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1、盾构快速施工介绍中铁十六局集团有限公司第六工程有限公司摘要 本文通过对深圳地铁一期工程某盾构施工快速掘进进行了分析及总结，给类似盾构施工提供参考。关键词 盾构、快速、施工、介绍一、 工程概况盾构施工法于19世纪初在英国开始使用，经过反复摸索，在近3040年间取得了飞速发展，现在，该施工法已同矿山法一起成为城市隧道施工的两大主要施工方法。20世纪90年代该项技术被引进我国，主要集中应用盾构技术来进行上、下水道、电力通讯隧道、人防工事、地铁隧道等施工。目前在上海、广州、深圳、南京等城市已经开始采用盾构法来施工地铁隧道，盾构法在国内逐渐开始发展普及。盾构施工法与矿山法相比具有的特点是地层掘进、出土运
2、输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主要作业都在盾构保护下进行，因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法。深圳地铁一期工程某区间盾构工程，其线路总长为1947m，其工程概况为：盾构隧道最小水平曲线半径300m，最小垂直曲线半径3000m，最大坡度25。盾构管片设计尺寸为：内径5400mm，外径为6000mm，盾构管片采用通用管片。工程地质情况为：隧道主要穿越富水砂层、粉质粘性土层、圆砾层、角砾层，区间局部含微风化孤石，隧道下部部分位于强风化、中风化花岗岩地层，局部位于微风化地层，岩石天然单轴极限抗压强度最高值为128Mpa，基本上隧道上部为软弱土层，隧道底部或局部为硬岩。在上述复杂的
3、地质条件下，如何在确保施工安全、质量的前提下快速施工、提高施工效率显得优为重要，为达到快速施工的目的，我们从盾构机性能、盾构掘进后续配套设备、施工管理、工程重难点及突发事件处理技术措施四方面着手进行了较多的工作，取得了明显的效果。二、 进度情况统计1、右线进度情况：区间右线隧道总长974.6m，于2004年8月8日始发掘进，于10月10日碰上孤石群，停止掘进，于12月23日恢复掘进，于2005年1月6日贯通。总掘进时间为77天，日平均进度12.6m，右线进度如下图所示。 2、左线掘进进度统计：区间左线隧道总长974m，于2004年8月27日始发掘进，于2004年11月2日贯通。总掘进时间为66
4、天，日平均进度14.8m，左线如下图所示。三、 进度情况分析及原因剖析左、右线进度柱状图反映了盾构始发、到达阶段掘进进度平均在10米/天左右,较正常掘进阶段慢45米/天，整个区间掘进速度正常地反映了盾构掘进的特点，有效的掌握了整体掘进速度。右线在掘进至770多米时碰上孤石群，停止掘进2个月,恢复掘进后途中几次碰上孤石或下部为微分化地层，掘进速度控制在1112米/天左右，但总体的掘进速度达12.6米/天；左线同样经历了上软下硬的地段，因没碰上孤石群，日平均进度达14.8米。就整个进度而言，整个区间日平均进度达14.8米的速度，国内目前还没有先例。期间项目施工单位对盾构机的选型，后配套设备，施工组
5、织管理及各种应急技术措施作了大量而全面的工作。现就上面四项的工作作相应叙述。1、 根据施工要求及地质条件作好盾构选型工作盾构施工法大体上分为开放式和封闭式两种。开放式就是没有隔墙而工作面开放的盾构，考虑到确保工作面稳定、高压气下的作业环境等问题，目前已基本上不再采用这个方法。封闭式盾构是一个设有隔墙且用土或者泥水充满其室内，使土或者泥水保持一定的压力，以获得稳定的工作面的机械挖掘式盾构，即使在复杂围岩条件下，原则上也不需要实施辅助施工方法。由于可以控制工作面的稳定，所以对周围地基的影响小，目前，在施工中使用的绝大部分都是封闭式盾构。根据工作面保持方法的不同，封闭式盾构又分为土压式盾构和泥水式盾
6、构。另外，根据是否有将挖掘出的沙土泥土化的添加剂注入装置，又将土压式盾构细分为土压盾构和加泥式土压平衡盾构。加泥式土压平衡盾构适用的土质为冲积砂砾、水、淤泥、粘土等固结度较低的软地基、洪积地基以及软硬相叠地基等，从土质面积来看它的适用范围最广。但是，在高水压地基中，仅仅用螺旋输送机往往难以满足施工要求，所以有必要考虑安装各种压力送料装置、改良挖掘地质的性状等措施。泥水式盾构，其泥水压管理比较容易。由于可以通过选择不同的土质范围比较广，比如冲积砂砾、沙、淤泥、粘土层或者叠层中地基结构松软层、含水量较高而工作面不稳定层、以及洪积砂砾、沙、淤泥、粘土层，或者相叠层中水分较多，有可能由涌水引起地基崩坍
7、层等。但是，在透水性较高的地基、巨砾地基中，工作面的稳定往往比较困难，所以有必要考虑采用辅助施工法。另外，还需要一定的基地面积，以保证安放泥水处理设备。盾构分类表按开挖方式分按挡土形式分按工作面加压方式分1、 手掘式2、 半机械式3、 机械式1、 开放式2、 密闭式1、 气压式2、 泥水式3、 土压平衡式（削土、加泥）与其它隧道施工方法不同，盾构机是根据每一个施工区段的地质条件、地下水条件、隧道断面大小、区间线路条件、周围建筑物环境等条件进行设计制作。所以，盾构机不是通用机械，而是针对于某种条件的专用机械。也就是说一般很难将盾构机转用到设计隧道以外的工程中加以利用。 盾构机在地下的施工是不可后
8、退的。当盾构机在地下开始掘进施工后，就很难对盾构机的结构组成进行修改。除刀头等部位可以通过特殊的设计得到更换以外，盾构刀盘、压力舱、排土器、推进系统等很难在施工过程中进行修改。从这两点可知，盾构机的设计、制作从根本上决定了隧道施工的成功与否，是盾构隧道施工的最关键的环节。为了设计最为合理的盾构机械就必须进行周密的盾构选型工作。可根据下述流程图进行考虑：盾构选型流程图：根据设计断面选择盾构根据衬砌类型选择配套系统装配式衬砌挤压式砼衬砌砼供给系统衬砌安装机械系统工作面稳定不好时讨论工作面是否稳定测定水压、松弛土层或围岩压力现场原位地层工作面稳定程度辅助工法种类及适用性的校核：压气工法；降水法；化学
9、注浆法；冻结法。地质条件以外的条件：工期；外径、机长；造价；环境因数；沿线条件；基地条件；设计线路，线型条件；给排水条件及通风条件。机种及辅助工法的综合比较分析盾构的选定在国内，由于受工程造价及竖井用地面积和挖掘土处理的影响，大部分都选用加泥式土压平衡盾构。根据本工程的复杂的地质条件和狭小的施工场地等原因，我们选择了加泥式土压平衡盾构。2、精心选配后续配套设备及供应系统在确定好盾构机后，须根据总体施工进度要求及始发井的场地情况精心选配后续配套设备，后续配套设备选择的好坏直接决定了掘进速度的快慢，如选择不当，会限制盾构机的本身的功能发挥。后续配套设备的选择主要从以下几方面考虑：（1）洞内运输系统
10、为尽量减少每掘进循环的时间，必须确保洞内每环掘进的土方一次运出,管片同样一次运出，这样便可以确保安装管片的同时，进行出土作业。而要满足以上要求,须合理编制列车编组、计算土箱方量及电瓶车吨位，列车编组须满足最小长度装运最大运土量，确保弃土一次性运完；电瓶车的吨位主要考虑隧道纵向坡度及列车编组全重，我部的洞内运输组织如图2-1-1，他就反映了上述洞内运输系统的要求；土箱方量主要根据每环掘进的实方及每列车编组的土箱数量决定。(2)地面运输系统地面运输系统主要包括龙门吊、集土坑、夜间出渣。龙门吊起重吨位由土箱满载重量决定，同时要充分考虑余量，比如土箱满载重25吨-30吨，则龙门吊起重吨位在考虑安全系数
11、的前提下在提高2-3吨富裕量。集土坑的存渣量要按最快的掘进速度情况下的两天总出土量为佳，避免出现渣土无处堆放而又无法出渣的情况。夜间出渣尽量满足白天的存渣需要。(3)管片供应系统管片供应系统主要包括管片生产及现场管片存放。在始发掘进前,必须生产满足1-2个月掘进环数的数量，管模数量根据总的进度计划决定，尽量作到充分利用。现场存放一定要充分满足掘进速度的需要，在现场场地不足的情况下，可以尽量压缩其他用地，以确保管片及时供应。正常掘进阶段运输组织 图2-1-1序号图 例说 明1列车一进入盾构机，装土（卸料）；列车二在双开道岔一侧等待。2盾构机停止掘进，列车一装土（卸料）完毕，扳动简易转辙器，列车一
12、退回华侨城始发井弃土（装料）；列车二在双开道岔一侧等待进入盾构机。3扳动简易转辙器，列车二通过道岔进入盾构机装土（卸料）；列车一在华侨城始发井弃土（装料）完毕，回到道岔一道等待；盾构机完成掘进一个循环（1环），列车二退回始发井，列车一等待进入盾构机；重复序号1步骤，进入下一掘进循环。3、加强施工管理工作 （1） 超前考虑，精心组织，全力加快施工进度。盾构施工涉及工种多、工序复杂，环环相扣，具有工厂化、流水化作业的特点，必须超前考虑，充分估计到各种困难，提前做好解决困难的准备工作，才能保证施工的连续性。我们根据地铁公司总工期规划，制定出详细切实可行的施工总体计划；坚持每月召开施工总结会，检查计划落实情况，提出下月施工要点、难点；坚持每周召开工程例会，制定一周工作安排，进行明确分工。这样将总的施工任务分解到每周、每月计划中，落实到具体工作上去，整个施工计划做到计划明确，重点突出。设立总调度、总值班制度，保证快速反应、快速处理现场各种问题。总调度根据实际情况下达当天施工生产计划，统一协调项目部各部门，各施工队的工作衔接，工序衔接问题。从制度上保证项目部团结一心，互相支持、互相配合。工程部技术人员24小时在现场轮流值班指导施工，密切注意施工动态，及时了解各工序的完成情
