浅谈地铁盾构法施工中盾构机转接始发技术

摘要：盾构法是地铁隧道施工中一种常见的方法，盾构机转接始发技术是地铁盾构法施工中影响施工质量、施工安全以及施工质量的重要环节。文章通过广东地铁七号线文光至珠光站的施工实践，在了解施工工程及设备概况的前提下，探究了盾构机转接始发技术中准备工作、设备配套、管线连接、始发掘进等技术环节。

关键词：地铁盾构法；盾构机；转接始发；管线连接；始发掘进

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）15-0097-02

1 工程及设备概况

1.1 工程情况

文光至珠光站为地下两层岛式车站，出文光站沿沙河西路行进在YDK3+500左右侧穿丽源C两座（砼7）、B座（砼2～4）两座建筑，在YDK3+760左右下穿大沙河转至龙珠大道抵达珠光站。工程隧道主要在城市交通主干道下方敷设，加上要穿越大沙河，明挖法和暗挖法的施工方案均不能解决隧道区间的工程地质和水文地质的难题。综合考虑，采用盾构法进行隧道施工。盾构机从YDK3+560左右始发井始发至珠光站南段吊出井。工程分为左右两条线，右线包括16.052m长的短链总长896.364m、左线长包括40.617m的短链共长804.049m。线路整体呈“V”形坡，先以25.000‰和4.567‰的坡度下坡穿大沙河，过大沙河处，最小覆土厚度为7.3m，后以25.000‰的坡度上坡。工程的难点是在隧道施工两次穿越大沙河采取盾构法盾构机转接始发技术的应用。

1.2 设备概况（以海瑞克牌为例）

海瑞克牌盾构机开口率小、进渣口少，刀盘的刚度较高，在硬岩中施工不会出现磨损、变形。这种特性符合文光站到珠光站区间内“上软下硬”的地质特点。海瑞克牌盾构机设计的开挖直径适中，前盾、中盾、后盾直径不相同，有效地防止了盾壳与围岩的摩擦现象。盾构机的填充质量较高，避免了施工过程中“喷涌”的发生。相比于同类产品海瑞克牌盾构机换刀频次较低，大约掘进40～50环才需要换一次刀盘。海瑞克牌盾构机一般安装4道特质加厚型盾尾密封刷，盾尾刷的使用寿命长，施工的密封效果较好。此外，海瑞克牌盾构机的施工效率较高、压力、温度等仪表配备齐全、带压进仓效率高、配电系统低压柜散热较好、螺旋输送机的扭距较大，卡机的几率较低。

2 盾构机转接始发技术探讨

2.1 盾构机转接始发技术的准备工作情况

盾构机转接始发技术的准备工作包括始发显现和参数的设置、施工场地周边环境核查检测、隧道施工场地的布置、始发端头的土地加固、盾构机的调试等。考虑到文光至珠光站施工区间的水文地质的实际，盾构始发采取直线的线型，选取始发洞门中心点为左线和右线的坐标、始发井东端距始发洞门中心点的标高以及6环负环、-6环拼装点等参数，拟合隧道的转接始发线路。施工场地周边环境核查检测的内容包括始发隧道范围内的所有地下管线、地面建筑物、地质水文情况以及转接始发端前300m步骤的检测点的初始值。隧道施工场地的布置的内容是隧道施工场地的围蔽、消防通道和消防设备的布置、施工临时供电系统的建立、隧道施工场地的排水、供水、污水防止等设备建立等等。始发端头的土地加固是结合施工区间的水文地质特征，对始发井的东端10m范围内用素连续墙持续加固。盾构机的调试是在进行转接始发钱对盾构机的刀盘的正反转、螺旋机的伸缩转动、管片拼装机的正反轴向移动等性能进行全面检测。

2.2 盾构机转接始发技术的设备结构配套

盾构机转接始发技术的设备机构配套指的是配合盾构机完成地铁隧道盾构的其他设备。主要包括外置液压推进系统（由一个液压站和两个额定推力为75吨的液压千斤顶构成）、一台额定牵引力为5吨，两个额定牵引力为3吨的卷扬机、额定拉力为1.5吨、3吨、5吨、10吨不等的手动葫芦12台、电焊机2台、管模4台、空压机1台、混泥土搅拌机2台、隧道轴流通风机2台、管片车8台、运渣车、运浆车若干等等。这些设备完成盾构始发端头素连续墙加固、洞门凿除、混泥土始发托架浇筑、安装、分体管路连接、反力架安装、洞门密封、负环管片安装、盾构掘进、管片拼装、盾尾注浆的全过程。

2.3 盾构机转接始发技术的转接管线连接

盾构机转接始发技术的转接管线连接由始发台定位、洞门防水设施安装、导轨的调整、安装以及负环管片安装构成。通过把反力架用175H型焊接支撑于车站结构的预埋钢板上，在两根支柱底部架设钢板垫底，始发台四周用膨胀螺栓固定。洞门防水设施的安装要保证双头螺杆的牢固，用薄螺母将帘布橡胶板和圆环压板固定。为了保证盾构机始发时刀盘损伤洞门的防水设施，要在帘布橡胶布的侧面和边刀上涂抹黄油。根据始发井的尺寸在轨道经过反力架时候在负环管片内铺设一定长度的H型钢轨枕。保持导轨进掌子面与洞门掌子面一定的距离，保证盾构机的刀盘不损害导轨，导轨的材料要使用43kg/m的钢材。使用错缝拼装的方法进行负环管片的连接，封顶块的向左偏移18度定为-6环管片封顶块位置。将高为60mm的槽钢材质的支撑垫点焊在距离近油缸端的盾壳上。在盾壳上焊接吊耳，并用倒链固定完成相邻管片的连接。

2.4 盾构机转接始发技术转接始发掘进

盾构机转接沙发技术的转接始发掘进的内容是掘进与注浆的开始时间、始发阶段的技术参数、始发阶段的注浆的参数。转接始发掘进的开始时间一般为盾构机的刀盘历程为YDK3+590左右时，注浆的开始时间一般为盾构机的刀盘历程为YDK3+599左右，总注浆为11.8m3。始发区间从上到下通过的地层分别是强分化带和中分化带，主要采用气压模式进行转接始发掘进。掘进时的土仓气压不小于1.3bar，掘进的总推力不大于1200吨。在掘进是要加强区间内渣良、控制出渣力。掘进时泡沫剂用量在38～40L之间，出渣量控制在55m3。盾构机在始发台上时，禁止进行盾构的姿态调整；盾构机的盾尾离开始发台之后，每环姿态的调整量控制在6mm之内。在盾构推进至防滑挡块处时，及时割除防滑挡块，以免损坏帘布相交班。注浆的浆液采用水泥砂浆，注浆时要关注洞门的密封装置的变形程度，避免漏浆现象的发生。

3 质量保证要求

始发阶段工序繁多，除了避免不同工序混合之外，还要保证地铁盾构法的施工效果。避免发生以下情况：其一，始发端头加固体效果不好或者加固的方法、范围不当以及盾构机推进不及时会造成隧道始发时或到达时坍塌；其二，始发时，盾构机会出现叩头或者扭转始发的情况，推进时盾构机抵达掌子面或刚脱离加固区时也会发生上述情况。通常是因为盾构机的始发姿态不够低，接收架以及导轨安装不当导致。其三，由于曲线始发的方位角不对、反力架提供的支撑力不足、盾构机自身测量系统出错或者初始测量数据输入不对导致的始发偏移。其四，由于管片姿态不当、密封油脂涂抹不均匀以及管片本身的外弧面接缝处理不当导致的盾构机盾尾泄露。其五，盾构机接触掌子面是推力、转速、速度过高导致的刀盘的刀具损坏，也会使始发掘进的质量得不到保障。其六，洞门的密封效果是盾构机转接始发技术的硬性标准之一。洞门密封性受到注浆的配比、底部压板的性状、盾尾与中体的紧密性等因素的影响。其七，始发开始阶段如果不能较快建立适合盾构机工作的工作环境，不能严格检查始发出土量及土压的变化状况，则会导致地面发生较大沉降。地铁盾构法要求施工的隧道的土地沉降值不能过大。

4 结语

采取盾构法的施工手段建造文光至珠光区间内的地铁隧道，积累了盾构机转接始发技术一些实践的经验。工程两次穿越大沙河，施工范围的水文地质环境决定了施工始发井的位置，隧道的深度以及始发掘进的时间、注浆的配比等。工程的质量控制点较多，给工程保质按期完成提出了挑战。

参考文献

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作者简介：贺奇峰（1980—），供职于中国水利水电第十三工程局有限公司，研究方向：设备物资管理。