盾构始发技术要点

泥水盾构始发与试掘进技术及控制要点摘要：本文介绍了泥水盾构始发与试掘进施工过程中的关键技术，包括始发端头加固及降水、盾构始发定位、反力架安装与加固、洞门密封、负环管片拼装、同步注浆、洞门封堵、管片拼装以及初始试掘进等技术，并提出了保证各个关键环节有条不紊进行的控制措施。

关键字：泥水盾构；始发；试掘进；1前言泥水盾构施工技术因具有无需特殊体改良、地质适应性强、依靠泥水在开挖面形成泥膜抵抗土水压力、开挖面稳定性高等优点，在城市大型隧道及大型过江过河隧道修建中均得到了广泛应用，如上海地区已经建成的上海长江隧道、大连路隧道、复兴东路隧道等[1]。

无论是土压平衡盾构还是泥水平衡盾构，始发与到达既是施工的两个关键环节，也是施工的重难点之一[2]。

在地铁施工中，始发试掘进作为盾构工法的关键工序，不仅仅关系到周边建筑及施工的安全，而且还直接影响到施工的质量、进度、安全以及经济效益[3]。

广深港客运专线狮子洋隧道采用先进的泥水盾构始发技术，严格控制始发的各个风险点，并进行事前分析、预防和方案预控，通过精心组织，始发取得一次性成功[4]。

本文提出了在高承压水始发与试掘进的关键技术要点以及控制措施，如采用的始发洞门密封装置结构、安全可靠，在泥水盾构始发的过程中，可通过自身密封结构和外部注入孔的综合调节使用，充分保证泥水盾构始发安全，降低施工风险等。

这些关键技术要点以及控制措施在实际施工过程中得到成功的应用。

2始发技术控制2.1始发端头加固及降水2.1.1端头加固泥水盾构一般情况始发端头采用旋喷桩、素墙结合降水的加固方式，端头加固平面图如图1所示。

素墙分为洞门素墙和U形素墙。

洞门素墙采用C15混凝土，厚800mm-1200mm地下连续墙。

为保证素墙接缝处的止水效果在素墙接缝外侧采用Φ800@500m三重管法高压旋喷桩补强加固。

加固范围：盾构掘进方向围护结构外13m，加固宽度为U形素墙内全断面加固，隧道范围内上下各3m。

盾构始发接收技术一、盾构始发技术盾构始发是指利用反力架和负环管片，将始发基座上的盾构，由始发竖井站推入地层，开始沿设计线路掘进的一系列作业。

盾构始发在施工中占有相当重要的位置。

1）盾构始发方式盾构始发方式根据盾构主机、后配套及相关附属设施是否一次性放置于地下，分为整体始发和分体始发；根据临时拼装的负环管片是否采用半环方式，分为整环始发和半环始发；根据盾构始发的线路不同，又可分为直线始发和曲线始发。

（1）整体始发与分体始发①整体始发。

整体始发是指将盾构主机和全部台车安装在始发井下，盾构始发掘进时带动全部台车一起前进的施工技术。

当具备整机始发条件时，尽量采用整体始发，以便充分发挥盾构施工安全、快速、高效的优势。

目前盾构施工中，采用的整体始发主要有利用车站整体始发和利用“始发竖井+反向隧道+出土井”的整体始发两种方式（图6.13）。

图6.13 盾构始发井+反向隧道+出土井整体始发方式示意图利用“始发竖井+反向隧道+出土井”的整体始发方式只需增加一个出土竖井的投资，在出土井施工场地许可的情况下，可以在始发井和出土井同时施工的情况下，从两个工作面相向施工70 m左右的反向隧道，能大大节约工期。

因此，在车站条件不具备盾构机整体始发时，可优先考虑“始发竖井+反向隧道+出土井”的整体始发方式。

②分体始发。

盾构按常规整体始发需要80 m长的始发竖井或车站空间。

如此长的竖井不但造价昂贵，而且在繁华的城市中很少具备这样条件的场地。

车站也有可能因场地拆迁或总工期控制等因素一时不能提供盾构整体始发空间，这时就需要采用分体式始发。

分体始发是将盾构主机与全部或部分台车之间采用加长管线连接，盾构主机与全部或部分台车分开前行，待初始掘进完成后再将盾构主机与全部台车在隧道内安装连接进行正常掘进（图6.14）。

盾构分体式始发时，盾构主机与地面台车之间采用的电缆、油管等管线需加长连接，在盾构掘进80 m 左右后拆除负环，将后配套台车吊入始发井内，并拆除台车与盾构主机相接的加长管线，对台车与盾构主机重新进行连接，然后按正常掘进模式掘进。

盾构始发掘进要点
1、盾构始发掘进时的总推力应控制在反力架承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切人地层所产生的扭矩小于始发基座提供的反扭矩。

2、在盾构推进、建立土压过程中应注意对洞门密封、始发基座、反力架及反力架支撑的变形、渣土状态等情况进行认真观察，发现异常，应适当降低土压力(或泥水压)、减小推力、控制推进速度。

3、由于始发基座轨道与管片有一定的空隙，为了避免负环管片全部推出盾尾后下沉，可在始发基座导轨上焊接外径与理论间隙相当的楔木，使楔木将负环混凝土管片托起。

4、在盾构内拼装好整环后利用盾构推进油缸将负环管片缓慢推出盾尾，直至与反力架接触面接触，并用管片螺栓连接固定。

负环及以后管片将按照正常的安装形式进行安装。

5随着负环管片的拼装，应不断用准备好的木楔填塞负环管片与始发基座轨道及三角支撑之间的间隙，待洞门围护结构完全拆除后，盾构应快速地通过洞门进行始发掘进施工。

6、始发前盾尾钢丝刷必须用手涂盾尾密封油脂，且必须达到涂抹质量，饱满、均匀，每一根钢丝上均粘有油脂。

7、严禁盾构在始发基座上滑行期间进行盾构纠偏作业。

8、盾构始发过程中，严格进行渣土管理，防止由于渣土管理控制不当造成地表沉降或隆起;开始掘进后，必须加强地表沉降监测，及时调整盾构掘进参数。

9、当盾尾完全进入洞门密封后，调整洞门密封，及时通过同步注浆系统对洞门进行注浆，封堵洞圈，防止洞门密封处出现漏泥水和所注浆液外漏现象的发生。

同时严禁有松开推进千斤顶的动作。

10、在始发阶段由于盾构设备处于磨合阶段，要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效使用。

盾构始发施工方法与技术措施1）盾构始发流程
本工程盾构始发施工具体工艺流程详见下图。

盾构始发施工流程
2）施工方法及要点
盾构始发施工方法及要点详见下表。

盾构组装顺序示意图
盾构始发施工方法及要点
以防止盾构机主机在基座上产生旋转。

防止碰撞。

配电系统，
前的条件验收工作，始发条件经自检，检查结果全部达到要求，报监理初审，
检测其标高、
吊机收紧后，用氧焊割除或拆除螺栓。

先拧紧螺栓，
盾构始发易出现基座变形、姿态突变等质量通病，其主要预防技术措施详见下表。

盾构始发施工质量通病及预防技术措施。

盾构始发、过站、起吊技术研究由于地铁隧道绝大部分在城市中,受交通及空间影响,盾构机的始发、过站、起吊在很多地方会遇到困难,进而影响我们的工法及投资。

要更好的解决这个问题需要设计人员详细了解盾构机的构造尺寸及施工方法.过站一般是在交通条件不允许或是受工期影响较大时采用的工法.在交通及空间允许的情况下应尽量考虑站外过站,减小车站基坑深度.掉头分站内掉头和站外掉头,站外掉头和正常盾构接收始发基本一样,主要是站内掉头不一样,站内掉头要考虑盾构掉头的空间.主要运用在地面无吊出条件的情况.这个工法对车站结构布置要求较高.转场一般在运用在盾构掘进长度较长的情况,为了提高出土及管片吊装的效率采用的工法.一、盾构机主要技术参数（设备规格）由于西安主要采用小松盾构机,所以主要介绍该型盾构机,小松盾构机的吊装可归纳为主机、连接桥、后配套拖车三套系统吊装；（1）主机三大组件：第一节：刀盘+切口环（前体）直径=6340mm，长度L=1460（φ6370mm）+3450mm。

第二节：支承环（中体）直径φ=6340mm，长度L=3300mm。

第三节：盾尾（后体）直径φ=6340mm, 长度L=2904mm。

（2）主机与拖车间连接桥：连接在主机及1号拖车之间，主要装备有初级皮带运输机、二级管片吊运机及拖车与主机间的所有动力电缆、液压管线等。

该双轨梁是本台盾构机尺寸较长的大件之一，长14m。

（3）后配套拖车系统：第一节：装备有操作室、空压机、储气罐及盾尾油脂泵系统等，长度6.5m、宽4.2m、高3.84m；第二节：装备有同步注浆泵、润滑油脂泵系统等，长度 6.5m、宽度4.2m、高3.84m；第三节：装备有液压油箱及液压泵站系统及掌子面土体改良系统等，长度6.5m、宽度4.2m、高3.84m；第四节：装备有变频器配电柜及箱式变电站，长度 6.8m、宽度4.2m、高3.84m；第五节：装备有低压配电柜、高压电缆储存装置等，长度6m、宽度4.2m、高3.84m；用来出渣的皮带输送机装备在每台后配套拖车的上部。

调整掘进方向，始发阶段空间定位意义在于保证盾构机始发掘进的隧道线形满足设计规范，不超限。

(1)盾构机始发时一般处在直线段或者缓和曲线段，在直线段盾构机始发采取盾构机轴线与设计轴线平行或者重合的方式来始发。

(2)在缓和曲线段采取盾构机轴线与隧道设计轴线相切的方式来始发（切线始发）。

(3)在小曲线段，盾构机始发采用盾构机轴线割隧道轴线的方式来始发（割线始发）。

割线的确定根据隧道设计轴线的曲线半径、盾构机体长度、盾构机调整方向的操作因素来考虑。

Cad制图的方法，简单、精确。

(4)考虑始发井主体结构、维护结构的目的在于确定其结构施工成果是否偏差过大，影响洞门密封的安装，保证洞门密封效果。

(5)盾构机沿轴线方向的定位对盾构始发影响不大，但准确的定位会对洞门施工产生影响，主要指零环与主体结构在轴线方向上的距离，洞门施工时是否需要切割或拆除零环。

2、始发托架和反力架的安装定位一般在始发井主体结构施工时即进行始发托架、反力架安装预埋件的安装固定。

盾构机始发托架、反力架的安装定位依赖于预埋件安装位置和强度，因此预埋件需定位准确，安装牢固；盾构机始发托架的安装定位，依据盾构机始发空间位置来确定，在安装方面主要考虑其固定牢固；反力架的安装定位需考虑盾构机始发的空间位置，选择合理的固定方式，以保证足够的始发反力，从受力的角度分析，反力架的安装需满足抗弯、抗剪、抗拔；反力架的基准钢环平面要与盾构机始发方向垂直，基准环的空间位置，与待拼装的负环位置要准确对应。

3 洞门密封的安装、洞门破除、始发负环管片的拼装1、洞门密封的结构图1 洞门密封结构2、安装注意要点定位准确、安装牢固。

3、洞门破除检查确定地层稳定的条件下方可破除洞门，洞门破除要遵循快速破除，及时清理，迅速推进、刀盘快速顶到掌子面为原则。

4、负环管片拼装方法在盾尾刷上直接拼装。

图2 负环管片拼装负环管片一般采取错缝拼装，根据负环管片拼装成果为直线选用管片，考虑隧道设计轴线线形因素，可在-1环开始调整管片类型和拼装点位，拟合施工曲线。