盾构过风井及矿山法方案Word文件下载.docx
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大小区间中间风井矿山法马蹄形隧道小里程方向岩面起伏变化较大，洞顶位置为<
6Z>
土层，含有白色状粉质砂。
为了防止盾构机出洞时，对土体扰动，造成塌方，需要对矿山法隧道端头进行加固处理。
圆形隧道大里程位置，根据圆形隧道暗挖施工进度安排以及地质资料，左右线圆形隧道前端围岩类型属于V类，<
9Z>
，抗压强度20～40Mpa，所以，圆形隧道端头拟不采取加固措施，如果地质情况有变化，将根据实际情况作调整。
左线圆形隧道小里程位置
左线小里程圆形隧道计划暗挖施工进尺6m，采取加固措施为：
在圆形隧道掌子面上方，间距1.5m×
1.5m，在拱部1500范围内增加四排φ42超前小导管超前预注浆,小导管的插入角为450。
注浆液用R32.5水泥拌制,水灰比为1:
0.5～1:
0.8,注浆压力为0.5MPa,浆液强度等级为20MPa;
注浆压力控制在0.3~0.5MPa（管口压力）。
（见下图）
左线小里程加固断面图
右线马蹄形隧道小里程位置
拱顶1200范围内采用φ42导管，长3.5m，环向间距为1m，纵向间距为0.667m进行加固处理，塌方段在隧道掌子面上方增加一排在拱部1500范围内φ42超前小导管超前预注浆,小导管的插入角为450。
在开挖前，隧道掌子面采用间距1mX1m，长4.5m高强度PVC管进行注浆加固（见下图）。
右线小里程加固断面图
6．洞门预埋件施工
矿山法马蹄形隧道共四个洞门，盾构到达前，做好马蹄形隧道洞门预埋件施工，确保隧道防水，洞门预埋件图如下。
洞门预埋件图
第一章到达段掘进施工
盾构到达风机房前25m为盾构到达段，到达段的地质为III类围岩，拟采用敞开式掘进。
盾构机进入到达段时，首先逐步减少推力，降低推进速度，加强掘进出土量的监控频次。
掘进参数见表1，表2。
表1到达段掘进参数表
编号
项目
参数
适应范围
1
土层压力
50kpa～100kpa
YDK19+930～YDK19+950
ZDK19+930～ZDK19+950
2
刀盘转速
1.5r/min
3
推力
800t～1000t
4
推进速度
20mm/min
表2到达段掘进参数表
50kpa
左线：
贯通洞口前5m开始至圆形隧道（小里程）起始位置结束
右线：
YDK19+950～YDK19+955
800t
贯通前3环，要进一步较少推力，降低速度，盾构机采用小推力，低速度掘进完成到达段。
第二章盾构过矿山法隧道及中间风井
左右线盾构机首先到达矿山法马蹄形隧道，行走线路为：
马蹄形隧道及中间风井共30m→二次始发→圆形隧道（左线长约165m，右线长约85m）。
1.右线贯通前端头注浆管处理
右线马蹄形隧道端头掌子面加固原方案采取PVC管注浆，由于实际施工过程中的困难，掌子面下半圆有14根注浆管（长4.5m）在施工中打入钢筋注浆处理，因此，在右线盾构机贯通前，将该处14根钢筋四周扩孔，拔出。
2.刀盘前端渣土清理
左右线隧道贯通时，盾构法隧道与矿山法隧道接口里程位置会发生少量土方坍塌；
同时，刀盘土仓内残存少量泥土，无法利用皮带输送机运输出去。
坍塌后，该碴土采用人工清理，利用竖井塔吊垂直运输出去。
3.机械维护、检修
当盾构机机头到达竖井位置时，组织机械、电气专业人员对盾体部件进行维护和检修。
内容主要包括：
更换盾尾密封刷，检查、更换刀具，检查刀盘磨损、补焊耐磨条。
4.盾构机通过马蹄形隧道及中间风井施工方法
盾构机完成盾构法隧道后，进入矿山法马蹄形隧道，长度30m,采取管片拼装与钢支撑结合方式拼装通过。
盾构沿预先埋设工字钢导轨步进，盾构机到达前，在钢轨上预先涂抹油脂，减少盾体与钢轨的摩擦力，拼装管片通过风机房扩大段，拼装采取错缝方式。
管片只贴软木衬垫，不需贴止水条。
采取半环与全环管片拼装结合，每隔2环半环拼装1个全环，半环管片只拼装底部3块A型管片，上半部分空缺管片位置通过3m长的圆钢顶管作为纵向支撑，给盾构机推进和始发掘进提供反力。
见下图。
盾构机拼装管片通过马蹄形隧道及中间风井
5.管片支撑
为了提供盾构步进和二次始发的反力，保证二次始发的第零环管片定位准确，有效控制二次始发时管片的错台量，必须做好管片支撑措施，管片支撑分为底部支撑、两侧支撑、顶部支撑三部分。
底部支撑：
当管片脱出盾尾后，导台钢轨与管片之间存在130mm间隙，每环垫2块木楔子，防止管片下沉。
两侧支撑：
在马蹄形隧道两侧已经预埋钢板，另外在竖井段（6m）设置斜向支撑，管片脱出盾尾后，及时利用钢管和木楔子固定管片与A1、A3块管片，防止管片向两侧偏移。
顶部支撑：
为了提供盾构步进和二衬始发的反力，每两环管片上部之间采用圆钢顶管支撑。
第三章盾构机二次始发进入圆形隧道
1.掘进方式
左右线盾构机二次始发施工方法相同，刀盘前端为圆形隧道（暗挖），预计左线长度约165m，右线长度约85m，在圆形隧道区段，由于刀盘前端没有土体压力和土体挖掘，推进千斤顶的推力较少，推进参数如下：
二次始发掘进参数表1
0kpa
圆形隧道区段
0r/min
500t
40mm/min
2.盾构步进过程中心线关系
圆形隧道半径3200mm，按照设计图纸，圆形隧道的中心位置比盾构隧道中心位置抬高100mm，理论上盾构隧道中心距离圆形隧道底部3100mm，而盾构机的外壳半径为3130mm，当盾构机外壳紧贴圆形隧道底部步进时，盾构机的中心线比隧道理论中心线抬高30mm，盾构机外壳底部与圆形隧道理论净空为140mm，详见盾构机步进中心线关系图。
盾构机步进中心线关系图
3.施工方法
在圆形隧道（大里程方向）前进阶段，由于隧道另一边并非贯通，喷射小碎石所需要的材料、机具无法通过另一侧隧道运送至工作面附近。
采取方法如下：
将豆砾石、喷浆机提前通过风机房扩大段运送至暗挖隧道内，每隔6m（4环管片）堆放碎石一堆，盾构机通过暗挖段时直接从刀盘前端向盾构机后体背衬喷射回填，盾构机通过暗挖段后将喷浆机解体，再从人仓中清除。
左线盾构机进入圆形隧道后，采取拼装管片作为二衬支护，适当调整各组推进油缸行程，使盾构姿态沿线路方向推进，推进速度控制在20mm/min左右，盾构机步进时，派专人在盾构机前方检查，主要监控暗挖隧道开挖是否侵入刀盘轮廓，检查盾构机两侧回填碎石是否泄漏，发现异常情况利用对讲机与盾构机操作手及时沟通，保证密切配合。
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根据设计图纸，圆形隧道中心线比线路设计中心线抬高100mm，为有效控制管片超限提供了有利条件，盾构机在圆形隧道步进示意图。
盾构机在圆形隧道步进示意图
管片背衬采用喷射小碎石、盾尾注浆、回填灌浆组成，喷射机械采用喷浆机，材料采用5～10mm豆砾石。
喷射压力0.25～0.3Mpa，为了防止喷射过程中扬尘，豆砾石必须先进行洒水湿润。
填充标准按照圆形隧道平均超挖10cm考虑。
暗挖隧道直径6.4m，管片外径6m，喷射碎石可以填充空隙60％～70％，每环填充约4.4～5m3，每隔6m（4环管片）堆放一堆，因此，平均每堆碎石18m3，盾尾注浆前，碎石已经占据大部分的空隙，圆形隧道已经形成初支，可不考虑注浆扩散系数，折合每环注浆量约2m3。
每环管片拼装完成后，及时对管片背面与地层间的间隙喷射小碎石。
当每环管片喷射小碎石后，再使用盾尾注浆系统，采取手动方式进行注浆回填，使衬砌管片与圆形隧道紧密结合，提供支护效果，同时，小碎石与水泥砂浆紧密结合，可以形成管片环向支撑，能有效防止管片下沉而产生错台和超限。
每隔4环就在盾构机前体位置用袋装砂袋形成围闭，从2：
00～10：
00位置填充，用于防止管片背后的碎石、砂浆流往刀盘前端。
见管片背衬吹豆砾石示意图。
3.安全控制措施
1）认真贯彻执行（GB/T28001-2001OHSMS）标准的要求，完善工程安全生产的自我约束机制和激励机制，达到保护职工和相关组织的安全与健康的目的。
2）喷射豆砾石时，必须配带防护用具（胶皮手套、防尘口罩、防护面罩、眼镜等）；
在开始喷射作业前，应由专人仔细检查管路、接头等，防止在喷射时发生因软管破损、接头断开等引起的事故；
当转移喷射地点时，必须先关闭喷射机，在喷嘴前方不得站人。
在处理管路堵塞时，喷头应有专人看护，以防消除堵塞后，喷头摆动喷射伤人；
3）做好暗挖隧道内的通风措施，喷射豆砾石作业人员配备对讲机，保持作业过程的相互沟通，遇到不适情况立即停止作业，再采取对策措施。
4）暗挖隧道内必须确保照明用电安全，使用低压电源，确保光亮度。
管片背衬吹豆砾石示意图
2.质量控制措施
1）管片错台控制
盾构机在圆形隧道步进时，要严格监控背衬回填豆砾石的密度，保证管片下部有足够的堆填密度，每环管片安装必须确保螺栓紧固，每环管片脱出盾尾后，要保证喷射碎石量和注浆回填量。
2）防止浆液流到刀盘前端措施
在盾构机四周每隔3环放置砂袋围闭，确保每环围闭空隙的回填注浆量，调整注浆浆液的凝结时间，加入适当的早强剂。
3）防止管片上浮
为了防止管片步进后产生上浮，在施工过程中，管片背衬注浆只采取从管片上部注浆，大约1~2点，10～11点位置注浆压力控制在0.3Mpa，注浆尽量保证管片从两侧同步注浆，避免因注浆对管片产生偏压，造成管片移位。
4）进入圆形隧道姿态控制
导台预埋钢轨的高程控制，导台的高程控制对盾构机管片姿态重要影响，必须控制导台高程精度在10mm以内。
由矿山法进入圆形隧道后，隧道活动空间狭小，活动范围收到极大限制，必须及时调整盾构姿态，确保姿态在规范允许的范围内。
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