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盾构始发掘进施工技术中铁十三局广州地铁项目部2006年8月•一、始发前准备工作•二、盾构机100米试掘进•三、盾构始发临时供电、供水、通风及始发场地布置•四、施工注意事项始发端头加固安装盾构机始发托架盾构机组装、安装反力架，盾构机系统调试拼装-6环管片、盾构机整机试运转拆除外层钢筋，盾构机贯入作业面、拼装负环管片盾尾通过始发洞口、管背回填注浆安装洞门密封盾构机掘进50米，在始发井内安装道岔盾构机试掘进100米完成后，拆除负环管片、换装完成准备正式掘进始发准备试掘进破除洞门安装洞门密封始发端洞门第一层钢筋及混凝土破除始发掘进施工流程一、始发前准备工作1、端头加固打设水平探孔，以查明详细地质情况，并适当泄水。探孔布置在隧道洞身5个位置，直径为60mm，钻孔深4m6280mm6620mm60mm2、始发托架的安装首先依据隧道在此处的设计轴心线确定始发托架中心线，通过测量放线，将托架中心线和托架支撑轨切点位置刻划于始发井底或端墙及侧墙上，以指示托架的安装位置。为防止盾构始发时会出现低头现象，将始发托架抬高25mm安装，托架安装采用钢板垫高找正；托架安装就位后，在井底采用型钢和利用四周井壁将托架支撑，焊接定位之后，开始在托架上组装盾体。托架重10.33吨，采用40吨吊车吊装。3、洞门破除•洞门破除的主要目的是割掉盾构机通过范围内的钢筋，使盾构机顺利进入端头围岩。由于端头土体暴露时间不能够太长，而在吊装螺旋输送机时需暂时将盾构机推进预留洞门内，在盾构机刀盘进入预留洞门前只能将部分围护结构进行凿除以策安全。•洞门破除分两次完成，先凿除围护结构至桩体外侧钢筋，外侧钢筋及保护层留下以保证掌子面安全；当盾构机组装、调试完成后，准备始发时，割除围护结构外侧钢筋，盾构机迅速推进至土体。•洞门凿除施工时，在盾构机与掌子面之间搭建脚手架，利用人工进行凿除围护结构砼施工，凿除按照“先拉槽、再破除、后修边”，从上往下的顺序进行，凿除的范围为预留洞门轮廓线内的围护结构。拆除工作保证围护结构钢筋全部切断，以避免盾构刀盘被围护结构的钢筋挂住。•凿除施工完毕后拆除脚手架，快速拼装负环管片，使盾构机抵拢掌子面，避免掌子面暴露太久发生失稳坍塌。4、洞口密封安装•在盾构始发掘进时，为了防止洞内水和回填注浆沿着盾构机外壳向洞口方向流出，在内衬墙上的盾构机入口洞圈周围安装环行密封橡胶板止水装置，详见图9，该装置在内衬墙入口洞圈周围安装设有M20螺孔的预埋板A，用螺栓将密封橡胶板、压紧环板B和扇形压板栓连在预埋环板A上。•当盾构机沿推进方向掘进时，带铰接的扇形压板被盾构机带动向顺时针方向转动，并支撑密封橡胶板，封闭在Φ6250mm的盾体外径处，止住水向始发井内流入。当盾体通过洞门密封装置后，橡胶帘布紧缩，压住扇形压板，防止水流沿管片外径向始发井内流入，同时也防止同步注浆浆液外溢。在试掘进100m完成后、拆除负环管片后，将B压板、扇形压板、密封橡胶帘布和螺栓拆除清洁后，按同样的安装方法将密封装置安装至到达洞门，为盾构机到站的密封止水使用。5、反力架的安装•盾构始发反力架为拼装式全圆钢架结构，以确保足够钢性。反力架分2部分吊装下井，上半部分重13.260吨，下半部分重9.94吨。•反力架安装时，首先测量在反力架位置起始里程断面的中心线，并刻划在始发井侧墙上，以便反力架中心定位，反力架中心随始发托架抬高而同时抬高。定位的关键是反力架紧靠负环管片的定位平面与此处的隧道轴线垂直。•反力架底部的横梁和立柱下端，采用钢支撑块支顶在后面1000mm的底部台阶处，位置确定之后，再焊接固定后部斜撑。斜撑采用Φ600钢管支撑。6、导轨安装•由于始发井主体结构厚度为1.0m，围护结构厚度为1.5m，主体结构端墙部分还有1.0m宽的截水槽，即盾构机始发托架端头与土体间有3.5m的距离。当盾构始发超过托架后，盾构重心靠前，并且盾体有3.5m没有支撑。盾构机会产生“栽头”，因此在内衬墙靠近围护桩侧放置一个型钢导轨，防止盾构机中心超过始发托架后低头推进。该导轨长度和高度尺寸根据盾构机最终始发方向和洞门实际尺寸测量后制定。导轨混凝土?662022.5°22.5°内衬墙压紧环板B200350800直径直径橡胶止水帘布外径预埋环板A120-直径120锚固筋水流方向盾构外径盾构推进方向管片外径90°M2020162025300607、负环管片的安装盾构机始发位置示意图负六环管片拼装示意图拼装顺序为A2—A3—A1—C—B—K。1、防止盾体前移挡块应安装牢固；2、管片在盾尾移动只能是由前向后，尽量减少盾尾刷的损坏；3、拼每一片时横、纵管片螺栓必须全部穿上并上紧；4、拼装时注意管片与盾尾的间隙控制在75mm之内，以便于整环管片的正常拼装；5、应备有灭火器具；6、注意由于推力增大，防止盾体前移挡块螺栓断而造成管片掉下对人及机器的伤害。•在每环管片推出盾尾后，在管片外的支撑三角架纵向工字钢及始发台轨道上用木制楔子及时进行支垫，将管片压力均匀的传递给三角架和托架。每环管片加设两个木楔子。•为了负环管片安装稳定和承担掘进时800吨的推力，除采用三角支撑架稳定负环管片外，每环管片还采用钢丝绳，钢丝绳卡子电力工程用的紧线工具，组装成紧箍负环管片绳具，绳具两端钩在始发托架上，将管片环箍紧二、盾构机100米试掘进1、始发试掘进阶段地质2、盾构始发刀具布置•刀盘安装31把17单刃滚刀，4把双刃滚刀，64把正面齿刀，8把边刮刀，1把超挖刀。为保证盾构机进入7地层后所有滚刀能够灵活转动不被偏磨从而使盾构机在8和9地层的顺利掘进，在始发掘进前检查滚刀的转动情况，确保所有滚刀可以人力扳转，不能人力扳转的滚刀预以替换。3、管片背后注浆•同步注浆与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管(见图19)。盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，采用双泵四管路(四注入点)对称同时注浆。注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式：自动控制方式即预先设定注浆压力，由控制程序自动调整注浆速度，当注浆压力达到设定值时，自行停止注浆；手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量、速度、压力。•试掘进阶段的管片注浆是保证管片拼装质量的关键所在，其目的在于控制隧道变形，防止管片上浮，提高结构的抗渗能力。良好的浆液性能体现在以下几个方面：①浆液充填性好；②浆液和易性好；③浆液初凝时间适当，早期强度高，浆液硬化后体积收缩率小；④浆液稠度合适，以不被地下水过度稀释为宜。根据以上几点，项目部特拟在试掘进时采取以下配比和注浆措施：材料水泥粉煤灰砂膨润土水数量100440780404804、试掘进过程中的姿态控制•盾构机在掘进过程中运动轨迹为蛇行运动，该轨迹应始终围绕着隧道轴线波动，在实际控制时，可根据VMT显示屏上自动测量系统测得值与DTA的差值来调整，即调整图标头部与尾部尽可能靠近坐标原点。但同时要控制各分区油缸压力差不超过20bar，避免因管片环上下受力不均造成管片上浮。5、盾构机始发掘进阶段测量及监测•始发掘进阶段的测量•始发掘进阶段的监测三、盾构始发临时供电、供水、通风及始发场地布置•盾构始发供电•盾构始发供水•盾构始发通风•洞内照明、管线、走道板布置图四、施工注意事项•1、在洞门钢筋割除时，应派专人观察掌子面土体的稳定情况。•并注意下部钢筋割除后上部钢筋的变形情况。防止上方疏松的砼块掉落伤人。•2、负六环管片安装后，必须立即测量管片姿态，并通过调整管片与基准环间的空隙，保证使负六环管片姿态准确。在负六环管片安装并固定牢固后方可继续推进。•3、洞门钢筋割除时，应保证有畅通的疏散通道，以保证人员及时撤离。•4、洞门注双液浆时，压力不能过大，要间断注浆。同时密切注意同步注浆管路，防止双液浆堵管。•5、控制好盾构始发姿态，及时纠偏。•6、始发过程中严格控制盾构机推力，推力控制在700吨之内，同时四组油缸任何两组液压油压力差不能大于50bar，密切注意反力架状态，防止推力过大，造成反力架变形或上浮。•7、负环管片固定牢固，用钢丝绳捆紧，在盾构机掘进时（负环范围内），边掘进边进行管片与始发托架的支撑工作方木与方木之间间距为20cm，圆周范围内支撑四点位置，同时绑钢丝绳进行固定管片，每环1.5根钢丝绳。•8、盾体设置防扭装置，严格控制刀盘转速，防止盾体扭转。•9、盾构机掘进时，盾体外的垫片及其它焊接东西必须在进洞门前割除，机修班将派电焊工进行割除，在施工时应进行监督；谢谢大家！