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1、盾构暗挖隧道内接收施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-DT-0206-2014城轨公司 汪远平1 前言1.1 工艺工法概况 地裂缝是西安特有的地质灾害，盾构在地裂缝暗挖洞内接收不同于普通的接 收井内接收，盾构在地裂缝暗挖隧道内接收空间小，无法垂直起吊等特点使接收更复 杂、风险更大。西安发育的 14 条地裂缝严重影响地铁建设，致使西安地区黄土地层 盾构暗挖隧道内接收施工越来越普遍， 所以将西安盾构在暗挖隧道内接收施工技术总 结形成该工艺工法，为西安地铁建设提供了重要的施工经验。1.2 工艺原理盾构机接收托架采用回填混凝土做成弧形导台作为接收托架使用， 盾构到达后根 据盾构实际平面及高程位置在导台
2、内安置钢轨，将盾构主机及台车推进至导轨上，盾 构机过完后对导台部分进行混凝土回填到设计标高。2 工艺工法特点2.1 前期准备投入小。2.2 施工风险小 , 安全可靠。2.3 隧道通视效果差，测量工作难度大。2.4 方法简单实用，不需要特殊的施工机械和设备。3 适用范围适合于矿山法隧道洞内接收施工。4 主要引用标准混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002( 2011 年版)钢筋焊接及验收规范 (JGJ18-2012)建筑地基基础设计规范 ( GB50007-2002)建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-2002)4.5钢结构设计规范(GB50017-2003国家一、二等水准测量规
3、范 (GB/T12897-2006)工程测量 规范(GB50026-2007) 4.8城 市轨道交通工程测量 规范(GB50308-2008城市测量规范(CJJ/T8-2011 )5施工方法根据既有隧道结构形式及段面尺寸，采用在隧道内安装简易钢筋混凝土结构达到 盾构接收条件的一种施工法。6工艺流程及操作要点6.1 盾构地裂缝洞内接收施工工艺流程洞门地层加固及辅助降水-接收导台施工及橡胶帘布安装-洞门破除- 盾构掘进 -盾构出洞施工 -洞门施工6.2 地层加固在盾构接收之前，根据洞口地层的稳定情况评价地层，采取有针对性的处理措施。 如采用旋喷桩加固。加固盾构到达端头土体 6m的范围。加固后土体强
4、度需要达到以 下指标：无侧限抗压强度0.50.8Mpa,渗透系数KW 1X 10-10米/秒。在盾构接收前应完成端头土体加固工作，土体加固强度达到设计要求，取芯效果 良好。并在破除堵头墙之前需进行超前探孔，对盾构机前方地质情况和降水效果进行 评价，确认无风险后方可进行堵头墙凿除施工，见图 6.2。图6.2 端头土体加固取芯6.3 辅助降水在隧道外侧打设8 口降水井,井深H（ h+5）米（其中：埋深h为地面到隧道底部）,盾构隧道接收施工前进行降水，见图6.3 o6.4水平探孔11图6.327252628 密29隧道端头降水井布置图1415163017183132按下图示用风钻钻孔深不小于2.0m
5、的9个观测孔，孔位见图6.4洞门检测孔位图，并进行渗漏水观测，每孔的流水不超过 30L/h （通过观测流水不成线），允许凿 除洞门。盾构机掘进地面监测隧道掘进测量与监测地面建 筑物沉 降倾 斜 裂 缝地下 管线 沉降位移沉降位移倾斜与隧道掘进关系监测数据I图表 曲线分析预测区间定期监测掘进参数监 测 成 果 报 监 理 工 程 师监测数据I图表 曲线分析预测测 成 果 报 监 理图6.4洞门检测孔位图6 5险情预报接收导台施工及橡胶帘布安装6.51测量准备正常掘进1测对象达到稳定盾构机定位及接收洞门位置复核测量停止监测在盾构推进至盾构到达范围时，对盾构机的位置进行准确的测量，明确成洞隧道中心轴
6、线与隧道设计中心轴线的关系，同时对接收洞门位置进行复核测量，确定盾构#机的贯通姿态及掘进纠偏计划。在考虑盾构机的贯通姿态时注意两点：一是盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差，二是接收洞门位置的偏差。综合这些因素在 隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整。纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。2盾构机到达的轴线控制盾构机到达前50m地段即加强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠正偏差确保盾构 顺利地从到达口进入。并根据实测的洞门位置进行必要的调整隧道贯通时的盾构机刀 盘位置。隧道贯通时其刀盘平面偏差允许值：平面=20mm高程w 50mm盾构坡度较设计坡度略大0.2%。6.5.2 接收导台施工1利用
7、二衬结构形式，根据盾构实际平面及高程位置隧道内安置简易钢筋混凝 土结构和钢轨，将盾构主机推进至导轨上，达到接受条件，见图6.5.2-1。图6.5.2-1混凝土弧形导台隧道内布置2钢筋混凝土导台施工1）埋设预埋件：经盾构联系测量及隧道内施工测量，计算出弧形导台轨面高程及中心坐标。现场进行放线定位预埋件位置。预埋件采用25圆钢，长度为50cm,上部套丝10cm用于压板固定钢轨，下部有 90弯钩长5cm用于锚固。预埋件施工完成 后测量人员进行符合，保证两条平行预埋件各处中心间距相等。预埋件垂直方向用25钢筋直接锚入二衬仰拱混凝土内，水平方向距二衬仰拱混凝土面5cm用18钢筋进行连接加固，连接加固间距
8、为1m见图6.5.2-2。图6.5.2-2 预埋件埋设2）模板支设：待预埋件施工完成之后，该弧形导台施工段根据实测高程两侧支设 模板，由于导台中部为弧形一次浇筑比较困难，在坡度较大部位增加收口网方便混凝 土浇筑，加快施工进度，避免了支设模板等繁琐工序。3）混凝土浇筑：混凝土浇筑采用泵送混凝土，控制好塌落度是本工序的重要环节。 完成浇筑后要及时手面，尤其是在铺设钢轨位置表面一定要平整，浇筑完成混凝预埋 件顶将高于混凝土面7cm方便后期铺设钢轨。浇筑完成待混凝土面终凝后洒水养护, 保证混凝土强度达到使用要求，见图 6.5.2-3 。图6.5.2-3 混凝土浇筑4）钢轨铺设：根据预埋件埋设位置将钢轨
9、放入预埋件中间，用轨道压板及螺母将 其钢轨固定在已成型混凝土斜面上，为盾构机到达空推提供条件，见图6-6。3橡胶帘布安装为防止盾构机到达时推出的碴土损坏橡胶帘布，洞门防水装置在洞门第一次破 除，碴土被完全清理干净后安装。安装方法同于始发洞门。首先,对洞圈预埋钢环上双头螺栓孔进行攻丝清理 ，上紧双头螺栓后，再点焊固 定。其次，洞门凿除完成后，清理渣土，一次性安装完防水密封装置，并穿好钢丝绳，暂 且不拉紧。密封装置安装顺序为：橡胶帘布f圆环板f扇形压板f垫圈f螺母。防水 装置扇形压板上钢丝绳在盾构出洞时要拉紧一次 ，等到盾尾拖出之后帘布橡胶板落到 管片上时，再完全拉紧翻板上的钢丝绳，以保证洞门密封
10、效果，防止水土流失造成洞门 坍塌，见图6.5.2-4图6.5.2-4洞门橡胶帘布安装示意图6.6 洞门破除洞门凿除分三次进行，为方便施工及加快施工进度细节部分作出调整，洞门凿除 采用人工作业，总工期为7天，详见洞门凿除施工步序。6.6.1第一次洞门凿除1洞门最下部破除难度和风险均比较大，故凿除从下部开始，凿除高度为洞门 环梁上约0.61m范围（破处时外层钢筋需保留），然后按照从上往下的顺序进行。 凿除示意图见图6.6.1-1 。/|1I /7hQ图6.6.1-1洞门立面2下部凿除完成后，自上而下顺序进行凿除。凿除顺序见洞门凿除顺序示意图, 凿除的范围示意图见图6.6.1-2 。第一次凿除洞门的
11、厚度为800mm图6.6.1-2 洞门立面0围护桩截面#洞门凿除顺序示意图钻孔灌注桩钢筋第一次凿除范围第二次凿除范围6.6.2第二次洞门凿除凿除完毕后，用风镐修整洞门周圈混凝土面，使洞门周围圆顺；第二次凿除洞门的厚度为250mm6.6.3 第三次洞门凿除 第三次洞门凿除迅速凿除外围残留钢筋混凝土，将洞门周围钢筋修整切割圆顺， 尽量缩短洞门土体无支撑时间；第三次凿除洞门的厚度为 150mm。6.7 盾构掘进6.7.1 盾构进入到达段后（最后 35 环），推力控制在 1800t 以内、推进速度控制 在1020mm/min刀盘转速控制在0.9rpm以内、注浆量控制在3.5方以上，出土量 控制在38方
12、左右，平均土压控制在 0.14MPa左右。6.7.2 盾构机刀盘进入加固体后，在 2 至5号点以及 8 至11 号点开启超挖刀， 盾构机刀盘进入加固体 2 环后，推力控制在 1800t 以内、推进速度控制在 15mm/min 以内、刀盘转速控制在 0.8rpm 以内、注浆量控制在 4.5 方以上，中部土压控制在 0.1Mpa 左右。6.7.3 贯通前 56 环时，进一步降低盾构掘进推力，掘进推力维持在 400t 左 右，推进油缸压力不大于 4Mpa在掘进的同时，要注意维持土仓内的压力保证 0.05 Mpa无论何种情况下，推进油缸压力均不能大于 6Mpa（特别是在管片安装时）。6.7.4 在贯通
13、前的最后 3 环，要求掘进速度控制在 510mm/min, 刀盘转速控制 在 0.5rpm 以内并逐渐将土压减小到 0。在洞内接收洞门时要密切关注盾构推进系统的推进速度和推进压力以及掘进出 土情况。6.8 盾构出洞施工6.8.1 出洞注意事项1 盾构进入到达段 10 米开始，盾构操控手应注意控制好盾构掘进姿态，使盾构 机尽量平缓掘进，严禁进行大幅度的纠偏动作，以保证盾构机能够平缓到达，推进速 度控制在5mn左右；2 盾构机到达推进安装最后两环管片时要将管片的注浆孔也全部打穿，方便后 续注浆将洞门间隙密实；3 盾构机掘进至盾尾平环板时，先不要急于脱开，要先对最后两环管片进行补充注浆;4机电工程师
14、要检查接收位置水泵是否正常，并要有备用水泵，以便应急。5盾构进入到达段后，加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导盾构机掘进。6当管片最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次注浆孔，注入双液浆进行 封堵。注浆的过程中要密切关注洞门的情况，一旦发现有漏浆的现象立即停止注浆并 进行处理。7当盾构前体盾壳被推出洞门时通过压板卡环上的钢丝绳调整折叶压板使其尽 量压紧橡胶帘布板，以防止洞门泥土及浆液漏出。在管片拖出盾尾时再次拉紧钢丝绳, 使压板能压紧橡胶帘布，让帘布一直发挥密封作用，如图 681。图6.8.1盾构机到站示意图6.8.2准备措施1对洞门中心坐标进行测量确认；2安装洞门环板及密封装置；3洞门封堵材
15、料等各项工作的准备；4端头地面加固注浆孔注浆完后将孔清洗干净，留为盾构机到达时应急时使用, 注意封堵管口，防止窜浆。6.8.3 盾构到达施工注意事项1盾构到达前检查端头土体质量，确保土体含水量及稳定性满足到达要求，确 认接收洞内二衬浇注混凝土强度达到100%2到达前，在洞口内侧准备好砂袋、水泵、水管、木楔、风炮等应急物资和工具。3 准备洞内、洞外的通讯联络工具和洞内的照明设备。4 增加地表沉降监测的频次，并及时反馈监测结果指导施工。5 橡胶帘布内侧涂抹油脂，避免刀盘刮破帘布而影响密封效果。6 在盾构机刀盘距洞门掌子面 0.5m 时应尽量出空土仓中的碴土， 减小对洞门及 端墙的挤压以保证凿除洞门混凝土施工的安全7 在盾构贯通后安装的几环管片，一定要保证注浆饱满密
