沈阳地铁盾构始发施工技术交底.ppt

1、沈阳地铁盾构法施工技术沈阳地铁盾构法施工技术1 工程概况工程概况 沈沈阳阳地地铁铁一一号号线线启启工工街街保保工工街街区区间间起起点点设设计计里里程程为为DK6+997.240，终终点点设设计计里里程程为为DK7+946.098，区区间间长长度度为为948.858m。区区间间隧隧道道为为单单洞洞单单线线圆圆形形断断面面，线线间间距距最最小小为为13m。区区间间线线路路沿沿建建设设西西路路南南侧侧绿绿化化带带走走行行。隧隧道道结结构构底底最最大大埋埋深深22.49m（覆覆土土厚厚度度16.49m），最最小小埋埋深深16.14m（覆覆土土厚厚度度10.14m）。本本区区间间为为第第四四系系浑浑河河

2、高高漫漫摊摊及及古古河河道道地地貌貌；本本区区间间场场地地地地形形较较平平坦坦，地地面面标标高高41.04m39.88m之之间间，相相对对高高差差1.16m,大大部部分分地地面面高高程程40.50m左左右右。地地基基稳稳定定性性较较好好，地地震震基基本本烈烈度度为为度度，属属于于非非液液化化场场地地，建建筑筑场场地地类类别别为为类类，标标准准冻冻结结深深度度为为1.20m。区区间间1场场地地范范围围内内地地层层分分布布起起伏伏不不大大。区区间间地地下下水水类类型型为为松松散散岩岩类类孔孔隙隙承承压压水水，上上部部（浑浑河河高高漫漫摊摊及及古古河河道道堆堆积积物物）分分布布有有水水量量贫贫乏乏的

3、的孔孔隙隙潜潜水水。本本区区间间承承压压水水稳稳定定水水位位埋埋深深11.335m，水水头头标标高高29.112m。地地铁铁隧隧道道位位于于松松散散岩岩类类孔孔隙隙承承压压水水中中，含含水水岩岩组组岩岩性性主主要要为为中中、粗粗砂砂、砾砾砂砂、圆圆砾砾，平平均均厚厚度度约约30米米。中中间间相相对对稳稳定定粘粘性性土土-1隔隔水水层层，渗渗透透系系数数为为80.0m/d83.4m/d，属属强强透透水水层层，地地下下水水极极丰富。本区间盾构机需在保工街暗挖车站调头，往返丰富。本区间盾构机需在保工街暗挖车站调头，往返2次穿越卫工明渠。次穿越卫工明渠。2.12.1盾构始发准备盾构始发准备 盾构始发是

4、盾构施工的关键环节之一，也是盾构施工安盾构始发是盾构施工的关键环节之一，也是盾构施工安全和质量事故多发阶段。由于本标段采用一台盾构进行施工，全和质量事故多发阶段。由于本标段采用一台盾构进行施工，先后进行四次始发，充分做好盾构始发的准备工作是盾构安全先后进行四次始发，充分做好盾构始发的准备工作是盾构安全始发顺利掘进的关键。盾构始发的主要施工内容包括：安装盾始发顺利掘进的关键。盾构始发的主要施工内容包括：安装盾构机始发基座、盾构机组装就位和调试、安装洞门密封圈、安构机始发基座、盾构机组装就位和调试、安装洞门密封圈、安装反力架及钢环、拼装负环管片、拆除洞门围护结构、盾构机装反力架及钢环、拼装负环管片

5、、拆除洞门围护结构、盾构机贯入作业面加压和掘进等。贯入作业面加压和掘进等。2 盾构始发盾构始发 2.1.1 始发架的设计及拼装 始发架决定着盾构机初始姿态，始发架的正确定位与否以及坚固程度，直接影响盾构始发掘进质量，见图2-2和图2-3。在安装时按以下步骤进行：(1)始发架范围内底板找平，注意标高不宜有正差，以便调节高度。(2)吊入始发架，可分段下井，井下固定其位置，螺栓连接。(3)测量找正始发架三维位置，一般轴向采用前高后低布置，预留2坡度。(4)将始发架同车站本体结构固定，固结强度应能抵抗盾构切削反力。2.1.2 反力架下横梁就位 (1)下井前按照指定位置在下横梁上焊接后背钢管垫板及肋板，

6、见图2-4。(2)吊装后与车站底板预埋件焊接固定。图24 反力架下横梁示意图2.1.3 盾构机下井组装调试 盾构机采用逆序下井，即先后配套台车，再连接双梁，再由盾尾-中盾-前盾-刀盘的顺序，盾构机吊装示意图及流程图如图2-5和图2-6。图图2-62-6 吊装立面吊装立面 2.1.4 2.1.4 吊装、拼接反力架立柱及上横梁吊装、拼接反力架立柱及上横梁 (1)(1)下井前在上横梁和立柱上指定位置焊接后背钢管下井前在上横梁和立柱上指定位置焊接后背钢管垫板及肋板。垫板及肋板。(2)(2)焊接上横梁上反力牛腿及后背钢管垫板。焊接上横梁上反力牛腿及后背钢管垫板。(3)(3)立柱范围内底板找平，按照下图所

7、示位置吊装反立柱范围内底板找平，按照下图所示位置吊装反立架立柱，立柱底两侧钻孔下膨胀螺栓，同立柱焊接立架立柱，立柱底两侧钻孔下膨胀螺栓，同立柱焊接牢固，见图牢固，见图2-72-7。(4)(4)测量立柱垂直度，将立柱顶部同中板预埋钢筋焊测量立柱垂直度，将立柱顶部同中板预埋钢筋焊接固定。接固定。(5)(5)螺栓连接立柱及下横梁，焊接水平支撑钢管。螺栓连接立柱及下横梁，焊接水平支撑钢管。(6)(6)吊装连接上横梁，焊接水平支撑钢管吊装连接上横梁，焊接水平支撑钢管 2.1.5 凿除洞门掘进范围内的围护结构(2/3部分)(1)放样：在洞口凿除之前，对洞口凿除部位进行放样，确定需要凿除的围护桩面积和部位。

8、(2)搭设脚手架：在洞圈内搭设钢制脚手架，在刀盘前加垫木板条，用来保护刀盘防止崩出混凝土块时被砸坏。(3)第一次围护桩破除：破除700mm留300mm(包含最外侧的钻孔灌注桩主筋)。施工时，首先在洞门内凿三个观测孔(上部两个，下部一个)，用来观察外部土体加固及土体漏水情况，如土体基本不漏水，则开始凿除工作。洞门混凝土分成九块凿除，暴露出内、外排钢筋，割去内排钢筋，保留外排钢筋，清除混凝土和废钢材，清理干净落在洞圈底部的混凝土碎块。2.1.6 2.1.6 洞门防水帘布橡胶板安装洞门防水帘布橡胶板安装 (1)(1)检查洞口预埋钢环平整度和螺栓孔的孔距准确检查洞口预埋钢环平整度和螺栓孔的孔距准确度，

9、如有偏差根据实际偏差量调整圆环板孔洞位置。度，如有偏差根据实际偏差量调整圆环板孔洞位置。(2)(2)在洞圈内搭设脚手架。在洞圈内搭设脚手架。(3)(3)依次安装帘布橡胶板和圆环板，上双头螺栓，依次安装帘布橡胶板和圆环板，上双头螺栓，拧紧螺母固定防水板。拧紧螺母固定防水板。(4)(4)根据螺栓中心位置焊接扇形翻板，共计根据螺栓中心位置焊接扇形翻板，共计9494块。块。安装后扇形翻板下部净距安装后扇形翻板下部净距8mm8mm。(盾构机进洞后间距盾构机进洞后间距13mm)13mm)比较比较2.1.7 2.1.7 附属设施准备到位附属设施准备到位 (1)(1)出渣龙门吊安装就绪，能够使用；出渣龙门吊安

10、装就绪，能够使用；(2)(2)渣土坑及土车倾倒装置施工完成；渣土坑及土车倾倒装置施工完成；(3)(3)车站内电瓶车走行轨道及岔线形成。车站内电瓶车走行轨道及岔线形成。2.1.8 拼装08负环管片 (1)将负环反力垫板按照下图管片接缝位置切割成6块，并在螺栓孔位置钻孔，切割和钻孔过程中要求切缝整齐并保证钢板的平整度。(2)下井前在地表先将负8环管片同切割后的反力垫板，用过螺栓焊接牢固，固定在管片上。(3)第8环负环管片下井后，在盾尾管片拼装区180度范围内安设7根木条，(75mm厚)以确保不损坏盾尾密封刷。(4)在盾构机内拼装好整环后利用盾构机推进千斤顶将管片缓慢推出盾尾，并将反力架同推出盾尾的

11、负环管片后反力垫板焊接牢固。(5)为了避免负环管片全部推出盾尾后下沉，在始发架导轨上用角钢将负环管片托起。(6)第二环负环以后管片将按照正常的安装方式进行安装。随着负环的进一步拼装，盾构机快速地通过洞门进行始发掘进施工。l负环管片安装注意事项：(1)在盾尾壳体内安装管片4道支撑垫块，为管片在盾尾内的定位做好准备。(2)安装前，在盾尾内侧标出第一环管片的位置和封顶块的位置，然后从下至上安装第一环管片，安装时要注意使管片的位置与标出位置相对应转动角度符合设计要求。(3)安装拱部的管片时，由于管片的支撑不足，用角钢焊在盾尾做临时加固。(4)第一环负环管片拼装完成后，用推进油缸把管片推出盾尾，然后进行

12、下一环管片的安装。(5)管片在被推出盾尾后，要马上加固，防止管片下沉或失圆，采用钢绞线在管片外箍紧，同时由于盾构推进时可能产生局部偏心力，因此支撑应确保平稳。(6)盾构机进入预留洞门前在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂润滑油脂以免盾构机刀盘刮破帘布橡胶板影响密封效果，同时清除在底部的渣土。2.1.9 凿除洞门剩余13范围300m厚围护结构(1)搭设脚手架：在洞圈内搭设钢制脚手架，在刀盘前加垫木板条，用来保护刀盘防止崩出混凝土块时被砸坏。(2)全面检查盾构机状态，做好盾构推进的一切准备工作，做到洞口剩余砼凿除后能立即推进施工时，方可开始凿除洞门其余部分。(3)剩余围护桩破除：破除剩余300mm厚钻孔桩

13、结构(包含钻孔桩主筋)。2.2 盾构始发掘进参数计算及取值2.2.1 土压力设定 经计算在启工街站盾构始发处土压力为0.11Mpa，在盾构始发时应建立较高的土压，并维持土压力稳定，保证始发井附近的地表沉降在要求范围内。因此，将始发时土压力设定为0.13Mpa左右。2.2.2 始发掘进推力的计算 (1)盾构外周和土体之间的摩擦阻力或粘附阻力 取盾构机入土2m、4m、8m三种情况计算摩擦阻力。l当盾构机进入2m时：F1=174.2Tl当盾构机进入4m时：F1=348.4Tl当盾构机进入8m时：F1=696.8T(2)盾构正面阻力 这一阻力就是作用于盾构正面的土压力和水压力。计算结果可得F2=296

14、.3t(3)管片和盾壳外层板之间的摩擦阻力式中，ns隧道管片的环数(一般采用23)，Ws隧道管片每环的重量(t)，s盾壳钢板和隧道管片之间的摩擦系数(一般采用0.30.5)。施工中，ns取3，Ws为16t，s取0.4，则：F3=19.2t 所以盾构机始发所需推力为：l 当推进2m时：F=174.2+296.3+19.2=489.7tl 当推进4m时：F=348.4+296.3+19.2=663.9tl 当推进8m时：F=696.8+296.3+19.2=1012.3t 施工时以此理论计算值为目标值控制盾构千斤顶总推力，并根据具体情况做相应调整。2.2.3 刀盘扭矩计算盾构的切削刀盘扭矩主要由土

15、体的剪切阻力产生。扭矩T300tm，施工时以此值为目标值控制刀盘切削扭矩。2.2.4 盾构千斤顶的推进速度及刀盘转速的设定 在本工程中，洞身范围内地层主要为粉细砂及粘土层，由于处于始发掘进阶段，推进速度初始设定应小于10mm/min，初始设定刀盘转速应小于1.0r/min。2.3 2.3 添加剂使用方案添加剂使用方案(1)粉细砂和砂卵石混合地层粉细砂层和砂卵石混合地层的掘进特征：由于上部开挖面和拱顶为粉砂层，在盾构掘进过程中受扰动后稳定性较差，维持工作面稳定是重点之一；粉细砂和卵石的混合地层较单纯的砂卵石地层含砂量大，对刀具磨损较纯砂卵石地层大；粉细砂和砂卵石互层的混合后的渣土和易性较纯砂卵石

16、地层好，但需加强密封仓内挖掘土的搅拌。(2)粉细砂层和砂卵石混合地层添加剂使用的主要目的：维持开挖面的稳定；增加地层的润滑性并冷却刀盘及相关部件；提高挖掘土的可排性。添加剂的使用方案：以泡沫为主，辅以稠泥浆。根据以上的地层分析和目的，添加剂种类、注入部位和注入量如下：刀盘前：约20%的理论开挖量的稠泥浆+约40%的理论开挖量的泡沫；密封仓：约30%的理论开挖量的泡沫；螺旋输送机：加泥水添加剂注入压力，需控制参数为刀盘前的注入压力，以平衡开挖面的水压力为宜。在本区段内设定注入压力初始设定为0.150.2MPa。2.4 2.4 盾构机初始掘进控制盾构机初始掘进控制(1)盾构机进洞前，切入帘布橡胶板

17、后，须先在密封仓内用螺旋机反转的方式填充粘土或人工浆液30m3，防止进洞后端头井外测地表塌陷。同时为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。盾尾钢刷中必须充满盾尾油脂。(2)盾构机进洞后，始发掘进为试推进阶段。试推进分为三个阶段。第一阶段36米，第二阶段30米，第三阶段30米。(3)盾构机进洞后，必须穿过8米的加固区。盾构机穿越时，姿态调整较为困难。在此阶段推进时，推进速度控制在0.51.0cm/min。并同时相刀盘内添加水和泡沫剂。密切注意，刀盘扭矩和土仓压力变化情况，一旦发现突然降低，则可认为盾首已出加固区，但由于盾尾仍在加固区内，因此不能对盾构姿态作较大

18、调整，待盾构继续推进，确信盾尾脱离加固区后，方可对盾构姿态做出调整。(4)试推进第一阶段为试推进第一阶段为36米，日进度按照米，日进度按照24环控制，对密封土仓环控制，对密封土仓内刀盘转速、压力、推进速度、千斤顶推力、注浆压力及注浆量内刀盘转速、压力、推进速度、千斤顶推力、注浆压力及注浆量等诸项，分别采用三组以上不同的施工参数进行试验掘进。通过等诸项，分别采用三组以上不同的施工参数进行试验掘进。通过对隧道沉降、地表沉降的测量和数据反馈确定一组合理的施工参对隧道沉降、地表沉降的测量和数据反馈确定一组合理的施工参数。数。(5)试推进第二阶段为试推进第二阶段为30米。在此阶段可视地表、地层变化情况，

19、米。在此阶段可视地表、地层变化情况，将日推进速度增加至将日推进速度增加至56环。采用已经掌握、适用的各项参数值，环。采用已经掌握、适用的各项参数值，通过施工监测，根据地层条件、地表管线、建筑物情况对施工参通过施工监测，根据地层条件、地表管线、建筑物情况对施工参数作出慎密细致的调整，取得最佳的施工参数。数作出慎密细致的调整，取得最佳的施工参数。(6)试推进第三阶段为正式掘进施工的准备阶段，此阶段计划控试推进第三阶段为正式掘进施工的准备阶段，此阶段计划控制日掘进速度为制日掘进速度为8环左右，但强调应以服从地面沉降、建筑物保护环左右，但强调应以服从地面沉降、建筑物保护为原则。为原则。2.5 2.5

20、盾构始发注意事项盾构始发注意事项(1)(1)盾构始发前，需检查核实各电缆、电线及管路的连接是否盾构始发前，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；人员组织及机具设备留有足够的供盾构机前进需要的拉长量；人员组织及机具设备配备是否到位等。检查基座、反力架、洞口密封及端头加固土配备是否到位等。检查基座、反力架、洞口密封及端头加固土体是否满足设计要求。体是否满足设计要求。(2)(2)盾构推进前，为了减小盾构机的推进阻力，在盾构的基座盾构推进前，为了减小盾构机的推进阻力，在盾构的基座轨道上涂抹黄油，为避免刀盘上刀具进洞门时损坏洞门密封装轨道上涂抹黄油，为避免刀盘上刀具进

21、洞门时损坏洞门密封装置，在刀盘和刀具上涂抹油脂。置，在刀盘和刀具上涂抹油脂。(3)(3)为了防止从始发钢环注浆时水泥砂浆浆液进入同步注浆的为了防止从始发钢环注浆时水泥砂浆浆液进入同步注浆的管路内，在注浆前需将同步注浆管路出口处加装止浆塞。管路内，在注浆前需将同步注浆管路出口处加装止浆塞。(4)(4)盾构机在导轨上逐环推进并尽快贴近洞口掌子面，然后盾盾构机在导轨上逐环推进并尽快贴近洞口掌子面，然后盾构开始掘进。构开始掘进。(5)(5)防止盾构机旋转的措施防止盾构机旋转的措施 在盾构机的两侧焊防转块在盾构机的两侧焊防转块(注意不得损坏铰接处的密封注意不得损坏铰接处的密封)，防转块应能承受盾构机的扭

22、矩并能将扭矩传递给盾构基座。减防转块应能承受盾构机的扭矩并能将扭矩传递给盾构基座。减少刀盘的设定扭矩，使其值不超过最大扭矩的少刀盘的设定扭矩，使其值不超过最大扭矩的40%40%。当盾构机进。当盾构机进入始发密封后，割除防转块，要求割除面平整光滑。入始发密封后，割除防转块，要求割除面平整光滑。(6)(6)根据实际情况控制施工参数，一般转速小于根据实际情况控制施工参数，一般转速小于1rpm1rpm，速度小，速度小于于1cm/min1cm/min，推进的坡度可略大于设计坡度。在推进过程中可逐，推进的坡度可略大于设计坡度。在推进过程中可逐渐将土压的设定值提升到理论值，并根据地面及地层检测的反渐将土压的

23、设定值提升到理论值，并根据地面及地层检测的反馈信息对土压力的设定值进行调整。馈信息对土压力的设定值进行调整。(7)(7)盾构机在导轨上推进时，对脱出盾尾的管片，应及时用钢盾构机在导轨上推进时，对脱出盾尾的管片，应及时用钢板或木块垫实其与导轨之间的空隙。板或木块垫实其与导轨之间的空隙。(8)(8)盾尾即将离开密封时，要及时在密封间进行填充压浆。盾尾即将离开密封时，要及时在密封间进行填充压浆。(9)(9)始发施工由于受负环管片的限制，盾构上部千斤顶暂时不始发施工由于受负环管片的限制，盾构上部千斤顶暂时不能使用，为此要严格调整正面土体反力并少使用底部千斤顶，能使用，为此要严格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不均匀受压而损坏。同时以防止盾构机上浮或后面临时管片因不均匀受压而损坏。同时为防止盾构始发时出现扎头现象，安装基座时适当将基座上抬，为防止盾构始发时出现扎头现象，安装基座时适当将基座上抬，始发进洞掘进时合理使用下半部千斤顶，并在施工中根据土质始发进洞掘进时合理使用下半部千斤顶，并在施工中根据土质情况将盾构机适当抬头。情况将盾构机适当抬头。