盾构隧道水中进洞施工技术

盾构隧道水中进洞施工技术

【摘要】本论文首先对盾构方法的介绍进行了说明，然后分析了盾构隧道水中进洞施工中存在的问题，最后论文详细阐述了盾构隧道水中进洞施工技术。

【关键词】盾构隧道，水中进洞，施工技术

一、前言

随着当今施工水平的不断提高，施工中对盾构隧道水中进洞施工技术的要求也日渐提高。因此，如何积极采用科学的施工技术，不断完善施工技术管理就成为当前一项十分紧迫的任务。

二、盾构隧道的介绍

采用盾构法建造隧道或各种地下管道，一般是在预先建造好的工作井内进行盾构的安装、调试和试运转，并将其准确地搁置在符合TRANBBS设计轴线的基座上，待所有施工准备工作就绪后，开始沿设计轴线向地层内掘进施工，当盾构将要到达终点时，应准确测定盾构的现状位置，并调整和控制其的姿态，使盾构正确无误地进入预先建造安装好的接收井内的基座上。

盾构的进出洞工序是盾构法建造隧道的关键工序，该工序施工技术的优劣将直接影响到建成后隧道或管道的轴线质量、进出洞口处环境保护的成效及工程施工的成败。

盾构的进出洞施工技术必须根据工程所处地层的土质、水文、环境条件和环境保护要求的等级而制定，如何科学、合理地运用各种不同的进出洞技术，使其符合各工程的特定工况条件要求。

三、盾构隧道水中进洞施工中存在的问题

1、高水压问题

在高水压条件下盾构施工，必须能够防止地层发生突涌水而引起地层坍塌；盾构机必须具有很好的密封性能，包括主轴承的密封、盾尾密封和铰接密封等；管片结构要有良好的密封防水性能；此外，在需要停机检查、更换刀具时具有足够的可靠、可行的安全措施。

2、软硬不均地层问题

盾构一般适用于软土施工，当地层较硬时掘进比较困难，效率较低；地层软硬不均匀对刀盘、刀具也有不利影响，磨损加大甚至出现非正常损坏；并且对盾构行进姿态控制也会造成不利影响。

3、洞门处土体涌入井内

洞口封门拆除后，井外土体不能自立，井内洞圈的密封装置还不能阻挡洞外的土体，所以洞口外土体随之进入井内，造成地面沉陷，影响附近地下管线和地面建筑物的安全使用，如情况严重，则造成井下无法施工。

4、洞口周圈涌泥水

由于在出洞施工时损坏了洞口密封装置，盾构出洞后没有及时做好洞口防渗漏处理，故在盾构未全部通过工作井洞圈或已经脱出洞圈时，井外泥水不断从洞圈与盾构或隧道之间的间隙涌入井内。如不及时处理，将导致地面沉陷及洞口处已建造好的隧道产生过量沉降。

5、盾构出工作井洞口

上抬或下沉盾构出工作井洞口后，就失去了基座的支撑，若在施工中对正面平衡压力值的设定和控制不当，则极易产生盾构的上抬或下沉，这将使刚建成的隧道偏离设计轴线，甚至无法正常施工。进土部位和进土量控制不当，易使盾构上抬，于是地面也随之隆起；正面土体流失过量，超量出土，易使盾构产生下沉。管片产生碎裂、环面不平、内外张角严重、纵缝喇叭大、环向旋转等不良现象。

6、盾构出工作井洞口时上抬或下沉

盾构出工作井洞口后，就失去了基座的支撑，若在施工中对正面平衡压力值的设定和控制不当，则极易产生盾构的上抬或下沉，这将使刚建成的隧道偏离设计轴线，甚至无法正常施工。

进土部位和进土量控制不当，易使盾构上抬，于是地面也随之隆起；正面土体流失过量，超量出土，易使盾构产生下沉。

四、盾构隧道水中进洞施工技术

1、建立推进施工的良好后盾系统

后盾系统由后盾管片、支撑体系及反力架等组成，其不但要稳固牢靠，同时必须有一个准确的后座支承面和适应施工的垂直与水平运输的转折通道。

2、确保洞口处土体稳定

当盾构机从洞门始发，或盾构机到达接收井，在穿洞门时都必须先凿除端头井洞门口的围护墙。一旦围护墙凿除后，洞门口就暴露出地下的自然土体，该土体在地下10余米深，洞门直径达6m甚至更大，肯定不能自立，并且地下水丰富，如果不采取措施，洞门口连土带水涌入端头井内而形成事故。因此洞门口的土体必须作加强处理，以保证洞门口围护墙凿除后土体能自立。其次还要保持洞

外土体与洞门外井壁处于密封状态，使地下水也不会流入井内。以达到安全施工之目的。洞门口土体的加固方法选择是根据端头井洞门外土层物理力学指标、隧道直径和埋深、洞门结构、拆除方法、地面及周围环境等因素，来选用合理、安全的地基加固处理方法和范围。常可采用：高压旋喷桩、水泥土搅拌桩、SMW 桩、注浆法、冻结法、降水法等。

3、对洞门外土体进行加固或稳定处理

采用土体稳定措施后，洞门外土体能稳定自立相当长时间，可大胆拆除封门，盾构即可进出洞，但在施工时必须对加固处理后的土体实际性能作检测，确认其达到施工所规定的要求，方可拆洞口封门。当前常用的土体稳定技术有降水、地基加固、冻结法等。

（一）、降水

降水可有效地疏干砂性土中的地下水，提高该层土的密实度，但不能大幅度提高土体的强度。如洞口敞开面积大、埋深深、敞开时间长，仍会有土体失稳坍塌的问题存在，此时降水仅能作为辅助措施；再则降水效果还受到降水深度、土质条件、周围环境条件等的限制，只能在许可条件下使用。

（二）、地基加固

地基加固可采用深层搅拌、注浆、旋喷桩等方法，目的是将洞口处一定范围内土体预先固结起来，达到进出洞时所需的强度，能使洞口封门拆除后洞口处暴露的土体自立。但地基加固后的土体强度均匀性差，特别是在软土地层中尤为突出，所以必须加强检测，使加固土体的强度，使其均匀性、加固范围等均符合加固设计的标准。

加固设计时要考虑到工程所用盾构的性能，如网格盾构是挤压性的正面无切削设备，则不宜采用加固技术；对于全断面切削刀盘，则应考虑加固土体的强度及出渣输送的可能性。

（三）、冻结法

使土体中水分冻结，整个冻结范围内土体暂时形成具有相当强度的冻结固体，在这种冻结固体支护下，拆除洞口封门，待掘进设备进入洞门圈内、洞口密封装置安装完毕、洞口施工时的密封性能建立后再解冻，进入正常进出洞施工。这种技术在煤矿建井施工中已广泛应用，国外用于隧道施工已有许多实例，我国在隧道施工中亦已开始应用。

4、洞门破除

始发井围护结构中的钢筋对盾构机刀具的危害极大，盾构机始发掘进前必须破除。掘进前洞门处土体已经进行了加固，抽芯检查证实，加固效果非常好，但