盾构始发方案.docx

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盾构始发方案

《地铁盾构工程施工》课程

盾构施工方案

实

训

报

告

姓名：

朱凯敏

班级：

市政1413

学号：

2014061109

指导老师：

马老师

城市建设学院

二○一六年五月

盾构始发施工的专项方案

1、工程概况

某隧道位于两站区间，为全线控制性工程。

隧道起讫里程为DIK33＋000～DIK43＋800，全长10.8km。

隧道进口标段工程范围为：

左线全长5550米（DIK33+000～DIK38+550），其中盾构段隧道长4890米（DIK33+660～DIK38+550），右线全长5250米（DIK33+000～DIK38+250），盾构段隧道长4590米（右线DIK33+660～DIK38+250）。

盾构工作井起讫止里程为DIK33+637～DIK33+660，结构内净空长23m，宽30.88m，深18.28m。

盾构井围护结构采用地下连续墙与钢筋砼或钢管内支撑组成联合支护形式，地下连续墙厚800mm，深32m，墙间采用Φ600旋喷桩止水，钢筋混凝土内衬墙厚1000mm。

盾构隧道管片内径为9.8m，厚度500mm，盾构刀盘直径为11.182m。

隧道进口标段采用一台泥水加压平衡盾构机由起点掘进到终点即接收井处调头推进另一线路隧道。

本次始发段总长140m，包括盾构机出洞和70环的试推进，主要施工内容为洞门破除、盾构机出洞以及试推进。

2、工程地质

依据地质勘察报告、补充地质勘察报告及盾构工作井的开挖记录，从上到下依次为人工填土层、淤泥层、粉质粘土层、粉砂层、细砂层、中砂层、粗砂层、卵石圆砾层、强风化泥质粉砂岩层。

盾构机出洞时，除拱部少部分位于淤泥层中外，洞身大部分处于砂层中。

3、盾构始发总体方案

首先，在土方开挖前，进行端头土体加固，当土方开挖竖井主体结构完成后对加固体与连续墙外侧的缝隙进行注浆加固；其次，组装第一台盾构后配套拖车，并将其拖入明挖暗埋段结构；再次，组装盾构主机并将主机和后配套拖车连接，完成盾构机整机调试，同时完成地面泥水处理系统、环流系统、垂直运输系统和水平运输系统、制浆系统等安装调试。

在上述工作期间可交叉作业，完成洞门密封、洞门破除，最后完成反力支撑并开始拼装负环管片后形成盾构始发状态，开始盾构始发掘进。

3、设计要求对端头井进行加固处理

采用Ф850@250旋喷加固，设计参数28天的土体强度达到1.2mpa。

具体尺寸见附图。

洞门封闭采用地下连续墙，厚800mm，2排Φ25~32钢筋，盾构全部穿过。

4、施工单位拟采用Ф609mm壁厚16mm的钢管作为反力架支撑。

洞门密封装置安装

为了防止盾构始发掘进时泥土、地下水等从盾壳与洞门的间隙处流失，在盾构始发时需安装洞门临时密封装置，密封由帘布橡胶、扇形压板、折叶板、垫片和螺栓等组成。

施工分两步进行，第一步在始发端墙施工过程中，埋设好始发洞门预埋钢环；第二步在盾构始发前，安装洞口密封铰接压板及橡胶帘布板。

盾构机进入预留洞门前在刀盘外围和帘布橡胶板外侧涂润滑油脂防止盾构机刀盘磨损帘布橡胶板影响密封效果。

要求按施工顺序：

盾构施工前对洞门处（外、内）如何处理—轨道如何铺设—反力架如何安装—洞门如何封闭—盾构如何推进—管片如何安装—如何始发注浆—如何防水处理进行编制专项方案）

一、盾构施工前对洞门处（外、内）处理：

1、盾构始发端端头加固处理

采用Ф850@250旋喷加固，要求28天的土体强度达到1.2mpa。

具体尺寸见附图。

2.洞门凿除

在洞门凿除钢筋混凝土前，在洞门上，开9个样洞观察。

见图3-3，孔径5cm，孔深3m，探孔后，要求各孔出水量的总和小于0.03m3/d，孔洞无泥砂流出等异常现象发生。

在盾构始发前，对地基加固情况进行了垂直取芯检测。

洞圈下部1.0m范围取出的芯体基本都能成柱状体，具有一定的强度。

在确保土体稳定下方可破除洞门。

图3-3水平探孔开设样图

当加固土体达不到设计要求，采用压密注浆的方式进行补充加固，可以从地面钻孔和洞门垂直钻孔进行注浆加固。

二、轨道铺设

1、盾构始发基座安装

盾构机组装前，依据隧道设计轴线、洞门位置及盾构机的尺寸，然后反推出始发基座的空间位置。

始发架基座安装位置按照测量放样的基线，吊入井下定位加固结实，基座上的轨道按实测洞门中心居中放置。

盾构始发基座采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力荷载和推进时的摩擦力，结构设计还需考虑盾构推进时的便捷和结构受力。

由于盾构机重达400多吨，所以始发基座必须具有足够的刚度、强度和稳定性。

在盾构机主机组装时，在始发基座的轨道上涂硬质润滑油以减小盾构机在始发基座上向前推进时的阻力。

当盾构在组装时还需要对主机进行前后移动，结构设计还需考虑盾构前后移动施工的便捷和结构受力。

本标段盾构始发基座与反力架同时连接在一起组成整体结构。

在钢梁上设置钢轨作为盾构机导向轨道。

基座就位后通过横向和斜向进行加固，两边使用横梁与始发洞口的预埋件进行焊接加固。

始发基座全长9.0m，宽3.642m。

始发基座的结构见图3-5、3-6所示。

图3-5始发基座平面结构示意图

图3-6始发基座纵面结构示意图

2、导轨安装

在洞门内，始发主体结构的宽度（800mm）,在盾构进洞的过程中，防止盾构刀盘下沉，在洞门密封圈内侧铺设两根导轨，导轨高度略低于始发支座导轨，长度不得损坏洞门密封，并要焊接牢固，防止盾构掘进时将其破坏，而影响盾构的正常掘进。

导轨位置以始发台滑轨延伸对应的位置为准。

导轨为43kg/m的钢轨制作。

盾构主机放在始发基座上，盾构主机中心线重叠隧道中心线。

车站内100米段轨道采用10mm扁铁为轨枕；盾构轨道、机车轨道铺设于同一平面上。

三、反力架安装：

1、反力架

反力架位置的确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定。

2、反力架及支撑系统设计：

反力架采用组合钢结构件，便于组装和拆卸；

3、反力架的固定

反力架提供盾构机推进时所需的反力，因此反力架须具有足够的刚度和强度。

将反力架放在始发竖井的坑中，调整好位置以后，与车站结构体之间用I18工字钢支撑。

为保证盾构推进时反力架横向稳定，用型钢对反力架的支撑进行横向的固定。

反力架安装示意图3-9。

图3-9反力架支撑示意图

4、负环管片

第一环管片的起始里程D1S需要通过联络通道的位置来反推出来，管片环宽WS=1.2m。

DR为反力架端部里程，N为负环管片环数。

四、洞门密封：

洞门密封装置安装

为了防止盾构始发掘进时泥土、地下水等从盾壳与洞门的间隙处流失，在盾构始发时需安装洞门临时密封装置，密封由帘布橡胶、扇形压板、折叶板、垫片和螺栓等组成。

施工分两步进行，第一步在始发端墙施工过程中，埋设好始发洞门预埋钢环；第二步在盾构始发前，安装洞口密封铰接压板及橡胶帘布板。

5、盾构始发:

6、1.盾构机刀盘贴近土体后，通过螺旋机反转的方式向盾构土仓填充流塑性粘土，建立初步的土舱压力达1kg/cm2。

盾构始发后，正面土体为加固区，土质较硬，为控制推进轴线的保护刀盘，必须耐心磨削旋喷桩和水泥土搅拌桩，使加固区土体得到充分切削，为控制好刀盘油压和转速，在推进时按地质条件在盾构正面加入水或泥，以减小刀盘扭矩和改良正面的土体，此时推进速度不宜过快，宜在3mm/min范围内。

盾构穿越加固区平衡压力设定值应略低于理论值，盾构坡度可略大于设计坡度。

2.当盾构出加固区时，为防止由于正面土质变化而造成盾构姿态突然变化，平衡压力设定值应略高于理论值。

此时推进施工地面变形监测频率须加密，根据地面变形量等信息反馈对平衡压力设定值，推进速度等施工参数作及时调整，以控制盾构切口处地面变形量在+3～5mm为宜。

3.盾构机尾部全部进入洞口前，开始注入盾尾密封油脂，在推进过程中，盾尾钢刷必需充满盾尾油脂。

4.盾构隧道初始100m为试推进，此段施工时应注意对控制的盾构临时管线进行保护，确保盾构正常运行。

争取在较短时间内掌握盾构机械设备的性能，熟悉盾构操作要领，控制好盾构推进轴线和地面变形量

六、管片安装:

1、本工程管片拼装采用错缝拼装。

2、管片安装采取自下而上的原则。

3、管片在安装前仍要进行一次检查，再确认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫粘结无脱落，管片的吊装孔预埋位置正确，逆止阀、封堵盖完好无损，以及其它主要预埋件和混凝土的握裹牢固，管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后，才允许安装。

每环管片安装结束后要及时拧紧各个方向的螺栓，且在该环脱出盾尾后再次拧紧。

4、对掘进过程中出现的管片裂缝和其它破损，要及时观察记录并提醒盾构机操作手注意，并要选择合适时间对管片进行修补。

5、管片安装是盾构法施工的重要环节，其安装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。

七、同步注浆和二次注浆

盾构推进中的同步注浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期变形的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。

浆液压注做到及时、均匀、足量，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填，将地表变形和管片偏移控制到最小，并防止管片接缝渗漏水。

同步浆液可以迅速、均匀地填充到盾尾间隙的各个部位，使施工对土体扰动减少到最小。

同步注浆结束后，浆液在凝结过程中会有流失，在管片背面产生空腔。

空腔易应发坍塌，所以通过二次注浆来填充空腔。

•防水处理：

1、采用高效减水剂、高活性微矿粉掺料，选择合理的拌和物配合比参数，配制以抗裂、耐久为重点的高性能混凝土，并在管片外喷涂防水涂层。

2、内衬结构混凝土自身防水：

为提高内衬结构混凝土自防水功能，需提高混凝土的抗渗能力和减少裂缝。

混凝土的抗渗等级可采用S8（0.8MPa）。

为减少裂缝的产生，考虑采用如下措施：

⑴采用低水化热水泥，添加优质磨细粉煤灰（不低于二级灰的技术性能指标）与其它活性粉料（≤25%水泥用量）。

⑵施工中采取基坑内降水和局部地基加固，严格控制基坑开挖过程中的地下连续墙变形和沉降，减少对底板下卧层土体挠动，从而尽可能减少因变形和不均匀沉降对结构产生的影响。

⑶每隔20～30m左右设置一道变形缝，以控制纵向不均匀沉降对结构的影响。

⑷添加有补偿收缩功能的膨胀防水剂，添加高效减水剂；限制水泥的用量（≤320kg/m3）；控制水胶比（≯0.48），入模塌落度（12~16cm），加强养护：

顶板蓄水养护、侧墙前期喷水、后期挂湿土工布或涂养护剂、延长养护期以控制混凝土初期开裂和收缩裂缝。

3、弹性密封垫防水：

弹性密封垫是接缝防水的主要防线。

4、注浆防水：

作为衬砌管片防水的第一道防线，提供长期、均质、稳定的防水功能。

注浆有着其很重要的防水作用。