地铁盾构区间始发进洞施工中易发问题及控制措施

地铁盾构区间始发进洞施工中易发问题及控制措施

上官厚明

广州轨道交通建设监理有限公司 广东 广州 510030

摘要:盾构始发进洞施工是盾构法隧道施工中的一道关键工序，在进洞过程中，施工环节多，工作量集中，各工种交叉施工频繁，设备、人员众多，工作零乱，因此加强安全、质量管理和控制尤为重要。

关键词：地铁盾构区间；始发进洞施工；盾构始发问题；控制措施

1、地铁盾构区间始发进洞施工易发问题

盾构基座变形：在盾构进洞过程中，盾构基座发生变形，使盾构掘进轴线偏离设计轴线；盾构后靠支撑位移及变形：在盾构进洞过程中，盾构后靠支撑体系在受盾构推进顶力的作用后发生支撑体系的局部变形或位移；凿除钢筋混凝土封门产生涌土、涌水：在拆除洞封门过程中，洞门前方土体、水体从封门间隙内涌人工作井(始发井)内；刀盘上的刀头损坏洞口密封装置：盾构刀盘鼻尖即将靠上加固土体时在刀盘旋转时切削到止水装置；盾构进洞段轴线偏离设计：盾构进洞推进段的推进轴线偏离隧道设计轴线较大，待推进一段距离后盾构推进轴线才能控制在隧道轴线的偏差范围内；盾构进洞时姿态突变：盾构进洞后，最后几环管片往往与前几环管片存在明显的高差，影响了隧道的有效净尺寸；盾构进洞时地面沉降较大：洞口土体大量流失进出洞时，大量的土体从洞口流入井内，造成洞口外侧地面大量沉降；盾构始发穿越加固区困难：土体强度较高，盾构切削可能存在困难。

2、地铁盾构区间始发进洞施工易发问题处理措施

2.1盾构基座变形的控制措施

（1）盾构基座形成时中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向一致，当洞口段隧道设计轴线处于曲线状态时，可考虑盾构基座沿隧道设计曲线的切线方向放置，切点必须取洞口内侧面处。（2）基座框架结构的强度和刚度能克服出洞段穿越加固土体所产生的推力。（3）合理控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致。（4）盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实，保证接触面积满足要求。（5）基座变形发生，先停止推进，对已发生变形破坏的构件分析破坏原因，进行相应的加固。对需要调换的部件，先将盾构支撑加固牢靠，再调换被破坏构件；（6）盾构基座的变形确实严重，盾构在其上又无法修复和加固时，只能采取措施使盾构脱离基座，创造工作条件后对基座作修复加固。

2.2盾构后靠支撑位移及变形的控制措施

（1）在推进过程中合理控制盾构的总推力，且尽量使千斤顶合理编组，使之均匀受力。（2）采用素混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙，除充填密实外，还必须确保填充材料强度，使推力能均匀地传递至工作井后井壁，在构件受力前还应做好填充混凝土的养护工作。（3）对体系的各构件必须进行强度、刚度校验，对受压构件一定要作稳定性验算。各连接点应采用合理的连接方式保证连接牢靠，各构件安装要定位精确，并确保电焊质量以及螺栓连接的强度。（4）尽快安装上部的后盾支撑构件，完善整个后盾支撑体系，以便开启盾构上部的千斤顶，使后盾支撑系统受力均匀。（5）对产生裂缝或强度不够的缝隙填充料凿除，重新充填，并经过养护后达到要求强度再恢复推进。（6）对变形的构件进行修补及加固。根据推进油压及千斤顶开启数量计算出发生破坏时的实际推力，对后靠体系进行校验。（7）对于发现裂缝的接头及时进行修补。

2.3凿除钢筋混凝土封门产生涌土、涌水的控制措施

（1）根据现场土质、水体状况，制定合理的土体加固方案，并在拆封门前设置观察孔，检测加固效果，以确保在土体加固效果良好的情况下拆封门。（2）布置井点降水管，将地下水位降至能保证安全进洞水位。（3）根据封门的实际尺寸，制定合理的封门拆除工艺，施工安排周详，确保拆封门时安全、快速。（4） 若产生涌土、涌水时要创造条件使盾构尽快进入洞口内，对洞门圈进行注浆封堵，减少土体流失。

2.4刀盘上的刀头损坏洞口密封装置的控制措施

（1）在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。（2）当盾构刀盘鼻尖即将靠上加固土体时在确定刀盘旋转时不会切削到止水装置，开始旋转刀盘开始使盾构推进建立正面初始平衡。（3）为保证盾壳顺利进入洞圈，盾构千斤顶的使用基本以两腰为主，千斤顶行程差值维持原状，确保在盾构前移的过程中盾壳与基座的接触良好。

2.5盾构进洞段轴线偏离设计的控制措施

（1）正确设计进洞口土体加固方案，设计合理的加固方法和加固强度。施工中正确把握加固质量，保证加固土体的强度均匀，防止产生局部的硬块、障碍物等；（2）施工过程中正确地设定盾构正面平衡土压。（3）及时安装上部后盾支撑，改变推力的分布状况，有利盾构推进轴线的控制，防止盾构上浮或栽头现象。（4）正确操作盾构，按时保养设备，保证机械设备的完好。 （5）施工过程中在管片拼装时加贴楔子，调正管片环面与轴线的垂直度，便于盾构推进纠偏控制。（6）在管片拼装时尽量利用盾壳与管片间隙作隧道轴线纠偏，改善推进后座条件。（7）用注浆的办法对隧道作少量纠偏，便于盾构推进轴线的纠偏。

2.6盾构进洞时姿态突变的控制措施

（1）盾构始发基座要设计合理，使盾构下落的距离不超过盾尾与管片的建筑空隙。 （2）将进洞段的一段管片，在上半圈的部位用槽钢相互连结，增加隧道刚度。 （3）在进洞段管片拼装时，注意对管片的拼装螺栓及时复紧，提高抗变形的能力。 （4）进洞前调整好盾构姿态，使盾构标高略高于接收基座标高。 （5）在洞门密封钢板未焊接以前，用整圆装置将下落的管片向上托起，纠正误差。

2.7盾构进洞时洞口土体大量流失的控制措施

（1）洞口土体加固应提高施工质量，保证加固后土体强度和均匀性。（2）洞口封门拆除前应充分做好各项进洞的准备工作。 （3）洞门密封圈安装要准确，在盾构推进的过程中要注意观察，防止盾构刀盘的周边刀割伤橡胶密封圈。密封圈可涂牛油增加润滑性；洞门的扇形钢板要及时调整，改善密封圈 的受力状况。（4）在设计、使用洞门密封时要预先考虑到盾壳上的凸出物体，在相应位置设计可调节的构造，保证密封的性能。（5）当盾尾脱离车站内壁结构时，可进行洞门封堵工序，即用早强混凝土灌注管片壁后和管片粘结成一整体以防止土体从间隙中流失而造成地面的塌落，同时在控制注浆压力的情况下通过洞门预留注浆孔压注止水材料。（6）盾构将进入进洞口土体加固区时，要降低正面的平衡压力。 需尽早建立盾构机的适合工况并严密注意出土量及土压情况，同时加大监测频率，控制地面沉降值。软弱地层施工和盾构机穿越建筑或管线施工时，要严格控制掘进速度和各项参数，地表要设专人定时监测地表情况，并及时将检测情况反馈到主机室。在靠近接收洞门前，要严格控制好掘进中线和高程，将误差控制在允许范围之内。（7）将受压变形的密封圈重新压回洞口内，恢复密封性能，及时固定弧形板，改善密封橡胶带的工作状态。（8）对洞口进行注浆堵漏，减少土体的流失。

①根据水流的方向，判断地层加固区的薄弱位置，尽可能快的对相应位置从地面进行补钻，并注以双液浆加固。②打开旋喷接头下的泄水阀排水，必要时在土仓内增加潜水泵抽水。③根据水的混浊程度和顔色等判断水土的流失是否引起别处的地表过度沉降。安排专人在对地面进行巡逻检查，有可疑情况及时上报。④向土仓内加入膨润土和返冒的泥浆，并快速空转刀盘搅拌土仓的土，同时加入适量的泡沫剂改良，提高止水效果。 ⑤涌水较大时，会造成地表沉降等，时刻监视地表情况，每隔一小时监测一次，发现问题及时汇报。⑥适当加大千斤顶的推力，防止因涌水造成刀盘前面土体坍塌。⑦完成盾构进洞后，及时采取二次注浆方式加强对洞圈的封闭。

2.8盾构始发穿越加固区困难的控制措施

(1)加密测点并加强监测频率根据实际工况条件，合理布设沉降测点，加强监测频率，监测数据必须真实有效反映地面变形情况。(2)严格控制土压力,加固区内推进，由于土体强度较高，盾构切削可能存在困难，而且平衡压力设定过高会导致油压过大、盾构无法前进、后靠受力过大等不良后果，因此土压力的设定可偏低，同时结合沉降报表和其它施工参数进行分析、调整。(3)严格控制出土量,根据盾构及管片之间的建筑间隙及各土层特性合理控制出土量，大约为建筑间隙的98％～100％。并通过分析调整，寻找最合理的数值。(4)严格控制推进速度,盾构推进速度宜控制在1cm/min以内，确保盾构顶进压力以及刀盘扭距不至于太大影响盾构机性能保证盾构进洞安全；同时根据需要在盾构正面加入改良剂，以改良正面的土体。(5)严格控制同步注浆量、浆液质量及注浆压力。主要是控制好盾构的注浆位置，浆液质量将是减少地面后期沉降的保证，注浆压力控制宜偏小减少对土体的扰动。(6)动态信息传递,在盾构施工中要根据地面监测信息的分析，结合推力、推进速度和出土量以及千斤顶的编组等等之间相互关系，保持推进坡度相对的平稳，控制一次纠偏的量，减少对土体的扰动。(7)每一次测量成果都及时汇总给施工技术部门，以便于施工技术人员及时了解施工现状和相应区域地面变形情况，确定新的施工参数和注浆量等信息和指令，并传递给盾构推进面，使推进施工面及时作相应调整，最后通过监测确定效果，从而反复循环、验证、完善，确保隧道施工质量。

结语：

盾构机始发是盾构隧道工程中一个至关重要的环节，它标志着工程正式开始实施，如未能达到需求的要求，隧道工程就可能导致偏离、塌陷等问题，并严重危及整个工程的完成质量和工程进展，施工过程中要根据可能出现的异常状况，制定详细可行的预防措施，可以提高工程效率、保证工程质量和安全。