土压平衡盾构隧道始发技术.doc

土压平衡盾构隧道始发技术1前言盾构法目前在国内已经日趋成熟。随着技术进步、认识提高、综合国力的增强，特别是采用盾构施工的明显优势，盾构法越来越多的被国内地铁界所接受，与TBM一道，都是国际上比较流行的、最先进的、一次成型设备在国内大面积开始使用。目前国内已经使用盾构法的城市地铁有上海、广州、南京、北京、深圳、天津。西安、成都、沈阳、杭州、青岛等城市都在紧锣密鼓地筹建。广州1号线盾构区间仅占全线的28%（日本人承包），2号线为25%（真正由国内队伍自己单独承包施工），3号线将有60%以上的区间隧道使用盾构机进行施工；上海地铁是国内最早采用盾构施工的，大部分都是利用盾构完成；南京地铁目前有三个盾构标段四台盾构机进行施工，施工总量约占全线的30%，如果应用成功，肯定会增加盾构的施工区段量；北京也在做盾构试验段。虽然盾构在国内已逐渐热起来，有许多成功的工程实例，但是使用这种方法也有较明显的风险性。如盾构在隧道内只能前进，不可后退，一旦盾构本身出现致命的故障，可能就会产生灾难性的后果。盾构在需要洞口进行加固处理的地层中始发，其出问题的几率很高，即是非常有经验的承包商也常会发生类似，重复的事故。所以在盾构施工方面仍有许多技术难点和重点，需要再认识、再提高、再加强。盾构始发段技术是其中最重要的常见技术问题，据专家介绍，盾构问题出现部位最多的是在洞口位置，即始发阶段。2始发技术的组成2.1始发的重要性由于在始发阶段存在以下几种特殊情况：（1）始发推进前需凿除车站的围护结构（主要是处理钢筋砼结构），凿除围护结构后的洞口土体要求保持一定时间的自稳，不能有水土流失；（2）始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进行调向；（3）始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难；（4）初始土压力的建立正确与否不得而知；（5）始发期间一些设备如管片小车、管片吊机，包括出渣不能正常编组使用。多数站结构尺寸较小，盾构不能整机始发。所以，盾构在初始阶段的施工难度很大。能否成功、安全、顺利，保证盾构姿态、保证隧道初始段的工程质量、控制地表沉降进入隧道内正式推进，始发是关键。2.2始发的关键技术始发技术包括洞口端头处理（在软土无自稳能力的地层中）、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的设计加工、就位；支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、始发的初始姿态确定、其他保证盾构推进用设备、人员、技术准备等，直到始发推进。其中关键为洞口端头处理；盾构始发基座的姿态定位；反力架的准确定位；洞门密封环安装的可靠性及密封效果；第一负环的定位。可以说每一步都非常重要。3始发施工技术3.1始发洞口的地层处理在盾构始发之前，一般要根据洞口地层的稳定情况评价地层，并采取有针对性的处理措施。地层处理一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”等措施。选择加固措施的基本条件为加固后的地层要具备最少一周的侧向自稳能力，且不能有地下水的损失。常用的具体处理方法有搅拌桩、旋喷桩、注浆法，SMW工法、冷冻法等。选择哪一种方法要根据地层情况而定。但是根据现场经验，无论选择哪一种方法，成功与否，过程工艺控制非常关键。要保证每一参数的准确性，每一分部的质量。3.2始发洞口维护结构的切除常规设计围护结构（无论是连续墙还是桩等）都是钢筋砼。根据经验，采用人工凿除一般需要一个月左右，所以提前安排此项工作，一免影响其他工序作业。凿除可分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的钢筋保护层，在盾构始发前将保护层混凝土凿除。在凿除完最后一层混凝土之后，要及时的检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。3.3洞口密封洞口密封装置是防止盾构始发初期壁后注浆浆液外泄和水土流失的，目前基本有两种类型——压板式和折叶式，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步在车站结构的施工过程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作。在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起。第二步在盾构正式始发之前，清理完洞口的碴土，完成洞口密封的安装。3.4洞口始发导轨的安装在围护结构破除后，盾构始发台端部距离洞口围岩必然产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“叩头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨。在安设始发导轨时应注意，在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。3.5反力架、始发台的安装3.5.1反力架、负环管片位置的确定依据反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定的。3.5.2负环管片环数的确定假定盾构长度LTBM=8.3m，洞口维护结构在完成第一次凿除后的里程Df，设计第一环管片起始里程D1s，管片环宽为Ws，反力架与负环