章衛(wèi)

【摘要】隨著大直徑土壓平衡盾構法施工工法的應用越來越廣泛，土壓平衡盾構始發(fā)在盾構施工中成為風險性較大的環(huán)節(jié)，通過對穗莞深某標段盾構始發(fā)技術的研究，給以后的大直徑盾構始發(fā)提供參考。

【關鍵詞】大直徑、土壓平衡盾構、始發(fā)技術

1、概況

穗莞深城際鐵路某項目隧道采用盾構法施工，該項目管片寬度1600mm，外徑8500mm，內(nèi)徑7700mm，厚度400mm，盾構機刀盤直徑為8860mm。盾構區(qū)間采用兩臺全新日本奧村土壓平衡盾構機由始發(fā)井左、右線先后始發(fā)，掘進至車站吊出。上覆第四季土層較厚，洞身穿越第四系土層，砂層及軟塑狀的粉質(zhì)黏土較厚。

2、始發(fā)順序

首先，在土方開挖前，進行端頭土體加固；其次，組裝第一臺盾構（1）后配套臺車，并將其拖入矩形段結構；再次，組裝盾構主機并將主機和后配套臺車連接，完成盾構機整機調(diào)試，同時完成垂直運輸系統(tǒng)和水平運輸系統(tǒng)、攪拌站等安裝調(diào)試。

3、始發(fā)形式

盾構機始發(fā)采取臺車分體始發(fā)方案（2），即在第6節(jié)臺車和第7節(jié)臺車之間斷開，使用50米加長管線連接后始發(fā)，以保證垂直運輸?shù)目臻g，待盾構機掘進約40米以后再將后續(xù)3節(jié)臺車與前面臺車連接，拆除加長管線，連接原有管線。如圖：

圖3 臺車分體始發(fā)示意圖

4、托架、反力架支撐及洞門密封安裝

由于盾構機重達850噸，始發(fā)托架必須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。安裝過程中托架采用“井”字形水平支撐進行加固。組裝時，在始發(fā)托架的軌道上涂抹潤滑油以減小盾構機始發(fā)推進時的阻力；始發(fā)掘進時，托架兩側加方木楔塊和鋼絲繩固定負環(huán)管片。隧道始發(fā)段盾構機以27.569‰（左線28.56‰）的坡度始發(fā)，當?shù)侗P接近洞門時，始發(fā)托架與洞門鋼環(huán)之間的空隙必須延伸焊接臨時導軌，保證盾構機順利進入洞門。為了保證在盾構機始發(fā)時快速、牢固地安裝密封裝置，在盾構工作井內(nèi)襯墻結構施工時在預留洞門處預埋洞門鋼環(huán)，洞門鋼環(huán)的內(nèi)徑為Φ9200㎜，與內(nèi)襯墻結構一同施工。盾構機進入預留洞門前在外圍刀盤和簾布橡膠板外側涂潤滑油以免盾構機刀盤掛破簾布橡膠影響密封效果。

5、洞門破除

洞門鑿除施工時，在盾構機與掌子面之間搭建腳手架，利用人工進行鑿除圍護結構砼施工，鑿除按照“先拉槽、再破除、后修邊”，的順序進行。

6、臨時堆載

盾構機識發(fā)前對出口段工作井端頭進行臨時堆土，硬化場地標高為3.2米，堆土標高為4米，堆土范圍為沿線路方向30米，線路中線外側15米。堆載粘土且分層夯實，分層厚度0.2～0.3米，壓實系數(shù)不小于0.94。始發(fā)完成監(jiān)測穩(wěn)定后清除堆載。

7、盾構始發(fā)

7.1負環(huán)管片的正確安裝

在拼裝第一環(huán)負環(huán)時（3），在盾尾管片拼裝區(qū)上部180°范圍內(nèi)，當管片拼裝機每安裝固定一塊管片時，就要用已經(jīng)焊接成L形狀槽鋼焊接在筒體內(nèi)部來保護拼裝的管片不會側翻，在第一環(huán)負環(huán)成環(huán)之后將其拆除。在每環(huán)管片推出盾尾后，在管片外的軌道上用木制楔子及時進行支墊，將管片壓力均勻的傳遞到托架。如圖所示：

圖7.1 負環(huán)管片固定示意圖

7.2導向軌道安裝

由于工作井結構的厚度及槽壁結構的厚度，使現(xiàn)在盾構托架上的導向軌道與掘進面之間有約1米的距離，為保證盾構安全、正確出洞，在始發(fā)托架前端與端墻之間安裝二根導向接長鋼軌道，安裝角度、位置應順延盾構托架上的軌道。

7.3盾構機進入洞門

完全清除洞門砼后，為防止端頭加固體的失穩(wěn)，應盡快安裝好導向軌道，并盡快使用推進千斤頂使盾構機進入洞門。

7.4調(diào)整洞口止水裝置

當盾構機的刀盤接觸土體后，及時調(diào)整活動壓板與盾構筒體的間隙，一般為5～10mm，由于本工程端頭始發(fā)土質(zhì)較松軟。

7.5盾構掘進

壓板調(diào)整及螺栓上緊固定后，即可對土艙進行保壓，然后進行掘進。橡膠止水布簾內(nèi)層與盾構的筒體之間封閉也需要在掘進中產(chǎn)生的小顆粒物填充壓實空間，使密封更為牢固。

7.6盾尾通過洞門密封后進行回填注漿

當盾尾通過洞門密封后，立即將壓板調(diào)整壓緊洞口0環(huán)管片，然后進行同步注漿，必要時可以注入雙液漿以縮短凝固時間。要注意控制注漿壓力不要過大以免漿液沖破洞門密封。

8、土倉壓力控制

盾構機在出口段始發(fā)時埋深比較淺，屬于淺埋始發(fā)，始發(fā)段臨時堆土標高為4米，盾構隧道中心標高為-2.3米，土壓平衡的建立主要考慮主動土壓力P1、水壓力P2以及一定的預備壓力P3。

（1）主動土壓力P1的計算

P1=Ph×tan?（45°-θ/2）-2ctan（45°-θ/2）=24.42 kPa。

（2）水壓力P2的計算

P2=q×λh=18 kPa

（3）預備壓力P3

通過以上的計算，可以得出施工時的土壓力理論設定值應該是P1+ P2+ P3=52.42～62.42 kPa

9、盾構始發(fā)測量及監(jiān)測

在盾構始發(fā)段監(jiān)測采取的措施：⑴ 地表沉降加密測點；⑵ 建（構）筑物沉降監(jiān)測；⑶ 增加監(jiān)測頻率；⑷ 測量的數(shù)據(jù)應及時匯總進行分析。

10、始發(fā)掘進技術要點

⑴如盾構出現(xiàn)較大的偏差時，可以通過適當?shù)恼{(diào)整推進油缸行程進行合理的糾偏。

⑵始發(fā)前托架定位時，盾構機軸線與隧道設計軸線保持平行，盾構中線可比設計軸線適當抬高。

⑶始發(fā)階段要注意推力、扭矩的控制，同時也要注意各部位油脂的有效作用。

⑷盾構在始發(fā)段推進時，主要控制盾構的推進油缸行程和限制盾構每一環(huán)的推進量。

參考文獻

[1]周文波.超大直徑土壓平衡盾構在中心城區(qū)公路隧道中的應用技術探討[A]. 地下交通工程與工程安全——第五屆中國國際隧道工程研討會文集[C]. 2011

[2]代仁平. 土壓平衡盾構砂卵石處理模式及應用分析[A]. 低碳經(jīng)濟與土木工程科技創(chuàng)新——2010中國（北京）國際建筑科技大會論文集卷Ⅱ[C]. 2010

[3]紀梅.大直徑土壓平衡盾構掘進引起的地表沉降分析[J]. 地下空間與工程學報. 2012（01）