盾构施工规范3(总3)

第五章 施工和施工设备0 第五章 施工和施工设备 5 1 施工计划 5 1 1 了解施工内容 施工前 必须研究下列文件 详细了解工程内容 合同 规范 内容说明 工程进度 设计图 标准图 地质图和参考图 环保条件 噪声 振动等 与施工相关的法规 说明 1 合同 规范 内容说明 工程进度 必须充分理解规范关于说明设计图上注明的结构物施工时必须遵守的事项和所用材料标 准 必须根据规范和内容说明文件等的规定 按工程进度的要求 实行科学管理 2 设计图 标准图 地质图和参考图 为准确掌握工程内容 应根据设计图 标准图 地质图和参考图展开实地勘查 确认工 程起点和终点位置 掌握周围结构物和地下埋设物的状况 注意与邻近工区的关联 3 环保条件 环保条件参照 5 11 环保安全措施 4 与施工相关的法规 盾构工程非一般建设工程可比 受制约的因素极多 应确认相关法规 所谓相关法规系 指法令之外 还有 建设工程公害防止措施纲要 建设副产品最佳处理实施纲要 等和其 它说明表 1 1 1 所示文件 5 1 2 掌握围岩条件 施工时 必须根据地质图 确认地质构造 土质 地下水和缺氧空气 有害气体 说明 必须选择适合地质和地下水条件的开挖方法 防护施工法 辅助施工法 隧道内的安全 措施等 施工时 若认为资料不足 则需进行追加调查和试开挖等作业 对有可能引起螺栓 生锈和密封件劣化等不良影响的腐蚀性环境 地下水的盐分等 最好也加以调查 5 1 3 调查 确认周围结构物 地下埋设物等 必须对包括出发竖井 到达竖井和中间竖井部分 盾构通过部分 及对它们的周围部分 在内的区域 调查并确认周围结构物 地下埋设物等的准确位置和详细结构 第五章 施工和施工设备1 说明 在决定路线时实施大致调查即可 但在工程施工阶段 则必须对隧道周围的结构物 地 下埋设物等 在征得其管理者和所有者的同意下 利用设计图 技术档案等进行调查 对估 计会受到工程影响者 必须确认施工前的状况 并按需要采取防护措施 地下埋设物的调查精度将严重影响整个工程 故不得盲目相信技术档案等资料 最好请 求管理者一起参与试验性开挖 以求调查的正确性最为可取 若结构物的基础位于隧道上部 或接近隧道时 则必须斟酌围岩条件等诸因素 按需要采取防止沉降和变形的措施 参照 5 6 2 5 1 4 施工计划 必须充分了解工程的目的 规模 工期 根据合同 规范 设计图等文件 围绕符合围 岩条件 环境条件的安全 经济的施工方法制订施工计划 说明 施工计划是工程施工的基本依据 必须按设计图册等文件认真研究下列事项 制订安全 经济的施工计划 施工体制 作业进度 施工法 盾构 管片 出发 掘进 到达 弃土 一次衬砌 壁后注浆 防水工程等 所用设备 机械 仪表类 所用材料 临时设备 调查监测计划 安全卫生管理 环保措施和异常时的措施 其它 地下埋设物的调查等 第五章 施工和施工设备2 5 2 测 量 5 2 1 隧道外测量 必须在施工前进行中心线测量和纵断面测量 设置基准点 以此作为其后测量的基准 说明 施工时必须以工程发包之前进行的测量结果为基础 进行包括出发竖井 到达竖井和 中间竖井在内的中心线测量 纵断面测量 设置施工上必需的基准点 若地表面有凹 凸不平 则按需要进行横断面测量 测量时 并不仅仅局限于施工区间 还必须与邻 近工区相互沟通联系 纵断面测量的水准点 不仅是隧道施工自身的水平测量的基准点 也是工程施工 过程中和竣工后判断地表面变形的基准点 将长期使用 因此 必须考虑盾构推进引 起的地基沉降和自然地基沉降的影响 充分注意其位置和结构 该纵断面的测量结果 将是该地区的自然地基沉降和结构物等的变形记录 必须定期观测整理 伴随施工展开的中心线等测量 因受地形的制约 大多采用导线测量 为确保足够的 精度 需慎重选择再予以测量 适用规程有 日本铁路建设公团测量作业规程 必 须按其第 5 篇 路线测量 的规定进行测量 测量时 不仅仅局限于施工区间 还必 须与邻近工区互通联系 故配置基准点必须按第 2 篇 基准点测量 等的规定进行 5 2 2 隧道内测量 1 中心线和水平面向竖井内的导入必须保证高精度 2 隧道内测量 因盾构隧道的特性上的缘故 必须高频度 高精度地进行 3 隧道内的基准点必须牢固地配置在不受推力影响的部位 以免施工过程中出现移 动和缺损 4 测点必须按盾构的掘进配置 必须以适当的方法和频度加以检测 说明 关于 1 一般向竖井内导入中心线都利用经纬仪和测锤 垂直器等进行 向地下的导入口在竖井 内时 从地上导入地下中心线的距离较短 竖井深 则垂直精度差 因此 为导入地上的中 心基线 必须认真研究其方法 精密导入 最好采用 2 个以上的方法进行检测 在曲线部 轨道中心和隧道中心不一样 配置时必须注意 在竖井部位 由于盾构装配 隧道外设备不断施工 基点容易移动和丢失 必须设置预备基准点 使其易于恢复 关于 2 盾构隧道无法修正施工后的线路 为此 必须及早掌握离计划线路的距离 及时修正盾 构的掘进线路 故需高频度 高精度的测量 关于 3 隧道内测量的基准点需随盾构的掘进而依次向前移动 装配好的管片往往会受盾构推进 时的推力 壁后注浆 浮力和沉降等的影响而出现移动 故必须设置在不受开挖出面影响的 第五章 施工和施工设备3 部位上 这些基准点不仅在施工过程中 而且在贯通后 也会作为各种测量的基准点使用 故必 须取经得起长期使用的 不会因其它作业而移动和损坏的结构 但平行设置隧道中的先行隧 道则会受后续隧道的推进的影响 隧道自身有可能出现变位 需定期检测基准点 若在基准 点附近进行二次注浆 则管片有可能出现变位 故必须检测 关于 4 测点的间隔必须和线路 与各种作业设备的关系 隧道内的空气洁净度或使用的测量仪 器等一起综合考虑和判断 一般弯曲部取 10 20m 直线部则取 20 50m 左右为好 向前移动测点时 必须重迭后方的测点后再决定位置 并定期检测地上基准点和其它隧 道内基准点的关系 为确认地上基准点和隧道内的测点的位置 有时可配置观测孔 此时 必须认真考虑管 片的加固 回填后的止水性等 观测孔的施工实例如参考资料 5 2 2 所示 5 2 3 推进管理测量 1 推进时必须进行推进管理测量 2 推进管理测量必须使用适当的仪器 必须努力实现高效作业 说明 推进管理测量应在推进盾构时 按隧道内测量的规定进行 使修筑的隧道的线路在规定 的施工误差以内 关于 1 推进管理测量必须在推进时及早掌握盾构和已装配的管片偏离规划线的情况 必须为及 时修正盾构推进线路 高频度 高精度地测量 该项测量是盾构与装配起来的管片的相对位 置的测量 其目的是通过测量上下偏移 左右偏移和转动之值 掌握盾构的位置和姿态 原 则上需 1 日量测 2 次 关于 2 推进时间是有限制的 为迅速掌握必不可少的充足的数据 也需考虑与其它作业的关系 力求测量作业简单化 管片和盾构的相对位置 若测量上下左右的千斤顶的行程差和盾构操 作空间 则大致可达到目的 盾构的上下偏移 左右偏移 转动之值 可通过在盾构上配置 陀螺仪 倾斜仪 测锤等仪器 并使用经纬仪等测量 利用自动测量系统 则可不受开挖状况的影响 就可得到测量结果 自动测量系统由利 用激光和图象处理自动跟踪安装在盾构上的基准板的经纬仪和陀螺仪等测量仪器 以及为运 算测量结果和提供信息所配置的计算机及其外围设备构成 使用的测量仪器 其构成和测量 方式不相同 各有其特点 必须根据自动测量系统的应用环境和使用目的 采用适当的系统 将自动测量系统和自动方向修正组合起来的盾构全自动姿态控制系统也已投入商业化运行 推进管理值 以规定的蛇行余量为基准 设定在该值的 50 80 左右加以管理为妥 第五章 施工和施工设备4 5 2 4 贯通后的测量 1 贯通后必须立即核对隧道的中心线和轨道面高度 2 仰拱混凝土施工后 必须配置隧道中心线和轨道中心线 若是复线 则为上下线 的测点 移交给轨道等工程 说明 关于 1 为确认隧道是否按设计的中心线 坡度施工 贯通后必须立即对整个区间进行测量 这 是对推进结果的确认 也是为研究隧道内各种设备的安装提供方便 关于 2 测量必须将轨道中心线 若是复线 则为上下线 和隧道修筑联系起来 控制点 BTC ETC 分支交点 和坡度变更点等必须设置预备基准点和水平标志来确认 a 测量间隔和记录整理以下列间隔为标准 测点 标记 20m BTC ETC 和分支交点等的重要控制点取选定的控制点 水平标志每隔 100m 左右交叉配置 急曲线部分 应配置得更密一些 b 测点和水平标志应标注在侧墙上 第五章 施工和施工设备5 5 3 盾构出发 到达 5 3 1 出 发 出发时 必须将盾构安装在规定的位置上 然后贯入围岩 沿着规定的线路推进 同时 必须充分注意不要影响周围的路面 地下埋设物等设施 为此 必须认真考虑盾构出发时的 反力支承设备 盾构支承台 出发口的结构和施工 说明 对盾构出发时的反力支承设备 盾构支承台 出发口的结构和施工应考虑的事项如下 a 盾构支承台 盾构支承台 其结构必须能支承盾构自重 装配时的临时移动 并能配置钢轨和其它 适当的盾构推进导向件 便于隧道内推进 且方向不失常 估计在软质围岩上盾构出发后会出现下沉时 在组装时取稍高姿势为好 b 反力支承设备 钢制反力支承设备和临时装配管片 其装配必须保证能将出发时的千斤顶推力均匀地 传递给竖井墙壁和围岩 反力支承设备以临时装配管片和型钢为主件 必须确保有足够的强度抵抗所需的推力 和墙体开挖时的旋转力 并有足够的刚性 不发生有害的变形 对临时装配管片 需注意确保临时装配时的形状 以免影响其后装配的正式管片 的装配精度 还必须考虑邻近结构物和近处施工的影响 现场条件 盾构掘进方法 出发防护方法 等事项 c 出发口 通过高压喷射搅拌施工法等防护工程出发时 实现开挖面独立后 便实施墙体拆除作 业 由于是开口作业 围岩坍塌的危险性很大 墙体拆除必须一小块一小块地进行 同时还必须认真考虑有关盾构正面的挡土工程的措施等事项 配置洞口密封圈时 需认真考虑材料 形状 尺寸等 关于出发防护工程参照 4 2 出发 到达防护工程 5 3 2 到 达 到达时 必须边正确测量盾构位置 边沿着规定的线路 推进到规定的位置 同时必须 充分注意不要影响周围的路面 地下埋设物等设施 说明 关于到达方法 需认真研究的事项如下 a 到达防护等 到达部附近的事先防护方法 参照 4 2 出发 到达防护工程 到达部附近的壁后注浆方法 土砂从盾构主机和到达墙之间的间隙流入的防止措施或涨水预防措施 是否需要洞口密封圈 第五章 施工和施工设备6 b 到达部的测量和最终推进管理 在盾构中心规划线上推进和到达预定墙面所需的盾构位置的测量方法和竖井外的联络 方法 推进速度 微速 管理和开始位置 泥浆或泥土压力的减压管理和开始位置 c 到达时的措施 是否需要为防止推力对盾构到达墙面的影响 在到达竖井内配置临时挡土墙和支撑梁 及其它措施 到达面的开口方法及其开始时间 埋设盾构时的停止位置 将盾构拉到竖井内时的盾构支承台等临时设备 第五章 施工和施工设备7 5 4 开挖和推进 5 4 1 土压平衡式盾构施工法 1 土压平衡式盾构施工法的开挖必须考虑围岩条件 隧道断面的大小等因素来进行 开挖时 必须确保开挖面的稳定性 2 为保持开挖面的稳定 必须根据围岩条件注入适宜的添加剂 确保开挖土的塑性 流动性和止水性 同时慎重进行压力舱的压力管理和排土量管理 3 开挖土的管理必须适合于开挖和排土的方法以及开挖土的特性 必须采用有能力 满足计划工序进度的排土设备 有污泥时 则必须进行适当的处理 说明 关于 1 土压平衡式盾构施工法 其开挖作业的内容包括将刀盘开挖下来的土砂充填到开挖面和 隔板之间 按需要注入添加剂 一边利用压力舱压力实现开挖面的稳定一边推进 利用在隔 板上设置的螺旋排土器排土等等 施工时 将充填在开挖面和隔板之间的土砂加压到稳定开挖面所需的状态 为了按盾构 推进速度保持适当的排土量 必须计测土压力和开挖土量 控制螺旋排土器的转速和推进速 度 与此同时掌握刀盘旋转扭矩和推力等 实行科学的管理 避免开挖面松动 关于 2 a 围岩条件 为保持开挖面稳定所需的土压力 按盾构推进量的多少排出相应的土量 充填在压力 舱内的开挖土应有适度的流动性 同时不得有地下水流出 由粘土 粉土构成的土层 可利用刀盘的开挖作用维持开挖土的流动性 而且 围岩 的透水性小 开挖面的稳定可望通过压力舱内的开挖土和螺旋排土器及配置在其排土 口上的排土装置的综合效应实现 对细粒含量少的砂层 砾石层构成的土层 开挖土的流动性不足 同时难以阻止地下 水的流出 对于此种围岩 施工时需给开挖土注入添加剂 并强制搅拌 将其改造成 有流动性的开挖土 与此同时减少开挖土的透水性 b 添加剂的目的 添加剂注入到开挖面或压力舱内的目的如下 提高充填在压力舱内的开挖土砂的塑性流动性 和开挖土砂一起搅拌混合 提高止水性 防止开挖土砂附着在盾构上 减少刀头和面板等的磨损 还可能有减轻刀盘和螺旋排土器的扭矩等附带效果 c 添加剂的性质 添加剂需有下列性质 应选择最适合围岩的土质和渣土的排出方式等的材料 能发挥流动性 容易和开挖土混合 不会引起材料分离 第五章 施工和施工设备8 无公害 d 添加剂的材料 一般使用的材料大致可分为下列 4 种 矿物类 为了使渣土变成有流动性和止水性良好的泥土所提供的必不可少的细微颗粒 以粘土 膨润土为主料的添加剂 使用得最多 可适应的土质范围很广 但与其它添 加剂相比 需有作泥成套设备和贮泥罐 设备规模庞大 另外 渣土呈泥状 有时需 作工业废弃物处理 表面活化剂类 这是注入特种气泡材料或用压缩空气制作的气泡材料的添加剂 不仅 可提高渣土的流动性和止水性 还有防止开挖土附着的效果 气泡本身有消泡作用 后处理容易 但用泵压送开挖出土时 气泡往往会变成缓冲料 减低效率 故需注意 高吸水性树脂类 因可吸收自重数百倍的地下水 变为胶状 遇到地下水后的稀释劣 化较小 对防止高水压地基上的喷涌有较好的效果 但在大量含盐分浓度高的海水和 铁 铜等金属离子的地基中 或强酸性地基和化学注浆区间等的强碱性地基中 吸水 能力将大为减低 水溶性高分子类 与树脂类一样 是由高分子化合物组成的添加剂 有增大粘性的效 果 泵的压送性好 使用 CMC 的量极多 开发 投入商业运行的种类不胜枚举 渣 土呈泥状 有时往往作为工业废弃物处理 CMC 类稳定液 也称之为聚合物类稳定 液 Carboxy Methyl cellulose e 添加剂的注入方式和注入量以及配合比 作为注入方式 添加剂由配置在地上或隧道内的成套设备制成 通过隧道内配管用添 加剂注入泵由配置在刀盘或压力舱等上的注入口注入 在有些条件下 为提高螺旋排 土器内的止水性 也会在螺旋排土器上配置注入口 为充填开挖部 也会在盾构外周 部配置注浆设备 注浆量和配合比按围岩的颗粒分布设定 实际施工时 每隔一定的区间 根据开挖面 的稳定状况和渣土的特性以及盾构各部的运行状况确认注浆效果 以此决定注浆量 其结果反馈给后面的施工作业最为有效 注浆量的控制方法 一般为推进速度控制方式 这是一种预先认定注浆量 然后根据 盾构推进速度自动增减来控制注浆量的方法 注浆量的增减可通过改变添加剂注入泵 的转速进行 f 压力舱的压力管理 采用土压平衡式施工法时 为确保开挖面的稳定 需将压力舱的压力保持在适当的值 上 一般情况下 压力舱的压力不足 开挖面上发生涌水和坍塌的危险性就增大 地 面容易发生沉降 若过大 则担心刀盘旋转扭矩和推力会增大 推进速度会下降 还 会出现喷涌或地面隆起等灾害 压力舱的管理压力可采用主动土压力和静压力 或松土压力等方法 作为上限值 为 尽量抑止地面沉降 可采用静压力 作为下限值 尽管容许稍许沉降 但为保持开挖 面的稳定 则可采用主动土压力 大多数情况下照此进行 g 推进过程中的压力舱的压力保持 必须按各施工条件 实行科学管理 利用螺旋排土器的转速加以控制 利用盾构千斤顶的推进速度加以控制 利用上述两者的组合加以控制 第五章 施工和施工设备9 需确认随着推进而出现的地基变形和排土状况 或刀盘旋转扭矩的变化等因素 并随 着推进的不断深入 修正压力舱的管理压力 h 开挖面的稳定状态掌握 掌握开挖面的稳定状态 一般采用间接方法 即用配置在隔板等上的土压力计确认 管 理压力舱压力 掌握开挖面状态的探测方法 有机械探测的接触法和电磁波 超声波探测的 非接触法之分 无论哪一种 均为探测开挖面前方或上方的空洞和局部的松动 以获得用于 判断开挖面稳定状态的辅助信息 i 开挖土量管理 既欲保持开挖面稳定 又欲顺利推进 则需按推进量相对应的排出开挖土量施工 但围 岩的土量变化率和开挖土的单位体积重量有一定的变化幅度 加之添加剂的种类和添加量 或出渣方式等因素均会导致开挖土的容积和重量变化 故准确掌握排土量并非易事 即便是 开挖土的性质 从显示半固体性质的物体到变换成流体排出的物体 各种各样 种类繁多 因此 仅仅单独进行开挖土量管理 难以控制开挖面坍塌和地基沉降 只有同时进行压力舱 的压力管理和开挖土量管理才是可取之道 开挖土量管理方法大致可分为容积管理法和重量管理法 容积管理法一般有钢车台数验 收法和螺旋排土器转速 压送泵转速推算法 重量管理法则一般有钢车重量验收法 关于 3 a 出渣方式 出渣方式有多种 如 钢车方式 泵压送方式 流体输送方式 泥浆泵方式 等等 制 订出渣方式计划和选择出渣方式时 必须综合研究隧道断面的大小 总长 一次推进的开挖 土量 作业周期等因素 选择最佳方式 b 渣土处理 排出的渣土呈泥状 有流动性 按一般弃土和污泥的分类标准划分属于污泥时 必须进 行适当的中间处理 参照 5 11 7 开挖土砂的适当处理处置 污泥的中间处理 除太阳光照射干燥 水泥类 石灰类添加剂和高分子类添加剂处理外 最近还开发出了中性无机类的改造剂 关于泥土处理 应参照 5 8 20 泥土固化设备 5 4 2 泥水加压式盾构施工法 1 泥水加压式盾构施工法的开挖必须考虑围岩条件 隧道断面的大小等因素进行 以期开挖面获得可靠的稳定 2 为保持开挖面的稳定 必须按围岩条件调整泥水性质 在开挖面上形成足够的泥 膜 同时慎重管理开挖面泥浆压力和开挖土量 3 渣土的处理 必须适合围岩的颗粒分布 选用有能力满足计划工序进度的泥水处 理设备 同时 对属于污泥者 必须进行适当处理 说明 关于 1 泥水加压式盾构施工法 其特点在于一边使泥水循环 利用泥水实现开挖面稳定 一边 以机械开挖方式进行开挖 渣土以泥水形式用流体输送方式运到地面上 该施工法的开挖 开挖面稳定 渣土处理由一个整体化的系统运作 故须充分掌握构成系统的各个设备的各自 特性 能力等要素 制订施工计划 泥水加压式盾构施工法的系统实例如说明图 5 4 1 所示 第五章 施工和施工设备10 以系统形式运作时 必须认真考虑开挖土量 泥水品质 开挖面状态 壁后注浆 送排 泥流量 排泥流速等的拟定和管理 关于 2 a 围岩条件 泥水加压施工法 其基本作法是按围岩条件调整泥水的比重和粘性 然后对其加压 使 其循环 利用泥浆压力抵抗开挖面的土水压力实现开挖面的稳定 为保持泥浆压力 必须在 开挖面上形成足够的泥膜 保证泥浆压力的传递 在 粒径分布曲线的 均匀系数小 粒径 级配差的砂地基和砾石地基上 因泥浆的逸漏等原因 有可能不能形成足够的泥膜 因此 进行比重 粘性 过滤特性等的泥水质量的管理极为重要 b 泥浆压力管理 在泥水加压式盾构施工法中 为确保开挖面的稳定 需根据开挖面的土质和土水压力等 条件设定 保持恰当的泥浆压力值 一般情况下 泥浆压力不足 开挖面上发生坍塌和地面 出现沉降的危险性就增大 若过大 则担心会出现喷浆或地面隆起等灾害 至于管理压力可 采用主动土压力和静压力 或松驰土压力等方法 作为上限值 为极力抑止地面沉降 可采 用静压力 作为下限值 尽管容许稍许沉降 但为保持开挖面的稳定 则可采用主动土压力 大多数情况下照此进行管理 c 开挖面稳定状态掌握 掌握开挖面的稳定状态 一般采用如下方法 即用配置在隔板上的水压计确认 管理压 力舱内的泥浆压力 掌握开挖面状态的开挖面的探测方法 和土压平衡式盾构一样 有机械 探测的接触法和电磁波 超声波探测的非接触法 无论哪一种 均为探测开挖面前方或上方 的空洞和局部松动 以获得用于判断开挖面的稳定状态的辅助信息 d 开挖土量管理 既欲保持开挖面稳定 又欲顺利推进 则需按推进量相应排出开挖土量 泥水加压式盾 构施工法一般以配置在送泥管和排泥管上的流量计和密度计测得的数据为基础 通过运算求 出偏差流量和开挖干砂量 以此检查围岩的取土量 了解开挖面的状态 有时也将该方法推 工作面 的稳定 泥水加压 开挖 送泥泵 控制系统 回转切削 出渣 排泥泵 搅拌机 一次分 离装置 泥水槽 二次分离装置 调整槽 PH中和装置 聚凝剂 土的搬运 水 说明图 5 4 1 泥水加压盾构的工作系统 开挖 开挖面的稳定 开挖土的处理 泥土 调整剂 水 渣土 排放 渣土 第五章 施工和施工设备11 而广之 用于统计分析前面数个管片环部分的偏差流量和开挖干砂量 推算围岩土质的变化 情况 关于 3 a 排土方式 开挖下来的土砂在压力舱内 用排泥口搅拌翼等器具搅拌混合 用排泥泵经管道以流体 输送到地面上 运到地面上的泥浆 经一次分离装置 用机械方式分离除去砾石 砂等 剩 下的粉土 粘土等经过添加凝聚剂等 形成团粒 flock 用机械方法或其它方法强制脱水 分离除去 完成出渣 分离土砂后剩下的泥水 经添加水和粘土 膨润土 增粘剂等 调整 比重 浓度 粘性等可再次循环到开挖面 大直径的砾石 则需另行用碎石机粉碎或用砾石除去装置除去 对于刀盘开口无法取入 的大型砾石 有时也会装备轮式刀头等在刀盘前面加以粉碎和处理 b 渣土处理 处理渣土时 必须注意含水率 凝聚剂等 必须设法使之符合环保标准 凝聚剂可分为 无机类和有机类 有机类 在使用时尤需注意对环境的影响 有时也会作为工业废弃物处理 一般情况下 经一次分离装置分离出来的土砂会作为弃土处理 而在二次处理过程中 则因 脱水机械 设备 的不同 脱水土块的性质会有所差异 成为污泥的也不乏其例 故需确认 5 4 3 盾构推进 盾构必须按围岩条件使盾构千斤顶合理工作 一边实现开挖面的稳定 一边沿着规定的 线路推进 同时必须充分注意不要影响周围路面 地下埋设物等设施 说明 推进时必须注意的事项如下 a 推进时 应按需要的数量使用盾构千斤顶 并配置在恰当的位置上 以确保所需推力 盾构的推进利用盾构千斤顶的推力实现 合理使用盾构千斤顶 对按规定的线路向前正 确推进最重要 推力的大小 作用的位置将决定推进方向 必须预先考虑曲线 坡度等因素 选择所用千斤顶的数量和位置 曲线 坡度 蛇曲修正等部位 有时也会只用一侧的千斤顶 推进 鉴于此 决定 1 根千斤顶的推力 千斤顶的数量和配置位置时 必须留有余量 装备 中折装置的盾构按曲线半径 让中折千斤顶工作向前推进 推进所需的推力 因围岩条件 颗粒分布 地基强度 密实度 地下水压力 盾构型 式 超挖量 有无蛇曲修正 隧道曲线半径 坡度等因素差异甚大 必须连同管片反力的影 响也考虑在内 设法使推力的大小始终保持在适当的值上 b 不得破坏开挖面的稳定 闭胸式盾构 其开挖和推进同时进行 必须一边保证开挖面的稳定 一边协调开挖和推 进的速度 使之一致 以免土砂取入量过大 引起压力舱内堵塞 c 不得损坏管片等后方结构物 推进时 既要考虑管片的强度 又尽量控制千斤顶的推力最为理想 为减小每 1 根千斤 顶的推力 尽量多使用千斤顶以取得所需的推力最为可取 即便是在曲线部分 坡度部分 蛇曲修正部分等不得已部分地使用千斤顶时 也必须考虑尽量多用一些 另外 为尽量减少 作用于管片的可变荷载 自动选择千斤顶模式的装置也已开发出来 第五章 施工和施工设备12 需要某种有可能损坏管片等后方结构物之类的推力时 加固管片是基本作法 万不得已 时 则采用全面外扩式超挖刀和部分外扩式超挖刀实施超挖推进 d 盾构必须按规定的线路正确推进 尽量防止发生上下偏移 左右偏移和转动 推进盾构时 必须根据推进管理测量等的数据 正确掌握盾构的位置和方向 同时让推 动力作用于恰当的位置上 通过曲线部分和坡度变化部分或修正蛇曲部分等时 应局部使用 千斤顶进行 并使用锥形管片或锥形板环等推进 以便盾构中心线和管片面尽量正交 盾构的上下偏移 左右偏移和转动大多是由于围岩阻力 千斤顶操作 各个盾构所持有 的运动特性 土质变化 管片刚性 测量误差等的复合原因引起的 必须根据测量所得数据 等早期修正盾构姿态 因软弱地基和管片的结构等原因造成下倾 磕头 时 一般尽量多使用下侧千斤顶 一 边增加向上的扭矩一边推进 蛇曲修正尽量早些进行为好 蛇曲修正需根据推进管理测量结果 掌握实际状况 趁蛇 曲量尚未变大之时 及早修正 短距离大幅度的方向修正往往会增大对面的蛇曲量 造成盾 尾内管片装配困难 妨碍竣工后的盾构的使用 故应设法在较长的区间内 依次稍稍修正为 妥 推进过程中 土质若变化较大 则会发生大的蛇曲 故对土质的变化点尤需注意 上下偏移 左右偏移和转动可用陀螺仪 倾斜仪 测锤 经纬仪等检测 通过合理选择 所用千斤顶加以修正 出现转动时 一般可通过改变开挖刀的转向 给盾构施加一个相反的 旋转扭矩加以修正 一旦发生转动 则会降低施工效率 对于有些盾构结构 还会造成难以 配置皮带输送机 无法运出渣土的不利局面 第五章 施工和施工设备13 5 5 衬 砌 5 5 1 一次衬砌 管片 1 管片必须按标准布置 取错接头形式组装 2 管片必须在盾构推进结束后 立即并准确组装 3 带有安装各种设备所用的插入式预埋件的管片必须组装在规定的位置上 说明 关于 1 管片环的弱点在于接头 为此 通过错接头交错排列 从而使两个相邻的管片环之间产 生加强作用 利用多个管片环的共同作用 以保证管片的稳定 考虑圆周方向接头 也称管片间接头或块间接头 和轴向接头 也称管片环间接头 的 旋转弹簧和剪切弹簧的设计法为 2 环或 3 环错接头设计 因此 必须确定 K 管片的插入位置 和设法使各管片成为错接头形式 参照说明图 5 5 1 关于 2 一次衬砌 一般在推进结束后 将几个管片组装成环状即可实现 一次衬砌必须在推进 结束后立即进行 并始终保证其后的推进能顺利进行 a 一次衬砌施工 组装管片时 如果一次收回全部盾构千斤顶 则管片的组装会处在围岩的土压力和开挖 面的泥浆压力作用下 所以在推回盾构组装管片时 必须十分小心 管片通常为错接头形式 组装时 为防止损坏管片和防水材料 保证千斤顶推力顺利传 递 组装前必须认真清扫 并注意防止管片接头之间错位 防止接头之间夹入异物 设法使 管片接头互相紧紧地贴靠在一起 管片的保管 搬运 盾尾内的卸载作业必须小心谨慎 搬运管片最好配置合适的搬运台 车和搬运设备 管片的临时堆放需注意不要损坏接头和防水材料 装配管片需采用管片组装机 装配 K 管片 则需使用微动装置正确压入 以免损坏周围 的管片 插入式接头 带榫管片等 因与其配对的另一方的螺栓孔等不易分辨 与传统的钢 说明图 5 5 1 管片组装实例 A 组装 B 组装 35 40 35 40 key key 第五章 施工和施工设备14 制螺栓盒接头相比 难以对齐接头位置 故均需注明了对合标记和装配导向符号等 以易于 组装 组装时 必须按照这些符号十分小心地作业 b 螺栓等紧固作业和再紧固作业 管片的接头螺栓等零件必须以规定的扭矩牢牢紧固 并不得损坏管片 紧固工具可用气 动套筒扳手 电动扳手 手动扭矩扳手等 推进时的推力 一直会波及到较为后方的管片 必须在推进的影响几乎完全消失之时再 次按规定的扭矩紧固 用扭力计确认螺栓螺母的紧固力 千斤顶对后方的影响程度因管片的 种类 土质 推力的大小 隧道线路 壁后注浆等而异 接头的螺栓有长螺栓和短螺栓等之分 不使用螺栓的接头则有插销式接头 榫接式插头 应根据各自接头的特性加强管理 参照 2 1 管片 c 管片自动组装 管片自动组装作业包括由配置在盾构后方的管片自动供给装置抓握管片搬运台车运送过 来的管片 由搬运装置将管片移动到盾构规定的位置 由管片组装机进行组装等一系列作业 将这些作业全部或部分实现自动化的系统已开发出来 由此可望提高一次衬砌的质量 减轻劳动强度 缩短组装时间 d 按正确的形状组装管片 对确保隧道断面和施工速度 防止损坏管片 提高止水效 果和减少地基沉降等各个方面 均极为重要 故在盾尾内组装管片时 必须认真注意管片组 装形状 必须牢牢紧固接头螺栓等零件 防止其松动 离开盾尾的管片在土压力 壁后注浆 压力的作用下容易变形 因此自管片组装后至管片离开盾尾再到壁后注浆材料达到一定程度 的硬化为止的时间内 使用能保持管片形状的装置 对确保管片的组装精度极为有效 关于 3 不进行二次衬砌施工时 因管片上预埋了各种安装设备 电气设备 所需的预埋件 管 片接头上使用了接长螺栓 因此必须将管片组装在规定的位置上 5 5 2 壁后注浆作业 壁后注浆作业必须用最适合围岩条件的注浆材料和注浆方法 与盾构推进作业同时进行 或在推进后立即进行 必须完全充满盾尾空间 以防围岩松动和沉降 说明 壁后注浆对防止围岩松动和沉降 防止管片漏水 早期稳定管片和防止隧道蛇曲等均有 作用 必须立即进行 1 注浆材料 a 注浆材料必备的性质 注浆材料必备的性质如下 需选择最适合围岩土质和盾构型式的注浆材料 不引起材料分离 不失去流动性 注浆后容积减少小 在早期 强度就在围岩强度以上 富于水密性 一般所用的注浆材料如说明图 5 5 2 所示 为防止围岩松动和早期便与围岩粘合 大多 采用可与推进同时将壁后注浆材料注入盾尾空隙的同步注浆方式 以二液型的注浆材料进行 施工 第五章 施工和施工设备15 说明图 5 5 2 壁后注浆材料 b 二液型注浆材料的性质 是一种直到注浆时仍有流动性的材料 具有注浆后立即可塑状凝固或凝固的性质 并有 以下特点 可向规定的范围注浆 材料分离少 不易受地下水影响 可调整硬化时间 可按需要早期得到所需强度 2 注浆时间 壁后注浆作业一般以同步注浆或及时注浆方式进行 所谓同步注浆系指盾构推进的同时 从配置在盾构外壳上的注浆管或管片的注浆孔进行壁后注浆的方法 所谓及时注浆系指盾构 推进后立即进行壁后注浆的方法 3 注浆方法 注浆材料的运送一般采用由压浆泵从隧道外的制浆设备上压送的方法 为防止注浆材料和地下水流入盾尾内 可在盾尾止水带之间注入润滑脂等用作盾尾嵌缝 材料 为防止盾尾止水带损坏 当注浆材料流入盾尾时 盾尾止水带应取可更换结构 注浆结束后 水洗注浆设备 压浆泵 注浆配管等 时 应配置旁通阀等 除去清洗水 以免下次注浆时 将该清洗水和注浆材料一起注入 壁后注浆管的配置实例如说明图 5 5 3 所示 注浆材料 二液型 化学注浆材料 快凝砂浆 快凝加气砂浆 瞬凝凝固型 瞬凝性注浆材料 可塑性 非加气系列注浆材料 慢凝凝固型 加气系列注浆材料 其它 说明图 5 5 3 壁后注浆管 安装在管片上时 配置实例 管片外表面 注浆时削孔 管片内表面 壁后注浆管 注 原则上安装在盾构内表面上 第五章 施工和施工设备16 4 注浆压力和注浆量 注浆压力一般在注浆口为 100 300KN m2 应在考虑管片强度 土压力 水压力等的基 础上 将注浆压力设定在能完全注满的压力值上 同时需注意使压力均匀地作用于整个管片 环上 注浆量由于注浆材料向围岩的渗透 加压向围岩的压入 脱水压密 超挖等关系 大多 取计算空间量 盾构外径面积减去管片外径面积所得之差值 的 150 200 壁后注浆作业的施工管理方法有 注浆 压力管理式管理法和 注浆 量管理法 压力 管理式管理法是将上述设定压力保持为常值的方法 注浆量则不一定 量管理法是一种始终 定量注浆的方法 因此 注浆压力则变化不定 不管哪一种 仅采用其中的一种方法均不足 取 以两种方法综合管理才是行之有效之法 注浆量 注浆压力均作某种程度的试验 经确认注浆效果及对其它方面的影响之后再决 定更为可取 即便实际施工 也是每隔一定区间 确认效果 并将其结果反馈给施工 才是上策 5 质量管理 出于壁后注浆作业对盾构工程的重要性的考虑 所用材料必须具备规定的质量 并定期 确认质量状况 为保持搅拌混合后的注浆材料的质量 需定期测量并记录流值 粘性 泛出浮浆率 凝 胶时间 压缩强度等项目 5 5 3 防水施工 防水施工必须有所选择 以便防止隧道内漏水 影响隧道内的功能和维护管理 说明 隧道大多修筑在地下水位之下 需对接头的接缝作防水施工处理 隧道内漏水会使竣工 后的隧道的功能和维护管理发生种种问题 必须注意 防水施工有密封施工 嵌缝施工和螺旋孔 注浆孔外周的防水施工 按其目的 有时只 需密封施工 有时需密封施工和其它防水施工组合起来一起实施 a 密封施工 这是利用贴在管片接头面上的密封材料 实现接头接缝止水目的的方法 密封材料必备 的特性如下 应有弹性 能跟随盾构千斤顶的反复推力和管片的变形作相应的形状变化 不失水密 封性 应经得起盾构千斤顶的推力和螺栓的紧固力的冲击 不得对管片的组装精度造成严重的影响 密封材料 不仅相互之间 而且与管片之间也应有足够的粘结性 应有对气候变化的适应性 对各种浆液的稳定性和耐久性 应有良好的作业方便性 在螺栓紧固状态下 应富于均匀性 密封材料的种类有未加硫丁基橡胶类 变形丁基橡胶类 泡沫体类 硬橡胶类 特殊合 成橡胶类 水膨胀性等的材质 近年来 一般使用由吸水性聚合物与天然橡胶或氨基甲酸乙 第五章 施工和施工设备17 酯等混合制成的水膨胀性密封材料 该吸水性聚合物能与地下水反应 并出现体积膨胀 在高水压力作用下的砂层等防水困难的区间 若不作二次衬砌 则接头的密封材料有时 会配置 2 列 施工时 需对贴面作底层处理 管片的角隅部分尤其需要仔细粘贴 搬运管片 时 必须采取措施 防止损坏密封材料 对粘贴水膨胀性密封材料的管片 保管时 必须采取防雨水的措施 b 嵌缝施工 密封材料不能止水时 一般可采用下列方法 即预先在管片内侧的接头接缝处配置嵌缝 槽 在漏水之处的槽内填满嵌缝材料 以利导水 c 螺栓孔防水施工 这是在螺栓垫圈和螺栓孔之间放置环状嵌缝材料 并在螺栓孔壁和垫圈的外表面 因紧 固螺栓 嵌缝材料的一部分发生变形所形成的空间上 填入嵌缝材料 防止螺栓孔漏水的施 工 嵌缝材料必备的特性如下 应有良好的伸缩性 不得失去水密封性 应能经得起螺栓紧固力的冲击 应有耐久性 不得老化 一般使用合成橡胶和合成树脂性的环状嵌缝材料 但有时也会使用氨基甲酸乙酯类水膨 胀性嵌缝材料 螺栓紧固后 随着时间的推移 紧固力往往也会松弛 其原因可能有多种 其中 嵌缝 材料的徐变影响也不小 从防水需要考虑 必须对螺栓进行认真的再紧固作业 螺栓轴部和螺栓孔之间往往也需嵌缝 此时 为提高嵌缝的隔水性 常常会将螺栓孔的 上下端做成漏斗状 以扩大孔径 d 注浆孔外周防水施工 这是在壁后注浆用的注浆孔切削螺纹端部的旋塞 盖子 和注浆孔背面 RC 管片时 配置 O 形环状嵌缝材料的防水施工 嵌缝材料可使用膨胀性橡胶 旋塞部分 制品 水膨胀 性橡胶 旋塞和背面部分 制品 5 5 4 仰 拱 仰拱必须在一次衬砌的防水 清扫等前处理之后 仔细施工 说明 a 仰拱施工 仰拱施工除浇筑结构上需要的二次衬砌钢筋混凝土以外 一般取无钢筋混凝土作业 浇筑混凝土时一般使用混凝土输送泵等设备 b 前处理 仰拱施工前必须确认接头螺栓和清扫螺栓盒和管片 若有漏水 则需采取止水措施 c 裂缝防止 防止裂缝的措施有在混凝土配合比上采取的措施和在施工面上采取的措施 配合比上采 取的措施需研究下列内容 为减少水化热 减少单位水泥用量 或使用粉煤灰水泥 高炉矿渣水泥等 为防止干燥收缩产生的开裂 减少单位用水量 研究使用 AE 减水剂等 施工面上采取的措施需研究下列内容 第五章 施工和施工设备18 每次浇筑的长度不要太长 充分养护 d 盾构渣土的利用 复线盾构的仰拱部分大 最近通过采用让部分水泥固化的流动化处理施工法 有效地利 用渣土 取代仰拱混凝土 所谓流动化处理施工法 系指在建设现场产生的建设废弃土上 以适当的配比 掺入可 提高流动性的调整泥或水和固化材料 在有了适合用途需要的流动性 材料离析阻力性的状 态下浇筑 在恰当养护状态下等待固化 结束作业的施工法 流动化处理的方法 根据地质状况有下列 2 种 但施工中途难以更换 必须预先确认地 质状况 进行各种必不可少的试验 认真研究施工方便性 经济性等 在泥浆的一次处理土 砂成分 内掺入水泥的方法 在剩余泥浆 粘性土 内掺入水泥的方法 e 道床混凝土等和排水沟 道床混凝土 用于铺设轨节 和侧道混凝土 保养用的通道 以及排水沟 线路方 向 横断面方向 必须考虑线路的维护管理 才可配置 道床混凝土等和排水沟的施工实例如参考资料 5 5 4 所示 5 5 5 二次衬砌 二次衬砌必须对一次衬砌认真进行防水 清扫等前处理后 再精心施工 说明 a 二次衬砌施工 二次衬砌按隧道的设计条件配置防止开裂和结构上所需要的钢筋 并浇筑混凝土 其目 的在于对管片进行防蚀 防水 防振 加固等施工 混凝土搅拌后尽快浇筑极为重要 必须注意搬运方法 以免搬运过程中材料离析 混入 异物 浇筑混凝土必须利用检查孔等自下部起 左右对称进行 注意不要给模板施加偏压 设 法避免材料离析 混凝土必须遍布各处 必须连续浇筑 详见 土木工程标准规范 混凝土 施工 二次衬砌的顶部附近难以充填混凝土 应予以注意 不能完全充满混凝土造成的空隙时 应按需要 配置灌浆管 排气孔等 或浇筑砂浆及其它填料 将其填满 b 前处理 在二次衬砌施工前 必须确认接头螺栓 清扫螺栓盒和管片 若有漏水 则必须认真 进行止水处理等作业 装配时 应认真注意抗剪连接杆钢筋与二次衬砌用的钢筋的结合层 钢筋的保护层 将抗剪连接杆钢筋安装到管片上的方法 有预先埋入的先装法和将螺纹钢筋安装到预 埋铁件的后装法 先装法则需注意管片的模板和搬运以及管片装配 c 模板脱模 模板的脱模时间必须根据同规模工程的脱模实际成绩慎重研究 以免造成混凝土开裂等 不良影响 脱模必须在浇筑的混凝土达到规定的强度后才可进行 达到规定的强度所需时间 可根据与现场同一条件下的养护的混凝土的压缩试验求取 脱模后需有足够的养护 以防隧 道内温度急剧下降 并保持湿润状态 第五章 施工和施工设备19 A d 裂缝防止和防水施工 为防止二次衬砌漏水 不得出现裂缝 同时需对施工缝 新浇和硬化混凝土间的接缝 下同 译注 进行防水处理 防止裂缝的措施有在混凝土配合比上采取的措施和在施工面上采取的措施 配合比上采 取的措施需研究下列内容 为减少水化热 减少单位水泥用量 或使用粉煤灰水泥 高炉矿渣水泥等 为防止干燥收缩产生的开裂 减少单位用水量 研究使用 AE 减水剂等 施工面上采取的措施需研究下列内容 模板脱模应取适当的时间 每次浇筑的长度不要太长 充分养护 施工缝采用切边材料 参照说明图 5 5 4 施工缝的防水处理有下列方法 在施工缝上抹特种油灰 湿润面粘接专用油灰 在施工缝上配置预留孔 作导水处理 A A截面 施工缝部分的切边 切边材料 5mm 以上 模板长度 说明图 5 5 4 二次衬砌施工缝实例 导水沟通 50 50 衬砌厚度 A A 第五章 施工和施工设备20 5 6 各种条件下的施工 5 6 1 平行配置盾构 平行配置 2 台以上的盾构或叠交施工时 尤应特别注意相互影响 考虑认真监视围岩 盾构隧道的动态 并按需要采取辅助施工等类措施 说明 左右或上下平行配置 2 台以上的盾构或叠交施工时 必须考虑围岩条件 盾构型式 盾 构隧道断面的大小 距离等因素 研究相互影响 采取安全的施工法 施工时 必须利用各 种计测仪器等手段 监视 掌握围岩和双方的盾构隧道的动态 并将其信息立即反馈给施工 实施信息化施工 按需要采取辅助施工法 防止围岩松动 盾构隧道变形等 平行配置盾构的间隔以相互不影响的距离为好 作为实例 大多设定为 0 5D0 1 0D0 当然 其中也要受到用地 道路 宽度的制约 平行配置盾构隧道的间隔如说明图 5 6 1 所 示 a 相互影响 平行配置盾构的相互影响因施工条件各有所异 一般认为有下列几种 后续盾构的推进引起的先行隧道的挤压 或靠进 后续盾构的尾部通过引起的先行隧道的靠进 后续盾构的壁后注浆引起的先行隧道的挤压 先行盾构引起的围岩松动造成的后续盾构的靠进 与此同时往往会出现管片变形 接头螺栓变形 漏水 地面沉降量增大等情况 需认真 研究后续盾构的施工时间 b 围岩 盾构隧道的监视 地面变位 盾构隧道变形 沉降 蛇曲等将因围岩条件 施工法而异 而且大多与预测 计算值不一致 故需经常监视 用地下沉降记录仪 倾斜仪 土压力计 孔隙水压力计 变 位计等进行精密测量对安全施工极为有效 观测到异常变形时 必须立即停止施工 查明其 原因 按需要采取修正开挖管理方法 变更施工法和辅助施工法等措施 说明图 5 6 1 平行配置盾构隧道的间隔 线路间隔 保养余量 蛇曲余量 盾构间隔 管片 二次衬砌 有二次衬砌时 D0 第五章 施工和施工设备21 5 6 2 邻近施工 邻近原有结构物施工时 必须按需要采取防护措施 同时在施工时加强计测管理 监视 对原有结构物的影响情况 说明 盾构工程的邻近施工 需进行事先调查 预测伴随盾构推进出现的周围地基的变化和对 原有结构物的影响 预测的结果 认为对原有结构物的功能和结构有可能造成影响时 应按 情况实施防护工程 施工时 应将安全率估计在容许值内 拟定管理标准值 以此为指标推 进并建立可将计测结果反馈给下次施工的管理体制 邻近施工的计划 设计和工程开始至结 束为止的一般流程如说明图 5 6 2 所示 另外 地基变位和变位预防措施如参考资料 5 6 2 1 所示 1 事先调查 应掌握调查对象的结构物的形状尺寸 支承条件 周围地基的土层构成 土质特性值等 数据 此时极为重要的是需根据设计时的文件等资料确认设计条件 设计方法 容许值和现 有应力的余量 尤其在老化比较明显时 对安全应有足够的考虑 类似的邻近施工实际成绩 是宝贵的参考资料 收集其数据是值得推荐之举 2 邻近施工影响程度的判断和评价 盾构施工将使周围地基承受卸载和附加压力 出现沉降和隆起 原有结构物受此类地基 变形影响的程度因原有结构物与盾构的相对位置 与盾构的距离 线路 邻近施工区间长度 中间地基的土壤质地特性值 原有结构物的结构条件 刚性 断面形状 强度 变形特性 连结形式 等因素而异 研究邻近施工的影响时 应认真考虑这些事项 准确估计调查对象 在现场条件下会发生的现象 邻近施工时 应判断是否需视为邻近施工 其基本方法 一般根据盾构开挖对地基变形 的影响范围波及到原有结构物的支承地基的位置加以判断 并按其程度划分等级 划分等级时 当然应考虑盾构与原有结构物的相对位置 隔离状况 此外 还需考虑调 查对象的地基的性质 原有结构物的结构 尤其对于是否用桩基础 或其重要程度 是有人 设施还是无人设施之别等因素 原有结构物的邻近程度的分类实例如参考资料 5 6 2 2 所示 判断的结果 认为可能有某些影响时 需定量评估影响程度和研究防护施工法