盾构法隧道施工方案

盾构法隧道施工方案

从1989年我国上海地下铁道一号线工程正式采用盾构法修建区间隧道以来，广州地铁2号线、南京地铁2号线、深圳地铁1号线、北京地铁5号线、天津地铁1号线先后从德国、日本引进盾构机，掘进地铁隧道50km。2003年，上海轨道交通杨浦线（M8线）首次采用双圆盾构隧道新技术，盾构法隧道已经成为我国城市地铁隧道的主要施工方法。

本文结合华东地区某区间盾构推进施工实际情况，对盾构法隧道施工工序及质量控制作一个回顾和综述。

1.盾构推进的前期准备工作

1.1 盾构基座

盾构基座为钢结构预制成榀，盾构基座位置按洞口实际中心位置和设计轴线准确放样，基座安装时按照测量放样的基线，吊入井下就位焊接。

1.2 负环管片拼装

工作井内尺寸为23.4m×11.36m，盾构后座由十环负环管片拼装而成，考虑到盾构车架的转接及长轨道的吊运需要，其中设开口环8环、闭口环2环。第1环负环管片的环面必须符合轴线高程和平面放样的位置，校正到垂直于设计轴线的位置，第1环负环管片的拼装质量是控制管片拼装质量的第一步。

1.3 洞门的密封装置安装

由于工作井洞圈直径与盾构外径存有一定的间隙，为了防止盾构出洞时及施工期间土体从该间隙中流失，在洞圈周围安装由橡胶帘布带、圈板等组成的密封装置，并设置注浆孔，作为盾构出洞洞口出现有渗漏现象的堵漏的辅助措施。

1.4 盾构出洞地基加固处理

为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近建筑物、行车轨道基础和施工场地，盾构出洞口土体采用深层搅拌桩或旋喷桩等方法进行地基加固。待加固强度达到设计要求后，盾构才能进行出洞施工，否则应采取补加固措施。

2.盾构出洞

2.1在各项推进施工准备工作完成和各种施工材料具备的条件下，盾构方可进行出洞施工；

2.2盾构向洞口靠拢，为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和洞口密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力，通过螺旋机反转的方式向盾构土仓内填充流塑性粘土，建立初步的土舱压力；

3. 盾构出洞段施工

3.1盾构穿越加固区

盾构出洞后，须耐心磨削洞口加固区，使加固区土体得到充分切削，为控制好刀盘油压和转速，在推进时按工况条件在盾构正面加入水或泥，以减小刀盘扭矩和改良正面的土体，推进速度不宜过快。盾构穿越加固区平衡压力设定值应略低于理论值，盾构坡度须控制在－2‰左右。

当盾构出加固区时，为防止由于正面土质变化而造成盾构姿态突然变化，必需及时调整平衡压力，此时推进施工地面变形监测频率须加密，根据地面变形量等信息反馈对平衡压力设定值、推进速度等施工参数作及时调整，以控制盾构切口处地面变形量在＋3～5mm为宜。

盾尾钢刷必需充满盾尾油脂。当盾尾脱出工作井壁后，调整洞圈止水装置中的弧型板，并与出洞特殊环管片焊接成一体，以防止土体从间隙中流失而造成地面的塌落。

3.2 后盾支撑

在第一环闭口负环管片脱出盾尾后，立即进行后盾“π”支撑的安装，盾构推进上部千斤顶顶力通过“π”支撑和4根Ф580钢管作轴向力传递，将力传递给2根三榀56号工字钢，其中1根三榀56号工字钢，需通过斜撑把力传递至车站底板。这样，盾构出洞推进时千斤顶的区域及油压可有较大的选择范围，便于盾构出洞施工时轴线的控制。后盾支撑设置完成后，在盾构推进时，应注意观察后座的变形，防止位移量过大而造成破坏。在后靠设置变形观测点，开始时每推进一箱土测量一次，待后靠变形较稳定时每环测量一次，直至后靠稳定后方可停止观测。

3.3 车架转换前的推进

盾构出洞后，车架转接的推进距离约35米。此段施工时应注意对控制的盾构临时管线进行保护，确保盾构正常运行。争取在较短时间内掌握盾构机械设备的性能，熟悉盾构操作要领，控制好盾构施工轴线和地面变形量。此阶段段施工重点要求做好以下的几项工作：

A、用最短的时间掌握盾构机的操作方法，掌握机械性能，盾构设备的不足之处提出要求整改。

B、了解和认识隧道穿越的土层的性能，掌握这种土层下的土压平衡式盾构的控制方法。

C、通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，掌握盾构推进参数及同步注浆量。

3.4 出洞口处理

在出洞推进35米后盾构车架进行转接的过程中，出洞口须压注水硬性浆液，其目的在于压密固结洞口土体，杜绝洞口漏泥漏水，同时也为井接头施工时拆除负环提供安全保证。

3.4.1 盾构推进和地层变形的控制

本工程采用土压平衡式盾构掘进机，其利用压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构正前方开挖面支护的目的。平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的重要环节，这里面包含着推力、推进速度和出土量的三者相互关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用，所以在盾构施工中要根据不同土质和覆土厚度、地面建筑物，配合监测信息的分析，及时调整平衡压力值，同时要求推进坡度保持相对的平稳，控制每次纠偏的量，减少对土体的扰动，并为管片拼装创造良好的条件。同时根据推进速度、出土量和地层变形的监测数据，及时调整注浆速度和注浆量，从而将轴线和地层变形控制在允许的范围内。

在盾构施工至旁通道部位时，加强对轴线的控制，使轴线控制在允许偏差范围内，以保证旁通道的施工质量。

3.4.2盾构推进主要参数设定

A、平衡压力值的设定

平衡压力设定值以推进第10环为例，按水土合算原则计算所得土压力为：

正面土压力：P=k0gh

P: 土压力（包括地下水）

g：土体的平均重度，取17.5KN/M3

h：隧道埋深,取7.2米

k0：静止土压力经验系数，取0.7

代入公式得：P＝0.0882MPa＝0.882kg/cm2

本次施工中，盾构在推进第10环时，平衡压力值拟取0.89kg/cm2，同时根据实际情况作及时调整。