盾构施工总结范文
时间：2023-03-30 10:23:38
导语：如何才能写好一篇盾构施工总结，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
【关键词】盾构机；吊出井；到达接收
1 工程概况
该工程位于广州市海珠区南洲路站至江泰路站，含东晓南路站～江泰路站（东～江），南洲站～东晓南路站（南～东）两个区间，采用盾构法施工的隧道工程，由江泰路站始发，经过东晓南站，再由南洲站吊出井吊出，双线采用一台盾构机掘进。其中左线隧道在2007年4月18日始发，在2008年1月28日到达吊出井。吊出井此时正在进行围护结构施工，根据工期策划要求，右线隧道应于2008年6月28日始发。若待吊出井主体施工完成后，盾构机才出洞再拆解吊出，则盾构机将在吊出井围护结构外停置至少半年，且右线隧道始发时间亦将推后至少两个月。这对施工工期和施工安全都极其不利，为了能使右线隧道按计划时间始发，该工程决定采取先吊出盾构机后施工主体的施工方案。
二八号线延长线盾构1标吊出井位于南洲路站北面，基坑平面尺寸为43.9m×20.7m，开挖深度约25.218m，局部开挖深度约18.343m。基坑围护结构采用Φ1200mm，间距1350mm的钻孔灌注桩，桩间采用Φ600mm的单管旋喷桩止水。基坑支撑体系采用五道支撑，其中第一道为钢筋混凝土支撑；第二、三、四、五道为钢支撑，局部为钢筋混凝土支撑。
2 盾构机入井后的空间位置
盾构机到达吊出井后，继续掘进并拼装临时管片，待掘进至里程K10+077.568（进入吊出井内14.68m），此时临时管片已拼装4环（通缝拼装），第4环临时管片在盾尾部分沿隧道轴线方向推进0.45m，此时盾构机刀盘距南侧侧墙2.82m，盾尾离基坑北端头的水平距离约为6m，盾构机顶与第四道腰梁底的垂直距离约为2m，盾构机底与吊出井基底的垂直距离约为1.6m，停机范围地层为地层为主。盾构机在基坑中的空间位置关系，如图所示。
图1 基坑平面图
图2 盾构机入井后平面示意图
图3 盾构机入井后立面示意图
图4
图5
图6 围护桩及冠梁加强设计范围示意图（图中左边方框为围护桩及冠梁加强设计范围）
3 盾构机拆解吊装控制要点
3.1 拆解吊装前的准备工作
（1）吊装专项方案的审查
在监理工程师审批《盾构机在吊出井拆吊方案》时应特别注意盾构机分解及吊装的顺序，盾构机各部件的外形尺寸、重量、内部结构、安装方式以及吊装起重设备的各项参数，测定地基基础的承载力，选定吊装地点，并根据各项参数计算每次吊装的安全系数。特别值得注意的是吊装地点的选择，充分考虑各个部件的重量、各个部件与吊装设备的平面位置关系、吊装设备吊臂的长度、吊臂倾角与吊机有效功率的关系等因素。根据吊装地点地层的地质情况，提前制定地层的加固方案，采取有效措施对地层进行加固，使地层的地基承载力能满足吊装的要求。
（2）围护结构的处理措施
在施工左线隧道范围内的围护桩时，对左线隧道范围内围护桩的钢筋笼也进行了特殊的长度设计，即该范围内的钢筋笼长度只安放至隧道顶，控制钢筋笼底距离隧道顶约30cm左右，如此将可在盾构机入洞破桩时省去了要割除围护桩钢筋的麻烦，避免了开仓作业的风险，让盾构机入洞时更顺利安全。
在吊出井围护结构设计阶段，针对盾构机吊出，考虑围护桩除受土体压力外，还将承受盾构机吊装时的荷载作用，因此设计对左线范围内的围护桩和冠梁在配筋方面进行了加强设计，加强范围如图所示，除此之外还将基坑西侧原本为钢支撑的第四道支撑局部改成了混凝土支撑，以加强支撑的强度。
（3）地层和地面的加固措施
起重机吊装地点为吊出井的南端头，由于南端头地层较好，只对南端头地面进行了加固而未对地层进行加固。南端头地面的加固措施是：在吊装设备停放范围内浇筑了厚30cm的C40钢筋混凝土板，在板内布置了上下两层钢筋网，吊装时在板上铺设两块长8m，宽1.5m，厚8mm的钢板。
（4）盾构机到达吊出井前的控制
在左线盾构机掘进到达吊出井时之前30m需对盾构机进行定位及线路轴线复核测量，若发现偏差则需勤测勤纠；后20环管片需采用扁钢进行连接，并进行二次复紧，且每隔5环注双液防水环箍。
（5）吊出井基坑土方开挖
盾构机开挖前，吊出井基坑围护结构已施工完成，基坑封闭。待盾构机进入吊出井后，需分两步进行土方开挖，并将盾构机开挖出来。
第一步：先进行吊出井上层土方开挖，待开挖至标高约-8.8时（开挖深度约15.8m），此时盾构机刀盘顶标高约-10.3，盾构机上覆土厚度约为1.5m，开始由人工清理盾构机正上方土体。
第二步：盾构机两侧面土体则由人工配合小型机具进行开挖，两侧开挖标高至-15.5（开挖深度为22.5m），此时盾体两侧覆土约0.8m。
3.2 盾构机拆解吊装步骤
盾构机进入吊出井停机后，后配套与盾构机分离后保养（管路封堵、电缆头处理），后配套台车及桥架和主机分离后，用电瓶车拉回始发井。桥架固定到管片车上，边铺轨边用两台电瓶车往回拉。
当土方开挖至盾构机顶时，为防止挖掘机对盾构机造成损伤，采用人工开挖，人工挖除盾构机周边上半部分土体（此时盾构机盾体约外露出5.2m）后，则对盾构机进行拆解，其顺序如下：
拆除管片，焊接各种吊环并做探伤检测拆卸螺旋输送器并放置于成型隧道内拆卸管片拼装器并吊装分离中盾与尾盾并吊装尾盾分离前盾与中盾并吊装中盾拆卸并吊装刀盘吊装前盾吊装螺旋输送器
图7 盾构机半埋在井内
图8 管片拆卸及吊装
图9 盾尾吊装
图10 前盾吊装
3.3 盾构机拆解吊装要点
（1）吊装过程中的控制
每次吊装现场都有安全人员、指挥人员、司索人员、起重机司机，且配备通讯器材。吊装时司索挂钩完毕后，检查卸扣、钢丝绳的状态情况，由现场指挥人员、安全人员和起重机司机三人确认后，方可起吊。起吊时控制物体的稳定，在起吊10cm时停止一下，再次检查卸扣、钢丝绳的状态情况，确定安全后，则匀速提升物体。在整个吊装过程中安全人员、指挥人员、司索人员和起重机司机对所吊物体进行目视跟踪，观察吊物的扶护或绳索的稳固情况，避免吊装过程中与支撑发生碰撞。
（2）吊装过程应注意加强监测
注意加强对基坑的各项监测工作。在吊装前针对因吊装而使基坑容易发生变形的位置布设变形观测点并测定初始值，吊装时对变形观测点进行跟踪观测，掌握基坑的变形量，及时了解基坑的安全状态。
（3）吊装过程中应注意对支撑的保护
由于基坑内所有支撑都未拆除而且处于受力状态，基坑的空间受到限制，一旦吊装物体与支撑发生碰撞就很容易发生意外，因此在吊装过程加强现场指挥，起吊速度尽量缓慢并保持匀速，尽量避免与支撑发生碰撞，以免发生安全事故。
（4）吊环焊接后进行探伤检测
在进行盾构吊装前必须对吊环的焊接进行探伤检测，以免发生安全事故。
4 与先施工主体后吊出方案的比较
在盾构法隧道施工中，通常是先施工完吊出井的主体结构后再进行盾构吊出，但本工点由于吊出井前期施工滞后，致使工期紧迫，为保证右线隧道能按时始发，采取了先盾构吊出再施工吊出井主体结构。
下面将先从技术和工序上与先施工主体后吊出比较，分析其利弊：
4.1 有利因素
（1）缩短了盾构隧道施工的工期，为二次始发争取了宝贵的时间。
（2）吊出井主体结构施工时无需预留盾构吊出洞口，中板施工时也无需预留钢筋，中板可一次性完成浇筑。
（3）盾构机到达时无需接收架，且不需进行端头加固，到达安全可靠。
（4）无需预留隧道洞门，不需进行洞门破除，洞门可与侧墙同时浇筑，有利于防水。
4.2 不利因素
（1）盾构机需解体分次吊装。
（2）须对吊出井的围护结构进行加强设计。
（3）要求要有较好的地层。
由于施工技术和工序的不同，相对应的施工费用也有所不同，其对比如下：
（1）增加的施工费用
1）围护桩及冠梁加强设计所增加的材料费用；
2）地层及地面加固所增加的费用。该部分费用较少，因为就普通的盾构吊出有时也需对地层和地面进行加固，只是本工点的地层及地面加固的强度要求高点。
（2）节省的施工费用
1）节省了制作接收架的费用；
2）节省了端头加固及对加固效果进行检测的费用；
3）节省了洞门破除的费用。
篇2
关键词：地铁；盾构法；施工风险管理
前言
近些年来，盾构法逐渐在地铁工程施工中得到广泛的应用，但是，在应用该施工方法进行的过程中却存在沉降风险、不可预测的地质风险、障碍物风险以及其他作业风险等，都可能会给盾构法的施工造成影响，对此，必须采取相关的应对措施，本文主要对地铁盾构法施工风险管理进行分析，希望可以为行业的发展提供一定的帮助。
1 地铁盾构法施工中的常见风险分析
1.1 沉降风险
在使用地铁盾构法施工的过程中，会引起施工位置周围土体的沉陷、松动，直观的表现出了地表沉降的现象[1]。然而，盾构法施工时周围土体的沉降，将会对附近的建筑物、地下管线等造成严重的影响，如，建筑物倾斜、裂缝、地下管线开裂、坍塌等现象时有发生。从物理学的角度上来分析，沉降风险的存在，主要是地铁盾构法施工过程中对地层土地造成剪力破坏，从而产生沉降风险。
1.2 不可预测的地质及障碍物风险
众所周知，地铁盾构法在施工的过程中，需要进行地质勘探，一方面要了解施工地区的地质情况，而另一方面则是要了解地下存在哪些障碍物，以便于在施工过程中及时规避这些风险[2]。但是，在实际地质勘测的过程中，由于地质勘测的困难，不能完全保证地质勘探的全面性、真实性、可靠性，很难预测穿越地层的地质情况以及障碍物，从而为地铁盾构法施工埋下了不可预测的地质及障碍物的风险，甚至在施工过程中会出现一些安全事故，后果不堪设想。
1.3 其他作业风险
在地铁盾构法施工的过程中，除了以上所提到的常见风险之外，还有一些其他的作业风险，例如，换刀作业风险、盾构机压气作业风险、隧道内运输作业风险等。无论是哪种风险的存在，都将会对盾构法施工带来一定的安全隐患、质量隐患等，甚至会导致安全事故的发生，而且，由于地铁盾构法的施工位置是在地下，一旦发生故障造成的影响极大。
2 地铁盾构法施工风险管理措施分析
2.1 积极做好风险识别工作
通过以上对地铁盾构法施工中常见的风险分析了解到，当前地铁盾构法施工中存在多种风险因素，任何一项风险因素都将会对施工质量以及施工安全带来极大的影响，为了做好风险管理工作，需要对其进行风险识别，及时发现风险、规避风险，进而有效的避免或降低风险对施工带来的影响[3]。首先，应加强地铁盾构法施工风险的评估，打破传统风险评估的单一方式，要以多元化、多层次的方式对盾构法施工的风险进行联合评估，建立健全风险评估体系，确保评估过程中发现施工中潜在的风险因素，全面提高风险评估的合理性、科学性。其次，要准确的识别地铁盾构法施工过程中存在的风险，主要采用经验数据分析、实验论证、专家咨询等方式来识别地铁盾构法施工过程中存在的风险因素，以便于采取有效的应对措施。例如，盾构法施工中涉及到的地下水状况、沿线地质条件、周围建筑物、穿越的地下管线等，这些具有特殊性的因素，在盾构法实施时也应制定具备特殊性的如辅助加固法、施工方法、盾构选型、施工管理等条件进行改进，有针对性的做好风险的规避及应对方案。另外，在风险识别的过程中，要综合考虑地质条件、盾构选型、隧道施工过程、水文条件、重难点施工环节、施工技术等，并将其综合起来，并列出盾构法施工过程中可能存在的风险清单，确保清单的条理清晰、层次分明，从而有效的提高施工风险管理的有效性。
2.2 建立健全的应急预案
地铁盾构法施工风险的管理主要以预防为主，当然，也有一些风险是我们无法预知的，这类风险具有突发性、随机性等特征，而在风险发生时，为了避免或降低风险带来的损失，要在最短的时间内采取风险应急预案，才能有效的做好风险的处理工作，因此，地铁盾构法施工风险管理应用的过程中需要建立健全的应急预案，当然，应急预案的建立应按照规范流程进行（如图1所示）[4]。首先，相关管理部门的人员应重视应急预案的制定和完善，同时还要结合自身多年的工作经验对以往发生的风险问题进行总结和归纳，并制定出相应的应急预案，以便于在类似风险发生的情况下，及时采取对应的处理措施，从而有效降低风险带来的损失。其次，盾构法施工风险管理部门人员，应具有敏锐的观察能力以及灵敏的反应能力，这样才能及时察觉到风险，并在风险发生的第一时间内做出有效的应对措施，从而有效的降低地铁盾构法施工风险带来的损失。
2.3 加强对地铁盾构施工风险管理
通过以上对地铁盾构施工过程中存在的问题分析，地铁盾构施工过程中存在很多的可预测因素以及不可预测因素等，同时，对应的风险也存在可预知风险和不可预知风险等两大部分，为了避免风险对施工带来的损失，必须做好地铁盾构施工的风险管理工作[5]。首先，应对地铁盾构施工进行全面的分析，例如，施工周边环境、地质因素、施工目的、施工技术要求等，通过全面的分析才能更好的完善相应的风险应对措施，从而确保地铁盾构法施工的有效性，有效的规避了一些可预知的风险。其次，应对可能引发地铁盾构法施工风险的各项因素进行管理，从而有效的规避风险，例如，施工进度、施工技术、施工成本、施工人员、施工质量等，加强各个环节的管理，才能切实有效的做好地铁盾构施工风险管理工作，从而有效的规避或减少风险对地铁盾构法施工质量带来的影响。
众所周知，在应用地铁盾构法在施工的过程中，涉及的因素比较多，不仅包括大量的施工材料，还有多元化的施工技术以及多岗位的技术人员，任何一项因素都有可能给盾构法施工带来影响。另外，地铁盾构法施工环境，如地质地貌、周围环境、建筑设施、地下管线等，都可能会引发地铁盾构施工安全事故，因此，加强对地铁盾构法施工的风险管理是非常有必要的。通过以上几部分的分析不难看出，在地铁盾构法施工风险管理应用的过程中，对控制和规避风险有着极大的作用，从而有效的降低了风险带来的损失。
总结
综上所述，随着城市化的快速发展，地铁行业的发展也极为迅速，为城市带来更便利的交通。然而，在应用地铁盾构法进行施工建设的过程中，却由于我国地铁起步较晚、经验不足的现象，使得出现一些风险对施工质量造成极大的影响，对此，必须将施工风险管理有效的应用到地铁盾构法施工中，从而有效的提升地铁盾构法的施工质量以及施工安全，对推动地铁行业的发展有着极大的作用。
参考文献
[1] 王晶，谭跃虎，王鹏飞，江巍.地铁隧道施工过程中风险分析与控制[J]. 理工大学学报（自然科学版）. 2012（04）
[2] 周红波，何锡兴，蒋建军，蔡来炳.地铁盾构法隧道工程建设风险识别与应对[J]. 地下空间与工程学报. 2014（03）
[3] 陈自海，陈建军，杨建辉.基于模糊层次分析法的盾构隧道施工风险分析[J]. 地下空间与工程学报. 2013（06）
[4] 龚彦峰，胡威东，梅江兵.郑州轨道交通1号线盾构法区间隧道技术总结[J]. 铁道标准设计. 2013（11）
篇3
关键词：粉细砂―风化岩技术参数技术措施
中图分类号：U455文献标识码： A
珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工10标【金融高新区站～龙溪站】盾构区间沿佛山至广州城市主干道――海八路、龙溪路下穿行，本段分布有300米上软下硬的“粉细砂―风化岩”复合地层，该地层施工难度大，施工技术要求高，通过在施工前期进行国内外资料调研，收集在软硬复合地层，盾构隧道修建中的工艺、技术，以及理论、试验研究等方面的资料。其次认真总结国内如上海、南京、广州盾构隧道砂层及复合地层掘进施工中的经验教训，对包括盾构机选型（如刀具配置、渣良系统配置、保压设备配置等）以及对掘进模式的优选、掘进参数、盾构机姿态的控制和同步注浆、二次注浆参数的设定等方面的技术措施进行了研究,并根据现场情况及时做出相应的调整，最终快速安全的通过了该段上软下硬地层，同时也总结出了一套较为成熟的施工技术。
1、工程概况
珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工10标【金融高新区站～龙溪站】盾构区间沿佛山至广州城市主干道――海八路、龙溪路下穿行，本段分布有300米上软下硬的“粉细砂―风化岩”复合地层，隧道埋深17米，在隧道断面范围内下三分之一至下三分之二范围内为全或强风化岩层，之上为粉细砂层，拱顶以上分布有较厚的粉细砂层及余泥质粘土层直至地面。
2、典型施工案例
曾经在广州地铁三号线盾构施工的过程中引发的较大的地面沉降，特别是几次“塌通天”的沉降，几乎都是在上软下硬地质条件下造成的。形成这类事故的原因，是由于在盾构推进的过程中，刀盘切削工作面土体时上部软地层较易进入土仓，而下部较硬岩体不易破碎，在这种情况下，往往会使上部软地层过量切削进入仓内，特别是当隧道上部地下水较丰富且为粉砂层时，一旦密封仓内有些许土压失衡，上部的松散地层会很容易造成土体流失而发生较大的沉降，甚至发生“塌通天”事故。
3、施工难点
此类地层盾构掘进极易引起地面沉降过大或导致地面塌陷，本段车流量大，给本工程盾构的安全掘进和施工管理带来很大困难，是工程施工中的难点。
如何对盾构机进行选型以及对掘进模式的优选、掘进参数、盾构机姿态的控制和同步注浆、二次注浆参数的设定等方面成为解决该段地层中施工困难的重点。
4、盾构机主要技术参数
4.1盾构机选型
盾构施工对易液化的粉细砂层产生一些不利因素,尤其是盾构开挖面上部的砂层容易受到扰动而引起局部坍塌，该类地层宜采用闭胸式开挖，同时通过添加材料的辅助工法可以改善渣土的性状，从而避免渣土从出料口喷涌的现象发生。考虑到这一方面，并综合经济合理性的要求，本工程选用了德国海瑞克公司制造的φ6250mm复合式土压平衡盾构，盾构具有敞开式、半敞开式以及全闭胸的土压平衡式EPB式掘进模式，以适应硬岩地层，含水软岩以及软硬混合地层的掘进。同时在EPB模式下，足够的土压平衡调节能力可有效的平衡周围土体的静水压力和土压力，保证开挖面的稳定。配合可靠的同步注浆系统，必要的二次补浆，以及后期地层注浆加固技术等辅助工法，可将地表隆陷控制在规定的范围之内，另外通过泡沫注入系统、膨润土注入系统、高分子聚合物注入系统对渣土进行改良，有效的防止了结“泥饼”、管涌、流砂、冒顶或喷涌等现象，从而确保安全通过上软下硬的特殊地层。
φ6250mm复合式土压平衡盾构主要基本技术参数如下表
名称 参数
刀盘直径 6280mm
前盾直径 6250mm
中盾直径 6240mm
盾尾直径 6230mm
管片 外径6000mm，内径5400mm，宽度1500mm，管片数量5+1
刀盘驱动类型 液压驱动
刀盘功率 3×315Kw
刀具 齿刀64把，边刮刀左4+右4，双刃滚刀4把，单刃滚刀31把，超挖刀1把
刀盘开口率 28%
刀盘转速 最大4.5rpm
刀盘扭矩 2684.6千牛米
推进油缸 10 × 双油缸+10 × 单油缸
总推进力 34210千牛
螺旋输送机 功率200千瓦，速度22.15rpm
盾尾密封数 三排钢丝刷
管片安装机 机械抓取式
4.2刀盘配置
刀盘（右图）是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体，刀盘的开口率约为28％，刀盘直径6．28m，也是盾构机上直径最大的部分，一个带四根支撑条幅的法兰板用来连接刀盘和刀盘驱动部分，在该种地层下，刀盘上安装有64把齿刀，8把边刮刀，31把单刃滚刀，4把双刃滚刀，1把超挖刀。液压可伸缩式超挖刀可用于小曲径开挖。盾构机在转向掘进时，可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盘的径向方向向外伸出，从而扩大开挖直径，这样易于实现盾构机的转向。超挖刀油缸杆的行程为50mm。刀盘上安装的所有类型的刀具都由螺栓连接，都可以从刀盘后的泥土仓中进行更换。在刀盘的圆周面、正面焊接有耐磨层，增强了刀盘的耐磨能力,增强的刀盘的使用能力。
刀具在刀盘上的超前量较大，正面滚刀的超前量为175mm，齿刀超前量为120mm，正面滚刀的轨迹间距为100mm，边缘滚刀的轨迹间距为9.59～100mm；滚刀的承载力为25t，适应掘进的岩石抗压强度为20～120MPa；滚刀的转动阻力矩小，在砂层中掘进时可以转动，以避免滚刀偏磨；刀盘前部的中心部位，装有一个用于注入添加剂的旋转接头，同时设备本身配备了用于渣良的泡沫和膨润土注入系统。在刀盘的背面焊有四根搅拌棒，以用来进行充分的渣良和搅拌。
5、盾构掘进时的主要技术措施
5.1掘进模式的优选
盾构在穿越上软下硬区段时，由于上下岩层强度相差较大，盾构容易上抛，此施工段施工重点是盾构机的使用控制。由于断面上部地层为易液化的细砂层，容易引起上部塌方，所以采用土压平衡模式掘进。
5.2掘进参数
在这种不良地层掘进时土仓压力不易控制：过高，则盾构推力和扭矩增大，作用在开挖面的有效推力不易掌握；过低，则易引起开挖面坍塌造成地面沉陷。因此，盾构施工时,要根据该种地层的工程地质特性以及隧道的埋置深度计算确定主要的掘进参数,包括:盾构姿态、推力、扭矩、掘进速度、刀盘转速、贯入度、土仓压力,值得强调的是,由于土压平衡模式下实际上是一种通过螺旋机的旋转出土形成的动态平衡,所以在实际操作过程中螺旋机的转速和压力也要引起足够重视。相关的掘进参数如下：
①土仓压力:推进时土仓压力80～100 kPa,停机拼环土压120 kPa以上。
②推力及扭矩:推力8000～13000 kN;扭矩约1800 kN.m;
③刀盘转速: 1.0～1.5 r/min。
④贯入度(切削量): 20～30mm /rpm。
⑤同步注浆压力及注浆量:浆液采用水泥砂浆。注浆压力180～250 kPa。注浆量大约6 m3/环。
⑥螺旋机转速:低于10r/min。
5.3盾构掌子面的稳定及控制
5.3.1掌子面稳定机理
土压平衡盾构掌子面稳定机理具有以下的特征：使刀具切下的土砂呈塑性流动，充满于土藏内以控制掌子面；用螺旋输送机和排土调整装置来调整排土，使之与切削土量保持平衡，并使土仓内的土砂有一定的压力，以抵抗掌子面的土压力，水压力；用土仓内和螺旋输送机内的土砂获得止水效果。
为了保证掌子面的稳定，重要的是要使切削下来的土砂具有塑性流动，并使土砂确实充满土仓内，同时还应使开挖的土砂具有止水性。因此，土压平衡盾构稳定掌子面的机理，因工程地质条件不同而不同。
砂性土层的掌子面稳定机理
由于砂性土和砂砾土的内摩擦角大，土的摩擦阻力大，故难以获得好的流动性。当切削下来的充满满土仓和螺旋输送机内时，将使切削刀具转矩，螺旋输送机转矩，盾构推进油缸推力增大，甚至使掌子，排土无法进行。另外，此类地层渗透系数大，仅靠土仓和螺旋输送机内的压缩效应不可能完全止水，在掌子面水压高时，螺旋输送机排土闸处易出现喷涌。因此，对这类地层，通常采用给掌子面或土仓内注入外加剂和加装搅拌装置进行强制搅拌等方法，以使开挖土具有流动性和止水性。与粘土地基一样，通过控制开挖量和排土量来平衡掌子面的水压力，土压力，亦可达到保持掌子面稳定的目的。
5.3.2渣土的改良
在土压平衡盾构施工中，尤其在复杂地层及特殊地层盾构施工中，为了保持开挖面的稳定，根据围岩条件适当注入添加剂，确保渣土的流动性和止水性，同时要慎重进行土仓压力和排土量管理。渣良的目的如下：
（1）使渣土具有良好的土压平衡效果，利于稳定开挖面，控制地表沉降。
（2）提高渣土的不透水性，使渣土具有较好的止水性，从而控制地下水流失。
（3）提高渣土的流动性，利于螺旋输送机排土。
（4）防止开挖的渣土黏结刀盘而产生泥饼。
（5）防止螺旋输送机排土时出现喷涌现象。
（6）降低刀盘扭矩和螺旋输送机的扭矩，同时减少对刀具和螺旋输送机的磨损，从而提高盾构的掘进效率。
渣良就是通过盾构配置的专用装置向刀盘面，土仓内或螺旋输送机内注入水，泡沫，膨润土，高分子聚合物等添加剂，利用刀盘的旋转搅拌，土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土渣混合，其主要目的就是要使盾构切削下来的渣土具有好的流塑性，合适的稠度，较低的透水性和较小的摩擦阻力，以满足在不同地质条件下盾构掘进可达到理想的工作状况。在本工程施工中，结合以往的施工经验和这段地质的实际提特殊状况，我们选用了具有对砂土有良好改良作用的泡沫剂作为砂良添加剂，这样就可以使切削下来的渣土具有较好的黏附力，便于排土输送。在含水量丰富单一靠泡沫剂来改良效果就不是那么的理想，就要考虑多种改良方法一起作用，我们经过综合考虑试验后选用了用后配套设备上的膨润土罐来配置高分子聚合物通过管路注入土仓的方法。泡沫剂和高分子聚合物两种方法的综合使用在施工中有效的减少了富水砂层的喷涌，流砂，渣土输排的困难。
当盾构穿越的地层主要有泥岩，泥质粉砂岩，砂岩，粘土层时，盾构掘进时可能会在刀盘尤其是中心部位产生泥饼。此时，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率，甚至无法掘进。施工中的主要技术措施如下：
（1）加强盾构掘进时的地质预测和泥土管理，特别是在黏性土中掘进时，更应密切注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态。
（2）增加刀盘前部中心部位泡沫注入量并选择较大的泡沫注入比例，减少渣土的黏附性，降低泥饼产生的几率。
（3）必要时在螺旋输送机内加入泡沫，以增加渣土的流动性，利于渣土的排出。
（4）必要时采用人工处理的方式清除泥饼。
5.3.3保压措施
土压平衡控制的要点就是维持开挖面的稳定，确保土仓内的土压力平衡开挖面的地层土压力和水压力。土压平衡盾构开挖面的稳定有下列因素的综合作用的维持：适当的推进速度使土仓内的土压力平衡地层压力和水压力；通过调节螺旋输送机的转速和排土闸门开度调节排土量；适当保持泥土的流动性，根据需要调节添加剂的注入量。
土压平衡盾构以土压力为控制目标，通过将盾构土仓内的实际土压值Pi与设定土压值P0进行比较，依此压力差进行相应的排土管理：(1) Pi> P0时提高螺旋输送机转速或降低推进速度。（2）Pi =P0继续正常推进。（3）Pi＜ P0降低螺旋机转速或提高推进速度。设定土压值P0应控制在以下范围内：（水压力+主动土压力）＜P0＜（水压力+被动土压力）。
5.4同步注浆与二次注浆软弱地层沉降控制的合理参数
5.4.1同步注浆
（1）注入量与地层的关系
根据刀盘开挖直径和管片外径，可以按下式计算出一环管片的注浆量。
V=π/4×K×L×（D 2-D22）式中:
V ―― 一环注浆量（m3）
L ―― 环宽（m）
D1―― 开挖直径（m）
D2―― 管片外径（m）
K―― 扩大系数取1.5～2
代入相关数据，可得:
V=π/4×(1.5～2)×1.5×（39.4-36）
=6.0～8.0m3/环
上面经验公式计算中，注浆量取环形间隙理论体积的1.5～2倍，每环（1.5m）注浆量Q=6.0～8.0m3。
（2）配比的变化与地层的关系
根据盾构施工经验，同步注浆拟采用下表所示的配比。在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边条件等，通过现场试验优化确定。同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标：
每立方同步注浆材料配比和性能指标表
水泥（kg） 粉煤灰（kg） 膨润土（kg） 砂（kg） 水（kg）
120 360 120 700 500
①胶凝时间：一般为3～10h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间。
②固结体强度:一天不小于0.2MPa，28天不小于2.0MPa。
③浆液稠度:8～12cm。
在上软下硬地层中，砂浆的配比做出适当的调整：适当减小水的比重，适当增大水泥和膨润土的比重。这样的调整目的为减小砂浆的流失并且缩短砂浆的胶凝时间。
5.4.2二次注浆
同步背后注浆结束后，浆液在凝固的过程中会有1.4%左右的体积收缩，还有因浆液发生流失，在管片背面会形成空腔。由于空腔的存在，此处地层易发生坍塌变形，随围岩松动范围扩大，会引起地面沉降。用二次注浆及时填充管片背面的空腔，使地层没有发生变形的空间，有效地控制地面下沉。在广佛线上软下硬的复合地层中，控制地面沉降使用的浆液为单液浆，注浆时，用水灰比1∶1的水泥浆液填充满管片背面的空腔，注浆压力控制在0.5 MPa内，当注浆压力接近0.5 MPa时停止注浆。注完浆后要封孔，封孔时浆液凝固时间调整到15s，注完50 kg水泥，关掉注浆泵。由于上部为细砂层，注浆要求能迅速阻水，快速充填。故要求浆液凝固时间短，黏性大，保水性强，不离析，凝胶时间宜控制在4～6 h。
从施工过程看，同步注浆及二次注浆质量把握较好，地面沉降控制在+10～-20 mm内，未引起建筑物沉降、倾斜、开裂。
5.5、安全掘进控制措施
除了满足上面提到的掘进参数外，还要采取以下控制措施，来保证盾构机的安全掘进。
(1)适当放慢掘进速度，使盾构刀盘能对正面坚硬岩层进行充分破碎；
(2)合理利用盾构铰接千斤顶，改变刀盘倾角以加强对硬岩部位的切割，提高盾构掘进过程中的轴线控制能力；
(3)调整盾构机推进千斤顶的区域油压，硬岩区域推进千斤顶油压较软岩部位适当加大，以控制千斤顶的合力作用点、抵消上抛力，控制好盾构轴线位置和隧道坡度。
(4)利用刀盘边缘的扩挖刀，对下部硬岩部分适量扩挖以避免盾构上抛。
(5)如果上部太软掘进时出现塌陷，则应考虑地表注浆加固。一般情况下可以通过保持一定的土压防止上部掌子面坍塌。
6、“粉细砂―风化岩”上软下硬复合地层盾构施工技术要领总结
在粉细砂―风化岩” 上软下硬的复合地层中，易液化的粉细砂层和城市主干道敏感区段的复杂环境注定会造成极大的施工困难，通过加强管理、提前策划，并根据在施工过程中及时收集到的监测信息快速调整和优化掘进参数以及同步和二次注浆等参数，盾构施工取得了较好的效果，安全快速的通过了该段地层，并得出了一些施工经验：施工技术管理是关键，盾构机选型及合理的参数是保证。
基于在粉细砂―风化岩” 上软下硬的复合地层中的施工经验，总结出了一套适合于该地层的较为成熟的施工技术要领，主要为：
(1)合理配置刀具
在边缘和靠近边缘的正面部分要配置足够的重型齿刀或滚刀以确保刀具能够充分破碎底部的硬岩地层，保证盾构能够向前推进。
(2)必要的渣良措施
增加土仓内的泡沫注入量，以减少刀具的磨损并防止开挖面失稳。
(3)合理控制掘进参数
Ⅰ采用小推力低转速，适当降低掘进速度，使刀盘对底部较硬地层进行充分破碎。
Ⅱ严格控制出土量。如发现出土量过大要逐步增加土仓压力，将每一环的出土量控制在理论值的95%～105%。
Ⅲ重视盾构基础数据的异常反馈，认真分析其异常原因，并采取果断措施；密切注意工程地质及地表沉降变化情况，及时调整掘进参数，减少对地层的扰动、控制地表沉降变化情况，及时调整掘进参数、减少对地层的扰动、控制地表沉降在允许范围内。
Ⅳ严格进行同步注浆，保证注浆压力和注浆量，充分填充盾尾和管片之间的建筑间隙，以减少周围土体的位移变形。
Ⅴ根据盾构推进的地质预报及出头情况分析，充分了解前方地层情况，及时添加调整渣良材料，以改良渣土，防止产生“泥饼”和“喷涌”。
Ⅵ及时对盾尾密封添加足量的油脂，确保盾尾的密封性，以防止因盾尾密封不好而产生漏水、漏浆和漏砂等现象。
Ⅶ合理利用盾构铰接油缸，改变刀盘倾角以加强对硬岩部位的切割，提高盾构掘进过程中的轴线控制能力。
Ⅷ调整盾构推进油缸的区域油压，硬岩区域推进千斤顶油压较软岩部位适当加大，以控制千斤顶的合力作用点、抵消上抛力，控制好盾构轴线位置和隧道坡度。严密关注盾构机姿态并作出准确的姿态调整。
Ⅸ检查更换刀具时，必须进行加固或带压进仓。
Ⅹ加强设备管理，做好设备故障诊断和定期保养，提高设备完好率。
7、结束语
今后城市交通建设中向地下铁道发展是大趋势，地铁施工中采用盾构机是发展主流，地铁施工中地质条件成为影响工程质量及进度的关键因素，其中“粉细砂―风化岩”上软下硬复合地层盾构掘进便是其中需克服的技术难题之一，很多工程实例表明，特殊地层掘进控制成为整个工程质量及进度最重要的一环，国内盾构隧道施工中因在“粉细砂―风化岩”上软下硬复合地层中掘进造成质量事故及工期拖延的事件时有发生，严重影响了企业形象及效益。通过本次研究，总结经验，可知，尽管盾构掘进通过富水复合地层风险较高，但是我们如果能够在盾构选型配置，盾构掘进模式参数上依据地质状况提前分析，参照以往施工经验较准确的设定数据。同步注浆和二次注浆及时饱满，配合比选择适当。风险也还是可以降低克服的，相对于因此而增加的经济成本而言，我们因为规避了施工风险或事故而获得的潜在经济效益和社会效益更大。
参考文献：
1，周立波编著，盾构法隧道施工技术及应用，中国建筑工业出版社，2009.4
2，陈馈，洪开荣，吴学松主编，盾构施工技术，人民交通出版社，2009.5
3，王江涛，陈建军，吴庆红，于澎涛编著，南水北调中线穿黄工程泥水盾构施工技术，黄河水利出版社，2010.6
4，李建斌，陈馈，康宝生主编，先进机械施工新技术及案例，中铁隧道集团有限公司，2003.12
篇4
关键词：基座改造；盾构施工；调头；应用
引言
在地铁盾构施工过程中，往往由于受现场条件的限制，经常会出现盾构机在某一车站工作井内调头回推的情况。盾构调头是盾构施工中的一个重要的内容，也是确保盾构下步连续施工的一个重要施工环节。在调头施工过程中由于已封闭的车站内空间狭小，给设备安装及人员作业带来很大的困难，为了盾构机能够安全、经济、快速地完成调头施工，调头施工中选择何种技术方法显得尤为重要，下面根据工程实例介绍一下基座改造在盾构机调头施工中的应用。
1 工程概况
南京地铁一号线南延线工程TA08标土建工程，位于南京市江宁区，包括胜太路站、河定桥站～胜太路站～百家湖站～小龙湾施工竖井三段盾构区间工程，系一站三区间。 盾构区间左右线全长约4037.354单线延米（按线路实际长度计算），均为单圆盾构隧道。
本工程河定桥站～胜太路站区间采用一台Φ6.34米土压平衡式盾构机。首先，盾构机在胜太路站北端头井左线始发向河定桥站南端头井掘进。其次，盾构机在河定桥站南端头井进洞并调头。然后，进行右线二次始发往胜太路站北端头井掘进。最后盾构机在胜太路站北端头井解体吊拆。
图1 河定桥站~胜太路站盾构区间施工示意图
2 盾构机调头前工作准备
(1) 做好测量工作，保证盾构机能够按照设计的隧道中心线进洞并在调头后顺利始发；
(2) 接收基座下部混凝土垫层的浇注，混凝土上部找平层钢板的安装与固定，并涂抹黄油；
(3) 接收（调头用）平台的铺设与固定；
(4) 调头用接收基座的定位与固定，基座在接收盾体时要求必须固定牢靠；
(5) 做好盾构机调头后再始发的各项准备工作。
3 盾构机破洞进站施工
盾构机到达河定桥站前50米左右时，按照正常的盾构机破洞进站施工程序组织施工。在洞门破除后，盾构机应尽快连续推进和拼装管片，确保盾构机能够顺利步上接收基座。
4 盾构调头施工方案
4.1 施工流程
本次盾构调头施工主要采用直顶式盾构调头施工方案，其基座由于是直接采用始发基座改装的，不需要另外加工基座，节约时间和成本，施工过程较安全，具体施工流程见图2。
图2 施工流程图
其中：
(1) 为了满足调头施工净空尺寸的要求，使盾构机调头过程中不会撞到河定桥端头井部位楼板下翻梁，调头施工前需要通过改造基座，降低整体基座及盾构的高度。
(2) 净空尺寸满足要求后进行4#盾构机调头施工，将盾构机水平转向180°，移位至始发井右线隧道的盾构轴线位置。为了满足盾构始发轴线高程要求，调头施工后再对基座进行恢复。
(3) 将盾构后配套台车逐节从左线隧道内拉出，在工作井内实施水平180°转向，在调头后就位的盾构机后方就位，并进行连接、调试、运行。
(4) 盾构机主体及后配套台车到位后，进行连接组装。同时做好盾构机再始发的准备工作，包括机器的维修保养、反力基座的安装、盾尾脂的手工涂抹、负环拼装、洞门的凿除等。
4.2 盾构调头施工
4.2.1封闭车站对调头施工的影响
本次调头施工在已完工的河定桥车站南端头井进行，其楼板及楼板下翻梁已施工完毕，端头井内空间狭小限制了调头施工的进行，对施工工艺提出更高要求，对调头施工造成了不良影响。
（1）盾构机进洞采用始发时的基座进行接收，为满足接收时的隧道轴线要求，基座下部需要浇筑303mmC30混凝土垫层进行找平；
（2）盾构机步上基座后的整体高度超过车站中部下翻梁位置的净空高度90mm，盾构调头施工前对基座需进行改造降低高度，方能通过此位置。
4.2.2基座改造施工
充分考虑盾构机重心等情况后，在盾构机两侧选取合适位置焊接顶升牛腿。采用两台85T千斤顶进行单侧盾构机顶升，顶升前必须对基座另一侧进行加固，顶升后进行本侧基座的改造。
基座单侧改造示意图
割除此侧的轨道及固定钢板，并留好备用，改造后利用千斤顶将盾构机平稳下放至基座上。改造后的基座使盾构机高度下降163mm，能够满足下翻梁位置净空高度的要求，便于盾构机顺利调头。
基座改造前后对比示意图
4.2.3盾构调头
盾构调头采用两台85T千斤顶顶推横移，来实施盾构的水平180°转向及移位。
(1) 盾尾向出发井90水平转向。
(2) 盾构水平位移，穿过井下横梁到达工作井。
(3) 盾构头部向出洞方90水平转向（完成盾构180转向）。
(4) 盾构对准定位轴线方位。
(5)盾构按轴线就位，作业完成。
图4 主机调头平面示意图
4.3 后配套台车调头施工
后配套台车的井下水平转向、移位采用吊起台车将其转向，轨道上移运的方法来实施后配套台车的转向和移位。
4.4 施工注意事项
(1) 河定桥南端头井下部砼浇注前需对其井底进行清理，清理干净并无水后方可进行混凝土浇筑，混凝土浇筑层要制作平整、坚实，保证净高。井底面竖出钢筋全部处理（割除或弯贴地面），预留沟坑用道木、黄砂垫实。
(2) 盾构到位后，在停电拆解前，必须将推进油缸，举重臂等部件缩到位，以保证盾构重心不至偏差太大，并将凸出螺旋机长度的管路结构等拆除，避免影响盾构转向尺寸。
(3) 盾构与后背台车双轨梁等部件的脱卸断开，必须保证断开部件不露出隧道管片端面，与将移位的盾构整体断开清楚。
(5) 盾构内外泥土、油污清除、卸载。
(6) 始发井盾构轴线位置必须放样、划线，并进行测量核实。
5 结论
篇5
关键词:公路隧道;盾构法;施工技术;盾构姿态;纠偏处理
中图分类号:U455文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)24-0158-02
盾构法是采用盾构机在地表以下土层或松软岩层中暗挖隧道的一种施工方法。20世纪初,盾构施工法在美国、英国、德国、法国、前苏联等国家得到进一步推广,大量用于公路隧道、地铁和下水管道等工程,并在加气压施工和盾尾注浆等方面有了突破和发展。20世纪60年代后,盾构法在日本东京、大阪等城市大量用于地铁建设和下水道等市政工程。本文在总结盾构施工经验的基础上,对盾构的到达掘进及盾构姿态控制与纠偏处理作了分析。
一、盾构机选型
根据不同的工程地质、水文地质条件和施工环境与工期的要求,合理地选择盾构机类型,对保证施工质量、保护地面与地下建(构)筑物安全和加快施工进度是至关重要的。因为只有在施工中才能发现所选用的盾构是否适用,不适用的盾构将对工期和造价产生严重影响。选择盾构机时,必须综合考虑,以获得经济、安全、可靠的施工方法。盾构选型的根据如下:
1.盾构机开挖尺寸应满足盾构区间设计断面尺寸要求。
2.盾构机开挖功能必须满足区间隧道的地质条件。对于像广州地铁隧道大部分在三类以上围岩中通过,盾构机必须具有足够岩石切削和软土开挖能力,必须能够稳定开挖面、平衡水土压力,最大限度地减少地表沉陷,并且能够确保施工作业的安全性、可靠性。
3.盾构机的各项参数应满足计算要求,所以盾构设备在制造之前必须根据盾构区间地质条件作详细分析计算。以此参数作为盾构机设计制造的依据。
4.具有合理的使用寿命,德国海瑞克公司制造的盾构机设计寿命为10000小时,掘进里程为10公里。日本制造的盾构机大多使用寿命为5～6公里。
二、盾构到达掘进
盾构机的到达,是指在稳定地层的同时,将盾构机沿所定路线推进到竖井边,然后从预先准备好的大开口处将盾构机拉进竖井内,或推进到到达墙的所定位置后停下等待一系列的作业。施工方法有两种,一种是盾构机到达后拆除到达竖井的挡土墙再推进,另一种是事先拆除挡土墙,再推进到指定位置。到达掘进一般为进洞前15～30m的掘进。
1.盾构机到达后拆除挡土墙再推进的方法。将盾构机推进到到达竖井的挡土墙外,通过预先对到达端头地基改良使地层能够自稳,拆除挡土墙,再将盾构机推进到指定位置。
拆除挡土墙时,盾构机停在敞开的围岩前面,盾构机前面与到达竖井之间间隙小,故自稳性强。由于工种少,施工性好,这是一种被广泛采用的施工方法。但因盾构机再推进时围岩易发生坍塌,所以多用于地层稳定性好的中小断面盾构工程。
2.盾构机到达前拆除挡土墙再到达的方法。该法因事先要拆除挡土墙,所以要进行高强度的地基改良,在构筑物内部置易撤去、能受力的钢制隔墙;然后从下至上拆除挡土墙,用水泥土或贫配比浆顺次充填围岩改良体与隔墙间的空隙,完全换成水泥土或贫配比砂浆后,将构机推进到构筑物内的隔墙前,拆除隔墙,完成到达过程。
因不让盾构机再次推进,有防止地基坍塌之效果,洞口防渗性也很强,但基改良的规模增大,而且必须设置隔墙,故扩大了到达准备作业的规模,保证了地层稳定。这种方法多用于大断面盾构工程中。
三、盾构姿态及线形控制和调整
下井初装的滚动和初装角度控制取决于初装支座和顶进支架。开始时盾构放在支座上,依靠支架逐渐顶进。靠油缸和支架顶进方式来定向。支座和支架的精度十分重要,精度足够才能保证初始方向和梯度。支座结构和初始密封是否合适是影响初始装配的关键因素。
1.盾构姿态偏差。盾构的姿态偏差主要是方向偏差和滚动偏差。方向偏差是指盾构在水平和竖直方向偏离了线路的方向,滚动偏差则指盾构的机身沿其轴线发生了旋转。由于隧道通过的岩层软硬不均、岩层界线变化较大,且盾构在掘进过程中还需要适应线路在平面方向和竖直方向的变化,盾构掘进参数的设置不可能随时都能完全适应掌子面的岩石情况,因此盾构容易发生方向偏差,即上下和左右方向的偏差;另外,由于盾构在掘进过程中是依靠刀盘的旋转来挤压和切削岩体而工作的,因此盾构机身有向刀盘旋转方向相反的滚动趋势。如果这种滚动趋势得不到有效的控制,盾构就会发生滚动,即发生滚动偏差。方向偏差和滚动偏差都会对盾构的掘进带来不利的影响,因此有必要对其进行控制和纠正。
2.盾构姿态监测。(1)方向偏差的监测。采用人工监测和机器自动监测相结合的手段对盾构的方向偏差进行监测。人工监测采用的主要仪器是电子经纬仪,通过测量盾构的竖直角和水平角的变化来确定盾构在竖直方向和水平方向偏差。自动监测则采用盾构自带的激光导向系统;(2)姿态的监测。与方向偏差的监测类似,也采用人工监测和机器自动监测相结合的手段进行监测。人工监测的主要仪器是精密水准仪,通过测量监测点的高程差来计算滚动角。自动监测则采用盾构自带的滚动角测量系统进行监测。
3.盾构姿态调整。(1)方向偏差的纠正和方向的控制。盾构在设计和制造时,为了控制和纠正盾构的掘进方向,将推进油缸划分为四个区域,每个区域的油缸编为一组,每组油缸设有一个电磁比例减压阀,用来调节该组油缸的工作压力。另外,每组推进油缸中都有一个油缸装有位移传感器,以显示该分区的行程。通过控制各分区的工作压力,进而控制各分区的推进量,便可以控制盾构的方向,同时也可以通过调整各区域的推进量来纠正方向偏差;当盾构出现左偏时,则升高左侧B区域的油缸压力,同时降低右侧D区域的油缸压力,这样左侧的推进量相对于右侧的推进量就会变大,从而实现了纠偏。与此类似,当出现右偏时,则加大右侧千斤顶的推进量。当出现上仰时,则加大上侧千斤顶的推进量;当出现下俯时,则加大下侧千斤顶的推进量。盾构在通过水平曲线和竖向曲线时,应对盾构推进千斤顶的油缸进行分区控制,以便使盾构按预定的方向偏转。(2)滚动偏差的纠正。当盾构的实际滚动偏差超过允许值时,盾构会自动报警,此时应将盾构刀盘进行反转,以实现纠偏。在围岩较硬的地段,盾构与地层的摩擦力较小,盾构容易发生滚动,为了防止盾构反复出现偏差和进行纠偏,应及时使用盾构上的稳定器。
4.纠偏要点。(1)盾构出现蛇行时,应在长距离范围内慢慢修正,不可修正过急,以免出现更多蛇行或更大的蛇行量;(2)根据掌子面地层情况及时调整掘进参数,避免出现更大的偏差;(3)在纠正滚动偏差而转换刀盘转动方向时,宜保留适当的时间间隔,不宜速度太快。
四、结语
由于盾构机本身的复杂性,因此掘进的过程是一个机械与土建技术互相配合的过程,只有两方面都做好了,掘进才会顺利。因此任何将其单独割裂开来的做法都是不合适的。
参考文献
[1]邵华,张子新.盾构近距离穿越施工对已运营隧道的扰动影响分析[J].岩土力学,2004,(S2).
[2]张云军,宰金珉,王旭东.隧道开挖对周围土体的影响分析[C].首届全国建筑结构技术交流会论文集,2006.
篇6
关键词：泥水气压平衡盾构；浅覆土；砂性土；
工程概况
1.1概述
浙江省钱江通道及接线工程，全长43.981km，其中钱江隧道工程采用盾构法施工，分为东、西两条隧道，贯通钱塘江两岸。隧道采用一台直径15430mm的超大型泥水气压平衡式盾构掘进机。
盾构先由钱塘江南岸工作井（简称江南工作井）始发推进，穿越钱塘江后在钱塘江北岸工作井（简称江北工作井）进洞；该盾构在江北工作井调头后，从江北工作井始发推进，穿越钱塘江后进入江南接收井，完成推进。
掘进长度：
西线圆隧道3243m（里程范围RK15+244.893~~RK12+002.210）
东线圆隧道3245m（里程范围LK15+250.000~~RK12+005.000）
隧道设计外径为Φ15000mm，内径Φ13700mm，管片厚度650mm，管片宽2000mm。
1.2地质水文
根据地质资料显示，钱塘江南岸盾构穿越地层为：3-2层粉砂、4-2层粉质粘土。各土层主要物理力学指标如下表所示：
西线圆隧道在江南工作井出洞处隧道顶部覆土约为9.5 m，沿轴线覆土逐渐增加，且盾构在大断面砂性土中推进。
在钱塘江两岸，地层含水量丰富。尤其是隧道沿线浅部人工填土及江南浅部的粉、砂性土层内，地下水分布连续。
浅覆土砂层的不良影响
2.1 浅覆土的不良影响
（1）浅覆土盾构法施工时，由于盾构及隧道所受顶覆土压力较小，容易引起盾构及隧道的上浮。对盾构姿态及管片姿态的控制增加难度。
（2）由于本工程采用大直径泥水气压平衡盾构施工，在浅覆土推进中，如若对气泡仓压力等参数设置不合理，很容易使泥水“击穿”上部覆土，导致上覆地层破坏从而引起地面冒浆及地面坍塌。
2.2 砂性土的不良影响
砂性土颗粒间无粘聚力，无塑性，性质松散，透水性强。
（1）泥水容易击穿砂层，继而击穿上覆土层；且泥水易反窜至盾尾，改变盾构及盾尾处管片的受力情况。
（2）在砂层中推进，容易发生流砂倒流入同步注浆管的情况，从而造成堵管。
（3）砂层透水性强、流动性好，给盾尾密封工作带来一定的困难。
（4）砂层的支护性较差，这给推进过程中如何保证刀盘正面土体的稳定性带来很大的困难。
主要施工技术分析与总结
本工程采用的是Φ15.43m的超大直径盾构，这个庞然大物在地下行驶时，必会扰动周围土层；在富含水的浅覆土砂层中推进，更是给超大直径盾构施工带来挑战。因此必须采取一定的技术措施来客服重重困难。以下是借鉴过往类似工程的施工经验并结合本工程实际施工情况，对所采取的措施进行了分析和总结。
3.1 气泡舱压力设定
在浅覆土砂层中，地层对切口水压的变化非常敏感，切口水压的微小变化都直接影响着地面沉降变化。在这种特殊的地质水文条件下推进，容易发生地面冒浆及坍方事故。因此，切口水压的设定尤为重要。本工程是采用泥水气压平衡盾构推进，我们通过气泡舱压力的设定来调节切口水压。该泥水平衡盾构是通过在支承环前面装置隔板的密封舱中，注入适当压力的泥浆使其在开挖面形成泥膜，支承正面土体，在该密封舱后设置了气压平衡装置，一旦开挖面水压发生波动，气压装置则作为补偿系统，维持开挖面压力稳定
根据上海地基基础设计规范，盾构隧道施工阶段侧向地层压力P可将各埋深处的水、土压力的总和乘以一个小于1的侧压力系数求得，土层侧压力系数可近似按0.6～0.7取用。因此目前国内工程实际应用的气泡舱压力计算公式为：
--切口水压值（kPa）；
--各层土的容重（kN/m3）；
--各层土的厚度（算至隧道中心）（m）；
--土层侧压力系数，取0.6～0.7（本工程取0.7，并根据实际情况进行微调）；
施工过程中密切关注切口处的地面沉降情况，对气泡舱压力的计算值进行微调。见下表。
通常，我们将切口处的地面控制在0~+1mm之间。若出现负值，如表1中显示第5环推进时切口处下沉0.91mm，说明气泡舱压力过低，在推进过程中可能引起了超挖现象；若地面隆起过大，如表1中显示第25环推进时切口处上升1.12mm，说明气泡舱压力过高，在推进过程中对土体扰动过大，会加大地面后期沉降。
3.2 泥水质量控制
在泥水气压平衡盾构推进过程中，泥膜的形成是至关重要的。泥膜形成的机理：当泥水压力大于地下水压力时，泥水按达西定律渗入土壤，形成与土壤间隙一定比例的悬浮颗粒，在“阻塞”和“架桥”效应的作用下，被捕获并积聚于土壤与泥水的接触表面，从而形成泥膜。
砂土流动性强、自立性差，极易融入泥水中，因此优质的泥膜是保证开挖面稳定的重要因素。为了保证在推进过程中，能产生优质的泥膜，必须严格把关泥水质量，控制各项泥水指标。
（1）泥水新浆制浆剂的选择
新浆的加入，是影响泥水指标的重要因素。我们总结长江隧道、上中路隧道等类似工程施工经验，选择了两种新浆方案，既“膨润土+纯碱+CMS”方案和“CYHS系列盾构制浆剂”方案。并对两种方案进行实验、必选。
首先我们对“膨润土+纯碱+CMS”方案进行各种配比实验，实验数据经过多种配比实验，24小时后都有离析现象发生。
我们对钱塘江水进行水质分析。得出结论：结论：水质情况，钱江水与地下水中的各项指标均远远超过自来水，水中有害离子（影响膨润土浆液拌制）含量超标，地下水更是呈“酸性”（PH
由此可见“膨润土+纯碱+CMS”方案不适于本工程。因此我们选择了适用性更广泛的“CYHS系列盾构制浆剂”方案，并对其进行新浆实验，发现各项指标均合格。
通过新浆材料的比选，发现泥水新浆制浆剂的选择必须遵循以下几点：
根据土层性质以及地下水各种矿物质含量，选择适合工程特性的制浆剂；
能有效地和刀盘切削下来的有益颗粒产生作用，来满足工程需求；
护壁性好，泥膜形成速度快，确保切削面稳定和泥水舱压力的稳定；
用量小、配浆快。否则，配浆时间太长会耽误掘进时间。在浅层砂性土中推进最好快速、连续地推进施工，避免长时间停机。
（2）泥水的密度
高密度的泥水能产生高质量的泥膜，提高泥水密度能加强泥膜的稳定性。在渗透性强的砂性土中推进，宜选择密度较高的泥水。然后，泥水密度的提高，会增加泥水设备的负担。，经过一段时间的摸索及调整，泥水密度控制在1.22~1.25g/cm。
（3）泥水的粘度
提高泥水的粘度，可以有效的抑制泥水出现离析现象，起到稳定开挖面、提高泥膜强度和泥水携带渣土能力的作用。在浅覆砂层中掘进时，泥水粘度控制在18~22s。
（4）失水量
失水量是泥水形成泥膜质量的一个重要指标，是通过测定泥浆失水量来测定的。失水量――既用NS-1泥浆失水量测量仪器测量，测量仪器规定体积的泥浆在0.25MPa压力下施压7.5分钟后渗出的水量。失水量越低，形成的泥膜质量越好。在砂性土中推进，失水量控制在30ml以内。
（5）含砂量
在砂性土中推进，泥水不可避免的有一定的含砂量。含沙量越高，会使泥水的粘度下降，并加速泥水的离析。在盾构机泥水舱中，一旦出现泥水严重离析现象，会降低泥膜质量，破坏开挖面稳定。因此，必须对盾构段所处土层进行研究，分析各土层的颗粒级配，选择适合工程现状的泥水分离设备。例如本工程选用MS泥水分离系统，经过一级旋流、二级旋流有效地分离泥沙，将泥水的含沙量控制在合理范围内（4%左右）。
通过对泥水各项指标的有效控制，从泥水离析情况可以直观地看出泥水质量得到了很大的提高。
3.3 超挖量控制
在浅覆土砂层中推进，必须严格控制超挖量。由于砂性土无粘聚力，无塑性，自立性差，一旦超挖严重，必然会发生地面塌陷甚至坍方等事故。因此，在推进过程中，盾构操作人员必须时刻关注泥水进、排泥流量差值，一旦发现超挖现象，立即停止推进，重新调整推进参数。
根据计算，推进一环（2m）的理论开挖量为373.79m。推进过程中，发现超挖量超过5%，必须关注地面沉降情况；发现超挖量超过10%，则需要重新调整推进参数。
3.4 同步注浆
由于盾构外径比管片外径大，随着盾构的推进，盾尾处的管片和土体之间会出现建筑空隙。同步注浆可以及时填充这些建筑空隙。本工程每推进一环的建筑空隙为20.5 m，同步注浆材料采用单液浆，保证实际注浆量为建筑空隙的110%~140%。
钱塘江附近的砂层含水量高，且砂性土流动性强。因此，同步注浆必须选择合理的浆液配比，能在管片形成一道可靠的环箍，阻止水、流砂涌入盾尾和隧道的纵、环向缝隙。
本工程同步注浆量为23.6 m³，分6点进行压注，各点注浆量分布情况
同步注浆量必须根据盾尾漏水情况、盾尾处的地面沉降情况进行合理设定。图3-6是对西线隧道推进第15环至第50环时盾尾处地面沉降情况的汇总。同步注浆量采用23.6 m³（即建筑间隙的115%）进行压注，能有效控制地面沉降。
3.5 隧道轴线控制
要控制好隧道轴线，首要任务是控制好盾构姿态。盾构姿态的好坏直接影响管片拼装姿态的好坏。在浅覆土砂层中推进，很容易出现盾构“上浮”现象。因此，首先必须提前进行管片的“超前量”控制，将管片的上超量控制在5cm左右，将盾构往下进行纠偏；其次保证盾构以“磕头”姿态推进，抵消上浮量为隧道轴线统计图，表明采取上述方法，有效控制隧道轴线。
3.6 盾尾密封
本工程选用的盾构盾尾密封区域长度2450mm，包含有3道盾尾钢丝刷和1道盾尾钢板刷以及1道紧急密封装置在3道盾尾钢丝刷上各有一道盾尾油脂注入孔，每道盾尾油脂注入孔有19个注入点。
盾尾刷是盾尾与外界泥水和图层隔绝的重要屏障，包括钢板束和钢丝刷。钢板束的主要作用是阻隔泥、砂粒等物质；填充满盾尾油脂的钢丝刷主要作用是阻隔泥水。在含水量高的砂性土中，保护好盾尾刷的工作尤为重要：
出洞前采用90号的康纳特油脂进行初始涂抹。不但要使油脂充满钢丝刷内部，而且钢丝刷钢板腋角处也要全部塞满，不能有漏点。
待负环拼装完成，盾尾密闭空间形成后，不间断压注盾尾油脂填充满盾尾与管片间的空隙。
合理分布盾尾油脂压注点，在推进过程中实时、足量地压住盾尾油脂。
盾尾间隙保持均匀，防止盾尾刷密封装置受偏心管片过度挤压后产生塑性变形而失去弹性。
及时进行盾尾清理，防止盾尾内杂物进入盾尾刷，从而破坏盾尾刷结构。
3.7 地面沉降监测
在浅覆土砂层中推进，监测点宜采用深层沉降点，能更好地反映出地面沉降情况。监测频率提高至每两环监测一次，盾构切口处的地面沉降报警值设为：-0.5mm/+1mm，及时用监测成果指导设置盾构推进参数。
地面沉降监测是检验各项施工参数是否合理的最直观手段。地面沉降量也是质量验收的一项重要指标，及时的用地面沉降监测数据指导施工（例如由地面沉降监测指导气泡舱压力及同步注浆量的设定），才能保证科学施工，更好地控制工程质量。
篇7
关键词：盾构施工 穿越 既有 建筑物
0 引言
根据西安地区的地质特点，地铁区间隧道施工主要采用盾构法施工，盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备，以盾构机的盾壳作支护，用前端刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的混凝土管片作衬砌，从而形成隧道的施工方法。目前在西安地铁区间隧道建设中以土压平衡式盾构应用最为广泛。地铁盾构法隧道施工技术难度大、施工风险高、质量要求高、不可预测因素多，本文对西安地铁一号线9标盾构掘进穿越既有建筑物的施工方法进行了初步总结，积累了一些初浅的施工经验，以下就以土压平衡式盾构为例，对隧道掘进施工穿越既有建筑物的施工重点及采取的对策，谈一点体会，以起到抛砖引玉的作用。
1 工程概况
1.1 工程概况西安市地铁一号线（后围寨～纺织城段）工程的五路口站～朝阳门站区间隧道（简称：五朝区间）起迄里程为Z(Y)DK21+536.250～Z(Y)DK22+384.200（其中ZDK22+274.282=ZDK22+270.274长链4.008m)，左、右线区间分别长：851.958m和847.95m，均是典型的盾构施工。右线在里程为YDK22+165.234～YDK22+203.232段下穿朝阳门明城墙，本城墙于1993年重新修缮，城墙北部为含两层地下室的钢筋砼框架结构，基础采用静压桩基。左线下穿朝阳门北城墙下的地下室，地下室底板埋深约3.7m，地下室底板下双排静压桩，桩长14.4m，盾构隧道与静压桩平面最小净距约为2.441m。区间隧道右线下穿朝阳门城门洞，门洞基础为5排静压桩基，桩长为15.5m，与右线竖向最小净距约0.742m，平面最小净距约为2.863m。
1.2 工程地质及水文地质盾构在穿越朝阳门门洞下部时主要位于4-1老黄土层和粉质粘土层中，左线区间隧道与城墙地下室基础最小净距约为15.4m，右线区间隧道与城墙门洞基础最小净距约为15.5m。地下水位埋深约6.5m。
2 城墙、门洞两侧及其周围地表加固
2.1 加固范围
2.1.1 朝阳门门洞结构基础两侧
2.1.2 朝阳门北城墙加固范围为沿城墙方向盾构中线向北16m范围，城墙东西两侧各打设一排。
2.2 加固方法
2.2.1 预埋袖阀管在盾构通过城墙前在地表沿城墙四周对城墙基底下方预埋Ф42袖阀管注浆加固，袖阀管埋深在地下水位以下。袖阀管间距0.6m×0.6m，梅花形布置，加固范围为地面下3m。当地表沉降或城墙倾斜值达到报警值时，立即进行跟踪注浆。
2.2.2 袖阀管施工方法。①为达到加固土体的目的，袖阀管施工方法至关重要。它的机理就是让钻孔机钻孔再通过孔向地层中压入水泥浓浆或速凝型浆液，让其随着地层的压密和浆液的挤入，并在压浆点周围形成大小不一的固化浆泡，形成一层固化浆泡层，这样土地的强度和抗渗能力就得到了提高，从而达到加固土体的目的。②袖阀管注浆的施工工艺要求：a钻孔：钻孔的垂直度必须精确。b安装袖阀管：安装袖阀管工作纷繁复杂，具体包括安装套壳料、袖阀管并连接、钻孔封口等。c安装PVC管：首先要检查的是注浆头的状况，典型的代表是单向阀的状态是否良好，管路是否通畅，各节管路的连接质量是否良好，这些都是必须的，因为一旦袖阀管有堵塞的现象发生，就必需立即洗管，并力求使PVC管伸至孔底。d浆液制作：浆液的制作要依照一定的数据，即设计和现场工程师提供的配合比，浆液的比重在规定的范围之内，添加剂的添加也要符合试验人员确定的参量，保证水泥浆液的配制质量。e开注浆机：在上述工作任务完成之后便可开注浆机进行注浆工作。f双液混合：双液注浆有严格的时间要求，其凝固时间一般控制在60~120s，浆液凝固时间的调整主要根据注浆要求和作用的不同，通过调整浆液的配合比和水泥液的浓度比重来实现。g清洗及文明施工：在注浆工作完成后，药剂师清洗所用工具（包括注浆机、搅拌机和各种管路），保持他们的情节，此工作至关重要，不容忽视。
3 盾构机施工掘进方法
3.1 盾构机选型及性能要求。本标段全线地层为黄土、饱和黄土等，强度极低，属软土地层掘进，为达到良好的效果，减少不必要的附加沉降，在掘进方法上均采用土压平衡模式。适时的将土仓压力与地面沉降观测结果对比参照，保持土仓压力合理的同时保持土层平衡。盾构机要时时跟踪检查，使其保持良好的运转状态，避免因机械故障造成停机等延误时间。
3.2 盾构试掘进及掘进参数确定。为了选择更合适的盾构机，通常会选择盾构通过城墙前的10环管片，作为盾构过城墙时的模拟段进行掘进，以确定在无城墙加载时的地层参数，根据模拟段的掘进参数，总结并制定详细的城墙段盾构掘进参数，保证城墙段施工的安全。
3.2.1 碴良的目的。①提高碴土的不透水性，使其具有较好的止水性，从而达到控制地下水流失的目的。②保持碴土的良好土压平衡，其目的在于稳定开挖面，控制地表沉降。③防止因开挖的碴土粘结刀盘而产生泥饼的现象。④提高碴土的流动性，有利于螺旋输送机排土。⑤降低刀盘和螺旋输送机的扭矩，同时减少对刀具和螺旋输送机的磨损，实现提高盾构机掘进效率的目的。⑥避免在螺旋输送机排土时出现喷涌现象。
3.2.2 改良的方法碴良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓内或螺旋输送机内注入泡沫或膨润土，利用刀盘、土仓搅拌装置或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合，达到碴土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力，以满足在不同地质条件下盾构掘进可达到理想的工作状况。
3.2.3 碴良的主要技术措施根据本工程的地质条件和盾构施工的经验，采取如下主要技术措施。在含水地层采用加泥土压平衡模式掘进时，为了增加对螺旋输送机内注入的泡沫量，以利于螺旋输送机形成土塞效应，防止喷涌，在拟向刀盘面、土仓内和螺旋输送机内注入泡沫或膨润土。
3.3 管片拼装要求。管片拼装是盾构法施工的重要环节，其安装质量的好坏不仅对盾构机能否继续顺利推进有直接的影响，而且直接关系到隧道成洞的质量。
3.4 同步注浆与二次补强注浆。采用盾构施工法，在管片和地层之间将产生空隙，该空隙必须充填，否则，隧道周围的地基会有较大变位（主要由盾尾空隙引起）。因此，及时进行背后注浆是盾构工法中必不可少的环节。同时，背后注浆具有提高隧道的止水性能和确保管片衬砌的早期稳定性。
3.5 用实时监测数据指导盾构施工。对盾构掘进时的监测数据实时反馈，不断调整、优化掘进参数，以验证选择施工参数的合理性。
3.6 设定沉降和隆起指标并在掘进施工中严格控制。在工程施工前结合掘进情况计算预测地层沉降量，将预测计算结果作为预控参数，设定沉降控制指标为-30~10mm，沉降变形预警值为-20~7mm。适当减小出碴量，防止土层损失。
4 应急施工措施
4.1 盾构继续保持土压平衡掘进，分析沉降所产生的原因。
4.2 若沉降是由于盾构穿越致地层损失而引起，则：①加强洞内二次注浆，确保注浆压力与注浆量。②对地层变化较大地段，在地面采取二次注浆加固措施。③加大监测频率，密切观察地层变化速率，及时反馈信息，修正施工参数。
4.3 若沉降非盾构引起，汇同文物部门共同协商制定可行的补救方案。
4.4 城墙基础范围管片环内采取内支撑加固措施，以帮助管片承受外部的压力，控制管片的变形及滑动。
4.5 在城墙门洞通道上方挂设防护网，防止城墙砖体掉落。
5 施工效果
在采取了前文所述的施工方法和控制措施后，朝阳门隧道竣工后，其所穿越城墙沉降控制在-13～5mm范围之内，地表沉降控制在-15～5mm范围之内，各项指标达到优良工程标准。
6 结语
盾构穿越既有建筑物掘进施工时：①要对建筑物周围一定范围内进行注浆或其他方式的全面加固，保证其整体性和坚固性。②必须严格控制盾构掘进参数如土压力、掘进速度、同步注浆压力、同步注浆量、二次注浆压力等，将盾构掘进过程中引起的隆起或沉降值控制在规范允许的数值范围内。③盾构掘进过程中必须随时对建筑物上、极其周围监测点进行监控量测，并及时反馈给盾构操作人员作为停机检查和调整掘进参数的支持性依据，达到监测指导施工实践的作用。
参考文献：
篇8
【关键词】湿陷性黄土；土压平衡盾构机；石砌三联拱桥；千年古城墙
1工程概况
西安地铁一号线TJSG-7标【玉祥门站～洒金桥站】区间讫里程YCK17+616.900YCK18+676.500，左、右线长1059.6m。区间隧道位于大庆路、莲湖路正下方，线路区间依次穿越环城西路拟建下穿道，护城河老桥，玉祥门城墙。盾构隧道穿越的玉祥门城墙是国家级重点保护文物，盾构隧道穿越的护城河上的石砌三联拱桥，距隧道拱顶仅4.5m，地层为湿陷性黄土。如何保证桥和城墙的安全是本工程最大的难点，也是西安地铁一号线最大的风险点。
2、湿陷性黄土的特性
2.l湿陷性黄土的颗粒组成
湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒，占总重量约50～70%，而粉土颗粒中又以0.05～O.01ram的粗粉土颗粒为多，占总重约40。60%，小于0.005ram的粘土颗粒较少，占总重约14。28%，大于0.1rnm的细砂颗粒占总重在5%以内，基本上无大于0.25mm的中砂颗粒。从以下表1可见，湿润陷性黄土的颗粒从西北向东南有逐渐变细的规律。
2.2土的湿度和密度
湿陷性黄土之所以在一定压力下受水时产生显著附加下沉，除上述在遇水时颗粒接触点处胶结物的软化作用外，还在于土的欠压密状态，干旱气候条件下，无论是风积或是坡积和洪积的黄土层，其蒸发影响深度大于大气降水的影响深度，在其形成过程中，充分的压力和适宜的湿度往往不能同时具备，导致土层的压密欠佳。接近地表2--3米的土层，受大气降水的影响，一般具有适宜压密的湿度，但此时上覆土重很小，土层得不到充分的压密，便形成了低湿度、高孔隙率的湿陷性黄土。
3、土压平衡盾构机工作原理
盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。土压平衡盾构机工作原理是把土料（必要时添加泡沫等对土壤进行改良）作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量（旋转速度）进行调节。
4工程重点、难点及对策
4.1本工程重点和难点
1、盾构机在湿陷性黄土和砂层等不良条件下掘进，如何控制好地面沉降，保证莲湖路东西主干道的畅通；
2、盾构隧道穿越的玉祥门城墙是国家级重点保护文物，盾构隧道穿越的护城河上的石砌三联拱桥，距隧道拱顶仅4.5m，如何保证桥和城墙的安全。
4.2 针对重、难点的对策
在湿陷性黄土这样的不良地质条件下，采用盾构法进行施工是最科学的方法，但也存在很大的风险。本工程根据“地质是基础，盾构机是关键，人是根本”的原则，对本工程的重难点进行分析，采用以下施工对策：
1、进行地质祥勘和补勘，收集详细的地质资料；
2、编制盾构机穿越玉祥门城墙与护城河上石砌三联拱桥的祥细施工方案，并组织包括文物专家在内的专家进行评审；
5、穿越护城河石砌三联拱桥技术
5.1 工程概况
护城河水面宽20.2m，水面与护城河桥面高差约7m，流向自南向北。护城河桥由三个桥跨构成，两侧单拱为钢筋砼实腹拱桥（新桥）、桩基础。中部为石砌结构三联拱桥（老桥）条形基础。
盾构隧道拱顶为古土壤、新黄土（饱和）、新黄土（湿陷）、素填土，洞身及拱底范围内为
粉质粘土夹粉土、中粗砂层。地层的均一性差且多位于地下水位以下，洞身围岩存在的砂层透镜体广泛分布，土层多饱和状态，易坍塌下陷变形。
拱桥采用MU80 的条石、50 号砂浆，模型大小为桥梁外边向外25m范围，首先分析隧道先进行左线掘进，时间相差15d后右线掘进。
5.3技术措施
主要分工程辅助措施和盾构施工控制措施两个方面。
5.3.1工程辅助措施
鉴于护城河老桥为石砌结构，桥基对不均匀沉降敏感，稍有不慎可能导致基础开裂甚至桥梁垮塌，为保证盾构安全、顺利穿越对护城河老桥进行加固是十分必要的。
采用厚250mm钢格栅喷射C20砼将整个浆砌结构用喷射砼包裹，钢格栅主筋Φ22，垂直线路方向间距800mm。
在桥基下单排布设间距1.5m袖阀管，注浆深度河底以下3～5m范围，在盾构通过之前实施袖阀管注浆。
5.3.2盾构施工控制措施
1、土仓压力设定：初步设为0.1～0.15Mpa，并根据地面沉降监测情况进行调整。
2、掘进速度设定：通过护城河桥时降低掘进速度，尽量减少对地层的扰动，严控掘进姿态，减少纠偏。掘进速度控制在15～30mm/min，刀盘转速0.6rpm。严控出土量，通过试验段计算的出土松散系数，每环出土量控制在55m3左右。总推力控制在1100～1500 T，刀盘扭矩控制在154～257 T・M。
3、同步注浆量设定：加大注浆量，每环注浆量控制在3.2～3.6m3之间，确保注浆饱满，二次注浆及时跟进。
5.4施工监测
施工监控量测作为本次穿越护城河和石砌三联拱桥的重要技术措施，在盾构穿护城河和拱桥期间，对盾构穿桥范围内的地表及拱桥基础、拱顶、拱圈收敛亦进行了专项实时监测。依据监测情况对掘进速度、土仓压力、注浆压力等参数及时修正。
6、穿越玉祥门城墙技术
6.1 工程概述
玉祥门是西安西城墙北段在解放前开的城门。位于莲湖路与西城墙交汇处，连接体基本是在原遗址上修建的，中段（砼结构范围）全长70.148m。设五孔交通通道，座于道路中心线中如图15。基础为C20钢筋混凝土条石基础，基础埋深在地面以下2.1米，基础底距盾构隧道顶部覆土约14.3米，外墙挂饰砖。
6.2 技术措施
主要分工程辅助措施和盾构施工控制措施两个方面。
6.2.1工程辅助措施
1、袖阀管注浆加固
在玉祥门城墙条基下单排布设间距1.5m袖阀管，注浆深度可达城墙基础以下3～5m范围，在盾构通过时根据监测情况实施跟踪补偿注浆。如图12 玉祥门城墙袖阀管注浆加固图。
2、交通疏导
玉祥门城墙主跨门洞在盾构施工前对从主洞通行的车量暂时疏导至两侧门洞通行，然后挂设尼龙网，尼龙网挂设完毕恢复交通。
7技术总结
通过对西安地铁一号线TJSG-7标盾构机在湿陷性黄土地层中过护城河桥和玉祥门城墙案例分析，我们可以看出，在西安修建地铁有许多的文物需要保护，特别是过护城河桥和城墙这类重点文物，国家和地方文物部门高度关注，标准大大提高，施工难度非常大。湿陷性黄土的特点是在土受到水的浸扰后会发生湿陷，在一定外力的作用下会引起不均匀沉降而发生地面深陷。而本工程正处在这样的地质条件下进行盾构机掘进，又要保护好文物和莲湖路主干道的交通安全，因此，对施工方案和盾构掘进参数的选定至关重要。本工程多次组织专家会议，施工方案经过反复论证才确定，主要是盾掘进中如何控制对土体的扰动，避免引起黄土的湿陷性而产生不均匀沉降，这一点非常关键。为了达到这个目标，本工程既有盾构施工的控制措施，又有辅助措施，相互配合，取得到了良好效果。其次，加强施工过程控制和管理，严格执行施工方案，也是十分重要的。
参考文献：
[1]《地下铁道施工及验收规范》2003版。
篇9
关键词：盾构隧道；下穿施工；既有铁路；沉降；变形规律
Abstract: in the tunnel through both railway engineering, the shield construction machine the soil disturbance will both railway roadbed subsidence caused to influence, affecting rail structure of a geometry. With the Beijing some subway shield tunnel underneath the beijing-shanghai railway engineering for example, yongfeng, combined with the Beijing area with practical engineering geological conditions of the characteristics, construction process of both railway settlement deformation law for research. Combined with the actual monitoring data in both roadbed, electrification of catenary pole, shield area of the deeper soil settlements are summarized analysis. The results showed that the design line spacing conditions, the shield or so when construction successively line, both the roadbed settlement and deformation of no influence each other, and maximum deformation occurs in the midline shield; By the use of the grouting reinforcement measures such as surface, to both roadbed and electrification catenary stem the settlement of facilities such as deformation control in a safe area.
Keywords: shield tunnel; Wear under construction; Both railway; Settlement; Deformation law
中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：
随着地铁在城市中的大规模建设，盾构穿越工程日益增多。在盾构穿越铁路工程中，施工对地下围岩及土体产生扰动，反应到地表，势必引起既有铁路路基的沉降变形，当变形过大时将造成既有铁路轨道几何形位的不平顺，不利于线路安全与行车运营安全。因此分析盾构施工过程中，既有铁路的沉降变形规律，预测变形趋势，并采取有效的措施加以控制，对保障列车运营安全与工程的顺利进行有着十分重要的意义。
本文结合北京地区地质条件，以北京地铁盾构下穿京沪、永丰铁路工程为例，对盾构施工引起的既有铁路沉降变形规律及控制措施进行研究。
1工程概况
1.1新建地铁区间概况
新建区间线路为大致南北走向，自北向南依次穿越站场施工材料线、永丰铁路上行线、永丰铁路下行线、京沪铁路上行线、京沪铁路下行线。区间为双线隧道，采用盾构法施工，盾构洞径6m，区间线间距21~23m，区间埋深约在14~15m。本次盾构施工采用两线分开顶进的施工方式，待左线完全盾构出铁路范围后，再进行右线的顶进。
新建区间地貌为古河道交汇区，表层以厚度不均的人工堆积房渣土、素填土为主，人工堆积层以下为新近沉积的粘性土、粉土、砂土及卵砾石层，再以下为第四纪沉积的粘性土、粉土、砂卵石互层，并以砂土、卵石土为主。区间穿越的地层主要为砂卵石地层。本区间发现两层地下水，地下水类型为潜水。第一层潜水静止稳定水位标高约为22.52~26.70m，第二层潜水静止稳定水位标高约为15.10~17.55m。本区间基地标高一般位于地下水位之上，可不考虑其对结构和施工开挖的影响。
图1盾构隧道与既有铁路平面位置关系图
1.2穿越处既有铁路概况
本区间在右K41+996~K42+024下穿既有京沪、永丰铁路。现状京沪、永丰铁路为电气化铁路，各上下行两股道，北侧有一条材料线，共5股道，碎石道床，电气化铁路，施工影响范围内有6根电气化接触网杆。
区间与既有铁路基本正交，相交段长度约28m。区间在K41+996~K42+024处下穿京沪、永丰铁路正线，对应的京沪铁路里程为K17+677.3~K17+699.8，对应永丰铁路里程为K8+077.9~K8+099.8。区间平面位置关系图如图1所示。
1.3地表加固措施
区间线路中线外25m范围内铁路实施纵横梁及扣轨加固。在盾构穿越铁路前，对区间影响范围内铁路路基进行注浆加固，并对影响范围内的电气化网杆基础进行注浆加固，加固平面尺寸为60x53m，加固深度为地表下3m。加固平面如图2所示。
图2地表加固平面图
2监控测量内容及控制指标
2.1监测内容及要求
在盾构施工过程中，对京沪、永丰铁路及施工材料线路基，影响范围内电气化接触网杆，以及土体深层位移等项目进行监测。其中既有铁路路基与电气化接触网杆的沉降监测采用自动化监测和人工监测结合的方式，接触网杆的倾斜测量为人工测量，土体深层位移采用分层沉降仪进行沉降监测。
各监测项目中，自动化监测采用静力水准监测，精度0.1mm，盾构穿越过程中监测频率为每20min采集一组数据。人工监测采用二等水准监测，在施工期间监测频率为2次/天。
2.2测点布置
盾构下穿影响范围内，沿既有铁路两侧及两股线路中间，平行于轨道共布设6条测线，每条测线布置15个自动化监测点和人工监测点。
篇10
【关键词】 盾构机；地铁线路；掘进
1、前言
进入21世纪，世界经济的迅猛发展加速了城市化建设。随着城市密集度的提高，城市建筑和人口的不断增多，使得城市地面交通压力的不断增大。为了缓解这种压力，人们把目光投向了对于地下空间的开发，盾构法隧道施工就是利用开发地下空间是目前比较好的一个手段。由于城市地面情况非常复杂，盾构机下穿各种建构筑物都存在极大风险。本文以下穿广州地铁1号线为例，总结盾构机下穿既有地铁线路时的掘进技术和掘进管理方法。
2、工程概况
2.1 下穿地铁1号线正线工程概况
本文以广佛线菊树至西朗地铁盾构区间线路为例，该施工区域位于广州市荔湾区，为保证地铁一号线正常运营，下穿隧道的施工是整个隧道施工的重难点之一。菊西区间掘进施工中，地铁1号线正线位于里程YCK20+270～ YCK20+320范围内，在建西朗站位于地铁1号线正线以东20米附近，此段隧道顶部距地面最小距离11m，最大纵坡为27.856‰，线路为直线，该段长度约50m。
2.2 地面建（构）筑物情况
在里程为YCK20+283～YCK20+315段，下穿地铁一号线。地面有地铁一号线三股轨道，右线隧道边线至西朗车站最近距离仅为5.6m，隔音墙的桩基侵入隧道。线路平面布置如图1；在YCK20+310处下穿地铁一号线的隔音墙，隔音墙桩基布置如图2。
2.3 工程地质及水文地质条件
根据地质勘察报告，对于盾构机通过地铁1号线正线的地层情况，右线隧道主要穿越的地层为〈6〉全风化泥质粉砂岩、〈7〉强风化泥质粉砂岩、〈8〉中风化泥质粉砂岩、〈9〉微风化泥质粉砂岩层多种地层的混合地层，隧道覆土自上而下主要为2米厚〈1〉人工填砂、5米～10米厚〈2-1A〉淤泥，含水率70.9%，标贯值最大为2、淤泥质粉细砂地层，标贯值最大为10，隧道顶部距离〈2-1A〉淤泥层为1米～4米。
2.4 施工重、难点分析
地质条件差，潜在的施工风险高。盾构区间经过广州地铁1号线正线，根据该段详勘资料、补勘资料以及咨询相关1号线正线施工人员，此段隧道顶部存在8米左右的淤泥层，该淤泥层含水量大，标贯最大值为2击，地表为地铁1号线运营线路，在地铁1号线正线施工期间，没有对淤泥层进行任何处理，地质条件较差。由于地铁运行对轨道的沉降要求为±4mm，而该段又无法进行地面加固或扣轨加固，因此盾构掘进施工风险极大。
桩基侵入隧道，施工难度大。在里程为YCK20+310.5处为地铁1号线隔音墙，其基础为φ600mm桩基，根据桩基施工记录表推断，桩基侵入隧道15cm。盾构通过时，隔音墙存在因桩基倾斜导致开裂甚至倒塌的风险。
下穿地铁1号线正线，沉降量控制要求高。该段主要穿越的地面建、构筑物为地铁1号线正线。根据详勘资料显示，该地段隧道上覆大面积淤泥，掘进时存在上软下硬地层，且地面为运营地铁线路，一旦由于掘进时超挖或对淤泥产生扰动产生地面沉降将影响地铁1号线正线运营，产生不良社会影响。
3、准备工作
1、停机保养，轨道加固，确保过1号线时设备完好性，力求快速通过。
2、准备道砟，以备轨道沉降时起轨。
3、利用钢丝绳将接触网立柱加固。
4、隔音墙加固。
4、下穿地铁1号线正线段技术措施
4.1 盾构机刀盘的配置
根据过地铁1号线地质条件，既能通过土层，还需有一定的破岩能力。对上软下硬等复杂地段能很好的控制地面的沉、隆。即使在同一隧道断面上，岩土的分布也并非单一，断面上的岩土强度不一，这些地方的隧道为坚硬及上软下硬的围岩会使盾构机刀盘受到不均衡的力和不同程度的磨损。隧道通过大部分岩层，使盾构掘进时容易造成刀具磨损。因此要求所选的盾构机必须满足以下要求：
1）、刀盘结构的刚性好，变形量小，既能适应土压平衡掘进的大扭矩工况，又能适应在对硬岩地层和不均匀复合地层的大推力工况，还需保证有足够的开口率，能适应粘土地层的出土要求。
2）、刀具布置主要考虑复合地层的需要，对软土切削的刮刀以及对硬岩破碎的滚刀结合布置，中心区采用双刃滚刀破岩，中心区外组合布置刮刀和滚刀，针对上软下硬地层的特点，边缘区滚刀密集，单位长度上参予切削的刀刃多，可以增加边缘滚刀的使用寿命，降低刀具的更换频率。
3）、安装专门的单刃滚刀23把、中心双刃滚刀8把、切刀106把、周边刮刀12把。
4.2 掘进措施
此段地层主要特点是上覆地层为淤泥及软土层，盾构在其底部掘进时极易引起隧道顶部软弱而超挖，局部塌方，地表过量沉降甚至地表沉陷。在推进过程中设法保持上部软土的平衡是关键所在，施工中采用的主要措施如下：
结合施工经验，认真做好技术总结
认真做好试掘进及正常掘进的总结工作，经过该段前，盾构机下穿地铁公司试线段，此段地层与过地铁1号线正线段相似，在轨行区下部都分布有6～8米厚度的淤泥层，并且都呈倒三角形分布，有部分淤泥侵入到隧道顶部，隧道开挖断面主要以〈6〉全风化泥质粉砂岩、〈7〉强风化泥质粉砂岩、〈8〉中风化泥质粉砂岩、〈9〉微风化泥质粉砂岩层为主。
盾构在通过此段时，采用土压平衡掘进模式，中部土压力比掌子面底部水土压力大0.01MPa，掘进速度保持在30～40cm/min，出土量严格控制在65方/环，注浆量确保每环6方以上。
试线段的掘进参数、措施以及地面的沉降情况为过地铁1号线提供了依据，得到较合理的掘进参数，积累了成功经验，使下穿1号线正线时地面沉降得到有效控制。
4.3 技术措施
a. 加强土体改良。单纯采用较大的土压力是一种理想的方法，但因为下部为泥岩，会产生结泥饼的负面效应 ，增加泡沫的注入量至80%～100%。在掘进过程中，土压力基本控制在170Kpa左右，比隧道位置实际水土压力略高，提高泡沫注入率后有效抑制了土仓内结饼。
b.重视盾构基础数据的异常反馈，如推进速度、推力、扭矩、土舱压力增大、油温升高、出土闸门喷涌、渣土的含水量变化、渣样的判断、实际出渣量与理论出渣量的比较等等，认真分析异常原因，并采取果断措施，以免贻误战机。
严格控制出土量，每环控制在65m3左右，最多不能超过70 m3 ，如果出现4.5斗土已装满，但是千斤顶的行程未能达到1800mm时，停止螺旋机出土，继续掘进达到拼管片为止。下一环开始就要憋土保压，视刀盘扭距而定。停机前也要憋土保压，防止掌子面坍塌。出土量的严格控制使盾构机通过该区域时，刀盘位置的沉降量得到了有效控制。
c.优化壁后注浆配比参数，
调整同步注浆配合比，提高水泥掺加量使之大于160kg/m3，或加入适量早强剂，使浆液凝胶时间缩短到3～5h，使同步注浆尽快发挥其止水作用；保证同步注浆每环6方以上，由于盾构机已掘进1500米，盾尾刷有不同程度磨损，盾尾存在漏浆现象，通过在管片外壁上粘贴海绵条，减小了盾尾漏浆现象，由于盾尾刷损坏，海绵条阻挡了部分浆液外溢，但在掘进过程中，仍有漏浆现象，并且直接导致了盾尾后期沉降的发生。
d.为了进一步减少盾构机掘进过程中对地面产生的沉降量，在盾构机掘进的同时，在盾构机盾尾后部第2环管片位置进行二次双液注浆。
双液浆凝胶时间只有几十秒，能够有效填充同步注浆不饱满造成的盾尾间隙，减少盾构机通过软土地层后的后期沉降。但由于双液浆凝结时间较快，为了防止其窜入刀盘前、盾壳外凝固后将盾构机困住，因此必须严格控制二次注浆的操作。
1）、注浆时间控制在盾构机掘进时，因为盾构机掘进时处于活动状态，双液浆难以将盾构机困死。注浆位置在盾尾后部第2环管片处，距刀盘约10米，在双液浆注入并凝结时难以窜入刀盘前方，不影响盾构施工。
2）、控制注浆压力，如注浆压力较大，双液浆更容易窜入刀盘前方，并且二次注浆因无法计算衬背空隙量，现场注浆时以注浆压力来控制，超过控制压力即停止注浆。注浆前需在孔内装入单向逆止阀，并凿穿其外侧保护。
5 、下穿地铁1号线正线段联动机制
右线下穿地铁1号线采取高效的联动机制，及时、有效地收集、反馈各种信息，集中分析，及时作出决策应对。
1）、领导值班，地铁公司建设总部、运营总部、监理单位、第三方监测单位、施工单位领导24小时值班，现场指导。
2）、现场办公，将地铁公司第四会议室设为现场办公地点，也是整个系统的指挥中心，建总、运营、监理、第三方监测、施工单位集中现场办公。
3）、运营部门人员现场待命，根据沉降情况随时准备地铁限速、起道、捣固作业、接触网加固调整等应急措施。
4）、监测数据与掘进参数联动，利用短信等形式，监测数据从测量现场传到指挥中心，根据沉降情况，给盾构施工现场下达指令，及时调整掘进参数及掘进措施。盾构现场将掘进情况发到指挥中心，指挥中心根据现场的要求及时调整检测频率，实现了真正意义上的监测、掘进以及决策的联动。
6 、过地铁1号线正线地面监测
由于轨行区西侧为栅栏、东侧为隔音墙，南侧为运营西朗地铁车站，因此监测点布置的范围主要集中在这些构筑物范围内。监测的里程范围，上行线（右 线）：YDK20+276.573～ YDK20+309.573；总监测范围为33m，包括西朗地铁站房屋监测，当盾构机通过时，只对可能产生沉降的机头以及机尾的部分监测点进行监测。
监测仪器设备及监测精度：1、徕卡TCRP1201全站仪1台，测量精度1″，2+2PPm。
2、徕卡NA2型精密水准仪及测微仪1套，测量精度0.3mm/Km，最小读数0.01mm。
水准测量按二级水准施测，两次读数差
测量路线按实际情况可取闭合或附合水准。
7 、地面沉降情况
右线下穿地铁一号线地面沉降大致可以分为三个阶段
1）、沉降阶段，累计沉降达到31mm。
2）、隆起阶段，地面沉降已超出报警值，设法加大注浆量，轨道隆起6～7mm，沉降基本稳定。
3）、平衡阶段，减小注浆量，沉降趋于平衡，轨道累计隆起6mm。
8、结语
盾构机下穿既有地铁线路，地质调查和既有线路调查是前提，合理的掘进参数是基本，掘进和监测联动是关键，做好应急预案是保障。
参考文献
[1] 地下铁道、轻轨交通工程测量规范 （GB50308-1999）.