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1、盾构空推过矿山法隧道工艺要求 1 导台施工 盾构机通过矿山法段，导台支撑盾构机并 为盾构机前进起导向作用，盾构机在导台上 空载推进(拆除部分边缘刀具)并拼装管片。在 盾构机进洞前，须完成导台施工。导台采用 C30钢筋混凝土现浇而成，高度20cm，强度 须满足要求，并确保导台的高度、弧度、轴 线等参数的精度，导台断面弧长与隧道中心 夹角为60 ，以保证盾体与导台有足够的接 触面并保持均匀接触，防止因盾构机自重压 坏导台。在盾构进入导台的洞口处导台两侧 分别预埋一块300100020mm钢板，防止 盾构机步上导台时导台开裂。 导台起点从盾构进入矿山隧道开始，一直施 工至隧道端墙前方，在导台尾部与端
2、墙之间 预留lm长的缺口，使盾构机刀盘在缺口处顺 利旋转并切入端墙。 2 矿山法隧道断面复测 隧道初支与盾构导台施工完成后，将对 矿山法施工隧道进行竣工验收。对隧道的中 线和高程、超挖值、喷射混凝土质量等方面 进行验收，尤其对隧道断面进行一次联系测 量，每隔45m进行一个断面测量，每个断 面测量l0个点，形成矿山法隧道竣工测量成 果，为盾构正常通过提供依据。由于盾构机 刀盘外径为6280，刀盘顶部与隧道壁只有 几十厘米间距，因此严禁矿山法初支侵限， 对侵限部位须进行凿除处理。 3 空推前准备 3.1 盾构机进入空推段前止水 盾构机在到达空推段前50米，将盾构姿态与 管片姿态及水平轴线调整到和导
3、台一致，轴线的垂 直方向比导台的轴线高10mm，防治盾构机盾体底 部低于导台面，而损坏导台。 盾构机刀盘离导台3环时，对当前环后第六 环进行双液浆环向封堵，盾构机刀盘出来后，立即 观察盾构与挡墙间隙有无渗漏水，如渗漏严重，立 即在盾构机中盾的径向孔注油性聚氨酯进行封堵。 3.2 刀盘部分刀具拆除 由于盾构机刀盘外径比盾构机外径大，在盾构 机到达导台前卸掉刀盘上与导台面接触的边缘刀具 ，避免盾构机在导台上前进时将导台混凝土刮起， 破坏导台。 3.3 豆砾石堆填 在空推段预先堆填2米厚豆砾石，中 间低，两则高。 在横通道小里程每间隔6米储备32m3 豆砾石，用以喷射机喷豆砾石用。 在盾构机推上导台
4、前拆卸完成部分刀 具后，立即将豆砾石将盾构机刀盘前堆积， 长度8米，高度到拱顶。 4 盾构机推进 盾构推进时的阻力主要为盾构机与导台 间的摩擦力，相比盾构机负载工作，空载工 作时的前进阻力很小，并且导台已经确定了 盾构机的前进方向，为了确保盾构机沿导台 轴线前进不偏离导台，并在导台上保持正确 的姿态，在盾构机推进时采用交叉使用竖直 位置和水平位置两组推进油缸向前推进。具 体操作时使用水平两组油缸推进30cm时，停 止推进并收缩油缸，再使用垂直两组油缸推 进30cm后，停止并收缩油缸，不停地交叉使 用。推进过程中要密切注意盾构机刀盘周边 与初衬、成环管片与盾尾间的问隙，使其始 终处于良好状态。
5、5 管片拼装 盾构在初衬隧洞内拼装管片与正常盾构 法施工基本相同，只因盾构在初衬隧洞内不 能作大幅纠偏动作，故确定封顶块拼装位置 显得尤为重要。当盾尾单边间隙缩小到 45mm时，则需进行封顶块位置调整。由于 在无正面土压力的状态下推进，为保证管片 止水带的压密防水效果，必须加强连接螺栓 的紧固，用高速气动扳手对连接螺栓进行复 紧，尤其加强纵向螺栓(即环间连接螺栓)复紧 工作。并在盾体全部进入土体后，增加盾构 机总推力，压紧矿山法隧道内已拼装的管片 ，并再一次紧固所有的管片螺栓。 6 管片背后回填 在矿山法初支与管片之间存在空隙，需 采用豆砾石加注浆对空隙进行回填施工，确 保空隙填充饱满，防止管
6、片下沉产生错台与 因地下水位上升后产生浮力致使管片上浮。 6.1 豆砾石回填施工 管片与初支之间空隙充填豆砾石，为满 足盾构过矿山法段管片背后豆砾石快速、高 效充填的需要，豆砾石粒径为510mm，采 用混凝土喷射机从盾构机前方向后喷射豆砾 石，填充的顺序是先下部后上部，首先填充 左右两侧，最后填充隧道上部。 喷射压力为0.25 0.3Mpa，喷射管径为 直径50毫米。 喷射的豆砾石数量必须到一定的高度才 能保证起到对管片的支撑作用， 实践经验得 出最少到达时钟2 点、10 点位高度。 豆砾石 到达此高度后，才能约束管片左右摆动，防 止管片变形、错台。每环的喷豆砾石数量会 与隧道初期支护超挖有关
7、，一般要比理论计 算出的最少量大，通过计算大约每环4.5m3 。 盾构机过横通道后，将喷射机移至盾构机内 6.2 注浆回填施工(见图) 第一步管片脱出盾尾后，首先通过底部 管片吊装孔作为注浆孔注水泥水玻璃双液浆 ，以防管片下沉产生错台。随着盾构掘进， 支撑提供反力安装管片后，从管片吊装孔同 步注双液浆至lm高，将管片固定。 第二步用喷射的豆砾石在管片脱离盾尾 时进行管片两侧支撑，利用盾构机 2 和 3 同步注浆孔向管片背后注入水泥砂浆，同 步注浆水泥浆配合比为 1:1,注浆压力控制在 0.10.2MPa ，每次同步浆液量为 45 方 （施作过程中要根据实际情况适当进行调整 ），在同步注浆进行的
8、同时，需密切关注 同步注浆扩散情况，必要时调整浆液配合比从而缩 短浆液的凝结时间。具体注浆量应根据喷豆砾石量 进行调整， 原则上保证注完浆后的砂浆液面高于2 点、10 点位。豆砾石的孔隙率大约为48.2%左右。 第三步在当前环后第5 环管片上，在 3 点和 9 点位置通过管片吊装孔注入双液浆防止管片侧移； 每隔十环进行一次环向封堵，中间管片通过 1 点11 点吊装孔注入双液浆，进行拱顶回填。值得注意的 是，只有多次注浆才能确保管片后间隙填充密实。 第四步由于管片背填注浆时，盾构机前方敞开 ，管片注浆效果可能不理想，须对管片进行补充注 浆。每10环管片，在管片6个吊装孔开口检查注浆 效果，若注浆
9、效果不好，则进行补充注浆。 注浆回填施工工序 7 监测 通过监测，如发现管片有上浮或侧移趋 向时，除立即采取注浆措施外，必要时在管 片脱出盾尾后，立即打穿吊装孔，安装1 5m长32的螺纹钢，螺纹钢一端紧顶在矿山 法隧道初支上，将其另一端焊接固定在管片 吊装孔上(吊装孔提前安装套丝)，通过此措施 可有效限制管片上浮及侧移。 8 空载与负载施工转换段施工 在隧道端墙前方，导台与端墙之间预留 有lm长的缺口，在刀盘到达端墙前预留1米 的缺口时，重新安装所卸的刀具，并对所有 刀具进行检查。 由于盾体与隧道初期衬砌之间有一定的 空隙，盾体四周没有土体包裹，盾体旋转仅 受导台的阻力，因导台阻力很小，导致刀
10、盘 切削端墙时盾体旋转角度很大。因此需要保 持刀盘低速旋转，盾构掘进切削岩层的贯入 度要小，并不停地改变刀盘转动方向，让其 慢慢地切入端墙，以防止盾体旋转角度过大 。当盾体全部进入土体后，因盾体被四周土 体完全包裹，土体对盾体旋转产生较大的摩 擦阻力，盾体转角明显减小，盾构机即处于 负载掘进状态。 9 增大盾构机总推力压紧管片 由于盾构机在导台上前进阻力较小，管 片之间纵向压力不能有效地压紧管片，造成 止水条压缩量不足，管片环向接缝容易漏水 。在盾体全部进入土体后，转动刀盘，减小 推进速度或停止推进，加大所有推进油缸的 油压，增加盾构机总推力，使其达到2000t及 以上，以压紧矿山法隧道内已拼
11、装的管片， 并保持这个总推力再一次紧固所有的管片螺 栓。在压紧过程中要注重观察每环管片受压 情况，防止因盾构机总推力过大而将管片压 损压裂。 10 措施 10.1 防盾构机扭转及抬头的措施 防盾构扭转及抬头是盾构在矿山法隧道段掘进 的难题，由于盾构壳体外部不具备设防自转裝置条 件，采取措施如下： 在喷射豆砾石过程中，要及时观察刀盘下面 是否有残留豆砾石，防止豆砾石下串盾体引起盾构 机抬头。 在盾构机通过矿山法隧道期间，严禁转动刀 盘，防止盾体扭转。 每拼装完一环管片，在尾盾盾体与管片侧面 接口处用签字笔画一条线，通过观察这条线的对接 情况来判断盾体是否扭转及扭转的大小，发现盾体 扭转时应立即停
12、止向前掘进，及时查找原因并采取 纠正措施。 10.2 防止管片上浮及侧移措施 管片与隧道初支间空隙较大且不均匀，注 浆时操作难度大，而且填充效果差，从而导 致顶部回填注浆难以密实，极易发生管片上 浮和侧移，直接造成管片错台或崩角，严重 时会侵入建筑限界。 加强管片注浆管理，一旦出现管片上 浮或侧移，在管片上浮或侧移处，通过打穿 管片吊装孔，打入注浆管进行二次补充注双 液浆，迅速填充管片背后或上部间隙，阻止 管片上浮和侧移。 利用吊装孔排出地下水，避免管片上 浮 管片上浮是在地下水的浮力作用下管片 被抬高，这样会导致管片变形、错台、漏水 ，严重者隧道超限。钢筋混凝土管片的密度 比水大很多，产生上
13、浮的原因可通过以下浮 力计算说明： 一环管片自重 G=3.14(32-2.72)1.52 500kg/m3 =20.14103kg 式中2500 kg/m3为钢筋混凝土密度； 1.5为一环管片宽度，单位 m。 则：一环管片浮力 F=3.14321.51 000 kg/m3=42.39103kg 式中1 000 kg/m3为水密度， 水平高于管 片顶部时的浮力。 从以上计算可以看出，当水位高于管片顶 部时，FG， 即管片所受到的浮力大于管片 本身的自重。经计算可知， 隧道管片在半断 面地下水的工况条件下，隧道管片自重与浮 力处于平衡状态，当液面高出管片一半时就 会被水浮起， 上浮还会导致管片底部脱空， 使豆砾石与砂浆凝固形成的隔水层失效。 可以利用管片的吊装孔向隧道内排水， 每块管片均设一个吊装孔， 管片安装完成后 可以把它打穿作为注浆孔或排水孔。 根据初 期支护完后地下水的流量，排水时间必须进 行控制，盾构机离开管片 50 m 后可排水， 太早会将所注的砂浆排出，太迟则管片浮起 、底部脱空。在空推过程中、未二次注浆填 实管片与初期支护空隙之前，必须定期检查 水位，防止水位过高导致管片上浮。 为了防止管片上浮，管片脱出盾尾后 ，可在管片的上部的吊装孔安装钢质支顶， 支顶紧贴在矿山法初支，另一端通过支顶螺 母焊接固定在管片吊装孔钢螺栓上，通过此 措施来限制管片上浮及侧移。 谢谢！
