盾构机过风井施工方案

2.施工方案

2.1施工方案简述

一般来说盾构过中间风井有三种方法：一是采用通常的盾构机过站方式，将盾构机拖至始发位置，安装反力架拼装负环使盾构机通过；二是采用拼装整环管片的形式通过；三是根据需要采用半环+整环的形式通过。

根据施工难易程度本次盾构过风井拟采用拼装半环+整环管片的方式通过，盾构进入风井后将利用此机会对盾构机进行维修。

2.2施工工作内容及施工顺序：

盾构机过中间风井是指从盾构机顺利贯通进入中间风井（也叫进洞）到盾构从风井二次始发脱出风井（也叫出洞）的整个施工过程。其间工作内容包括：施工前准备（洞门检查、洞门环板安装、接收托架安装定位等）、进出洞洞门位置复核测量、盾构推进进洞、盾构维修、临时管片拼装及加固、盾构风井二次始发等内容。施工顺序如下图示：

图1 盾构过中间风井施工工艺流程图

4.2盾构进洞

1、在盾构机到达洞门之前，必须提前做好以下准备工作：

a、安装洞门密封装置（洞门密封圈及B板在盾构机刀盘露头后安装，避免盾构机破洞时的混凝土块砸坏密封橡胶帘布）；

b、在中间风井西端洞门口准备好砂袋、水泵、水管、方木、风炮等应急物质和工具；特别是作好破除围护桩的准备，保证盾构机及时进入中间风井；

c、准备好双液注浆泵及水玻璃、水泥各一批；

d、盾构机到达前，在接受托架导轨上预先涂抹油脂，减少盾体与钢轨的摩擦力。

2、在盾构机到达前50米对中间风井附近所有测量控制点进行一次整体、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、准确地平差计算，并对激光经纬仪复检和盾构机机头位置人工测量。盾构贯通前30米和10米对TCA托架三维坐标进行人工复测。破洞前30米盾构机姿态保持：机头水平偏差0～10mm，机头竖直偏差0～+10mm，俯仰角、偏转角允许范围±2mm/m；

3、在盾构机机头进入距中间风井围护桩15米范围后，首先减小推力、降低推进速度和刀盘转速并控制出土量。无论在何种情况下，推进油缸压力不得大于100bar，且盾构机推进速度小于20mm/min。在抵达围护桩的最后三环，须进一步减小推力、降低推进速度，掘进速度控制在5～10mm/min；

4、中间风井洞门下方堆放一定量的砂包作为缓冲层，以便保护密封装置。

5、盾构进入中间风井后，洞门密封圈必须用钢丝绳拉紧。

4.3盾构机风井内维修

右线盾构进入风井后，组织机械、电气专业人员对盾体部件进行维护和检修。计划工作内容包括：刀盘耐磨条补焊、铰接密封更换。计划用时15天，由机电部门制定具体维修方案。

4.4盾构管片拼装

中间风井段管片排列方式如下图：

图5 管片排列示意图

说明：

1、管片拼装方式采取全环之间拼装2环半环（A型）管片，依次拼装排列，半环的管片必须通缝拼装。

2、过风井段必须按照“管片排列方式图”进行管片选择和拼装。

3、图中1与11表示管片K块点位。

4.5中间风井管片支撑

为保证盾构二次始发的第“零”环管片定位准确及盾构推进过程风井内临时管片不发生移位，必须做好管片支撑措施。管片支撑分为底部支撑、两侧支撑、顶部支撑三部分，详见上图。

1、底部支撑：当管片脱出盾尾后，导轨与管片之间存在140mm间隙，每环垫4块木楔，防止管片下沉。

2、两侧支撑：管片托架设置横向支撑，保证托架的稳定性。管片脱出盾尾后，及时用木楔固定管片与托架间的空隙，防止管片向两侧偏移。

3、顶部支撑：为了防止盾构推进过程管片上浮，在整环拼装的管片顶部设置竖向型钢支撑，支撑一端顶在管片顶部，另一端固定在中间风井负六层顶板。

4.6盾构在中间风井内推进

1、推进过程中刀盘不宜旋转，推进过程仅使用下部千斤顶（C组），推进速度控制在10～20mm/min以内。

2、为防止盾构机在中间风井推进过程中旋转，在盾体两侧加焊防滚楔块；

3、盾构姿态由于托架固定时已确定，则盾构姿态应与托架一致。

4、推进过程要注意管片螺拴一定要及时进行复紧。

4.7盾构从中间风井二次始发

盾构机从中间风井再次始发所用反力由管片及支撑钢管共同提供，始发阶段总推力按500吨进行设计，上半部设计推力150吨，下半部设计推力350吨，因此在始发推进过程中必须注意：

1、中间风井内和出洞后5环千斤顶总推力应控制在500吨以内，速度控制在20mm/min 以内。尤其上半部千斤顶总推力一定要控制在150吨以内。

2、推进过程中，千斤顶推力的调节应平稳，防止推力突变；

3、为防止盾构机推进过程中盾体滚动，在盾体上焊接防滚楔块；

4、每环管片脱出盾尾超过管环宽度一半时，在管环底部及时塞楔形方木；

5、在管环的3、9、12点位置设置方木撑以防管环整体松动；

6、做好注浆工作，防止进入洞门后的最初几环管片下沉，必要时注双液浆；

7、加强出洞期间地面沉降的监测；

8、出洞前所拼装的管片均采用标准环，出洞时第一环（即为原1296环）K块位置应偏离顶点18°（11：00位置）。

5．常见问题的预防和处理

1、进洞时，盾构机“撞头”

盾构推进根据洞门复测时的姿态实时调整掘进姿态贯通，当接收托架标高与洞门标高一致，而刀盘比盾体大，这样容易出现盾构机“撞头”现象。为了避免类似情况出现，本方案采取以下三条控制：

（1）控制盾构机进洞前的姿态，机头竖直偏差控制在0～+10mm；

（2）进洞处，接收托架控制标高比设计标高低50mm，附图四中托架标高已对此加以考虑；

（3）在进洞时导台上方离洞门5米范围内铺满砂袋，防止贯通时洞门混凝土掉下来砸伤托架。

2、中间风井出洞时，盾构机“磕头”

始发推进过程，在盾构刀盘到达掌子面前，容易出现盾构机“磕头”现象。对此本方案采取如下措施：

（1）托架定位时，出洞位置控制标高高于设计标高30mm；

（2）在洞门内环板至堵头墙之间，浇注斜坡形素砼导台。

6．测量监控

1、地面沉降监测：

（1）盾构机离进洞洞口前100-150米时，在左、右线地面隧道中线方向上一般每隔15米建立一个监测断面，在中间风井井口地面适当增加监测断面。

（2）测量频率：盾构机前100米初值每天测量1次，盾构机头里程前后20米每日两次，盾构机出洞过程中加密监测，并及时反馈信息。

2、隧道主控导线、水准测量：

贯通前100m及50m时，对隧道主控导线、水准进行2次复核测量，保证测量托架和盾构机姿态的精度。

3、测量托架和盾构机姿态人工测量：

在出洞前，对测量托架仪器站和后视棱镜平面坐标和高程进行2次精密人工复核测量，对盾构机姿态进行3次人工精密测量。

5、洞门圈复核测量：

对中间风井洞门圈中心三维坐标进行和内径进行精密复核测量，确定洞门中心水平、垂直偏移值，对盾构机出洞滑行导轨中心和高程精密测量。

6、盾构机出洞前姿态参数控制：

根据洞门圈水平、垂直偏移量调整盾构机刀盘中心姿态，保证顺利贯通。

7、在隧道贯通后，进行隧道贯通测量，对盾构机姿态多次人工复核；

8、在重新始发前，对始发导轨中心和高程进行精密定位：

在中间风井段，盾构机与线路中心的定位关系如下图所示。考虑到始发时盾构机机头容易下行的特点，始发定位时，盾构机的始发中心宜比隧道设计中心高出30mm。