一、盾構(gòu)施工階段劃分

　　盾構(gòu)施工一般分為始發(fā)、正常掘進(jìn)和接收三個(gè)階段。

　　始發(fā)是指盾構(gòu)自始發(fā)工作井內(nèi)盾構(gòu)基座上開(kāi)始掘進(jìn)，到完成初始掘進(jìn)(通常5 0～100m)止，亦可劃分為：洞口土體加固段掘進(jìn)、初始掘進(jìn)兩個(gè)階段。

　　始發(fā)結(jié)束后要拆除臨時(shí)管片、臨時(shí)支撐和反力架，分體始發(fā)時(shí)還要將后續(xù)臺(tái)車(chē)移人隧道內(nèi)，以便后續(xù)正常掘進(jìn)。

　　接收是指自掘進(jìn)距接收工作井一定距離(通常50～100m)到盾構(gòu)落到接收工作井內(nèi)接收基座上止，亦可劃分為：到達(dá)掘進(jìn)、接收兩個(gè)階段。.

　　到達(dá)掘進(jìn)是正常掘進(jìn)的延續(xù)，是保證盾構(gòu)準(zhǔn)確貫通、安全接收的必要階段。

　　從施工安全的角度講，始發(fā)與接收是盾構(gòu)法施工兩個(gè)重要階段。為保證盾構(gòu)始發(fā)與接收施工安全，洞口土體加固施工必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

　　二、洞口土體加固技術(shù)

　　(一)洞口土體加固必要性

　　(1)盾構(gòu)從始發(fā)工作井進(jìn)入地層前，首先應(yīng)拆除盾構(gòu)掘進(jìn)開(kāi)挖洞體范圍內(nèi)的工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)，以便將盾構(gòu)推人土層開(kāi)始掘進(jìn);盾構(gòu)到達(dá)接收工作井前，亦應(yīng)先拆除盾構(gòu)掘進(jìn)開(kāi)挖洞體范圍內(nèi)的工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)，以便隧道貫通、盾構(gòu)進(jìn)入接收工作井。

　　(2)由于拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致洞口土體失穩(wěn)、地下水涌人、且盾構(gòu)進(jìn)入始發(fā)洞口開(kāi)始掘進(jìn)的一段距離內(nèi)或到達(dá)接收洞口前的一段距離內(nèi)難以建立起土壓(土壓平衡盾構(gòu))或泥水壓(泥水平衡盾構(gòu))以平衡開(kāi)挖面的土壓和水壓，因此拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)前必須對(duì)洞口土體進(jìn)行加固，通常在工作井施工過(guò)程中實(shí)施。

　　(3)在特定地質(zhì)條件下(如富水軟土地層)，洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)可采用混凝土或纖維混凝土施作。盾構(gòu)始發(fā)或接收施工時(shí)，可直接利用盾構(gòu)刀具切除。

　　(二)洞口土體加固主要目的

　　(1)拆除工作井洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，確保洞口土體穩(wěn)定，防止地下水流人;

　　(2)盾構(gòu)掘進(jìn)通過(guò)加固區(qū)域時(shí)，防止盾構(gòu)周?chē)牡叵滤巴辽傲魅斯ぷ骶?

　　(3)拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)及盾構(gòu)掘進(jìn)通過(guò)加固區(qū)域時(shí)，防止地層變形對(duì)施工影響范圍內(nèi)的地面建筑物及地下管線與構(gòu)筑物等造成破壞。

　　(三)確定加固方案的方法

　　洞口土體加固前，要根據(jù)地質(zhì)條件、地下水位、盾構(gòu)種類(lèi)與外形尺寸、覆土深度及施工環(huán)境條件等，在明確加固目的后，按照?qǐng)D1K413033所示程序確定加固方案。

　　(四)加固方法

　　常用加固方法主要有：注漿法、高壓噴射攪拌法和凍結(jié)法。

　　1.注漿法

　　按其原理分為兩種：不改變土顆粒排列，只使注人材料滲透到土顆粒間隙并固結(jié)的滲霾注漿法;沿注漿層面地層形成脈狀裂縫，利用注漿材料使土顆粒間隙減小、土體被擠密掏擠密注漿法(或劈裂注漿法)。前者適用于砂卵土層，后者適用于低滲透性土層，詳見(jiàn)1K413044。

　　2.高壓噴射攪拌法

　　高壓噴射加固材料，使其與被攪動(dòng)的土砂混合，或置換被攪動(dòng)的土砂，形成具有一定強(qiáng)度的改良地層。

　　3.凍結(jié)工法

　　對(duì)軟弱地層或含地下水土層實(shí)施凍結(jié)，凍結(jié)的土體具有高強(qiáng)度和止水性，特別適用于大斷面盾構(gòu)施工和地下水壓高的場(chǎng)合。

　　三、盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)

　　(一)盾構(gòu)始發(fā)特點(diǎn)

　　(1)一般后續(xù)臺(tái)車(chē)臨時(shí)設(shè)置于地面。在地鐵工程中，多利用車(chē)站作為始發(fā)工作井，后續(xù)臺(tái)車(chē)可在車(chē)站內(nèi)設(shè)置。

　　(2)大部分來(lái)自后續(xù)臺(tái)車(chē)上設(shè)備的油管、電纜、配管等，隨著盾構(gòu)掘進(jìn)延伸，部分管線必須接長(zhǎng)。

　　(3)由于通常在始發(fā)工作井內(nèi)拼裝臨時(shí)管片，故向隧道內(nèi)運(yùn)送施工材料的通道狹窄。

　　(4)由于始發(fā)時(shí)處于試掘進(jìn)狀態(tài)，且施工運(yùn)輸組織與正常掘進(jìn)不同，因此施工速度受到制約。

　　(二)始發(fā)段長(zhǎng)度的確定

　　決定始發(fā)段長(zhǎng)度有二個(gè)因素：一是襯砌與周?chē)貙拥哪Σ磷枇?，二是后續(xù)臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度。

　　始發(fā)結(jié)束后要拆除臨時(shí)管片、臨時(shí)支撐和反力架，將后續(xù)臺(tái)車(chē)移人隧道內(nèi)，以便后續(xù)

　　正常掘進(jìn)。由于此后盾構(gòu)的掘進(jìn)反力只能由襯砌與周?chē)貙拥哪Σ磷枇Τ袚?dān)，因此初始掘

　　選長(zhǎng)度L必須白以下條件確定：

　　L>F/2πγf (1K413033)

　　式中 L――從始發(fā)井開(kāi)始的襯砌長(zhǎng)度(m);

　　F――盾構(gòu)千斤頂推力(N);

　　γ――襯砌外半徑(m);

　　f――注漿后的襯砌與地層的摩擦阻力(N/m2)。

　　若L大于后續(xù)臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度，則取L為初始掘進(jìn)長(zhǎng)度;若L小于后續(xù)臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度，則可綜

　　合權(quán)衡利弊后，確定L或后續(xù)臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度為初始掘進(jìn)長(zhǎng)度。

　　(三)洞口土體加固段掘進(jìn)技術(shù)要點(diǎn)

　　(1)盾構(gòu)基座、反力架與管片上部軸向支撐的制作與安裝要具備足夠的剛度，保證負(fù)載后變形量滿(mǎn)足盾構(gòu)掘進(jìn)方向要求。

　　(2)安裝盾構(gòu)基座和反力架時(shí)，要確保盾構(gòu)掘進(jìn)方向符合隧道設(shè)計(jì)軸線。

　　(3)由于臨時(shí)管片(負(fù)環(huán)管片)的橢圓度直接影響盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)管片拼裝精度，因此安裝臨時(shí)管片時(shí)，必須保證其橢圓度，并采取措施防止其受力后旋轉(zhuǎn)、徑向位移與開(kāi)口部位(臨時(shí)管片安裝時(shí)通常不形成封閉環(huán)，在其上部預(yù)留運(yùn)輸通道)變形。

　　(4)拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)前要確認(rèn)洞口土體加固效果，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)注漿加固，以確保拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)不發(fā)生土體坍塌、地層變形過(guò)大，要保證盾構(gòu)始發(fā)過(guò)程中開(kāi)挖面的穩(wěn)定。

　　(5)由于拼裝最后一環(huán)臨時(shí)管片(負(fù)一環(huán)，封閉環(huán))前，盾構(gòu)上部千斤頂一般不能使用(最后一環(huán)臨時(shí)管片拼裝前安裝的臨時(shí)管片通常為開(kāi)口環(huán))，因此從盾構(gòu)進(jìn)入土層到通過(guò)土體加固段前，要慢速掘進(jìn)，以便減小千斤頂推力，使盾構(gòu)方向容易控制;盾構(gòu)到達(dá)洞口土體加固區(qū)間的中間部位時(shí)，逐漸提高土壓倉(cāng)(泥水倉(cāng))設(shè)定壓力，出加固段達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值。

　　(6)通常盾構(gòu)盾尾進(jìn)入洞口后，拼裝整環(huán)臨時(shí)管片(負(fù)一環(huán))，并在開(kāi)口部安裝上部軸向支撐，使隨后盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)全部盾構(gòu)千斤頂都可使用。

　　(7)盾構(gòu)盾尾進(jìn)入洞口后，將洞口密封與封閉環(huán)管片貼緊，以防止泥水與注漿漿液從洞門(mén)泄漏。

　　(8)加強(qiáng)觀測(cè)工作井周?chē)貙幼冃?、盾?gòu)基座、反力架、臨時(shí)管片和管片上部軸向支撐的變形與位移，超過(guò)預(yù)定值時(shí)，必須在采取有效措施后，才可繼續(xù)掘進(jìn)。

　　(四)初始掘進(jìn)的主要任務(wù)

　　初始掘進(jìn)的主要任務(wù)：收集盾構(gòu)掘進(jìn)數(shù)據(jù)(推力、刀盤(pán)扭矩等)及地層變形量測(cè)數(shù)據(jù)，判斷土壓(泥水壓)、注漿量、注漿壓力等設(shè)定值是否適當(dāng)，并通過(guò)測(cè)量盾構(gòu)與襯砌的位置，及早把握盾構(gòu)掘進(jìn)方向控制特性，為正常掘進(jìn)控制提供依據(jù)。因此，初始掘進(jìn)階段是盾構(gòu)法隧道施工的重要階段。

　　四、盾構(gòu)接收施工技術(shù)要點(diǎn)

　　(1)盾構(gòu)進(jìn)入到達(dá)掘進(jìn)階段前，要暫停掘進(jìn)，準(zhǔn)確測(cè)量盾構(gòu)坐標(biāo)位置與姿態(tài)，確認(rèn)與隧道設(shè)計(jì)中心線的偏差值。

　　(2)根據(jù)測(cè)量結(jié)果制定到達(dá)掘進(jìn)方案。

　　(3)繼續(xù)掘進(jìn)時(shí)，及時(shí)測(cè)量盾構(gòu)坐標(biāo)位置與姿態(tài)，并依據(jù)到達(dá)掘進(jìn)方案及時(shí)進(jìn)行方向修正。

　　(4)掘進(jìn)至接收井洞口加固段時(shí)，確認(rèn)洞口土體加固效果，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)注漿加固。

　　(5)進(jìn)入接收井洞口加固段后，逐漸降低土壓(泥水壓)設(shè)定值至0MPa，降低掘進(jìn)速度，適時(shí)停止加泥、加泡沫(土壓式盾構(gòu))、停止送泥與排泥(泥水式盾構(gòu))、停止注漿，并加強(qiáng)工作井周?chē)貙幼冃斡^測(cè)，超過(guò)預(yù)定值時(shí)，必須采取有效措施后，才可繼續(xù)掘進(jìn)。

　　(6)拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)前要確認(rèn)洞口土體加固效果，必要時(shí)進(jìn)行注漿加固，以確保拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)不發(fā)生土體坍塌、地層變形過(guò)大。

　　(7)盾構(gòu)接收基座的制作與安裝要具備足夠的剛度，且安裝時(shí)要對(duì)其軸線和高程進(jìn)行校核，保證盾構(gòu)順利、安全接收。

　　(8)拼裝完最后一環(huán)管片，千斤頂不要立即回收，及時(shí)將洞口段數(shù)環(huán)管片縱向臨時(shí)拉緊成整體，擰緊所有管片連接螺栓，防止盾構(gòu)與襯砌管片脫離時(shí)襯砌縱向應(yīng)力釋放。

　　(9)盾構(gòu)落到接收基座上后，及時(shí)封堵洞口處管片外周與盾構(gòu)開(kāi)挖洞體之間的空隙，同時(shí)進(jìn)行填充注漿，控制洞口周?chē)馏w沉降。

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