满足始发时要求的高度，因此设备下井前需将盾构井底板进行回填，使其满足始发要求，由于盾构井位于线路28‰的下坡地段，为保证隧道轴线不偏离设计轴线要求，回填时以28‰的下坡回填，使安装后的盾构机保持28‰的下坡始发。

（五）反力架安装

盾构井净空尺寸满足始发时出土要求，因此始发时采用分体始发，为满足始发出土要求，基准环距螺旋输送机尾部净空距离需要满足至少1.6米，盾构机长度为9.2m，因此负环管片数量为8环时满足始发要求。设计第一环管片起始里程为K6+100，使0环嵌入洞门0.6m，管片环宽1.5m，所以反力架端部里程为：K6+100-8*1.5=K6+088。

由全站仪将反力架位置放样出来后，将焊好的反力架用吊车吊到指定位置，然后进行精确定位，同时用全站仪校正其位置、方向、高度及两根立柱的垂直度等数据，保证位置符合要求，形成的平面与推进轴线垂直。精确定位之后，由专业电焊工将其焊接在预埋钢板上。

在反力架安装好之后，用吊车将基准环吊到反力架前侧。在人工辅助下，对准反力架螺栓孔，穿上螺栓，将其初步固定。然后用全站仪进行精确校正，满足要求后，拧紧螺栓，最终固定。反力架安装完成后，用钢支撑连接其与暗挖隧道构造间的空隙。

（六）洞门止水帘布安装

在盾构机安装调试过程中，应同时安装帘布橡胶板。

由于洞门与盾构（或衬砌）存在建筑空隙，为防止泥水涌出，从而造成地表沉降，须在洞门安装始发接收防水装置。始发接收防水装置包括扇形圆环板、帘布橡胶板、连接螺栓和垫圈。

（七）负环安装

负环管片共设8环。分体始发时考虑出土，负8环至负4拼装时，只拼装下部3块A型管片，从负3环开始拼装整环管片，并采用通缝拼装。在安装第一环负环管片时，首先在盾壳上安设厚65mm、宽100mm、长1800mm的方钢，等待盾构机完全进入洞内，洞口开始同步注浆时，将其拆除。第一环负环管片在向后推进时，需要控制推进油缸行程，使其推进油缸的行程保持一致。在管片推进完成之后，将管片与反力架之间的空隙回填密实。负3环管片在安装B1块、B2块时，用槽钢将这两块管片固定在盾壳的固定位置，槽钢一边焊在盾壳内表面，安装好封顶块拧紧连接螺栓后拆除槽钢。由于负8环至负4环只拼装下部3块A型管片，导致负3环管片上半部缺少支撑反力，因此拼装完负3环管片后，需要在反力架至负3环管片之间的加装钢支撑，加装的钢支撑间距要保证出土要求。负环拼装时要保证管片的法面与始发轴线垂直，负环管片使用通缝的形式拼装。在安装管片之前，必须先充填好盾尾钢丝刷间及钢丝刷上油脂。为保证负环管片的稳定性，在始发基座上安装三角支撑。负环管片脱出盾尾后与始发基座的钢轨面及三角支撑之间存在间隙，需在管片脱出盾尾时用三角楔木塞实，以保正负环管片的稳定性。

三、始发掘进施工