公路監理輔導：盾構隧道始發技術
發布時間：2010-01-14 共2頁
3.6 盾構的始發
3.6.1 始發臺兩側的加固
由于始發臺在盾構始發時要承受縱向、橫向的推力以及約束盾構旋轉的扭矩。所以在盾構始發之前，必須對始發臺兩側進行必要的加固。加固的方式見圖1.
3.6.2 負環管片安裝
（1）負環管片安裝準備
在安裝負環管片之前，為保證負環管片不破壞尾盾刷、保證負環管片在拼裝好以后能順利向后推進，在盾殼內安設厚度不小于盾尾間隙的方木（或型鋼），以使管片在盾殼內的位置得到保證，如圖2.
（2）負環管片后移
第一環負環管片拼裝成圓后，用4～5組油缸完成管片的后移。管片在后移過程中，要嚴格控制每組推進油缸的行程，保證每組推進油缸的行程差小于10MM.在管片的后移過程中，要注意不要使管片從盾殼內的方木（或型鋼）上滑落。
（3）負環管片與負環鋼管片的連接
負環管片的最終位置要以推進油缸的行程進行控制，在負環管片與負環鋼管片之間的空隙用早強砂漿或鋼板填滿。
（4）負環管片的拼裝類型
在安裝井內的負環管片的拼裝類型通常采取通縫拼裝，主要是因為盾構井一般只有一個，在施工過程中要利用此井進行出渣、進管片。所以采用通縫拼裝可以保證能及時、快速的拆除負環管片。
3.6.3 盾構的始發
（1）空載推進
盾構在空載向前推進時，主要控制盾構的推進油缸行程和限制盾構每一環的推進量。
要在盾構向前推進的同時，檢查盾構是否與始發臺、始發洞發生干涉或是否有其他異常事件或事故的發生，確保盾構安全的向前推進。
（2）始發時盾構姿態的控制
主要通過盾構機的推油缸行程來控制姿態。
（3）始發時盾構推進參數的控制
在保證盾構正常推進的情況下，稍微降低總推力和刀盤扭矩。
3.6.4 洞口注漿
在盾尾完全進入洞體后，調整洞口密封，進行洞口注漿。漿液不但要求順利注入，而且要有早期的強度。注漿壓力控制在1.5BAR以內。
3.7 反力架、負環管片的拆除
反力架、負環管片的拆除時間根據背襯注漿的砂漿性能參數和盾構的始發掘進推力決定。一般情況下，掘進100M以上（同時前50環完成掘進7日以上），可以根據工序情況和工作整體安排，開始進行反力架、負環管片拆除。
4 常見問題的預防或處理
4.1 加固效果不好
端頭土體加固的效果不好是在始發過程中經常遇到的問題。采取的主要措施是必須根據端頭土體情況選擇合理的加固方法，而且要加強過程控制，特別是要嚴格控制一些基本參數。對于加固區與始發井間形成的必然間隙要采取其它方式處理。
4.2 開洞門時失穩
開洞門時失穩主要表現為土體坍塌和水土流失二種，其主要原因也是由端頭加固效果不好所致。在小范圍的情況下可采用邊破除洞門砼，邊利用噴素砼的方法對土體臨空面進行封閉。如果土體坍塌失穩情況嚴重時，只有封閉洞門重新加固。
4.3 始發后盾構機“叩頭”
始發推進后，在盾構機抵達掌子面及脫離加固區時容易出現盾構機“叩頭”的現象，根據地質條件不同有些可能出現超限的情況。為此，通常采用抬高盾構機的始發姿態、合理安裝始發導軌以及快速通過的方法盡量避免“叩頭”或減少“叩頭”的影響。
4.4 密封效果不好
洞門密封的主要目的也是在始發掘進階段減少土體流失。當洞門加固達到預期效果時，對于洞門環的強度要求相對較低，否則要在盾構推進前徹底檢查和確定洞門環的狀況。在始發過程中若洞門密封效果不好時可即時調整壁后注漿的配合比，使注漿后盡早封閉，也可采用在洞門密封外側向洞門密封內部注快凝雙液漿的辦法解決。
4.5 盾尾失圓
在很多情況下，始發階段由于自重及其他原因，盾尾一般都會出現失圓的情況，有些可能達到10CM之多。可以采用盾構機自帶的整圓器進行整圓，在必要的情況下，可采用錯縫拼裝以保證在管片拼至隧道內時管片自身的橢圓度控制在誤差以內。
4.6 支撐系統失穩
支撐系統在某些情況下由于盾構機推進中的瞬時推力或扭矩較大而產生失穩，這樣將導致整個始發工作的失敗。對于支撐系統的失穩只能從預防角度進行，同時在始發階段對支撐系統加強監測。
4.7 地面沉降較大
由于始發施工的特殊性，始發階段的地面沉降值均較大，因此在始發階段需盡早建立盾構機的適合工況并嚴密注意出土量及土壓情況，同時加大監測頻率，控制地面沉降值。
5 實例簡介
南京地鐵南北線一期工程共有三個盾構標段，其中由中鐵隧道集團施工的TA15標的始發掘進一次成功。TA15標主要包括二個區間：玄武門站～許府巷站，許府巷站～南京站站。區間線路總長4574M.該段工程地質第一區間主要是隧道底部，基本位于可～硬塑粉質粘土上，隧道中部以下為可塑狀粉質粘土，以上為流塑狀粉質粘土；主要穿越的地層有②－2B4粉質粘土～淤泥質粉質粘土和②－2C2－3粉土。其中②－2B4粉質粘土～淤泥質粉質粘土高壓縮性和高靈敏度，易產生土體流動、開挖面不穩定現象；②－2C2－3飽和粉土具中低壓縮性、中～高靈敏度，易產生涌水、涌砂、開挖面不穩定現象。地下水位在地面以下1.1～3.1M之間。在許府巷到南京站區間，隧道穿越中～稍密實砂層為主，在到達南京站段，局部穿越粘土層。其中場地范圍內分布的②－1C2－3粉土、②－1D3－4粉砂夾細砂、②－2C2－3粉土及②－2D2－3粉砂夾細砂均為液化地層，液化程度屬輕微液化～嚴重液化。隧道穿越的土層及隧道底板下的土層分布復雜，其中②－2B4淤泥質粉質粘土和②－3B3－4粉質粘土承載力低，具有高壓縮性及高靈敏度，易產生土體流動、開挖面不穩；②－2C2－3粉土、②－2D2－3粉砂夾細砂及②－3D2－3粉細砂，含水量豐富，透水性強，滲透系數達5×10－3CM／S，極易產生涌砂、涌水、開挖面不穩現象。地下水位在0.2～2.0之間。
在前期端頭加固處理中，為確保加固質量，先后使用了深層攪拌樁、注漿及高壓旋噴的方法，分別針對一般地段、地下有障礙物處、與車站連續墻相接處進行加固。然后人工用風鎬對車站的連續墻進行了鑿除，鑿除至第二層鋼筋為止。在洞口密封、始發導軌、反力架及始發臺安放好以后，進行連續墻最后一層砼的剝除，最后一次性始發成功。
6 結束語
盾構機的始發成功主要由始發條件及始發施工技術中每一環節的處理決定。在前期的地質勘探、始發區域的建筑物及管線情況進行調查，特別是對端頭土體的液限、塑限、滲透系數、含水量等各種物理力學指標進行全面的調查及評估是相當有必要的；同時應對始發技術施工中的每一個環節加強全面、細致的控制，以確保各種處理措施達到預期效果。因為始發技術與各個工程的始發條件息息相關，所以始發時每一個細節如采用什么端頭加固方式、連續墻破除方式、始發臺及反力架的定位等均需根據現場條件選擇最合適的方法。
參考文獻
〔1〕夏明耀。曾進倫。盾構法隧道設計與施工。《地下工程設計施工手冊》
〔2〕〔日〕土木學會 編。朱偉譯。《隧道標準規范（盾構篇）及解說》
〔3〕中鐵隧道集團南京地鐵項目經理部。《南京地鐵TA15標施工組織設計》
〔4〕中鐵隧道集團南京地鐵項目經理部。《南京地鐵TA15標施工設計圖》
〔5〕中鐵隧道集團廣州地鐵項目經理部。《廣州地鐵越——三區間施工組織設計》
