盾构施工技术论文

盾构施工技术论文（精选12篇）

盾构施工技术论文 篇1

(接上期)

施工测量

施工测量程序及工艺流程

盾构掘进为主要施工环节,盾构掘进测量以SLS-T导向系统为主,辅以人工测量校核。同时严格贯彻二级测量复核制度,即集团公司精测组复核并交桩于工地项目部测量组,工地测量组再行复核并负责施工放样测量,确保隧道精确贯通,其主要测量程序见图8。

地面控制测量

我方接桩后,立即组织集团公司精测队根据业主提供的工程定位资料和测量标志资料,对所给平面控制点、高程控制点进行复测。为保证隧道的正确贯通及与相邻合同段的顺利衔接,所有的测量工作采用二级复核制度,并密切与监理工程师配合,及时将测量复测成果书报请监理工程师及业主审查、批准。

引测近井平面导线点

利用业主及监理工程师批准的测量成果书,由公司精测队以最近的cpⅡ平面控制点为基准点,以符合或闭合导线的形式,引测至少3个导线点至每个端头井附近,布设成三角形。

引测近井高程点

利用业主及监理工程师批准的精密二等水准网,由子公司精测队以最近的水准点为基准点,将水准点引测至端头井附近,测量等级达到国家二等水准。每端头井附近至少布设两个埋设稳定的水准点,以便相互校核。水准点应埋设混凝土普通水准标石。

联系测量

面联系测量平面坐标传递采用导线定向测量,首先利用经复核过的地面控制点将坐标方位传递到地面近井导线点上,然后从地面近井导线点向地下采用导线测量的方法进行定向,其垂直角不得小于30°,见图9。地面坐标方位的传递和联系导线测量均使用了1s级全站仪,按精密导线测量的精度进行。

高程联系测量高程传递测量采用钢尺悬垂法,钢尺应进行检定。首先,将地面高程传递到近井水准点上,然后在竖井内悬吊经过鉴定合格后的钢尺进行高程传递。悬挂重锤用水准仪在井上、井下观测,传递高程时每次独立观测3测回,每测回变动仪器高度,3测回测得地上、地下水准点的高程较差都小于2mm。具体操作如图10。

地下控制测量

地下平面控制测量洞内施工控制导线由联系井测量的井下起始边为支导线的起始边,沿隧道设计方向布设施工导线点。施工控制导线的平均边长选择在150m左右,尽量按等边直伸导线布设,导线点观测台由钢板焊接而成,采用强制对中装置,利用螺栓固定在管片侧壁上,并在旁边标示点位号及挂警示保护牌,方便保护点位,并根据时间间隔及掘进长度及时复测这些导线点,检查是否移位。

地下高程控制测量盾构机进洞掘进后,高程引至洞内控制导线点上作为高程控制点与平面控制点共用，测量时需要满足二等水准测量的技术要求。作为施工导线用的吊篮高程口由洞内控制水准点用水准测量方法进行引测传递。地下控制水准测量应在隧道贯通前独立进行3次,并与地面向地下传递高程同步。

盾构机测量

盾构机始发前的测量准备盾构机导轨测量主要控制导轨的中线与设计隧道中线偏差不超限,导轨的前后高程与设计高程不能超限，导轨下面是否坚实平整等。它的位置主要是利月地下导线点分别在导轨的前后两端放样出隧道中线上的中心点,利用这2个中心点来控制导轨的平面位置。利用水准仪通过地下水准点测定始发托架的高程,根据测量结果进行调整,使托架的三维坐标测设值与设计值较差应小于3 mm。

盾构机组装前测量对盾构机推进线路数据进行核计算,实测出发、始发井预留洞门中心横向和垂直向的偏差

盾构机组装后测量盾构机组装完成后,在盾构机右上方留出位置安装测量标志,并保证测量通视。盾构机始发时高于设计线路2cm。盾构机就位后精确测定相对于盾构机推进时设计轴线的初始位置和姿态。安装在盾构机内的专用测量设备就位后、立即进行测量,测量成果应与盾构机的初始位置和姿态相符,并报监理工程师备查

盾构机掘进中测量盾构机推进测量以SLS-T导向系统为主辅以人工测量校核,SLS-T导向系统是盾构机自备的导向系统,由德国VMT GmhH公司研制。能全天候的动态测量盾构机的里程、掘进趋势、盾构机的旋转角、水平倾角、俯仰角、盾构机偏离隧道设计中心线的位置、管片的位置、管片的选择安装、盾净空等.SLS-T导向系统所显示的盾构机姿态是盾构机日常掘进的基准,主司机可根据显示的偏差及时调整盾构机的掘进姿态。该系统主要组成部分有ELS靶、激光全站仪、后视棱镜、工业计算机等,见图11。

SLS-T导向系统能够全大候的动态显示盾构机当前位置相对于隧道设计轴线的位置偏差,盾构机主司机可根据显示的偏差及时调整盾构机的掘进姿态,使得盾构机能够沿着正确的方向掘进。

辅助测量和复测盾构机推进实时姿态测量包括其线路中线的平面偏离、高程偏离、纵向坡度、横向旋转和切口里程的测量。应用井下导线成果实测并计算出盾构机的前标、后标的坐标(并进行转角改正),再算出切口和盾尾的坐标与设计坐标进行比较后计算出切口和盾尾的平面偏离值。测出前标中心的竖直角及距离计算出前标的高程,再以盾构机的纵坡计算出切口、盾尾的高程,经与设计高程比较后,计算出切口和盾尾的高程偏离值。每推进一环后,以观测报表的形式提供以上数据。视施工需要也可在推进前和推进过程中增加观测报表次数。

托架测量在盾构机的配置中,用于掘进方向控制的主要为导向系统(SLS-T)来控制,在盾构机右上方管片处安装拖架,拖架用钢板制作,其底部加工强制对中螺栓孔,用以安放全站仪。详见图12。

强制对中点的三维坐标必须预先测量通过洞口的导线起始边传递而来,角度测量采用正倒镜观测四测回的方法;距离观测时每条边均往返观测,各测两测回,并进行气象改正和仪器加乘常数改正;高程测量采用单程双置镜法。

托架采用膨胀螺栓在管片上固定,因为是装在管片上的,管片在安装以后可能会随着时间、注浆情况、地质情况以及其他各种因素的影响,管片会发生不同情况的位移、沉降,拖架坐标、高程就会发生变化,超出一定值,导向系统所显示的姿态就会是一个假值,进一步就会影响到工程的质量,因此在搬站次数达2次或2次以上、在SLS-T导向系统VMT显示的姿态在掘进过程中突然发生变化,并在短时间内不能回到初始值、或者在施工中托架受到施工人员或者物体的碰撞。因此在这些情况下需对托架上的强制对中点坐标与隧道内地下控制导线点坐标相互检核。如较值过大,需再次复核后,确认无误后以地下控制导线测得的三维坐标为准。因此盾构机在推进过程中,测量人员要牢牢掌握盾构机推进方向,让盾构机沿着设计中心轴线推进。

对SLS-T导向系统人工测量复核在掘进施工中,为了保证导向系统的准确性、确保盾构机沿着正确的方向掘进,需周期性的对SLS-T导向系统的数据进行人工测量校核,用人工测量的办法测量出盾构机当前的姿态,与SLS-T导向系统显示的盾构机姿态进行比较,来复核导向系统的测量成果,盾构机始发定位便是根据人工测量的盾构机姿态来进行的,盾构机始发定位时还需精确测定ELS靶相对于盾构机主机的相对位置关系。

盾构机姿态的人工测量盾构机在出厂时,海瑞克公司就根据盾构机的设计与加工尺寸,在盾构机中体的隔板上布置了16个测点,所有的测点都在出厂前详细测设了每一个测点与刀盘中心的相对位置。盾构机掘进人工测量就是利用人工直接采用控制导线的测量办法详细测出这些测点中的部分点位的绝对坐标,然后根据测点与刀盘中心的空间关系,反算出刀盘中心坐标,最后根据设计线路参数与刀盘中心的绝对坐标、测点坐标推算出盾构机的三维控制姿态。除以上所讲需要定期的对盾构机姿态的测量来对SLS-T导向系统的复核。

贯通测量在2个区间隧道贯通前200m、100m、50m处及贯通前分别进行四次贯通测量工作。它是确保盾构机正确进入接收井门洞的一项重要的测量工作。贯通测量工作包括地面控制网联测(平面和高程),接收井门洞中心位置测定(平面和高程),竖井联系测量和井下导线测量等等四项测量工作。

盾构机进洞之前,应对地面控制测量、联系测量、地下控制测量、接收井预留洞和接收井内的盾构机基座进行全面的贯通复测。盾构机距贯通面约100m时,做一次定向测量,以3次定向测量成果直到隧道贯通,精确控制盾构机轴线,要求其切口中心的平面偏离值在±20mm以内,高程控制正值,其值一般为盾构机外径与洞圈内径之差的1/2～3/4。同时对接受竖井预留进洞口中心的三维坐标及直径进行实测,并与设计值比较其实际差值。对接收井内的盾构机基座,按设计图纸放样出盾构机基座的平面位置和高程位置,以迎合盾构机进入竖井时的姿态。

竣工后隧道断面测量贯通测量后由公司测量组利用经贯通测量调整后的施工控制导线点。

断面测量的要求

沿掘进方向,盾构法施工的直线段管片每隔4环,曲线段管片每隔3环测量一个断面,测点为管片接缝处的突出点。

曲线起点、终点、缓圆点、圆缓点、联络线通道、等断面突变处须加测断面,管片规定高程位置的坐标测出。然后根据隧道设计线路与这些坐标的几何关系,计算出这些坐标点与隧道设计中轴线的相对位置关系。

断面测量目的

根据测点的坐标、高程,计算出每一个测点到线路中心线的偏移量,根据三角形的几何关系计算出每个点在隧道断面上的半径,隧道断面呈圆形,由测点的半径可以的得出当前断面有没有失圆。

由所测得点可以判断当前断面是否发生沉降、位移,沉降、位移值是否符合设计规范要求。

测量结果上报监理、业主,由业主测量队对隧道断面进行复核,如有不符合设计规范,超过限差要求,根据实际情况调整轨线。

测量质量控制措施

严格执行集团公司或及其子公司、项目部测量组二级测量复核制度。项目部测量组由经验丰富的、有合格资格的技术人员担当,并配备足够数量、符合精度要求的测量仪器。

使用的测量仪器定期到国家计量局授权的测量仪器鉴定单位鉴定,并将相关资料及鉴定报告报监理工程师。施工测量严格执行双检复核制。测量人员要对测量成果认真记录计算。测量仪器必须由专人使用、专人保管、专人保养。对测量仪器定期进行检定和不定期检查、校核,并认真做好记录,确保仪器放样精度。测量放样的有关数据及成果由专人保管,并要记录完整、清晰,及时上报监理工程师核对。应对地面、地下控制点进行不定期的复核,发现变化应及时改正并上报监理工程师确认。

(本讲完)

盾构施工技术论文 篇2

盾构掘进施工技术交底

一、概况

虎长盾构区间采用两台直径8810mm的日本奥村土压平衡盾构机掘进施工。左右线两台盾构机先后从明挖段工作井始发，掘进至虎门商贸城站南端头井吊出。区间左线长度为2893.084m、右线长度为2894.2m，衬砌结构为C50钢筋混凝土预制管片，内径7700mm、外径8500mm。

盾构掘进施工分为始发，掘进和接收三个阶段，施工中根据每个阶段施工特点采取针对性的技术措施，保证施工安全，满足质量和环保要求。在盾构起始段200m进行试掘进，并根据试掘进调整，确定掘进参数。在盾构到达接收工作井100m前，对盾构轴线进行测量并作调整，保证盾构准确进入接收洞门。

二、施工准备

1、人员准备：

⑴项目部管理人员：工区长，副工区长，工区总工，现场工程师。⑵盾构掘进队：带班员，拼装员，电瓶车司机，注浆员等。

⑶盾构地面队：搅拌站调度、搅拌手，龙门吊司机、司索工，电瓶车充电员等。⑷盾构机修队：盾构机械维修员。⑸盾构电工队：盾构电气检修员。⑹盾构吊装队：广东力特吊装公司。⑺盾构组装队：上海力行公司。

⑻盾构测量队：地面沉降测量员，盾构姿态测量员，管片姿态测量员等。

2、施工机具准备：

⑴两台直径8810mm日本奥村土压平衡盾构机 ⑵搅拌站一座 ⑶电瓶车两台 ⑷循环水箱一个

⑸发电机一台及配套发电机房一座 ⑹电瓶车充电房一座 ⑺龙门吊四台 ⑻350吨履带吊一台 ⑼地面自生产加工房一座

三、施工工艺

1、盾构吊运与组装

根据盾构部件情况、场地情况，制定详细的盾构组装放啊，然后根据相关安全操作规程使用350吨履带吊，200吨汽车吊，60吨龙门吊将盾构机各部件吊运至基坑内，并由力行组装队对盾构机进行组装。

2、盾构机现场调试

根据盾构机主要功能及使用要求制定调试大纲，主要调试内容如下： ⑴盾构壳体 ⑵切削刀盘 ⑶管片拼装机 ⑷螺旋运输机 ⑸皮带运输机 ⑹同步注浆系统 ⑺集中润滑系统 ⑻液压系统 ⑼铰接装置 ⑽电气系统 ⑾渣土改良系统 ⑿盾尾密封系统

对各系统进行空载调试，然后进行整机空载调试，详细记录盾构运转状况，并进行评估。

3、盾构始发

制定详细的始发方案，使用反力架作为盾构机的推进支撑面，精确确定盾构始发标高等已定参数，始发掘进前对洞门土体进行质量检查，对洞门加固的旋喷桩做抽芯检测，制定洞门密封破除方案，使用止水帘布扇形压板对洞门进行密封，确保始发安全。始发掘进时对盾构姿态进行复核。在负环管片定位时，确保管片环面与隧道轴线垂直。始发掘进时重点保护6，7号台车之间的延长管线，对盾构掘进，壁后注浆，管片拼装，出土及材料运输进行工序磨合，尽量在正常掘进时做到环环相扣，工序衔接得当。始发掘进时严格控制盾构的姿态和推力，加大检测力度，根据监控结果调整掘进参数。

4、盾构掘进

根据隧道工程地质和水文地质条件、隧道埋深、线路平面和坡度、地表环境、施工检测结果、盾构姿态以及盾构初始掘进阶段的经验设定盾构滚转角、俯仰角、偏角、刀盘转速、推力、扭矩、螺旋运输机转速、土仓压力、排土量等掘进参数。掘进过程中监测和记录盾构运转情况、掘进参数变化、排除渣土情况，并及时反馈，调整掘进参数，控制盾构姿态。

⑴浆液准备

在前一环管片安装的同时，通知地面队搅拌站把准备掘进的一环浆液4.0m3下放至浆液车上，然后把浆液运进至1号台车位置，插上电源，搅拌浆液1min后把浆液泵进浆液罐。

检查好注浆泵内活塞缸内是否已充满好水，各注浆泵的情况是否正常。⑵同步注浆

当掘进开始时，打开注浆泵，开始注浆，注浆分手动与自动注浆两方式，因为掘进速度不太稳定，常采用手动模式。在自动注浆模式下，一般当掘进速度V=40mm/min时，上面1、4两个泵的速度档位在4-5左右，下面2、3号两个泵速度档位在3左右，当V=20-30mm/min时，四个泵的速度档位在3左右为宜。

在手动模式下，可以根据注浆压力大小调整速度，一般情况下，1.4号泵的注浆压力稳定在1.0-2.0Bar左右，2.3号泵的注浆压力控制在1.5-2.5Bar左右。

每环注浆量保持3.5-4.0m3左右，总冲程数不少于300，平均每泵冲程数为75。操作过程：先启动注浆泵，把注浆模式打至自动或手动模式下，再启动每一个泵的按钮，然后把每个泵的速度档位调至需要的速度档，进行注浆。注浆结束时，先把Speed速度档归零，关掉每一个泵的按钮，再把总铵钮关掉，记下每一个泵的冲程数。

⑶材料（管片）运输施工

掘进队根据隧道的材料需求通知地面下吊材料，当材料吊至离管片车还有1m左右时，司索工通知司机停下，调整材料位置，然后将材料慢慢放下至管片车上。当挂钩或管片吊带完全脱离材料后，司索员才能吹哨通知司机上升挂钩。

⑷材料运输

材料运输时，电瓶车司机听从信号员的口哨及红、绿旗指挥，当信号员发生口哨并挥动绿旗时，电瓶车司机开始电瓶车按挥动方向行驶，当信号员挥动红旗并吹停止口哨声时，电瓶车马上停下，电瓶车每次开动前，均应按动喇叭，警示隧道内工作人员，列车已起动，在运输途中，司机应把警灯打开，以示列车在行驶。

⑸材料吊放安装 当材料运至目的地后，卸材料的工作人员应稳拿轻放，卸前应观察有否人在吊卸区范围，以便及时提醒走开。当轨枕卸下后，按1.2m的间距摆开，并对每根轨枕进行水平调整，然后把钢轨吊上轨枕，调整好位置，装上连接板及后板，并紧好螺栓。

⑹管片拼装

a、根据管片拼装顺序，将须拼装管片位置的千斤顶缩回到位，空出管片拼装位置。b、拼装手使用管片拼装机遥控器控制管片拼装机将管片吸起。c、将管片旋转至目的点位，缓缓向盾壳靠近并最终到达制定位置。

d、千斤顶控制手将须拼装管片位置的千斤顶伸出顶住管片，严格控制盾构千斤顶的压力和伸缩量，保持盾构姿态稳定并确保管片及防水密封条不损坏。

e、螺栓手确定管片位置无误后，使用气枪将纵向及环向螺栓拧紧，确保管片连接螺栓紧固质量符合设计标准。

f、在拼装管片的同时，继续使用龙门吊，电瓶车，上下双梁真空吸盘将管片向刀盘方向运送。

g、余下管片重复以上过程，直到将一环管片完全拼装完成。

h、对已经拼装成环的衬砌环进行椭圆度检查，确保拼装精度，并与测量队联系，对管片的位置进行检测。

⑺掘进时出土

在盾构掘进时就是出土的时候，后面的电瓶渣车必须控制土斗的装土平衡性，并且在土斗一格装满后信号员必须及时发信号让电瓶车司机移动电瓶渣车位置，确保一个渣车中装的土是均匀的，使龙门吊能将渣车吊上去倒掉。

四、质量验收要求

1、盾构掘进施工必须严格控制排土量，每环排土理论系数为98.65方，乘以膨胀系数，约为108～118方每环。盾构掘进了一个管片环宽度，即盾构千斤顶伸长量为2.3米时，就停止掘进，进行管片拼装。管片拼装时应采取措施保持土仓内压力，防止土压无法保持平衡。

2、盾构掘进过程中必须对成环管片与底层的间隙充填注浆，每环理论注浆量为7.85方，实际注浆量约为11.78～14.1方每环。

3、盾构掘进时必须保持盾构与配套设备、抽排水与通风设备、水平运输与垂直提升设备、泥浆管路输送设备、供电系统等正常运行，并保持盾尾密封。

4、盾构掘进过程中遇到下列情况应作应急处理： ⑴盾构前方地层发生坍塌或遇有障碍； ⑵盾构本体滚动角不小于3%；

⑶盾构轴线偏离隧道轴线不小于50mm； ⑷盾构推力与预计值相差较大； ⑸管片严重开裂或严重错台； ⑹壁后注浆系统发生故障无法注浆； ⑺盾构掘进扭矩发生异常波动；

⑻动力系统、密封系统、控制系统等发生故障。

5、必须按照设定的掘进参数沿设计轴线进行盾构掘进，并做好详细记录，对盾构姿态与管片姿态进行人工复核测量。

6、盾构掘进过程中应随时监测和控制盾构姿态，使隧道轴线控制在设计允许偏差范围内。

7、在竖曲线与平曲线线段施工时，应考虑已成环衬砌环竖向、横向位移对隧道轴线控制的影响。

城市地铁盾构施工技术措施探讨 篇3

关键词地铁施工；盾构施工；地层加固；施工技术

中图分类号U2文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)081-0115-01

1工程概况

本标段盾构区间左线全长2386.71延米，右线全长2929.71延米，双线总长5316.42延米，盾构区间附属工程主要包括联络通道5个（含废水泵房1个）、洞门8座。根据本工程岩土工程地质条件和周边环境，本工程拟采用三台复合型土压平衡式盾构机承担左、右线隧道的掘进任务，以适应软弱地层、含水软岩以及软硬混合地层的掘进以及地面沉降控制的需要。

2地铁盾构施工方法

1）本标段盾构区间隧道拟采用3台德国海瑞克EPB6250土压平衡盾构机进行施工。1#、2#盾构机从32#盾构井（中间风井）西端头始发，掘进至官湖站吊出；另一台3#盾构机先从31#左线盾构井始发，掘进至32#盾构井（中间风井）后吊出，再转场到31#右线盾构井进行二次始发，继而掘进至32#盾构井（中间风井）吊出，最终完成本标段盾构区间掘进任务。

2）隧道衬砌采用C50、S12钢筋混凝土预制管片拼装成型，盾构每掘进1.5m拼装1环管片外径6000mm，内径5400mm，每环管片长度1500mm，管片拼装采用“3+2+1楔形块”错缝拼装，管片接缝采用三元乙丙弹性橡胶止水条防水。盾构掘进所产生的环形间隙采用同步注浆充填以控制地层变形，必要时采取二次注浆补强。

3）盾构区间隧道水平运输采用43kg/m钢轨铺设单线、每台盾构机采用1+1列40t编组列车进行水平运输。中间风井垂直运输左、右线各由一台45t A型门吊负责卸碴，一台15t门吊负责进洞材料的供应；31#盾构井采用一台45t A型门吊负责卸碴兼进洞材料的供应，完工后专场至32#盾构井。碴土外运拟委托广州市有资质的散体物料运输公司完成。

4）盾构施工阶段，现场配置两辆具备宣传广播器、警示灯、应急围蔽、钻孔机械、注浆机械及清理功能的地面工程综合处理车，以确保盾构施工过程中应急处理及时到位。

3盾构掘进工序流程及控制程序

3.1盾构掘进工序流程

盾构掘进工作是盾构隧道施工的主要环节，掘进工作的各个环节是否顺利进行的关键，在施工中应使各个环节、工种密切配合，环环相扣，施工的进度、质量才可能满足总进度目标、质量目标的要求。

3.2掘进控制程序

盾构隧道施工掘进过程的控制制约着各个后续的工作，隧道掘进关键的点在于：①刀具充分切削、破碎地层；②被破碎、切削下来的地层能被顺利排出。故对于掘进参数的选择就显得十分重要，尤其是针对地层的不同选择不同的刀具布置方式、掘进推力、转速，碴土改良中泥水和泡沫的注入参数设定等。

4盾构掘进方向控制与调整

由于地层软硬不均、隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进不可能完全按照设计的隧道轴线前进，将会产生一定的偏差。当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力过大，严重时产生管片错台过大、开裂、漏水等现象。因此，盾构施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向，及时有效纠正掘进偏差。

4.1盾构掘进方向控制

根据以往工程盾构施工经验，结合本工程的具体情况，采取以下方法控制盾构掘进方向：

1）采用SLS-T APD导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测。SLS-T APD系统使用棱镜和经纬仪来测量机器的位置来实现导向工作，这些装置用电缆和电脑相连。安装在隧道里的经纬仪测量两个棱镜的位置，确定机器所处的位置，系统就能计算出它与隧道规划路线的偏差，然后信息就会显示在与电脑连接的一个很大的易读的显示器上。该电脑通常安放在离设备操作人员控制台很近的地方，以便操作人员利用这些信息给机器导向。该电脑也可以储存和允许输入系统需要的信息。据此调整控制盾构机掘进方向，使其始终保持在允许的偏差范围内。该系统的配置及导向原理见本标书：“施工测量、监控量测内容”。随着盾构推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位，为保证推进方向的准确可靠性，每周进行两次人工测量，以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态。确保盾构掘进方向的正确。

2）采用分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向。根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的盾构姿态信息，结合隧道地层情况，通过分区操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向。

在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力和速度；在下坡段掘进时则适当加大上部油缸的推力和速度；在左转弯曲线段掘进时，则适当加大右侧油缸推力和速度；在右转弯曲线掘进时，则适当加大左侧油缸的推力和速度；在直线平坡段掘进时，则应尽量使所有油缸的推力和速度保持一致。

在均勻的地质条件时，保持所有油缸推力与速度一致；在软硬不均的地层中掘进时，则应根据不同地层在断面的具体分布情况，遵循硬地层一侧推进油缸的推力和速度适当加大，软地层一侧油缸的推力和速度适当减小的原则来操作。在掘进时，分区压力的调整均要根据盾构机的姿态与设计轴线的偏差情况确定，同时应该注意分区千斤顶的压力差不宜过大，通常要求对应千斤顶压力差一组不大于另一组的1/3，以免在大推力的情况下因压力差过大对隧道管片产生破损。

4.2盾构掘进姿态调整与纠偏

盾构机在掘进过程中，不可能完全按照设计线路掘进，有时要产生一定的偏差。一般情况下，盾构机如果偏离设计轴线20mm，就要进行盾构机纠偏。

盾构机纠偏是依靠调整各组推进油缸的压力来实现的，同时在安装管片时，也应根据盾构机的纠偏方向安装相应的转弯环。在急弯和变坡段，必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖来纠偏。当滚动超限时，盾构机会自动报警，此时应采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。对偏差过大的情况，也可以用铰接油缸来纠偏。

盾构机纠偏应逐步进行，不能一次到位。一般情况下，每环的纠偏量在水平方向上不超过9mm，在竖直方向上不超过5mm。同时安装管片也应注意，所选取的管片类型应考虑在安装完毕以后的管片平面尽量与盾构机的轴线垂直。也就是管片安装完毕之后，保持盾构机各组油缸的初始行程基本一致。

5结束语

本文针对该盾构隧道底通过砂层等特殊地段，提出相应的施工技术处理措施。工程实践表明，本工程盾构施工所采取的技术措施工期合理，经济效益较明显，可为同类工程施工提供参考借鉴。

参考文献

[1]叶康慨.沈阳地铁过河隧道盾构施工技术[J].隧道建设,2007,12．

[2]李宏安.北京地铁隧道盾构施工的技术要点[J].市政技术,2007,11.

盾构施工技术论文 篇4

关键词：地铁,盾构,自动导向系统

随着城市建设的飞速发展, 我国在各大城市都开展了地铁建设, 为了满足盾构掘进按设计要求贯通 (贯通误差必须小于±50 mm) , 必须研究每一步测量工作所带来的误差, 包括地面控制测量, 竖井联系测量, 地下导线测量, 盾构机姿态定位测量4个阶段。

1盾构机自动导向系统的组成与功能

现在的盾构机都装备有先进的自动导向系统, 本区间盾构机上的自动导向系统为德国VMT公司的SLS-T系统, 主要由以下四部分组成:1) 具有自动照准目标的全站仪。2) ELS (电子激光系统) , 亦称为标板或激光靶板。3) 计算机及隧道掘进软件。4) 黄色箱子。它主要给全站仪供电, 保证计算机和全站仪之间的通信和数据传输。

2 盾构机自动导向定位的基本原理

地铁隧道贯通测量中的地下控制导线是一条支导线, 它指示着盾构的推进方向, 导线点随着盾构机的推进延伸, 导线点通常建立在管片的侧面仪器台上和右上侧内外架式的吊篮上, 仪器采用强制归心, 为了提高地下导线点的精度, 应尽量减少支导线点, 拉长两导线点的距离 (但又不能无限制的拉长) , 并尽可能布设近乎直伸的导线。一般两导线点的间距宜控制在150 m左右。在掘进中盾构机的自动导向系统主要是根据地下控制导线上一个点的坐标 (即X, Y, Z) 来确定的, 这个点就是带有激光器全站仪的位置, 然后全站仪将依照作为后视方向的另一个地下导线的控制点来定向, 这样就确定了北方向, 即方位角。再利用全站仪自动测出的测站与ELS棱镜之间的距离和方位角, 就可以知道ELS棱镜的三维坐标 (即X, Y, Z) 。激光束射向ELS, ELS就可以测定激光相对于ELS平面的偏角。在ELS入射点之间测得的折射角及入射角用于测定盾构机相对于隧道设计轴线 (DTA, 已事先计算好并输入计算机) 的偏角。坡度和旋转直接用安装在ELS内的倾斜仪测量。这个数据大约2次/s传输至控制用的计算机。通过全站仪测出的与ELS之间的距离可以提供沿着DTA掘进的盾构机的里程长度。所有测得的数据由通信电缆从黄盒子传输至计算机, 通过软件组合起来用于计算盾构机轴线上前后两个参考点的精确空间位置, 并与隧道设计轴线 (DTA) 比较, 得出的偏差值显示在屏幕上, 这就是盾构机的姿态, 在推进时只要控制好姿态, 盾构机就能精确地沿着隧道设计轴线掘进, 保证隧道能顺利准确的贯通。

3 盾构机姿态位置的检测和计算

我们采用棱镜法来对盾构机的姿态进行检查。在盾构机内有15个参考点 (M8螺母) , 这些点在盾构机构建之前就已经定好位了, 它们相对于盾构机的轴线有一定的参数关系 (见表1) , 即它们与盾构机的轴线构成局部坐标系 (见图1) 。在进行测量时, 只要将特制的适配螺栓旋到M8螺母内, 再装上棱镜。现在这些参考点的测量可以达到毫米的精度。已知的坐标和测得的坐标经过三维转换, 与设计坐标比较, 就可以计算出盾构机的姿态和位置参数等。

下面来说明如何用棱镜法计算盾构机的姿态和位置。

我们利用洞内地下导线控制点, 只要测出15个参考点中的任意三个点 (最好取左、中、右三个点) 的实际三维坐标, 就可以计算盾构机的姿态 (但在实际操作中, 我们往往会多测量几个点, 以便剔除粗差与检核) 。对于以盾构机轴线为坐标系的局部坐标来说, 无论盾构机如何旋转和倾斜, 这些参考点与盾构机的盾首中心和盾尾中心的空间距离是不会变的, 它们始终保持一定的值, 这些值我们可以从它的局部坐标计算出来。

从图1中可以看出, 在以盾构机轴线构成局部坐标系中, 盾首中心为坐标原点, 坐标为 (0, 0, 0) , 盾尾中心坐标为 (4.096, 0,

表2为我们在盾构机始发时测出的均匀分布的点7, 8, 9, 10, 11, 14几个参考点的实际三维坐标。

根据以上数据就可以列出两组三元二次方程组, 来解出盾首中心和盾尾中心的实际三维坐标, 方程组如下:

第一组 (计算盾首中心三维坐标) :

第二组 (计算盾尾中心三维坐标) :

三个方程三个未知量, 采用专业软件解算方程组。我们从表2中的数据中取出任意三组数据代入计算, 在剔除测量带来的误差后可以解出盾首中心的坐标为:

X首=37 551.636 9, Y首=27 883.412 5, Z首=-23.347。

在此里程上盾首中心的设计三维坐标为:

X首=37 551.658 1, Y首=27 883.414 5, Z首=-23.365。

ΔX=21.2 mm, ΔY=2 mm, ΔZ=-18 mm, 盾首中心左右偏差为+21.3 mm (正表示向右偏) , 上下偏差为-18 mm, 负号表示偏下

用第二组方程可以解出盾尾坐标为:

X尾=37 554.816 7, Y尾=27 885.989 9, Z尾=-23.355 2。

在此里程上盾尾中心的设计三维坐标为:

X尾=37 554.772 1, Y尾=27 885.986 3, Z尾=-23.374。

ΔX=-44.6 mm, ΔY=-3.6 mm, ΔZ=-18.8 mm, 盾首中心左右偏差为-44.7 mm (负表示向左偏) , 上下偏差为-18.8 mm, 负号表示偏下。盾构机的坡度为 (-23.347+23.355 2) /4.096=+0.002=+2‰。

从以上数据可以得知, 在与对应里程上盾首中心和盾尾中心设计的三维坐标比较后, 就可以得出盾构机轴线与设计轴线的左右偏差值和上下偏差值, 以及盾构机的坡度, 这就是盾构机的姿态。

4结语

把计算得出的盾构机姿态与自动导向系统在计算机屏幕上显示的姿态作比较, 根据实践经验, 只要两者的差值不大于10 mm, 就可以认为自动导向系统是正确的。在广州地铁六号线某盾构标段已推进的300多米隧道中, 曾多次采用棱镜法检核盾构机姿态, 两者的偏差值较差均不大于10 mm, 证明了该方法在检核自动导向系统的正确性是可靠有效的。

参考文献

[1]GB 50308-1999, 地下铁道、轻轨交通工程测量规范[S].

[2]GB 50299-1999, 地下铁道施工及验收规范[S].

盾构原理施工 篇5

1．盾构机的掘进

液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。

2．掘进中控制排土量与排土速度

当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。

3.管片拼装

盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。

盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用

盾构机的最大直径为6.28m，总长65m，其中盾体长8.5m，后配套设备长56.5m，总重量约406t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩5300kN?m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。

1.盾体

盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。

前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。

前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力，这30个千斤顶按上下左右被分成A、B、c、D四组，掘进过程中，在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行，从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量拟合隧道设计轴线。

中盾的后边是尾盾，尾盾通过14个被动跟随的铰接油缸和中盾相连。这种铰接连接可以使盾构机易于转向。

2.刀盘

刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体，刀盘的开口率约为28％，刀盘直径6．28m，也是盾构机上直径最大的部分，一个带四根支撑条幅的法兰板用来连接刀盘和刀盘驱动部分，刀盘上可根据被切削土质的软硬而选择安装硬岩刀具或软土刀具，刀盘的外侧还装有一把超挖刀，盾构机在转向掘进时，可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盘的径向方向向外伸出，从而扩大开挖直径，这样易于实现盾构机的转向。超挖刀油缸杆的行程为50mm。刀盘上安装的所有类型的刀具都由螺栓连接，都可以从刀盘后面的泥土仓中进行更换。

法兰板的后部安装有一个回转接头，其作用是向刀盘的面板上输入泡沫或膨润土及向超挖刀液压油缸输送液压油。

3.刀盘驱动

刀盘驱动由螺栓牢固地连接在前盾承压隔板上的法兰上，它可以使刀盘在顺时针和逆时针两个方向上实现0-6．1rpm的无级变速。刀盘驱动主要由8组传动副和主齿轮箱组成，每组传动副由一个斜轴式变量轴向柱塞马达和水冷式变速齿轮箱组成，其中一组传动副的变速齿轮箱中带有制动装置，用于制动刀盘。

安装在前盾右侧承压隔板上的一台定量螺旋式液压泵驱动主齿轮箱中的齿轮油，用来润滑主齿轮箱，该油路中一个水冷式的齿轮油冷却器用来冷却齿轮油。

4.双室气闸

双室气闸装在前盾上，包括前室和主室两部分，当掘进过程中刀具磨损工作人员进入到泥土仓检察及更换刀具时，要使用双室气闸。

在进入泥土仓时，为了避免开挖面的坍坍，要在泥土仓中建立并保持与该地层深度土压力与水压力相适应的气压，这样工作人员要进出泥土仓时，就存在一个适应泥土仓中压力的问题，通过调整气闸前室和主室的压力，就可以使工作人员可以适应常压和开挖仓压力之间的变化。但要注意，只有通过高压空气检查和受到相应培训有资质的人员，才可以通过气闸进出有压力的泥土仓。

现以工作人员从常压的操作环境下进入有压力的泥土仓为例，来说明双室气闸的作用。工作人员甲先从前室进入主室，关闭前室和主室之间的隔离门，按照规定程序给主室加压，直到主室的压力和泥土仓的压力相同时，打开主室和泥土仓之间的闸阀，使两者之间压力平衡，这时打开主室和泥土仓之间的隔离门，工作人员甲进入泥土仓。如果这时工作人员乙也需要进入泥土仓工作，乙就可以先进入前室，然后关闭前室和常压操作环境之间的隔离门，给前室加压至和主室及泥土仓中的压力相同，扣开前室和主室之间的闸阀，使两者之间的压力平衡，打开主室和前室之间的隔离门，工作人员乙进入主室和泥土仓中。5.管片拼装机

管片拼装机由拼装机大梁、支撑架、旋转架和拼装头组成。

拼装机大梁用法兰连接在中盾的后支撑架上，拼装机的支撑架通过左右各两个滚轮安放在拼装机大梁上的行走槽中，一个内圈为齿圈形式外径3．2m的滚珠轴承外圈通过法兰与拼装机支撑架相连，内圈通过法兰与旋转架相连，拼装头与旋转支架之间用两个伸缩油缸和一个横粱相连接。

现以拼装头在正下方位置的情况为例，来说明拼装机的运动情况。两个拼装机行走液压油缸可以使支撑架、旋转架、拼装头在拼装机大梁上沿隧道轴线方向移动；安装在支撑架上的两个斜盘式轴向柱塞旋转马达，通过驱动滚珠轴承的内齿圈可以使旋转架和拼装头沿隧道圆周方向左右旋转各200度；通过伸缩油缸可以使拼装头上升或下降；拼装头在油缸的作用下又可以实现在水平方向上的摆动，和在竖直方向上的摆动以及抓紧和放松管片的功能。这样在拼装管片时，就可以有六个方向的自由度，从而可以使管片准确就位。

拼装手可以使用有线的或遥控的控制器操作管片拼装机，用来拼装管片。我们采用的是1．2m长的通用管片，一环管片由六块管片组成，它们是三个标准块、两块临块和一块封顶块。封顶块可以有十个不同的位置，代表十种不同类型的管环，通过选择不同类型的管环就可以使成型后的隧道轴线与设计的隧道轴线相拟合。隧道成型后，管环之间及管环的管片之间都装有密封，用以防水。管片之间及管环之间都由高强度的螺栓连接。

6.排土机构

盾构机的排土机构主要包括螺旋输送机和皮带输送机。螺旋输送机由斜盘式变量轴向柱塞马达驱动，皮带输送机由电机驱动。碴土由螺旋输送机从泥土仓中运输到皮带输送机上，皮带输送机再将碴土向后运输至第四节台车的尾部，落入等候的碴土车的土箱中，土箱装满后，由电瓶车牵引沿轨道运至竖井，龙门吊将士箱吊至地面，并倒人碴土坑中。

螺旋输送机有前后两个闸门，前者关闭可以使泥土仓和螺旋输送机隔断，后者可以在停止掘进或维修时关闭，在整个盾构机断电紧急情况下，此闸门也可由蓄能器贮存的能量自动关闭，以防止开挖仓中的水及渣土在压力作用下进入盾构机。

7.后配套设备

后配套设备主要由以下几部分组成：管片运输设备、四节后配套台车及其上面安装的盾构机操作所需的操作室、电气部件、液压部件、注浆设备、泡沫设备、膨润土设备、循环水设备及通风设备等。

A.管片运输设备

管片运输设备包括管片运送小车、运送管片的电动葫芦及其连接桥轨道。

管片由龙门吊从地面下至竖井的管片车上，由电瓶车牵引管片车至第一节台车前的电动葫芦—方，由电动葫芦吊起管片向前运送到管片小车上，由管制、车再向前运送，供给管片拼装机使用。B.一号台车及其上的设备

一号台车上装有盾构机的操作室及注浆设备。

盾构机操作室中有盾构机操作控制台、控制电脑、盾构机PLC自动控制系统、VMT隧道掘进激光导向系统电脑及螺旋输送机后部出土口监视器。

C.二号台车及其上的设备

二号台车上有包含液压油箱在内的液压泵站、膨润土箱、膨润土泵、盾尾密封油脂泵及润滑油脂泵。液压油箱及液压泵站为刀盘驱动、推进油缸、铰接油缸、管片拼装机、管片运输小车、螺旋输送机、注浆泵等液压设备提供压力油。泵站上装有液压油过滤及冷却回路，液压油冷却器是水冷式。

盾尾密封油脂泵在盾构机掘进时将盾尾密封油脂由12条管路压送到三排盾尾密封刷与管片之间形成的两个腔室中，以防止注射到管片背后的浆液进入盾体内。

润滑油脂泵将油脂泵送到盾体中的小油脂桶中，盾构机掘进时，4kw电机驱动的小油脂泵将油脂泵送到主驱动齿轮箱、螺旋输送机齿轮箱及刀盘回转接头中。这些油脂起到两个作用，一个作用是被注入到上述三个组件中唇形密封件之间的空间起到润滑唇形密封件工作区域及帮助阻止赃物进入被密封区域内部的作用，对于螺旋输送机齿轮箱还有另外一个作用，就是润滑齿轮箱的球面轴承。

D.三号台车及其上的设备

三号台车上装有两台打气泵、一个1立方米贮气罐、一组配电柜及一台二次风机。

打气泵可提供8Bar的压缩空气并将压缩空气贮存在贮气罐中，压缩空气可以用来驱动盾尾油脂泵、密封油脂泵和气动污水泵，用宋给人闸、开挖室加压，用来操作膨润土、盾尾油脂的气动开关，用来与泡沫剂、水混合形成改良土壤的泡沫，用来8嘞气动工具等。

二次风机由11kW的电机驱动，将由中间井输送至第四节台车位置处的新鲜空气，继续向前泵送至盾体附近，以给盾构机提供良好的通风。

E.四号台车及其上的设备

四号台车上装有变压器、电缆卷筒、水管卷筒、风管盒。

铺设在隧道中的两条内径为100mm的水管作为盾构机的进、回水管，将竖井地面的蓄水池与水管卷筒上的水管连接起来，与蓄水池连接的一台高压水泵驱动盾构机用水在蓄水池和盾构机之间循环。通常情况下，进人盾构机水管卷筒水管的水压控制在5Bar左右。正常掘进时，进人盾构机水循环系统的水有以下的用途：对掖压油、主驱动齿轮油、空压机、配电柜中的电器部件及刀盘驱动副变速箱具有冷却功能，为泡沫剂的合成提供用水，提供给盾构机及隧道清洁用水。蓄水池中的水用冷却塔进行循环冷却。

风管盒中装有折叠式的风管，风管与竖井地面上的风肌连接，向隧道中的盾构机里提供新鲜空气。新鲜空气通过风管被送至第四节台车的位置。

8.电气设备

盾构机电气设备包括电缆卷筒、主供电电缆、变压器、配电柜、动力电缆、控制电缆、控制系统、操作控制台、现场控制台、螺旋输送机后部出土口监视器、电机、插座、照明、接地等。电器系统最小保护等级为IP5．5。

主供电电缆安装在电缆卷筒上，10kV的高压电由地面通过高压电缆沿隧道输送到与之连接的主供电电缆上，接着通过变压器转变成400v，50Hz的低压电进人配电柜，再通过供电电缆和控制电缆供盾构机使用。

西门子S7-PLC是控制系统的关键部件，控制系统用于控制盾构机掘进、拼装时的各主要功能。例如盾构机要掘进时，盾构机司机按下操作控制台上的掘进按钮，一个电信号就被传到PLC控制系统，控制系统首先分析推进的条件是否具备(如推进油缸液压油泵是否打开，润滑脂系统是否工作正常等，．如果推进的条件不具备，就不能推进，如果条件具备，控制系统就会使推进按钮指示灯变亮，同时控制系统也会给推进油缸控制阀的电磁阀供电，电磁阀通电打开推进油缸控制阀，盾构机开始向前推进。PLC安装于控制室，在配电柜里装有远程接口，PLC系统也与操作控制台的控制电脑及VMT公司的SLS-T隧道激光导向系统电脑相连。

盾构机操作室内的操作控制台和盾构机某些可移动装置旁边的现场控制台(如管片拼装机、管片吊车、管片运送小车等)用来操作盾构机，实现各种功能。操作控制台上有控制系统电脑显示器、实现各种功能的按钮、调整压力和速度的旋钮、显示压力或油缸伸长长度的显示模块及各种钥匙开关等。

螺旋输送机后部出土口监视器用来监视螺旋输送机的出土情况。

电机为所有液压油泵、皮带机、泡沫剂泵、合成泡沫用水水泵、膨润土泵等提供动力。当电机的功率在30kW以下时，采用直接起动的方式，当电机的功率大于30kW时，为了降低起动电流，采用星形—三角形起动的方式。

9.辅助设备

辅助设备包括数据采集系统、S1S-T隧道激光导向系统、注浆装置、泡沫装置、膨润土装置。

A.数据采集系统

数据采集系统的硬件是一台有一定配置要求的计算机和能使该计算机与隧道中掘进的盾构机保持联络的调制解调器、转换器及电话线等原件。该计算机可以放置在地面的监控室中，并始终与隧道中掘进的盾构机自动控制系统的PLC保持联络，这样数据采集系统就可以和盾构机自动控制系统的PLC具有相同的各种关于盾构机当前状态的信息。数据采集系统按掘进、管片拼装、停止掘进三个不同运行状态段来记录、处理、存储、显示和评判盾构机运行中的所有关键监控参数。

通过数据采集系统，地面工作人员就可以在地面监控室中实时监控盾构机各系统的运行状况。数据采集系统还可以完成以下任务：用来查找盾构机以前掘进的档案信息，通过与打印机相连打印各环的掘进报告，修改隧道中盾构机的PLC的程序等等。

B.隧道掘进激光导向系统

德国VMT公司的SLS-T隧道掘进激光导向系统主要作用有以下几点：

①可以在隧道激光导向系统用电脑显示屏上随时以图形的形式显示盾构机轴线相对于隧道设计轴线的准确位置，这样在盾构机掘进时，操作者就可以依此来调整盾构机掘进的姿态，使盾构机的轴线接近隧道的设计轴线，这样盾构机轴线和隧道设计轴线之间的偏差就可以始终保持在一个很小的数值范围内。

②推进一环结束后，隧道掘进激光导向系统从盾构机PLC自动控制系统获得推进油缸和铰接油缸的油缸杆伸长量的数值，并依此计算出上一环管片的管环平面，再综合考虑被手工输入隧道掘进激光导向系统电脑的盾尾间隙等因素，计算并选择这—环适合拼装的管片类型。

③可以提供完整的各环掘进姿态及其他相关资料的档案资料。

④可以通过标准的隧道设计几何元素计算出隧道的理论轴线。

⑤可以通过调制解调器和电话线和地面的一台电脑相连，这样在地面就可以实时监控盾构机的掘进姿态。

隧道掘进激光导向系统主要部件有激光经纬仪、带有棱镜的激光靶、黄盒子、控制盒和隧道掘进激光导向系统用电脑。

激光经纬仪临时固定在安装好的管片上，随着盾构机的不断向前掘进，激光经纬仪也要不断地向前移动，这被称为移站。激光靶则被固定在中盾的双室气闸上。激光经纬仪发射出激光束照射在激光靶上，激光靶可以判定激光的入射角及折射角，另外激光靶内还有测倾仪，用来测量盾构机的滚动和倾斜角度，再根据激光经纬仪与激光靶之间的距离及各相关点的坐标等数据，隧道掘进激光导向系统就可以计算出当前盾构机轴线的准确位置。

控制盒用来组织隧道掘进激光导向系统电脑与激光经纬仪和激光靶之间的联络，并向黄盒子和激光靶供电。黄盒子用来向激光经纬仪供电并传输数据。隧道掘进激光导向系统电脑则是将该系统获得的所有数据进行综合、计算和评估。所得结果可以被以图形或数字的形式显示在显示屏上。

C.注浆装置

注浆装置主要包括两个注浆泵、浆液箱及管线。

在竖井，浆液被放入浆液车中，电瓶车牵引浆液车至盾构机浆液箱旁，浆液车将浆液泵入浆液箱中。两个注浆泵各有两个出口，这样总共有四个出口，四个出口直接连至盾尾上圆周方向分布的四个注浆管上，盾构机掘进时，山注浆泵泵出的浆液被同步注入隧道管片与土层之间的环隙中，浆液凝固后就可以起到稳定管片和地层的作用。

为了适应开挖速度的快慢，注浆装置可根据压力来控制注浆量的大小，可预先选择最小至最大的注浆压力，这样可以达到两个目的，一是盾尾密封不会被损坏，管片不会受过大的压力，二是对周围土层的扰动最小。注浆方式有两种：人工方式和自动方式。人工方式可以任选四根注浆管中的一根，由操作人员在现场操作台上操作按钮启动注浆系统；自动方式则是在注浆现场操作台上预先设定好的，盾构机掘进即启动注浆系统。

D.泡沫装置

泡沫系统主要包括泡沫剂罐、泡沫剂泵、水泵、四个溶液计量调节阀、四个空气剂量调节阀个液体流量计、四个气体流量计、泡沫发生器及连接管路。

泡沫装置产生泡沫，并向盾构机开挖室中注入泡沫，用于开挖土层的改良，作为支撑介质的土在加入泡沫后，其塑型、流动性、防渗性和弹性都得至U改进，盾构机掘进驱动功率就可减少，同时也可减少刀具的磨损。

泡沫剂泵将泡沫剂从泡沫剂罐中泵出，并与水泵泵出的水按盾构司机操作指令的比例混合形成溶液，控制系统是通过安装在水泵出水口处的液体流量计测量水泵泵出水的流量，并根据这一流量控制泡沫剂泵的输出量来完成这一混合比例指令的。混合溶液向前输送至盾体中，被分配输送到四条管路中，经过溶液剂量调节阀和液体流量计后，又被分别输送到四个泡沫发生器中，在泡沫发生器中与同时被输入的压缩空气混合产生泡沫，压缩空气进入泡沫发生器前也要先经过气体流量计和空气剂量调节阀。泡沫剂溶液和压缩空气也是按盾构机司机操作指令的比例混合的，这一指令需通过盾构机控制系统接收液体流量计和气体流量计的信息并控制空气剂量调节阀和溶液剂量调节阀来完成。最后，泡沫沿四条管路通过刀盘旋转接头，再通过刀盘上的开口，注入到开挖室中。在控制室，操作人员也可以根据需要从四条管路中任意选择，向开挖室加入泡沫。

E.膨润土装置

膨润土装置也是用来改良土质，以利于盾构机的掘进。膨润土装置主要包括膨润土箱、膨润土泵、九个气动膨润土管路控制阀及连接管路。

和浆液一样，在竖井，膨润土被放人膨润土车中，电瓶车牵引膨润土车至膨润土箱旁，膨润土车将膨润土泵入膨润土箱中。

需要注入膨润土时，膨润土被膨润土泵沿管路向前泵至盾体内，操作人员可根据需要，在控制室的操作控制台上，通过控制气动膨润土管路控制阀的开关，将膨润土加入到开挖室、泥土仓或螺旋输送机中。

希望对你有点用！

盾构施工技术论文 篇6

摘要：随着我国经济的不断发展及国力的提升，人民生活质量的改善，国家对基础建设投资加大，我国主要城市相继开始修筑城市地铁轨道交通工程，特别是南方地区经济发展速度较快，城市地铁轨道交通发展较快。盾构施工工艺在地铁建设中被广泛应用。与此同时，在修建过程中，尤其在南方地区，地下水丰富、情况复杂，盾构在接收和始发过程中风险更显突出。

关键词：建筑工程；施工技术；盾构

一、杭州地铁1号线16、17号盾构区间工程概况

1.1、主要设计概况

杭州地铁1号线16、17号盾构区间工程由2个盾构区间双线单圆隧道及其它附属工程组成。其中：【九堡东站～下沙西站】盾构区间左线3005.041m、右线3002.121m，双线合计长度6007.162m，并设有1个中间风井及4个联络通道；【下沙东站～文泽路】盾构区间左线1121.024m、右线1121.77m，双线合计长度2242.794m，设有一个联络通道。

1.2、地质、水文状况

工程建设位置位于杭州市钱塘江北岸的萧绍冲积平原，地势较为平坦，地面标高约为5.31～5.41m。地貌形态单一，属冲海积平原地貌类型。陆路交通发达，河道水系密布。本段区间地质条件复杂，沿线地层主要为粉土、砂土及粘土。沿线隧道穿越的岩土层均为③稍密～中密状的饱和粉土及砂土，隧道围岩分类均为Ⅰ类。盾构始发于接收端头地层主要为总体强度特征为较低～一般。

地下水位较高，一般在地面以下1—1.5米左右，赋存形式为地下浅层空隙水。含水层组主要为全新统冲海积砂质粉土，包括②、③层粉质粘土和砂质粉土，含水层厚度在22.6～35.7m。隧道范围内地层以粉土、砂土为主。总体上，③层粉土、砂土层渗透性稍好，在水头差作用和摇振反应的作用下，易产生流砂、涌砂现象，应采取相应防治措施。

二、杭州地铁1号线区间工程盾构工作井端头加固方法和实施情况

杭州地区地铁工程盾构工作井端头加固方法大部分采用高压旋喷加固法或采用三轴深层搅拌桩与高压旋喷相结合的方法。一般情况下采用三轴深层搅拌桩与高压旋喷相结合的方法较多，按照地面加固范围四周采用单排高压旋喷加固中间采用三轴深层搅拌桩。由于采用施工设计总承包形式，各盾构区间设计单位设计的加固长度不尽相同，进出洞分别有4米及6米、6米及9米。存在风险较大，必须采取其它的辅助措施。

无论采取何种加固方法，其加固范围、长度、质量均应保证。某单位过江（钱塘江）隧道，始发端头采用三轴深层搅拌桩与高压旋喷相结合的方法，由于质量控制不好，无法凿除洞门挡墙，造成盾构迟迟不能始发，后来不得不采用冷冻法加固。过中间风井时由于同样的原因，不得不进行“水中进洞”。

三、盾构在软土地层进出洞安全技术措施

3.1采取安全的技术措施

为确保盾构机安全进出洞，其端头加固应确保加固质量，止水效果至关重要，应按照预防为主，多道防线、综合治理的原则采取措施，不但地面要采取措施，而且洞内要采取措施。本标段端头加固采用三重管高压旋喷注浆加固方法。

3.2降水辅助措施

虽然，对盾构进出洞端头进行了加固，由于检测手段的局限性，不能完全反映加固体的真实质量，因此，我们按照防堵结合、综合治理的防水原则，采取真空管井的降水方法，将水头降至3/4洞门一下。另一方面，由于进洞设计端头加固长度只有6米，出洞加固长度9米，不能满足 盾构进出洞对加固体长度的需要，将降水范围扩大，以弥补加固体长度不够所带来的安全隐患。如下图所示，为盾构过中间风井的进出洞加固范围及降水平面布置图：

3.3测量、监测控制措施

距接收端头100米之前，应做好贯通前联系测量工作，及时复核洞内测站、调整盾构机姿态。并对预留洞门钢环精度进行复测，确保盾构准确、精密贯通；当盾构进入到达段后，加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导盾构机掘进；当盾构机刀盘距离贯通里程小于10m时，在掘进过程中，专人负责观测出洞洞口的变化情况，始终保持与盾构机司机联系，及时调整掘进参数。

3.4盾构接收措施

盾构接收进入降水区之前，应做好各种接收准备工作，包括贯通前的联系测量、接收托架安装、盾构短时间内停机所有洞内、洞外设备的检修、保养，应急物资准备、盾构姿态调整等工作。在中间风井底板准备好沙袋、棉纱、水泵、水管、方木、风镐、双快水泥、聚氨脂等应急材料和工具，以防洞门出现涌水、涌砂。地面准备好双液注浆机及连接管、3t水泥和1t玻璃水。并编制详细的接收方案和最后14环的作业指导书。

四、盾构始发注意事项

盾构始发前，要检测反力架、支撑、托架等位置准确，焊接质量良好，固定牢固可靠，盾构掘进设备、水平及垂直运输设备、地面设施完好，盾构机仿形刀必须进行调试伸缩灵活、位置准确，管片等原材料到位并经试验、检测合格，满足盾构始发条件。

并在始发过程中注意下列事项：

（1）负环拼装之前，盾尾密封刷应焊接牢固可靠，并涂满密封油脂；（2）盾构在托架上始发推进时，推进油顶开启应左右对称、行程一致，缓慢、向前。始发阶段注意推力、扭距的控制。（3）始发前在刀头和密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损害洞门密封装置。始发前在基座上涂抹油，减少盾构推进阻力。始发基座导轨必须顺直，严格控制标高，间距及中心轴线，基准环的端面与线路中线垂直。盾构机安装后始发前对盾构机的姿态复测，复测无误后才开始掘进。防止盾构旋转、上飘。（4）盾构出洞时，正面加固土体强度较高，由于盾构与地层间无摩擦力，盾构易旋转，加强盾构姿态控制，如发现盾构有较大转角，可采用大刀盘正反转的措施进行调整。盾构刚出洞时，掘进速度宜缓慢，大刀盘切削土体可加水降低盾构正面压力，防止盾构上飘，同时加强后盾支撑观测，尽量完善后盾钢支撑。（5）在始发阶段，由于盾构机推力小，调整盾构机姿态，使用下侧的千斤顶加朝上的力矩的同时一边向前推进，防止盾构机磕头。（6）始发初始掘进时，盾构机处于始发台上，在始发台及盾构机上焊接相对的防扭转装置，为盾构机初始掘进提供反扭矩。

五、常规风险预防及处理措施

5.1各应急抢险小组负责人员全部安排为现场24小时值班制，对施工的各个环节要起到及时的检查和督促作用，抢险队员不少于20人，在施工现场准备足够的备用设备和物资，以备应急之用。

5.2盾构接收、始发时，防止破洞门后和接收、始发过程中，现场准备好木楔子、棉纱、快硬水泥、沙袋、钢板、电焊机等应急物资设备，一旦发生涌水、涌砂，可及时采用棉纱塞堵，木楔子包棉纱塞堵，快硬水泥封堵，砂袋堆压封堵，焊钢板封堵等。

5.3及时从中盾上的10个孔注入聚氨酯封水，从近洞门处的管片注浆孔注入双液浆打环箍封水，从盾尾后注双液浆封环封堵盾尾后来水来砂。

六、结束语

地铁盾构法隧道施工技术探析 篇7

1 盾构法

1.1 盾构法

盾构法是暗挖施工的一种形式, 主要是利用机械进行施工。利用盾构机械在地表下面进行挖掘, 运用盾构外壳和管片对隧道的四周进行支撑, 防止围岩的坍塌。在盾构机工作的同时, 还会有切削装置进行配合工作, 利于盾构机的挖掘, 并且由出土机把土输送出去。盾构法能够使隧道的埋深小于或者等于隧道的直径, 使隧道的修筑面临最小的地表沉降。盾构法的突出优势就是对城市的交通会造成大的影响, 并且无污染。

1.2 盾构法的原理和施工程序

传统技术最为显著的特点就是埋藏浅, 通常距离地表较近。在施工中由于地层的损失会造成地面的明显移动, 会对周边环境造成影响, 所以对施工中的支护、排水、灌浆等都有较高的要求, 增加了具体的施工难度。盾构法结合了我国隧道建设的实际特点, 充分关注地质、水文条件。在施工中采取了多种辅助措施来巩固围岩, 增加围岩的承受力, 并且在开挖后, 及时的支护, 和围岩形成一个完整的支护体系。

盾构法施工需要在隧道终端和始端建造基坑或者是竖井, 以便可以对设备进行拼装, 当隧道过长时, 还需要设置检修井。工作井的大小需要根据盾构的具体形状和大小决定。一般井的宽度需要超出盾构机2m左右, 这样可以方便盾构机的维修。井的长度需要满足盾构机的安装和拆卸的要求, 此外还需要考虑到盾构机进出洞。此外盾构法的施工程序还有土层的开挖、盾构机的推进、衬砌拼装、衬砌背后压注等。在进行这些工序时, 必须确保这些工序及时的进行, 不能出现耽搁, 长时间的的停顿会对路面产生影响, 可能会造成路面或者建筑物的下沉。

盾构法施工依赖的是盾构这种施工器具, 盾构除开挖外, 还可以起到强有力的支撑, 盾构机钢管机似的外形可以抵挡来自外界水和地层的较大压力。盾构主要由三部分组成, 分别是切口环、支撑环、盾尾。经常用到的盾构有圆形、椭圆形、半圆形。

盾构法施工速度快, 并且开挖的洞体比较稳定, 对周围的环境影响小, 尤其是对建筑物造成的影响不大。此方法适用于粘性土层、砂层、全面断岩层、上软下硬地层等地质, 在城市建设中有很大的优势。

盾构法可以在有水的情况下正常进行, 并且适用于跨度较大的车站修筑, 因此, 在我国的隧道施工中有了广泛的推广, 此外在地下车库和过街人行道的建设施工中也得到了应用。

2 盾构法的应用

2.1 盾构法在地铁隧道施工中的技术应用

1) 车站结构的计算。目前, 国内运用盾构法来设计地铁隧道施工可以说取得了不错的成就, 并且具备较为丰富的经验, 理论经验和技术方法也逐渐的成熟, 但是对于区间隧道的扩挖技术依旧是盲区, 需要进一步提高进步, 应该从实际问题中注意修建过程中围岩应力的复杂变化和调整形态, 充分考虑到围岩修建中的内部变化和车站的结构承载。

2) 管片、支护方式、连接方式。严格要求施工期间车站扩挖的管片撤除和再次使用, 运用与隧道盾构施工中相符的特殊管片, 以确保施工的安全。在工程中, 管惠城际地铁隧道施工使用的钢筋混凝土管片由管惠城际地铁隧道管片厂生产, 除区间管片外, 还需要负环管片10环。为了确保工程造价和运营安全、有效的防水, 应该利用有利于车站结构的支护方式, 如初期支护和二衬支护等方式要恰当选择。车站主体与其他结构的连接部位技术需要加强, 施工中须严格注意。洞门井接头施工在任何时候不得对主体隧道工程的进展造成延缓。拆除或凿除管片前, 应探明管片外注浆层情况并确定是否需要预注浆。

3) 环保技术。施工中注意对周围环境的影响, 如扩挖时对围岩的影响, 以及造成的地表下沉等。要有效的控制地表的下沉, 对周围环境的影响降到最低。在建设施工的全过程中, 根据客观存在的粉尘、污水、噪声和固体废物等环境因素, 实施全过程污染预防控制, 尽可能地减少或防止不利的环境影响。预防为主, 宣传引导, 全面规划, 合理布局, 改进工艺, 节省资源, 为企业争取最佳经济效益和环境效益。严格遵守国家和地方政府部门颁布的环境管理法律、法规和有关规定。对加固区域的管线和影响建筑物实施监测, 在加固实施期间每天监测2次, 若沉降出现异常时相应增加监测次数。

2.2 风井的施工方法

根据风井的地质情况和具体要求, 对端头进洞的地基进行加固, 长度为6m, 其中5.4m要采用钻孔灌注施工, 同时要确保钻孔灌注和风井围护桩之间有600mm的间隙, 便于使用高压旋喷桩进行施工。由于风井主要位于城镇居民区周围, 受影响比较大, 因此出洞地基要分两部分完成, 首先, 在风井围护桩施工完成后, 进行加固钻孔灌注桩施工。然后, 风井开挖完工, 进行高压旋喷桩施工。

地基加固主要包括纵向和横向, 纵向为接收井的外井壁向外6m;横向的是以洞圈为中心, 向两侧延伸4m, 确保洞圈上的加固深度为3m, 洞圈下的加固深度为4m, 隧道直径为7m, 水泥的掺量要达到20%, 洞圈上3m外的地区主要是弱加固区, 水泥掺量为7%。此外还需要对搅拌桩和钻孔灌注桩间的间隙进行加固, 主要采取旋喷桩进行连接补强加固。

3 结语

盾构法在地下空间建设时有着独特的优势, 尤其是城市地铁建设。可以确保地面不受影响, 交通正常运行, 管线正常使用, 并且减少了对环境的污染, 促进了地铁隧道的施工。盾构法在地铁施工中是一项综合技术的应用, 包括盾构机械技术、隧道测量技术、地下防水技术、施工安全等, 通过近年来的摸索和实践, 盾构法已经形成了较为成熟的技术, 提高了施工的质量, 确保了施工安全。

参考文献

[1]官胜斌, 梅湛璆.浅谈公路隧道盾构施工技术[J].中国高新技术企业, 2009.

[2]孔凡强.长距离小半径曲线盾构法地铁隧道施工关键技术[J].价值工程, 2011.

[3]王海平, 范新健, 张庆贺, 张建政.盾构穿越铁路股道的施工风险分析[J].低温建筑技术, 2008.

地铁盾构区间岩溶处治施工技术 篇8

1.1 玉金区间工程概况

南宁地铁2号线玉金区间, 线路起点玉洞站, 终点为金象站。区间沿银海大道布设, 为两条单洞单线圆形盾构隧道, 线路埋深14.20 ~ 17.30m之间, 覆土厚度为9.36 ~ 12.46m。区间隧道左线设计起止里程为ZDK20+965.378 ~ ZDK21+891.704, 区间长度925.462m ;右线设计起止里程为YDK20+965.378 ~ YDK21+891.704, 区间长度为926.326m。

1.2 工程地质

玉金区间主要位于第四系地层, 主要为人工填土层、坡残积土层、泥盆系地层。岩溶集中分布区:区间隧道顶板以上主要为 (1) 1杂填土、 (1) 2素填土、 (6) 4-2碎石土、 (8) G2强风化硅质岩;区间隧道区域主要为 (8) G2强风化硅质岩;区间隧道底板以下主要为 (8) G2强风化硅质岩、 (8) H3中风化灰岩、 (8) N1全风化泥岩。

1.3 水文地质概况

根据测区内地下水赋存条件、含水介质及水力特征分析, 可将测区内地下水划分为三种基本类型:松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水。松散岩类孔隙水, 含水岩组为填土层、坡残积的黏土层、粉质黏土层和碎石土层, 水位埋藏浅, 地下水类型为潜水或上层滞水。基岩裂隙水稳定水位埋深一般为8.91 ~ 17.98m, 水位在86.82 ~ 95.87m之间, 地下含水量大, 对施工有一定影响。岩溶水埋深一般2.1 ~ 5.78m, 水位在98.14~102.70之间, 地下水含量贫乏, 对施工影响不明显。

场地地下水位受季节变化影响较大, 每年雨季在四月至十月, 降雨量大, 水位上升很明显, 在秋、冬两个季节雨量会减少, 地下水位也会因此下降。依据收集的资料, 年变化幅度约2~5m。

1.4 玉金区间岩溶区域分布情况

根据勘察资料, 桩号YDK20+530 ~ YDK20+770范围为可溶岩集中分布区。岩溶分布图详见附图1, 其中影响本工程区间盾构施工的岩溶编号为R3、R5、R8、R10。岩溶R3 :长约30m, 宽2.0~7.0m, 洞高1.0~23.0m, 距隧道底板6.3m。岩溶R5 :长约12m, 宽约2.5m, 洞高约17.4m, 距隧道底板11.79m。岩溶R8 :长约35m, 宽约2~6m, 洞高约2~18.5m, 距隧道底板5.64m。岩溶R10 :边长约10m等腰直角三角形, 洞高约1.5m、12m的两层2个溶洞, 距隧道底板8.8m。

2 施工方案选择

经比较, 对不一样的溶洞需采取不一样的处理方法。

2.1 无填充溶洞与半填充溶洞

2M以上的填充或半填充溶洞, 第一个高压VC填沙填填空, 然后用注浆加固。在砂铸造时, 使用了原始的探测孔作为空气孔, 孔用于灌浆。对于小于2m的填充或半填充溶洞, 灌浆充填。

2.2 全填充溶洞

压力灌浆法是用来补强, 压力逐渐增大, 间歇和反复的压力。间歇注浆扩散控制和所有新的注浆孔中心线已探明洞钻孔的袖阀管注浆花管注浆等钻孔, 注浆材料周围的水泥+加速器的洞, 水泥的中心孔;第三、注浆压力和注浆量:相对小的压力外孔 (0.2 ~ 1.0MPa) 、次数 (3 ~ 4倍) , 大量的控制, 0.8 ~ 2.0MPa的中心孔压、注浆3 次;和 (4) 半径:粘土、粉质粘土和泥炭土为1.5m, 填砂, 2 ~ 250万件, 6 ~ 10h。

2.3 溶洞处理实施方案

根据场地钻探揭示溶洞及填充物情况, 岩溶区R3溶洞充填物为流~ 软塑状粘土混碎、砾石, 岩溶区R5溶洞充填物为流~ 软塑状粘土混灰岩、硅质岩碎石, 岩溶区R8溶洞充填物为流~ 软塑状粘土混砾石, 故对岩溶区R3、R5、R8进行注浆处理, 岩溶区R10为两层两洞, 上层溶洞充填物为碎石机粘土, 下层溶洞无充填, 故对R10上层溶洞进行注浆处理、下层溶洞先进行充填、再注浆处理。

3 施工工艺及施工方法

3.1 工艺流程

是是否测量放线钻孔安放注浆管浇注套壳料第一段注浆达到要求注第二段检测达到要求结束注浆注浆作业配置浆液监控量测补注否图1 注浆施工工艺流程。

3.1.1 花管注浆工艺流程

(1) 预钻:确定钻孔位置, 钻孔到预定深度。

(2) 制作:外部25pvc塑料管按20~ 25cm距离两孔直径5mm的间隔, 在两排孔垂直的相互位置;在三层防水胶带包的孔。

(3) 处理花管:在完成钻探已经制作成花管中部, 距管口约8~ 12m, 不连接PVC管。

(4) 密封性能:对密封的水泥砂浆孔下水管PVC从5 ~6m的孔的位置开始。

(5) 管道连接:在密封孔中达到3到5天的年龄, 灌浆压力管和管道连接。

(6) 作浆:根据水泥浆水灰比设计。

(7) 注:启动灌浆泵, 加压送水。在这个过程中, 压力逐渐增加, 直至冲胶密封压力下降, 泵送水泥浆, 注浆所需的设计压力和稳定;在这个过程中, 间歇灌浆需要可见或设计要求, 直到满足设计要求。

(8) 灌浆过程中的记录:灌浆时间、灌浆压力、水泥含量、水胶比、灌浆工艺的特殊情况等。

(9) 后压浆达到设计要求, 清洗管道及管道, 拆除后的注浆管, 下孔注浆。

3.1.2 袖阀管注浆工艺流程

(1) 预钻:确定钻孔位置, 钻孔到预定深度。

(2) 孔清洗:用粗泥浆完成钻孔已完成的粗粒沉积物。

(3) 下一套壳材料:根据所制备的壳材料的配合设计, 从底部的孔设置壳到孔灌注。

(4) 使袖阀管:在直径为50mm的PVC管在间隔35cm远程开放8 ~ 10mm, 直径5mm小孔, 开放范围约5~8cm, 交错的定位孔;在小孔外开10cm长套3mm厚层橡胶膨胀圈约 (即套阀) 用防水胶带密封端 (袖阀管市场上一般都有产品出售, 大小不同的制造商) 。

(5) 下套阀管:在套管下端的孔中, 已产生了良好的套筒阀管。

(6) 管道连接:在套管材料达到一定年龄 (约3~7d) , 在袖阀管注浆装置中, 在注浆装置约20cm长开孔的中间, 在每一个止浆塞、注浆、袖阀管注浆装置连接压力管。

(7) 作浆:根据水泥浆水灰比设计。

(8) 开环注浆:注浆装置需要灌浆孔段, 启动灌浆泵, 加压送水, 在这个过程中, 压力逐渐增加, 直到将橡胶套阀和相应的套管, 位置的压力下降, 泵送水泥浆, 注浆所需的设计压力和稳定;在过程间歇灌浆需要可见或设计要求, 直到满足设计要求。

(9) 连续开环灌浆:根据设计要求, 对灌浆管的上下运动, 按需按上述第八个点进行灌浆, 逐步开环, 直至完成所有的孔段灌浆。

(10) 灌浆过程中的记录:开环位置、灌浆时间、灌浆压力、水泥含量、水胶比、灌浆工艺的特殊情况等。

(11) 后压浆达到设计要求, 清洗管道和套筒阀管, 拆除后的注浆管, 下孔灌浆。

3.2 注浆孔平面布置

对已探明的溶洞根据其大小, 在探到有溶洞的钻孔周围按照横纵间距2m间距再次补充钻孔, 处理范围至结构轮廓外放3m, 隧道底板以下3m内溶洞 (图2) 。

注浆管布置剖面图如图3所示。

金象站站玉洞站站R3玉金区间右线R5R8R10玉金区间左线钻孔布置图如图4所示。

3.3 处理施工顺序

3.3.1 充填型溶洞施工

岩溶区R3、R5、R8、R10上层溶洞为充填型溶洞, 注浆充填施工序列如下。

(1) 施工顺序规则:探边界、注浆充填、注浆效果检验。

(2) 注浆施工时, 先从外排注浆孔开始注浆, 将处理范围内溶洞与外界洞体隔离, 再处理中间区域。

(3) 外排注浆孔注水泥- 水玻璃双液浆, 形成止水、止浆帷幕, 保证注浆的效果。

(4) 中间部分注浆孔进行跳跃施工, 防止窜浆、跑浆的现象。

(5) 纵向多层分布溶洞, 由深至浅依次充填处理。

3.3.2 无充填型溶洞施工

岩溶区R10下层溶洞为无充填型溶洞, 需进行砂砾、碎石充填, 注浆施工顺序如下。

(1) 成孔, 钻机钻孔成孔, 泥浆护壁成孔。

(2) 埋管, 钻孔PVC管作为注砂管, 之后作为注浆管。

(3) 填充砂石后压力注浆, 固结溶洞内的砂石填料。

(4) 上一层溶洞都设3个排气孔, 采用同一个填充孔, 由下往上逐层灌的顺序, 灌完下层溶洞后提升PVC管至上层的溶洞。

3.3.3 施工顺序要点

作为防水、灌浆帷幕, 将在腔内和外腔隔离, 来处理中间区域;在一侧的水, 加加速器, 以确保灌浆效果;区域的中间孔应跳施工, 以防止泥浆泄漏和窜浆、半填充溶洞填砂处理, 再进行其他溶洞注浆填充处理。

3.4 注浆材料及施工参数

3.4.1 注浆材料

(1) 纯水泥浆:采用42.5级普通硅酸盐水泥, 水灰比=0.8 ∶ 1 ~ 1 ∶ 1。

(2) 双液浆:水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥;

水玻璃:模数m为2.4 ~ 3.4, 浓度Be=30 ~ 40 ;双液浆混合后, 现场试验失去可泵性的时间约为60s。

(3) 速凝剂。

(4) 灌砂浆:采用42.5级普通硅酸盐水泥和中砂, 现场拌制, 配合比为水泥∶砂∶水=1 ∶ 5.7 ∶ 1, 流动度为70mm。

3.4.2 施工参数

(1) 止浆墙、周边孔:以多次数、较大量控制、相对小压力;每3~4次, 压力为0.2 ~ 1.0MPa。

(2) 中央孔压控制在0.8~2.0MPa。

(3) 入浆速度:30~70L/min。

(4) 注浆间隔时间:间隔为6~10h每次。

3.5 注浆终止的标准

当灌浆压力达到了最终设计压力, 灌浆量达到了80% 的灌浆量;或灌浆压力未达到最终设计压力, 灌浆量已达到灌浆量的设计。

3.6 注浆结果检测

采用钻芯取样及标准贯入试验对岩溶区进行检测 (图5) 。钻芯取样9个孔位, 芯样抗压强度值均大于0.2MPa, 满足设计要求。标准贯入试验数据统计结果:修正后锤击数最大值15.6 击, 最小值11.8 击, 平均值13.73 击, 标准差1.111, 变异系数0.080, 标准值13.28击, 试验部位地层加固均匀性较好, 标准贯入试验锤击数满足设计要求。

4 施工注意事项

4.1 注浆施工

4.1.1 城市交通限制, 边界难一次封闭

盾构岩溶施工区位于城市主干道下方, 为保证正常通行, 钻孔注浆只能分块、分区域施工, 因此, 为避免浆液浪费, 选择合适的封闭方案尤为重要, 围挡尽可能延布孔边界线布设封闭施工。

4.1.2 钻孔遇杂填土、流~塑状土质成孔难

钻进过程中, 遇地表杂填土及溶洞内流~ 塑状土质容易造成塌孔, 后期埋管难, 在施工时, 遇到此类土层可先预注浆加固再钻进成孔。

4.1.3 边界注浆难以控制

如浆液凝结时间过长, 边界封闭困难, 浆液流失严重, 难以形成有效的止水、止浆帷幕。如浆液凝结时间过短, 加固区域得不到充分填充切易造成设备管路堵塞。故施工时, 须通过现场试验调整双液浆配比, 并尽可能小压力、多次进行注浆加固。

4.1.4 地面隆起、冒浆

注浆过程中经常会遇冒浆现象, 有时还会造成地面隆起, 应控制好注浆压力与注浆量, 多次重复注浆。

4.2 盾构掘进

(1) 通过深孔灌浆充填和压缩、劈裂和置换裂缝, 灌浆和堵水可能无法完全防止地下水的渗漏, 在灌浆处理后的盾构在开挖段仍有软、硬地层可能会遇到, 坚硬岩石、高压水、开挖面塌陷、刀具。泥饼, 喷涌等情况, 对隧道洞口段采取相应措施。

(2) 加强管理, 合理配置工具。进洞前, 根据预测结果, 选择开换刀运行里程, 按计划中的开检工具和更换新刀的工具, 配备滚刀破岩。合理选择掘进方式, 严格控制掘进参数。

(3) 护盾姿态控制:密切注意盾构表面与隧道之间的不均匀摩擦, 以及切割环切割形成的不同阻力, 以防止形成偏差, 减缓掘进速度, 将刀头向上和向下部分的力是大致相同的, 以减少护盾的现象。

(4) 加强土壤改良和管理:在进洞前仔细维护注泡沫和泥浆体系, 确保系统正常。根据地层特点, 发泡剂用量适宜56L环。洞组稳定性差, 要严格控制渣量和掘进速度的相对平衡, 加强对压载土的组成和土壤水分的观测, 及时停止处理异常。

(5) 确保铰链密封和盾尾密封的防水效果。在进入洞前, 必须仔细检查、维护和调整铰链密封和盾尾密封, 并在开挖过程中严格控制各铰油缸的行程, 以保证铰链密封的效果。加强盾尾刷密封注脂检查, 确保密封效果的密封。

(6) 段底注浆应结合同步灌浆和二次灌浆, 用水泥砂浆灌浆, 二次补灌用水泥水玻璃双浆。根据工程地质条件, 合理调整和控制灌浆压力和灌浆量。根据施工监测的结果, 及时进行必要的补充灌浆, 防止段纵通道的形成。

(7) 做好喀斯特洞洞施工应急预案。该项目位于喀斯特石灰岩地区的断裂带, 喀斯特地下水处于压力之下, 水分丰富, 灌浆可能无法防止喀斯特地下水渗流, 容易产生突涌泥或地表塌陷情况。因此施工前必须做好应急处理计划, 准备必要的救援物资和设备。

5 结束语

通过南宁地铁2号线金乡站盾构隧道洞口工程, 对喀斯特溶洞、溶洞充填物及围岩承载能力、渗透系数进行了分析比较, 采用不同的处理方法对不同的溶洞进行了确定, 对喀斯特溶洞处理平面布置的灌浆孔、溶洞施工顺序、灌浆处理加固效果进行检查, 对盾构隧道的相应措施进行了总结。通过喀斯特洞的加固处理, 盾构机是安全顺利通过喀斯特开发区。盾构隧道穿越喀斯特地区表面的左线2.7cm累计最大沉降监测中、右线2.6cm、最大变化速率1.9mm/d, 周边建筑物及地下管线监测情况良好;区间隧道成洞情况, 左线平面偏差+42mm、高程偏差-20mm, 右线平面偏差+38mm、高程偏差+16mm。充分证明处理方案的合理性, 达到了预期要求。

参考文献

盾构重叠段隧道施工技术初探 篇9

近年来, 随着土地的高度利用化, 城市中进行地铁建设受到很多因素的影响, 地下市政管线、地面建筑物、地上交通、已建地下工程等, 这些成为城市地铁施工建设的不利因素, 随着地下空间的开发深度、密度的增加, 逐渐出现了上下叠落隧道结构形式的出现, 并逐渐会成为发展趋势。叠落隧道除了保证在运营中的安全外, 更关键的是在盾构施工过程中上下隧道及周边环境的安全, 施工方法和施工过程中的技术控制至关重要。

2 工程概况

本标段南锣鼓巷站~中国美术馆站区间隧道, 是典型叠落段盾构施工工程, 该线路出南锣鼓巷站后沿地安门大街向东左右线叠落行进, 叠落段沿线下穿大量古旧平瓦房及文物建筑增格林沁祠, 叠落里程范围在K20+239.225~K20+535 (1~247环) , 至里程K20+500 (217环) 处逐渐分离, 设计左线在上, 右线在下。上下线隧道完全叠落段长45m, 过度叠落段长251m, 曲线R=300, 上下线垂直净间距在1.95-6.14m, 水平间距在0~4.34m, 施工顺序右线先施工, 左线后施工, 沿线涉及地层土质左线以粘土、中细砂、卵石为主, 右线以卵石、中砂为主, 并含有地下承压水。

3 工程施工重点、难点

1) 盾构姿态控制困难, 施工难度大、风险等级高。

2) 始发后即将下穿大量的古旧平瓦房及市政管线, 并下穿文物保护建筑, 对盾构掘进地面沉降控制较为严格。

3) 后推进隧道会对地面沉降造成二次扰动, 造成沉降叠加。

4) 下线隧道将会受力复杂, 对先建隧道结构造成影响。

5) 本区间采用上下叠落, 半分体始发, 控制沉降难度大。

4 盾构机推进对地层的扰动

1) 盾构施工推进, 肯定会对地层形成扰动, 不可避免, 盾构施工对地层扰动的主要方面有:

(1) 盾构机刀盘对土体掌子面的扰动, 应力变化。

(2) 盾构机推进机身与周边土体的应力变化。

(3) 同步注浆对土体的扰动。

(4) 衬砌管片的收敛变形。

2) 土体扰动变形大小影响因素主要跟土质情况、盾构机选型、覆土深度、盾构机推进参数等有关。

5 盾构始发准备工作重点

1) 始发端头进行周边环境调查, 查看地质勘查报告, 调查端头降水井数量及水位量测。

2) 下线始发完成, 拆除负环, 对底板及洞门圈梁进行支模浇注混凝土。

3) 左线始发混凝土托架浇注:现场主要控制检查盾构机始发导轨定位、混凝土标高、反力架定位。

4) 洞门止水橡胶帘布、压板安装:现场检查止水帘布压板是否安装到位、紧固到位。目的是盾构始发到达时泥土、地下水从盾壳和洞门的间隙处流失, 以及盾尾同步注浆浆液的流失。

5) 上线施工前, 应对叠落段施工沿线进行空洞勘探。

6) 下线隧道支撑台车就位。

6 盾构始发推进控制要点

1) 控制盾构机推力:盾构推力不宜大于1500t, 盾构机推进过程中检查反力架变形、下线支撑立柱焊缝开裂变形情况。

2) 渣土改良:目的是为了使刀盘切削下来的渣土具有良好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力, 做好渣土改良, 可以减少对土体的扰动, 确保开挖面外轮廓的稳定, 能够对推进速度、扭矩、出渣量进行有效控制, 减少对下线隧道受力变形的影响。

3) 土压的控制:盾构始发土仓压力设置应以使盾构切口处的地层略有微小的隆起为宜, 要与监测数据紧密结合, 根据数据分析, 调整土压数值。具体控制措施如下:

(1) 增加同步注浆量, 减小浆液初凝后与地层间隙。

(2) 管片拼装时, 严防盾构机后退, 确保正面土体稳定。

(3) 根据监测数据, 调整土压, 确保掌子面土体稳定及地面建筑物安全。

(4) 控制排土量, 确保开挖土量与排土量平衡。

4) 盾构机推进速度控制:叠落段推进, 速度宜控制在3~5cm, 过小对土体扰动时间较长, 过大, 对土体扰动较大, 对沉降控制不力, 对下线隧道结构造成影响。必须确保盾构机匀速推进, 减少盾构机停机时间及被动停机, 停机时间较长, 盾构机壳体与土层间隙, 不能及时注浆充填, 对下方支撑台车此部位受力时间较长。

5) 盾构机姿态控制:左线盾构机在叠落段推进过程中要平稳、连续、均速掘进, 严格控制盾构机姿态, 严禁盾构机出现栽头及水平偏差较大问题, 防止给下线隧道结构及支撑台车增加应力, 并避免大幅度的轴线纠偏动作, 盾构纠偏原则为“勤纠、少纠”, 施工阶段隧道轴线偏离设计轴线不得大于±50mm。

6) 二次注浆控制:本区间右线先行推进, 下线必须严格管理叠落段二次补浆措施, 目的是对同步砂浆凝固收缩后, 对收缩后浆液与土层间隙进行密实充填, 防止上线盾构机到达时自重对土体挤压变形过大, 上线盾构二次注浆目的是对上线推进完成后, 及时对间隙及土体起到一定加固作用, 防止由于二次扰动, 土体对管片应力过大, 使成型管片变形过大及地面沉降量大等问题。

7 叠落段施工技术及支撑台车控制措施要点

1) 为保证施工安全, 盾构推进遵循“先下后上”原则, 先施工右线后施工左线, 减少施工期间相互影响, 施工过程中左右线掘进端头应前后错开不小于100m距离。叠落段盾构推进总体步骤概括为:右线隧道 (下线) 盾构推进→上下线隧道夹层土体注浆加固→下线洞内支撑台车移动加固→左线 (上线) 盾构掘进→对左线隧道上方土体进行注浆加固→拆除支撑台车。

2) 严格控制施工参数, 分析沉降报告, 及时调整正面平衡土压力, 在地面沉降控制较好的情况下, 合理控制推进速度, 保证连续均衡施工, 严格控制盾构掘进纠偏量、超挖量、欠挖量。

3) 支撑台车的作用

(1) 抵抗左线 (上线) 施工过程中, 盾体下方右线隧道管片环缝之间因垂直错动产生的剪力。

(2) 增强管片的垂直受力刚度, 减小右线隧道垂直弯曲变形。

(3) 下线支撑台车推进不能卸力, 必须持续支撑。

4) 支撑台车与盾构机位置配合

(1) 上线、下线通讯配合:上下线通讯必须采用有线电话, 每环推进完成, 将支撑台车位置与盾构位置进行详细沟通及说明, 盾构机推进施工前, 必须电话通知下线支撑台车操作人员, 台车走行部分应保证足够的刚度, 避免管片变形过大。

(2) 现场检查主要内容:检查施工单位对叠落段施工人员的技术、安全交底记录, 要求支撑台车操作人员每3~4小时检查液压油压表数值, 并进行详细记录, 液压表数值如不稳定, 说明油压管路密封出现问题, 应及时检修, 观察盾构机刀盘位置下线隧道结构管片外观变化是否变形、破裂、渗漏等问题, 根据6号线叠落段施工台车经验, 盾构机刀盘与支撑台车最端距离不得小于5环距离, 支撑台车需超前上线盾构机一定距离 (通常超前一节台车) , 检查台车各支撑点 (支撑点采用橡胶轮) 与管片是否密贴。

(3) 支撑台车在钢轨上行进, 每道支撑可由5个轮式支撑组成, 支撑台车在外力的推力下, 不能卸力的纵向向前移动, 位移一次距离在0.8~1m。

(4) 支撑台车油压控制:根据本区间目前施工现场油压数值分析, 油压表数值平均控制在100kg/cm2=10MPa。

8 地面变形控制

1) 在盾构掘进的前100m宜作为盾构施工的试验段, 对盾构机的掘进参数控制、地层的沉降规律进行分析比较, 以确定盾构机在不同地层中的掘进参数, 把施工对周边环境的影响控制在允许范围内。

2) 盾构机前方的隆陷控制:地表隆陷的主要原因是盾构机正面对土体的推应力与原始侧向应力的变化, 因此可以在实时监测的情况下根据地表隆起状况调整推进速度及出土量, 提高或降低土压的方式控制沉降或隆起。

3) 盾构推进过程中的沉降控制:由于盾构掘进使土体产生变形, 如果沉降超限可以采取控制掘进速度和出土量, 调整土仓压力, 控制同步注浆的压力及注浆量, 达到控制地层的弹塑性变形。

4) 固结沉降的控制:盾构通过后, 由于应力松弛的影响, 地层还会发生固结沉降, 根据地面监测数据, 在管片衬砌背后实施补注浆, 尤其在拱顶120°范围内最为重要。

9 结语

随着各大城市轨道交通网络密度的进一步加强, 受周边环境条件的限制及规划选线的经济性要求, 必然会面临越来越多的重叠隧道盾构施工问题, 相关技术需进一步探索、学习。

摘要：轨道交通盾构叠落施工工艺复杂, 受地质影响, 对施工技术控制要求高、施工风险大。北京地铁八号线二期工程南锣鼓巷站中国美术馆站采用了盾构叠落施工技术, 并顺利贯通。文章对盾构叠落始发、推进、支撑台车施工技术控制进行了阐述。

关键词：叠落隧道,盾构始发,支撑台车,地面监测

参考文献

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[2]陈卫军, 朱忠隆.近距离交叠隧道研究现状及评析[J].现代隧道技术, 2002, (01)

急曲线盾构施工控制技术要点 篇10

盾构隧道施工技术可在极少干扰城市正常功能的前提下,安全快速的完成隧道施工,已成为城市修建地铁隧道及穿越江河隧道的首选施工方法。然而,由于地铁车站设置、穿越上覆建筑物等条件制约,隧道的设计轴线在空间上不可能全部为直线或缓和曲线。一般的城市地铁线路正线最小曲线半径在300 m～600 m之间,困难条件下可设置为250 m～300 m之间的急曲线,目前已有曲线半径小于250 m的施工工况,如广州地铁5号动物园站—杨箕站的曲线半径已达到200 m。因此,研究盾构在急曲线半径条件下的盾构施工控制技术,对于提高盾构隧道施工质量,降低施工风险具有重要意义。

1 盾构施工控制技术

1.1 盾构设备选型

盾构机作为最重要的隧道开挖设备,其设备选型及构造决定了能否顺利完成隧道开挖使命。由于盾构机自身为直线形刚体,在施工过程中并不能与隧道设计曲线完全拟合。在曲线段盾构掘进只能为一段连续的折线,呈现“蛇形”线路。盾构机体越长,与设计曲线拟合的难度就越大,隧道轴线越难控制。因此,当盾构机体长度不能满足急曲线施工的情况下,选用具有铰接装置的盾构机。铰接装置通过液压油缸行程的不同,可以使盾尾和中前盾中心线之间形成一定夹角,从而让盾构机预先推出弧线姿态,与隧道设计曲线趋于吻合,为管片提供良好的拼装空间。

1.2 井下水平运输设备

井下水平运输设备主要由电瓶车、渣土车、浆液车和管片车组成,并在铺设的轨道上行驶。隧道曲线半径越小,水平运输设备的穿行能力就越小。因此选用的单节车体长度和宽度应较小,必要时可使用转向装置等措施增加其通行能力。

1.3 管片选型及姿态控制

盾构隧道最终是由管片分块成环,继而由环间纵向连接成衬砌。因此在曲线段需选用楔形管片。利用管片楔形量和管片拼装的旋转角度进行隧道转弯和纠偏。隧道曲线半径越小,需要的管片楔形量越大。然而楔形量过大,则衬砌拼装后隧道容易产生渗漏水现象。因此,为保证隧道拼装质量,应合理选择管片的楔形量,应减小管片宽度,使成型隧道轴线与设计线形尽量保持吻合。

盾构在急曲线段掘进过程中,曲线外侧盾尾间隙很小,曲线内侧盾尾间隙很大,造成曲线外侧管片拼装困难和隧道轴线难以控制。在盾构掘进过程中,应采取措施使左右两侧盾尾间隙接近正常值,让管片保持较好的姿态,使管片姿态和盾构机状态保持一致。若通用环形式管片,必要时可采用几环通缝拼装来替代错缝拼装,来弥补错缝拼装后楔形量不足的问题,从而实现管片衬砌顺利转弯。

1.4 施工测量

在盾构施工中,测量是决定盾构姿态控制的重要环节。在盾构进入缓和曲线前、在缓和曲线上、进入急曲线段前必须分别进行隧道贯通联系测量。即通过地面控制网复测、竖井联系测量和隧道内导线测量对盾构的掘进方向进行复核,为盾构在曲线段施工时姿态控制提供依据。同时,在急曲线上要加强测量频率,了解盾构掘进状态,调整掘进参数,使盾构在急曲线段施工完全处于受控状态。由于急曲线段的曲线半径小,隧道内可视距离变短,导致盾构VMT导向系统测量移站频率增加,且测量站安装在尚未稳定的管片上,测量数据极易变动,更应增加测量频率,及时调整VMT系统数据。

1.5 设备检修

盾构在进入曲线段前,尤其是急曲线段前,应对设备进行全面检测及维修,特别是刀具磨损、损坏检修,从而为曲线段一次性通过创造条件。同时在曲线段掘进过程中,密切注意掘进速度、刀盘扭矩等参数变化,确保各种刀具特别是边缘仿形刀的正常使用。

1.6 曲线拟合

由于盾构在曲线段施工时,隧道轴线与管片端面法线会形成一定角度,使推进油缸顶力产生侧向分力。曲线半径越小,侧向分力越大。受侧向分力影响,当管片环脱出盾尾后,会向曲线外侧产生一定的偏移。因此,为使隧道轴线最终偏差处于要求范围内,需在曲线段掘进时向曲线内侧预留一定偏移量,即盾构机应沿设计轴线的割线方向掘进。预偏量的确定需要依据理论计算和施工经验综合分析得出。

1.7 掘进参数控制

在急曲线段施工时,应降低盾构机掘进速度,减小总推力。盾构掘进速度越快,盾构机总推力就会越大,管片所受侧向分力就越大。同时,为减小侧向分力对管片姿态的影响,可分次间隔地完成一环掘进。即每掘进一定距离,停止掘进并分批收回全部千斤顶,再让千斤顶重新顶压管片,然后继续掘进,多次循环完成一环的掘进。从而改变了千斤顶顶靴和管片接触位置,调整千斤顶推力方向,减小千斤顶推力与管片端面法线的夹角,从而减小了千斤顶侧向分力。

1.8壁后注浆控制

在急曲线段进行盾构施工,宜采取不平衡同步注浆与双液注浆相结合的方案,控制成型隧道轴线,减少管片错台和破损现象。即关闭轴线内侧壁后注浆泵,利用外侧注浆孔进行注浆,甚至二次注浆,防止管片环在侧向分力作用下向外偏移。

2结语

盾构在急曲线段施工时,最为重要的是如何处理盾构姿态、管片姿态、隧道轴线之间的关系。因此,在盾构设备和管片选型确定后,盾构施工过程中的控制方案决定了成型隧道的质量。通过系统阐述急曲线段的施工控制措施,以期更好地为指导盾构施工提供借鉴。

参考文献

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[3]刘建航,侯学渊.盾构法隧道[M].北京:中国铁道出版社,1991.

隧道盾构法施工中的测量技术 篇11

关键词：盾构测量；联系测量；控制测量；ROBOTEC自动测量系统

中图分类号： U455 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）28-75-2

0 引言

盾构施工中，测量方面的主要工作是在人工测量基础上进行自动化测量，保证盾构机沿设计轴线前进，偏差值满足设计要求。本文以北京地铁14号线15标东风北桥站至将台站区间10.22m大盾构施工为例， 对盾构施工测量技术作简要阐述。

北京地铁14号线15标东风北桥站至将台站盾构区间为单洞双线圆形区间隧道，区间线路从东风北桥站向北下穿东四环后到达将台站。盾构掘进测量以日本演算工房 ROBOTEC隧道自动导向系统为主， 辅以人工测量校核。

1 地上控制测量

首先对业主给定的平面控制点及高程控制点进行复核，坐标点采用附合导线形式，水准测量采用往返闭合水准线路，并对测量结果进行平差处理，作为平面控制点及高程控制点的施工控制网的依据。根据始发竖井的现场实际情况，分别在盾构井的东西侧加设了3个地面导线点以及3个水准点。为了避免对中误差对精度带来的影响，导线点全部采用了强制对中盘模式。

2 联系测量

联系测量精度对整个标段能否正确贯通起着决定性的作用。联系测量的主要目的是将地上的平面及高程系统传递到地下导线点和水准点上，形成统一的空间坐标系统。根据以往经验，本工程定向测量采用了全站仪一井定向法，高程传递测量采用钢尺导入法。本工程在整个施工过程中， 联系测量坐标传递3次。

2.1 导线传递

根据施工现场条件，本工程采用了一井定向方法，地面、地下近井导线测量观测技术要求等同精密导线。分别在隧道工作井两端各投挂一根钢丝，在每根钢丝上下两端适当位置上粘贴反射亮片，钢丝底部挂工作重锤并置入油桶内。先在地上测出两个亮片点的坐标，然后在工作井中再分别测设两条钢丝，反算出井下两个导线点的坐标，作为盾构始发及掘进的平面控制依据。

一井定向是在同一竖井内悬挂两根钢丝组成联系三角形，联系三角形测量采用拓普康全站仪测量，每次独立测量三测回，各测回较差不超过1mm。地上与地下测量的钢丝间距较差小于2mm。每次定向应独立进行三次，取三次平均值作为定向成果。联系三角形钢丝布置形状应满足下列要求：

①钢丝间的距离a应尽可能长；

②定向角？琢、′？琢尽可能小，一般应小于1°，呈直伸三角形；

③b/a及b′/a′的比值应尽可能小，一般应小于1.5。

2.2 水准传递

高程联系测量可用吊钢尺法。使用两台同精度水准仪分别置于竖井上下合适的位置，悬吊钢尺稳定后同时进行测量作业。导入标高每次独立进行3次，每次变化仪器高使高差大于100 mm，两次高差较差≤±2mm，取3次平均值为地下水准测量基点标高。

3 地下控制测量

隧道内控制测量分为平面及高程控制测量两部分。随着盾构机沿线路方向往纵深不断掘进，隧道内也需进行相应的平面及高程控制测量，以指导盾构机按设计线路方向正常掘进，以及对环片姿态、盾构机姿态进行检测，对导向系统控制点坐标进行调整。地下平面控制点及高程控制点均固定在隧道内稳定的管片上，管片上布设的点位采用钻孔埋设膨胀螺栓的方法，为保证测量精度，防止出现点位移动现象，每次延伸控制导线前，需对已有的导线控制点至少三个点进行联测检验。

①地下导线控制测量

在实际施工时，采用了双支导线，布设成附和导线方式。一是避免测量时的粗差，另一方面通过双支导线之间的相互校核，以提高地下控制导线的测量精度。隧道内平面控制测量是以平面联系测量基线边为基础的控制测量，盾构机每掘进150～200m后，加设一个平面测量控制点。相对中误差≤±1/35000，导线端点横向误差为：

②地下高程控制测量

将高程引至隧道内高程控制点上，随着盾构掘进水准路线也向前延伸。作为施工导线用的吊篮高程可由洞内控制水准点用水准测量方法引测。地下水准测量应在隧道贯通前独立进行3次， 并与地面向地下传递高程同步。

4 盾构掘进测量

4.1 盾构机姿态测量

盾构姿态测量是盾构法施工测量的核心，盾构姿态的正确与否，不但直接影响着管片的拼装质量而且是盾构是否沿设计轴线掘进的前提。盾构机姿态测量包括测量盾构机的水平偏角、垂直偏角、俯仰角、扭转角。盾构机的偏角、俯仰角是用来判断盾构机在掘进过程中是否在隧道设计中线上前进，扭转度是用来判断盾构机是否在容许范围内发生扭转。测定盾构机姿态的目的是确定目标棱镜与盾构机的盾首、盾尾之间的位置关系，为盾构机掘进提供基础数据。

4.2 Robotec自动测量系统

此系统是为了对隧道挖掘施工进行调整管理而开发的。其测量原理为：地面将测量指令传给地下装置部分，再传给自动化测量装置进行自动测量并计算，然后将反映盾构姿态的轴线数据与理论数值进行比较，自动计算出盾构水平及竖向偏差，并显示在计算机上。

Robotec导向系统测量包括：隧道设计中线坐标计算，测站托架和后视托架的三维坐标的测量，初始参数设置等工作。

①隧道设计中线坐标计算

将隧道的设计轴线要素和高程要素计算后，输入计算机中，Robotec测量系统将会自动计算出隧道中线的三维坐标。

②Robotec测量测站托架和后视托架的测量

测站托架上安放全站仪，后视托架上安放后视棱镜。通过人工测量将测站托架和后视托架的中心位置的三维坐标测量出来后，作为控制盾构机姿态的起始测量数据。

③测量系统初始参数设置：将自动全站仪以及后视棱镜的三维坐标输入控制计算机文件里，照准激光标靶并测量其坐标和方位以确定激光标靶三维坐标，以及盾构机的俯仰角和滚动角，盾构机的位置就以数据和模拟图形的形式显示在控制室的电脑屏幕上。

此外，在盾构施工过程中，为了保证导向系统的正确性和可靠性，避免出现电脑理论计算与轴线实际计算出现脱节的情况，在盾构机掘进一定的长度或时间之后，应通过洞内的独立导线进行盾构姿态的人工检测。为保证测量数据传达的及时性，在测量过程中使用跟踪测量的方法，及时测量出盾构机的三维坐标，与设计平面及竖向关系进行比较，确定改正值来指导盾构推进。

5 结论及建议

由于隧道工程建于地下，具有区间距离长，隧道内通视条件差等特点，而且往往受工程工期和施工环境的限制，这就要求测量工作一直保持在最高测量精度的状态。在施工中必须高度重视测量工作，不允许出现测量误差超出限差的情况。必须加强施工测量检核，经常复核洞内的导线点、水准点，随时掌握控制点的变形情况，随时发现点位变化，随时进行测量修正。严格遵守各项测量工作制度和工作程序，确保测量结果的准确性。

参 考 文 献

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盾构隧道工程始发技术 篇12

1 关键始发技术

1.1 始发端头加固处理

在盾构始发之前,一般要根据洞口地层特性,采取有针对性的处理措施,加固后的地层要具备一定的侧向自稳能力,且不能有地下水的损失。常用的处理方法有搅拌桩、旋喷桩、注浆法、SMW工法、冷冻法等。根据天津盾构实践经验,由于本地区在隧道穿越层大量存在含承压水粉细砂层,一般的加固方法大多都能很好的解决土体自稳问题,而对地下水(砂)的流失效果不佳。从实践来看,水平注浆和冷冻法对防止地下水(砂)流失效果更为明显。

1.2 围护结构破除

根据经验,一般在始发前10天左右开始切除洞口围护结构。第一次先将围护结构主体凿除,只保留围护结构的内层钢筋及部分混凝土;第二次在盾构始发前将内层钢筋和混凝土保护层凿除。第二次凿除前,将混凝土分成若干区域,区域之间仅留内层钢筋,以便在切断钢筋后吊运。

在凿除完最后一层钢筋和混凝土之后,要及时检查始发洞口的净空尺寸,确保没有钢筋侵入刀盘切削范围之内。

1.3 洞门密封技术

密封洞门是为了防止盾构在始发时注浆的浆液外泄,压板按种类分有插板式和折叶式两种,洞门密封的施工分两步,第一步是在车站结构施工中,做好始发洞门预埋件的埋设工作,要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接牢固;第二步是在盾构正式始发之前,完成洞门密封帘布的安装,此时应检查压板是否能起到阻挡帘布的作用。

1.4 始发导轨安装

在围护结构破除后,盾构始发台端部距离洞口围岩必然会产生一定的空隙,为保证盾构在始发时不至于因刀盘悬空而产生盾构“叩头”现象,需要在始发洞内安设洞口始发导轨。安设始发导轨时应在导轨的末端预留足够的空间,以保证盾构在始发时不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。

1.5 反力架及负环管片的安装

1)反力架位置的确定依据。反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定。2)负环管片环数的确定计算。假定盾构长度LTBM=8.3 m,洞口围护结构在完成第一次凿除后的里程DF,设计第一环管片起始里程D1S,管片环宽WS=1.2 m,N为负环管片环数。那么在端头井内始发时最少负环管片环数为:N=(D1S-DF+8.3)/WS。3)反力架位置的最终确定。在确定始发最少负环管片环数后,即可直接定出反力架及负环管片的准确位置。反力架端部里程为:D1S-N×WS。4)反力架安装要求。由于反力架为盾构始发提供初始推力以及空间姿态,在安装反力架时,左右偏差控制在±10 mm之内,高程偏差控制在±5 mm之内,上下偏差控制在±10 mm之内。水平轴线的垂直方向与反力架的夹角小于±2‰,盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差小于2‰,水平趋势偏差小于±3‰。

1.6 盾构始发

1)负环管片安装。a.负环管片安装准备。在安装负环管片之前,为保证负环管片不破坏尾盾刷,在拼装好以后能顺利推进,盾尾要涂抹足够的油脂。b.负环管片后移。第一环负环管片拼装成圆后,在后移过程中,要严格控制每组推进油缸的行程,保证每组推进油缸的行程差小于10 mm,直至管片和反力架接触密贴稳固。c.负环管片的拼装类型。在端头井内的负环管片拼装通常采取通缝拼装,主要是因为盾构井一般只有一个,在施工过程中要利用此井进行出渣、进管片,采用通缝拼装以便能及时、快速的拆除负环管片。2)盾构推进。a.空载推进。盾构在空载向前推进时,主要控制盾构的推进油缸行程,限制盾构每一环的推进量。同时检查盾构是否与反力架、始发洞发生干扰或是否有其他异常事件或事故的发生,确保盾构安全推进。b.盾构姿态控制。通过盾构机的推进油缸行程来控制姿态。c.盾构推进参数控制。在保证盾构正常推进的情况下,控制好总推力和刀盘扭矩。3)洞门注浆。在盾尾完全进入洞体后,调整洞门密封,进行洞门注浆。浆液要注满,而且要有早期强度,注浆压力控制在1.5 bar以内。

2 常见问题及处理

1)出现涌水涌砂现象。天津地区地质条件的特殊性,涌水涌砂是在始发过程中经常遇到的问题。通过工程实践,采用水平小导管注浆加固是一种实用有效的加固方法。一般是在始发前完成注浆处理,并在始发前做探空实验,确保无地下水涌出方可始发。

2)土体失稳。开洞门时土体失稳主要表现为土体坍塌,其主要原因也是由端头加固效果不理想所致。小范围的土体坍塌可采用边破除洞门混凝土,边利用喷素混凝土的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时,只有封闭洞门重新加固。

3)支撑系统失稳。支撑系统在某些情况下由于盾构机推进中的瞬时推力或扭矩较大而产生失稳,这样将导致整个始发工作的失败。对于支撑系统的失稳只能从预防角度进行,前期计算要准确,预留一定的富余量,在始发阶段对支撑系统加强监测,随时准备加固处理。

4)地面沉降量大。由于始发施工的特殊性,始发阶段的地面沉降值均较大,因此在始发阶段需控制好注浆压力及注浆量,同时加大监测频率,必要时采用二次注浆方法控制地面沉降。

3 工程实例

天津地铁2号线目前有6个盾构标段在施工,其中10标的地质条件和始发处理方法最有代表性。该标段工程沿线地势较平坦,地面标高为1.78 m~2.41 m。表层为人工填土,盾构主要穿越的土层为粉质黏土,局部为粉土和淤泥质粉质黏土。其中粉质粉土可塑~流塑,与粉土互层,粉质黏土压缩性高。盾构推进深度范围内(4)1层粉质黏土,在水头差作用下,易产生流砂现象。地下水情况:地下水埋深为0.9 m~1.7 m,为微承压水,对混凝土有弱腐蚀性。在前期端头加固处理中,为确保加固质量,使用了高压旋喷的方法。始发时用风镐对车站的连续墙进行了凿除,凿除至第二层钢筋时出现了涌水涌砂,经过小导管水平注双液浆成功处理了此问题。始发效果非常理想,未出现异常情况,地表沉降量控制在3 mm以内。

4 结语

盾构始发是否成功,主要由始发条件及始发施工技术环节决定。前期的地质勘探,始发区域调查,特别是对端头土体的液限、塑限、渗透系数、含水量等各种物理力学指标进行评估是相当有必要的。同时,应对始发技术中的每一个环节进行细致的控制,以确保各种处理措施达到预期效果。因为始发技术与各个工程的始发条件息息相关,所以始发技术要根据具体条件而定,如采用什么端头加固方式、连续墙破除方式、反力架的定位等,均需根据现场条件选择最合适的方法。

摘要：结合盾构隧道施工始发技术在天津地铁工程施工过程中的应用,介绍了盾构施工始发技术的组成、关键技术、关键工序及工艺,并提出了常见问题的对策和预防措施,以推广始发技术的应用。

关键词：盾构隧道,始发,施工,技术

参考文献