盾构施工技术

盾构施工技术交底及部分监督要点

        施工单位应该根据实际工程的特点以和企业文化，制作更详细的可视化技术交底资料

一、盾构施工前准备措施

        地铁盾构施工通常采用土压平衡盾构机进行施工，始发与到达是盾构施工的关键；
1.盾构始发和接收时，通常要对端头土体进行加固一般的加固方法采用：素连续墙+地面袖阀管分层注浆or三轴搅拌桩+双管旋喷桩or冷冻加固；

        如采用注浆加固形式时要对端头进行降水，降低东门水头，避免水压过高，当出现喷水时并携带泥沙从洞门环与盾体之间的间隙涌入工作井，造成洞口周围地面发生沉降。

        所以在盾构始发和到达前都要确认端头加固效果合格后才同意始发与到达。
2.始发架、接收架安装

        始发架的位置决定盾构机始发姿态，根据经验，为保证盾构机姿态（防止栽头），始发时，盾构机中心线一般比设计高程高约20mm.

3.始发前，必须组装调试好盾构设备及相关配套设备
4.洞门破除
        洞门破除前进行水平地质探孔，以检验洞门加固和止水效果。破除应该按照先上后下，先中间后两边的顺序进行，一般分两次破除：第一次凿除外层混凝土并各割除钢筋，厚度一般是50cm，
        第二次凿除是当盾构机调试合格后刀盘距洞门1m~1.5m时，再凿除里层，当连续墙第二层筋是玻璃纤维筋时可以不进行二次凿除。

5.洞门密封装置安装
        在盾构始发或到达时，需要安装洞门密封。洞门密封的工作分两步进行：第一步是在结构施工过程中做好洞门的预埋件工作。第二步是在盾构正式始发和到达之前清理完洞门的渣土后进行洞门密封装置的安装。

• 洞门密封装置是由橡胶帘布、折形压板、放翻板、螺栓等组成；
• 盾构施工前对线路及周边做详细调查（包括周边建筑物、线路勘察钻探遗留物及周边锚索等）降低施工风险；
• 盾构掘进施工必须建立施工测量和监控测量系统。始发到达的准备工作完成后，施工前要进行施工条件验收；

二、盾构施工

         盾构机主要是靠VMT导向系统等系统自动进行定位导向，导向定位注意事项：

1. 两个标段的地上导线点要进行复测；
2. 做好联系测量，保证洞内导线的精度，隧道长度大于1.5km时要采用陀螺仪对方位角进行复核；
3. 由于隧道管片不稳定，每次做洞内导线时要从洞外控制点向洞内重新测量，对已经测过的控制点进行验证；
4. VMT系统置镜点、后视点采用指导线的方式进行测量，高程用水准仪定期复核；
5. 由于盾构施工存在一定震动，需定期验校VMT系统全站仪的激光照准；

（一）、掘进的过程及技术要点

        土压平衡盾构机根据地质条件盾构机配备双螺旋出土系统，泥浆平衡系统、聚合物注入系统以满足盾构施工。土压平衡盾构机切削开挖面·土体时，通过控制出土量或掘进速度等参数来平衡开挖面的水土压力，保证开挖面的稳定。

        盾构每掘进完1.5米后，停止掘进，收回千斤顶，用拼装机进行管片拼装成环。



        盾构掘进过程中，在已拼装好的管片外的盾尾间隙采用同步注浆进行填充，防止地表沉降。

        应该在盾构起始阶段50-100m范围内进行试掘进，据此调整确定掘进参数。

        掘进过程中，对穿越重大风险源（江河湖泊、建筑 ）的区段，盾构通过前，要开展施工前条件验收；

1. 土仓内压力值P应略大于静水压力和底层压力之和（P0），P=k*P0，k介于1.0-1.3，并在掘进过程中不断调整优化。土仓压力通过设定掘进速度、调节排土量等两种方法来控制·。
2. 应该维持切削土量与排土量的平衡，避免超挖·；
3. 盾构机的掘进速度主要通过调整·盾构推力、刀盘转速来控制，排土量则主要通过调节螺旋输送机的转速来调节。在掘进施工中应根据地址条件。排出的渣土状态以及盾构机的各种状态参数等动态的调整优化，随时注意总推力、土压、扭矩、滚动角等参数。
4. 掘进时注入泡沫或泥浆对渣土进行改良
5. 盾构掘进过程中通过调整千斤顶的油压来控制盾构机的掘进姿态
   上坡段时，适当加大盾构机下部油缸的推力；
   下坡段时，适当加大盾构机上部油缸的推力（但要保持盾构机处于抬头姿态）；
   左转弯曲线段适当加大右侧油缸推力；
   右转弯曲线段适当加大左侧油缸压力；
   直线平坡段则尽量使所有油缸的推力保持一致；

        盾构机的水平和垂直姿态控制在隧道轴线的+/-50mm范围内；由于含水地层可能引起成型隧道的上浮，可在掘进过程中根据具体的水文地质条件调整盾构机的垂直姿态略低于设计轴线，比如10-30mm，具体数值根据具体情况而定；

6. 一般·情况下，盾构机的方向偏差应该控制在20mm以内，在缓和曲线段、圆曲线段，盾构机的方向偏差控制在30mm以内。曲线半径越小，控制难度越大。滚动角应该控制在每米10mm以内；
7. 上下或左右千斤顶的行程差不能太大，一般控制在20mm以内，特殊情况下不能超过60mm；
8. 如果盾构机水平向右偏，则应该提高右侧油缸压力，如果盾构机向下偏，则应该提高下部油缸压力，反之亦然；盾构机如果偏离设计轴线20mm,一般需要对盾构机进行合理纠偏，纠偏注意事项如下：
   （一）当盾构机偏离理论较大时纠偏和俯仰角的调整额应该控制在5mm/m，不得猛纠猛调；
   （二·）纠偏应该逐步进行，不能一次到位。每环的纠偏量在水平方向上应该控制在6mm以内，垂直方向上应该控制在5mm以内；
   （三）盾构机在每环推进的过程中，应尽量将盾构机的姿态变化控制在5mm以内；
   （四）推进油缸油压的调整不宜过快、过大，否则容易造成管片局部开裂甚至渗水；
   （五）在纠偏过程中，掘进速度要放慢；
   （六）根据纠偏量的大小决定是否使用转弯环管片；
   两千米以内的隧道，贯通中误差应该满足GB50446-2008的规定；
   

（二）、管片拼装

        管片拼装一般均按照先下后上、左右交错、纵向插入、封顶成环的工艺进行。
1.管片安装时要清除拼装面附近的渣土，按各块管片的位置缩回相应位置的千斤顶，形成管片瓶装空间，使管片到位，然后重新伸出千斤顶完成一片管片的拼装作业；千斤顶操作人员在反复伸缩操作千斤顶的过程中，必须确保盾构机不后退、不变坡、不变向，与拼装操作人员密切配合；
2.管片对位后，用螺栓连接，用气动扳手或手动扳手拧紧螺栓，并达到要求的扭矩；
3.最后把封口块管片送到位，先径向插入，再纵向顶入成环，做圆环校正，并全面检查所有纵向螺栓；
4.逐块拼装管片时要注意确保相邻两块管片接头环面平正，内弧面平正，纵缝的管片端面密贴，螺栓孔位置对正，螺栓穿插容易；
5.拼装完成后，待下一环掘进10-20cm时，用气动扳手或手动扳手按照先环向后纵向的顺序附近螺栓，当下一环掘进完成，拼装之前，应对相邻已成环的3环范围内的管片螺栓进行复紧，使螺栓的扭矩达到设计要求；
6.在管片脱离尾盾之后对管片连接螺栓进行二次紧固，并随时紧固；
7.在拼装全过程必须保持已成环管片环面及拼装管片各个面清洁；
8.管片安装完成后，对管片的变形及时矫正，加强螺栓的复紧复检力度；坚持管片螺栓三次复紧及出台车后的复检工作，管片拼装允许偏差如下：

9.对已经拼装完成的环管片做椭圆度检查确保拼装精度、拼装精度要求、管片拼装允许偏差

10.每一环管片拼装完成后，要在管片内弧面留设质量追溯铭牌，铭牌上要清晰醒目的标明各施工操作人员；
11.拼装过程应全力避免以下情况:

• 边角破损
• 螺栓处砼破损
• 连接螺栓处连续破损
• 边角开裂、环缝错台大于15mm

管片环向错台过大的原因以及防治：
（1）产生的主要原因
1）盾构姿态控制较差，拼装中心与盾尾中心不同心，二者相差较大；
2）管片拼装的椭圆度较大；
3）管片环面与隧道轴线不垂直；
4）管片脱出盾尾后建筑空隙未及时填充；
（2）防治措施
1）经常纠正盾构轴线，控制好盾构机姿态，使管片居中拼装；
2）经常纠正管片环面，使管片环面与盾构轴线垂直；
3）及时充足的同步注浆；
4）保证管片拼装的真圆度；
5）注浆时保持管片受力均匀；

（三）、壁后同步注浆

1.同步注浆，在掘进10cm后开始，直至掘进完成前10cm停止；
2.注浆压力，根据以往施工经验，多采用0.2~0.4MPa，但需要在考虑管片强度、土压、水压及水土压力等基础上设定能够充分填充壁厚空隙所需要的压力，同时要使压力均匀的作用于整个管片上，注浆压力大致可等于底层阻力强度（压力）+0.1至0.2MPa；
3.注浆量：考虑到注浆材料与围岩的渗透性，加压导致向围岩内的压入、排水固结、超挖等原因，实际注浆量往往达到理论注浆量的130%-180%；
4.注浆速度：同步注浆速度应与掘进速度相匹配，按盾构每掘进一环完成改环注浆来确定平均的注浆速度；
5.注浆结束标准：用注浆压力和注浆量双指标控制结束的标准：一般认为，当注浆压力达到设定值，注浆量达到设计值的85%以上时，即认为达到了质量要求，地质条件特殊时，根据实际条件确定；

（四）、二次注浆

1. 二次注浆是对壁后同步注浆的补充注浆。其目的是：

1）填补同步注浆的未填充部分；
2）补充注浆材料的体积减少部分；
3）对盾构推力导致的在管片、注浆材料、围岩之间产生的剥离状态进行填充并使其一体化，提高止水效果；

2. 注浆材料一般为水泥浆和水玻璃的双液浆，注浆压力可参考同步注浆的压力值；
3. 盾构施工过程中根据监测的地面沉降情况、管片渗漏水情况、特殊地段等情况根据实际地段择机进行二次注浆；
4. 注浆位置距离盾尾至少5环，防止因距离盾尾过近，造成浆液堵住盾尾或者将盾构机裹住；
5. 浆液通过管片上预留的注浆孔注入，首向注入纯水泥浆约一分钟（根据实际情况而定），而后混合注入水泥浆和水玻璃，注浆一经开始应连续进行，力图避免中途终止，根据注浆效果决定是否终止注浆；
6. 珠江过程中要严密监视注浆压力，并加强相关地段的地面沉降监测；
   （五）、管片黏贴止水条技术要点
7. 用刷子在管片环纵接触面预留黏贴止水条的沟槽及止水条上涂抹粘贴剂；
   涂抹要均匀，不允许漏刷；
8. 涂完黏贴剂后晾置一段时间，晾置时间随气温、湿度而异，一般为10-15分钟，待手指接触不粘时，再将与管片相匹配的止水条套入密封沟槽内；
9. 将止水条套入管片预留沟槽时，统一将止水条的外边缘与管片预留沟槽的外弧边靠紧，套入止水条时，先将角部固定好，再向角部两边推压；
10. 用木榔头依次敲紧止水条，使得止水条在管片上，注意不要敲破止水条，粘贴后的止水条应牢固、平整、严密、位置准确
    ，不得有鼓起、超长与缺口等现象；

三、成型隧道管片质量问题处理

（一）、管片轻微破损修复

1. 基层处理：将混凝土管片需要修补的部位把基层用清水清洗干净，清除所有的浮浆、油渍、粉尘等杂物；

2. 修补：采用快硬水泥砂浆在较干的状态下进行修补，可防止修补部位出现裂缝或修补不平整，每次修补的厚度不得大于35mm，如果大于35mm则应该分层修补，最后用砂纸进行磨平；

3. 养护和打磨：由于隧道内温度较高，故考虑采用自然养护。管片修补后存在色差，在修补后用打磨石混合普通水泥，对修补表面进行打磨处理，最后用清水冲洗表面即可；
   （二）、管片渗透堵漏

4. 使用钢丝刷刷洗拼缝，用压缩空气清除其中的尘土污物，要求缝内干净；

5. 在缝内涂刷界面处理剂；

6. 趁界面处理剂未干，用525#水泥+30%SH外加剂，及时埋设灌浆管并封堵拼缝，埋管深度为0.15m，管间距视具体情况而定，一般为0.5m左右，渗水较小时，间距可适当增大，但不宜超过1m，渗水较大时，间距为0.3-0.4m左右；

7. 筑造压力注浆系统，先压注超细水泥砂浆，观看注浆止水的效果，注浆压力李控制在0.3-0.4MPa左右， 如仍有渗漏，在埋管压注改性环氧浆；

8. 在砼面涂刷化学处理剂，要涂刷均匀，不得漏刷，3小时候再做后序工作；

9. 建造环氧胶泥密封层，修复饰面层，整体检查验收；