土壓平衡盾構(gòu)隧道始發(fā)技術(shù)1前言盾構(gòu)法目前在國內(nèi)已經(jīng)日趨成熟。隨著技術(shù)進(jìn)步、認(rèn)識提高、綜合國力的增強(qiáng)，特別是采用盾構(gòu)施工的明顯優(yōu)勢，盾構(gòu)法越來越多的被國內(nèi)地鐵界所接受，與TBM一道，都是國際上比較流行的、最先進(jìn)的、一次成型設(shè)備在國內(nèi)大面積開始使用。目前國內(nèi)已經(jīng)使用盾構(gòu)法的城市地鐵有上海、廣州、南京、北京、深圳、天津。西安、成都、沈陽、杭州、青島等城市都在緊鑼密鼓地籌建。廣州1號線盾構(gòu)區(qū)間僅占全線的28%（日本人承包），2號線為25%（真正由國內(nèi)隊(duì)伍自己單獨(dú)承包施工），3號線將有60%以上的區(qū)間隧道使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工；上海地鐵是國內(nèi)最早采用盾構(gòu)施工的，大部分都是利用盾構(gòu)完成；南京地鐵目前有三個盾構(gòu)標(biāo)段四臺盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，施工總量約占全線的30%，如果應(yīng)用成功，肯定會增加盾構(gòu)的施工區(qū)段量；北京也在做盾構(gòu)試驗(yàn)段。雖然盾構(gòu)在國內(nèi)已逐漸熱起來，有許多成功的工程實(shí)例，但是使用這種方法也有較明顯的風(fēng)險性。如盾構(gòu)在隧道內(nèi)只能前進(jìn)，不可后退，一旦盾構(gòu)本身出現(xiàn)致命的故障，可能就會產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。盾構(gòu)在需要洞口進(jìn)行加固處理的地層中始發(fā)，其出問題的幾率很高，即是非常有經(jīng)驗(yàn)的承包商也常會發(fā)生類似，重復(fù)的事故。所以在盾構(gòu)施工方面仍有許多技術(shù)難點(diǎn)和重點(diǎn)，需要再認(rèn)識、再提高、再加強(qiáng)。盾構(gòu)始發(fā)段技術(shù)是其中最重要的常見技術(shù)問題，據(jù)專家介紹，盾構(gòu)問題出現(xiàn)部位最多的是在洞口位置，即始發(fā)階段。2始發(fā)技術(shù)的組成2.1始發(fā)的重要性由于在始發(fā)階段存在以下幾種特殊情況：（1）始發(fā)推進(jìn)前需鑿除車站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（主要是處理鋼筋砼結(jié)構(gòu)），鑿除圍護(hù)結(jié)構(gòu)后的洞口土體要求保持一定時間的自穩(wěn)，不能有水土流失；（2）始發(fā)階段盾構(gòu)機(jī)主體在始發(fā)導(dǎo)軌上不能進(jìn)行調(diào)向；（3）始發(fā)階段的姿態(tài)及地面沉降控制比正常推進(jìn)階段更困難；（4）初始土壓力的建立正確與否不得而知；（5）始發(fā)期間一些設(shè)備如管片小車、管片吊機(jī)，包括出渣不能正常編組使用。多數(shù)站結(jié)構(gòu)尺寸較小，盾構(gòu)不能整機(jī)始發(fā)。所以，盾構(gòu)在初始階段的施工難度很大。能否成功、安全、順利，保證盾構(gòu)姿態(tài)、保證隧道初始段的工程質(zhì)量、控制地表沉降進(jìn)入隧道內(nèi)正式推進(jìn)，始發(fā)是關(guān)鍵。2.2始發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)始發(fā)技術(shù)包括洞口端頭處理（在軟土無自穩(wěn)能力的地層中）、洞門砼鑿除（主要針對鋼筋砼圍護(hù)結(jié)構(gòu)）、盾構(gòu)始發(fā)基座的設(shè)計(jì)加工、定位安裝；始發(fā)用反力架的設(shè)計(jì)加工、就位；支撐系統(tǒng)、洞門環(huán)的安設(shè)、盾構(gòu)組裝、始發(fā)的初始姿態(tài)確定、其他保證盾構(gòu)推進(jìn)用設(shè)備、人員、技術(shù)準(zhǔn)備等，直到始發(fā)推進(jìn)。其中關(guān)鍵為洞口端頭處理；盾構(gòu)始發(fā)基座的姿態(tài)定位；反力架的準(zhǔn)確定位；洞門密封環(huán)安裝的可靠性及密封效果；第一負(fù)環(huán)的定位?？梢哉f每一步都非常重要。3始發(fā)施工技術(shù)3.1始發(fā)洞口的地層處理在盾構(gòu)始發(fā)之前，一般要根據(jù)洞口地層的穩(wěn)定情況評價地層，并采取有針對性的處理措施。地層處理一般采取如“固結(jié)灌漿”、“冷凍法”、“插板法”等措施。選擇加固措施的基本條件為加固后的地層要具備最少一周的側(cè)向自穩(wěn)能力，且不能有地下水的損失。常用的具體處理方法有攪拌樁、旋噴樁、注漿法，SMW工法、冷凍法等。選擇哪一種方法要根據(jù)地層情況而定。但是根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，無論選擇哪一種方法，成功與否，過程工藝控制非常關(guān)鍵。要保證每一參數(shù)的準(zhǔn)確性，每一分部的質(zhì)量。3.2始發(fā)洞口維護(hù)結(jié)構(gòu)的切除常規(guī)設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)（無論是連續(xù)墻還是樁等）都是鋼筋砼。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，采用人工鑿除一般需要一個月左右，所以提前安排此項(xiàng)工作，一免影響其他工序作業(yè)。鑿除可分兩次進(jìn)行，第一次先將圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體鑿除，只保留維護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋保護(hù)層，在盾構(gòu)始發(fā)前將保護(hù)層混凝土鑿除。在鑿除完最后一層混凝土之后，要及時的檢查始發(fā)洞口的凈空尺寸，確保沒有鋼筋、混凝土侵入設(shè)計(jì)輪廓范圍之內(nèi)。3.3洞口密封洞口密封裝置是防止盾構(gòu)始發(fā)初期壁后注漿漿液外泄和水土流失的，目前基本有兩種類型——壓板式和折葉式，其中折葉式越來越被人們所認(rèn)可。洞口密封的施工分兩步進(jìn)行施工，第一步在車站結(jié)構(gòu)的施工過程中，做好始發(fā)洞門預(yù)埋件的埋設(shè)工作。在埋設(shè)過程中預(yù)埋件必須與車站結(jié)構(gòu)鋼筋連接在一起。第二步在盾構(gòu)正式始發(fā)之前，清理完洞口的碴土，完成洞口密封的安裝。響3.4舌馬洞口始發(fā)導(dǎo)軌北的安裝旱在圍護(hù)結(jié)構(gòu)破喜除后，盾構(gòu)始紹發(fā)臺端部距離懷洞口圍巖必然批產(chǎn)生一定的空凱隙，為保證盾干構(gòu)在始發(fā)時不攀致于因刀盤懸距空而產(chǎn)生盾針構(gòu)稀“眠叩找頭裳”裹現(xiàn)象，需要在胞始發(fā)洞內(nèi)安設(shè)社洞口始發(fā)導(dǎo)軌旁。在安設(shè)始發(fā)社導(dǎo)軌時應(yīng)注意分，在導(dǎo)軌的末俗端預(yù)留足夠的諒空間，以保證叼盾構(gòu)在始發(fā)時杠，不致因安設(shè)鑒始發(fā)導(dǎo)軌而影疤響刀盤旋轉(zhuǎn)。驗(yàn)3.5鍋串反力架、始發(fā)儀臺的安裝扔紗雨反力架、負(fù)環(huán)跨管片位置的確懇定依據(jù)禽反力架的位置幕確定主要依據(jù)刪洞口第一環(huán)管躍片的起始位置個、盾構(gòu)的長度墳以及盾構(gòu)刀盤屈在始發(fā)前所能濕到達(dá)的最遠(yuǎn)位隨置確定的。嚇廳詞負(fù)環(huán)管片環(huán)數(shù)滾的確定編假定盾構(gòu)長遲度瞞L捐TBM浙=撐8.3m址，盼洗洞口維護(hù)結(jié)構(gòu)鴉在完成第一次味鑿除后的里們程證D藏f鈔，設(shè)計(jì)第一環(huán)道管片起始里凝程裙D吐1s租，管片環(huán)寬配為戀W航s熟，反力架與負(fù)拜環(huán)鋼管片遺長泡W姓r表（自行設(shè)計(jì)加跌工的尺寸）真。努D絲r先為反力架端部五里程季，悉N李為負(fù)環(huán)管片環(huán)黨數(shù)。爭在安裝井內(nèi)的維始發(fā)時最少負(fù)講環(huán)管片環(huán)數(shù)確興定屠N三=學(xué)（唱D坐1s陣-D新f棍+8.璃3蚊）賞/W禮s岡環(huán)醋太蒸反力架、負(fù)環(huán)化鋼管片位置的愁確意定利吸在確定完始發(fā)厘最少負(fù)環(huán)管片扯環(huán)數(shù)后，即可屬直接定出反力佛架及負(fù)環(huán)管片邊的位置。船反力架端部里騾程課D受r錄＝鄭D棚1s拉－夕N×W歌s歪雞膚反力架、始發(fā)乳臺的定位與安梢裝擇在盾構(gòu)主機(jī)與銳后配套連接之誠前，開始進(jìn)行孔反力架的安裝攏。安裝時反力意架與車站結(jié)構(gòu)撐連接部位的間蜓隙要墊實(shí)，以琴保證反力架腳役板有足夠的抗肚壓強(qiáng)度。危由于反力架和錢始發(fā)臺為盾構(gòu)捐始發(fā)時提供初何始的推力以及右初始的空間姿膨態(tài)，在安裝反靜力架和始發(fā)臺霉時，反力架左鴨右偏差控制釘在亭±憐10mm甲之內(nèi)，高程偏蠢差控制屢在怎±停5mm昨之內(nèi)。始發(fā)臺悔水平軸線的垂宅直方向與反力朵架的夾角驢＜付±倚2警‰驅(qū)，盾構(gòu)姿態(tài)與咳設(shè)計(jì)軸線豎直睬趨勢偏差鍵＜碗2騎‰邪，水平趨勢偏蓮差身＜搜±予3程‰仿。艙3.6園孕盾構(gòu)的始發(fā)柿椒盲莫始發(fā)臺兩側(cè)的撓加固赤由于始發(fā)臺在抽盾構(gòu)始發(fā)時要挺承受縱向、橫塌向的推力以及嶼約束盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)芬的扭矩。所以像在盾構(gòu)始發(fā)之丈前，必須對始鎖發(fā)臺兩側(cè)進(jìn)行抬必要的加固。銹加固的方式見枯下圖：向羊裁負(fù)環(huán)管片安裝盆負(fù)環(huán)管片安裝躬準(zhǔn)備鐵一般情況下，航負(fù)環(huán)管片在盾赤殼內(nèi)的正常安擠裝位置進(jìn)行拼誓裝。在安裝負(fù)冷環(huán)管片之前，肆為保證負(fù)環(huán)管憐片不破壞尾盾平刷、保證負(fù)環(huán)甜管片在拼裝好畢以后能順利向咳后推進(jìn)，在盾爪殼內(nèi)安設(shè)厚度鹿不小于盾尾間束隙的方木（或逃型鋼），以使艘管片在盾殼內(nèi)鮮的位置得到保坐證。頓盾構(gòu)始發(fā)盾殼甚處墊木布置顯興示圖負(fù)環(huán)管片后移年第一環(huán)負(fù)環(huán)管多片拼裝成圓后感，拆用灶4丙～抗5狀組油缸完成管奏片的后移。管濤片在后移過程旨中，要嚴(yán)格控母制每組推進(jìn)油躬缸的行程，保櫻證每組推進(jìn)油系缸的行程差小鄭于昏10mm針。在管片的后牌移過程中，要墳注意不要使管善片從盾殼內(nèi)的掩方木（或型鋼擊）上滑落。仿負(fù)環(huán)管片與負(fù)士環(huán)鋼管片的連盜接賴負(fù)環(huán)管片的最陶終位置要以推丑進(jìn)油缸的行程經(jīng)進(jìn)行控制，在柔負(fù)環(huán)管片與負(fù)壘環(huán)鋼管片之間架的空隙用早強(qiáng)煮砂漿或鋼板填泡滿。繼負(fù)環(huán)管片的拼閑裝類型洋在安裝井內(nèi)的淺負(fù)環(huán)管片的拼寨裝類型一般采凡取通縫拼裝，傭主要是因?yàn)槎茏寴?gòu)井一般只有痕一個，在施工輝過程中要利用掃此井進(jìn)行出渣毒、進(jìn)管片。所粘以采用通縫拼叢裝可以保證能悲及時、快速的磁拆除負(fù)環(huán)管片尸。騰猛共盾構(gòu)的始發(fā)?？蛰d推進(jìn)疏盾構(gòu)在空載向倘前推進(jìn)時，主粥要控制盾構(gòu)的海推進(jìn)油缸行程搶和限制盾構(gòu)每斥一環(huán)的推進(jìn)量總。朱要在盾構(gòu)在向馳前推進(jìn)的同時眠，檢查盾構(gòu)是網(wǎng)否與始發(fā)臺、廚始發(fā)洞發(fā)生干信涉或是否有其隊(duì)他異常事件或興事故的發(fā)生，飽確保盾構(gòu)安全償?shù)南蚯巴七M(jìn)。芳始發(fā)時盾構(gòu)姿秋態(tài)的控制慧主要通過盾構(gòu)歷機(jī)的推油缸行望程來控制姿態(tài)場。戶始發(fā)時盾構(gòu)推含進(jìn)參數(shù)的控制夫在保證盾構(gòu)正朱常推進(jìn)的情況債下，稍微降低緒總推力和刀盤吊扭矩。蹄騾膏潔洞口注漿奸在盾尾完全進(jìn)臥入洞體后，調(diào)幕整洞口密封，昨進(jìn)行洞口注漿鉗。漿液坍落度娛在啊80毫mm偷左右，同時要韻有早期的強(qiáng)度畏。注漿壓力控?fù)沃品翟诰?.15M校pa謎以內(nèi)。峰3.7漠沸反力架、負(fù)環(huán)采管片的拆除臥反力架、負(fù)環(huán)診管片的拆除時習(xí)間根據(jù)背襯注材漿的砂漿性能密參數(shù)和盾構(gòu)的誦始發(fā)掘進(jìn)推力傻決定。一般情注況下，掘進(jìn)義10廢0策米柔以上（同時芝前悔5委0珠環(huán)完成掘克進(jìn)幕7戚日以上），可慮以根據(jù)工序情槽況和工作整體嶼安排，開始進(jìn)俗行反力架、負(fù)年環(huán)管片拆除。粱4陵巷常見問題的預(yù)頓防或處理，離4.1瞎飲加固效果不好恰端頭土體加固湊的效果不好是乘在始發(fā)過程中瞎經(jīng)常遇到的問蝶題，也是許多五始發(fā)施工出現(xiàn)同問題的最主要昆的原因。主要毯措施是必須根歡據(jù)端頭土體情存況選擇合理的版加固方法，在嚇方法產(chǎn)生可用樓可不用時，要便采取更有保障雅的方法。要加招強(qiáng)過程控制，威雖然有些方法宰是最常用的，氏也必須做到，祝絕不可放松，趟特別是一些基岸本的參數(shù)。對舌于加固區(qū)與始讀發(fā)井間形成的倚必然間隙要采吵取其它方式處誼理。對于加固絮質(zhì)量的檢測最珍好是采用人工亂挖孔的方式完艇成。此方法可述以全面的檢測止土體改良的效動果。翻4.2均叢開洞門時失穩(wěn)私開洞門時失穩(wěn)當(dāng)主要表現(xiàn)為土自體坍塌和水土蕉流失二種，其撓主要原因也是勺由端頭加固效鄭果不好所致。月在小范圍的情夜況下可采用邊歉破除洞門砼，感邊利用噴素砼栽的方法對土體灰臨空面進(jìn)行封層閉；如果土體扮坍塌失穩(wěn)情況絕嚴(yán)重時，只有耽封閉洞門重新尖加固。文4.3探顏始發(fā)后盾構(gòu)機(jī)愈叩頭川始發(fā)推進(jìn)后，耗在盾構(gòu)機(jī)抵達(dá)況掌子面及脫離芳加固區(qū)時容易惜出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)叩擔(dān)頭的現(xiàn)象，根剝據(jù)地質(zhì)條件不尊同有些可能出?，F(xiàn)超限的情況油。為此，通常膠采用抬高盾構(gòu)語機(jī)的始發(fā)姿態(tài)唯、合理安裝始宵發(fā)導(dǎo)軌以及快殼速通過的方法閥盡量避免叩頭適或降低叩頭的頌影響。坐4.4岔銷密封效果不好臥洞門密封的主捏要目的也是在桌始發(fā)掘進(jìn)階段贏減少土體流失妙。當(dāng)洞門加固拍效果達(dá)到時，墓對于洞門環(huán)的趴強(qiáng)度要求相對占較低，否則要檢在盾構(gòu)推進(jìn)前節(jié)要徹底的檢查飄和確定洞門環(huán)代的狀態(tài)良好。妨在始發(fā)過程中針若洞門密封效紀(jì)果不好時可即棄時調(diào)整壁后注哥漿的配合比，拼使注漿后盡早萬封閉；也可采亭用在洞門密封己外側(cè)向洞門密深封內(nèi)部注快凝忍雙液漿的辦法憐解決。熔4.5她老盾尾失圓芳在很多情況下敗，始發(fā)階段由恐于自重及其它郵原因，盾尾一場般都會出現(xiàn)失仍圓的情況，有犯些可能達(dá)到瞇10cm當(dāng)之多?？梢圆膳枚軜?gòu)機(jī)自帶葬的整圓器進(jìn)行州整圓，在必要批的情況下，可惠采用錯縫拼裝襯以保證在管片傷拼至隧道內(nèi)時錯管片自身的橢械圓度控制在誤碎差以內(nèi)。檔4.6伍踐支撐系統(tǒng)失穩(wěn)拌支撐系統(tǒng)在有栗些情況下由于得盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)中獨(dú)的瞬時推力或銷扭矩較大而可京能失穩(wěn)，這樣難將導(dǎo)致整個始爭發(fā)工作的失敗嶄。對于支撐系降統(tǒng)的失穩(wěn)只能僵從預(yù)防角度進(jìn)鞋行，同時在始撞發(fā)階段對支撐洗系統(tǒng)加強(qiáng)監(jiān)測鈔。附4.7愈他地面沉降較大韻由于始發(fā)施工邀的特殊性，始顫發(fā)階段的地面到沉降值均較大槐，因此在始發(fā)住階段需盡早建扭立盾構(gòu)機(jī)的適丟合工況并嚴(yán)密范注意出土量及鑒土壓情況，同磁時加大監(jiān)測頻簡率，控制地面望沉降值。5實(shí)例簡介霜南京地鐵南北癢線一期工程共榴有三個盾構(gòu)標(biāo)窄段，其中由中頃鐵隧道集團(tuán)施討工時的竊TA1艇5北標(biāo)的始發(fā)掘進(jìn)騙一次成功拾。示TA1謀5僑標(biāo)主要包括二賭個區(qū)間：玄武鐮門站～許府巷遷站，許府巷站抽～南京站站。秧區(qū)間線路總長盟457吐4矛米粒。該段的工程蹲地質(zhì)為第一區(qū)井間主要是隧道捎底部基本位于附可塑～硬塑粉貴質(zhì)粘土上，隧說道中部以下為根可塑狀粉質(zhì)粘然土，以上為流士塑狀粉質(zhì)粘土禍；主要穿越的越地層挪有節(jié)②匙-2雞b落4沙粉質(zhì)粘土～淤煮泥質(zhì)粉質(zhì)粘土茶和素②念-2央c所2-3豈粉土。其尼中制②未-2爹b項(xiàng)4停粉質(zhì)粘土～淤戀泥質(zhì)粉質(zhì)粘土慣高壓縮性和高產(chǎn)靈敏度，易產(chǎn)瞧生土體流動、凱開挖面不穩(wěn)定流現(xiàn)象簡；總②玩-2狂c競2-3李飽和粉土具中總低壓縮性、中挑～高靈敏度，福易產(chǎn)生涌水、賤涌砂、開挖面兆不穩(wěn)定現(xiàn)象。認(rèn)地下水位在地植面以下婚1.1直～盆3塑.1詞米腳之間。在許府典巷到南京站區(qū)預(yù)間柄，渣輩隧道穿越中～懲稍密實(shí)砂層為蒼主，在到達(dá)南丑京站段，局部剃穿越粘土層。防其中場地范圍懇內(nèi)分布辣的還②績-1付c津2-3倘粉土畝、頃②榆-1永d擋3-4戶鉗粉砂夾細(xì)砂騾、傳②愁-2c搬2-3順粉土吩及渣②肅-2召d聲2-3圾粉砂夾細(xì)砂均漸為液化地層，隸液化程度屬輕團(tuán)微液化～嚴(yán)重礎(chǔ)液化。隧道穿倡越的土層及隧須道底板下的土廁層分布復(fù)雜，薯其皇中獨(dú)②姓-2拉b蜜4座淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘亂土桂和枕②攏-3沸b槽3-4咱粉質(zhì)粘土承載詢力低，具有高蜂壓縮性及高靈辨敏度，易產(chǎn)生命土體流動、開封挖面不穩(wěn)癢；單②信-2盛c產(chǎn)2-3呢粉土耗、雪②彩-2賞d她2-3借粉砂夾細(xì)砂讀及刪②辦-3鍬d畏2-3峽粉細(xì)砂，含水蜻量豐富，透水恒性強(qiáng)，滲透系頂數(shù)哥達(dá)濾5×10惕-3澆cm哨/星s確，腔極易產(chǎn)生涌砂臨、涌水、開挖走面不穩(wěn)現(xiàn)象。轟地下水位在麥0.2間～葡2.0炕之間。臉在前期端頭加狹固處理中，為贊確保加固質(zhì)量綁，先后使用了蘿深層攪拌樁、廣注漿及高壓旋右噴分別針對一谷般地段的加固崇、地下有障礙網(wǎng)物處的加固、樹與車站連續(xù)墻陪相接處的加固滿。然后人工用忍風(fēng)鎬對車站的甚連續(xù)墻進(jìn)行了羞鑿除，鑿除至仙第二層鋼筋為忠止。在洞口密荷封、始發(fā)導(dǎo)軌鍋、反力架及始腰發(fā)臺安放