盾构机始发与到达技术.docx

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盾构机始发与到达技术

盾构机始发与到达技术

陈波儒

（中铁十一局集团有限公司武汉）

摘要：

盾构机的始发与到达在盾构施工中占有重要的位置。

本文对盾构始发、到达技术的步骤及各个环节应做到的工作和注意克服的问题进行了系统的归纳。

对其施工具有普遍的指导意义。

关键词：

盾构始发；盾构到达；步骤；注意问题；控制重点

TheLaunchingandArrivingTechnologyinShieldConstruction

ChenBo-ru

（ChinaRailWay11thBureauGroupCo.,Ltd,Wuhan）

Abstract:

Thelaunchingandarrivingareessentialinshieldconstruction.Thispaperdrawsasystematicalconclusiontocollectthestepsoflaunchingandarrivingconstructiontechnology,theworkswhichmustbedoneineverysegment,andtheproblemsbeingpaidattentionto.

Keywords:

Shieldlaunching;Shieldarriving;Steps;Problems;Keypointsincontrolling

盾构始发是指盾构在安装竖井内或过站竖井内，自盾构主机开始定位，刀盘向前推进贯入围岩，沿设计线路向前掘进，直至盾构完全进入区间隧道，洞口反力架与负环管片拆除为止。

在盾构始发阶段，要完成盾构设备的安装与调试，始发辅助设备的安装与定位，盾构初始定位与掘进控制，盾构导向系统的安装与调试以及区间隧道洞口的处理。

盾构到达是指盾构机到达过站竖井或拆卸井，要完成到达前的定位测量、接收架的安装、管片连接装置的安装和区间隧道洞口的处理等工作。

盾构机始发步骤:

1、端头加固

2、安装始发基座

3、安装反力架

4、盾构机进场

5、盾构机组装调试

6、安装负环管片

7、洞门凿除

8、安装洞门密封装置

9、盾构机前移

10、盾构机始发掘进

盾构机到达步骤:

1、端头加固

2、安装接收基座

3、盾构机靠上围护结构

4、管片连接

5、洞门凿除

6、安装洞门密封装置

7、盾构机到达掘进

一、端头加固

1、加固目的

1.1控制地表沉降，端头不坍塌。

始发、到达前往往需要凿除洞口井壁的混凝土，割断钢筋，以满足盾构顺利进出洞，而洞口的井壁混凝土有时要达到800mm或更厚，凿除时间长，要避免凿除过程发生坍塌，更要避免因开挖面暴露时间过长而坍塌或造成过大地表沉降。

1.2控制水土流失。

1.2.1盾构始发进入加固体，或盾构到达穿过加固体时，在含水量较高、水平渗透系数大的含砂层、卵石层等地层，盾构进出洞容易造成水土流失，具体表现在涌水和涌沙。

1.2.2采用泥水盾构时，泥水压力的作用也会使加固体发生水土流失，导致无法达到泥水平衡状态，如果土体不具备一定强度，很容易坍塌。

1.3加强土体的承载力

由于盾构吊装或拆卸时，重型吊机往往作用在端头位置，为防止重型机械作用在软弱土体上起吊时发生失稳、坍塌，或对已成形隧道安全造成不利影响，对地表的软弱地层进行加固。

1.4周边建、构筑物安全

1.4.1当端头有房屋、管线和道路时，必须采取保护措施，如果具备改移条件的，尽量改移，对于房屋一定要进行鉴定，并进行录像、拍照等获取第一手资料。

2、加固范围

主要根据加固方法和地层情况、始发或到达端头决定。

2.1采用一般搅拌桩等加固方法的情况下，始发加固厚度t一般不小于6m，到达加固长度一般不小于3m。

但在特殊地层始发时，考虑到抗渗等因素，加固宽度须增加，如在粉细砂层中始发增加为10m，到达增加为9m。

加固深度一般是洞门上部3m和下部2m范围，砂层中底部深度还应增加，防止出现管涌。

3、设计强度及安全系数：

设计强度根据土质情况和胶凝材料不同、施工方法不同进行分类。

一般旋喷桩加固土体强度可以在1MPa以上甚至大于10MPa，而搅拌桩加固土体强度大于0.5MPa。

安全系数根据改良目的、改良效果的期望值、施工环境等进行综合判断，一般安全系数选取为1.5。

4、端头加固的施工方法及其适用性

端头加固可以单独采用一种工法或多种工法相结合的加固手段，主要取决于地质情况、地下水、覆盖层厚度、盾构机直径、盾构机型、施工环境等因素。

同时考虑安全性、施工方便性、经济性、进度等。

4.1搅拌桩施工工法

4.1.1软土地层最常用的端头加固方法之一。

通过搅拌桩使端头土体凝聚力和内摩擦角改变，主要适用于淤泥、粘土层和砂层，但在砂层加固效果差，须与旋喷桩等工法配合使用。

4.1.2该方法受国产设备性能限制，一般在14m深度以下加固效果即很差。

它的优点是工程造价低。

4.1.3易出问题：

加固不连续，加固体强度偏低，吊钻头.

4.2.旋喷桩施工工法

4.2.1对于砂层改良效果好，也适用于淤泥、粉土、粘土层，但砂砾地基和粘着力大的粘土有时不能形成满意的改良桩，施工深度在40m以下时，效果较差。

4.2.2在围护结构与加固体的间隙加固以及角部加固经常被采用。

4.2.3有三种主要工法选择：

单、双、三重管。

4.3注浆

4.3.1适用于多种地层，尤其是深度较深的砂质地层、砂砾层，地层较好的地段或与搅拌桩等工法相结合，对于水量不大的地段进行加固止水。

可进行单液和双液注浆，同时可进行跟踪注浆；浆液种类较多，经济性和可施工性好，材料和施工方法多种多样，需根据地下水、地质、施工环境等来确定，同时要考虑因灌浆而引起地基隆起等的处理对策。

4.4SMW（soilmixingwall）

水泥类悬浊液在原地层中与土体搅拌混合形成墙体的技术。

作挡土墙使用时，一般使用H型钢芯材。

桩机为三轴或五轴搅拌桩机。

4.4.1适用于砂层、淤泥、粘土层，加固宽度小，造价较低，是此类地层最安全可靠的加固方法之一。

该方法成桩效果好，止水性好，对周围地层影响小。

4.4.2该工法的优点：

加固质量高，桩体连续、强度高（粘土中0.5～1MPa，砂和卵石中0.5～3MPa），适用于各类软土地层，但造价偏高，目前主要采用国外进口的三轴搅拌桩机。

对于上软下硬地层不适应。

4.4.3南京地铁盾构一标中华门、玄武门站始发，盾构二标新街口站到达等。

4.5连续墙、钻孔桩、挖孔桩

4.5.1始发井的挡土墙作为双层结构的方法，对于土层相对较硬，但渗水量偏大的地层适用。

需要注意的是：

A、连续墙、钻孔桩上部的充填；

B、夹层的处理。

4.5.2如小新区间盾构始发加固、仑大区间盾构始发加固、一号线公元前北，三号线珠客、大汉、沥大、珠江新城站盾构始发

4.6冻结法

4.6.1适用于各类淤泥层、砂层、砂砾层，该施工法的冻土强度和止水性高，通过测量地下温度，便可确认冻土形成状态；加强施工管理，便可得到高可靠性的施工法。

而且，冻土墙还能确保长期处于稳定状态。

4.6.2对于动水层，质量不宜保证：

有地下水流动时（流速约1～5m/日以上），因其会阻碍冻结的进行，故必须确认地下水流的存在及其流向和流速，检查在有地下水流存在的状况下，是否按计划冻结。

并根据其结果，采取必须的措施。

对于地下水丰富、透水性大的砂和砂砾层，必须注意地下水流的存在，在有些情况下，必须考虑采用化学注浆法等手段截断地下水或减低流速。

一般大于10m/日，冻土扩展受到抑制，冻土形状不规正，大于40m时，冻土扩展困难。

4.6.3对于含水量低的地层不适用。

4.6.4冻土会产生的冻胀和融沉效应，对地面沉隆控制和周边建筑物影响较大。

冻胀和融沉因地基条件、冻结时间、冻结规模、解冻速度、荷载条件等而异，一般在砂和砂砾层上小，在粘土、粉砂、亚粘土层大。

当可预测到地基冻胀、解冻沉降对周围结构物有不利影响时，必须根据其容许变位量和冻胀与解冻沉降的防护工程的必要性，研究是否需要采取冻结施工法。

控制解冻引起的地基沉降还有一种是使温水循环，强制解冻，用化学注浆工程填充孔隙的方法。

冻融效应持续时间很长，还会影响到管片后期沉隆变形，注浆液的选用要具备抗冻性能，管片配筋应作一定加强，后期管片还需进行二次注浆等处理。

4.7降水

降低地下水位施工法，在有些土质条件下，往往会产生地基沉降和水井地下水位下降等现象，必须事先周密研究地下水位下降对周围地基等的影响。

因此，一般在地层较好，周边环境适应，对建、构筑物影响范围小时采用。

且主要应用于始发时，盾构到达时要考虑降水对隧道的影响，须与其他加固措施相结合。

在设置降水井的深度时，要注意对预计降水的范围进行封闭。

4.8SEW工法

4.8.1（ShieldEarthretainingWallsystem）.将FFU制成的挡土墙装到竖井盾构机通过的部分，是划时代的密封直接掘进施工法。

盾构机可直接切削挡土墙，能够缩小地基改良范围，缩短工期，对于软土地层、不具备加固场地的地层相当有用，但造价相当高。

5、端头加固效果检测

加固体的检测方法多种多样，如标准贯入试验、静力触探、旋转触探、弹性波检测、电探、化学分析等等，但端头加固的主要检测手段如下：

。

5.1竖向抽芯检测：

目测判断加固体强度可否满足设计要求，是否连续（抽芯率）；试验判断加固体强度、抗渗性能。

在砂层中，特别注意加固体连续性是否良好，抽芯率要达到90％以上。

抽芯位置一般选取在桩间咬合部位。

（桩体垂直度的控制）抽芯数量按规范选取，且每个端头不应少于1根。

5.2水平抽芯检测：

沿洞门四周加固体范围内打数个水平探孔，观察渗水情况。

探孔数量不少于6个，中间和四周均布。

5.3挖孔桩检测：

在粉细砂地层，加固后效果可以采用挖孔桩代替竖向抽芯进行检测。

5.4冻结法测温检测：

确定冷却速度、厚度等等参数。

6、事故多发因素

6.1桩身垂直度不够，桩身偏斜，加固体不连续，桩间不咬合；

6.2加固时注浆管或钢筋等异物落入隧道范围内。

6.3砂层中施工参数选取不合理，达不到预想的加固效果。

可通过试桩和调整施工工艺解决。

如三重管旋喷、二重管旋喷和单管旋喷的控制。

6.4夹层的处理措施不当。

6.5过早破除围护结构，使掌子面暴露时间过长，或拆除墙体方法错误。

（若提前暴露，对掌子面须喷射混凝土稳定，如果增加土工格栅喷射更好；对于夹层最好采用二次补充加固的方法设置型钢架喷混凝土支撑。

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。

拆除顺序要正确。

）

6.6洞门密封措施选用不得当。

6.7始发注浆等辅助措施不合理

6.8抽芯后未回灌砂浆密实。

6.9冻结施工过程的冻结管渗漏。

二、始发基座和反力架

2.1始发基座

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。

2.1.1始发座基础：

必须具备足够的强度和整体性，可设计为整体钢筋砼结构，预埋钢板与始发座焊接。

2.1.2始发基座的设计要求：

A考虑始发、接收的通用性能，适应静荷载、动荷载的不同工况，具有足够的刚度和强度。

B明确始发台底面与盾壳的最低点距离。

C长度应满足盾构机吊装要求，并考虑一定余量便于吊装时移动设备。

D根据盾体连接形式是否分段。

始发台实例

始发台的两侧每隔一定距离加设H型钢作为横向支撑，支撑在车站结构的地梁上，提高始发台的稳定性。

始发台定位

安装始发台前先进行定位测量，在车站底板设立控制护桩，根据护桩精确定位始发台的高程和左右位置。

然后将始发台安设在预定的位置上，并由测量组进