盾构到达施工组织设计

第三章盾构到达施工1、盾构到达工艺流程盾构到达工艺流程(见图3.1-1)图3.1-1盾构到达工艺流程图2、到达端头井地层加固根据设计要求，盾构到达端头加固采用两排三重管旋喷桩Φ800600+袖阀管注浆加固。

先注外围，后注中部，以达到一序外围成墙、二序部压密的目的。

采用跳孔注浆的原则，以达到释放压力，防止地面隆起。

加固围：水平盾构区间左右各3m；竖向盾构隧道上部6m处,下部深入中风化岩层1m。

加固后的土体应有良好的均匀性和自立性，无侧限单轴抗压强度≥1.0MPa，地层渗透系数不大于10-5cm/sec。

3、盾构接收托架安装托架安装前，通过车站临时预留口将地面控制点坐标引入车站底板，根据设计中心线计算出线路中心线坐标，进行中心线放样，托架高程放样时，高程一般比设计高程低2cm左右，测量点位放样精度控制在3mm以。

接收托架主要采用型钢（工字钢、H型钢、钢板）焊接组成。

将预制好的盾构托架（见盾构机接收架构造图3.3-1a、3.3-1b）吊入工作井，按照测量放样的基线进行接收托架定位，托架定位采用吊车进行初步定位，再通过千斤顶和手拉倒链进行精确定位，定位精度在±5mm之。

(见盾构机接收托架定位图3.3-2)考虑接收架在盾构到达时要承受纵向、横向的推力以及抵抗盾构旋转的扭矩，所以在盾构到达之前，对接收架两侧用H型钢进行加固（见盾构机接收架加固图3.3-3）。

图3.3-1a 盾构机接收架构造平面图mm。

图3.3-1b 盾构机接收架构造立体图图 3.3-2盾构机接收架安装定位 图 3.3-3 到达托架的加固4、洞门混凝土的凿除洞门混凝土凿除分两次进行，第一次洞门凿除在盾构掘进到到达端前进行，切除外排钢筋，并凿除外排钢筋和排钢筋间混凝土；第二次洞门凿除在盾构机掘进到到达端后，切除排钢筋。

1）脚手架的搭设盾构到达前需凿除洞圈围的围护结构。

施工前，在洞圈搭设钢管脚手架（钢材规格:Q235，外径42.7mm ，壁厚2.3mm ）,搭设高度6～7m,洞门凿除时间为7天左右。

（详见洞口脚手架布置图3.4-1）。

@10007700@1000观测孔脚手架12003001500盾构脚手架图3.4-1 洞口脚手架布置图凿除洞门混凝土之前，对洞门加固土体进行钻芯取样，检测土体的加固强度是否达到设计要求（加固体抗压强度不小于1Mpa，渗透系数1×10-5cm/min），如果未达到强度要求，则采取补加固措施。

然后在洞竖井的每一个洞眼的围水平钻9孔，长度深入到加固体后0.5m，孔径50mm，观测9孔总流水量小于30升/小时，如超过限值，须重新进行地面补浆。

2）洞门混凝土的凿除洞门混凝土分9块凿除（详见洞门混凝土分块凿除示意图3.4-2），施工顺序为：先上后下、先后外。

凿除混凝土时，先暴露出排钢筋，割去排钢筋，按照分块顺序凿除洞圈围护结构混凝土，凿至外排钢筋并保留外排钢筋，落在洞圈底部的混凝土碎块应清理干净，然后按照先上后下的顺序逐块割除外排钢筋，并将混凝土块吊出端头井，清理剩余残渣。

洞口凿除必须连续施工，及时清除洞口杂物、混凝土碎块，尽量缩短作业时间，以减少正面土体的流失量。

在整个作业过程中，由专职安全员进行全过程监督，确保洞口土体稳定和洞门附近作业人员的安全。

同时安排专人对洞门上的防水密封装置做跟踪检查，对洞口土体稳定性进行监测，并注意洞门渗水情况。

671498532图3.4-2 洞门混凝土分块凿除示意图5、洞门密封装置的安装由于工作井洞圈直径与盾构外径存有一定的间隙，为了防止盾构到达时及施工期间土体从该间隙中流失，在洞圈周围安装由帘布橡胶板、圆环板、固定板、翻板等组成的洞口防水密封装置（详见图3.5-1 洞门防水装置图和图3.5-2折页式密封压板图），折页采用钢丝绳，手拉葫芦进行紧固。

图3.5-1 洞门防水装置图图3.5-2 折页式密封压板图6、洞口接收导轨的安装在洞门混凝土破除完毕后，接收托架端部距离洞口土体2.2米，为保证盾构机在到达时不致于因刀盘悬空而产生盾构机“低头”现象，需要在到达端洞安设洞口接收导轨，以防止盾构机在到达时不产生前倾现象。

在安设接收导轨时应注意，在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构机在到达时，不致因安设接收导轨而影响刀盘旋转。

7、盾构到达掘进7.1盾构机到达掘进参数控制盾构机进入进洞段后，首先减小推力、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，掘进推力维持在400t左右，推进油缸压力不大于4 MPa。

在掘进的同时，要注意维持土仓的压力值，一般情况下，土压不低于0.6Bar。

在贯通前的最后3环，要求掘进速度控制在10～20mm/min，贯入度控制在15～20mm/r。

盾构机刀盘距离贯通里程小于10米时，在掘进过程中，派专人对车站时刻观察洞口加固段的情况。

如发现加固土体有较大的震动时，立即通知洞盾构机进一步降低推力、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。

在进入车站阶段要密切关注盾构机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。

7.2盾构机在端头位置的处理在盾构机刀盘距离贯通小于5米时，在条件允许的情况下，由盾壳上的预留孔向盾壳外部注入浆液或者膨润土，用于阻止盾构机后部管片上部水向洞口流动。

当盾构进入接收井前，盾构刀盘靠近车站围护结构3m时，在洞圈中凿出ø500mm的孔，用于应力释放。

尽量使盾构机刀盘抵拢预留钢筋层，然后清除碴土，再切割层钢筋，切割顺序为先切割底部，后切割上部。

盾构机掘进露出刀盘时停止掘进，彻底拆除洞门支撑结构，视漏浆情况用棉纱或装有泥土的编织袋及木楔进行堵漏。

将洞门口清理干净之后，盾构机开始推进，爬上接收托架。

8、最后几环管片的安装当隧道贯通后，一般还需要安装5～6环管片才能完成区间隧道的管片安装。

同时这几环管片随着隧道贯通后，盾构机前方没有了反推力，将造成管片与管片之间的环缝连接不紧密，容易漏水。

在最后几环管片安装时，根据现场实际情况，要在刀盘前方的预定位置，设置支挡，以防盾构机刀盘向前滑动。

待盾尾离开洞口密封环后，迅速重新调整洞口扇形压板，用快速凝固的砂浆进行注浆，保证洞口的管片背衬注浆迅速凝结。

同时要求盾构机贯通后各工序应紧密有序的进行。

在最后几环管片安装时，为加强管片防水和防止管片背后的砂浆突然从洞口冒出，在完成每一环管片的向前推进和管片安装后，等待砂浆凝固2小时后，再进行下一环管片的推进。

9、洞门封闭注浆隧道贯通后，清除洞口的石碴，将圆弧板分多块焊接在预埋钢环上，使管片与钢环之间的空隙封住。

洞口密封环的安装应在隧道贯通之后，同时洞口的碴土清理结束之后进行，以确保弧形钢板与管片间更好的密封。

密封后对最后几环管片进行注浆封堵，注浆顺序从隧道里面向车站方向进行注浆。

注浆采用单液浆，如洞门圈出现大量漏浆现象，可先进行双液浆进行封堵，再进行单液浆填充。

10、盾构进洞段施工控制要点10.1盾构到达阶段的掘进控制要点在盾构机距离接受井端墙100m时，即进入到达掘进阶段。

为迎接盾构机进入车站，应在到达洞口前作好如下准备：⑴安装洞门密封装置；⑵安装盾构机接收托架的轨道；⑶铺设盾构机移动托架的轨道；⑷部分凿除洞门处的车站围护墙；⑸在接受井准备砂袋、水泵、水管、方木、风镐等应急物资和工具；⑹准备洞与接受井的通讯联络工具；⑺准备好接受井的照明设备。

以上准备工作完成以后，盾构机才进行最后的到达阶段掘进。

为确保盾构机从预留洞门穿出，该阶段的掘进有以下特点：⑴围护墙在盾构机贯通前可预先分块凿除侧的2/3厚度，保留1/3墙厚度，待盾构机刀盘顶住墙时，再通过人工或盾构机刀盘旋转以凿除混凝土和切断钢筋，这样既可加快贯通速度，又可有效防止土体塌入站。

⑵根据地下水及盾构铰接密封等情况，结合注浆工序，不提倡气压平衡掘进模式，任何时候都要土压或半土压模式掘进；⑶最后70m应保持土压平衡模式掘进；⑷从最后5环开始降低推力和速度，掘进速度不大于1cm/min；⑸掘进速度逐渐放慢，掘进推力相应减少；⑹需增加盾构机测量次数，不断校准盾构机掘进方向；⑺需加面监测频率，并依据监测结果及时调整掘进参数；⑻站需派人对洞门位置进行值班监视；⑼需保持泡沫剂系统和循环水系统良好，保证碴土具有软连续状态；⑽控制出土量。

10.2到达段管片安装控制要点盾构机进入车站时，因为刀盘前端阻力几乎为零，故千斤顶推力将逐渐减少，千斤顶施加在管片上的力也相应减少，因此此处若干管片连接不够紧，存在较大缝隙，影响了防水质量，从而导致渗水。

根据左右线到达段施工情况，采用以下对应措施：⑴通过在第一节拖车与轨道之间设置夹轨器或其它固定装置，在盾构推力的作用下管片之间产生足够的反力，使管片间的密封条压紧，达到防水的要求；⑵安装管片完毕需用风动扳手拧紧所有纵向和横向螺栓，且在下一环掘进至1.5m左右时再次紧固螺栓；⑶严格按照操作规程拼装管片，同时防止出现管片之间出现错缝、台阶差；⑷每一环应在千斤顶伸长量大于1.8m时开始安装管片，保证管片特别是封顶块的安装质量；⑸管片安装完毕应拧牢固注浆塞，对损坏的及时更换；⑹管片安装前应保证止水条不损坏，并及时清理干净管片上的注浆掉落的碴土和砂浆等；⑺对管片底部尽快实施注浆，防止管片下沉松开。

10.3盾构过量自转防治措施1)现象：盾构进洞段施工推进中发生过量的自转，造成盾构于车架连接不好，设备运行不稳定，增加测量、封顶块拼装等困难。

2)原因分析：a)盾构设备布置重量不平衡，盾构的重心不在竖直中心线上而产生了旋转力矩。

b)盾构所处的土层不均匀，两侧的阻力不一致，造成推进过程中受到附加的旋转力矩。

c)在施工过程中刀盘或旋转设备连续同一转向，导致盾构在推进运行中旋转。

d)在纠偏时左右千斤顶推力不同及盾构安装时千斤顶轴线与盾构轴线不平。

3)预防措施：a)安装于盾构的设备作合理布置，并对各设备的重量和位置进行验算，使盾构重心位于中心线上或配置配重重新调整重心位置于中心线上。

b)经常纠正盾构转角，使盾构自转在允许围。

c)根据盾构的自转角，经常改变旋转设备的工作转向。

4)治理方法：a)可通过改变刀盘或旋转设备的转向或改变管片拼装顺序来调节盾构的自转角度。

b)盾构自转量较大时，可采用单侧压重的方法纠正盾构转角。

10.4土体大量流失防治措施1)现象：进洞时大量土体从洞口流入井，造成洞口外侧地面大量沉降。

2)原因分析：a)洞门土体加固质量不好，强度未达到设计或者施工要求而产生塌方，或者加固不均匀，隔水效果差，造成漏水、漏泥现象。

b)洞门密封装置未安装好，止水帘幕橡胶板翻，造成水土流失。

c)洞门密封装置强度不高，经不起较高的土压力，受挤压破坏而失效。