盾构机出洞方案

目录

一、编制依据....................................... 错误!未定义书签。

二、工程概况........................................ 错误!未定义书签。

三、水文及地质...................................... 错误!未定义书签。

四、施工总体部署与进度安排.......................... 错误!未定义书签。

五、盾构的到达施工.................................. 错误!未定义书签。

盾构到达施工工艺流程............................ 错误!未定义书签。

到达施工前的准备工作............................ 错误!未定义书签。

到达时盾构的推进............................... 错误!未定义书签。

六、盾构的调头施工.................................. 错误!未定义书签。

调头前准备...................................... 错误!未定义书签。

盾构调头作业流程................................ 错误!未定义书签。

盾构机调头..................................... 错误!未定义书签。

七、施工技术保证措施................................ 错误!未定义书签。

八、安全保证措施.................................... 错误!未定义书签。

九、应急预案........................................ 错误!未定义书签。

工~文区间盾构机到达、调头施工方案

一、编制依据

1、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003年版）。

2、《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）。

3、《沈阳地铁盾构施工技术要求（暂行）》沈地铁司发[2008]2号。

4、《沈阳地铁工程重大危险源管理办法》沈地铁司发[2009]62号。

5、《关于进一步加强盾构施工安全管理工作的通知》沈地铁司发[2009]63号。

6、沈阳地铁盾构施工相关设计文件。

二、工程概况

工~文区间线路是自工业展览馆站出发，沿青年大街由北向南至文体路站为止,区间隧道为单洞单线圆形断面，右线起点设计里程为K12+，左线起点设计里程为K12+，终点设计里程为K13+，区间右线长度为，左线长度为。本区间设两个联络通道，设置里程分别为K12+和K13+230。本区间盾构从文体路站右线始发，到达工业展览馆站调头后再从工业展览馆站左线始发，最终从达文体路站左线吊出。

三、水文及地质

本区间地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水主要含水层厚度～，主要赋存在中粗砂、砾砂及圆砾层中，由于左右线到达井均采用降水井人工降水，稳定水位埋深将达到管片结构1m以下。

区间右线到达工业展览馆站时管片埋深米，从地质剖面图上来看，到达掘进段穿越地层主要为砾砂与中粗砂层，地层自上而下分别是： 0~为杂填土，~21m 为砾砂，21~为中粗砂。

区间左线到达文体路站时管片埋深米，从地质剖面图上来看，到达掘进段穿越地层主要为砾砂层，地层自上而下分别是： 0~为杂填土，~为中粗砂，~为砾砂，~为圆砾，~为砾砂。

四、施工总体部署与进度安排

工文区间盾构掘进示意图

工文区间右线在工业展览馆站出洞，出洞后盾构主机在盾构井内旋转至左线始发位置；盾构后配套台车先在盾构井内旋转180°，然后在16轴~17轴间（此位置上反梁后浇）滑移至左线相应位置，具体顺序为：先将连接桥及1号拖车）滑移至左线与盾构主机相连，然后按5号拖车 4号拖车 3号拖车

2号拖车顺序依次由北至南摆放在左线上，最后与1号拖车相连成一整体，进入始发工序。始发阶段列车组从8轴~9轴间（此位置上反梁后浇）的道岔往返于

左右线；负环拆除后道岔改设在16轴~17轴间。左线盾构掘进所需的管片、注浆材料及所出的渣土仍从原文体路站右线端头井进出。

工文区间左线在文体路站出洞，出洞后按刀盘、前盾、中盾、尾盾、连接桥、1号拖车、2拖车、3拖车、4拖车、5拖车的顺序将盾构吊出。

根据地铁指挥部最新的总体工期安排及工文区间的实际进展情况，预计2010年6月30日到达工业展览馆站进行调头，并于2010年8月1日进入左线二次始发，2011年11月30日到达文体路站完成此区间的掘进。

五、盾构的到达施工

盾构到达施工工艺流程

盾构到达施工工艺流程如下图所示。

图5-1 盾构到达施工工艺流程图

到达施工前的准备工作

5.2.1 出洞处地面加固

盾构出洞时，洞口段地层须预先进行加固处理以保证盾构机出洞的安全。加固后的地层应具备良好的均匀性和自立性。

此次盾构进出洞加固采用地面旋喷注浆加固。设计对地基加固强度指标为：无侧限抗压强度qu为～左右，渗透系数小于1×10-8cm/s。试验结果表明，本端头加固效果满足要求。

接收架安装前先在其底部满铺2cm厚的钢板。由于接收架在盾构出洞时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构滚动的扭矩。所以在盾构出洞进入接收架之前，必须对接收架进行必要的加固。接受架东、西两侧焊接在底部预铺的钢板上，防止盾构滚动；接受架北侧用5跟45工字钢支撑在盾构井北端结构混凝土上，防止盾构推进时接受架往北滑移（如上图所示）。

接收架的安装高度可根据盾构机从中心出洞位置进行反算，实际摆放高度比其低2-3cm。对接收架安装位置的要求主要是为了保证盾构机出洞以后刚好落在接收架上。为此，接收架射安装最终要保证的尺寸为导轨上表面中心的轴线位置。

接收架为钢结构，预制成榀（见上图）接收架位置由测量工程师按照设计标高，轴线放出基线，安装时按测量放样的基线，吊入井下就位，并再次经过复核在误差范围内后加设钢支撑加固。接收架定位时，要严格控制接收架的中线，使其与盾构机出洞前的姿态与趋势相匹配。接收架安装工艺流程图见图5-3。

盾构到达接收架前，在接收架轨道上涂抹一层润滑油，以减小盾构机与接收架之间的摩擦力。

图5-3接收架安装工艺流程图

5.2.4、刀盘出洞导轨的安装

为了防止盾构出洞时“叩头”现象发生，在凿除连续墙混凝土前，用2根43钢轨在接受架与连续墙之间安设出洞导轨，导轨的坡度及方向与接受架保持一致。

5.2.5、盾构姿态的调整

破洞门前盾构允许偏差为±10mm，仰角允许差范围控制在2mm/m，避免出现俯角姿态。VMT导向系统所显示的盾构位置偏差控制在±20mm，倾向偏差控制在3~4mm/m以内。同时要求做好铰接千斤顶行程的控制，避免千斤顶出现最大或最小行程的极限状态。对于S-368土压平衡盾构来说，铰接千斤顶的最大行程为150mm，上下部位铰接千斤顶的行程控制在40~60mm，左右部位铰接千斤顶的行程控制在40~80mm。同时需要注意的是控制盾尾间隙，尽可能保证盾尾间隙均等，对本台盾构来说就是四边尽量控制在75mm。根据测量洞门中心的三维坐标，检查洞门的变形情况，确定出洞姿态。

5.2.6、洞口连续墙的凿除

盾构始发井围护结构采用800mm厚的连续墙，盾构进出洞门的破除主要针对该部分结构。洞门破除的外径定为φ6600mm。见图5-5连续墙凿除施工工序图考虑到每块混凝土的重量同时为了保证混凝土凿除时的安全，将凿除区域横向设3个分隔带、竖向设2个分隔带，共分为12块。洞门凿除只针对分隔带进行，分隔带区域范围内的混凝土待周边的钢筋切除后用手拉葫芦吊走。

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图5-4 混凝土结构拆除分区图

洞门破除主要分2个步骤：

1、连续墙分隔带处A部分破除（见图5-6）；

2、连续墙分隔带处B部分的破除（见图5-6）。

凿除前在靠近端头墙处搭设脚手架，各分割区的位置内凿开φ200mm的洞（注意保留钢筋），以便观察渗水情况。若仍有渗水现象发生，则采取局部采用高压注浆堵漏，方可进行拆除工作。

图5-5连续墙凿除施工工序图

盾构到达前100m左右开始对连续墙分隔带处A部分（40cm厚）破除，采用人工手持风镐按照由上到下分，从两边往中间的顺序进行。在凿除混凝土的同时一并用氧气、乙炔将露出的钢筋切断。

图5-6连续墙凿除A、B分部示意图

加固后的洞口处土体在尚未切割的墙钢筋的支护下不会失稳。在盾构机中心刀距墙20cm时，采用人工手持风镐逐步凿除剩余的B部混凝土，凿除自下而上有序地进行，先凿除中部区域中心刀圆洞的混凝土，最后凿除洞圈范围两侧的混凝土。

全部连续混凝土凿除后,采用人工快速切割剩余的钢筋。顺序为由下而上，先中间后两侧。当全部钢筋切割完毕(在以隧道轴线为圆心的φ6600mm的范围内，

不允许留有钢筋头)，拆除脚手架，清理出钢筋等异物，然后推动盾构机进入洞门，即完成了整个隧道洞门的破除工作。

到达时盾构的推进

5.3.1、贯通前测量与盾构姿态的调整

盾构到站前，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，对所有控制点的座标进行精密、准确的平差计算。在盾构到站前的最后一次测量系统搬站中，以精密测设并经过平差的地面导线点和水准点为基准，用测量二等控制点的办法精确测量测站、后视点的座标和高程（测量经纬仪和后视棱镜的座标和高程），每一测量点的测量不少于4个测回。

在到达前200m进行联测，盾构到达前50米地段即加强盾构姿态和管片测量，根据复测结果及时纠正偏差，并结合实测的车站洞门位置适当调整隧道贯通时的盾构刀盘位置；确保盾构机按设计线路从到达口进入车站接收架上。盾构进站时其刀盘平面偏差允许值：平面≤±10mm、高程0～10mm。

5.3.2、到达前的掘进

⑴土压、出土量

盾构进入到达段后，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40bar。在掘进的同时，要注意维持土仓内的压力值，一般情况下维持在~ bar，出土量控制在41方左右。无论何种情况下，推进油缸压力均不能大于60bar（特别是在管片安装时）。在贯通前的最后3环，要求掘进速度控制在5～10mm/min。

⑵、注浆

注浆压力控制在~ bar，注浆量控制在~方/环。停机时间如大于2小时应及时清洗注浆管路，单班掘进停机时间派专人清洗注浆管路预防堵管。

（3）、最后几环管片的安装

当隧道贯通后，一般还需要安装5-6环管片才能够完成区间隧道的管片安装。同时，随着隧道的贯通，盾构在前方没有了反推力，将造成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，采用以下应对措施。

1）在刀盘前方的预定位置，设置支挡，以防盾构刀盘向前滑动。

2）盾构机出洞拆除前要及时在洞内最后10环范围内，环向布设6道不小于［14b槽钢进行纵向拉紧联系，待后浇环梁浇注后再拆除联系条 3）管片安装完毕需要用扳手拧紧所有纵向和横向螺栓，且在下一环掘进完毕后再次紧固螺栓。

4）严格按照操作规程拼装管片，同时防止管片之间出现错台。

5）每环应在掘进大于管片环宽50cm时开始安装管片，保证管片特别是封顶块的安装质量。

6）管片安装前要保证止水条不破坏，不预膨胀，并及时清理干净管片上因

注浆掉落的碴土及砂浆等杂质。管片安装完毕后应将注浆塞拧紧牢固。

7）待盾尾离开管片后，迅速焊接扇形钢板，并用快速凝固的砂浆进行注浆，保证洞口的管片衬背注浆迅速凝结。

（4）、二次注浆

盾尾拖出后很容易造成管片与车站结构之间漏浆、漏砂等，因此在盾尾即将离开洞门环时要停止推进，开始通过吊装孔对最后三环管片进行双液注浆。保证洞口的管片背衬注浆迅速凝结。

5.3.3、洞口密封环的安装

盾构到站前加工好12块外弧半径为，内弧半径的扇形钢板，钢板厚度为8mm， 12块钢板焊接成为一个整体组成一个外半径为的圆环板。盾构脱离洞口后，最后一环管片的预埋钢板与圆环板焊接密实，防止补浆时浆液外流。

在盾构机出洞时，很有可能因为刀盘推动，损坏帘布橡胶板或致使扇形压板发生移位，产生洞口漏浆，甚至可能发生水土流失。所以在盾构机出洞时要注意对帘布橡胶板的防护和及时的调整洞口扇形压板。

5.3.4、盾尾出洞

二次注浆等强后，拆除帘布橡胶上的钢丝绳，如无漏浆、漏砂等现象，则开始慢速向前推进。推进时注意将机具，人员安排到安全位置，并派专人及时清理预埋钢环四周注浆料，避免掉落下来的大块注浆料砸伤人员、机具。盾尾推出帘布橡胶约60cm后，停止推进，清理注浆料、拆除报废管片，开始进行拆机工作。

六、盾构的调头施工

调头前准备

1）中板预埋件：左右线中板上分别预埋三排吊环（10吨）间距为1米，组装反力架、钢环以及拆除负环管片时使用。

2）底板预埋件：两侧预埋卷扬机地锚，底板站厅层预埋反力架斜支撑连接件。

3）盾构井底板内铺设5mm细砂、满铺20mm的钢板，并将接缝进行满焊，铺设或焊接时必须保证接缝的平整，如有错台必须进行打磨处理。用以降低盾构调头平移时的摩擦阻力，利用两台20吨的卷扬机和100T卧式千斤顶作为调头时的动力。

4）安装洞口密封止水环。盾构主机的接收采用盾构始发所使用的始发架作

为盾构的接收架，并且在始发架底部采用20mm的钢板进行焊接封闭，以保证盾构调头时底部有足够的支撑面，焊接时必须保证焊缝平整，错台部位进行打磨处理。

5）型钢拖架制作：型钢支架起到一个放置连接桥和后配套5节台车的作用，拖架上安装轨道，其结构尺寸应满足连接桥调头、后配套台车支撑的需要。

6）在车站底板上铺设盾构后配套调头的轨道。

盾构调头作业流程

图6-1 盾构调头施工流程图

1）盾构严格按照到达站各项技术要求顺利进入工业展览馆站的盾构井，并推进至接收架上。

2）将主机与设备桥脱离，设备桥前端利用自制门架支撑，同时拆除皮带输

送机。

3）将接收架和主机盾壳通过焊接连为一体，并在盾壳两侧焊接4个支撑座，并在钢板上推磨黄油以减少摩擦力。

4）采用千斤顶将主机连同接收托架平移至盾构井西侧的中部，再用倒链和千斤顶一起将盾构平移至盾构井中部，利用千斤顶将盾构进行180°旋转。

5）主机调头后平移至左线盾构井东侧靠北位置处，保证后配套及连接桥在盾构井内调头有足够的空间。

6）安装后配套接收拖架，同连接桥相同，用卷扬机及倒链将后配套调转，并拖到车站右线内，依次类推，将1、2、3、4、5号拖车及连接桥拖到右线车站内。

7）首先把连接桥、1号台车在15~16轴间调转并拖到左线车站内，并与盾构主机相连；接着把5、4、3、2号台车依次反拖回来再拖到车站左线，各节台车依次连接。

8）安装反力架、钢环和负环管片，连接主机与后配套之间的结构与管线，铺设道岔及轨线。

9）整机调试，拼装负环管片并始发。

盾构机调头

①盾构主机调头：盾构机向前推进至接收架上，并将主机与设备桥脱离，设备桥前端利用自制门架支撑，同时拆除皮带输送机、连接管线，将接收架和主机盾壳通过焊接连为一体，并在盾壳两侧焊接4个支撑座。拆除接收架底部的垫板，并在底部钢板上放置80mm圆钢的滚杠，减少移动阻力，利用4个150吨的液压千斤顶将主机连同接收架顶升。将主机连同接收架回落至底部钢板滚杠上，利用两台卷扬机及倒链将接收架连同盾构主机拖至端头井中部并调头，调头后平移至始发线，再调整盾构高度和位置。通过千斤顶的推动把接收架移动到左线始发架的设计位置。在移动中注意防止盾构机转体，到达左线后通过测量复核，把盾构机及其始发架固定好。盾构机及其螺旋输送机结构尺寸为12*米，（其对角线长度为米）考虑富余两边各50厘米，因此要求结构宽度在米以上，盾构井结构尺寸为*米，故可以满足调头及其移动要求。盾构机调头必须保证走行区域基本水平，且中间没有障碍物，同时预埋好倒链支点，支点可以是预埋在底板上的钢筋环。

图6-2 盾构调头接受架及垫层示意图

②盾构后配套拖车调头步骤

（1）安装后配套设备桥接收平台。

（2）设备桥与一号拖车断开并移至设备桥调头区进行调头，利用卷扬机及倒链将简易支架及设备桥一起调转并移至盾构机主机后面。

（3）依次将后配套拖车拖至拖车调头区进行调头，并转运到设备桥后部连接。

（4）连接管线。

（5）安装反力架、钢环。

（6）盾构机调试、始发，掘进中的碴土及材料的运输通过左右线的临时轨线转运，开始返回掘进施工。

图6-4盾构后配套调头走行示意图