第３８卷第３０期 ２ ０ １ ２年１ ０月 文章编号：１００９－６８２５（２０１２）３０—０２０７－０２ 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＥＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ０１．３８ Ｎｏ．３０ Ｏｃｔ．２０１２ ・２０７・ 白云一昆明北站地铁区问土压平衡盾构始发技术 路耀平摘李磊马建军 （中国平煤神马建工集团有限公司建井一处，河南平顶山４６７０００） 要：结合工程实际情况，对昆明地铁盾构始发的关键技术进行了分析，从试掘进参数的控制与调整等方面进行论述，并归纳总 结了始发过程中常见问题的对策和处理措施，为同类工程施工提供参考。 关键词：城市地铁，土压平衡盾构，参数控制，始发技术 中图分类号：Ｕ４５５．４３ 文献标识码：Ａ ０ 引言 宽度及高度范围为盾构结构线外侧各３ ｍ，沿隧道轴线方向９ ｍ 在始发前，采用 随着我国城市化进程的逐步加快，城市交通状况面临严峻的 的平面范围。同时，为保证盾构顺利通过加固区， 挑战，而地铁建设作为解决城市交通问题最为有效的手段必将得 ６口降水井对端头加固区范围内进行降水。’到快速的发展。隧道与地下工程专家已预言 ：２ｌ世纪必将是 为验证地层加固效果，在洞门凿除之前对洞门进行水平探 我国隧道与地下工程建设的高峰时期。盾构始发技术是隧道盾 孔，进而了解洞门内部地层情况及含水情况。洞门断面共布置 ｅｍ，孔径６０ ｍｉｌｌ。如果探孔发现 构法施工的关键环节，也是盾构法施工的重难点之一 Ｊ，始发技 ５个水平钻孔，深度２００ ｃｍ一２５０ 则采用水平注浆的方式进行止水加固。 术的成败对隧道的施工安全快速施工有着重大的影响。本文结 漏水严重，２．２ 洞门围护结构凿除 合施工现场情况对盾构始发技术进行总结。 １ 工程概况 昆明地铁二号线白云路站一昆明北站站区间全长１ ６９４．６１６ ｍ 根据上述水平探孔验证的结果，搭设双排脚手架，采取由上 往下分层凿除的方法。最后一层连续墙钢筋破除由下往上进行， 凿除时应及时检查始发洞口的净空尺寸，以保证无残留钢筋侵入 （其中左线长８４７．４４７ ｍ，右线长８４７．１６９ ｍ），左右线间距为９．３ ｍ一 １７．１ ｍ，区间隧道纵坡呈“Ｖ”形坡，线路在进出站处竖曲线半径为 ３ ０００ ｍ，覆土厚度８．６６ ｍ～１７．１４ ｒｎ，主要穿越圆砾层。盾构区间 刀盘切削范围之内。洞门凿除后及时将刀盘前移能抵上前方土 体，保证掌子面稳定。 施工采用４，６４８０复合式土压平衡盾构机。隧道管片采用通用型管 片，采用“１Ｆ＋２Ｌ＋３Ｂ”模式，管片厚度为０．３５ ｍ，宽度为１．２ ｍ。 ２．３始发台安装 始发托架安装的原则为盾构机轴心线必须与隧道轴线重合， 依据此原则可以反算出始发台架的安装高程。一般始发台的安 装高程比线路标高统一抬高２０ ｍｍ，使盾构机始发能保持一种抬 头趋势。此外，鉴于始发台在盾构始发时要承受纵、横向的推力 以及约束盾构旋转的扭矩，所以在盾构始发之前需对始发台两侧 用型钢进行加固。 １．１ 工程地质 按照沉积年代、成因类型及岩性名称，盾构穿越区间深度范 围内自上而下可分为：第四系人工活动层（Ｑ ）、第四系全新世冲 洪积层（Ｑ ）、第四系上更新世冲洪积层（ｏ７＋ｐ１）三大类。盾构 穿越主要是圆砾层，其岩性特征、岩土承载力及变形指标见表１。 圆砾土中夹杂有钙质胶体，分布无规律，其厚度不均，厚的有 ２ ｍ左右，最大抗压强度达４０ ＭＰａ左右。 表１ 圆砾层岩性特征、岩土承载力及变形指标 土层 名称 承载力标准 压缩模量 变形模量 基床系数 ｆ ｋＰａ ｇｓｌ＿２／ＭＰａ Ｅ ＭＰａ 垂直Ｋ 水平Ｋｘ ＭＰａ／ｍ ＭＰａ／ｍ ２．４反力架安装 安装原则为纵向轴线应与隧道设计轴线重合，反力架横端面 应与始发台轴线垂直，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持相对平 行。反力架的上下、左右偏差均控制在±１０ ｍｉｌｌ之内，高程偏差 泊松 比 控制在±５ ｒａｉｎ之内。始发台水平轴线的垂直方向和反力架的夹 角偏差小于士０．２％，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差小于 ±０．２％，水平趋势偏差小于±０．３％［６，７ｊ。同时，反力架与车站结 构连接部位的间隙用钢板垫实并焊牢，以确保反力架脚板有足够 ③】圆砾 ３５Ｏ ９．５ ３０ ４０ ６０ Ｏ．２０ １．２ 水文地质 区间段处盘龙江与金汁河之间，两河流均与本场区地下水位 的抗压强度。 有联系，金汁河河水往本区间段排泄，盘龙江则当河水水位高时， ２．５洞门密封安装 补给本场区，当河水水位较低时，场区地下水往河内排泄。勘察 洞门采用帘布橡胶和折页式压板密封。其施工分两步进行， 揭露地下水为潜水，主要含水层为圆砾③。层，水量大，受地形及 首先，在始发端墙施工过程中，做好始发洞门所需预埋件的埋设 层面起伏影响，局部地段微具承压性。 工作。其次，在盾构始发之前，应先清理完洞门口的碴石，并及时 ２盾构始发施工关键技术 ２．１ 始发端头地层加固措施 目前，常用的地层加固方法有注浆加固、旋喷加固、搅拌桩加 安装橡胶帘布板和折页压板。 ２．６ 负环管片安装 为便于拆卸，负环管片采用通缝拼装方式。拼装第一环负环 固、ＳＭＷ加固、冷冻加固等方法 Ｊ。根据本区间始发端头的工程地 管片前，在盾尾管片拼装区下部１８０。范围内纵向临时焊接６根长 质、水文地质以及端头结构等条件，对始发端头地层采用，１，８ｏｏ ｔｏｎｉ， １．４ ｍ，４０ ｍｍ直径的钢管做垫块，保证盾尾内侧与管片问的合理 桩距为６Ｏ０ⅡⅡｎ三管旋喷桩加固，桩间咬合２００ ｍｍ。土体加固的 间隙，示意图如图１所示。为了避免负环管片全部推出造成盾尾 收稿日期：２０１２—０８—１７ 作者简介：路耀平（１９８８．），男，助理工程师 ・２０８・ 第３８卷第３０期 ２ ０ １ ２年１ ０月 山 西 建 筑 同步注浆可以稳定管片、减小管片的变形、防止管片在脱出 后下沉，应在始发台的导轨上点焊圆钢或架设管片托架，以填充 始发支座轨道与管片外侧间的空隙。此外，为保证负环管片能与 盾尾后发生错台及破损。通常情况下，圆砾层注浆压力控制在 反力架钢负环完全接触并不发生错位，在钢负环的５点位和７点 ０．１ ＭＰａ～０．３ ＭＰａ，对于发生喷涌、沉陷的地段，注浆压力应适当 位外侧焊接两块铁板，并用木楔子填设三角架与负环管片的间 提高，上限可以提高到０．４ ＭＰａ。当隧道变形较大，常用浆液不能 隙，用以防止管片的下沉。避免因管片下沉造成的管片螺栓孔与 满足快速凝结的要求时，应及时调整浆液配比，缩短其胶凝时间， 钢负环螺栓孔的错位。第二环负环以后管片将按照正常的安装 必要时进行二次注浆。 方式进行安装。 ４始发期间遇到的问题及处理措施 １）由于盾构区问地下水比较丰富，因此，坍塌、流砂及喷涌现 象是在始发过程中经常遇到的问题。建议在盾构始发前首先采 用降水井进行降水，进而用水平小导管进行注浆加固，并在始发 前做探孔验证，确保无地下水涌出才可始发。 ２）盾构始发前要根据不同的地层情况设置不同的掘进参数， 加大地表沉降监测频率，及时分析测试数据，反馈并随时调整盾 构掘进参数。此外，应控制好注浆压力及注浆量，必要时采用二 次注浆的方法对地面沉降进行控制。 图１负环管片定位示意图 ３）盾构推进以前，检查洞门环的密封状况。当盾尾完全进入 洞门密封以后，调整洞门密封，并采用同步注浆的方法对洞门进 行注浆来封闭洞门圈，避免洞门密封处出现漏水和漏浆现象。在 ３盾构始发及试掘进参数控制 ３．１ 盾构始发参数选择 盾构机进入加固体后自稳性较好，可采用半敞开模式掘进。 盾构机抵达掌子面以及脱离加固区时，应严格控制盾构机的操 调节好盾构推进千斤顶的压力差，防止盾构发生上扬和叩头 出加固体时，及时建立土压平衡模式进行掘进，前８环盾构机保 作， 持小推力、低转速，推力控制在５００ ｔ一９００ ｔ，刀盘转速控制在 的现象。０．８ ｒｐｍ～１．０ ｒｐｍ左右。土仓顶部压力控制在０．５ ｂａｒ一１．０ ｂａｒ ５结语 之间，同时根据土仓压力的变化适当调节螺旋机的转速。 盾构始发技术是决定盾构机能否顺利进洞的关键。因此，必 须制定出一套切实可行的始发技术设计和施工方案，提炼试掘进 段的经验参数，并结合地层变化情况及时修正，以确保盾构始发 ３．２试掘进段参数选择 ３ ２．１ 土仓压力的控制 土仓压力选取的合理与否对掘进速度有着重要的影响。对 工作的顺利完成。本文通过对昆明地铁白云一昆明北站区间盾 于圆砾地层，在正常出土的情况下，为确保地层中的地下水稳定， 构始发技术的不断摸索，总结出一套较为成熟的针对圆砾层土压 土仓内流动碴土的压力应略大于显示点水柱的压力（Ｐ≥ ），则 平衡盾构始发的施工技术方法，为类似工程的建设提供参考。 掌子面稳定，掘进速度较快。 ３．２．２ 千斤顶推力与刀盘转速控制 参考文献： ［１］ 王梦恕．我国地下铁道施工方法综述与展望地下空间［Ｊ］． 地下空间，１９９８，１８（２）：９８—１０３． 工程界，２０００，３（６）：３—１５． 推力大小与刀盘转速是否合理，直接关系到刀具能否顺利切 片混凝土标号、管片的受力情况，取管片混凝土强度的一半即 王梦恕．２１世纪是隧道及地下空间大发展的年代［Ｊ］．岩土 削地层。最大推力主要是由分组千斤顶的压力来确定，且依据管 ［２］２５ ＭＰａ作为分组千斤顶所受压力的上限是安全的，推力控制在 ［３］战６ＯＯ ｔ—ｌ ０００ ｔ对管片不会产生挤裂、破损等问题，刀盘转速应控 制在１．２ ｒｐｍ左右，以便刀具能充分切人地层。 ３．２．３出土量控制 胜．隧道施工中盾构的始发技术［Ｊ］．民营科技，２００７ （１１）：１３０． ［４］杨自华，钟志全．广州新城泥水平衡盾构始发技术［Ｊ］．建筑 机械化，２００７（５）：６６—６７． 人民交通出版社，２００５． 张凤祥，傅德明，杨国祥，等．盾构隧道施工手册［Ｍ］．北京： 出土量是前方地层稳定与否的直观反映。在正常情况下，每 ［５］环的出土量为４８ ｍ ，遇到不稳定地层时，出土量往往偏大。所 土进行检查和渣土取样，结合渣土情况分析判断，确保出土量的 控制。 ３．２。４ 同步注浆 范 伟．盾构隧道始发技术［Ｊ］．科技情报开发与经济， 以，掘进过程中应做好每斗土前后油缸行程差的记录，并对每斗 ［６］２００６，１６（２）：２９５－２９６． ［７］ 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． ＥＰＢ ｏｒｉｇｉｎａｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｂａｉｙｕｎ－Ｋｕｎｍｉｎｇ ｎｏｒｔｈ ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｗａｙ ＬＵ Ｙａｏ－ｐｉｎｇ ＬＩ Ｌｅｉ ＭＡ Ｊｉａｎ－ｊｕｎ （Ｍ／ｈｅ Ｃｏｎｓｔｒ￣ｔｗｎ １ｓｔ ｏｆＣｈｉｎａ Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ Ｓ￣ｎｍａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ ４６７０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｋｕｎｍｉｎｇ ｍｅｔｒｏ ｓｈｉｅｌｄ ｏｒｉｇｉｎａｔｅｓ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｔｕｎｎｅｌ ｄｒｉｖｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｍａｄｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ，ｉｎ ｈｅ ｅｎｄ，ｓｔｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｃｏｍｉｎｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｉｔｙ ｓｕｂｗａｙ，ＥＰＢ ｓｈｉｅｌｄ，ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｏｒｉｇｉｎａｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ