地铁区间隧道盾构曲线始发与接收施工技术

摘要：地铁区间隧道盾构曲线始发与接收施工技术是一项全新的技术。本文论述了在地铁区间隧道盾构曲线始发与接收施工时的详细步骤和需要注意的问题，希望给同行提供借鉴。

关键词：地铁；盾构法；始发；接收

中图分类号：U231文献标识码： A

一、前言

盾构始发在城市地铁隧道盾构施工中占有相当重要的位置,盾构始发与接收的成功与否往往决定了盾构隧道施工的成败。国内许多重大的盾构施工事故大多发生在盾构始发和接收阶段。故笔者对盾构始发与接收在施工中的关键技术略做分析,以期起到抛砖引玉的作用。

二、盾构机始发

1、盾构小曲线半径始发的难点和关键点

（1）始发路径的合理选择

盾构始发段包括盾构始发井全部处于小半径曲线段，而由于始发时条件的制约，盾构始发基座、负环管片和反力架均难以布置成相应的曲线状，使得盾构始发时在出基座前只能沿直线推进，轴线偏差控制较为困难，因此始发路径的合理选择是盾构小曲线始发能否成功的一大难点和关键。

（2）负环管片和反力架的设置

盾构曲线始发时，尤其是小半径曲线段始发时盾构推进反力的大小和方向都具有较大不确定性，负环管片和反力架能否稳定可靠地将该巨大的反力传至地层是曲线始发能否成功的又一难点和关键。

（3）盾构推进时各参数的合理选择

本工程盾构始发段不仅处于R370m的小曲线段，盾构姿态的控制至关重要，推进时各参数的合理选择成为关键。

2、盾构曲线始发方案

盾构始发时，从始发洞门开始其中心路径前8.5m（盾构主机长8.405m）沿隧道设计中心线（R370m曲线）的内弦线（它通过始发洞门中心线，偏离隧道设计中心线最大值为31mm）推进，待盾尾脱离基座后逐步调整盾构姿态使盾构沿隧道设计线路推进。负环管片全部采用闭环管片并对负环管片实行立体加固，确保负环管片具有足够的刚度，不发生上浮、下沉及左右偏移，稳定可靠地将盾构推进时的巨大反力传递给反力架。

3、盾构曲线始发施工工艺

（1）洞门土体加固

为了确保盾构始发洞门围护桩凿除后洞门土体的安全和盾构始发阶段其姿态的稳定，结合该段水文地质状况，采用了旋喷与φ800mm C10素混凝土桩相结合的联合加固方案。同时考虑到始发洞门与隧道轴线不垂直，为了防止盾构始发时因刀盘受力不均而引起盾构跑偏，采取了洞门加固体与盾构始发路径垂直的措施。

（2）洞门密封本工程盾构始发洞门采用常规的橡胶帘板密封方式，洞门注浆采用盾构同步注浆装置注入式，未单独预埋注浆管。

（3）基座盾构始发基座中心线位于隧道设计中心线的外侧，即处于盾构始发路径的延长线上，其坡度与隧道设计坡度一致，但比设计高程抬高了20mm。基座牢固地与始发井底板的预埋件焊接，并在侧面设钢支撑，以确保其在盾构始发时不滑移。

（4）反力架本工程因反力架受力较为复杂，为了确保盾构始发的成功与安全，该反力架采用的是具有足够强度和刚度的组合型钢框架结构，按盾构始发时最大反力1800t设计，并考虑该反力的不均匀性和最不利因数。

（5）负环管片因本工程采用盲洞始发，盲洞曲线拟合隧道曲线，从洞门口开始拼装永久衬砌管片。主机空推过程中，管片背部间隙采用豆砾石回填注浆加固。

（6）导轨为了保证盾构始发前的姿态和主机的空推顺利完成，在始发洞室预埋具有足够强度和刚度的导轨，导轨埋深84mm，拟合隧道曲线埋设。

4、始发推进控制

（1）盾构始发时姿态

盾构始发时其铰接角度为零，盾构中心轴线位于隧道设计中心线的外侧，即处于盾构始发路径的延长线上，其坡度与隧道设计坡度一致。

（2）盾构离开基座前姿态控制

盾构离开始发基座前基本沿预定始发路径直线前进，必要时可通过对推进千斤顶的选择来对盾构姿态作微量调整。当刀盘到达掌子面后，盾构须切割洞门加固体，以慢速、低压为推进原则，以确保盾构姿态的稳定。盾构推进速度控制在5mm/min以内，刀盘转速控制为0.5r/min。

（3）盾构离开基座后姿态控制

盾尾离开基座后盾构已处于相对自由的状态，一般通过盾构推进千斤顶的合理选用来调整盾构姿态，必要时可同时使用铰接功能来调整，以使盾构逐步沿隧道设计轴线推进。由于盾构在曲线段施工时具有一定的盾尾“离心”现象，尤其是R370m的小半径曲线段更为明显，刀尖一般宜向内偏离设计轴线20mm左右。30环以前盾构推进速度宜控制在30mm/min以内，刀盘转速控制在1r/min以下，以后盾构推进速度可逐步提高至40～60mm/min，刀盘转速控制在1～1.2r/min。

三、盾构机接收

1、盾构接收施工流程

盾构机接收施工是指从盾构机到达下一站接收井之前50m到盾构机贯通区间隧道进入车站接收井被推上盾构接收基座的整个施工过程。其工作内容包括:盾构机定位及接收洞门位置复核测量、地层加固、洞门处理、安装洞门圈密封设备、安装接收基座等。

2、盾构接收的准备工作

在盾构推进至盾构到达范围时,对盾构机的位置进行准确的测量,明确成洞隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系,同时对接收洞门位置进行复核测量,确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。在考虑盾构机的贯通姿态时有两个重点:一是盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差,二是接收洞门位置的偏差。综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整。纠偏要逐步完成,每一环纠偏量不能过大。

为防止盾构机进洞时推出的碴土损坏帘布橡胶板,洞门防水装置在洞门第一次破除,碴土被完全清理干净后安装。安装方法同于始发洞门。接收基座的中心轴线与隧道设计轴线一致,同时还需要兼顾盾构机出洞姿态。接收基座的轨面标高除适应于线路情况外,适当降低20mm,以便盾构机顺利上托架。为保证盾构刀盘贯通后拼装管片有足够的反力,将接收基座以盾构进洞方向+5‰的坡度进行安装。

接收基座的加固,尤其是纵向的加固,是保证盾构机能顺利到达接收基座上的关键。

3、盾构接收施工

盾构接收时,隧道内外建立可靠的联络,盾构减慢推进速度,采用微速推进,防止从盾构机主体和到达面的空隙土、砂流入和涌入,到达部分的壁喉注浆要求凝结速度加快。

四、结束语

盾构机的始发与接收技术亦称进出洞技术，是盾构隧道施工中的关键技术。盾构施工从手掘式盾构发展到土压平衡盾构，对地层进行保护方面贡献很大，但始发与接收的施工并未简化，反而变得更复杂，对辅助施工法的依赖越来越大，目前到了没有辅助施工法就几乎不能施工的地步。以前是以化学注浆施工法为主，目前逐渐采用高压旋喷注浆、深层搅拌注浆和冻结法等更为安全的施工法。随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于软土层的地铁隧道、市政管道等工程领域，不断探索发展和完善盾构机施工技术，特别是始发与到达施工技术，才能使隧道的施工质量越来越好。

参考文献：

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[4] 王杰 杨平 王许诺 鲍俊安：《盾构始发水泥土加固后水平冻结温度实测研究》，《现代隧道技术》，2011年06期