盾构施工培训资料Word文档下载推荐.doc
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盾构操作
杨勇、周继泉
7
盾构施工保养
杨君超
8
盾构施工现场组织
杨勇
9
盾构施工用电
10
盾构施工风险控制
任飞
11
盾构始发、调头及转场组织
杨勇、朱红光
12
盾构施工临设布置
徐建虎、花宜
二、工程概况
2.1工程位置及主要工程量
工~文区间线路是自工业展览馆站出发，沿青年大街由北向南至文体路站为止（位置见下图2-1）,区间隧道为单洞单线圆形断面，右线起点设计里程为K12+396.425，左线起点设计里程为K12+396.423，终点设计里程为K13+696.3，区间右线长度为1302.180m，左线长度为1302.182m。
本区间设两个联络通道，设置里程分别为K12+791.501和K13+230。
区间主要工程数量见下表2-2。
工~文区间
2-1工~文区间位置图
工程部位
项目名称
单位
数量
区间盾构主体工程
开挖土方
m3
81165.2
预制钢筋砼管片
环
2172
联络通道特殊管片
洞门特殊管片
钢筋混凝土管片（负环）
14
钢筋
t
2439.8
同步压浆
10421.8
防水层
区间盾构附属工程
暗挖土方
238
喷射早强砼C20
75
小导管
m
600
二衬砼C30
92.7
31.75
m2
242
施工缝
32
背后注浆
27.3
2.2线路平纵断面设计概况
线路平面设计：
工~文区间右线共有四组曲线，半径分别为800米、350米、500米、1500米，转向角分别为α右＝4°
40′5″；
α左＝16°
9′00″；
α右＝10°
23′59″；
α左＝12°
29′27″；
左线共有三组曲线，半径分别为800米、750米、1500米，转向角分别为α左＝7°
13′7″；
α右＝6°
8′11″；
29′27″，左右线间距最大39米，最小12米。
左右线的曲线合计长度1310.16米，占总长度的50%左右，给盾构掘进方向控制增加一定的困难。
线路纵断面设计：
左右线均采用“∨”形坡，最大坡度为3%，隧道拱顶最大覆土厚度25.66米，最小覆土厚度16.6米，隧道埋深较大，对地面的干扰小，为了能使行车平顺，在隧道的变坡点设置了竖曲线。
2.3工程地质及水文地质情况
2.3.1地形、地貌
本区间场地地形平坦，地面标高介于41.82m～42.77m之间，地表最大相对高差0.95m。
根据区域地质资料及勘察报告表明，本区间地貌单元为第四系浑河高漫滩及古河道。
区间范围内地表主要有街道、立交桥、楼房等。
2.3.2工程地质
根据勘察报告，工文区间的地质特征从上而下依次为：
第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、第四系全新统浑河高漫滩及古河道冲积层（Q42al）、第四系全新统浑河新扇冲洪积地层（Q41al-pl）、第四系上更新统浑河老扇冲洪积层（Q32al-pl）、第四系中更新统冲洪积层（Q2al-pl）；
该场地地基土主要由第四系全新统和更新统粘性、砂类土及碎石土组成。
左右线隧道洞身穿越范围内的土主要是砾砂及少量的中粗砂。
2.3.4水文地质
本区间地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水，水温11～13℃，属冷水，主要含水层厚度30.0～30.7m，主要赋存在中粗砂、砾砂及圆砾层中，稳定水位埋深4.60～6.80m,相当于绝对标高35.52～37.75m。
地下水量丰富，常年水位变幅约2m。
地下水对混凝土结构无腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋无腐蚀，对钢结构有弱腐蚀性。
本场地标准冻结深度为1.20m，最大冻结深度为1.48m。
2.4沿线地面建筑物和地下管线情况
2.4.1沿线地面建筑物情况
工~文区间线路自工业展览馆站出发，沿青年大街下方由北向南至文体路站。
沿线的建筑物主要有：
青年大街高架桥桥桩、文化路立交桥人行天桥桥桩、辽宁省电视台地下室、华人大酒店、青年大街306号楼以及穹幕影院裙房一角。
据调查：
文化路下拉槽上方人行天桥基础为桩基，桩长16米，桩底2米范围内为素混凝土，标号C20，其中有三根根桩基侵入盾构右线净空；
左线K12+505.741~K12+700段线路距青年大街桥桩的距离很近，最近的水平净距为1.2米；
辽宁电视台为四层混凝土结构，穹幕影院裙房为两层混凝土结构，盾构均穿越其一角。
2.4.2沿线地下管线情况
工~文区间沿线分布的管线较多，根据设计院提供的管线资料和实际进行的雷达探测，统计出主要有以下类型管线：
煤气（φ0.59钢、φ0.3铁、φ0.2铁、φ0.1铁）、给水（φ0.8铁、φ0.5铁、φ0.4铁、φ0.3铁、φ0.2铁）、排水（φ0.8砼、φ0.7砼、φ0.5砼、φ0.3砼）、供电（铜）、光缆（铜），管线一般埋深在距地表4米范围内。
三、工程特点、重点、难点及对策措施
3.1.工程特点
工~文区间盾构线路基本位于青年大街下方，青年大街交通、人口密集，两侧建筑物多且离线路距离近（建筑物与线路关系如下表3-3所示）；
盾构穿越地段主要为砾砂，矿物成分以石英、长石为主，粘粒含量6%，含大于2mm颗粒占总重的35~45%，最大粒径为80mm；
线路中弯道多，最小半径只有350米，竖曲线最大半径5000米，最大坡度3%；
区间由两条单线区间隧道组成，包括一次组装，两次始发和两次到达，一次站内调头，一次盾构吊出。
文体路站为始发站，工业展览馆站为调头站，两站在盾构始发前主体结构施工进度均能满足要求。
控制性建筑物
与区间隧道关系
辽宁电视台
右线在电视台地下室一角穿过
穹幕剧院
左线斜穿距离左线中心1.9m
华人大酒店
距离右线中心线为4.7m
青年大街306号楼
距离右线中心线为5.0m
文化路人行立交桥
侧穿且有部分桥桩基础在隧道内
文化路立交桥青年大街方向
左线距离桥墩最小净间距1.2m
3-1区间控制性建筑物与区间线路的关系表
3.2.工程重点、难点分析及相应的措施
1）盾构刀盘选型、刀具配置是本工程的重点
根据地质资料了解，工文区间盾构穿越的地质为含石英砂和少量卵石的砂砾层，这种地质对盾构机刀具磨损及为严重，要使盾构在中途不换刀，一次性的通过，对刀盘、刀具将是一个严峻的考验。
所以在刀盘更换维修时必须考虑刀盘开口率，刀具在刀盘上的布置形式，刀具能承受的冲击性和耐磨性等。
2）盾构在砂砾石地层中掘进渣土改良是本工程的重点也是难点。
由于在砂砾石地层中，土的粒径大小不一，软硬程度不同，这样就在盾构掘进时，很容易出现刀盘扭矩过大，刀盘前方土体出现空洞，螺旋输送机产生喷涌，引起掌子面坍塌，导致地面沉降。
所以必须采用一定的措施使盾构推进时达到堵水、减磨、降扭及保压的效果。
3）盾构需穿越人行天桥桩基是本工程的难点
盾构在区间右线里程约为K12+480~K12+550范围内，穿越文化路人行天桥。
根据对桥竣工资料的调查，文化路下拉槽上方人行天桥基础为桩基，桩长16m，桩径为1.2m，为钻孔灌注桩，桩底2m高宽1.2m范围内为素混凝土，混凝土标号为C20，其中有三根桥桩侵入盾构区间，盾构机只有切除掉这四根桩的部分素混凝土才能通过。
施工措施见14.2章节。
4）地表沉降控制是本工程的重点
区间隧道埋深范围的土层大多少为砂砾石土层，此类地层自稳能力差，在隧道掘进时极易引起地面的沉降，另外隧道线路穿越文化路立交桥、青年大街，辽宁电视台地下室、华人大酒店等高层建筑物，此类建筑物对隧道施工引起的沉降敏感，建筑物及管线对地层沉降控制要求非常严格，地表沉降必须控制在＋10～－30mm以内，所以在掘进中，应严格控制同步注浆和二次补浆。
5）联络通道施工是本工程的重难点
联络通道位于青年大街下方，砂砾石地层，联络通道施工时须采取合理的施工方法保证开挖面稳定，施工安全。
施工措施详见13.1章节。
6）周边环境保护是本工程的重点。
工-文区间线路穿越沈阳市繁华区域，建筑、交通及人口密集，所以在盾构施工时应确保施工安全，施工噪声不扰民；
盾构掘进时废水、废浆液的排放不污染河流及地下水源；
减少废物和弃碴运输时对城市道路的污染，保证排放的渣土无毒无害，不会影响植被生长及周围的环境。
具体措施见第21章节。
四、盾构始发
4.1技术难点分析
（1）洞门围护桩凿除的方式和时机对确保盾构始发安全至关重要，必须保证围护桩凿除后盾构刀盘及时抵上前方土体，并确保土体暴露期间内的稳定，防止渗漏，避免前方土体坍塌。
（2）盾构始发时其姿态不能调整，始发基座定位的准确与否决定了始发时的盾构姿态。
（3）盾构始发时若发生“叩头”现象，则无法调整盾构使其按设计轴线掘进。
（4）管片脱出盾尾后，由于自重及刀盘旋转扭距的作用，容易使成环管片变形及扭转。
（5）盾壳通过洞门密封后暂不能及时注浆，周围土体与管片间存有间隙，对地表沉降控制要比正常掘进高。
（6）盾构始发时从非土压平衡状态过渡到土压平衡状态，应尽快建立起土压，以达到控制地表沉降的目的。
4.2盾构始发关键技术及措施
始发技术包括洞门端头处理、洞门凿除、盾构始发基座的设计加工、就位；
支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、盾构始发方案、其他保证盾构推进选用设备、人员、技术准备等，直到始发推进。
4.2.1洞门土体加固
盾构始发前，采取水平及地面注浆，确保土体具有一定的自稳能力，其无侧限抗压强度≥1.0Mpa。
4.2.2洞门围护桩凿除
在盾构机下井组装同时，我们对洞门围护桩打探孔确认了前方地质条件与设计基本一直，通过降水井降水，确保始发时地下水位位于盾构钢环以下。
围护桩分节分块，破除时尽量减轻对土体的扰动，随吊拆随观察稳定情况，以便采取补喷、补强注浆等措施。
4.2.3洞门密封系统安装
洞门密封系统由洞门圈、钢环、帘布橡胶板、扇形翻板组成。
盾构井端墙施工时，应进行洞门圈的安装。
洞门圈安装分两步进行，首先将加工成型后的洞门圈在地面上拼装好检查各项结构尺寸，并在水平和竖直方向上焊接槽钢以便保证在下部工序中安装洞门圈不失圆，尤其要注意的是在浇注混凝土前要用黄油将洞门圈上的螺栓孔全部填满，避免混凝土浆液进入螺栓孔；
其次，就是洞门圈在盾构井内的安装定位，使洞门圈与盾构井钢筋焊接牢固，确保洞门圈安装位置准确，根据我们的实际情况，洞门圈在混凝土浇注后有点变形，整体上失圆（由于上部混凝土自重），所以在洞门圈安装定位后，我们要用型钢在竖直方向将洞门圈焊接，保证浇注混凝土时不致失圆。
围护桩破除后，在洞门圈上依次安装钢环、帘布橡胶板、扇形翻板，形成折叶式密封装置。
盾构始发时，注意洞门圈下部不要有土体及杂物影响扇形翻板的翻转，并可在橡胶帘布上涂抹黄油，减小帘布与盾壳的摩擦力，避免帘布破损，影响洞门密封效果。
4.2.4始发基座安装
始发基座的安装定位决定了盾构的始发姿态。
始发基座轨道中心线高程的理论计算公式为：
H=h-h1
h——始发基座处隧道中心线高程，取值26.627m；
h1——隧道中心线至始发基座轨道平面中心线的高差。
根据直角三角形直边计算公式：
h1=（R盾2-（L轨距/2）2）1/2
R盾——盾体外壳半径，取值3.125m；
L轨距——始发基座两条轨道中心线的水平距离为3.125m；
h1=（3.1252-3.1252/4）1/2=2.707m
H=26.627-2.707=23.92m
实际施工中为了防止地表沉降和刀盘下沉的影响，
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