盾构小半径接收施工工法

1、盾构小半径接收施工工法中铁十二局第二工程有限公司 安宏斌中铁十二局第二工程有限公司 白云飞中铁十二局第二工程有限公司 张志强1前言在地铁施工技术不断发展的今天，盾构法越来越多地被国内外地铁界所接受，目前我国各大城市地铁修建均采用此方法施工，以确保安全、如期、优质地完成各项工程。盾构到达接收是盾构法施工的最后一道“关隘”，是盾构法施工的重点和难点之一。由我公司承建的北京地铁10号线二期08标樊丰区间，盾构接收位置位于r450m曲线上。而接收井方向为r450m割线方向，与出洞时的盾构姿态形成一个夹角，导致盾构出洞困难。后来经过项目部认真讨论研究，确定了盾构出洞线路为切线方向，并采取了一系列措施，保

2、证了最后几环的管片姿态，使得盾构机顺利出洞，特形成盾构小半径接收施工工法。2工法特点2.1 容易掌握盾构姿态的调整，便于盾构顺利接收。2.2 易于保证管片的拼装姿态，降低管片错台超限的风险。2.3 施工工艺合理，安全快速。2.4 属低噪声、低污染施工，对周边环境影响小。3适用范围本工法适用于在小半径曲线段接收的各类土压平衡盾构。4工艺原理盾构出洞前，严格控制盾构姿态，使其偏差保持在一个较小范围内；盾构出洞时，在隧道设计终点处沿着切线方向推进，如图4.1.1所示。图4.1.1盾构曲线出洞示意图5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程施工工艺流程见图5.1.1。出洞前调整姿态，尽量减小前盾、中盾、尾

3、盾的相对偏差和绝对偏差盾构掘进至围护桩临时停机接收架安装、洞门破除管片拼装至终点里程、停机盾构继续推进、拼装管片图5.1.1盾构曲线出洞流程图5.2 操作要点5.2.1 接收井洞门钢环安装洞门钢环安装之前，测量班需在出洞端墙进行放样，保证洞门钢环轴线与盾构预设出洞线路重合。洞门钢环安装时，要焊接牢固，以免施工过程中钢环移位。5.2.2 出洞前盾构掘进参数选择（1）盾构姿态盾构姿态具体指盾构实际状态（指前盾、中盾和盾尾中心的高程、平面位置、俯仰角等）与隧道设计轴线的相对位置关系。盾构接收段掘进时轴线允许偏差：水平偏差-10+15mm；垂直偏差-15+20mm；俯仰角小于3mm/m；水平偏角小于3

4、mm/m。（具体参数见应用实例）。即使盾构机在线路设计终点处以水平零偏差出洞，如果中盾和尾盾正偏差过大，盾构机出洞后刀盘与中隔墙发生干涉，如图5.2.1。图5.2.1 盾构水平相对偏差过大时盾构出洞示意图（2）土仓压力当盾构掘进至加固区时可适当降低土仓压力（具体参数见应用实例）。（3）盾构推进速度在进入加固区时，降低盾构推进速度，以利于盾构姿态的控制（具体参数见应用实例）。5.2.3 接收架定位安装盾构接收前，测量班对盾构机的实际姿态进行测量，依据盾构实际姿态计算盾构出洞线路，并在接收井进行测量放样，使得接收架中线与盾构出洞线路吻合。接收架安装时，实际高程比理论计算的高程降低2cm，并在洞门钢

5、环底部焊接延伸导轨，使盾构机出洞后能够顺利进入接收架。5.2.4 螺栓复紧及管片加固在拼装完成最后一环管片后，千斤顶不得立即回收，需对已拼装完成的最后十环管片进行螺栓复紧，每隔一天进行一次复紧，至少复紧三次。复紧完成后，用槽钢将最后十环管片连接起来，槽钢沿管片环向均布四道，防止盾构机底部油缸顶推时，上部管片间开裂，造成管片间渗水、漏水。5.2.5 洞口壁后注浆洞口管片与钢环之间的空隙用砖块封堵，并支撑加固。为防止成形管片变形，注浆压力范围设定为0.40.5mpa，填充率达到110%120%。注浆时以总量控制为主，压力控制为辅。 6材料与设备6.1 所用主要材料见表6.1.1。表6.1.1 主要

6、材料表编号名 称型 号1h钢200x2002槽钢16a3钢板10mm厚4钢板待添加的隐藏文字内容220mm厚5轨道及夹板43型6螺栓、螺母m207水泥42.56.2 本工法用到的主要设备见表6.2.1。表6.2.1 主要设备表序号设备规格1盾构机土压平衡6.28m2电瓶车s12.63砂浆搅拌罐18.5kw5外循环水泵30kw6二次补浆泵11kw7龙门吊45t/15t-27.8m7质量控制措施7.1 本工法采用的质量控制标准是盾构法隧道施工与验收规范(gb50446-2008)、轨道交通隧道工程施工质量验收标准(jqb-050-2005)、轨道交通盾构隧道工程施工质量验收标准(jqb-051-2

7、008)及设计图纸要求。7.2 洞门钢环安装时，水平和垂直偏差控制在20mm之内。7.3 在曲线段上，每隔10环进行全站仪搬站，并对仪器进行人工校核，以确保系统测量的准确性。盾构施工过程中，定时对管片姿态进行人工测量。7.4在出洞前要认真做好盾构机的姿态调整，按“勤纠偏、小纠偏”的原则，合理选择管片，控制各千斤顶的压力值和行程差，从而使盾构姿态处于合理范围内。7.5 接收架安装中线偏差控制在10mm之内，高程偏差控制在5mm之内。7.6洞门破除后，为控制盾构姿态，推进速度不宜过快。同时为防止盾构机低头及保证管片拼装质量，严格控制各区油缸压力及总推力。7.7 管片推出盾尾后要及时进行管片连接螺栓

8、的复紧工作，保证管片拼装质量。8安全措施8.1 本工法采用的安全控制标准是地铁工程监控量测技术规程(db11/490-2007)、施工现场临时用电安全技术规程（jgj46-2005）、北京市建设工程安全生产管理标准化手册（2010）及设计图纸要求。8.2盾构接收段推进过程中，必须始终对盾构姿态进行监测并对监测资料反馈分析，不断调整盾构掘进施工参数。8.3洞门破除时由于是高空作业，除了系好安全带之外，还坚持一人工作，一人观察工作面的稳定情况，如有异常及时反映并采取封堵等相应对策。8.4 盾构接收时必须做好盾构基座加固措施，接收架两侧用h钢支撑于侧墙底部，后端用h钢支撑于端墙底部，保证接收架的位置

9、不会随着盾构机前进而改变。9环保措施9.1 本工法采用的环保控制标准是绿色施工管理规程（db 115132008）、北京市建设工程施工现场场容卫生标准、北京市建设工程施工现场环境保护标准、北京市建设工程施工现场生活区设置和管理标准及设计图纸要求。9.2 建立文明施工管理领导小组，项目生产经理、工区负责人、现场工长为文明施工负责人，直接负责本工程现场文明施工管理工作，加强现场管理工作，做到紧张有序，文明礼貌，团结协作，刻苦顽强，遵纪守法。9.3施工现场临时道路进行路面硬化处理，保持施工现场道路畅通。9.4 搞好“三废”处理，随时清除建筑垃圾，保持环境清洁，美化场区环境。9.5 采用低噪音机械设备

10、，并采用隔音材料进行围蔽，不安排噪声大的机械夜间作业，把施工噪音、振动给居民的正常休息，特别是夜间休息的影响减少到最小。10效益分析盾构机曲线出洞，有两个风险点：1、出洞时盾构姿态不好，造成管片拼装错台超限，进而造成管片间渗水、漏水，需进行堵漏作业；2、出洞时，盾构机刀盘与中隔墙发生干涉，需先将刀盘拆下或者将中隔墙干涉处凿除，然后继续推进接收。如果盾构机前盾依然与中隔墙干涉，则需要将中隔墙干涉处凿除。所造成的后续施工费用见下表。表10.0.1 后续施工费用费用名称风险点1风险点2备注工期37天机具、材料费0.50.8万元人工费0.124.2万元直接总费用0.625万元间接费用29.4万元注：1

11、、堵漏作业需至少两人施工；2、风险点2以凿除中隔墙干涉处为例，中隔墙干涉处凿除至少需要三人施工；3、间接产生的费用：盾构机设备款利息、43名施工人员及12名技术人员待工、设备折旧费用及风水电等间接费用4.2万/天。采用本工法，盾构在曲线段上顺利出洞，保证了成形管片姿态及管片拼装质量，避免后续施工，对周边环境基本无污染，同时减少对周边居民日常生活的干扰，符合环保标准，具有良好的社会效益。11应用实例11.1 工程概况北京地铁10号线二期08标樊丰区间位于北京市丰台区，其中盾构区间右线起讫里程为k40+570.20941+398.398，全长828.189m，共690环，实际拼装687环，线路呈“

12、l”走向，自东向西在直线段上始发，在里程k40+908.396（约第280环）开始进入直缓段，终点里程位于圆缓曲线段，如图11.1.1所示。图11.1.1 北京地铁10号线二期08标樊丰区间线路示意图11.2 效果分析右线在盾构推进至里程k41+329.639（+625环）时，盾构水平偏差为前盾+28、中盾+45、尾盾+57，盾构姿态较差，因此在盾构接收段掘进过程中加强了盾构姿态的调整，包括合理设置掘进参数，调整左右区油缸压力，并配以合理的管片选型。在推进至+660环时，使盾构水平偏差调整为刀盘+15、中盾+29、尾盾+40。通过+660环+679环的不断调整，使盾构姿态调整在一个合理范围内。盾构出洞前姿态见表11.2.1。右线盾构进入加固区后，刀盘转速提高至1.1r/min，推进速度控制在12mm/min，逐步降低土仓压力至0.2bar，安全顺利通过加固区，并于2012年2月1日顺利顶推至围护结构。表11.2.1 盾构出洞前姿态盾体位置水平偏差（mm）垂直偏差（mm）刀盘+5+1中盾+8+7尾盾+15+13待洞门破除后，盾构机沿切线方向缓缓推进。出洞时盾尾依然在圆缓曲线上，为保证管片姿态，最后8环管片也需按照设计线路进行合理选择。该线路最后8环管片选型如