地铁盾构法隧道施工技术方案.doc

地铁盾构法隧道施工技术方案（直线段）

1.施工流程图
1.1盾构法隧道施工流程图

图1盾构隧道施工流程图
1.2盾构始发流程图
安装盾构始发基座
盾构掘进机组装调试
安装密封胀圈、调试后续设备
组装临时管片、盾构掘进机试运转
拆除临时盾构掘进机贯入作业加压、掘进（组装临时衬砌）
盾尾通过始发洞口、背衬回填、注浆
始发端隧道地层加固
始发准备
拆除临时墙
掘进

图2 始发流程图

2.盾构机下井
盾构机从盾构工作井吊入，每台盾构机本身自重约200t，分解为5 块，最大块重约60t。综合考虑吊机的起吊能力和工作半径，安排1 台200t 和一台40t 汽车吊机进行吊入任务。盾构机下井拼装顺序见图3。

图3盾构机下井拼装示意图
在吊入盾构机之前，依次完成以下几项工作：
1.将测量控制点从地面引到井下底板上；
2.铺设后续台车轨道；
3.依次吊入后续台车并安放在轨道上；
4.安装始发推进反力架，盾构管片反力架示意图见图4；
5.安装盾构机始发托架，盾构始发托架示意图见图5。

图4盾构管片反力架示意图

图5 盾构始发托架示意图
3.盾构机安装调试
3.1盾构机的安装主要工作
1.盾构机各组成块的连接；
2.盾构机与后续设备及后续台车之间各种线路、管线和机械结构的连接。
3.盾构机内管片安装器、螺旋输送器、保园器的安装；
4.台车顶部皮带机及风道管的连接；
5.刀盘上各种刀具的安装。
3.2盾构机的检测调试主要内容
1.刀盘转动情况：转速、正反转；
2.刀盘上刀具：安装牢固性、超挖刀伸缩；
3.铰接千斤顶的工作情况：左、右伸缩；
4.推进千斤顶的工作情况：伸长和收缩；
5.管片安装器：转动、平移、伸缩；
6.保园器：平移、伸缩；
7.油泵及油压管路；
8.润滑系统；
9.冷却系统；
10.过滤装置；
11.配电系统；
12.操作控制盘上各项开关装置、各种显示仪表及各种故障显示灯的工作情况。
盾构机在完成了上述各项目的检测和调试后（具体应遵照盾构机制造厂家提供的操作手册进行），即可判定该盾构机已具备工作能力。
4.盾构进洞
1.盾构进洞前50 环进行贯通测量，以确定盾构机的实际位置和姿态。此后的掘进不允许有大的偏差发生，逐渐按偏差方位调整盾构机姿态和位置，满足盾构进洞尺寸要求。这一调整应在盾构刀盘进入洞前加固土前完成，以避免盾构进洞发生意外。

图6 盾构进洞示意图
2.洞圈内混凝土分六块凿薄，洞门中心穿孔释放应力。盾构机距井壁混凝土5 米之后掘进中逐步降低正面土压力，最后盾构机头部贴紧井壁时，正面土压力降为零。为降低盾构正面压力对洞门墙体推力，可适当打开洞门中心释放孔，使洞前土进入井内以降低盾构集中推力。
3.洞圈内混凝土分块吊除，盾构机继续推进，当盾构刀盘伸出洞口时应立即封堵上一道弧形止水钢板。盾构机继续推进，最后就位于接收架上。衬砌安装至洞口后，再安装一道止水钢板，然后用快干水泥封堵缝隙，并对洞圈内空隙压注水泥浆充填，防止渗漏和塌方。
5.盾构掘进
5.1盾构初始掘进
5.1.1盾构初期掘进必须完成的准备工作有
1.洞门范围内的车站围护结构墙已被凿除；
2.洞门橡胶密封圈安装到位；
3.反力架安装到位
4.临时管片准备就绪；
5.渣土运输准备工作就绪；
6.盾构已准确定位；
7.地面监测点已布设完毕并获得初始成果；
8.盾尾密封刷已涂满密封油脂。
5.2盾构正常推进
5.2.1准备
在完成初始掘进及试验长度段，根据试验反馈参数，将对始发设备进行调整，为其后的正常掘进准备条件，调整工作包括：
·拆除临时管片、始发托架和反力架；
·移动后续台车；
·在车站内铺设双线轨道；
·其它各种管线的延伸和连接。
5.2.2掘进
盾构掘进由操作司机在中央控制室内进行，由工地技术人员经计算初设正面土压力值。土压力值根据隧道埋深、土层性质和地面超载计算。设定值约为计算值的1.05~1.1 倍。开始施工时，在盾构机的正面及盾构体的上下方设置土、水压传感器监控平衡系统。打开出渣闸门，依次开出渣管道机械，螺旋机和大刀盘，推进千斤顶，调整好各千斤顶工作油压。此时大刀盘切削土体，盾构前进。
5.2.3出渣 、进料运输
进入正常掘进后，出渣、进料的运输将直接影响着掘进的速度。采用泥水平衡盾构，出渣及进料都采用管道运输，必须保证管道的畅通及配套设备的正常运转，同时要保证相关配件的贮备齐全。隧道的掘进中，同步注浆的浆液拌制泵送均在工作井地面上，浆液的输送采用管道泵送，在掘进的过程中，每前进40m 左右接一次输送管，始终保证注浆工作顺序进行。
5.2.4测量、掘进中的方向控制和纠偏
以业主给定的坐标点，每个区间组成地面坐标和基准点建立独立控制网，根据平面控制网点投影到工作井下，尽可能利用盾构工作井或车站度，设较远二个精度高的控制点，再向隧道内引设导线点。导线点设于隧道中的吊蓝上，高程控制点传递至隧道内，隧道上部吊蓝每隔30~60m 设置一个。根据导线点来测量盾构机及隧道衬砌与设计轴线相对偏差。
5.2.5注浆
盾构机掘进过程中形成的管片与土体之间的空隙将采用浆液回填，浆液是通过设在后续台车上的注浆泵，经由盾构机尾部的四个注浆孔注入空隙的，注浆与掘进保持同步，更好地防止地面沉降并在管片周围形成稳定的防水层和保护层。
5.2.6防水施工
·管片上的弹性密封垫要粘贴牢固，并且材料的种类和位置符合设计要求，尤其要注意管片角部的材料粘接要闭合牢固。
·在管片吊运过程中要避免触碰密封垫，发现脱落时要及时粘贴上去，在管片安装前，要安排一道检查程序。
·盾构机操作要均衡（尤其在转弯处）。避免盾构机方向变化中角度较大导致管片出现较大的错台，从而影响密封垫搭接和密贴。
·要及时对管片背后的孔隙进行回填注浆，出现接缝渗水时要及时进行二次注浆。
·在紧固管片螺栓时，要确认止水垫圈的完好性。
6.管片运输和衬砌拼装施工
6.1管片运输
管片生产厂制作的管片，达到设计强度C50 后，再经试拼测试等各项指标达到设计要求，并经外观检验合格，由平板车运到化工研究所内的施工场地，在现场经验收合格后，再由龙门吊卸到专门的管片堆放区分环堆放，对现场检查验收时发现的不符合要求（裂缝、破损、无标志等）的管片将立即退回。为防止管片堆放时损伤，在硬质地面上设置垫木可专用支架，要求堆放管片不能超过3 块，管片之间必须加垫木。衬砌使用前分别在衬砌上粘贴橡胶止水框、丁晴软木板，根据纠偏需要再粘贴石棉橡胶板。橡胶止水框为遇水膨胀型橡胶。管片弧面刷高性能环氧树脂，增加管片防渗漏和防硫。
这些均需经专人检查合格（位置、型号、粘结牢固性等）方可吊下隧道使用。在雨季应设专门的防雨设施，以确保雨季施工不受影响。
6.2管片拼装
管片通过井上行车（门吊）吊于井下的平板车上，用电瓶车送至盾构机台车下，利用横梁上电动葫芦吊送至拼装机下。安装时分别回缩对应千斤顶，自下而上逐块安装衬砌。安装同时穿进连接螺栓，最后一块封顶块安装时先搭接1/3，再纵向插入，注意均匀分布，尤其转弯和纠偏不能装错一切管片，并注意角度的正确使用。
安装紧固后，一环管片即安装完毕。管片安装后要尽量拧紧各个方向螺栓，在下一环的掘进中，还应对下一环的连接螺栓再次拧紧。
衬砌安装时，起重工同时分工安装台车前轨道。钳工接长进水管，泥浆工灌满泥浆转驳车，电工延长高压电缆、安装照明灯等，测量工在衬砌安装前，测盾构姿态，安装后，测衬砌方位以及间隙等，并用多种方法测定盾构姿态，确保数据可靠，供盾构操作工使用。
6.3管片拼装工艺流程图

管片厂
管片外观检查管片结合面清理
安装密封止水带
管片吊装、运输、就位
拼装
伸出对应千斤顶
管片位置调查
管片背后回填注浆
嵌缝防水处理
复紧连接螺栓
缩回对应千斤顶
真圆保持器

图7 管片拼装工艺流程图
6.4管片拼装质量控制
为保证装配式结构良好的受力性能，提供符合计算假定的结构工作条件，拼装必须达到下列精度：
整环拼装的允许误差：相邻环的环面间隙≤1.0mm；纵缝相邻块块间间隙为1.5mm；衬砌对应的环向螺栓孔不同轴度小于1mm。
推进时轴线误差≤50mm。
7.盾构出洞
在现场及井内设备布置完成及盾构机调试完后，沿上行线进行盾构出洞施工。为保证出洞施工的安全和质量，准备工作必须细致，施工方案必须周密到位。
当盾构上行推进到达a 端时，设置接收架以接收盾构机进洞。接收架高低必须经最后测定盾构机的实际高低来调整。见图8。

图8 盾构到站示意图
8.盾构机解体、外运
盾构机进洞到达工作井后，通过移动托架平移到盾构井孔位置，盾构机在此解体，解体前拆除所有经编号后管线及联接处，切断高压电源，回收最缆到末节台车上。清除盾构土仓内泥土，按盾构切口环、支撑环和盾尾三部分对原焊缝逐段割断，盾尾钢环再分上下两半分割以便留出空间进行切环和支撑环分离，解体后由地面的200T 起重机吊出。
8.1具体拆卸顺序为
1. 在出口井中安放盾构基座，为减少盾构滑移阻力，在盾构基座面上涂沫油脂；
2.拆除刀盘的边刀和高位切割刀，以防轨道损伤刀具；
3. 缓缓将盾构主机推入基座轨面上，依次拆除刀盘、切口环、支承环、盾尾并从井下吊出；
4. 将螺旋输送机、运输管道以及后续设备等依次从井下吊出。
当完成盾构吊拆及隧道内的其它工作之后，对盾构进出工作井留孔进行封闭，作为顶部防水、分层夯填土恢复地貌。
8.2盾构拆卸的安全保证措施
1.严格遵守起重作业安全操作规程和本单位安全操作规定；
2.每班作业前实行技术和安全交底，指定专职安全员负责日常安检工作；
3. 盾构大件的装卸车等由专人指挥，统一行动。
9.施工监测
监测方案以安全检测为目的，根据工程项目确定监护对象（建筑物、管线、隧道等），针对监测对象安全稳定的主要指标进行方案设计。了解施工过程中地层不同深度的垂直变位和水平变位情况，了解施工过程中地下水位的变化情况，了解围岩与结构物的相互作用力以及管片的变形情况，从而指导现场施工，保障建筑物、构筑物及地下管线的安全，保证施工安全、施工质量。
参考资料：陈馈等主编 盾构施工技术 北京 人民交通出版社
城市轨道工程 . 西南交通大学出版社， 2006
毛红梅主编 地下铁道 北京：人民交通出版社，2008

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