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摘要：出洞在盾構隧道施工中占有相當重要的地位，確保盾構以正確的姿態順利出洞和防止出現坍塌等事故是施工的重點。以成都地鐵某區間盾構出洞施工為例，對出洞施工提出具體的措施和方案．對類似工程施工具有一定的指導意義。...

成都地鐵盾構出洞施工技術淺談

許發成

(中國中鐵二局，四川成都  610031)

    盾構出洞是指在盾梅機安裝調試完成后，對準隧道設計中心點，利用負環管片、反力架等承受反作用力的設備，自始發井出發，穿過井壁．將盾構機貫入出洞口進入地層沿隧道設計線路向前推進，直至盾構機完全進入隧道的整個施工過程。

    這個過程涉及到盾構機的安裝、調試及其所需要的配套設施的準備、始發并洞門圍護的處理、井外地層處理、洞門防流水涌砂處理、盾構機推進控制、管并拼裝和周圍環境控制等工作。在盾構機出洞階段，應確保出洞段地層的自穩性，確保盾構按照設計線路掘進。

1.出洞施工技術

    1.1準備工作

    1.1.1建立始發井控制測量網

    始發前，必須建立井上井下控制測量網。首先在車站始發井中按板下板上設兩個導線點，又在始發井地表圍護結構上設兩個導線點，這4個導線點和地面控制點組成一個閉合環。導線點設置為強制歸心標形式，以減少對點誤差。聯系測量采用導線定向法，并與地面控制網聯測，形成閉合導線，按精密導線同等精度測量，用嚴密平差進行數據處理。點位中誤差≤±lO mm。

    采用聯系高程測量將地面的高程系統傳入井下的高程起算點上。用懸掛鋼尺的辦法(鋼尺需經檢定合格)，在地面上選好掛鋼尺的固定位置，系好鋼尺。在鋼尺的下端掛上與檢定鋼尺時所用的標準拉力相同的重物，井上和井下各安裝一臺水準儀同時讀取在鋼尺上的讀數。在進行高程傳遞的過程中每測回均獨立觀測，測回間應變動儀器高度不小于10 cm，每次觀測三個測回。要求三測回測得地上和地下的高程之差不大于3mm。三測回測定的高差應加入鋼尺的溫度和尺長校正。

    1.1.2洞門外地基加固

    由于成都地鐵洞門圍護樁墻采用玻璃纖維筋代替鋼筋，盾掏機能直接破除洞門，因此，只需對地層進行降水加固處理。在盾構出洞前，提前7天降水。每天定時測量降水井水位。

    1.1.3安裝始發托架

    盾構組裝前，按設計將盾構始發托架安裝好。盾構始發托架的安裝應注意出洞段隧道所處的線路平面及縱面曲線條件，確保盾構中心軸線的坡度與隧道設計軸線坡度相適應。在對盾構始發托架固定前應按設計進行準確定位，嚴格控制標高及中心軸線。

    1.1.4安裝反力架和負環鋼環

    在盾構機組裝完成后，安裝反力架為盾構推進提供反力。負7環采用鋼環，直接安裝在反力架上，反力架通過預埋件與豎井結構連接起來。在對反力架固定前，應按設計對其進行精確的定位，盾構反力架的整體傾斜度應與盾構基座上的安裝坡度一致，以保證盾構機出洞姿態的準確。

    1.1.5安裝簾市橡膠板

    由于洞口與盾構(或襯砌)存在建筑空隙，易造成泥水流失，從而引起地表沉降，因此須在洞口安裝出洞裝置。出洞裝最包括簾布橡膠板圓環板，扇形板及相應的連接螺栓和墊圈。安裝前須對簾布橡膠板上所開螺孔位置、尺寸進行復核，確保其與洞圈上預留螺孔位置一致，并清洗螺孔內螺紋。安裝順序為簾布橡膠板→圓形板→扇形板，自上而下進行。安裝時圓形板的壓板螺栓應可靠擰緊．使簾布橡膠板緊貼洞門，防止盾構出洞后漏水、漏漿。

    1.2盾構出洞

    1.2.1破除洞門混凝土

    洞門圍護樁采用玻璃纖維筋，不需要人工破除洞門。但由于始發井壁噴射混凝土施工時掛有鋼筋網，必須剔除圍護樁墻外側的鋼筋。剔除采用風鎬，自下至上分層分塊破除．徹底清除鋼筋，確保盾構機能夠順利通過。

    1.2.2拼裝負環管片

    負6環到0環均采用鋼筋混凝土管片。負環管片根據實際情況，隨盾構的推進逐環拼裝。

    在安裝負6環管片之前．必須先涂好后盾尾油脂，盾構機繼續推進，負4環拼裝結束后，盾構機頭部進入橡膠簾布板。掘進負3環盾構機已開始出土，大刀盤突尖已出洞，推進時應控制土倉壓力及盾構千斤頂油泵壓力，防止因切削速度過快，引起塌方。

    負6至負2環通縫拼裝，便于下一步開口環施工。

    1.2.3盾構出洞

    出洞口加固土體達到設計強度，盾構調試及臨時墻混凝土拆除后，盾構迅速貫人工作面進行加壓掘進，盡量縮短掌子面暴露的時間。盾構機出洞前要特別檢查開挖面情況，確定沒有鋼材、木料、較大塊的混凝土等異物以及洞口圈鋼筋已清理干凈。

    盾構機出洞前，切口進入簾布前，須先在密封倉內填充黏土或人工漿液約30 m3，防止出洞后端頭井外側地表坍陷。同時為避免刀盤上的刀頭損壞洞口密封裝置，在刀頭和密封裝置上涂抹黃油以減少摩擦力。

    l.2.4洞門密封

    根據出洞的深度推算出盾尾進入開挖面的里程，確定盾尾已進入開挖面土體后，立即封堵洞圈。首先開啟盾尾油脂系統為盾尾注人足量的盾尾油脂，然后通過管片預留注漿孔對洞口圈壓注雙液漿進行封堵。

    待洞口圈封堵完成后開啟同步注漿系統進行背襯注漿，盾構進入正常掘進循環。

    1.3施工監測

    在隧道中線上方地表布設縱向監測點，縱向間距1.5 m用于觀測盾構掘進引起的地表縱向變形規律。

    沿縱向每6 m布設一道橫向監測斷面．每橫斷面由隧道中線向兩側各布置3個測點，橫向間距2 m，用于觀測盾構掘進引起的地表橫向變形規律。

    用鉆機在地表鉆除地表混凝土，將1.2 m長的Φ16鋼筋垂直插入地層．鋼筋頭低于地表50 mm，以鋼筋頭作為地面監測點。出洞段地表每天監測2次。

2.出洞工作控制要點

    盾構始發前要根據地層情況，設定一個合理的掘進參數；掘進后要加強監測．及時分析、匣饋監測數據．動態地詞整盾構掘進參數。同時還應注意以下事項。

    (1)由于成都地鐵洞門圍護樁采用玻璃鋼纖維筋代替洞門破除，洞門外地基沒有采取注漿加固，因此破除洞門混凝土時，應嚴格控制鑿除深度，防止掌子面失穩而引起地面坍塌。

    (2)始發前應在基座軌道上涂抹油脂，減少盾構推進阻力。

    (3)始發前應在川頭和密封裝置上涂抹油脂，避免刀盤上月頭損壞洞口密封裝置。

    (4)始發托架定好位后，必須加支撐，防止其移動，盾構始發托架應有足夠的剛度和強度，導軌必須順直，嚴格控制其標高、間距及中心軸線。考慮到盾構后期沉降因素，盾構中心可比設計軸線略高l0—30 mm。

    (5)在對反力架固定前，應按設計對其進行精確的定位，盾構反力架的整體傾斜度應與盾構基座的安裝坡度致，以防止反力架偏心受力，保證盾構機出河姿態的準確。反力架必須牢固支撐在始發井結構上。

    (6)負環管片拼裝好后．要在四周施作臨時支撐將其固定在托架上。管片底部要采用木楔子將其固定在托架上，并用鋼絲繩緊線器將整環管片捆綁牢固。特別要防止反力架和負環管片出現過大的位移，確保負環管片受壓時的線形和穩定。拼裝負6環管片時，應在負環鋼環上焊接槽鋼，將負6環管片固定。

    (7)防止盾構“磕頭”。當刀盤在洞口圈即將進入開挖面時，由于刀盤缺乏支撐在自重作用下極易發生“磕頭”，故應在洞口圈底部安設導軌進行支撐，導軌的位置應與盾構基座導軌對齊，軌面標高、坡度與盾構基座一致；同時．必需將土壓力的值設定成略高于理論值。

    (8)出洞時盾構應迅速上靠，防止掌子面坍塌。

    (9)防止盾構旋轉。盾構出洞時．由于盾構與地層間無摩擦力，盾構易旋轉，應加強盾構姿態的測量．如發現盾構有較大轉角，可以采用大刀盤正反轉的措施進行調整。

    (10)刀頭出洞后，推進速度不宜過快，并在推進時按工況條件在盾構正面加入發泡劑或泥，以改良正面的土體，施工過程中根據地層變形量等信息反饋．對土壓力設定值、推進速度等施工參數作及時調整。

    (11)當盾尾脫出工作井壁后，及時封堵洞圈。調整洞圈止水裝置中的弧形板，并與洞門特殊環管片連接成一體，以防止土體從間隙中流失而造成地面的塌落。當盾尾離開洞門約3 m時，應對洞口注雙液漿封堵，并同時開啟同步注漿及盾尾油脂系統，以免注漿液倒灌。堵死漿管。

3.結束語

    正確的施工方案是工程成功的前提．通過采取舍理的施工技術，盾構出洞過程中，隧道上方地表沉降控制在30 mm的允許范圍內，盾構切口最大水平偏差為12 mm，最大垂直偏差為24mm；盾尾最大水平偏差22 mm，最大垂直偏差為33mm,可見本次盾構出洞是非常成功的。

參考文獻

[1]張鳳翔，博德明，盾構隧道施工手冊[M]北京人民交通出版社2005

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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