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摘要：随着城市化的高速发展，市政地铁加速建设，穿越城市、江河及建筑物的小断面泥水盾构得到广泛应用。本文某地铁站区间泥水盾构始发专项方案为背景，提出泥水盾构始发技术措施及施工方法，总结泥水加压平衡盾构机始发掘进施工关键技术。
关键词：泥水盾构；盾构始发；负环拼装；洞门密封
1工程概况
1.1工程简介
某地铁站区间全长2240.8双线米，区间中段下穿河道，采用1台泥水平衡盾构机施工，盾构先施工左线，转场再施工右线。区间共设置4个联络通道，其中，5号、6号、7号联络通道均采用冷冻法+矿山法施工，7号联络通道结合区间风井设置，采用明挖法施工。
1.2工程地质
区间地质情况：0-495环为全断面圆砾土；496-645环为粗砂，加少量中砂；646环-810环为粗砂，顶部有少量粉质粘土；811-1455环粗砂、中砂、砾砂、断面范围内有2m厚粉质粘土；1456-1867环为砾砂、圆砾土。
1.3 线路设计情况
纵断面采用V字坡，线路以19‰和3‰下坡，再以23‰、3.178‰及15.30‰上坡。盾构始发后，线路沿南向呈“S”形前行，左右线（各两次）平面曲线半径为600m，线间距为9～10m。
1.4 工程水文条件
勘察期间地下水水位埋深为7.10～9.40m，标高29.62～30.31m，水位、水量随季节变化，水位季节性变幅在为0～2.00m。地下水补给主要是浑河侧向补给及大气降水垂直渗入补给。主要排泄方式为径流排泄和地下水的人工开采。根据岩土工程勘察报告，含水层渗透性强，渗透系数一般在28～80m/d之间，水力坡度约1%左右。
2 盾构始发
盾构开始向前推进到盾体完全进入土体后洞门封堵完成是泥水盾构始发的关键，在这个过程中应注意负环管片安装和盾构掘进参数的设置。
2.1 负环管片安装
盾构隧道施工中，一般称隧道洞门口处管片为0环管片，盾构井中用作传递反力的管片则称为负环管片。负环拼装时第一环负环的定位相当重要，对后面的管片拼装起着基准面的作用。为保证管片环面安装精度，负环管片采用闭口环安装方式，靠后的4环负环管片拼装均由盾构举重臂在盾构壳体内按顺序拼装成形，环向和纵向螺栓连接牢固后分别逐环将负环推到要求后座位置上。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏尾盾刷和负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木或型钢，以使管片在盾壳内的位置得到保证。具体情况见图1泥水盾构的负环管片安装。
图1泥水盾构的负环管片安装
3、泥水盾构始发关键技术
3.1、首先采用明挖法开挖竖井，在盾构始发竖井施工期间同步进行盾构始发端头土体加固；然后井下安装盾构始发基座及洞门密封，依次组装盾构后配套拖车，并将其拖入暗挖段；盾构主机安装、反力架下半部分，待管片安装机横梁安装完成后将反力架上半部分进行安装，随后将主机和后配套拖车连接，并完成盾构机整机调试；同时要完成泥水处理系统的安装调试。最后盾构达到始发条件。采用盾构直接掘削新型材料墙体的方式开洞门，开洞处的地下连续墙钢筋笼全部换用玻璃纤维筋代替普通钢筋，混凝土采用以石灰石为粗骨料的细石混凝土，混凝土抗压强度为C20，其余范围地下连续墙采用C30混凝土。具体情况见图2 泥水盾构基座反力架安装。
3.2、由于玻璃纤维筋与普通钢筋接头处抗拉力强度较低（只有普通钢筋抗拉强度的10%），而在始发洞门处的地下连续墙采用C20混凝土，因此为保证竖井开挖的安全性，在始发洞门前端施做2排M10砂浆桩。由于地面注浆受地下管线及现场其他因素的影响，导致加固区存在一定的盲区特别是管线下方土体，未能进行有效加固，给盾构始发造成一定隐患。为了保证端头土体加固的效果，保证盾构安全始发，采取在竖井内对端头土体进行水平注浆补强加固。采用水平地质钻机前进式分段成孔注浆，最后一次注浆结束，再成孔下50塑料管，进行补充注浆。为了防止洞门破除后发生涌水涌砂现象，先将1m厚的地下连续墙凿除0.6m，剩余0.4m的保护厚度，洞门中心鱼尾刀部位1.4m范围内多凿除0.2m，并将外露的玻璃纤维筋全部割除取出。洞门破除由人工利用风镐自上而下一次完成。洞门凿除后尽快将盾构机前移，使刀盘紧贴掌子面，保证掌子面的稳定，由刀盘切削剩余部分连续墙混凝土。
图2 泥水盾构基座反力架安装
3.3、盾构始发基座采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力荷载和推进时的摩擦力，结构设计还需考虑盾构推进时的便捷和结构受力。由于盾构机重达1000多吨，所以始发基座必须具有足够的刚度、强度和稳定性。由于盾构主机在组装过程中盾壳间还需要进行焊接作业，所以需要始发基座在距洞门6 m处断开0.9m为盾构护盾焊接提供必要的焊接作业空间。
3.4、安装洞门密封装置
洞门预埋环是为满足盾构机进洞临时封堵洞门端头要求的环状钢板。环状钢板的内径为12212mm，外径为12960mm，环向每2.4预埋一个M24*90螺栓，共计预埋螺栓150个。具体情况见图3泥水盾构的洞门密封装置。
图3泥水盾构的洞门密封装置
为了环板能够牢固的嵌入竖井衬砌结构内，环板背面与盾构始发井衬砌结构钢筋连接牢固，并且每根预埋螺栓必须与竖井衬砌钢筋连接牢固，环板加工成型后，待竖井二次衬砌施工时及时预埋。洞门密封装置安装始发洞门临时密封采用双道密封装置，每道密封装置由帘布橡胶、扇形压板、止水箱、注浆管和螺栓等组成，两道密封间隔0.4m。
4结语
本项目区间左线全长2240.8米，从盾构始发到安全接收共用时160天左右，平均每天掘进14.4米，比同类工程平均速度（8.4米/天）提高6米每天。盾构施工进度超过平均进度5环/天，工程质量达到技术要求，施工顺利进行。通过不断总结和摸索，使小断面盾构在过江隧道、城市繁华地段、砂卵石地层中的施工技术不断成熟，为类似工程地质的小断面泥水盾构施工总结了可借鉴的经验。
参考文献：
[1]吴钦刚，汪健，郑林有，等.无水砂卵石地层土压平衡盾构掘进参数管理[C]//2011中国盾构技术学术研讨会论文集.2011.
[2]张凤祥，朱合华傅德明.盾构隧道[M].人民交通出版社，2004.
论文作者:王超兴
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/12
标签：盾构论文; 管片论文; 泥水论文; 竖井论文; 基座论文; 断面论文; 螺栓论文; 《基层建设》2016年4期论文;