盾构过风井及矿山法方案大小

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1、大小区间过矿山法施工方案 盾构过风井前的准备工作 盾构机过风井及风机房、马蹄形隧道、圆形隧道是本工程的重点、 难点之一，前期的准备工作十分重要，从设计、施工上需细致考虑，保 证暗挖段拼装管片符合设计轴线，相互之间的接口处管片拼装要满足质 量和防水要求，并为左右线盾构机顺利通过该地段创造有利条件。 4预埋件施工 1）导台及导台预埋件 盾构机采用拼装管片步进方式通过风井及矿山法马蹄形隧道，为了 保证盾构机按照设计姿态通过，马蹄形隧道底部浇筑C30砼导台，在导 台上预埋钢板，用于固定导向钢轨，见钢轨埋设中心线位置图。 钢轨埋设中心线位置图 2）预埋支撑钢板及预埋吊环 为了保证脱出盾尾后的管片能够稳定

2、支撑，避免马蹄形隧道二衬砼 不被压坏，需要在风机房扩大段左右两侧预埋钢板；为了拆卸管片的方 便，在马蹄形隧道顶部、底部预埋吊环；见马蹄形隧道预埋钢板和吊钩 图。 马蹄形隧道预埋钢板和吊钩图 5端头加固 大小区间中间风井矿山法马蹄形隧道小里程方向岩面起伏变化较 大，洞顶位置为土层，含有白色状粉质砂。为了防止盾构机出洞 时，对土体扰动，造成塌方，需要对矿山法隧道端头进行加固处理。 圆形隧道大里程位置，根据圆形隧道暗挖施工进度安排以及地质资 料，左右线圆形隧道前端围岩类型属于V类，抗压强度20 40Mpa，所以，圆形隧道端头拟不采取加固措施，如果地质情况有变 化，将根据实际情况作调整。 左线圆形隧道

3、小里程位置 左线小里程圆形隧道计划暗挖施工进尺6m，采取加固措 施为：在圆形隧道掌子面上方，间距1.5m1.5m，在拱部 1500范围内增加四排42超前小导管超前预注浆,小导管的插 入角为450。注浆液用R32.5水泥拌制,水灰比为1:0.5 1:0.8,注浆压力为0.5MPa,浆液强度等级为20MPa;注浆压力控 制在0.30.5MPa(管口压力)。（见下图） 左线小里程加固断面图 右线马蹄形隧道小里程位置 拱顶1200范围内采用42导管，长3.5m，环向间距为 1m，纵向间距为0.667m进行加固处理，塌方段在隧道掌子面 上方增加一排在拱部1500范围内42超前小导管超前预注浆, 小导管的

4、插入角为450。注浆液用R32.5水泥拌制,水灰比为 1:0.51:0.8,注浆压力为0.5MPa,浆液强度等级为20MPa;注 浆压力控制在0.30.5MPa(管口压力)。在开挖前，隧道掌子 面采用间距1mX1m，长4.5m高强度PVC管进行注浆加固（见下 图）。 右线小里程加固断面图 6洞门预埋件施工 矿山法马蹄形隧道共四个洞门，盾构到达前，做好马蹄形隧道洞门 预埋件施工，确保隧道防水，洞门预埋件图如下。 洞门预埋件图 第1章 到达段掘进施工 盾构到达风机房前25m为盾构到达段，到达段的地质为III类围岩， 拟采用敞开式掘进。盾构机进入到达段时，首先逐步减少推力，降低推 进速度，加强掘进出

5、土量的监控频次。 掘进参数见表1，表2。 表1 到达段掘进参数表 编号项目参数适应范围 1土层压力50kpa100kpaYDK19+930 YDK19+950 ZDK19+930 ZDK19+950 2刀盘转速1.5r/min 3推力800t1000t 4推进速度20mm/min 表2 到达段掘进参数表 编号项目参数适应范围 1土层压力50kpa左线： 贯通洞口前5m开始 至圆形隧道（小里 程）起始位置结束 右线： YDK19+950 YDK19+955 2刀盘转速1.5r/min 3推力800t 4推进速度20mm/min 贯通前3环，要进一步较少推力，降低速度，盾构机采用小推力， 低速度掘

6、进完成到达段。 第2章 盾构过矿山法隧道及中间风井 左右线盾构机首先到达矿山法马蹄形隧道，行走线路为：马蹄形隧 道及中间风井共30m 二次始发圆形隧道（左线长约165m，右线长约 85m）。 1.右线贯通前端头注浆管处理 右线马蹄形隧道端头掌子面加固原方案采取PVC管注浆，由于实际 施工过程中的困难，掌子面下半圆有14根注浆管（长4.5m）在施工中打 入钢筋注浆处理，因此，在右线盾构机贯通前，将该处14根钢筋四周扩 孔，拔出。 2.刀盘前端渣土清理 左右线隧道贯通时，盾构法隧道与矿山法隧道接口里程位置会发生 少量土方坍塌；同时，刀盘土仓内残存少量泥土，无法利用皮带输送机 运输出去。坍塌后，该碴

7、土采用人工清理，利用竖井塔吊垂直运输出 去。 3.机械维护、检修 当盾构机机头到达竖井位置时，组织机械、电气专业人员对盾体部 件进行维护和检修。内容主要包括：更换盾尾密封刷，检查、更换刀 具，检查刀盘磨损、补焊耐磨条。 4.盾构机通过马蹄形隧道及中间风井施工方法 盾构机完成盾构法隧道后，进入矿山法马蹄形隧道，长度30m,采取 管片拼装与钢支撑结合方式拼装通过。 盾构沿预先埋设工字钢导轨步进，盾构机到达前，在钢轨上预先涂 抹油脂，减少盾体与钢轨的摩擦力，拼装管片通过风机房扩大段，拼装 采取错缝方式。管片只贴软木衬垫，不需贴止水条。采取半环与全环管 片拼装结合，每隔2环半环拼装1个全环，半环管片只

8、拼装底部3块A型管 片，上半部分空缺管片位置通过3m长的圆钢顶管作为纵向支撑，给盾构 机推进和始发掘进提供反力。见下图。 盾构机拼装管片通过马蹄形隧道及中间风井 5.管片支撑 为了提供盾构步进和二次始发的反力，保证二次始发的第零环管片 定位准确，有效控制二次始发时管片的错台量，必须做好管片支撑措 施，管片支撑分为底部支撑、两侧支撑、顶部支撑三部分。 底部支撑：当管片脱出盾尾后，导台钢轨与管片之间存在130mm间 隙，每环垫2块木楔子，防止管片下沉。 两侧支撑：在马蹄形隧道两侧已经预埋钢板，另外在竖井段(6m)设 置斜向支撑，管片脱出盾尾后，及时利用钢管和木楔子固定管片与 A1、A3块管片，防止

9、管片向两侧偏移。 顶部支撑：为了提供盾构步进和二衬始发的反力，每两环管片上部 之间采用圆钢顶管支撑。 第3章 盾构机二次始发进入圆形隧道 1.掘进方式 左右线盾构机二次始发施工方法相同，刀盘前端为圆形隧道（暗 挖），预计左线长度约165m，右线长度约85m，在圆形隧道区段，由于 刀盘前端没有土体压力和土体挖掘，推进千斤顶的推力较少，推进参数 如下： 二次始发掘进参数表1 编号项目参数适应范围 1土层压力0kpa圆形隧道区段 2刀盘转速0r/min 3推力500t 4推进速度40mm/min 2.盾构步进过程中心线关系 圆形隧道半径3200mm，按照设计图纸，圆形隧道的中心位置比盾 构隧道中心位

10、置抬高100mm，理论上盾构隧道中心距离圆形隧道底部 3100mm，而盾构机的外壳半径为3130mm，当盾构机外壳紧贴圆形隧道 底部步进时，盾构机的中心线比隧道理论中心线抬高30mm，盾构机外 壳底部与圆形隧道理论净空为140mm，详见盾构机步进中心线关系图。 盾构机步进中心线关系图 3.施工方法 在圆形隧道（大里程方向）前进阶段，由于隧道另一边并非贯通， 喷射小碎石所需要的材料、机具无法通过另一侧隧道运送至工作面附 近。采取方法如下：将豆砾石、喷浆机提前通过风机房扩大段运送至暗 挖隧道内，每隔6m（4环管片）堆放碎石一堆，盾构机通过暗挖段时直 接从刀盘前端向盾构机后体背衬喷射回填，盾构机通过

11、暗挖段后将喷浆 机解体，再从人仓中清除。 左线盾构机进入圆形隧道后，采取拼装管片作为二衬支护，适当调 整各组推进油缸行程，使盾构姿态沿线路方向推进，推进速度控制在 20mm/min左右，盾构机步进时，派专人在盾构机前方检查，主要监控 暗挖隧道开挖是否侵入刀盘轮廓，检查盾构机两侧回填碎石是否泄漏， 发现异常情况利用对讲机与盾构机操作手及时沟通，保证密切配合。. 根据设计图纸，圆形隧道中心线比线路设计中心线抬高100mm，为 有效控制管片超限提供了有利条件，盾构机在圆形隧道步进示意图。 盾构机在圆形隧道步进示意图 管片背衬采用喷射小碎石、盾尾注浆、回填灌浆组成，喷射机械采 用喷浆机，材料采用510

12、mm豆砾石。喷射压力0.250.3Mpa，为了防 止喷射过程中扬尘，豆砾石必须先进行洒水湿润。 填充标准按照圆形隧道平均超挖10cm考虑。暗挖隧道直径6.4m， 管片外径6m，喷射碎石可以填充空隙6070，每环填充约4.4 5m3，每隔6m（4环管片）堆放一堆，因此，平均每堆碎石18m3，盾尾 注浆前，碎石已经占据大部分的空隙，圆形隧道已经形成初支，可不考 虑注浆扩散系数，折合每环注浆量约2 m3。 每环管片拼装完成后，及时对管片背面与地层间的间隙喷射小碎 石。当每环管片喷射小碎石后，再使用盾尾注浆系统，采取手动方式进 行注浆回填，使衬砌管片与圆形隧道紧密结合，提供支护效果，同时， 小碎石与水

13、泥砂浆紧密结合，可以形成管片环向支撑，能有效防止管片 下沉而产生错台和超限。 每隔4环就在盾构机前体位置用袋装砂袋形成围闭，从2：0010： 00位置填充，用于防止管片背后的碎石、砂浆流往刀盘前端。见管片背 衬吹豆砾石示意图。 3.安全控制措施 1）认真贯彻执行（GB/T28001-2001 OHSMS）标准的要求，完善工程 安全生产的自我约束机制和激励机制，达到保护职工和相关组织的安全 与健康的目的。 2）喷射豆砾石时，必须配带防护用具（胶皮手套、防尘口罩、防护面 罩、眼镜等）；在开始喷射作业前，应由专人仔细检查管路、接头等， 防止在喷射时发生因软管破损、接头断开等引起的事故；当转移喷射地

14、点时，必须先关闭喷射机，在喷嘴前方不得站人。在处理管路堵塞时， 喷头应有专人看护，以防消除堵塞后，喷头摆动喷射伤人； 3）做好暗挖隧道内的通风措施，喷射豆砾石作业人员配备对讲机，保 持作业过程的相互沟通，遇到不适情况立即停止作业，再采取对策措 施。 4）暗挖隧道内必须确保照明用电安全，使用低压电源，确保光亮度。 管片背衬吹豆砾石示意图 2.质量控制措施 1）管片错台控制 盾构机在圆形隧道步进时，要严格监控背衬回填豆砾石的密度，保 证管片下部有足够的堆填密度，每环管片安装必须确保螺栓紧固，每环 管片脱出盾尾后，要保证喷射碎石量和注浆回填量。 2）防止浆液流到刀盘前端措施 在盾构机四周每隔3环放置砂袋围闭，确保每环围闭空隙的回填注 浆量，调整注浆浆液的凝结时间，加入适当的早强剂。 3）防止管片上浮 为了防止管片步进后产生上浮，在施工过程中，管片背衬注浆只采 取从管片上部注浆，大约12点，1011点位置注浆压力控制在 0.3Mpa，注浆尽量保证管片从两侧同步注浆，避免因注浆对管片产生偏 压，造成管片移位。 4）进入圆形隧道姿态控制 导台预埋钢轨的高程控制，导台的高程控制对盾构机管片姿态重要 影响，必须控制导台高程精度在10mm以内。 由矿山法进入圆形隧道后，隧道活动空间狭小，活动范围收到极大 限制，必须及时调整盾构姿态，确保姿态在规范允许的范围内。