2012年一级《市政工程》：盾构法施工控制要求

　　盾构法施工控制要求

　　一、盾构法施工综述

　　盾构法施工主要施工步骤为：

　　1．在盾构法隧道的起始端和终结端各建一个工作井，城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井；

　　2．盾构在始发工作井内安装就位；

　　3．依靠盾构千斤顶推力（作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上）将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出；

　　4．盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土（泥）和安装衬砌管片；

　　5．及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置；

　　6．盾构进入到达工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。

　　盾构掘进由始发工作井始发|来源到隧道贯通、盾构机进入到达工作井，一般经过始发、初始掘进、转换、正常掘进、到达掘进五个阶段。

　　盾构掘进控制的目的是确保开挖面稳定的同时，构筑隧道结构、维持隧道线形、及早填充盾尾空隙。因此，开挖控制、一次衬砌、线形控制和注浆构成了盾构掘进控制“四要素”。

　　二、盾构掘进各阶段的控制要点

　　（一）盾构始发施工技术要点

　　盾构自基座上开始推进到盾构掘进通过洞口土体加固段止，可作为始发施工，其技术要点如下。

　　1．盾构基座、反力架与管片上部轴向支撑的制作与安装要具备足够的刚度，保证负载后变形量满足盾构掘进方向要求。

　　2．安装盾构基座和反力架时，要确保盾构掘进方向符合隧道设计轴线。

　　3．由于临时管片（负环管片）的真圆度直接影响盾构掘进时管片拼装精度，因此安装临时管片时，必须保证其真圆度，并采取措施防止其受力后旋转、径向位移与开口部位（临时管片安装时通常不形成封闭环，在其上部预留运输通道）变形。

　　4．拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果，必要时进行补注浆加同，以确保拆除洞口围护结构时不发生土体坍塌、地层变形过大、且盾构始发过程中开挖面稳定。

　　5．由于拼装最后一环临时管片（负一环，封闭环）前，盾构上部千斤顶一般不能使用（最后一环临时管片拼装前安装的临时管片通常为开口环），因此从盾构进入土层到通过土体加固段前，要慢速掘进，以便减小千斤顶推力，使盾构方向容易控制，盾构到达洞口土体加固区间的中间部位时，逐渐提高土压仓（泥水仓）设定压力，出加固段达到预定的设定值。

　　6．通常盾构机盾尾进入洞口后，拼装整环临时管片（负一环），并在开口部安装上部轴向支撑，使随后盾构掘进时全部盾构千斤顶都可使用。

　　7．盾构机盾尾进入洞口后，将洞口密封与封闭环管片贴紧，以防止泥水与注浆浆液从洞门泄漏。

　　8．加强观测工作井周围地层变形、盾构基座、反力架、临时管片和管片上部轴向支撑的变形与位移，超过预定值时，必须采取有效措施后，才可继续掘进。

　　（二）初始掘进

　　盾构始发后进入初始掘进阶段。

　　1．初始掘进特点

　　（1）一般后续设备临时设置于地面。在地铁工程中，多利用车站作为始发工作井，后续设备可在车站内设置。

　　（2）大部分来自后续设备的油管、电缆、配管等，随着盾构掘进延伸，部分管线必须接长。

　　（3）由于通常在始发工作井内拼装临时管片，故向隧道内运送施工材料的通道狭窄。

　　（4）由于初始掘进处于试掘进状态，且施工运输组织与正常掘进不同，因此施工速度受到制约。

　　2．初始掘进的主要任务

　　初始掘进的主要任务：收集盾构掘进数据（推力、刀盘扭矩等）及地层变形量测量数据，判断土压（泥水压）、注浆量、注浆压力等设定值是否适当，并通过测量盾构与衬砌的位置，及早把握盾构掘进方向控制特性，为正常掘进控制提供依据。因此，初始掘进阶段是盾构法隧道施工的重要阶段。

　　3．初始掘进长度的确定

　　决定初始掘进长度有二个因素：一是衬砌与周围地层的摩擦阻力，二是后续台车长度。

　　（三）转换（台车转换）

　　（四）正常掘进

　　转换后进入正常掘进阶段。正常掘进是基于初始掘进得到的数据，采取适合的掘进控制技术，高效掘进的阶段。

　　正常掘进有以下特点。

　　（1）后续设备设置在隧道内，仅部分管路和电缆需要延长，作业效率高。

　　（2）始发井内的临时管片、临时支撑、后背支撑等被拆除，始发井下空间变得宽阔，施工材料与弃土运输容易。

　　（五）到达掘进（贯通掘进）施工技术要点

　　当盾构正常掘进至离接收工作井一定距离（通常50～100m）时，盾构进入到达掘进阶段。到达掘进是正常掘进的延续，是保证盾构准确贯通、安全到达的必要阶段。其施工技术要点如下。

　　（1）盾构暂停掘进，准确测量盾构机坐标位置与姿态，确认与隧道设计中心线的偏差值。

　　（2）根据测量结果制订到达掘进方案。

　　（3）继续掘进时，及时测量盾构机坐标位置与姿态，并依据到达掘进方案进行及时进行方向修正。

　　（4）掘进至接收井洞口加固段时，确认洞口土体加固效果，必要时进行补注浆加固。

　　（5）进入接收井洞口加固段后，逐渐降低土压（泥水压）设定值至0MPa，降低掘进速度，适时停止加泥、加泡沫（土压式盾构）、停止送泥与排泥（泥水式盾构）、停止注浆，并加强工作。

　　井周围地层变形观测，超过预定值时，必须采取有效措施后，才可继续掘进。

　　（6）拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果，必要时进行注浆加固，以确保拆除洞口围护结构时不发生土体坍塌、地层变形过大。

　　（7）盾构接收基座的制作与安装要具备足够的刚度，且安装时要对其轴线和高程进行校核，保证盾构机顺利、安全接收。

　　（8）拼装完最后一环管片，千斤顶不要立即回收，及时将洞口段数环管片纵向临时拉紧成整体，拧紧所有管片连接螺栓，防止盾构机与衬砌管片脱离时衬砌纵向应力释放。

　　（9）盾构机落到接收基座上后，及时封堵洞口处管片外周与盾构开挖洞体之间空隙，同时进行填充注浆，控制洞口周围土体沉降。

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