盾构始发和到达施工关键技术[详细]
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盾构始发和到达施工关键技术
中铁六局集团有限公司 二0一三年六月
主要内容
第一部分 基本概念 第二部分 盾构始发施工技术介绍 第三部分 盾构到达施工技术介绍 第四部分 实例分析 第五部分 应吸取的经验教训
第一部分 基本概念
第一部分 基本概念
➢ 盾构始发的定义:是指盾构在安装竖井内或过站竖井内， 自盾构主机开始定位，刀盘向前推进贯入围岩，沿设计 线路向前掘进，直至具备拆除负环条件为止。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（2）高压旋喷注浆 高压喷射注浆法所形成的直径，随施工地层的性质和施
工深度而变化，一般根据地层的N值进行设定。 砂砾地层和粘聚力大的粘土层，有时不能形成满意的加
固桩。另外，在施工深度超过40m时，应谨慎设定。
第二部分 盾构始Biblioteka Baidu施工技术介绍
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（3）冷冻法 冻结法是将自然状态下不均匀的地层通过冻结变成具有均
匀力学性质的冻土。 考虑到钻孔直径和施工性冻结管直径采用8.9cm或10cm；
埋设间距兼顾到施工性和成本因素一般定为80cm。 用冻结法进行始发保护，多采用从地面竖直冻结的方式。
到达处多采用从竖井水平冻结的方式，加固强度大且稳定。 存在流动地下水时，因推进速度不可能达到1～2m/日，因 此要注意地下水状况和竖井内的漏水情况。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（2）始发及到达托架安装 始发托架： ① 基座必须具有足够的刚度、强度。 ② 安装前测量放样，准确定位始发基座，轨道上涂抹硬
质润滑油，减少推进阻力 ③ 基座坡度（盾构机中心坡度）略小于隧道设计轨道坡度
第二部分 盾构始发施工技术介绍
➢反力支撑系统 （1）系统组成 反力架及支撑系统由钢反力架、钢支撑及负环管片 临时衬砌组成。一般情况下负环管片通缝拼装。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
洞口地层处理 洞口地层效果验收 盾构机及反力架定位、固定
洞门密封安装 设备验收 洞门破除
负环管片的定位、安装 负环管片安装 盾构始发
第二部分 盾构始发施工技术介绍
➢始发端头加固
为了盾构机顺利始发有两种方式:一是采用注浆、冻结法等方 式使出洞段地层具有一定的自稳性;二是通过设置双层挡土墙 或双层竖井的方式使出洞段地层具有一定的自稳性。一般情 况下,由于出洞施工场地限制及节约成本的考虑,多采用第一种 方式,即通过地质改良使地层具有一定的自稳性,从而确保出洞 施工的安全。 地层加固应达到以下目的: ①防止设置竖井时造成的围岩松动影响; ②保证破除围护结构后的开挖面具有一定的自稳性; ③防止或减少地层损失从而减少地面沉降。 随着盾构适应性越来越广泛，盾构始发到达端头地层越来越 复杂，越来越多的盾构端头采用回填水土为主，加固为辅的 处理方式。
➢ 盾构到达的定义: 指盾构机到达过站竖井或拆卸井，要完 成到达前的定位测量、接收架的安装、管片连接装置的 安装和区间隧道洞口的处理等工作。
第一部分 基本概念
➢ 盾构始发、到达是盾构施工中风险最大的环节之一，非 常容易发生工程质量和安全事故。
➢ 如何对盾构始发、到达的安全和质量风险进行评估，并 形成风险对策以付诸实施，是确保盾构施工安全和质量 的必不可少的工作。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
• 端头土体加固主要方法
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（1）注浆加固 注浆加固的效果，主要是增强粘聚力，对其它因素影响不 大。
注浆加固法优缺点：施工性好且经济（从地面、井内 均可施工）。但地层加固的可靠性低，加固强度有限，故 多用于改善止水特性。
注浆加固法注意事项：注浆材料和施工方法多种多样， 需根据地下水、地质、施工环境等来确定，同时要考虑所 期待的加固效果，包括注浆量过大引起的地层隆起的处理 对策等。
反力架底部的横梁和立柱下端，采用钢支撑支顶在后面底 部，位置确定之后，再焊接固定后部斜撑。
反力架的设计及加固都需进行力学计算后实施。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
➢洞门密封安装 （1）施工步序 ① 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，在埋设过程中预埋件必须 与车站结构钢筋连接在一起； ② 在盾构正式始发之前，先清理完洞口的碴土， 再完成洞门密封的安装。 （2）洞门密封形式 ① 压板式和折叶式，其中折叶式越来越被人们 所认可。 ② 在泥水盾构中要采用密封水箱的方式进行洞 门密封加强。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（2）反力架及支撑系统安装
反力架安装时，首先测量在反力架位置起始里程断面的中 心线，并刻划在始发井侧墙上，以便反力架中心定位，反力 架中心随始发托架抬高而同时抬高。定位的关键是反力架紧 靠负环管片的定位平面与此处的隧道轴线垂直。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。
形成冻土需要的时间，因条件而异，一般需40～60日。 冻土会产生冻胀和解冻沉降，特别是在粘性土层场合下，对 此应采取必要的措施。
冻结法是一种不得已的办法，需充分考虑盾构设备本身的 要求。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
➢始发托架安装
（1）始发及到达托架结构 始发托架一般采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力及 推进时盾构机产生的摩擦力和扭转力。结构设计考虑盾构 前移施工的便捷和结构受力，以满足盾构在组装时对主机 进行向前移动的需要。盾构机主机总重达300吨以上，始 发托架必须具有足够的强度、刚度和稳定性。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
第二部分 盾构始发施工技术介绍
1、始发施工顺序及技术要求
始发技术包括洞口端头处理（在软土无自稳能力的 地层中）、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、 盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的 设计加工、就位；支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、 调试；盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、 技术准备等，直到始发推进。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
• 端头加固范围 （1）土体横向加固最小尺寸
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（2）土体纵向加固范围（无水，粘土层） ① 始发端头加固长度不小于6m； ② 到达端头在地质条件较差时加固长度不小于3m。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（3）土体纵向加固范围（有水，砂砾、粉砂层） L=盾构长度+（2~3）B其中，B为管片宽度
中铁六局集团有限公司 二0一三年六月
主要内容
第一部分 基本概念 第二部分 盾构始发施工技术介绍 第三部分 盾构到达施工技术介绍 第四部分 实例分析 第五部分 应吸取的经验教训
第一部分 基本概念
第一部分 基本概念
➢ 盾构始发的定义:是指盾构在安装竖井内或过站竖井内， 自盾构主机开始定位，刀盘向前推进贯入围岩，沿设计 线路向前掘进，直至具备拆除负环条件为止。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（2）高压旋喷注浆 高压喷射注浆法所形成的直径，随施工地层的性质和施
工深度而变化，一般根据地层的N值进行设定。 砂砾地层和粘聚力大的粘土层，有时不能形成满意的加
固桩。另外，在施工深度超过40m时，应谨慎设定。
第二部分 盾构始Biblioteka Baidu施工技术介绍
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（3）冷冻法 冻结法是将自然状态下不均匀的地层通过冻结变成具有均
匀力学性质的冻土。 考虑到钻孔直径和施工性冻结管直径采用8.9cm或10cm；
埋设间距兼顾到施工性和成本因素一般定为80cm。 用冻结法进行始发保护，多采用从地面竖直冻结的方式。
到达处多采用从竖井水平冻结的方式，加固强度大且稳定。 存在流动地下水时，因推进速度不可能达到1～2m/日，因 此要注意地下水状况和竖井内的漏水情况。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（2）始发及到达托架安装 始发托架： ① 基座必须具有足够的刚度、强度。 ② 安装前测量放样，准确定位始发基座，轨道上涂抹硬
质润滑油，减少推进阻力 ③ 基座坡度（盾构机中心坡度）略小于隧道设计轨道坡度
第二部分 盾构始发施工技术介绍
➢反力支撑系统 （1）系统组成 反力架及支撑系统由钢反力架、钢支撑及负环管片 临时衬砌组成。一般情况下负环管片通缝拼装。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
洞口地层处理 洞口地层效果验收 盾构机及反力架定位、固定
洞门密封安装 设备验收 洞门破除
负环管片的定位、安装 负环管片安装 盾构始发
第二部分 盾构始发施工技术介绍
➢始发端头加固
为了盾构机顺利始发有两种方式:一是采用注浆、冻结法等方 式使出洞段地层具有一定的自稳性;二是通过设置双层挡土墙 或双层竖井的方式使出洞段地层具有一定的自稳性。一般情 况下,由于出洞施工场地限制及节约成本的考虑,多采用第一种 方式,即通过地质改良使地层具有一定的自稳性,从而确保出洞 施工的安全。 地层加固应达到以下目的: ①防止设置竖井时造成的围岩松动影响; ②保证破除围护结构后的开挖面具有一定的自稳性; ③防止或减少地层损失从而减少地面沉降。 随着盾构适应性越来越广泛，盾构始发到达端头地层越来越 复杂，越来越多的盾构端头采用回填水土为主，加固为辅的 处理方式。
➢ 盾构到达的定义: 指盾构机到达过站竖井或拆卸井，要完 成到达前的定位测量、接收架的安装、管片连接装置的 安装和区间隧道洞口的处理等工作。
第一部分 基本概念
➢ 盾构始发、到达是盾构施工中风险最大的环节之一，非 常容易发生工程质量和安全事故。
➢ 如何对盾构始发、到达的安全和质量风险进行评估，并 形成风险对策以付诸实施，是确保盾构施工安全和质量 的必不可少的工作。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
• 端头土体加固主要方法
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（1）注浆加固 注浆加固的效果，主要是增强粘聚力，对其它因素影响不 大。
注浆加固法优缺点：施工性好且经济（从地面、井内 均可施工）。但地层加固的可靠性低，加固强度有限，故 多用于改善止水特性。
注浆加固法注意事项：注浆材料和施工方法多种多样， 需根据地下水、地质、施工环境等来确定，同时要考虑所 期待的加固效果，包括注浆量过大引起的地层隆起的处理 对策等。
反力架底部的横梁和立柱下端，采用钢支撑支顶在后面底 部，位置确定之后，再焊接固定后部斜撑。
反力架的设计及加固都需进行力学计算后实施。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
➢洞门密封安装 （1）施工步序 ① 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，在埋设过程中预埋件必须 与车站结构钢筋连接在一起； ② 在盾构正式始发之前，先清理完洞口的碴土， 再完成洞门密封的安装。 （2）洞门密封形式 ① 压板式和折叶式，其中折叶式越来越被人们 所认可。 ② 在泥水盾构中要采用密封水箱的方式进行洞 门密封加强。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（2）反力架及支撑系统安装
反力架安装时，首先测量在反力架位置起始里程断面的中 心线，并刻划在始发井侧墙上，以便反力架中心定位，反力 架中心随始发托架抬高而同时抬高。定位的关键是反力架紧 靠负环管片的定位平面与此处的隧道轴线垂直。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。
形成冻土需要的时间，因条件而异，一般需40～60日。 冻土会产生冻胀和解冻沉降，特别是在粘性土层场合下，对 此应采取必要的措施。
冻结法是一种不得已的办法，需充分考虑盾构设备本身的 要求。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
➢始发托架安装
（1）始发及到达托架结构 始发托架一般采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力及 推进时盾构机产生的摩擦力和扭转力。结构设计考虑盾构 前移施工的便捷和结构受力，以满足盾构在组装时对主机 进行向前移动的需要。盾构机主机总重达300吨以上，始 发托架必须具有足够的强度、刚度和稳定性。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
第二部分 盾构始发施工技术介绍
1、始发施工顺序及技术要求
始发技术包括洞口端头处理（在软土无自稳能力的 地层中）、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、 盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的 设计加工、就位；支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、 调试；盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、 技术准备等，直到始发推进。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
• 端头加固范围 （1）土体横向加固最小尺寸
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（2）土体纵向加固范围（无水，粘土层） ① 始发端头加固长度不小于6m； ② 到达端头在地质条件较差时加固长度不小于3m。
第二部分 盾构始发施工技术介绍
（3）土体纵向加固范围（有水，砂砾、粉砂层） L=盾构长度+（2~3）B其中，B为管片宽度