暗挖大断面盾构始发施工技术

　　摘要：通过北京地铁10号线二期大红门站～角门东站区间隧道工程实例，介绍了暗挖大断面盾构始发的难点，阐述了盾构机如何在狭小的暗挖段内进行始发的相关技术，以期为今后类似工程的施工提供参考与借鉴。

　　关键词：暗挖段,盾构,洞门加固,盾构始发

　　1工程概况

　　北京地铁10号线二期大红门站～角门东站区间全长880.453m，其中K33+568.416～K34+636.916为暗挖段，全长68.5m。盾构采用日本小松公司生产的土压平衡盾构机，在大红门站端头井下井组装，然后将盾构机平移至始发位置，进行组装调试后始发。本区间地质条件按成因年代分为人工堆积层和第四纪沉积层两大层，区间结构内无地下水。

　　2工程重点、难点

　　1)如何保证盾构始发时洞门土体的稳定性是盾构始发的关键所在，如果土体不稳，会导致土体的变形和沉降，将影响到地面的建构筑物安全。因此始发洞口土体的加固是本工程的重点。

　　2)如何高精度的定位盾构机以及将盾构机平移至始发位置，确保盾构安全始发及隧道轴线的偏差在规范验收之内，并在有限的作业空间内安装和加固反力装置是本工程难点。

　　3)盾构始发时盾构机很容易发生震动、扭动，从而造成盾构掘进轴线跟设计轴线之间的偏差，而在始发阶段盾构姿态又不宜于大量纠偏，故如何控制盾构始发时的姿态也是本工程的重点。

　　4)盾构始发作业不可避免的会造成周围土体的扰动，且这种扰动跟施工水文地质、施工参数等有密切联系，因此及时做好监控量测工作，以更好的反馈并指导施工，也是本工程的重点。

　　3盾构始发前施工技术措施

　　3.1始发端头土体加固

　　按原设计区间加固区正位于临泓路下，临泓路为北京市南三环主要的支干道，两侧商铺林立，交通繁忙，不具备地面加固的施作条件，故应在洞内加固。考虑到右线地下水水位较深(隧道结构以下)，故洞内加固采用玻璃纤维筋封堵掌子面的形式进行施作。玻璃纤维筋是一种新型合成材料，具有很高的抗压能力，用其封堵洞门即可以到达土体加固强度的要求，且不影响盾构始发时直接掘进。当大断面暗挖施工至设计里程时，开始封堵掌子面。施工中采用φ10的玻璃纤维筋，用玻璃纤维筋加工成钢筋网片，横向间距200mm，竖向间距200mm。封堵掌子面时挂设玻璃纤维筋钢筋网片，双层设置，层间距300mm，并喷射C20的混凝土，然后施作端头墙及埋设洞门钢环。

　　3.2预埋吊钩与钢板

　　为了更加方便、有效的安装和加固反力装置，在暗挖段二衬中预埋吊钩与钢板预埋件。暗挖隧道断面内共设置22个吊钩，吊钩采用φ30圆钢加工而成，反力架上方并排设计4个吊钩，盾构机上方设计18个吊钩用于后期拆除负环管片和其它用吊钩与二衬主筋焊接或者绑扎，吊钩嵌入二衬500mm，外漏80mm。为了在有限的空间内安装反力装置，二衬中预留四个长2m，宽0.8m的槽。在断面二衬中预埋16块20mm厚钢板，两个立柱各4块，另8块用于反力架背后支撑，采用φ14螺纹钢筋做锚筋，锚筋与钢板穿透焊，锚筋与二衬主筋绑扎或者焊接。

　　3.2盾构机初始定位

　　暗挖大断面二衬施作结束，堵头墙封堵，钢洞圈安装完毕后，始发基座支设前，要在始发井周围布设高程控制点及导线控制点[1,2]。布设的地下控制点要符合轨道交通测量验收规范，高程控制点不少于3个，且任意两点之间的高差不的超过2mm、与绝对高程之间的差不得超过1mm。导线控制点不得少于4个且合乎规范要求。施做控制导线及水准点，并将其测量成果报第三方测量复核，复核满足验收规范后复测洞门实际三维坐标，再将其复测的成果上报，第三方复核无误后，方可根据实际中心线将始发基座放置端头井内，并将其组装和加固好，将盾构机主机在端头井将盾构机组装、定位，并铺设导槽将盾构机平移至始发位置。

　　3.3盾构机平移

　　在暗挖大断面二衬结构施作完毕后，开始施工盾构始发架的定位与安装。根据盾构机的结构尺寸和隧道结构的位置关系，复测洞门中心的实际三维坐标。根据盾构机的结构尺寸及洞门中心的三围坐标，合理准确的铺设盾构机导槽，导槽采用浇注C20钢筋混凝土，并在混凝土上预埋钢板，焊接43型轨道来用于平移盾构机，盾构机平移采用2个100t液压千斤顶进行施作。

　　3.4铺设临时轨道，反力装置安装

　　当盾构机平移到预定位置后，隧道内需铺设临时轨道用于后继台车以及电瓶车机组用，本区间采用150H型钢作为临时轨枕，临时轨道采用30型轨道。

　　盾构机就位后，将已经加工好的钢反力架运输至洞内并安装。按照盾构机始发所处的结构断面形式及尺寸加工钢反力架，钢反力架由I63c型工字钢及厚度为15mm的钢板加工而成。上下横梁与立柱之间采用螺栓连接，安装时采用事先预埋的吊钩利用4个10T手拉葫芦将反力架整体吊起至需要定位的地方，通过导链调整反力架的法面与盾构机法面重合后方可最终加固。钢反力架立柱直接镶嵌到二衬结构内，在预留镶嵌槽时预埋20mm的钢板，将立柱与钢板连接起来，使立柱“上下生根”，这样就能确保立柱的水平承受力直接传递到二衬结构上，并能最大程度保证立柱的抗扭、抗拉能力。立柱与横梁之间采用高强度螺栓联合焊接的形式进行固定，在立柱与横梁之间设斜撑，每根立柱与暗挖隧道底板之间设置2根609钢管斜撑。斜撑与立柱采用焊接连接，另一端焊接到在底板上施作的支墩的侧面上。横梁设置2根支撑，支撑形式采用直径为609mm钢管支撑，斜撑与横梁与预埋件均焊接。

　　3.5连接后继台车、调试盾构机

　　将后继台车按照1#-6#的顺序分别下井至大红门站西端头井，用电机车将台车托运到暗挖隧道内，并连接台车与主机的油管、水管、风管及相关电源线。在通电、水、油的情况下进行空载调试，空载调试主要调节掘进系统、拼装系统等各个执能系统。在确保盾构机运转状态良好的情况下，空调调试完成后进行验收，验收合格方可进行初期始发掘进。

　　4应急预案

　　始发前成立应急小组，并准备好应急物资[3]。一旦发生洞门失稳，应急小组人员要立即赶赴现场，启动应急预案，指挥现场抢救工作，同时按规定程序上报有关部门。洞门凿除后，掌子面出现涌水、涌砂时，首先利用砂袋将涌水、涌砂部位封堵，然后在涌水、涌砂部位四周埋设注浆管，向掌子面喷射素混凝土封闭掌子面，增加土层的稳定性与粘聚性。同时对漏水部位进行防水处理，通过预埋注浆管向地层中注双液浆堵水。如上述办法封堵不成功，可用模注100#砼进行封堵，确保洞门土体稳定，防止沉降。在险情得到控制后要迅速开展盾构出洞工作，使隧道快速封闭，再次对因险情产生的隐患进行处理。

　　5结语

　　盾构始发在盾构施工中有一定的风险，施工时应根据不同的工程水文地质条件选取不同的工法。本工程应用玻璃纤维筋来封堵端头墙，在工程应用中起到了显著的成效，可为今后类似工程的施工提供参考。

　　参考文献

　　[1] 秦汉礼.软土地层盾构始发施工技术[J].隧道建设, 2006,B05:15-21

　　[2] 王东猛等.封闭式车站盾构掉头始发施工技术[J].建筑技术. 2009.1(11):978-980.

　　[3] 康宝生,陈馈,李荣智.南京地铁盾构始发与到达施工技术[J].建筑机械化,2004,(2):25-29.

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文章名称： 暗挖大断面盾构始发施工技术

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