盾构空推过矿山法隧道施工技术分析唐宏雷

盾构空推过矿山法隧道施工技术分析唐宏雷

唐宏雷

河南中隧劳务有限公司453000

摘要：城市地铁建设中采用盾构法施工可以有效的减少施工对地面建筑物、路面行车的影响，但地铁隧道开挖过程中经常会遇到孤石群、硬岩，或者经过长距离的上软下硬的地段，此时利用盾构法施工刀具磨损比较快，会影响到隧道掘进的速度，因此，需要将盾构法施工与矿山法结合起来使用。

关键词：盾构；空推过矿山法；隧道施工

1工程概况

某市地铁7号线其中一标段施工时需要穿越岩层基岩隆起及孤石群段，区间隧道需要穿行于粉砂、砾砂、全风化花岗岩、粉砂等地质土壤，局部需要通过微风化花岗岩及中等风化花岗岩，这种情况下，为了保证施工安全以及工程顺利开展，施工单位综合考虑各种因素之后，选择盾构法与矿山法相结合的施工方法。盾构区间右线设计里程范围为YDK13+304.7~YDK14+237.85，该标段的施工长度为954.732m，其中纯盾构法施工的长度为710.294m，复合施工标段的长度为244.438m。

2盾构空推过矿山法隧道施工基本原理

盾构空推过矿山法隧道施工技术根据盾构剩余段长度分别划分盾构、矿山法施工长度，盾构机继续向前掘进的同时，从吊出井处向盾构机方向进行相向矿山法开挖，开挖断面大于盾构机刀盘，加强初期支护措施，根据任务划分完成矿山法开挖后，封堵接头端墙，矿山法段施工盾构掘进导台。盾构机到达端墙、步入导台后，进行空推拼装管片过矿山法隧道，同时进行背后回填及注浆，直至盾构机到达吊出井。

3施工工艺技术流程

3.1施工准备

矿山法及盾构施工的分界面地表为空地，但由于左线隧道掘进以及隧道开挖时地层失水导致临近的部分建筑物出现了开裂的不良现象，盾构施工必须要能够比较安全平稳的进入暗挖空推段，尽可能减少对地层的二次扰动，施工单位在现场施工之前必须要做好空推准备。当混凝土施工强度达到设计要求的90%左右时，需要隧道的填土工作，填土的方向应从矿山法与盾构施工的分界面向竖井方向进行。竖井段到15m路段选择半断面隧道施工方法，盾构机开始进入暗挖空堆前一段距离之前需要对管片的姿态进行测定，一般情况下控制在50m左右即可。

3.2暗挖空推段及盾构接口处理

矿山法隧道开挖之后，需要将玻璃纤维筋格栅水平放置在端头墙位置，要保证格栅与隧道端头的最后两榀密排格栅钢架同步架设，两种格栅搭接时可以利用12号铅丝进行绑扎，玻璃纤维筋格栅深入钢筋格栅的长度要超过300mm，绑扎牢固后要利用混凝土喷灌密实。混凝土喷射施工与隧道最后三品密排格栅混凝土的喷射应同步完成，混凝土喷射要在纤维筋网与水平格栅绑扎完成之后进行。端头位置三品密排格栅的设置如图1所示。端头墙处需要严格按照设计要求完成洞门预埋件的设置，保证预埋件的位置准确、尺寸精确，为了保证盾构机能够顺利的进入到暗挖空推段，必须要控制好洞门钢环的曲率。

3.3导台施工

矿山法隧道施工完成后，在隧道底部施工导向平台。导台支撑着盾构机并为盾构机前进起导向作用，盾构机在导台上空载推进并拼装管片。导台采用C30素混凝土施工，高度为400mm。由于盾构机刀盘外径为8830mm，刀盘顶部与隧道壁有270mm空隙，因此矿山法隧道严禁超挖，同时导台的高度和轴线必须控制在设计允许的误差范围内。导台断面弧长与隧道中心夹角为60°，以保证盾体与导台有足够的接触面；导台弧面施工必须满足设计要求，使盾体与导台保持均匀接触。

为确保盾构机顺利步入导台，交接面处导台标高比设计面低2－3cm，避免出现凿除的现象。

导台起点从端头墙开始，一直至吊出井内，在端头墙位置做10‰的坡度以便于盾构机顺利爬上导台。因盾构机中盾与尾盾之间是焊缝连接拆机时必须刨开焊缝，所以在吊出井内的导台需改变断面形式(亦可使用接受架)，中心段之间预留1m长的缺口，使盾构机中尾盾在缺口处顺利刨开。同时在井内导台两侧1000mm的操作台上预埋400mm×200mm×20㎜厚的钢板以便于盾构机拆除。

3.4盾构空推施工过程

盾构机在导台上前行，每前行1．5米安装一环管片。再管片拼装反力由堆放在刀盘前方的砂土混合物堆提供，原设计采用喷射豆砾石，考虑到豆砾石透水性较强，盾构机前方为空，抵制不住浆液流失，根据施工经验，采用一定级配的砂土进行堆放，既有利于盾构机推进时砂土两边散落，又可减少渗透性，进而减少浆液流失。管片拼装工艺与正常掘进时的工艺相同，管片要根据盾尾间隙与油缸行程差结合盾构姿态选择合适的管片。

盾构掘进模式采用空压模式，掘进推力控制在800T以内，盾构掘进过程中如果掌子面上有较大的水在涌入隧道，为防止管片上浮，待管片拖出盾尾后及时在顶部将管片进行固定，管片固定采用从吊装头上安装螺杆进行固定，隔2环固定1环。

3.5管片背部回填与注浆管片拼装完成后，要及时进行管片外径与初衬间的回填工作，用喷射的砂土混合物在管片脱离盾尾时进行管片支撑，以防管片下沉产生错台。管片背部回填是在刀盘前方，将500mm的导管从盾构机盾壳外伸入到当盾构机中盾或者盾尾进行，在回填时盾构机停止前行，使用喷射机自刀盘前方向盾体后方吹入有一定级配的砂土混合料，同时安排3－4人用铁锹在前盾两侧进行填充。盾构每前行0．5m－0．8m时喷射一次，以确保管片背部充分密实。

在推进的同时离盾尾3－5环后进行同步双液注浆。利用两台注浆系统同时在已成环管片两侧进行水泥浆－水玻璃注浆作业。在已拼装成环管片10－15环的顶部间隔一环打开管片注浆孔进行二次注浆，为了保证达到对环向空隙的有效填充，同时又能确保管片结构不因注浆产生变形和损坏，注浆压力取值为0．1－0．2MPa。

空推段掘进完成的最后阶段盾尾即将到达洞门20－30cm时停止掘进，对洞门与盾尾的间隙进行湿喷封闭，然后用同步注浆设备进行注浆，确保空推段所有管片背后全部填充饱满，同时对所有管片螺栓进行再次复紧。

4技术总结与质量控制分析

4.1技术总结分析

盾构机空推过矿山法段地铁隧道施工技术实践应用中，其技术要点为：（1）在设计图的支持下，结合施工区域的实际概况，注重矿山法开挖方式的合理运用；（2）为了确保盾构机的向前推进不受影响，应加强导台施工方式使用；（3）深入分析盾构机的功能特性及施工段的具体情况，加强盾构掘进的严格把控；（4）为了保持盾构机良好的作业效果，应注重其掘进中空压模式使用，加强盾构空推段施工控制。

4.2质量控制分析

为了满足现代城市建设需要，充分发挥盾构机空推过矿山法段地铁隧道施工技术优势，应加强其施工质量控制分析。具体的控制要点包括：（1）注重工程施工全过程的严格把控，及时消除其中可能存在的安全隐患；（2）强化地铁施工人员安全控制意识，降低施工问题发生率；（3）建立高效的质量控制机制，并健全与之相关的控制体系，为工程作业计划实施提供科学指导。同时，应将地铁隧道施工控制工作落到实处，确保其质量控制有效性。

结语

综上所述，盾构空推过矿山法隧道施工技术的应用能够确保掘进施工效率与质量，有效缩短工程进度，保证地铁隧道工程的整体结构稳定性与安全性，针对这一技术进行的研究分析具有重要价值。行业工作者们应对这一技术的应用进行深入的研究分析，结合成功范例对工程建设环节进行优化，进一步提升隧道掘进施工效果。

参考文献：

[1]盾构空推过矿山法隧道施工工法[J].市政技术，2015，33(03)：4-5.

[2]陈方铭.矿山法与盾构组合施工地铁隧道管片的受力及变形研究[D].武汉工程大学，2015.