盾构到达施工技术

摘 要：通过隧道盾构施工到达技术在成都地铁2号线塔子山站～沙河堡站区间,塔子山站～钢管厂站区间的应用情况,介绍了盾构到达技术的组成、关键工序、关键技术,可为类似工程提供借鉴

关 键 词：盾构到达、到达段掘进、洞门凿除、洞门密封

盾构到达是指盾构沿设计线路,自区间隧道贯通前50m掘进至区间隧道贯通,然后从预先施工完毕的洞口处进入车站或竖井内的一个施工过程.以盾构主机到达接收小车之上、后配套与盾构主机分离为止.

盾构到达是盾构施工的一个施工阶段,盾构到达施工又称盾构到站施工.本篇“盾构到达施工方法”是根据成都地铁2号线塔子山站～沙河堡站区间,塔子山站～钢管厂站区间隧道的施工,将盾构到达过程的施工加以总结.

1盾构到达施工程序

盾构到达按下列程序进行：

（1）洞门凿除

（2）接收基座（接收托架）安装定位

（3）洞门密封安装

（4）到达段掘进

（5）盾构推上接收基座

2盾构到达的准备工作

盾构到达前应做好下列工作：

（1）制订盾构接收方案,包括到达掘进、管片拼装、壁后注浆、洞门外土体加固、洞门围护拆除、洞门钢环密封等工作的安排.

（2）对盾构接收井进行验收并做好接收盾构的准备工作.

（3）盾构到达前100m和50m时,必须对盾构轴线进行测量和进行姿态调整.

3盾构到达施工的主要内容及施工工艺

盾构到达的施工技术较为复杂,现将其主要施工内容及施工工艺叙述如下.

3.1到达端头地层加固

为防止开挖面的坍塌和地表沉降,盾构到达之前要根据洞门段地层的具体情况,对地层稳定性进行评价,并采取有针对性的加固措施.

地层加固一般采取如旋喷加固、深层搅拌加固、冷冻法加固、注浆加固等措施进行洞门加固处理.

3.2贯通测量与盾构姿态的调整

盾构贯通前的测量,包括盾构区间的控制点复核测量和到达洞门位置的复核测量及轮廓复核测量.

盾构到达前50m,要对洞内所有的测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复测,对所有控制点的坐标进行精密、准确的平差计算.

在盾构到达前的最后一次测量系统移站中,以精密测设并经过平差的地面导线点和水准点为基准,测量盾构区间内测站、后视点的坐标和高程（测量全站仪和后视棱镜的坐标和高程）,每一测量点的测量不少于4个测回.

同时要对盾构到达洞门（或者盾构接收井）位置及轮廓进行复核测量,并根据复测结果确定贯通姿态和掘进纠偏计划.如洞门轮廓不满足要求,及时对洞门轮廓做出必要的修整.洞门位置主要复核洞门中心的坐标和高程.

在确定盾构贯通姿态时须注意两点：一是盾构贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差；二是接收洞门位置的偏差.综合这些因素,在隧道设计中心轴线的基础上进行适当的调整,纠偏要逐步完成.

盾构到达前50m地段要加强盾构姿态控制和隧道线形测量,及时纠正偏差,确保盾构顺利地从到达口进入车站.

3.3到达洞门凿除

洞门混凝土凿除前,端头加固的土体须达到设计所要求的强度、渗透性、自立性等技术指标后,方可开始洞口凿除工作.

在盾构到达前最少半个月,开始着手进行洞口维护桩的凿除.整个施工分两次进行.第一次先将围护结构主体凿除,只保留维护结构的最内层钢筋和钢筋保护层.第二次在盾构到站后将最内层钢筋割除.在割除完最后一排钢筋之后,要及时的检查到站洞口的净空尺寸,确保没有钢筋侵入设计轮廓范围之内.

3.4到站导轨的安装

隧道贯通后、盾构刀盘露出洞口后,应迅速清除洞口碴土,减少停机时间.根据刀盘与接收基座（接收托架）之间的距离与高差情况,确定是否安设盾构到站接收导轨.若高差过大或者距离太远,容易造成盾构叩头,则需要安设盾构到站接收导轨.

3.5洞口密封的安装

洞门密封是对洞口到达段与盾构机或管片之间采取的防渗漏措施,防止地层中的地下水和管片背后注浆或碴土外泄,确保施工可靠、安全.

洞门密封的施工分两步进行施工,第一步在车站结构的施工过程中,做好洞门预埋件的埋设工作.在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起.第二步在盾构刀盘露出洞门端头之前,先清理完洞口的碴土,再进行洞口密封装置的安装.

洞门密封装置由环板A、洞门帘布、环板B、压板及固定它们的铁件组成.

3.6盾构接收基座（接收托架）的安装、定位

在盾构进入到达段后,将事先准备好的盾构接收基座运送至到达洞门（或接收井）处.盾构接收基座的构造同始发基座,可采用始发基座作为接收基座.

接收基座应在准确测量定位后安装.其中,中心轴线应与盾构接收井的轴线一致,同时还要兼顾隧道设计轴线.

接收基座的轨面标高,根据确定的盾构贯通姿态和线路坡度情况,确定出接收基座的高度和坡度.为保证盾构刀盘贯通后,拼装管片有足够的反力,可考虑将接收基座的坡度适当加大.

接收基座定位放置后,采用I25的工字钢对接收基座的前方和两侧进行加固.

3.7盾构到达段掘进

（1）盾构进入到达段后,应根据到达段的地质情况,确定掘进参数.采用低速度,小推力,合理的土压力掘进.同时,同步注浆要保证管片后回填注浆的饱满.

因此,在进入到达段后,首先应减小推力、降低推进速度和刀盘转速,控制出土量并时刻监视土仓压力值,避免较大的地表隆陷.贯通前5～6环,进一步降低盾构掘进推力,具体数值由现场根据出洞洞口的变化情况决定.（2）盾构刀盘距离贯通里程小于10m时,在掘进过程中,要派专人负责时刻观察出洞洞口的变化情况.如发现加固的混凝土或维护桩有较大的震动时,立即通知盾构司机进一步降低盾构推力、刀盘转速以及推进速度,缓慢均匀的切削洞口土体,以确保到达端墙的稳定和防止地层坍塌.

（3）在到站阶段要密切关注盾构推进系统的推进速度和推进压力以及掘进出土情况,当发现推力突然降低,碴土粒径突然变大,推进速度同时加大的情况时,必须立即停机.在对现场进行确认和检查之后,再作出进一步的详细的掘进指令.

（4）区间隧道贯通后,管片外部将形成贯通的盾尾间隙,区间地层的地下水可能沿盾尾间隙从洞门漏出,造成管片外同步注浆失效和区间地层水土流失.尤其是区间地层地下水丰富,到达段为下坡时,这种情况更容易出现.

为防止洞口密封失效和因水土流失而造成地表坍塌,因此在盾构刀盘距离贯通里程小于5m时,在盾尾后3～5环的位置,采用从管片注浆孔向管片背后注入水玻璃-水泥双液浆,自上而下在盾尾形成一封闭止水环.在注浆的过程中,须一边推进一边注浆,防止双液浆封死盾尾,损坏盾尾刷.

（5）区间隧道最后的10～15环管片,由于盾构的推力很小或者没有推力,将造成管片与管片之间的环缝连接不紧密,从而产生环缝漏水等质量缺陷.在这些管片拼装时,要多次紧固连接螺栓,并及时用纵向拉杆将管片连接成整体.纵向拉杆可采用槽钢或者角钢.

3.8洞门注浆堵水处理及洞门圈封堵

（1）洞门注浆堵水处理

待盾尾即将从区间最后一环管片滑落之前,再次检查洞门密封情况.若出现大量漏水,可从管片注浆孔向管片背后注入双液水泥净浆.为确保浆液的饱满程度,水泥净浆的水灰比不小于2：1,水泥净浆凝结时间不少于2min.注浆时,必须从所有管片的注浆孔自下而上逐孔注入.

（2）洞门圈封堵

完成最后一环管片拼装后,通过管片注浆孔对洞门圈进行注浆填充.注浆过程中要密切注意洞门的情况,一旦发现有漏浆,立即停止注浆进行封堵处理.确保洞口注浆密实,洞门圈封堵严实.

3.9盾构推上接收基座

在接收基座安装固定后,盾构可慢速推上接收基座.在通过洞门临时密封装置时,为防止盾构刀盘和刀具损坏帘布橡胶,在刀盘外圈和刀具上涂抹黄油.

盾构在接收基座上推进时,每向前推进2环拉紧一次洞门临时密封装置,通过同步注浆系统注入速凝浆液填充管片外环形间隙,保证管片姿态正确.

3.10制作连接桥支撑小车、分离盾构主机和后配套机械结构连接

事先制作连接桥支撑小车,用于盾体全部推出洞门完成盾构主机接收时,分离盾构主机和后配套设备.

4盾构到达施工要点

（1）盾构到达前应先检查端头土体的加固效果,确保加固质量满足要求.

（2）做好贯通测量,并在盾构贯通之前100m,50m两次对盾构姿态进行人工复核测量,确保盾构顺利贯通.

（3）及时对到达洞门位置及轮廓进行复核测量,不满足要求时及时对洞门轮廓进行必要的的修整.

（4）根据各项复测结果确定盾构姿态控制方案并提前进行盾构姿态调整.

（5）合理安排到达洞门凿除计划,确保洞门凿除后不暴露过久,并针对洞门凿除施工制订专项施工方案.

（6）盾构接收基座的定位要精确,定位后应固定牢固.

（7）增加地表沉降监测频次,并及时反馈监测结果指导施工.盾构到站前要加强对车站结构的观察,并加强与施工现场的联系.

（8）为保证近洞管片的稳定,盾构贯通时需对近洞的10～15环管片作纵向的拉紧.

（9）帘布橡胶内侧涂抹油脂,避免刀盘挂破影响密封效果.

（10）在盾构贯通后的安装的几环管片,一定要保证注浆及时、饱满.（11）盾构贯通后必要时对洞门进行注浆堵水处理.

5结束语

盾构的成功到达与盾构始发、中间过程的掘进及姿态控制和盾构到达的每一环节密切相关,紧密相连.前期工序的正确可靠是区间隧道顺利贯通的前提条件,我们应该做好每一道工序,保证整个工程的质量安全可靠.