土压平衡盾构隧道始发技术

土压平衡盾构隧道始发技术1前言盾构法目前在国内已经日趋成熟。随着技术进步、认识提高、综合国力的增强，特别是采用盾构施工的明显优势，盾构法越来越多的被国内地铁界所接受，与TBM一道，都是国际上比较流行的、最先进的、一次成型设备在国内大面积开始使用。目前国内已经使用盾构法的城市地铁有上海、广州、南京、北京、深圳、天津。西安、成都、沈阳、杭州、青岛等城市都在紧锣密鼓地筹建。广州1号线盾构区间仅占全线的28%（日本人承包），2号线为25%（真正由国内队伍自己单独承包施工），3号线将有60%以上的区间隧道使用盾构机进行施工；上海地铁是国内最早采用盾构施工的，大部分都是利用盾构完成；南京地铁目前有三个盾构标段四台盾构机进行施工，施工总量约占全线的30%，如果应用成功，肯定会增加盾构的施工区段量；北京也在做盾构试验段。虽然盾构在国内已逐渐热起来，有许多成功的工程实例，但是使用这种方法也有较明显的风险性。如盾构在隧道内只能前进，不可后退，一旦盾构本身出现致命的故障，可能就会产生灾难性的后果。盾构在需要洞口进行加固处理的地层中始发，其出问题的几率很高，即是非常有经验的承包商也常会发生类似，重复的事故。所以在盾构施工方面仍有许多技术难点和重点，需要再认识、再提高、再加强。盾构始发段技术是其中最重要的常见技术问题，据专家介绍，盾构问题出现部位最多的是在洞口位置，即始发阶段。2始发技术的组成2.1始发的重要性由于在始发阶段存在以下几种特殊情况：（1）始发推进前需凿除车站的围护结构（主要是处理钢筋砼结构），凿除围护结构后的洞口土体要求保持一定时间的自稳，不能有水土流失；（2）始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进行调向；（3）始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难；（4）初始土压力的建立正确与否不得而知；（5）始发期间一些设备如管片小车、管片吊机，包括出渣不能正常编组使用。多数站结构尺寸较小，盾构不能整机始发。所以，盾构在初始阶段的施工难度很大。能否成功、安全、顺利，保证盾构姿态、保证隧道初始段的工程质量、控制地表沉降进入隧道内正式推进，始发是关键。2.2始发的关键技术始发技术包括洞口端头处理（在软土无自稳能力的地层中）、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的设计加工、就位；支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、始发的初始姿态确定、其他保证盾构推进用设备、人员、技术准备等，直到始发推进。其中关键为洞口端头处理；盾构始发基座的姿态定位；反力架的准确定位；洞门密封环安装的可靠性及密封效果；第一负环的定位。可以说每一步都非常重要。3始发施工技术3.1始发洞口的地层处理在盾构始发之前，一般要根据洞口地层的稳定情况评价地层，并采取有针对性的处理措施。地层处理一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”等措施。选择加固措施的基本条件为加固后的地层要具备最少一周的侧向自稳能力，且不能有地下水的损失。常用的具体处理方法有搅拌桩、旋喷桩、注浆法，SMW工法、冷冻法等。选择哪一种方法要根据地层情况而定。但是根据现场经验，无论选择哪一种方法，成功与否，过程工艺控制非常关键。要保证每一参数的准确性，每一分部的质量。3.2始发洞口维护结构的切除常规设计围护结构（无论是连续墙还是桩等）都是钢筋砼。根据经验，采用人工凿除一般需要一个月左右，所以提前安排此项工作，一免影响其他工序作业。凿除可分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的钢筋保护层，在盾构始发前将保护层混凝土凿除。在凿除完最后一层混凝土之后，要及时的检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。3.3洞口密封洞口密封装置是防止盾构始发初期壁后注浆浆液外泄和水土流失的，目前基本有两种类型——压板式和折叶式，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步在车站结构的施工过程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作。在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起。第二步在盾构正式始发之前，清理完洞口的碴土，完成洞口密封的安装。拾3.4枪护洞口始发回导轨的安帅装狮在围护结生构破除后桂，盾构始罩发台端部商距离洞口违围岩必然歌产生一定踏的空隙，他为保证盾宝构在始发油时不致于返因刀盘悬具空而产生鸽盾失构咳“租叩忘头著”孙现象，需心要在始发选洞内安设崭洞口始发浩导轨。在读安设始发滴导轨时应瓶注意，在鄙导轨的末夹端预留足伍够的空间枣，以保证凳盾构在始短发时，不壳致因安设碍始发导轨枯而影响刀篇盘旋转。徐3.5缓爷反力架、典始发台的渐安装首3.5.辟1撒评反力架、夕负环管片扰位置的确隙定依据巧反力架的箩位置确定济主要依据宪洞口第一碌环管片的此起始位置物、盾构的蚁长度以及曾盾构刀盘忆在始发前洞所能到达瞒的最远位王置确定的削。节3.5.棉2妈春负环管片瞎环数的确充定姐假定盾构秒长裤度裙L健TBM义=8.3台m跃，洞口维拜护结构在塞完成第一游次凿除后伤的里瓜程换D私f袜，设计第柔一环管片蜡起始里桨程傲D跳1s刮，管片环偶宽汇为月W捷s难，反力架僵与负环钢旗管片倍长催W泉r拐（自行设队计加工的铲尺寸）照。席D繁r终为反力架疮端部里程惰，驴N燃为负环管息片环数。挑在安装井气内的始发少时最少负坊环管片环短数确定艰N勉=稠（开D珍1s租-D誉f熟+8.盗3疮）婶/W覆s围环芬3.5.西3避扇反力架、优负环钢管摩片位置的列确倒定慰轿在确定完功始发最少赛负环管片花环数后，伶即可直接纪定出反力以架及负环窄管片的位隔置。跟反力架端于部里输程孟D损r傅＝佛D该1s召－稠N×W鸭s暖3.5.睬4怖奶反力架、过始发台的令定位与安龟装妹在盾构主刮机与后配展套连接之预前，开始眼进行反力洁架的安装柱。安装时册反力架与吐车站结构飞连接部位奉的间隙要忆垫实，以乖保证反力书架脚板有遍足够的抗宋压强度。饰由于反力劝架和始发孔台为盾构左始发时提捆供初始的择推力以及革初始的空劈间姿态，疤在安装反拆力架和始句发台时，骨反力架左屡右偏差控祥制滨在驰±10m拘m血之内，高新程偏差控发制偶在扛±5m卷m蛛之内。始善发台水平杜轴线的垂浇直方向与报反力架的烛夹角肾＜服±紫2撞‰浊，盾构姿寇态与设计踢轴线竖直钉趋势偏差壁＜量2痕‰饰，水平趋拖势偏差尚＜屋±规3般‰判。表3.6望独盾构的始艳发勾3.6.韵1光夫始发台两拘侧的加固球由于始发湖台在盾构巧始发时要梅承受纵向威、横向的控推力以及叼约束盾构为旋转的扭月矩。所以悦在盾构始脏发之前，割必须对始亩发台两侧晕进行必要李的加固。因加固的方奖式见下图晶：粒3.6.屠2悄红负环管片欺安装脸负环管片画安装准备牧一般情况卖下，负环怎管片在盾吹壳内的正仅常安装位欠置进行拼跟装。在安劲装负环管山片之前，凡为保证负治环管片不嫩破坏尾盾卸刷、保证朵负环管片刮在拼装好汽以后能顺名利向后推荷进，在盾黄壳内安设敞厚度不小援于盾尾间隆隙的方木并（或型钢露），以使登管片在盾乔壳内的位唤置得到保舌证。期盾构始发升盾壳处垫饲木布置显菌示图逃负环管片锈后移铸第一环负涛环管片拼刻装成圆后申，兔用窜4胖～监5奴组油缸完娃成管片的状后移。管询片在后移直过程中，猫要严格控奔制每组推笛进油缸的移行程，保唉证每组推驳进油缸的神行程差小腹于孕10m揪m痰。在管片驴的后移过初程中，要赖注意不要害使管片从棋盾壳内的推方木（或陪型钢）上拼滑落。顺负环管片嗽与负环钢落管片的连知接绸负环管片互的最终位缩置要以推固进油缸的鼻行程进行库控制，在避负环管片颤与负环钢崇管片之间曲的空隙用宿早强砂浆任或钢板填铺满。梢负环管片绢的拼装类赞型株在安装井夏内的负环娇管片的拼碧装类型一让般采取通股缝拼装，搭主要是因养为盾构井驳一般只有扛一个，在科施工过程杜中要利用福此井进行专出渣、进回管片。所并以采用通盐缝拼装可寺以保证能众及时、快叨速的拆除冒负环管片父。米3.6.迎3良承盾构的始倍发空载推进菠盾构在空触载向前推婶进时，主影要控制盾假构的推进汉油缸行程爹和限制盾锐构每一环耗的推进量歼。浸要在盾构阅在向前推刘进的同时渴，检查盾倚构是否与优始发台、卸始发洞发绸生干涉或锄是否有其托他异常事哨件或事故赞的发生，杨确保盾构迫安全的向寄前推进。汇始发时盾托构姿态的扑控制屡主要通过跨盾构机的宾推油缸行搏程来控制咸姿态。样始发时盾慧构推进参肢数的控制狸在保证盾昼构正常推伪进的情况裁下，稍微亚降低总推亩力和刀盘抄扭矩。通3.6猎.4衰厉洞口注浆絮在盾尾完洒全进入洞跪体后，调比整洞口密升封，进行灵洞口注浆肆。浆液坍眠落度牛在燕80伪mm肤左右，同炉时要有早顽期的强度对。注浆压黑力控制宾在筒0.15研M繁pa耽以内。席3.7炼障反力架、已负环管片比的拆除娇反力架、薄负环管片误的拆除时就间根据背阶衬注浆的隆砂浆性能什参数和盾套构的始发吼掘进推力纺决定。一旨般情况下仗，掘忍进乌10她0举米以上（奥同时猪前可5露0升环完成掘蠢进孕7窃日以上）忽，可以根箩据工序情亿况和工作它整体安排欢，开始进扒行反力架颤、负环管符片拆除。俭4扣失常见问题五的预防或弟处理，爪4.1舌应加固效果戏不好础端头土体授加固的效封果不好是语在始发过思程中经常玉遇到的问聋题，也是乒许多始发订施工出现跑问题的最庙主要的原醉因。主要乞措施是必原须根据端橡头土体情捡况选择合矛理的加固括方法，在住方法产生塑可用可不裳用时，要述采取更有押保障的方铁法。要加壁强过程控嘴制，虽然窑有些方法拴是最常用尖的，也必耀须做到，耕绝不可放象松，特别呜是一些基打本的参数特。对于加筋固区与始掉发井间形穿成的必然神间隙要采抖取其它方搬式处理。筋对于加固牲质量的检区测最好是喉采用人工铺挖孔的方比式完成。三此方法可层以全面的章检测土体户改良的效粉果。田4.2责誉开洞门时扯失稳封开洞门时复失稳主要萌表现为土渠体坍塌和霜水土流失赛二种，其斑主要原因范也是由端词头加固效心果不好所女致。在小槐范围的情让况下可采降用边破除半洞门砼，墨边利用喷嘱素砼的方廉法对土体年临空面进蛇行封闭；寻如果土体舒坍塌失稳引情况严重吨时，只有摇封闭洞门烈重新加固办。啄4.3深衰始发后盾众构机叩头辽始发推进钻后，在盾式构机抵达拔掌子面及壁脱离加固贼区时容易乒出现盾构捐机叩头的循现象，根苹据地质条丝件不同有依些可能出头现超限的粒情况。为住此，通常滨采用抬高仙盾构机的戏始发姿态西、合理安横装始发导欧轨以及快乐速通过的澡方法尽量心避免叩头鸣或降低叩撑头的影响镰。云4.4受绞密封效果架不好东洞门密封便的主要目卫的也是在庆始发掘进梁阶段减少股土体流失雄。当洞门缴加固效果侧达到时，漫对于洞门仍环的强度僻要求相对胀较低，否屋则要在盾负构推进前筛要彻底的愧检查和确抽定洞门环丝的状态良核好。在始才发过程中盘若洞门密毛封效果不陷好时可即协时调整壁行后注浆的讨配合比，剧使注浆后趁尽早封闭地；也可采刮用在洞门兽密封外侧丸向洞门密膛封内部注池快凝双液法浆的办法石解决。恋4.5仔期盾尾失圆涨在很多情醉况下，始视发阶段由袋于自重及锣其它原因椅，盾尾一惕般都会出练现失圆的聋情况，有公些可能达耻到座10c材m但之多。可汗以采用盾刊构机自带拾的整圆器额进行整圆讯，在必要稠的情况下叶，可采用旅错缝拼装摄以保证在垮管片拼至匀隧道内时滚管片自身火的椭圆度巡控制在误惭差以内。科4.6芹兼支撑系统宫失稳竭支撑系统爪在有些情阵况下由于持盾构机推皂进中的瞬随时推力或鞭扭矩较大掀而可能失凳稳，这样御将导致整暗个始发工看作的失败勤。对于支盲撑系统的辽失稳只能撑从预防角侮度进行，免同时在始绩发阶段对狼支撑系统赶加强监测炭。乡4.7肚标地面沉降担较大作由于始发捉施工的特尾殊性，始旗发阶段的脑地面沉降死值均较大稻，因此在侮始发阶段娃需尽早建香立盾构机靠的适合工昨况并严密锣注意出土丽量及土压恒情况，同蹈时加大监漠测频率，井控制地面范沉降值。揉5予缝实例简介扮南京地铁勺南北线一析期工程共圈有三个盾燕构标段，旗其中由中晚铁隧道集比团施工迁的喜TA1泳5兄标的始发悟掘进一次猜成功蛾。秒TA1具5射标主要包挪括二个区策间：玄武向门站～许劝府巷站，矩许府巷站寄～南京站嫁站。区间餐线路总结长感457循4碧米。该段渔的工程地穷质为第一约区间主要丈是隧道底肤部基本位银于可塑～赢硬塑粉质已粘土上，稍隧道中部铃以下为可好塑状粉质专粘土，以遇上为流塑彼状粉质粘邪土；主要绪穿越的地卫层绣有详②掘-2桃b肌4疫粉质粘土贩～淤泥质羽粉质粘土唤和盘②拉-2象c棋2-3冠粉土。其嫌中计②飘-2岁b退4强粉质粘土娘～淤泥质沾粉质粘土即高压缩性产和高灵敏漏度，易产掌生土体流潜动、开挖齐面不稳定知现象读；扯②帅-2高c谜2-3汇饱和粉土裁具中低压跪缩性、中献～高灵敏意度，易产遍生涌水、丹涌砂、开理挖面不稳辉定现象。么地下水位众在地面以瞎下罢1.1热～爬3.1狐米之间。歪在许府巷烈到南京站抓区间底，裁棒隧道穿越访中～稍密艳实砂层为挤主，在到正达南京站岸段，局部宗穿越粘土锤层。其中庙场地范围鹿内分布复的推②肿-1扣c沙2-3挖粉土怜、淹②越-1时d按3-4宇香粉砂夹细渔砂肢、蓬②苦-2c轿2-3员粉土予及蕉②捐-2押d师2-3把粉砂夹细孔砂均为液势化地层，饮液化程度疼属轻微液铅化～严重灾液化。隧亚道穿越的糕土层及隧叙道底板下暮的土层分刺布复杂，面其嫌中嘴②唐-2阀b穿4雅淤泥质粉笛质粘土慕和口②帐-3躲b得3-4悬粉质粘土燕承载力低蛇，具有高亿压缩性及的高灵敏度盯，易产生