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2013年章海滨盾构始发与到达施工技术盾构始发与到达施工技术•第一章端头加固•第二章盾构始发•第三章盾构到达第一章端头地基加固一.端头加固目的、方法及应用范围二.各方法的施工特点端头加固的目的（1）控制地表沉降，端头不坍塌。始发、到达前往往需要凿除洞口井壁的混凝土，割断钢筋，以满足盾构顺利进出洞，而洞口的井壁混凝土有时要达到800mm或更厚，凿除时间长，要避免凿除过程发生坍塌，更要避免因开挖面暴露时间过长而坍塌或造成过大地表沉降。（2）控制水土流失。盾构始发进入加固体，或盾构到达穿过加固体时，在含水量较高、水平渗透系数大的含砂层、卵石层等地层，盾构进出洞容易造成水土流失。3）满足重型机械作业时土体的承载力。盾构吊装或拆卸时，重型吊机往往作用在端头位置，为防止重型机械作用在软弱土体上起吊时发生失稳、坍塌，或对已成形隧道安全造成不利影响，对地表的软弱地层进行加固。（4）考虑周边建、构筑物安全一、端头加固方案•SMW工法(深层搅桩+H型钢)1、SMW工法的原理SMW工法是通过深层搅拌机器搅拌，使水泥类悬浊液在原地地层中与土体反复均匀的混合，并根据一定的间隔插入H型钢或板桩等作为加强基材，待水泥土固结后，形成复合的连续挡土墙的技术。2、SMW工法的特点*对周围地基影响小•止水性高•环境污染小一、端头加固方案•深层搅拌桩1、深层搅拌桩工法的原理是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和，使软基硬结而提高地基强度。2、深层搅拌桩工法的特点*固化桩与地基构成复合地基*可独立支护挡土*形成隔水帷幕*环境污染小*操作简单方便、造价底3、深层搅拌桩工法的适用范围适用于处理淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉]土一、端头加固方案•降水法地基加固1、降水法的原理人工降低地下水位使工作面土体始终保持干燥，从根本上防止流沙的发生，同时，减小动水压力使土体竖直面更稳定。2、降水的方法种类*轻型井点*喷射*井点•电渗井点*深井井点3、适用范围*盾构工作井施工中发生喷涌、流沙时；*盾构开挖面发生漏泥、漏水时；*进出洞施工。一、端头加固方案•冷冻法地基加固1、冷冻法的原理冷冻法是将不稳定的含水地层进行冷冻，冷冻后形成强度很高的冻土体，能形成完整的防水屏蔽，起到防水、挡土的作用。2、特点•工期长•造价高•风险大3、适用范围*富水的软弱地层一、端头加固方案•高压旋喷桩1、高压旋喷桩工法的原理高压旋喷桩，是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。2、高压旋喷桩工法的特点*可加固指定地层*可加固细颗粒沙土层*可形成隔水帷幕*使用灵活方便*环保(回收利用排除泥浆)3、高压旋喷桩工法的适用范围适用于砂层、含砂层地层或要求较高的地基加固高压旋喷桩施工•高压旋喷施工示意图套管沉入设计深度套管中插入二重管，边旋边喷且边提升拔出旋喷管与套管，下部形成圆柱喷射桩加固体振动就位，放桩靴，立套管，安振动锤拔起一段套管，卸上段的套管，使下段露出地面（h＞要求的旋喷长度）自动提升璇喷管端头加固效果检测•端头加固的主要检测手段如下：•①竖向抽芯检测：目测判断加固体强度可否满足设计要求，是否连续（抽芯率）；试验判断加固体强度、抗渗性能。在砂层中，特别注意加固体连续性是否良好，抽芯率要达到90％以上。抽芯位置一般选取在桩间咬合部位。（桩体垂直度的控制）抽芯数量按规范选取，且每个端头不应少于1根。•②水平抽芯检测：沿洞门四周加固体范围内打数个水平探孔，观察渗水情况。探孔数量不少于6个，中间和四周均布。第二章盾构始发一、盾构始发的工艺流程二、盾构始发的施工技术三、始发注意事项盾构始发的定义:是指盾构在安装竖井内或过站竖井内，自盾构主机开始定位，刀盘向前推进贯入围岩，沿设计线路向前掘进，直至具备拆除负环条件为止。盾构始发流程始发端头地层加固安装始发基座盾构机组装安装反力架、洞门密封，盾构机连接，空载调试安装负环管片始发掘进、负荷调试盾尾通过洞门密封后进行注浆回填盾构掘进与管片安装洞门第二次破除洞门第一次破除盾构始发的施工技术•始发洞口维护结构的切除•洞门密封•反力架、始发基座的安装•盾构的始发•始发试掘进技术要点洞门破除洞门破除工艺流程图洞门复测脚手架搭设探孔检查盾构进洞内层钢筋混凝土凿除外层钢筋混凝土凿除洞门中心标高、水平、直径、中心线搭设应符合相关安全规范，确保牢固可靠安全通过探孔检查端头加固效果，以及加固土体的止水性分格进行凿除由下而上切割破除洞门破除•洞门拆除采用人工风镐凿除，进行分块凿除，顺序如图所示:247356189孔径5cm，孔深1.2m洞门破除注意事项：1、洞门第一次破除完成后，待盾构机安装调试完毕具备始发条件后，在盾头与洞圈之间搭设支架，由下而上切割洞门钢筋，拆除完毕后盾构机必须迅速靠上洞门土体，以免土体暴露时间过长发生洞门坍塌。图为洞门土体发生局部坍塌图为洞门第二次破除由下而上洞门破除注意事项2、在打开洞门过程中，若遇发生流清水现象，必须用双快水泥和水玻璃进行堵漏，并适当加快对钢筋的切割速度。3、割除钢筋时若发生流泥、流砂现象，必须立即停止对钢筋的切割，在流泥、流砂处进行双液注浆处理，堵住后方可再次切割。4、整个破除过程应安排专职安全员进行全过程的监督，杜绝安全事故隐患，确保人身安全。始发基座的安装安装始发基座前先进行定位测量，在车站底板设立控制护桩，根据护桩精确定位始发台的高程和左右位置。然后将始发台安设在预定的位置上，并由测量组进行复核，在完成定位之后，将始发台固定。此外利用型钢给始发基座加横向的支撑，提高始发基座的稳定性。在盾构机主机组装时，在始发台的轨道上涂硬质润滑油以减小盾构机在始发台上向前推进时的阻力。由于始发台与加固体之间存在较长距离间隙，为使盾构机顺利进入加固体，并防止盾构机栽头，一般在前方安装一段连接导轨。始发基座采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力和推进时的摩擦力。由于盾构机重达400多吨，所以始发基座必须具备足够的刚度、强度。始发基座的安装始发基座安装时考虑为防止盾构进洞后盾头所处的土层软而造成盾头下沉，使盾构偏离轴线，出现盾构机低头现象，因此可根据端头地质情况适当抬高10~20mm来安装始发基座，当盾构机完全进入土体后，盾构姿态进行调整，逐渐进入设计平竖曲线内。始发基座水平轴线的垂直方向与反力架的夹角＜±2‰，与设计轴线竖直趋势偏差＜±2‰，水平趋势偏差＜±3‰。洞门密封•洞门密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，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在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。洞门密封折叶式压板式压板式洞门密封注意事项1、洞门密封装置安装时，需注意密封橡胶帘布及扇形压板的安装方向。密封橡胶帘布端头的凸起方向与盾构掘进方向相同。2、盾构机进入洞门前在刀盘边缘和帘布橡胶板外侧涂润滑油以免盾构机刀盘挂破帘布橡胶板影响密封效果。3、盾构机整个机身进入洞门后需检查下折页板以及橡胶帘布是否完好无损，如果出现折页板松动或脱落必须采取加固措施反力架的安装反力架是为盾构始发推进提供一个反向推力作用，推力通过反力架传递到车站主体结构。反力架的安装是在盾构主机与后配套连接之前安装。反力架端面应与始发台轴线垂直，以便盾构轴线与隧道轴线保持水平。反力架底部的横梁和立柱下端，采用钢支撑块支顶在后面车站预留的钢板上，位置确定之后，再焊接固定后部两排斜撑。斜撑采用Φ600钢管支撑。安装反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。反力架的安装•安装反力架时，用经纬仪双向校正两根立柱的垂直度，使其形成的平面与推进轴线垂直。反力架的左右偏差控制在±10mm,高程偏差控制在±5mm之内。600mm反力架的安装负环管片的安装•负环管片的作用为盾构始发时提供临时的反推力和初始的盾构姿态。负环管片的0环伸入洞内0.4~0.8m，在洞门施工前再将这环管片凿除。管片的安装顺序是：先安装底部管片，再左右安装，每环相邻管片应控制环面平整度和封口尺寸。安装负环管片时千斤顶推力控制在1000t以内，推进行保证每组千斤顶行程差小于10mm.负环管片的安装负环管片的拼装质量控制要点（1）管片运输中要轻吊轻放，避免碰撞。（2）安装前专人检查管片是否有不合要求的裂缝、破损等缺陷，管片的类型是否正确，管片标志是否齐全，是否已达龄期。负环管片的安装（3）根据高程和平面的测量报表和管片间隙，及时调整管片拼装的姿态，并严格控制管片成环后的环、纵向间隙。用三角方木每隔0.5m及时填补环、纵向间隙，并用钢丝绳或者槽钢固定拉紧每环管片，防止其失圆。盾构始发注意事项（1）盾构始发前，需检查核实各电缆、电线及管路的连接是否留有足够的供盾构机前进需要的拉长量；人员组织机具配备是否到位等。检查基座、反力架、洞门密封及端头加固是否满足设计要求。（2）盾构推进前，为减小盾构机的推进阻力，在盾构机的基座上涂抹黄油，为避免刀盘上的刀具在进洞时损坏洞门密封装置，在刀盘和刀具上涂抹油脂。（3）盾构机在导轨上逐环推进并尽快推进掌子面，然后盾构开始掘进。涂抹黄油盾构始发注意事项（4）盾构机在进洞前，在盾构机的两侧分别焊接防扭桩，防止盾构刀盘转动时带动整个盾体转动，防扭桩应能承受盾构机的扭矩并能将扭矩传给盾构基座。减少刀盘的设定扭矩，使其值不得大于最大扭矩的40%。在盾构机进入洞门密封装置后及时切除，切口应平整。防扭桩盾构始发注意事项（5）根据实际情况控制施工参数，一般在始发进洞时推进速度在2~4mm/min，刀盘转速在0.3~0.8r/min。在推进的过程中可逐渐的将土压设定值提升到理论值，并根据地面及地层的检测的反馈信息对土压力的设定值进行调整。加固区范围内稍微抬高盾构机的姿态，防止在推出加固区后，由于土层的软硬程度不同而导致盾构机发生栽头现象。（6）始发阶段由于受负环管片的限制，盾构上部千斤顶暂不能使用，为此要严格的调整正面土体反力并少使用底部千斤顶，以防止盾构机上浮或后面临时管片因受力不均受压而损坏。（7）盾尾即将离开洞门密封时，要及时的进行同步注浆，同时检查洞门密封效果如何，是否有大面积漏浆现象。盾构始发注意事项盾构始发掘进施工功效分析工作内容所需时间102030405060708090100拌浆管片、轨道下井卸管片、放浆、正常掘进同步注浆渣土外运拼装管片拼接走道板、水管、电线材料准备充分、搅拌机故障管片止水带粘贴不及时、龙门吊故障砂浆罐未经常清理、浆管堵漏机械故障、更换油脂、盾构机偏离设计轴线、地面沉降等注浆压力过大造成漏浆，注浆管堵漏、机械故障电瓶车故障、脱轨拼装机故障、管片吊装头脱落、管片小车故障第五章盾构到达盾构到达的准备工作▲洞门破除▲洞门密封装置的安装▲接收基座的安装盾构到达的定义:指盾构沿设计线路，自区间隧道贯通前100m掘进至区间隧道贯通后，然后从预先施工完毕的洞口处进入车站或竖井内的整个施工过程，以盾构主机推出洞门爬上接收小车、后配套与盾构主机分离为止。盾构到达•盾构到达施工流程洞门密封的安装掘进参数的调整掘进方向的控制洞门剩余部分的凿除渣土的清理到达段的掘进洞门部分凿除接受托架的安装与固定贯通后步上接受托架洞门凿除在盾构机距离端头墙前一星期时对洞门进行第一次破除先将围护结构的主体凿除,只保留围护结构的外排钢筋和保护层。待盾构机进入加固范围时快速将洞口围护结构剩余部分破除,确保钢筋割除干净。洞门密封•洞门密封装置安装的示意钢丝绳推进方向钢丝绳帘布橡胶板管片推进方向盾构螺母吊环双头螺栓钢环板A板钢环板B板折叶压板吊环帘布橡胶板盾构钢丝绳管片盾构推进方向管片帘布橡胶板折叶压板双头螺栓螺母吊环双头螺栓钢环板A板钢环板B板折叶压板螺母钢环板A板钢环板B板盾头未到前盾尾未出前盾尾出来后洞门密封•洞门密封装置安装的示意图渣土清理清理洞门土渣接受托架的安装与固定•1)洞门凿完后,按照预计盾构姿态对接收基座进行初步定位,做好加