4无主体结构下的盾构机到达和吊出.docx

1、4无主体结构下的盾构机到达和吊出无主体结构下的盾构机到达和吊出黎 峰(中铁隧道集团有限公司猎潭项目部)摘 要 在无主体结构的情况下完成盾构机的到达和吊出，在广州乃至国内尚属首次。广州地铁五号线大文区间顺利完成了文冲站无主体结构下的盾构机到达和吊出，取得理想的结果，为同类施工积累了成熟的经验。关键词 盾构机到达 无主体结构 吊出前言由于大文区间施工进度及文冲站的施工进程，要在文冲站没有施做出主体结构的情况下进行盾构机到达吊出，在局指和华南指的领导、专家的帮助和支持下，经过多次各种的会议讨论，制定了文冲站开挖完成后先不施做主体结构而是增加一道钢支撑满足盾构机先吊出的方案，待两台盾构机吊出后再进行文

2、冲车站主体结构的施做。由于到达端头地层较差，吊出井二衬未作，给盾构机的到达和吊出提出了较高的要求。1. 工程概况1.1 地质、线路概况距端头50m范围内隧道洞身地层由上至下分别为淤泥或淤泥质土21B（如图一）、冲洪积土层41、冲洪中粗砂层32，硬塑状残积土5z2。隧道覆土厚度为10m。到达掘进段为直线，线间距均为13.0m。1.2 地表及概况到达掘进段地表原为大沙东路，现为文冲站施工场地，部分为办公用房，其余为空地。1.3 文冲站结构情况由于工期较为紧张，文冲站基坑开挖至底部仅浇注底板，即交付盾构到达施工使用。洞门防水装置无法正常在二衬墙上进行预埋。1.4 本次到达主要控制点（1）到达端头地层

3、条件差，需做好端头地层加固，防止出现涌水涌泥。（2）二衬结构未施作，洞门防水装置无法正常预埋，需在连续墙上焊接安装。（3）为保证盾构机到达掘进时围护结构的安全，在隧道洞门范围架设有一道钢支撑，需在盾构机刀盘到达连续墙位置时才能拆除。（4）由于二衬结构未做，无法按照常规形成洞门，需在盾构机刀盘到达连续墙位置后再破除连续墙形成洞门，实现盾构机推出到达接收小车。2. 盾构到达施工2.1 测量和姿态调整2.1.1 盾构机姿态人工复核测量在盾构贯通前严格按照业主要求在距贯通面150200m时进行包括联系测量的线路复测。要对洞内所有的测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复核，对所有控制点的坐标进行精密

4、、准确的平差计算。在100m和50m处对SLS-T导向系统进行复核测量。在盾构到站前的最后一次导向系统搬站时，充分利用在贯通前150200m时线路复测的结果，精确测量测站、后视点的座标和高程。同时，在贯通前50m时，进一步加强管片姿态监测与控制。2.1.2 盾构姿态调整根据盾构姿态测量和洞门测量结果，讨论制定盾构姿态调整方案，并逐渐将盾构姿态调整至预计的位置。2.2 洞门钢环的安装由于吊出井不施作二衬，因此需要在连续墙上安装洞门钢环，具体施作方法如下： 待吊出井基坑开挖和底板浇注完成之后，在连续墙上放进洞门钢环中心位置坐标，然后以钢环中心为准按照原预埋钢环内外半径（3250mm、3450mm）

5、向两侧放大50mm放出两个圆，作为在连续墙上开槽的范围。（同时放出半径为3310mm的洞门圈范围）。 开槽以人工持风镐进行，破除深度以露出连续墙钢筋为准。 对破除后的钢筋及混凝土面进行清理。 分块安装钢环，安装过程中在合适位置采用小钢筋把钢环与连续墙外层钢筋进行焊接。钢筋焊接必须牢固。如简图二。 洞门钢环安装完成之后，再次以高压风对钢板背后进行清理。 采用密封材料（微膨水泥+胶皇）对凿出的混凝土槽进行回填封堵。2.3 到达段掘进施工2.3.1 贯通前100m段掘进注意事项盾构贯通前100m均位于直线段，左右线线间距为13.0m。该段施工注意事项如下：（1） 提前在到达段地面、吊出井连续墙及洞门

6、埋设监测点。（2） 根据贯通前100m段地质条件及隧道埋深情况，合理确定该段隧道掘进施工参数。（3） 盾构机进入贯通前50m段时，需派人24小时在文冲站对连续墙及洞门处进行观察，观察人员以电话与工地调度或主控室直接联系。（4） 盾构进入贯通前50m段时，需对地面监测点加大监测频次，每天四次以上。2.3.2 距连续墙20m段的掘进（1） 对车站围护结构及支撑体系进行全面检查，确认安全稳妥后开始推进。该段掘进需结合文冲站钢支撑轴力计及连续墙测斜等监测数据进行施工控制。（2） 盾构进入贯通前20m段掘进时，在加强地面监测的同时需对连续墙及洞门进行监测，监测频次每天四次以上。并及时将监测结果反馈至掘进

7、施工现场，指导现场施工。（3） 另外，在贯通前20m时，根据最后一次导向系统搬站测量结果确定的盾构贯通姿态进行盾构姿态调整，确保盾构按预计的姿态顺利贯通。（4） 严格控制各项盾构掘进施工参数，土仓压力根据地面、车站连续墙及洞门监测结果进行适当调整。（5） 由于油缸推力减小，为提高管片的稳定性，从倒数第10环开始对管片用角钢进行连接。2.3.3 距连续墙6m段（加固区内）的掘进（1） 盾构进入距连续墙6m段时，为保证车站连续墙的稳定，需逐渐降低土仓压力、总推力和掘进速度、刀盘转动速度，控制注浆压力等。（2） 在距连续墙3m时，逐渐将土仓内碴土出空（即5号传感器显示为0bar），推进速度降低至10

8、mm/min以下。（3） 盾构在此段掘进时，遵循“低推力、低刀盘转速，减小扰动”的原则进行控制，确保盾构推进不对车站端墙造成影响。（4） 安装管片时，伸油缸推力设定为50bar。管片螺栓必须进行两次紧固，一次在管片安装时，第二次在下一环掘进时。（5） 该段掘进直至盾构机刀盘到达连续墙位置结束。2.4 加固区外盾壳周边注浆止水在盾构机刀盘到达连续墙位置后，盾构机壳体有2.3m位于加固区外，为保证加固区外的地下水及泥沙不随盾壳从洞门流出。在盾构机刀盘到达连续墙位置后，立即在加固区外（里程YDK31512.898处）对盾构壳体至其上3m范围进行压密注浆堵水。通过注浆形成止水环，达到防止水土流失的效果

9、，确保洞门位置的安全。注浆孔补设一排，间距1m，横向为中心线两侧各4m，孔底距离盾壳20cm。注浆材料采用水泥水玻璃双液浆。注浆孔在盾构到达前钻设完成。2.5 洞门圈范围钢支撑拆除在盾构机刀盘到达连续墙位置后，在围护结构及支撑系统监测无异常变化得情况下，开始拆除洞门圈范围内钢支撑。2.6 洞门连续墙的凿除2.4、2.5两项工作完成后，即可进行洞门连续墙的凿除，洞门凿除分两次进行：第一次先将连续墙外层混凝土与外层钢筋破除，保留连续墙的最内层钢筋及其保护层；第二次即割除内层钢筋。在割除钢筋时，需检查盾构贯通净空要求，确保没有钢筋侵入盾构贯通断面范围之内。2.7 洞门导轨安装导轨长度为洞门深度，高度

10、根据盾构刀盘边沿与洞门圈之间的空隙确定。导轨安装分两步进行：第一步，洞门凿除完成后，根据洞门深度准备好材料；第二步，待盾构掘进通过连续墙，预留钢筋割除后，根据刀盘实际位置准确定位导轨并进行安装、加固。2.8 盾构接收小车准备与安装盾构接收小车由盾构始发台改造而成。盾构接收小车准备与安装分两步进行：第一步：洞门凿除完成后，按照预计盾构贯通姿态对接收小车进行初步定位。定位后，做好加固材料准备；第二步：待盾构贯通后根据盾构机实际姿态再次对接收小车进行准确定位。定好位后对接收小车进行加固（可与清碴同步进行）。2.9 洞口密封装置安装洞门密封装置安装分两步进行：第一步：洞门连续墙凿除完成后，清完碴对洞门

11、圈预埋钢环上双头螺栓孔进行攻丝清理。并安装圆心水平线以上半圆范围内的双头螺栓，将下半圆范围内螺栓孔以棉纱堵塞，防止碴土进入螺栓孔内；第二步：盾构推至连续墙范围，碴土清理完后，安装下半圆双头螺栓，并安装防水装置。密封装置安装顺序为：帘布橡胶板圆环板薄螺母翻板垫圈螺母。详见图三。2.10 盾构上接收小车盾构推进洞门前，需认真检查导轨、接收小车等的加固情况以及盾构刀盘底部与接收小车高差等情况。确认无误后可将盾构推上接收小车。盾构推进过程中必须密切关注接收小车以及接收小车加固与支撑的情况，一旦出现变形等异常情况，应及时停止推进并进行处理。3. 到达段施工安全质量保证措施 在盾构到站前最后一次测量系统搬

12、站中，以精密测设并经过平差的地面导线点和水准点为基准，精确测量测站 、后视点的坐标和高程。盾构到达前加强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠正偏差确保盾构顺利从到达口进入车站。并根据实测的车站洞门位置进行必要的调整隧道贯通时的刀盘位置。 测量人员对洞门上方地表每2小时监测一次，并及时将监测结果反馈到掘进施工现场，指导现场施工。由公司派人24小时在文冲站吊出井附近值班，观察洞门内和连续墙结构的变形情况，并及时向调度汇报。 如发现加固的桩或连续墙有较大的震动时，立即通知主司机进一步降低盾构推力、刀盘转速以及推进速度，避免由于刀盘前部土体太薄，造成刀盘前部形成坍塌。主司机要密切关注盾构推进系统的推进速度和

13、推进压力以及掘进出土情况，当发现推力突然降低，渣土粒径突然变大，推进速度同时加大的情况时，必须立即停机，在对现场进行和检查之后，再作出进一步的详细的掘进指令。 准备注浆材料（水玻璃、水泥、砂、水、电）、设备(注浆机)、人员等，以备紧急处理。 对接收小车进行全面的检查与修理，安装固定必须在定位完成后进行，接收小车必须通过加固挡块固定于地面上，近洞门端须支撑于吊出井侧墙上。 洞门防水装置安装时必须将连接螺栓栓接牢固，防止帘布橡胶板外翻影响防水效果；在进行洞门凿除、接收小车加固等施工操作时，注意对帘布橡胶板的保护； 到达端洞门凿除时，确保将洞门圈周边的钢筋及混凝土清除干净，避免对盾构掘进造成影响；

14、盾构机到达期间工序繁多，施工时尽量避免不同施工工序在施工场地上产生相互干涉。施工人员注意防止滑倒摔跌，施工过程中做好自防、互防与协防； 洞门防水装置、洞门凿除均会在高空作业，作业人员应佩戴安全带，做好安全防范措施。 盾构推进洞门前，需认真检查导轨、接收小车等的加固情况以及盾构刀盘底部与接收小车高差等情况。确认无误后可将盾构推上接收小车。盾构推进过程中必须密切关注接收小车以及接收小车加固与支撑的情况，一旦出现变形等异常情况，应及时停止推进并进行处理。4. 盾构机拆机、吊出41 概述盾构机拆机要完成的主要工作:施工场地的准备;拆运设备的准备;接收架的安装与固定;盾构机进洞;主机与后配套的分离;主机

15、的横向移动和前后移动；管线的拆除;主机(刀盘、前体、中体、盾尾等)的拆解和吊出;后配套的拆解和吊出。42 拆机的准备工作1.前期准备工作1.1 盾构机机械、风、水、液压、电气的标识(1)机械构件部分标识:盾构机拆卸后基本以总成件形式拆卸,因此拆卸后散件较少,只有后配套联接板、管片吊机转弯连结梁、五号拖车后部风管支架、后配套皮带架方向等需用油漆标明。(2)风、水、液压部分标识:标识牌采用2mm厚铝板,绑在管子的两头.标识牌为单面印字符，两连接的管接头处标识相同的字符。标识牌的标识属性按软管的属性进行标识。参考液压管路拆解布管图。(3)电气部分标识:电气部分全部标识。1.2 拆卸场地的准备:盾构机

16、拆卸场地包含两个方面:两个吊机吊运位置和盾构机进洞位置。吊机吊运位置的场地采用C30钢筋混凝土硬化,厚度35CM,确保场地不会塌陷。再在混凝土上面铺上厚度20MM的钢板，保证整个吊重负载均布在硬化场地,使地面准许承载力大于35T/M2。吊出井底板要进行平整和硬化,保证盾构机接收架的承重和移动能顺利进行。连续墙承载力测试：盾构机拆卸时，250吨履带吊的一单边履带站于连续墙上，由于目前车站的主体结构没有完成，连续墙的承载能力需要通过实验验算。在组装履带吊的过程中，不间断测量连续墙的变形和位移。在履带吊250吨的自重下，观察连续墙能否有足够的承载力。如果在履带吊自重下，连续墙没有变化，再进行下一步的

17、实验。当履带吊的配重端缓慢的由离连续墙远端的履带慢慢朝连续墙旋转，在旋转的过程中，连续墙的上的作用力会越来越增加，观察连续墙是否变化和测量连续墙的变形。在这种情况下，连续墙还没有变化，250吨履带吊可以吊一重为40吨的设备来试验连续墙的承载力，连续墙仍然没有变化。在盾构机刀盘到达可以吊到的位置时，可以把刀盘先吊出。盾构机刀盘重约55吨，在吊盾构机刀盘的过程中，观察连续墙是否变化和测量连续墙的变形。连续墙承载力情况良好，可以邀请各类专家进行连续墙承载力的论证，判断连续墙是否可以承受起吊100吨盾构机前体时的承载能力。2.现场准备工作2.1 履带吊机于合适的时间组装完毕,具体组装工作由吊运分包商组

18、织。2.2 底板铺设的钢板及其他材料机具（卷扬机）,已经下放到进口内安装并定位、固定,钢板不得出现错台、错缝、弯曲等现象。搭接处钢板之间断续焊接每条焊缝长度不小于200mm，间隔不大于300mm，焊缝高度不大于6mm；非搭接处钢板采用50025010mm钢板连接，间距1000mm,焊缝满焊，焊缝高度8mm。为防止盾构机推入接收架时，底部钢板的移动，采用M20膨胀螺栓将钢板固定在底板上，布置在所有钢板边缘50mm处，间距500mm。已将2个接收架下放到井口内进行拼装，内部结构加固（中间连接处用10mm钢板焊接在一起），并将延长用接收架安放在预定位置。2.3 必须确保接收架与盾构机接口轴线对齐,避

19、免盾构机切入接收架轨道为防止盾构机进洞时低头而无法驶上接收架，故必须制作接收架与盾构机的引入导轨,导轨长度800mm,在盾构机滑上引入导轨前,必须保证盾构机滑上导轨后与接收架轴线对齐。2.4 主机与后配套分离(1)当盾构机主机到达接收架上后,让铰接油缸处于自由状态,以便拆卸铰接油缸;把管片安装机两侧的升降油缸伸出,使抓取头下降,拆卸螺旋输送机时能顺利通过.(2)在放盾壳油箱液压油的同时把管片小车拆除运出,管路包装好,标识记录清楚包装箱内装物,注明箱号。(3)主机上部吊装吊耳的焊接,焊接顺序依次为盾尾、中体、前体,焊缝高度按技术交底图上要求,焊接时禁止出现夹渣、气泡等,否则,打磨后重新焊接。(4

20、)主机与后配套连接拆卸见液压管路、风水油脂管路、电气线路拆解顺序图,装箱时箱体外测标明内装物并注明箱号。(5)连接桥用已加工好的支撑架固定支撑好。(6)拆卸连接桥前端的油缸,把拖拉油缸与管片安装机支撑梁联接端的销子拆卸,销子穿在油缸上并把拖拉油缸固定在连接桥上;所有的管路和联接处都分离后,在后配套二号拖车后端两根立柱内侧固定一根20工字钢,电瓶车牵引此横梁往后移动与主机分离直至连接桥回到掘进隧道中。3主机及后配套拆卸的辅助移动工作由于文冲站吊出井有斜支撑梁的存在需将主机和后配套设备平移至中间吊出井位置才能吊出。为便于盾构机连同接收架的移动，在地板上铺设20mm钢板，并在钢板和接收架底部涂抹硬质

21、油脂 。同时准备将延长用接收架放置在吊出井前方。31 刀盘拆卸的位置当刀盘吊耳位置推进到车站斜支撑梁前面能够吊出位置时，拆卸刀盘。32 螺旋输送机盾尾拆卸的位置拆除刀盘后，主机继续推进到直至完全进入接收架，然后断开主机与设备桥连接，拆除固定接收架的固定牛腿。利用2 个80T顶推油缸连同接收架继续向前移动至主机包括螺旋输送机全部进入进入井口。移动过程中，利用2 个牛腿焊接在底板钢板上，提供反力。 盾构机平移至中间位置后，再将盾构机推入延长用接收架向站台内5米，直至螺旋输送机和盾尾能构拆除的位置。33 中前体的拆卸位置拆卸完管片安装机及梁后，主机后移至能够吊出位置。34 设备桥及拖车的拆卸位置后配

22、套设备的吊出位置在斜支撑前部区域。接收架移到中间后，将纵向布置的2 块钢板，移到前部，准备安放接收架接收后配套设备拆卸完主机后，利用卷扬机和80T顶推油缸将接收架移动到后配套设备吊出位置，准备接收设备桥和拖车。同时在接收架和洞门之间铺设临时轨道，使后配套拖车能够推入接收架。4.3 主机的拆卸当盾构机推进到刀盘拆除位置后停机，焊接刀盘吊耳，然后拆除刀盘。拆除刀盘后，主机继续推进到直至完全进入接收架，然后断开主机与设备桥连接，拆除固定接收架的固定牛腿。开始盾构机平移，盾构机平移至中间位置后，再将盾构机推入延长用接收架向站台内5米，直至螺旋输送机和盾尾能构拆除的位置。然后吊出螺旋输送机和盾尾、前体和

23、中体。最后依次吊出设备桥和后配套拖车。4.4 围护结构承载力试验结果我项目部主要进行了对250T履带吊机的四周布置了地表下沉监测点,在连续墙的内表面和连续墙顶部布置了水平位移监测点，科研监测小组主要是对第二层和第三层的斜钢支撑进行了轴力监测，根据我项目部和科研所监测小组对盾构到达端头井连续墙的监测（包括对连续墙的位移监测、盾构井内的两层钢支撑轴力监测）情况、结合施工的实际情况分析如下：4.4.1 监测结果我部在吊盾构机前对205T履带吊机就位前后进行了监测，并在履带吊机就位后进行了配重向基坑内旋转，即慢慢增大压在连续墙上履带的轮压，产生一个对连续墙的压力，旋转到配重与履带夹角为30度、60度、

24、90度、180度时对连续墙的位移、轴力和地表沉降进行监测；并在正式吊刀盘前用250T履带吊机把刀盘的吊耳提住，然后逐步增加提力，当提力达到30T、50T时保持提力，保持段时间，然后对连续墙的位移、轴力和地表沉降进行监测，具体监测结果如下：1、连续墙位移：文冲站连续墙位移监测数据汇总测点吊机上之前(9:00)吊机上之后30度(11:10)吊机上之后60度(11:18)吊机上之后90度(12:00)吊刀盘30T力时(15:50)吊刀盘50T力时(16:40)刀盘吊上来之后(19:00)R1-100000-1R21222322Z1-1-1-1-2-1-2-2Z20011110Z3-1-10000-3

25、L12223333L2011121110-3-4-5-5-4-52-1-2-2-1-1-1-1说明：1、表中单位为“mm”； 2、“-”表示向基坑内位移，“+”表示向基坑外位移； 3、连续墙1#为右线地面的监测点，2#为左线地面的监测点，L1#和L2#为左线中线上方的监测点，R1#和R2#为右线中线上方的监测点，Z1#、Z2#和Z3#为左右线中间的监测点。2、地表沉降监测：文冲站地表沉降监测数据汇总测点吊机上之前(9:00)吊机上之后30度(11:10)吊机上之后60度(11:18)吊机上之后90度(12:00)吊刀盘30T力时(15:50)吊刀盘50T力时(16:40)刀盘吊上来之后(19:

26、00)J0-4-13-15-13-13-11-14J1-2-2-4-2-1-1-2J2-1-1-3-1-11-2J3-11-11110J4-20-1-101-1J5-11-1100-1J6-3-1-3-1-2-2-3J7-10-1-101-1J8-2-7-8-7-7-7-8说明：1、表中单位为“mm”； 2、地表沉降“-”表示下沉，“+”表示上抬； 3、地表J0#和J8#监测点被250T吊机压过，故沉降比其它监测点要稍微大一点。3、钢支撑轴力监测：文 冲 站 钢 支 撑 轴 力 荷 载 汇 总 表线 路测点编号预加荷载(KN)履带吊机就位前刀盘吊上来后前后荷载变化KNTKNTKNT右线2-15

27、50894.0 87.61 922.9 90.44 28.9 2.83 右线2-2550720.1 70.57 744.8 72.99 24.7 2.42 左线2-4550844.3 82.74 842.8 82.59 -1.5 -0.15 左线3-21000784.4 76.87 777.9 76.23 -6.5 -0.64 说明：1、“2-1”为右线第二层斜钢支撑第三道支撑上的轴力计，“2-2”为右线第二层斜钢支撑第五道（最长的一道）支撑上的轴力计，“2-4”为左线第二层斜钢支撑第五道（最长的一道）支撑上的轴力计，“3-2”为为左线第三层斜钢支撑第五道（最长的一道）支撑上的轴力计； 2、“

28、+”为轴力在增大，“-”为轴力在减小。4.4.2 结果分析1、连续墙位移： 从上面所显示的数据来看，最大的位移只有1#点（右线地面监测点）向基坑内位移了-5毫米，其它的监测点位移变形量都是在12毫米之间，说明在履带吊机把盾构机的刀盘吊上来的过程中对连续墙没造成太大的影响。2、地表沉降监测： 从上面所显示的数据来看，最大的沉降是J0#点在吊装前后下沉了-10毫米，其次是J8#点在吊装前后下沉了-6毫米，但该两个监测点被250T履带吊机直接碾压过，故沉降稍微有点大；J1#、J5#、J6#、J7#四个监测点在吊装前后的沉降值为0毫米；J2#监测点在吊装前后的沉降值为下沉-1毫米；J3#、J4#监测点

29、在吊装前后的沉降值为上抬1毫米；说明在履带吊机把盾构机的刀盘吊上来的过程中对连续墙和周边地表沉降造成的影响在可控范围内，对连续墙没有造成太大的影响。3、钢支撑轴力：西端盾构井共设有四层斜支撑，自上而下第一层为钢筋混凝土支撑，第二、三、四层为钢支撑，但在盾构机进洞时把第四层的钢支撑已经拆除了，本次进行监测的支撑是第二、三层钢支撑，每层选取受力最大的外侧钢支撑放置轴力计进行监测。钢支撑监测数据显示目前钢支撑受力最大的为第二层右线2-1#轴力，在履带吊机就位前测量时的荷载为894.0KN，与把刀盘吊上来后相比荷载加大了28.9KN（2.83T），其次是右线2-2#轴力在履带吊机就位前测量时的荷载为7

30、20.1KN，与把刀盘吊上来后相比荷载加大了24.7KN（2.42T）；其它的斜钢支撑变化都较小，轴力都是在减小；我们讨论认为可能气温的影响造成了钢支撑热胀冷缩，根据定性分析钢支撑轴力应该增加的反而钢支撑轴力相对减小了。根据以上数据说明履带吊机把盾构机的刀盘吊上来的过程中，吊出井部位的钢支撑轴力没有突变，钢围檩和钢支撑也没有发现有大的变形，我们认为在吊刀盘的过程中，钢支撑和体系是安全的。然后在后续吊出盾构机的前体和中体，以及后配套的过程中，我项目部对连续墙的位移监测、地表沉降监测及钢支撑轴力监测进行了适时的监测，所有监测数据表明，盾构机吊装过程中，连续墙和钢支撑围护结构体系是安全的。4.4.3 施工总结根据以上的监测数据分析总结，从总体的情况来看，在本次的盾构机吊装过程中，对连续墙和斜钢支撑没有多大的影响，说明连续墙在承受盾构机吊出