泥水盾构始发技术

摘要：本文简要介绍了泥水盾构始发的工艺流程，并结合实际深入介绍了各个施工步骤的技术要点，以期为同类工程提供一定的借鉴。

关键词：泥水盾构；始发；洞门密封

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

目前盾构主要有土压盾构和泥水盾构，由于二者出渣方式的差别，始发施工也存在一定的不同之处。本文主要介绍泥水盾构始发施工。

1、泥水盾构始发施工工序

泥水盾构始发流程：始发端头地层加固及降水部分洞门凿除及车站铺轨后配套拖车下井组装盾构机主机组装、空载调试洞口洞门密封凿除剩余洞门混凝土安负环管片、盾构顶到掌子面掌子面形成泥水压力完善洞门密封系统拼装负还管片开始盾构试掘进盾构开始正常的循环掘进

2、 泥水盾构始发技术要点

2.1始发端头加固

2.1.1加固目的

由于从盾构机刀盘刚进入隧道到盾尾全部进入隧道期间洞门密封性较差，容易漏浆造成地面沉降，这就需要刚开始掘进时地层具有较高的稳定性，以防止地面塌陷，甚至造成更严重的灾难性事故。

2.1.2加固范围

一般根据盾构主机长度确定端头加固范围，加固范围要比主机总长多1米左右，宽度根据主机直径确定，一般要两侧各多出2-3米，深度为开挖范围上下各增加2-3米。

2.2始发台安装定位

始发台定位时，盾构中心坡度与隧道设计轴线坡度保持一致，考虑隧道后期沉降因素，盾构中线可比设计轴线抬高10～20mm。为防止始发台在盾构机推进时左右移动，还需要将始发台固定。

2.3 始发轨线的铺设

轨线铺设采用槽钢做轨枕。拖车轨线间距根据盾构机不同有较大差别，电瓶车轨线间距为钢轨外弧面相对970mm，泥水盾构由于不运输渣土，轨枕间距可以达到1200mm，即每对轨排5个轨枕。轨线铺设长度根据盾构及实际情况确定。

2.4 初次洞门凿除

在破除洞门以前先做水平探孔，首先检查掌子面涌水情况，然后再进行洞门的凿除。为了防止在钻孔过程中，出现较大的涌水、涌泥，需要在钻孔施工前在钻孔位置安装止浆阀。为了避免洞门凿除对车站结构产生扰动，洞门凿除一般采用人工手持风镐施作。初次凿除只凿除混凝土，钢筋不能割除。

2.5 盾构机组装调试

盾构机组装要根据车站实际情况确定下井顺序，组装完成后及时对盾构机各系统进行调试。

2.6 反力架的定位、安装及支撑加固

2.6.1反力架定位

反力架的位置主要依据洞口第1环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置来确定，这些参数确定后可以算出最少负环数，最少负环数确定后就可直接定出反力架的位置。

2.6.2反力架的固定

反力架在测量定位后进行加固与支撑。反力架安装加固示意图如图1所示。

图1 反力架安装加固示意图

2.6.3 反力架支撑受力验算

反力架加固完成后要验算强度，强度验算包括反力架自身的刚度验算及支撑强度验算。实际始发掘进正常推力一般不超过2000t，要求反力架及钢支撑均能满足盾构始发要求。

2.7 洞门密封装置的安装

常用的密封形式有以下两种：

（1）第一、二道密封采用密封刷进行密封，第三道密封由帘布橡胶板进行密封。始发前将密封刷内及两道密封刷之间填满盾尾油脂。

（2）使用两道帘布橡胶板密封，两道帘布橡胶板之间为1节延长钢环，在盾构刀盘通过第二道帘布橡胶板后往延长钢环内注浓稠的膨润土浆液来密封洞门。

2.8 负环管片安装

2.8.1负环管片环数的确定

负环管片数量主要根据盾构机主机长度，隧道里程以及管片环宽来定。车站内始发最少负环管片环数计算公式如下：

（式1）其中：N-最少负环数；Ltbm-盾构长度；D1s-第一环管片的起始里程；Ws-管片环宽；Df-洞口维护结构在完成第一次凿除后的里程

2.8.2负环管片拼装时的支撑垫块。

负环管片安装之前需要在盾尾内焊接支撑块，支撑块尺寸为尺寸根据理论盾尾间隙及管片环宽确定。支撑垫块加设在底部四组铰接油缸之间，注意避开推进油缸撑靴。支撑垫块可采用槽钢，安装时需将近油缸端的30cm点焊在盾壳上，在装完2到3环管片和反力架接触后割除。

2.8.3负环管片的螺栓与防水材料。

0环管片之前的负环管片只粘贴丁腈软木橡胶板（纵缝）和软木衬垫（环缝），不粘贴止水条和自粘性橡胶薄片，管片连接螺栓也不需加遇水膨胀橡胶圈，0、＋1环必须正常使用防水材料。负环管片安装之前需要将盾尾刷内及盾尾刷之间涂满盾尾油脂。

2.8.4负环管片的安装

采取错缝拼装。将封顶块安装在最上面，第1块管片安装时要保证中心位置在盾构机内弧面上正下方，以免造成管片旋转，封顶块不能和推进油缸对正，邻接块安装时，在盾尾盾壳上焊接L型吊耳以支撑管片保证施工的安全，待封顶块纵向推插到位后，割除吊耳，紧固封顶块与邻接块的螺栓。

2.8.5负环管片外侧支撑。

在每环管片推出盾尾后，在管片外的支撑三角架纵向工字钢及始发台轨道上用木制或铁制的楔子及时进行支垫，将管片压力均匀的传递给三角架。每环管片加设两个楔子，每间隔两个木楔子加设一个铁楔子。

2.9 盾构试掘进

2.9.1 剩余洞门凿除

在确保机器调试完成后可以进行剩余洞门的凿除，并割除钢筋。洞门凿除深度要确保刀盘抵到掌子面时全部通过帘布橡胶板。

2.9.2防扭装置安装

防止盾构机产生旋转，在盾构机上焊接L型挡板做为防扭装置。但必须注意在盾构向前推进过程中，当防扭装置推至洞门以前必须将防扭装置处时及时将其割除，避免损坏帘布橡胶板。

2.9.3盾构在加固区内掘进

泥水盾构的土压通过向仓内加泥浆和压缩空气设定来建立，气压设定要保证掌子面充满泥浆，大小需要根据盾构机刀盘直径确定。掘进时如果洞门漏浆严重可以适当减小设定压力，压力设定过低会造成出渣困难。泥水盾构不允许不出渣掘进，否则会造成堵管。

在加固区掘进时，由于切削下来的水泥块粒径比较大，这时泥浆临界沉降速度较大，泥浆流量需要大一些，根据经验出浆流量一般需要在700m3/h左右才能保证出渣顺畅。

2.9.4停机注浆

待盾构机盾体完全进入土体内，并且拼装完成+3环管片后，需要停机注浆，注浆首先采用同步注浆机。注浆一直持续到洞门不再漏浆且注浆压力升高到规定值为止。砂浆配合比如表2.9-1所示。

表2.9-1 同步注浆材料初步配比表

2.9.5盾构通过加固区后的掘进

盾构通过加固体后，在掘进过程中要特别注意控制掘进参数，防止地面下沉坍塌。在盾尾全部进入隧道之前，洞门会有较大的漏浆，这时应尽量加大开挖速度，以便尽早拼装管片，用管片来防止涌水涌泥及坍塌。盾构过加固体后掘进需要实施同步注浆，注浆浆液选择采用水泥砂浆，浆液的强度不小于5Mpa。根据洞门漏浆情况可以适当减少砂浆的水泥含量，以免注浆管路堵塞。

2.9.6拆除负环铺设双轨

待掘进至60环（90米）后就可以对负环管片拆除，拆除7环负环管片，同时可对0环管片壁厚进行二次注浆。负环管片拆除同时铺设双轨。

3、 结束语

泥水盾构始发施工是一项非常复杂的系统性的施工工艺，涉及到很多不同的辅助施工工法，在施工中我们应对施工技术中的每一个环节加强全面、细致的控制，以确保各种处理措施达到预期效果。

参考文献

[1] 杨德春，唐琪. 浅析盾构始发井设计与始发技术应用[J].隧道建设，2007，8：307—313

[2]何小兵. 盾构机进出洞技术[J] . 山西建筑：2 0 0 8，4：第34卷第10期.

个人简介：高原（1980-）男、河北三河人，助理工程师，从事地铁工程项目管理。