公路監理輔導：盾構隧道始發技術
發布時間：2010-01-14 共2頁
關鍵詞 盾構隧道，始發，施工，技術
1 前言
我國地鐵隧道施工已開始使用盾構法。隨著技術進步、認識提高、綜合國力的增強，特別是隨著該施工技術所顯現的優勢，盾構法越來越多地被國內地鐵界所接受，上海、廣州、南京、北京、深圳、天津、西安、成都、沈陽、杭州、青島等城市都使用這種方法。上海地鐵是國內最早采用盾構施工的，且大部分工程都是利用盾構完成的；南京地鐵目前有3個盾構標段4臺盾構機在進行施工，施工總量約占全線的30％。雖然盾構有許多成功的工程實例，但是使用這種方法也有較大的風險。如盾構在隧道內只能前進，不可后退，一旦盾構本身出現致命的故障，可能就會產生災難性的后果。而且使用盾構在對洞口進行加固處理的始發時階段出問題的概率很高，即使是非常有經驗的承包商也常會發生類似事故。本文重點介紹盾構始發的技術問題。
2 始發技術的重要性及關鍵技術
由于在始發階段存在以下幾種特殊情況：
（1）始發推進前需鑿除車站的圍護結構（主要是處理鋼筋砼結構），鑿除圍護結構后的土體在一定的時間段內必須保持自穩，不能有水土流失；
（2）始發階段盾構機主體在始發導軌上不能進行調向；
（3）始發階段的姿態及地面沉降控制比正常推進階段更困難；
（4）始發期間一些設備如管片小車、管片吊機，包括出渣都不能正常使用。有時也會存在盾構機因為車站結構的原因而不能整機始發。
綜上所述，盾構在初始階段的施工難度很大。因此，盾構隧道始發技術是盾構法施工技術的關鍵，也是盾構施工成敗的一個標志，必須要全力做好。同時還應確保盾構連續正常地從非土壓平衡工況過渡到土壓平衡工況，以達到控制地面沉降，保證工程質量等目的。
始發技術包括洞口端頭處理（在軟土無自穩能力的地層中）、洞門砼鑿除（主要針對鋼筋砼圍護結構）、盾構始發基座的設計加工、定位安裝；始發用反力架的設計加工、就位；支撐系統、洞門環的安設、盾構組裝、盾構始發方案、其他保證盾構推進用設備、人員、技術準備等，直到始發推進。
3 始發施工技術
3.1 始發洞口的地層處理
在盾構始發之前，一般要根據洞口地層的穩定情況評價地層，并采取有針對性的處理措施。地層處理一般采取如“固結灌漿”、“冷凍法”、“插板法”等措施進行地層加固處理。選擇加固措施的基本條件為加固后的地層要具備最少一周的側向自穩能力，且不能有地下水的損失。常用的具體處理方法有攪拌樁、旋噴樁、注漿法，SMW工法、冷凍法等。選擇哪一種方法要根據地層具體情況而定，并且嚴格控制整個過程。
3.2 始發洞口維護結構的切除
根據經驗，一般在始發前至少一個月開始洞口維護結構的切除。整個施工一般分兩次進行，第一次先將圍護結構主體鑿除，只保留維護結構的鋼筋保護層，在盾構始發前將保護層混凝土鑿除。
在鑿除完最后一層混凝土之后，要及時檢查始發洞口的凈空尺寸，確保沒有鋼筋、混凝土侵入設計輪廓范圍之內。
3.3 洞口密封
洞口密封是為盾構在始發時防止背襯注漿砂漿外泄所用，按種類分有壓板式和折葉式兩種，其中折葉式越來越被人們所認可。洞口密封的施工分兩步進行施工，第一步是在車站結構的施工工程中，做好始發洞門預埋件的埋設工作，要特別注意的是在埋設過程中預埋件必須與車站結構鋼筋連接在一起；第二步在盾構正式始發之前，應先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安裝。
3.4 洞口始發導軌的安裝
在圍護結構破除后，盾構始發臺端部距離洞口圍巖必然會產生一定的空隙，為保證盾構在始發時不致于因刀盤懸空而產生盾構“叩頭”現象，需要在始發洞內安設洞口始發導軌。安設始發導軌時應在導軌的末端預留足夠的空間，以保證盾構在始發時，不致因安設始發導軌而影響刀盤旋轉。
3.5 反力架、始發臺的安裝
3.5.1 反力架、負環管片位置的確定依據
反力架的位置確定主要依據洞口第一環管片的起始位置、盾構的長度以及盾構刀盤在始發前所能到達的最遠位置確定。
3.5.2 負環管片環數的確定
假定盾構長度LTBM＝8.3M，安裝井長度LAS＝12M（因不同的始發井尺寸而不同），洞口維護結構在完成第一次鑿除后的里程DF，設計第一環管片起始里程D1S，管片環寬WS＝1.2M，反力架與負環鋼管片長WR＝1.5M（自行設計加工的尺寸）。DR為反力架端部里程，N為負環管片環數。
（1）在安裝井內的始發時最少負環管片環數確定N＝（D1S－DF＋8.3）／WS環
3.5.3 反力架、負環鋼管片位置的確定
在確定始發最少負環管片環數后，即可直接定出反力架及負環管片的位置。
反力架端部里程DR＝D1S－N×WS3.5.4反力架、始發臺的定位與安裝
在盾構主機與后配套連接之前，開始進行反力架的安裝。安裝時反力架與車站結構連接部位的間隙要墊實，以保證反力架腳板有足夠的抗壓強度。
由于反力架和始發臺為盾構始發時提供初始的推力以及初始的空間姿態，在安裝反力架和始發臺時，反力架左右偏差控制在±10MM之內，高程偏差控制在±5MM之內，上下偏差控制在±10MM之內。始發臺水平軸線的垂直方向與反力架的夾角＜±2‰，盾構姿態與設計軸線豎直趨勢偏差＜2‰，水平趨勢偏差＜±3‰。
