论文部分内容阅读
【摘 要】 在地铁施工之中，始发试掘进盾构施工之中十分重要的工序，对地铁施工的质量有着直接的影响，本文从实际出发分析了盾构始发试掘进施工技术分析。
【关键词】 盾构始发；掘进；施工引言
随着城市地铁的快速发展，盾构设备在城市地铁区间隧道施工中得到越来越广泛的使用，采用正确的方法始发是盾构法施工的关键环节之一。盾构始发分为直线始发和曲线始发两种基本方法。曲线始发要求打开盾尾铰接，对推力控制要求严格，不易准确定位，一般尽量避免使用。直线始发相对容易控制，施工中尽量采用直线始发。在城区受狭窄施工场地的限制，盾构始发条件越来越困难，将会越来越多地遇到在曲线段进行始发的情况。刘兵科等采用盾构中线与设计轴线偏差50mm的方式始发，盾构机直线推进12m后，与设计轴线最大偏差49mm，满足规范要求；陳强]采用设置20～40mm预偏量的方法解决了小半径曲线隧道始发问题，并得出“曲线半径越小，设置的预偏量越大”的结论。随着行业发展，特殊始发方法不断的得到创新。
1、盾构始发试掘进施工技术分析
1.1、始发掘进参数控制管理
初期掘进严格控制土舱压力、推进速度、总推力、排土量、刀盘转速及扭矩、注浆压力及注浆量这6个指标，其中土舱压力是主要的管理指标。在初始掘进段内，对盾构机土舱压力、注浆压力、推力、排土量等进行理论计算，并将计算结果作为指导初始掘进参数调整的依据。推进速度不宜过快，一般控制在4～8mm/min。
1.2、始发姿态控制
盾构姿态具体指盾构现态位置（指盾构的空间状态，通常采用横向偏差、竖向偏差、俯仰角、方位角、滚转角和切口里程等数据描述）与设计隧道的相对关系如何，总的要求是使隧道中线和盾构轴线夹角最小，高程、平面偏差最小，盾壳与管片四周的间隙均匀。盾构的姿态优劣对成型隧道质量关系极大，因此在施工中要做到勤观察，及时纠偏调整，认真操作，掌握盾构的性能，将盾构轴线控制在所需的位置，保证隧道建成后各方面都达到标准要求。
1.3、盾构始发集
盾构始发应进行的工作包括：端头井外土体加固，洞门改良后土体质量检查，安装盾构机发射架，盾构机下井前轨道铺设，盾构机就位、组装，安装反力架，洞门破除，安装洞门密封帘布橡胶板，盾构机验收，拼装负环管片，盾构机加压贯入作业面和掘进。
1.3.1、端头井外土体加固：盾构始发前进行端头井加固作业，端头土体加固采用外侧三边素混凝土墙+内部三管旋喷桩进行加固，旋喷桩桩径800mm，咬合200mm，孔位偏差不得大于50mm，垂直度不得大于1%。内部设置3口管井+1口水位检查井，检查井必要时进行降水。
1.3.2、洞门改良后土体质量检查
加固后的土体有良好的均匀性、自立性、密封性，加固体无侧限抗压强度不小于0.8MPa，渗漏系数不大于10-7cm/sec始发之前进行取芯检验，位置选择有代表性的桩心和搭接处，数量取1%且不得少于3点。
1.3.3、安装盾构机发射架
盾构机组装前，依据隧道设计轴线与洞圈预埋钢环中心位置，定出盾构始发姿态的空间位置，根据联络通道及始发里程计算出首环管片的里程，并根据工作井的平面尺寸及首环管片的里程决定发射架的平面位置，然后反推出发射架的空间位置。
1.3.4、盾构机下井前轨道铺设
站台轨道铺设：根据前面确定发射架的中线位置，采用全站仪放样法在站台上分别确定台车轨道及电瓶车轨道的中线位置，然后铺设轨道加以固定，考虑到站台及发射架之间的高差，铺轨时加入了一个渐变的坡度。发射架临时轨道铺设：为了便于台车及电瓶车吊装下井，事先得在发射架上铺设临时轨道以便和站台轨道连接上，台车、电瓶车吊装下井后于临时轨道上组装完毕再利用电瓶车动力拉入站台内。具体铺设时采用工字钢做T型支架，然后在上面直接铺轨，长度要求以台车在工作井内安全放置为宜。
1.3.5、盾构机组装、调试
右线盾构始发采用分体始发，右线分体始发包括电瓶车下井：临时轨道铺设完成后，盾构机进场前，用吊车吊起电瓶车车头放到预先铺设好的临时轨道上，再吊装电瓶并进行组装，完成后由电瓶车司机操作驶入站台里。盾构机下井：盾构下井主要包含前盾、中盾、盾尾以及刀盘的安装，均在端头井内吊装、组装。每台设备吊装时必须有明确的岗位分工和岗位职责。各岗位作业人员必须遵守纪律，坚守岗位，服从指挥，各负其责。盾构吊装顺序：螺旋输送机下井及后藏、辅助轨道拆除→中盾下井及后移→前盾下井并与中盾连接→中前盾连接体前移→拼装机下井安装→盾尾下井→螺旋输送机安装→盾尾安装→连接体后移→刀盘安装。
2、常见问题的预防及处理
2.1、加固效果不好
盾构始发端头井土体加固的效果较差主要是因为在始发过程之中通常会遇到相关的问题。使用与之相关的主要措施则实施应该依据端头井土体情况同时选择较为科学合理的加固方法，同时还应该不断加强全过程控制，特别是应该对一些基本参数进行严格控制。而对加固区同始发井之间可以形成的必然间隙应该使用与之相关的其它方式处理。
2.2、开洞门时失稳
开洞门之时的失稳最为重要的表现是土体坍塌以及水土流失二种，而其根本原因在于因为端头井加固效果不好而导致的。其在一定的范围的情况下可采用边破除洞门混凝土，边利用喷素混凝土的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时，只有封闭洞门重新加固。
2.3、始发后盾构机“叩头”
在始发推进之后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头”的现象，可以根据地质条件的区别，而导致一些可能出现超限的情况。因此，一般使用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨和快速通过等等方法，及时避免“叩头”或者不断减少“叩头”等等影响。
2.4、密封效果不好
洞门密封其主要的目的是始发掘进阶段减少水土流失。一旦当洞门加固预期效果时，对于洞门环的强度要求相对较低，否则要在盾构推进前彻底检查和确定洞门环的状况。在始发过程中若洞门密封效果不好时，可即时调整壁后注浆的配合比，使注浆后尽早封闭，也可以使用在洞门密封外侧向洞门密封内部注快凝双液浆的办法得到解决。
2.5、盾尾失圆
在诸多的情况之下，始发阶段因为自重以及与之相关的原因，盾尾通常则会有失圆情况的出现，一些则有可能有10cm之多。一般可以使用盾构机自带的整圆器进行整圆，其在一定的情况之下，可以使用错缝拼装，确保在管片拼至隧道内之时管片自身的椭圆度控制在误差之内。
2.6、掘进管片拼装
管片选型可以不断满足隧道线型作为前提，同时应该重点考虑到的管片安装之后盾尾间隙应该满足下一循环限值，确保其具备足够的盾尾间隙，可以防止盾尾直接接触管片损坏盾尾刷。管片安装需要从隧道底部开始，接着依次作案后相邻块安装，接着应该安装封顶块。同时在安装第1块管片之时，使用水平尺同上一环管片精确找平；同时安装邻接块之时，为了确保封顶块的安装净空，安装第5块管片之时应该测量两邻接块前后两端的距离（分别大于K块的宽度，且误差小于10mm），并保持两相邻块的内表面处在同一圆弧面上。
3、结语
盾构始发技术是盾构掘进技术比较关键点技术之一，在施工的过程中有效地控制始发的施工环节，在整个的施工过程中始发试掘进技术都是掘进施工的关键点。
参考文献：
[1]李洲.地铁盾构始发试掘进施工技术[J].中国高新技术企业，2011，08：51-53.
[2]王吉华.土压平衡盾构始发掘进施工技术[J].山西建筑，2009，09：335-336.
[3]许杨平.复杂条件下的盾构半环始发技术[J].市政技术，2014，04：122-126.
[4]李博.盾构始发对围岩稳定性影响分析[D].安徽建筑大学，2014.
【关键词】 盾构始发；掘进；施工引言
随着城市地铁的快速发展，盾构设备在城市地铁区间隧道施工中得到越来越广泛的使用，采用正确的方法始发是盾构法施工的关键环节之一。盾构始发分为直线始发和曲线始发两种基本方法。曲线始发要求打开盾尾铰接，对推力控制要求严格，不易准确定位，一般尽量避免使用。直线始发相对容易控制，施工中尽量采用直线始发。在城区受狭窄施工场地的限制，盾构始发条件越来越困难，将会越来越多地遇到在曲线段进行始发的情况。刘兵科等采用盾构中线与设计轴线偏差50mm的方式始发，盾构机直线推进12m后，与设计轴线最大偏差49mm，满足规范要求；陳强]采用设置20～40mm预偏量的方法解决了小半径曲线隧道始发问题，并得出“曲线半径越小，设置的预偏量越大”的结论。随着行业发展，特殊始发方法不断的得到创新。
1、盾构始发试掘进施工技术分析
1.1、始发掘进参数控制管理
初期掘进严格控制土舱压力、推进速度、总推力、排土量、刀盘转速及扭矩、注浆压力及注浆量这6个指标，其中土舱压力是主要的管理指标。在初始掘进段内，对盾构机土舱压力、注浆压力、推力、排土量等进行理论计算，并将计算结果作为指导初始掘进参数调整的依据。推进速度不宜过快，一般控制在4～8mm/min。
1.2、始发姿态控制
盾构姿态具体指盾构现态位置（指盾构的空间状态，通常采用横向偏差、竖向偏差、俯仰角、方位角、滚转角和切口里程等数据描述）与设计隧道的相对关系如何，总的要求是使隧道中线和盾构轴线夹角最小，高程、平面偏差最小，盾壳与管片四周的间隙均匀。盾构的姿态优劣对成型隧道质量关系极大，因此在施工中要做到勤观察，及时纠偏调整，认真操作，掌握盾构的性能，将盾构轴线控制在所需的位置，保证隧道建成后各方面都达到标准要求。
1.3、盾构始发集
盾构始发应进行的工作包括：端头井外土体加固，洞门改良后土体质量检查，安装盾构机发射架，盾构机下井前轨道铺设，盾构机就位、组装，安装反力架，洞门破除，安装洞门密封帘布橡胶板，盾构机验收，拼装负环管片，盾构机加压贯入作业面和掘进。
1.3.1、端头井外土体加固：盾构始发前进行端头井加固作业，端头土体加固采用外侧三边素混凝土墙+内部三管旋喷桩进行加固，旋喷桩桩径800mm，咬合200mm，孔位偏差不得大于50mm，垂直度不得大于1%。内部设置3口管井+1口水位检查井，检查井必要时进行降水。
1.3.2、洞门改良后土体质量检查
加固后的土体有良好的均匀性、自立性、密封性，加固体无侧限抗压强度不小于0.8MPa，渗漏系数不大于10-7cm/sec始发之前进行取芯检验，位置选择有代表性的桩心和搭接处，数量取1%且不得少于3点。
1.3.3、安装盾构机发射架
盾构机组装前，依据隧道设计轴线与洞圈预埋钢环中心位置，定出盾构始发姿态的空间位置，根据联络通道及始发里程计算出首环管片的里程，并根据工作井的平面尺寸及首环管片的里程决定发射架的平面位置，然后反推出发射架的空间位置。
1.3.4、盾构机下井前轨道铺设
站台轨道铺设：根据前面确定发射架的中线位置，采用全站仪放样法在站台上分别确定台车轨道及电瓶车轨道的中线位置，然后铺设轨道加以固定，考虑到站台及发射架之间的高差，铺轨时加入了一个渐变的坡度。发射架临时轨道铺设：为了便于台车及电瓶车吊装下井，事先得在发射架上铺设临时轨道以便和站台轨道连接上，台车、电瓶车吊装下井后于临时轨道上组装完毕再利用电瓶车动力拉入站台内。具体铺设时采用工字钢做T型支架，然后在上面直接铺轨，长度要求以台车在工作井内安全放置为宜。
1.3.5、盾构机组装、调试
右线盾构始发采用分体始发，右线分体始发包括电瓶车下井：临时轨道铺设完成后，盾构机进场前，用吊车吊起电瓶车车头放到预先铺设好的临时轨道上，再吊装电瓶并进行组装，完成后由电瓶车司机操作驶入站台里。盾构机下井：盾构下井主要包含前盾、中盾、盾尾以及刀盘的安装，均在端头井内吊装、组装。每台设备吊装时必须有明确的岗位分工和岗位职责。各岗位作业人员必须遵守纪律，坚守岗位，服从指挥，各负其责。盾构吊装顺序：螺旋输送机下井及后藏、辅助轨道拆除→中盾下井及后移→前盾下井并与中盾连接→中前盾连接体前移→拼装机下井安装→盾尾下井→螺旋输送机安装→盾尾安装→连接体后移→刀盘安装。
2、常见问题的预防及处理
2.1、加固效果不好
盾构始发端头井土体加固的效果较差主要是因为在始发过程之中通常会遇到相关的问题。使用与之相关的主要措施则实施应该依据端头井土体情况同时选择较为科学合理的加固方法，同时还应该不断加强全过程控制，特别是应该对一些基本参数进行严格控制。而对加固区同始发井之间可以形成的必然间隙应该使用与之相关的其它方式处理。
2.2、开洞门时失稳
开洞门之时的失稳最为重要的表现是土体坍塌以及水土流失二种，而其根本原因在于因为端头井加固效果不好而导致的。其在一定的范围的情况下可采用边破除洞门混凝土，边利用喷素混凝土的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时，只有封闭洞门重新加固。
2.3、始发后盾构机“叩头”
在始发推进之后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头”的现象，可以根据地质条件的区别，而导致一些可能出现超限的情况。因此，一般使用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨和快速通过等等方法，及时避免“叩头”或者不断减少“叩头”等等影响。
2.4、密封效果不好
洞门密封其主要的目的是始发掘进阶段减少水土流失。一旦当洞门加固预期效果时，对于洞门环的强度要求相对较低，否则要在盾构推进前彻底检查和确定洞门环的状况。在始发过程中若洞门密封效果不好时，可即时调整壁后注浆的配合比，使注浆后尽早封闭，也可以使用在洞门密封外侧向洞门密封内部注快凝双液浆的办法得到解决。
2.5、盾尾失圆
在诸多的情况之下，始发阶段因为自重以及与之相关的原因，盾尾通常则会有失圆情况的出现，一些则有可能有10cm之多。一般可以使用盾构机自带的整圆器进行整圆，其在一定的情况之下，可以使用错缝拼装，确保在管片拼至隧道内之时管片自身的椭圆度控制在误差之内。
2.6、掘进管片拼装
管片选型可以不断满足隧道线型作为前提，同时应该重点考虑到的管片安装之后盾尾间隙应该满足下一循环限值，确保其具备足够的盾尾间隙，可以防止盾尾直接接触管片损坏盾尾刷。管片安装需要从隧道底部开始，接着依次作案后相邻块安装，接着应该安装封顶块。同时在安装第1块管片之时，使用水平尺同上一环管片精确找平；同时安装邻接块之时，为了确保封顶块的安装净空，安装第5块管片之时应该测量两邻接块前后两端的距离（分别大于K块的宽度，且误差小于10mm），并保持两相邻块的内表面处在同一圆弧面上。
3、结语
盾构始发技术是盾构掘进技术比较关键点技术之一，在施工的过程中有效地控制始发的施工环节，在整个的施工过程中始发试掘进技术都是掘进施工的关键点。
参考文献：
[1]李洲.地铁盾构始发试掘进施工技术[J].中国高新技术企业，2011，08：51-53.
[2]王吉华.土压平衡盾构始发掘进施工技术[J].山西建筑，2009，09：335-336.
[3]许杨平.复杂条件下的盾构半环始发技术[J].市政技术，2014，04：122-126.
[4]李博.盾构始发对围岩稳定性影响分析[D].安徽建筑大学，2014.