盾构空推过矿山法隧道工艺要求

⑵ 利用吊装孔排出地下水，避免管片上
浮பைடு நூலகம்
管片上浮是在地下水的浮力作用下管片 被抬高，这样会导致管片变形、错台、漏水， 严重者隧道超限。钢筋混凝土管片的密度比 水大很多，产生上浮的原因可通过以下浮力 计算说明： 一环管片自重 G=3.14×(32-2.72)×1.5×2 500kg/m3 =20.14×103kg 式中2500 kg/m3为钢筋混凝土密度； 1.5为一环管片宽度，单位 m。
则：一环管片浮力 F=3.14×32×1.5×1 000 kg/m3=42.39×103kg 式中1 000 kg/m3为水密度， 水平高于管 片顶部时的浮力。 从以上计算可以看出，当水位高于管片顶 部时，F＞G， 即管片所受到的浮力大于管 片本身的自重。经计算可知， 隧道管片在半 断面地下水的工况条件下，隧道管片自重与 浮力处于平衡状态，当液面高出管片一半时 就会被水浮起， 上浮还会导致管片底部脱空， 使豆砾石与砂浆凝固形成的隔水层失效。
盾构机过横通道后，将喷射机移至盾构机内
6.2 注浆回填施工(见图) 第一步管片脱出盾尾后，首先通过底部 管片吊装孔作为注浆孔注水泥水玻璃双液浆， 以防管片下沉产生错台。随着盾构掘进，支 撑提供反力安装管片后，从管片吊装孔同步 注双液浆至lm高，将管片固定。 第二步用喷射的豆砾石在管片脱离盾尾 时进行管片两侧支撑，利用盾构机 2＃ 和 3 ＃ 同步注浆孔向管片背后注入水泥砂浆，同 步注浆水泥浆配合比为 1:1,注浆压力控制在 0.1～0.2MPa ，每次同步浆液量为 4～5 方 （施作过程中要根据实际情况适当进行调 整），在同步注浆进行的同时，需密切关注
5 管片拼装 盾构在初衬隧洞内拼装管片与正常盾构 法施工基本相同，只因盾构在初衬隧洞内不 能作大幅纠偏动作，故确定封顶块拼装位置 显得尤为重要。当盾尾单边间隙缩小到 45mm时，则需进行封顶块位置调整。由于 在无正面土压力的状态下推进，为保证管片 止水带的压密防水效果，必须加强连接螺栓 的紧固，用高速气动扳手对连接螺栓进行复 紧，尤其加强纵向螺栓(即环间连接螺栓)复 紧工作。并在盾体全部进入土体后，增加盾 构机总推力，压紧矿山法隧道内已拼装的管 片，并再一次紧固所有的管片螺栓。
10 措施 10.1 防盾构机扭转及抬头的措施 防盾构扭转及抬头是盾构在矿山法隧道段掘进 的难题，由于盾构壳体外部不具备设防自转裝置条 件，采取措施如下： ⑴ 在喷射豆砾石过程中，要及时观察刀盘下面 是否有残留豆砾石，防止豆砾石下串盾体引起盾构 机抬头。 ⑵ 在盾构机通过矿山法隧道期间，严禁转动刀 盘，防止盾体扭转。 ⑶ 每拼装完一环管片，在尾盾盾体与管片侧面 接口处用签字笔画一条线，通过观察这条线的对接 情况来判断盾体是否扭转及扭转的大小，发现盾体 扭转时应立即停止向前掘进，及时查找原因并采取 纠正措施。
作时的前进阻力很小，并且导台已经确定了 盾构机的前进方向，为了确保盾构机沿导台 轴线前进不偏离导台，并在导台上保持正确 的姿态，在盾构机推进时采用交叉使用竖直 位置和水平位置两组推进油缸向前推进。具 体操作时使用水平两组油缸推进30cm时，停 止推进并收缩油缸，再使用垂直两组油缸推 进30cm后，停止并收缩油缸，不停地交叉使 用。推进过程中要密切注意盾构机刀盘周边 与初衬、成环管片与盾尾间的问隙，使其始 终处于良好状态。
3 空推前准备 3.1 盾构机进入空推段前止水 ⑴ 盾构机在到达空推段前50米，将盾构姿态与 管片姿态及水平轴线调整到和导台一致，轴线的垂 直方向比导台的轴线高10mm，防治盾构机盾体底 部低于导台面，而损坏导台。 ⑵ 盾构机刀盘离导台3环时，对当前环后第六 环进行双液浆环向封堵，盾构机刀盘出来后，立即 观察盾构与挡墙间隙有无渗漏水，如渗漏严重，立 即在盾构机中盾的径向孔注油性聚氨酯进行封堵。 3.2 刀盘部分刀具拆除 由于盾构机刀盘外径比盾构机外径大，在盾构 机到达导台前卸掉刀盘上与导台面接触的边缘刀具， 避免盾构机在导台上前进时将导台混凝土刮起，破 坏导台。
导台起点从盾构进入矿山隧道开始，一直施 工至隧道端墙前方，在导台尾部与端墙之间 预留lm长的缺口，使盾构机刀盘在缺口处 顺利旋转并切入端墙。 2 矿山法隧道断面复测 隧道初支与盾构导台施工完成后，将对 矿山法施工隧道进行竣工验收。对隧道的中 线和高程、超挖值、喷射混凝土质量等方面 进行验收，尤其对隧道断面进行一次联系测 量，每隔4．5m进行一个断面测量，每个断 面测量l0个点，形成矿山法隧道竣工测量成 果，为盾构正常通过提供依据。由于盾构机 刀盘外径为6280，刀盘顶部与隧道壁只有 几十厘米间距，因此严禁矿山法初支侵限， 对侵限部位须进行凿除处理。
3.3 豆砾石堆填 ⑴ 在空推段预先堆填2米厚豆砾石，中 间低，两则高。 ⑵ 在横通道小里程每间隔6米储备32m3 豆砾石，用以喷射机喷豆砾石用。 ⑶ 在盾构机推上导台前拆卸完成部分刀 具后，立即将豆砾石将盾构机刀盘前堆积， 长度8米，高度到拱顶。 4 盾构机推进 盾构推进时的阻力主要为盾构机与导台 间的摩擦力，相比盾构机负载工作，空载工
可以利用管片的吊装孔向隧道内排水， 每块管片均设一个吊装孔， 管片安装完成后 可以把它打穿作为注浆孔或排水孔。 根据初 期支护完后地下水的流量，排水时间必须进 行控制，盾构机离开管片 50 m 后可排水， 太早会将所注的砂浆排出，太迟则管片浮起、 底部脱空。在空推过程中、未二次注浆填实 管片与初期支护空隙之前，必须定期检查水 位，防止水位过高导致管片上浮。 ⑶ 为了防止管片上浮，管片脱出盾尾后， 可在管片的上部的吊装孔安装钢质支顶，支 顶紧贴在矿山法初支，另一端通过支顶螺母 焊接固定在管片吊装孔钢螺栓上，通过此措 施来限制管片上浮及侧移。
由于盾体与隧道初期衬砌之间有一定的 空隙，盾体四周没有土体包裹，盾体旋转仅 受导台的阻力，因导台阻力很小，导致刀盘 切削端墙时盾体旋转角度很大。因此需要保 持刀盘低速旋转，盾构掘进切削岩层的贯入 度要小，并不停地改变刀盘转动方向，让其 慢慢地切入端墙，以防止盾体旋转角度过大。 当盾体全部进入土体后，因盾体被四周土体 完全包裹，土体对盾体旋转产生较大的摩擦 阻力，盾体转角明显减小，盾构机即处于负 载掘进状态。
10.2 防止管片上浮及侧移措施 管片与隧道初支间空隙较大且不均匀， 注浆时操作难度大，而且填充效果差，从而 导致顶部回填注浆难以密实，极易发生管片 上浮和侧移，直接造成管片错台或崩角，严 重时会侵入建筑限界。 ⑴ 加强管片注浆管理，一旦出现管片上 浮或侧移，在管片上浮或侧移处，通过打穿 管片吊装孔，打入注浆管进行二次补充注双 液浆，迅速填充管片背后或上部间隙，阻止 管片上浮和侧移。
注浆回填施工工序
7 监测 通过监测，如发现管片有上浮或侧移趋 向时，除立即采取注浆措施外，必要时在管 片脱出盾尾后，立即打穿吊装孔，安装 1．5m长Ф32的螺纹钢，螺纹钢一端紧顶在 矿山法隧道初支上，将其另一端焊接固定在 管片吊装孔上(吊装孔提前安装套丝)，通过 此措施可有效限制管片上浮及侧移。 8 空载与负载施工转换段施工 在隧道端墙前方，导台与端墙之间预留 有lm长的缺口，在刀盘到达端墙前预留1米 的缺口时，重新安装所卸的刀具，并对所有 刀具进行检查。
6 管片背后回填 在矿山法初支与管片之间存在空隙，需 采用豆砾石加注浆对空隙进行回填施工，确 保空隙填充饱满，防止管片下沉产生错台与 因地下水位上升后产生浮力致使管片上浮。 6.1 豆砾石回填施工 管片与初支之间空隙充填豆砾石，为满 足盾构过矿山法段管片背后豆砾石快速、高 效充填的需要，豆砾石粒径为5～10mm，采 用混凝土喷射机从盾构机前方向后喷射豆砾 石，填充的顺序是先下部后上部，首先填充 左右两侧，最后填充隧道上部。
喷射压力为0.25～ 0.3Mpa，喷射管径为 直径50毫米。 喷射的豆砾石数量必须到一定的高度才 能保证起到对管片的支撑作用， 实践经验得 出最少到达时钟2 点、10 点位高度。 豆砾石 到达此高度后，才能约束管片左右摆动，防 止管片变形、错台。每环的喷豆砾石数量会 与隧道初期支护超挖有关，一般要比理论计 算出的最少量大，通过计算大约每环4.5m3。
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9 增大盾构机总推力压紧管片 由于盾构机在导台上前进阻力较小，管 片之间纵向压力不能有效地压紧管片，造成 止水条压缩量不足，管片环向接缝容易漏水。 在盾体全部进入土体后，转动刀盘，减小推 进速度或停止推进，加大所有推进油缸的油 压，增加盾构机总推力，使其达到2000t及以 上，以压紧矿山法隧道内已拼装的管片，并 保持这个总推力再一次紧固所有的管片螺栓。 在压紧过程中要注重观察每环管片受压情况， 防止因盾构机总推力过大而将管片压损压裂。
同步注浆扩散情况，必要时调整浆液配合比从而缩 短浆液的凝结时间。具体注浆量应根据喷豆砾石量 进行调整， 原则上保证注完浆后的砂浆液面高于2 点、10 点位。豆砾石的孔隙率大约为48.2%左右。 第三步在当前环后第5 环管片上，在 3 点和 9 点位置通过管片吊装孔注入双液浆防止管片侧移； 每隔十环进行一次环向封堵，中间管片通过 1 点11 点吊装孔注入双液浆，进行拱顶回填。值得注意的 是，只有多次注浆才能确保管片后间隙填充密实。 第四步由于管片背填注浆时，盾构机前方敞开， 管片注浆效果可能不理想，须对管片进行补充注浆。 每10环管片，在管片6个吊装孔开口检查注浆效果， 若注浆效果不好，则进行补充注浆。
盾构空推过矿山法隧道工艺要求
1 导台施工 盾构机通过矿山法段，导台支撑盾构机 并为盾构机前进起导向作用，盾构机在导台 上空载推进(拆除部分边缘刀具)并拼装管片。 在盾构机进洞前，须完成导台施工。导台采 用C30钢筋混凝土现浇而成，高度20cm，强 度须满足要求，并确保导台的高度、弧度、 轴线等参数的精度，导台断面弧长与隧道中 心夹角为60 º ，以保证盾体与导台有足够的 接触面并保持均匀接触，防止因盾构机自重 压坏导台。在盾构进入导台的洞口处导台两 侧分别预埋一块300×1000×20mm钢板， 防止盾构机步上导台时导台开裂。