地鐵盾構始發關鍵技術研究

張啟萌

（中鐵十八局集團 第一工程有限公司，河北 涿州 072750）

1 引言

盾構法在地鐵領域的施工中應用的比較廣泛，但還是有著很多的技術難點需要攻破，例如地鐵盾構始發裝置的組裝以及拆除等，需要通過相應的設計比選，來形成出一套施工速度更快、安全性能更高的組裝與拆除反力架等裝置的施工方法，讓施工技術更加的具有先進性、科學性與實用性。[1]

2 工程概況

廈門地鐵3 號線線路全長36.72 公里，平均站間距1.446 公里，在島內設五緣灣停車場，在翔安區設蔡厝車輛段，串聯了廈門火車站及周邊、湖里老城區、五緣灣片區、翔安海西商貿中心、翔安南部新城、翔安機場及空港經濟區等重點區域，并預留廈大翔安校區支線。廈門地鐵3號線3 標二工區含林前站、洋塘站、林洋區間共2站1 區間，線路總長度1.58 公里。區間需穿越風險源有東界路、首泰地塊、翔安大道、已建成的石厝路跨線橋4 號和2 號人行天橋、新城中路等，特別是下穿LNG 專用燃氣管道為I 級風險，翔安大道為翔安連接廈門主島的主要通道，車流量非常大，安全隱患極大。洋塘站緊鄰翔安科技中學、洋塘幼兒園、洋塘居住區，文明施工要求高。該項目林洋區間基巖凸起、孤石密布，施工難度極大。林前站——洋塘站區間采用盾構法施工。

3 地鐵盾構始發技術的難點分析

在工程初始階段，需要將盾構機組進行組裝調試，對于反力架的穩定性、端頭加固的質量和地層地表的檢測等多方面都要注意，其中存在著較多的施工難點。

3.1 端頭加固質量的控制

盾構在洞門維護的結構被拆除后，需要頂在掌子面前，要對加固體進行同步的二次注漿，確保端頭的整體穩定性，因此要保證端頭的加固質量。

3.2 對始發姿態的定位

盾構始發的基座要進行準確的定位，保證盾構姿態能夠符合相應的標準要求。要確保反力架的穩定性，從而提高負環拼接的效率。

3.3 對地層地表的檢測與設備的熟練操作

不同的地質環境有著大同小異的施工方法，要在施工前對當地的地質環境、地層地表等信息調查清楚，盡可能的減少時間成本，提升工作的效率。盾構選型要始終的把地質因素放到首位。一旦確定選型的完成后，就要完全的按照所確定下來的地層與設備的認識，來進行相關的數據參數的選擇、渣土的改良等措施。

4 盾構始發的關鍵技術

4.1 端頭的土體加固

要根據相關的地質情況對端頭的土體情況有全面的掌握，在盾構始發前，要對端頭的土體進行加固，常用的加固方法有旋噴加固、冷凍加固、注漿加固和攪拌樁加固等。而加固區的長度一般要高于盾構的主機長度，在施工前還要對鉆芯進行取樣試驗，來確保加固的設計效果。對于一些干燥需要達到一定濕度的區域地段，還要采取補充降水等措施。

4.2 洞口維護的結構鑿除

在完成了端頭的加固后，還需要對盾構機進行組裝，要確認洞門維護結構，利用打探孔來對前方的地質條件有一個初步了解，在確認了周圍的地層表不會滲水后，才可以進行下一步的操作。對于一些發現的問題，例如加固的質量不達標、地質出現缺陷等情況，要及時的做出補救措施。[2]

對洞門維護結構進行拆除的時候，一定要把握好時機，對吊裝的空間、能力等進行合理的分塊，在外圍的維護樁破除之后，要根據斷土層的暴露時間以及穩定性來決定是否需要噴漿加固處理。另外，在地鐵盾構始發前還要對洞門的凈空尺寸進行測量，確保在設計的輪廓范圍內沒有鋼筋混凝土的侵入。

4.3 洞門的密封系統安裝

盾構井端墻的施工需要對洞門圈進行安裝，要注意洞門圈的加固質量，確保安裝的位置正確。在對維護樁進行破除后，還需要對安裝鋼環、橡膠板等裝置進行密封處理，要注意防止洞門圈下的雜質進人到翻板內，對翻板的翻轉帶來不利的影響。要在橡膠的簾布上進行黃油的涂抹，減小摩擦力，減少簾布的磨損。

4.4 始發基座的安裝

始發基座一般安放在井底板上方，通過預埋鋼板的方式來實現與始發基座的焊接連接，要確保盾構推進時不會帶動著始發基座一起發生移動扭轉。盾構井底板澆筑要控制好平整度，盡可能的減少安裝的工作量。

圖1 始發基座平面示意圖

圖2 始發架位置剖面圖

4.5 反力架的安裝

盾構推進時需要一定的反力，反力架充當了提供反力的作用。反力架通常為鋼結構，在安裝反力架之前，要對反力架的底板進行必要的清理。安裝過程要確保反力架的精確定位，讓盾構機的中心軸線能夠始終保持垂直。在反力架的安裝過程中，要嚴格的控制偏差，盡量的保持在10mm 的誤差范圍之內。

4.6 始發的導軌安裝

盾構的刀盤端與土體由于存在著一定的距離，在對洞門進行鑿除之后，為了避免出現刀盤懸空的現象，要設置專門的導軌對刀盤進行過渡。導軌可以沿著托架插入到洞門圈內，一邊與始發基座焊接，一邊與洞門圈鋼板焊接，確保固定。刀盤的旋轉度也需要得到保障，防止刀盤旋轉時出現碰撞而造成嚴重的后果。導軌的尺寸有著明確的規定，導軌不能過長過高。

4.7 負環管片的安裝

負環管片安裝之前要進行系統的檢查，確保不會對盾尾刷造成影響，保證在拼裝之后可以順利的向后推進，安設的厚度不能小于盾尾的間隙寬度，保證管片可以始終固定在一個位置。

在完成負環管片的拼接后，還要對管片進行后移。速度要緩慢，在完成后移的過程后，還要控制其與油缸的行程間距。管片會在后移完成后進行脫離，要確保管片與始發基座的鍥子鍥緊，防止管片在成型后出現脫落或者下沉的現象。

鋼負環的位置要始終被油缸所控制，與負環管片之間的間隙用軟木進行填充，當二者進行靠攏的時候，要將負環管片焊接在鋼負環的上面，讓負環管片可以接替鋼負環進行連接工作。

在盾構始發的過程中，要考慮到負環管片的定位與穩定性，采取一定的錯縫的拼接，但要避免在拼接與拆除過程中出現過于復雜的步驟，還要防止負環管片出現損壞的現象。面對一些地層地表條件較好的地段的時候，可以使用通縫拼裝取代錯縫拼裝，將會更加有利于盾構機的后期拆除，還會對材料的運輸提供便利。

4.8 試掘進施工的控制

在后期的施工階段，還需要對參數進行確定：掘進的模式選擇和相應的操作控制、盾構機的掘進控制等。掘進的模式有敞開式掘進、半敞開式掘進、土壓平衡掘進，盾構機的掘進控制方式有直線段推進和地層變形控制、曲線段推進和地層地形控制、盾構掘進中的方向姿態控制等。

5 盾構始發注意事項

⑴盾構破除洞門前對始發井端頭土體進行加固，通過地面垂直鉆芯取樣檢查土體加固質量，檢查加固土體的強度與滲透性，達不到始發要求時，應對洞門進行水平注漿加固補強。

⑵盾構吊裝組裝嚴格安照施工方案進行，保證盾構機正確組裝及調試，使盾構在始發前具備良好的運轉狀態。

⑶始發基座、反力架嚴格按照圖紙進行安裝與定位，確保滿足盾構始發要求。

⑷始發洞門砼破除前進行探水試驗，安裝單向閥，如有明顯滲漏水現象，需對洞門進行水平注漿加固，直至加固滿足要求后方可破除洞門砼。洞門砼破除時嚴格按破除順序進行。

⑸洞門密封裝置按圖紙進行制作與安裝，保證安裝精度，安裝完畢后用方木進行必要的保護。

⑹在洞門鋼環上焊接導向軌，導向軌高程與始發基座導軌高程一致，防止盾構出洞時發生叩頭現象。

⑺拼裝負環管片時嚴格控制總推力及推進油缸行程，在盾尾間隙處填塞方木來控制負環管片的姿態，負環脫出盾尾時及時進行管片支撐，防止負環管片變形過大造成后續管片拼裝困難。

⑻盾尾完全進人洞門后，調整洞門密封，并及時進行同步注漿。如密封洞門出現明顯滲漏水時，可通過管片注漿孔進行二次注漿止水。

⑼盾構始發段同步注漿宜適當加快漿液凝固時間，注漿時嚴格控制注漿壓力，定期對注漿管路進行清洗。

（10）為防止盾構推進時盾體發生扭轉，在盾殼外側焊接防扭裝置，并在進人洞門密封前將其進行割除。

6 結束語

盾構技術隨著地下空間的不斷開發得到了越來越廣泛的應用，在如今的地鐵隧道、市政地上地下水道、通信管道等工程領域得到了普遍的施工，相關的技術人員與施工人員還要不斷的完善與探索盾構施工的技術，尤其在對始發和到達的施工技術方面要投人更大的努力，保證可以更好的控制地表的沉降，讓地鐵隧道工程的質量朝著更加安全穩定的方向發展。