浅谈盾构始发施工技术控制要点

浅谈盾构始发施工技术控制要点

韩延波

韩延波

中铁七局集团第五工程有限公司河南郑州450000

摘要：目前盾构法施工具有机械化、自动化程度高、施工速度快、对地面及周围环境影响小等优点，在隧道和地下工程尤其是城市地铁工程中得到越来越广泛的应用。盾构始发是盾构施工掘进的重点，本文结合郑州地铁地铁盾构施工现场实例，简单阐述了盾构始发过程流程以及主要控制要点，安全质量控制措施，以供今后在盾构施工方面参考。

关键词：盾构始发施工技

一、盾构始发准备工作

1、车站内轨道铺设

为满足盾构吊装下井及始发，在始发井及车站主体结构底板上铺设43kg/m钢轨作为施工运输轨道。长度距离始发端100m。电瓶车轨距为0.9m，台车轨距为2.18m，电瓶车轨道单根长6m，台车轨道单根长3m。站内分岔双线亦采用槽钢自制轨枕，用压板螺栓固定钢轨。

2、始发架、反力架安装及加固

根据始发井的实际情况及托架和反力架的安装要求，提前对始发井的底板进行测量、对底板进行找平，以便安装托架时的定位固定，保证安装进度。为防止盾构出站后发生栽头，将标高抬高4cm。

3、导向钢轨施工

为控制盾构机进入洞门钢环时标高及避免盾构机由始发托架进入端头土体时盾构机可能会发生的“栽头”现象，在洞门钢环底部600mm范围内焊接2根200mm长43Kg/m钢轨作为盾构机导台。

二、盾构始发掘进

1、始发掘进参数控制

始发掘进为盾构施工中技术难度最大的环节之一，在始发掘进时，对盾构的推进速度、土仓压力、注浆压力作相应的调整。根据计算暂取始发掘进参数为：推进速度10～30mm/min，土仓压力：0.84bar，注浆压力：0.2~0.25Mpa，盾构轴线偏离设计轴线不大于±50mm，地面隆陷控制在+10mm～-30mm，严格控制盾构机的各组油缸压力不大于70bar，盾构机总推力小于800T，刀盘工作压力小于90bar。

通过初始推进，选定六个施工管理的指标作为后续施工指导依据：a土仓压力；b推进速度；c总推力；d排土量；e刀盘转速和扭矩；f注浆压力和注浆量。其中土仓压力是主要的管理指标。在始发的前三环，考虑到刀盘刚开始切削土体，且前方为加固土体，掘进时缓慢建立土压力，慢慢增加到设计土压，开始始发掘进，同时控制扭矩、转速和贯入度。

2、同步注浆

盾构机盾尾进入土体后进行同步注浆，迅速填充盾体与管片之间的空隙。考虑到初始掘进速度较慢，各操作环节连续性不强，及一些不可预见的因素，前三环采取非同步注浆，采取掘进完成后再进行注浆操作。浆液选取为水泥浆，注浆压力不宜过大，注浆完成后待盾尾进入土体后立即进行二次注浆，防止因注浆不当引起管片上浮或偏移。

3、负环管片拼装

在始发井内，盾构机依靠负环管片提供支撑进行掘进，根据以往施工经验，本区间左右线各安装6环负环管片，以满足始发井的尺寸要求。

1）－6环第一块管片的定位。在拼装－6环管片的第一块管片时，首先在－6环管片的A2块管片内弧面上划出管片向右偏移18°后位于弧底的位置，拼装时以水平尺进行确定；邻接块B1和B2的安装。邻接块安装时，在盾尾盾壳上焊接吊耳，并用链条葫芦进行固定，以支撑管片并保证施工的安全，待封顶块纵向推插到位后，拆去链条葫芦，割除吊耳，紧固封顶块与邻接块的螺栓。

2）紧固钢丝绳

每环用1根16mφ18mm的钢丝绳绕过负环管片顶部，将绳头分别留在支撑架左右两侧，每个绳头上穿上紧线器，将紧线器的另一端挂在支撑架的吊耳上，旋转紧线器，将钢丝绳拉紧。盾构机继续向前掘进，重复上述1、2步，直至盾尾进入洞门后，将负环管片全部用钢丝绳固定。

3）安装负环紧固架

先将负环紧固架吊入盾构始发井内，用M20的螺栓将负环紧固架分别与左右支撑架连接在一起，然后吊入纵梁与紧固架用M16的螺栓连接。

4）加三角木楔

在纵梁与负环管片的空隙内楔入300mm×200mm的角度为30°的三角木楔，每环负环管片左右两侧各楔入三个木楔。

三、盾构始发注意事项

1、始发托架及反力架制作安装安全质量控制措施

1）盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫实，保证接触面积满足要求。

2）千斤顶总推力控制在800T以内，优先选用下部千斤顶，推力增加要遵守循序渐进的原则。

3）始发托架及反力架的安装必须按照技术交底执行，误差不差过1cm。

4）履带吊机工作区应铺设钢板，防止地层不均匀沉陷。

5）托架及反力架与始发井结构部位连接要牢固，以保证托架及反力架的受力均匀传递到始发井结构上。

6）托架及反力架的中心线位置与线路中心线一致。

7）始发期间严密监测反力架状态，注意反力架的变形及位移，出现问题及时处理。

2、盾构始发掘进安全质量控制措施

1）为了控制推进轴线，保护刀盘，推进速度不宜过快，使盾构机缓慢稳步前进，推进速度控制在10mm/min。并且要适时对盾构机的姿态做出调整，可采取伸缩不同油缸的行程来调整，及时测量盾尾间隙，必要时拼装转弯环管片，保证设计隧道轴线。

2）为了避免推进时刀盘损害洞门密封装置，始发前在刀头和密封装置上涂抹油脂减少摩擦；

3）盾构启动时，盾构司机必需检查千斤顶是否顶紧管片，开始推进和结束推进之前速度不宜太快；每环掘进开始时，应逐步提高掘进速度，防止启动速度过大；一环掘进过程中，掘进速度值应尽量保持衡定，减少波动；

4）始发架导轨必须顺直，严格控制标高，间距及中心轴线，基准环的断面与线路中线垂直。盾构机安装后对盾构机的姿态复测，复测无误后才开始掘进，掘进过程中每5环测量管片姿态与设计轴线复核，从而对盾构姿态进行相应调整。

5）推进速度的快慢必需满足每环掘进注浆量的要求，保证同步注浆系统始终处于良好的工作状态。

6）始发初始掘进时，盾构机位于始发架上，因此需在盾构机重心中心位置两侧焊接防扭转支座来卡在始发架上，为盾构机始发提供反扭矩，在进入洞门前割除并打磨；

7）盾构机组装完成后，安装负环管片前，需要手动将盾尾油脂涂抹在盾尾刷上，必须保证涂抹饱满、足量。

8）在始发阶段，由于设备处于磨合阶段，要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效作用；掘进总推力控制在后盾支撑承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于盾构机始发架提供的反扭矩；

9）盾构机始发在反力架和洞内正式管片之间安装负环管片，在外侧采取钢丝绳拉紧和木楔在负环管片和托架钢轨之间支撑，以保证在传递推力过程中管片不会浮动变位。

10）始发前基座定位时，盾构机轴线与隧道设计轴线基本保持平行，盾构中线可比设计轴线适当抬高。在始发阶段，由于盾构机推力较小、地层较软，要特别注意防止盾构机“栽头”。

11）始发初始掘进时，盾构机处于始发架上，因此需在始发架及盾构机上焊接对称的防扭转支座，为盾构机初始掘进提供反扭矩。

结束语：

盾构始发环节是盾构施工工法的一个关键环节，本文结合郑州地铁地铁盾构施工现场实例，简单阐述了盾构始发过程流程以及主要控制要点，安全质量控制措施。以供今后在盾构施工方面参考。

参考文献

1、沈奇，王新。盾构机始发刀盘被抱死原因及处理技术。低温建筑技术，2012.

2、李伟平。土压平衡盾构机始发出洞技术要点。中国科技博览，2011.

3、杨纪彦。超大泥水盾构冷冻始发施工技术。现代隧道技术，2009.