一级建造师：盾构隧道始发技术

    3.6　盾构的始发

    3.6.1　始发台两侧的加固

    由于始发台在盾构始发时要承受纵向、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，必须对始发台两侧进行必要的加固。加固的方式见图1。

    3.6.2　负环管片安装

    （1）负环管片安装准备

    在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏尾盾刷、保证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，如图2。

    （2）负环管片后移

    第一环负环管片拼装成圆后，用4～5组油缸完成管片的后移。管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于10MM。在管片的后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的方木（或型钢）上滑落。

    （3）负环管片与负环钢管片的连接

    负环管片的最终位置要以推进油缸的行程进行控制，在负环管片与负环钢管片之间的空隙用早强砂浆或钢板填满。

    （4）负环管片的拼装类型

    在安装井内的负环管片的拼装类型通常采取通缝拼装，主要是因为盾构井一般只有一个，在施工过程中要利用此井进行出渣、进管片。所以采用通缝拼装可以保证能及时、快速的拆除负环管片。

    3.6.3　盾构的始发

    （1）空载推进

    盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。

    要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生，确保盾构安全的向前推进。

    （2）始发时盾构姿态的控制

    主要通过盾构机的推油缸行程来控制姿态。

    （3）始发时盾构推进参数的控制

    在保证盾构正常推进的情况下，稍微降低总推力和刀盘扭矩。

    3.6.4　洞口注浆

    在盾尾完全进入洞体后，调整洞口密封，进行洞口注浆。浆液不但要求顺利注入，而且要有早期的强度。注浆压力控制在1.5BAR以内。

    3.7　反力架、负环管片的拆除

    反力架、负环管片的拆除时间根据背衬注浆的砂浆性能参数和盾构的始发掘进推力决定。一般情况下，掘进100M以上（同时前50环完成掘进7日以上），可以根据工序情况和工作整体安排，开始进行反力架、负环管片拆除。

4　常见问题的预防或处理

    4.1　加固效果不好

    端头土体加固的效果不好是在始发过程中经常遇到的问题。采取的主要措施是必须根据端头土体情况选择合理的加固方法，而且要加强过程控制，特别是要严格控制一些基本参数。对于加固区与始发井间形成的必然间隙要采取其它方式处理。

    4.2　开洞门时失稳

    开洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失二种，其主要原因也是由端头加固效果不好所致。在小范围的情况下可采用边破除洞门砼，边利用喷素砼的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时，只有封闭洞门重新加固。

    4.3　始发后盾构机“叩头”

    始发推进后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头”的现象，根据地质条件不同有些可能出现超限的情况。为此，通常采用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的方法尽量避免“叩头”或减少“叩头”的影响。

    4.4　密封效果不好

    洞门密封的主要目的也是在始发掘进阶段减少土体流失。当洞门加固达到预期效果时，对于洞门环的强度要求相对较低，否则要在盾构推进前彻底检查和确定洞门环的状况。在始发过程中若洞门密封效果不好时可即时调整壁后注浆的配合比，使注浆后尽早封闭，也可采用在洞门密封外侧向洞门密封内部注快凝双液浆的办法解决。

    4.5　盾尾失圆

    在很多情况下，始发阶段由于自重及其他原因，盾尾一般都会出现失圆的情况，有些可能达到10CM之多。可以采用盾构机自带的整圆器进行整圆，在必要的情况下，可采用错缝拼装以保证在管片拼至隧道内时管片自身的椭圆度控制在误差以内。

    4.6　支撑系统失稳

    支撑系统在某些情况下由于盾构机推进中的瞬时推力或扭矩较大而产生失稳，这样将导致整个始发工作的失败。对于支撑系统的失稳只能从预防角度进行，同时在始发阶段对支撑系统加强监测。

    4.7　地面沉降较大

    由于始发施工的特殊性，始发阶段的地面沉降值均较大，因此在始发阶段需尽早建立盾构机的适合工况并严密注意出土量及土压情况，同时加大监测频率，控制地面沉降值。

5　实例简介

    南京地铁南北线一期工程共有三个盾构标段，其中由中铁隧道集团施工的TA15标的始发掘进一次成功。TA15标主要包括二个区间：玄武门站～许府巷站，许府巷站～南京站站。区间线路总长4574M。该段工程地质第一区间主要是隧道底部，基本位于可～硬塑粉质粘土上，隧道中部以下为可塑状粉质粘土，以上为流塑状粉质粘土；主要穿越的地层有②－2B4粉质粘土～淤泥质粉质粘土和②－2C2－3粉土。其中②－2B4粉质粘土～淤泥质粉质粘土高压缩性和高灵敏度，易产生土体流动、开挖面不稳定现象；②－2C2－3饱和粉土具中低压缩性、中～高灵敏度，易产生涌水、涌砂、开挖面不稳定现象。地下水位在地面以下1.1～3.1M之间。在许府巷到南京站区间，隧道穿越中～稍密实砂层为主，在到达南京站段，局部穿越粘土层。其中场地范围内分布的②－1C2－3粉土、②－1D3－4粉砂夹细砂、②－2C2－3粉土及②－2D2－3粉砂夹细砂均为液化地层，液化程度属轻微液化～严重液化。隧道穿越的土层及隧道底板下的土层分布复杂，其中②－2B4淤泥质粉质粘土和②－3B3－4粉质粘土承载力低，具有高压缩性及高灵敏度，易产生土体流动、开挖面不稳；②－2C2－3粉土、②－2D2－3粉砂夹细砂及②－3D2－3粉细砂，含水量丰富，透水性强，渗透系数达5×10－3CM／S，极易产生涌砂、涌水、开挖面不稳现象。地下水位在0.2～2.0之间。

    在前期端头加固处理中，为确保加固质量，先后使用了深层搅拌桩、注浆及高压旋喷的方法，分别针对一般地段、地下有障碍物处、与车站连续墙相接处进行加固。然后人工用风镐对车站的连续墙进行了凿除，凿除至第二层钢筋为止。在洞口密封、始发导轨、反力架及始发台安放好以后，进行连续墙最后一层砼的剥除，最后一次性始发成功。

6　结束语

    盾构机的始发成功主要由始发条件及始发施工技术中每一环节的处理决定。在前期的地质勘探、始发区域的建筑物及管线情况进行调查，特别是对端头土体的液限、塑限、渗透系数、含水量等各种物理力学指标进行全面的调查及评估是相当有必要的；同时应对始发技术施工中的每一个环节加强全面、细致的控制，以确保各种处理措施达到预期效果。因为始发技术与各个工程的始发条件息息相关，所以始发时每一个细节如采用什么端头加固方式、连续墙破除方式、始发台及反力架的定位等均需根据现场条件选择最合适的方法。