盾构分体始发技术总结.docx

盾构分体始发技术总结 贺 飞( 中铁十四局集团 隧道工程有限公司，山东 济南 250002)摘要: 介绍了盾构分体始发控制措施及实施过程 中遇到的问题和解决方法。关键词: 盾构; 分体; 曲线; 始发平面、高程，对复核后的数据请业主测量队进行复 核后，进行始发基座组装。( 2) 双轨梁与 1 号台车间需 用长油管连接，管路放 置 在 中 板 上。( 3 ) 双 轨 梁 不 能 直接与一号台车相连，所以需要加工临时托架。( 4 ) 为便于区分管线类型，利于排除管线故障，避免二 次 转接时出现连接错误，需对分体始发的各种管线做好 标识。标识采用不同颜色的塑料带制作，并 加 以 说 明。( 5) 同步注浆管路准备备用管路，以 保 证 同 步 注 浆管堵塞时可及时更换。2 2 洞门加固措施本工程始发阶段掘进断面以 ( 3 ) 2 层 粉 质 粘 土、 ( 3) 3 层粉土夹粉质粘土、( 6 ) 1 1 层粉质粘土为主。 区间沿线勘探深度内地下水主要是浅层上层滞水和 微承压水。为保证在盾构机顺利始发，结合端头井实 际场地情况，本区间洞门加固采用 800 600 双重管 高压旋喷桩 + 850 600 三轴搅拌桩进行组合加固， 并利用水平探孔进行了洞门补充注浆。另 在 隧 道 两 侧布设 2 口应急降水井( 井深 20 m) 。2 3 初始掘进距离的确定( 1) 需大于 盾 构 机 成 套设备的总长度 61 73 m;( 2) 管片与土体之间的摩擦力足以支持盾构 机 的 推 力。( 3) 盾构停机转接时的地质条件相对较好，地 表 无重要管线及建筑物。根据以上条件，确立初始掘进 距离为 50 环，地表环境为非机动车道及绿化带，无管 线及建筑物。中图分类号: TU455 43文献标识码: BThe summary ofshield fission originating technologyHE Fei( China ailway Shisiju Group Corporation Tunnel Engineering Co ，Ltd，Shandong Jinan 250002 China)Abstract: This paper introduces shield fission originatingcontrol technology and the problems in the implementa- tion process and solving methodsKey words: shield; fission; curve;originating1工程概况无锡火车站胜利门站区间采用盾构法施工，隧道左线长 893 842 m，右线长 895 470 m，盾构机自胜利门站右线向火车站站进行掘进，到达火车站站后调 头施工本区间的左线隧道，最后在胜利门站吊出。车站底板可使用场地仅 25 8 m( 盾构井长度 12 m， 底板长度 13 8 m) ，整个盾构机及其后配套设备总长度 为 61 73 m，其中盾构机主体长 9 03 m，台车和双轨梁 长 52 7 m，井下始发场地不满足盾构机及后配套台车 整体始发要求，须进行分体始发，分体始发采用盾构机 及双轨梁在井下安装，后配套台车布设在地面施工场 地，各系统用管路进行连接的方式进行实施。2 4反力架和始发架安装本次盾构始发水平方向为 400 m 的小半径曲线，所以设定盾构机线路走洞门环中心至始发后 20 m 的曲线点的割线方向，竖直方向按 0 2% 下坡设定，始发 托架和反力架也依此布置。2 5出土及管片运输( 1) 第一阶段: 前 6 环( 加上负环共 15 环) ，此阶 段由于双梁放置在井口，暂未拉入隧道内，盾构渣 土 和管片从井口吊运受到限制，因此渣土和管片的垂直 运输通过临时出土口实现，水平运输通过卷扬机配合人力牵引平板车进行。渣土斗为特制的 4 m3 的小土 21 2准备工作2 1组装前准备工作( 1) 盾构安装前根据设计，复核始发井内洞门 的收稿日期: 20130225作者简 介: 贺 飞 ( 1981) ，男，山 东 济 南 人，工 程 师，研 究 方向为市政、公路、地铁施工和管理。贺 飞: 盾构分体始发技术总结斗，采用 5 t 履带吊的大小钩配合进行渣土的倾倒。( 2) 第二阶段: 前 7 50 环。此阶段随着盾构的掘进， 双梁大部分已进入隧道范围内，不影响渣土的吊运。因此下放电瓶车、管片车和 10 m3 的渣土车。洞内水 平运输使用电瓶车编组，该阶段渣土垂直吊运利用右线端头井及 32 t 龙门吊，地面场地使用履带吊吊运管片、油脂等物资材料。拼装 2 环。此时盾构机 5 环后端面已露 出 盾 尾，开始安装 146 度钢环。( 用 4 根钢支撑连接管片和反 力架，焊接饱 满 ) 钢环安装完毕后依次掘进拼装 1 环( 推进 1 100 mm) 、0 环 ( 推进 1 200 mm) 和 + 1 环( 推进 1 200 mm) 。拼装 2 环上部管片时，也需在盾壳上焊接 L 型 钢 板，用以支撑上部管片 成 环 前 的 重 力。146 度钢环安装完毕后，上部千斤顶即可加力，再拼装管片时也无需设置 L 型钢板。( 7) 向前推进 1 200 mm，千斤顶行程 1 643 mm， 拼装 + 2 环。千斤顶行程 1 143 mm 时，盾构机尾部脱离密封装置。掘 进 1 环、0 环、+ 1 环、+ 2 环 时，盾构机外置注浆管( 乌龟壳) 开始陆续进入洞门密封，因 乌龟壳位置距离洞门钢环较近，不能安装洞门 翻 板， 此位置可能产生较大的漏水，需备好聚氨酯泵和聚氨酯，必要时对漏水点注入聚氨酯进行封堵。乌龟壳进入加固土体后，可能需要较大的推力，此时需安排 专 人负责检查反力架及已拼装好的各环负环管片。( 8) 依次掘进和安装 3 50 环。掘进 + 5 环时开始进行同步注浆和二次注浆工作，对 洞 门 进 行 封 堵。洞门封闭使用双快水泥，现场拌和后迅速敷在橡胶帘 布板与管片的结合处，在漏水量比较大的漏水点，插入引流管引流后使用双快水泥进行密封。当 洞 门 漏 水量较大时，从洞门四周预留的注浆孔内注入双液浆或者聚氨酯进行洞门封堵。( 9) 初始掘进结束后，土仓保压在计算水土 压 力 之上再提高 0 2 bar，防止转接时压力消散引起沉降; 同步注浆和盾尾油脂也必须保证充盈之后才能进行 转接。3施工组织工作3 1始发掘进控制( 1) 盾构机初始位置刀盘距离洞门环 1 500 mm， 盾尾距离反力架 915 mm，千斤顶自然伸长 1 072 mm， 撑靴距离反力架 3 971 mm，负环管片拼装前，在盾尾 内表面焊接 4 根长 2 m30 的圆钢，间距 50 cm，对称 均布，露出盾尾 90 cm。在盾尾依次安装 9 环、 8、 7 环负 环 管 片。安 装 完 7 环后千斤顶伸长量为 1 443 mm。安装过 程 中盾构机不移动。负 环 在 盾 尾 拼装完成后沿焊接的圆钢推出，顶在反力架上，并在 管片与始发架轨道之间的间隙中每隔 30 cm 楔 入 木 楔，反力架焊接钢板卡住 9 环上半环环面。( 2) 向前推进 200 mm，千斤顶行程 1 643 mm，拼 装 6 环，此时盾构机刀盘距离洞门环 1 300 mm，拼 装完毕后千斤顶行程 443 mm。此时开始进行洞门的 破除工作。( 3) 向前推进 1 200 mm，千斤顶行程 1 643 mm， 拼装 5 环，此时盾构机刀盘距离洞门环 100 mm，拼 装完毕后千斤顶行程 443 mm。 9 5 环负环管片 为半环管片，由三块标准块 B1、B2、B3 通缝拼装，其中 标准块 B2 落底。盾构机推进到位后需及时在洞门帘 布及翻板和边缘刀具上涂抹黄油，避免盾构推进划伤 帘布。( 4) 向前推进 1 200 mm，千斤顶行程 1 643 mm， 拼装 4 环。千斤顶行程 543 mm 时刀盘接触洞门密封装置。推进到位后，刀盘距离加固土体 500 mm，中 心刀距离加固土体 155 mm。拼装 4 环上部管片时， 需在盾壳上焊接 L 型钢板，用以支撑上部管片成环前 的重力。( 5) 向前推进 1 200 mm，千斤顶行程 1 643 mm， 拼装 3 环。千 斤 顶 行 程 598 mm 时中心刀接触土 体，行程 943 mm 时刀具开始切削土体，并逐渐充满土 仓。土仓满仓后开始用螺旋输送机出土，并保持土仓 压力 1 0 bar。此时需放慢掘进速度并安排专人检查 盾构机的防扭块，防止盾体发生扭转。拼装 3 环上 部管片时，也需在盾 壳 上 焊 接 L 型 钢 板，用 以 支 撑 上 部管片成环前的重力。( 6) 向前推进 1 300 mm，千斤顶行程 1 743 mm， 22 3 2掘进阶段注意事项( 1) 临时管片脱出盾构机后，周 围 无 约 束，在 推力作用下 易 变 形，为 此 将在管片两侧用型钢支撑加 固，并用钢丝绳将管片和始发托架箍紧 ( 整环管片) 。盾构 机 在 通过加固区内千斤顶总推力宜控制在 2 000 t以内，调整掘进速度以控制总推力。盾构机在 通过加固区后千斤顶总推力控制在 1 600 t 以 内 ( 为 保证推力不超过反力架的设计荷载，在反力架上设置 变形观测点) 。( 2)实测洞门位置偏离设计位置水平 3 cm，垂直5 cm，盾构机相对实测洞门高 1 5 cm。盾构机整体通过加固区 后 开 始 纠 偏，初始阶段每环纠偏量不宜过 大，控制在 10 mm 之内，故推进时合理控制各区千斤顶推力分配，推力差不宜过大，推力增加亦要遵循 渐 进原则。需安排有丰富经验的盾构司机进行操作，刀盘切削时加水量、刀盘转速、油压及推进速度等将 视情况调整，以保护盾构机各部件无损。山东交通科技2013 年第 3 期( 3) 在未安装 146钢环前，盾构机上部千斤顶不工作，此过程必须严格控制下部千斤顶的推力。( 由 于刀盘已完全切割加固 土 体，若下部千斤顶推力过 大，则盾构机姿态可能有较大的上倾。) 146 钢环及其后部钢支撑安装完毕后即可开启顶部千斤顶，同时严格控制顶部千斤顶推力，并及时监测反力架上方梁的 变形，当变形过大时，加固上方梁并减小上部千斤顶的推力。理。( 2) 略加大盾尾油 脂 注 入 量，要确保盾尾密封油 脂的注入达到压力要求，以保证盾尾的密封效果，防 止漏浆。( 3) 最后一环掘进时减少泡沫的注入，在 掘进完毕时土压值相对稳定。在其后转接过程中，观测到土压值明显下降时，开启千斤顶顶进值土压力达到 设计值。( 4) 加强对地表沉降的观测，当 沉 降 值 过 大时，及时进行二次注浆。( 5) 转接时注意停机地层条 件，并在停机时将千斤顶行程卡死 ( 加设型钢支撑) ，防止盾构机 后 移。长时间停机时需加密盾构机 姿 态的监测。( 4)盾 构 机 始 发 时，要注意密封装置的压入情 况，若橡胶带有可能弹出，则要停止推进，对其采取加固措施，确保密封效果。4现场施工反馈情况( 1) 因本区间始发位于 400 m 的缓和曲线 上，而( 5)要确保盾尾密封油脂的注入达到压力要求，以保证盾尾的密封效果。盾构机在加固区内转向十分困难，导致盾构出加固区时姿态处于超限边缘。( 2) 盾构外置注浆管通过加固 区时，总推力达到 2 000 t，而此时为实现盾构机转向，千斤顶推力分配不均匀，导致加固区内管片存在不同 程度的开裂现象。( 3 ) 实施洞门封闭注浆过程中，因洞门底部人 员 无 法 进 入，导致该位置封闭效果 不 佳， 存在一定的漏浆情况。( 4) 双梁上的小皮带机功率较小，前期因负荷较大而频发故障，电机烧毁一次，停机2 d。( 6)安装 9 1 环时，为保证管片和盾构机下部的合理间隙，需在盾构机的下半部内壁沿纵向临时焊接 4 根 30 圆钢。( 7) 初始注浆时，选取注浆压力要综合考虑地面 沉降要求和洞门密封装置的承压能力。如 果 洞 门 处漏浆严重，可以考虑适当掺注水玻璃以加速砂浆硬化 固结。( 8)临时管片可不贴密封条，但 需 贴 缓 冲 垫，螺栓不用止水垫圈。( 9) 根据无锡土层的特性，在掘进过程中要向土 仓中加入泡 沫 剂。泡沫剂的注入量应视具体情况而 定，原则是保证仓体土压力正常，刀盘和螺旋机扭矩 正常，仓体温度正常，出土干湿合理，出土顺畅。( 10) 盾构推 进 过 程 中，井 口 要 有 4 人 进 行 跟 进 释放管路，以免管路在推进过程中被盾构机给拉断，引起事故。( 11) 同步注浆管为 10 m 一根，为保证同步注浆 液的输送畅通，避免由于管线长进行堵管的情况，在接管路前应把管路清洗干净。5结论及建议( 1) 分体始发时采用盾体 + 双梁在井下，台 车 在地面，小皮带机出土的模式，比采用盾体在井下，双梁、台车在地面，螺旋机出土的模式，效率要高一倍以 上。理论上存在单日进度 10 环的可能( 单 班 5 环) 。所以采取分体始发时，应尽量创造条件实施盾体 + 双 梁在井下，台车在地面，小皮带机出土的模式。( 2) 注浆管外置的盾构机曲线始发较为困难，始发时的盾构 姿态应向曲线内侧留有较大的超前量，为避免管片开裂，加固区内总推力较大时，推力差应控制在 300 t 之内，待盾构出加固区后总推力变小之后再调整压力差 实施转向。( 3) 为避免洞门封闭注浆过程中，洞 门 底部发生漏浆，可采取在洞门底部帘布内侧安装弹簧钢 板的方法，增强洞门底部帘布的密封效果。( 4 ) 为 降低小皮带机发生故障的几率，需合理调整掘进速度和 出渣速度，使之与小皮带机的功率匹配，并须及时 清理皮带机挡裙堆积的渣土，减少皮带机运转的 阻 力。( 5) 洞门密封帘布对应外置注浆管位置易发生漏水和 漏浆，在车站施工时在对应侧墙位置埋设注浆管，可在发生渗漏水时在不破坏洞门密封的情况下实施注 浆。( 6) 盾尾油脂泵可以从 1 #台车上转移至双梁临 时台车上，跟随盾构机前进，以减少油脂输送距离，提高注脂效率。停机转接时可以将一台空压机拖 入 隧 道内给油脂泵供气对盾尾油脂进行补注。( 7) 伴随着 23 3 3二次转接控制措施( 1) 盾构推进至 50 环后，拆除转接所用的管路，把管路分解好后入库。( 2) 利用 130 t 全液压汽车式起重机，把盾构 1#、2 #、3 #、4 #、5 #台车依次吊入井内， 并利用电机车把台车拉进隧道内。( 3) 拆除双梁临时托架把双梁安装到 1 号车架上，并将 2 5 号台车与 1号台车对接。对接完成后进行管路的安装。( 4) 所有 的管路重新安装完毕后进行盾构机的重新调试运转。( 5) 盾构机重新调试运转后，开始正常使用，完成此次的盾构转接。3 4二次转接注意事项( 1) 台车二次转接需要 7 10 d，在掘进最后一环是控制浆箱里的浆量，浆箱里内残余浆液排入土箱处贺 飞: 盾构分体始发技术总结分体始发距离的加长，同步注浆管道输送能力下降，注浆效果减弱，及时进行二次注浆可以弥补同步注浆 的不足，有效的控制地面沉降。S2GB 50446 2008，盾构法隧道施工与验收规范S3 日 本 小 松 公 司 小松盾构机技术描述及参数表 Z 20084张凤祥，傅德明 盾构隧 道 施 工 手 册M 北 京: 人 民参考文献:交通出版社，20051GB 50299 1999，地下铁道工程施工及验收规范 ( 上接第 9 页)学、长效、系统、及时的沥青材料控制体 系; 在 工 程 应用环节中确保 原材料的放心 使 用，避免未来一些工 程中的质量隐 患; 更 重 要 的 是 积极更新现有的试验 规范方法，查漏补缺，更好地完善沥青检测技术标准 体系。在检测方法上，由于现行沥青检测指标体系尚不 能完全表征沥青质量，特别是与实际路用性能的关联 性不强。亟需采用更全面、路用性能关联性更强的表 征方法和检测体系，如 AASHTO 沥青胶结料性能分级 体系可在宽温度范围内表征沥青性能，且与路用性能 关联性 好，应 该 在 沥 青 材料质量控制中加强推广、 应用。图 4 几种改性沥青离析与冰箱温度的关系结论与建议由于目前沥青厂家 众 多 ，引进油源不同和加工 工 艺 、生产能力上的差别 ，会造成沥青质量的 变 化 。 要大力扶植大品牌沥青生产厂商 ，又要建立一条科 3参考文献:1 王毓芳，郝凤 ISO 9000 常 用 统 计