2012年一級(jí)《市政工程》：盾構(gòu)法施工控制要求

　　盾構(gòu)法施工控制要求

　　一、盾構(gòu)法施工綜述

　　盾構(gòu)法施工主要施工步驟為：

　　1．在盾構(gòu)法隧道的起始端和終結(jié)端各建一個(gè)工作井，城市地鐵一般利用車站的端頭作為始發(fā)或到達(dá)的工作井；

　　2．盾構(gòu)在始發(fā)工作井內(nèi)安裝就位；

　　3．依靠盾構(gòu)千斤頂推力（作用在工作井后壁或新拼裝好的襯砌上）將盾構(gòu)從始發(fā)工作井的墻壁開孔處推出；

　　4．盾構(gòu)在地層中沿著設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)，在推進(jìn)的同時(shí)不斷出土（泥）和安裝襯砌管片；

　　5．及時(shí)向襯砌背后的空隙注漿，防止地層移動(dòng)和固定襯砌環(huán)位置；

　　6．盾構(gòu)進(jìn)入到達(dá)工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推進(jìn)。

　　盾構(gòu)掘進(jìn)由始發(fā)工作井始發(fā)|來源到隧道貫通、盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入到達(dá)工作井，一般經(jīng)過始發(fā)、初始掘進(jìn)、轉(zhuǎn)換、正常掘進(jìn)、到達(dá)掘進(jìn)五個(gè)階段。

　　盾構(gòu)掘進(jìn)控制的目的是確保開挖面穩(wěn)定的同時(shí)，構(gòu)筑隧道結(jié)構(gòu)、維持隧道線形、及早填充盾尾空隙。因此，開挖控制、一次襯砌、線形控制和注漿構(gòu)成了盾構(gòu)掘進(jìn)控制“四要素”。

　　二、盾構(gòu)掘進(jìn)各階段的控制要點(diǎn)

　　（一）盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)要點(diǎn)

　　盾構(gòu)自基座上開始推進(jìn)到盾構(gòu)掘進(jìn)通過洞口土體加固段止，可作為始發(fā)施工，其技術(shù)要點(diǎn)如下。

　　1．盾構(gòu)基座、反力架與管片上部軸向支撐的制作與安裝要具備足夠的剛度，保證負(fù)載后變形量滿足盾構(gòu)掘進(jìn)方向要求。

　　2．安裝盾構(gòu)基座和反力架時(shí)，要確保盾構(gòu)掘進(jìn)方向符合隧道設(shè)計(jì)軸線。

　　3．由于臨時(shí)管片（負(fù)環(huán)管片）的真圓度直接影響盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)管片拼裝精度，因此安裝臨時(shí)管片時(shí)，必須保證其真圓度，并采取措施防止其受力后旋轉(zhuǎn)、徑向位移與開口部位（臨時(shí)管片安裝時(shí)通常不形成封閉環(huán)，在其上部預(yù)留運(yùn)輸通道）變形。

　　4．拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)前要確認(rèn)洞口土體加固效果，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)注漿加同，以確保拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)不發(fā)生土體坍塌、地層變形過大、且盾構(gòu)始發(fā)過程中開挖面穩(wěn)定。

　　5．由于拼裝最后一環(huán)臨時(shí)管片（負(fù)一環(huán)，封閉環(huán)）前，盾構(gòu)上部千斤頂一般不能使用（最后一環(huán)臨時(shí)管片拼裝前安裝的臨時(shí)管片通常為開口環(huán)），因此從盾構(gòu)進(jìn)入土層到通過土體加固段前，要慢速掘進(jìn)，以便減小千斤頂推力，使盾構(gòu)方向容易控制，盾構(gòu)到達(dá)洞口土體加固區(qū)間的中間部位時(shí)，逐漸提高土壓倉（泥水倉）設(shè)定壓力，出加固段達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值。

　　6．通常盾構(gòu)機(jī)盾尾進(jìn)入洞口后，拼裝整環(huán)臨時(shí)管片（負(fù)一環(huán)），并在開口部安裝上部軸向支撐，使隨后盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)全部盾構(gòu)千斤頂都可使用。

　　7．盾構(gòu)機(jī)盾尾進(jìn)入洞口后，將洞口密封與封閉環(huán)管片貼緊，以防止泥水與注漿漿液從洞門泄漏。

　　8．加強(qiáng)觀測(cè)工作井周圍地層變形、盾構(gòu)基座、反力架、臨時(shí)管片和管片上部軸向支撐的變形與位移，超過預(yù)定值時(shí)，必須采取有效措施后，才可繼續(xù)掘進(jìn)。

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　　盾構(gòu)始發(fā)后進(jìn)入初始掘進(jìn)階段。

　　1．初始掘進(jìn)特點(diǎn)

　?。?）一般后續(xù)設(shè)備臨時(shí)設(shè)置于地面。在地鐵工程中，多利用車站作為始發(fā)工作井，后續(xù)設(shè)備可在車站內(nèi)設(shè)置。

　　（2）大部分來自后續(xù)設(shè)備的油管、電纜、配管等，隨著盾構(gòu)掘進(jìn)延伸，部分管線必須接長(zhǎng)。

　?。?）由于通常在始發(fā)工作井內(nèi)拼裝臨時(shí)管片，故向隧道內(nèi)運(yùn)送施工材料的通道狹窄。

　?。?）由于初始掘進(jìn)處于試掘進(jìn)狀態(tài)，且施工運(yùn)輸組織與正常掘進(jìn)不同，因此施工速度受到制約。

　　2．初始掘進(jìn)的主要任務(wù)

　　初始掘進(jìn)的主要任務(wù)：收集盾構(gòu)掘進(jìn)數(shù)據(jù)（推力、刀盤扭矩等）及地層變形量測(cè)量數(shù)據(jù)，判斷土壓（泥水壓）、注漿量、注漿壓力等設(shè)定值是否適當(dāng)，并通過測(cè)量盾構(gòu)與襯砌的位置，及早把握盾構(gòu)掘進(jìn)方向控制特性，為正常掘進(jìn)控制提供依據(jù)。因此，初始掘進(jìn)階段是盾構(gòu)法隧道施工的重要階段。

　　3．初始掘進(jìn)長(zhǎng)度的確定

　　決定初始掘進(jìn)長(zhǎng)度有二個(gè)因素：一是襯砌與周圍地層的摩擦阻力，二是后續(xù)臺(tái)車長(zhǎng)度。

　?。ㄈ┺D(zhuǎn)換（臺(tái)車轉(zhuǎn)換）

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　　轉(zhuǎn)換后進(jìn)入正常掘進(jìn)階段。正常掘進(jìn)是基于初始掘進(jìn)得到的數(shù)據(jù)，采取適合的掘進(jìn)控制技術(shù)，高效掘進(jìn)的階段。

　　正常掘進(jìn)有以下特點(diǎn)。

　?。?）后續(xù)設(shè)備設(shè)置在隧道內(nèi)，僅部分管路和電纜需要延長(zhǎng)，作業(yè)效率高。

　?。?）始發(fā)井內(nèi)的臨時(shí)管片、臨時(shí)支撐、后背支撐等被拆除，始發(fā)井下空間變得寬闊，施工材料與棄土運(yùn)輸容易。

　?。ㄎ澹┑竭_(dá)掘進(jìn)（貫通掘進(jìn)）施工技術(shù)要點(diǎn)

　　當(dāng)盾構(gòu)正常掘進(jìn)至離接收工作井一定距離（通常50～100m）時(shí)，盾構(gòu)進(jìn)入到達(dá)掘進(jìn)階段。到達(dá)掘進(jìn)是正常掘進(jìn)的延續(xù)，是保證盾構(gòu)準(zhǔn)確貫通、安全到達(dá)的必要階段。其施工技術(shù)要點(diǎn)如下。

　?。?）盾構(gòu)暫停掘進(jìn)，準(zhǔn)確測(cè)量盾構(gòu)機(jī)坐標(biāo)位置與姿態(tài)，確認(rèn)與隧道設(shè)計(jì)中心線的偏差值。

　?。?）根據(jù)測(cè)量結(jié)果制訂到達(dá)掘進(jìn)方案。

　?。?）繼續(xù)掘進(jìn)時(shí)，及時(shí)測(cè)量盾構(gòu)機(jī)坐標(biāo)位置與姿態(tài)，并依據(jù)到達(dá)掘進(jìn)方案進(jìn)行及時(shí)進(jìn)行方向修正。

　?。?）掘進(jìn)至接收井洞口加固段時(shí)，確認(rèn)洞口土體加固效果，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)注漿加固。

　?。?）進(jìn)入接收井洞口加固段后，逐漸降低土壓（泥水壓）設(shè)定值至0MPa，降低掘進(jìn)速度，適時(shí)停止加泥、加泡沫（土壓式盾構(gòu)）、停止送泥與排泥（泥水式盾構(gòu)）、停止注漿，并加強(qiáng)工作。

　　井周圍地層變形觀測(cè)，超過預(yù)定值時(shí)，必須采取有效措施后，才可繼續(xù)掘進(jìn)。

　?。?）拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)前要確認(rèn)洞口土體加固效果，必要時(shí)進(jìn)行注漿加固，以確保拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)不發(fā)生土體坍塌、地層變形過大。

　?。?）盾構(gòu)接收基座的制作與安裝要具備足夠的剛度，且安裝時(shí)要對(duì)其軸線和高程進(jìn)行校核，保證盾構(gòu)機(jī)順利、安全接收。

　　（8）拼裝完最后一環(huán)管片，千斤頂不要立即回收，及時(shí)將洞口段數(shù)環(huán)管片縱向臨時(shí)拉緊成整體，擰緊所有管片連接螺栓，防止盾構(gòu)機(jī)與襯砌管片脫離時(shí)襯砌縱向應(yīng)力釋放。

　?。?）盾構(gòu)機(jī)落到接收基座上后，及時(shí)封堵洞口處管片外周與盾構(gòu)開挖洞體之間空隙，同時(shí)進(jìn)行填充注漿，控制洞口周圍土體沉降。

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