1、盾構(gòu)隧道水中進(jìn)洞施工技術(shù)一、前言隨著當(dāng)今施工水平的不斷提高， 施工中對盾構(gòu)隧道水中進(jìn)洞 施工技術(shù)的要求也日漸提高。 因此， 如何積極采用科學(xué)的施工技 術(shù)，不斷完善施工技術(shù)管理就成為當(dāng)前一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。二、盾構(gòu)隧道的介紹采用盾構(gòu)法建造隧道或各種地下管道， 一般是在預(yù)先建造好 的工作井內(nèi)進(jìn)行盾構(gòu)的安裝、 調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)， 并將其準(zhǔn)確地?cái)R置 在符合TRANBB設(shè)計(jì)軸線的基座上，待所有施工準(zhǔn)備工作就緒 后，開始沿設(shè)計(jì)軸線向地層內(nèi)掘進(jìn)施工， 當(dāng)盾構(gòu)將要到達(dá)終點(diǎn)時(shí)， 應(yīng)準(zhǔn)確測定盾構(gòu)的現(xiàn)狀位置， 并調(diào)整和控制其的姿態(tài)， 使盾構(gòu)正 確無誤地進(jìn)入預(yù)先建造安裝好的接收井內(nèi)的基座上。盾構(gòu)的進(jìn)出洞工序是盾構(gòu)法建造隧

2、道的關(guān)鍵工序， 該工序施 工技術(shù)的優(yōu)劣將直接影響到建成后隧道或管道的軸線質(zhì)量、 進(jìn)出 洞口處環(huán)境保護(hù)的成效及工程施工的成敗。盾構(gòu)的進(jìn)出洞施工技術(shù)必須根據(jù)工程所處地層的土質(zhì)、水 文、環(huán)境條件和環(huán)境保護(hù)要求的等級而制定，如何科學(xué)、合理地 運(yùn)用各種不同的進(jìn)出洞技術(shù)， 使其符合各工程的特定工況條件要 求。三、盾構(gòu)隧道水中進(jìn)洞施工中存在的問題1、高水壓問題在高水壓條件下盾構(gòu)施工， 必須能夠防止地層發(fā)生突涌水而 引起地層坍塌； 盾構(gòu)機(jī)必須具有很好的密封性能， 包括主軸承的 密封、盾尾密封和鉸接密封等； 管片結(jié)構(gòu)要有良好的密封防水性 能；此外，在需要停機(jī)檢查、更換刀具時(shí)具有足夠的可靠、可行 的安全措施。2、

3、軟硬不均地層問題盾構(gòu)一般適用于軟土施工， 當(dāng)?shù)貙虞^硬時(shí)掘進(jìn)比較困難， 效 率較低；地層軟硬不均勻?qū)Φ侗P、刀具也有不利影響，磨損加大 甚至出現(xiàn)非正常損壞； 并且對盾構(gòu)行進(jìn)姿態(tài)控制也會造成不利影 響。3、洞門處土體涌入井內(nèi)洞口封門拆除后， 井外土體不能自立， 井內(nèi)洞圈的密封裝置 還不能阻擋洞外的土體， 所以洞口外土體隨之進(jìn)入井內(nèi)， 造成地 面沉陷， 影響附近地下管線和地面建筑物的安全使用， 如情況嚴(yán) 重，則造成井下無法施工。4、洞口周圈涌泥水由于在出洞施工時(shí)損壞了洞口密封裝置， 盾構(gòu)出洞后沒有及 時(shí)做好洞口防滲漏處理， 故在盾構(gòu)未全部通過工作井洞圈或已經(jīng) 脫出洞圈時(shí)， 井外泥水不斷從洞圈與盾構(gòu)或隧

4、道之間的間隙涌入 井內(nèi)。如不及時(shí)處理， 將導(dǎo)致地面沉陷及洞口處已建造好的隧道 產(chǎn)生過量沉降。5、盾構(gòu)出工作井洞口上抬或下沉盾構(gòu)出工作井洞口后， 就失去了基座的支撐， 若 在施工中對正面平衡壓力值的設(shè)定和控制不當(dāng)， 則極易產(chǎn)生盾構(gòu) 的上抬或下沉， 這將使剛建成的隧道偏離設(shè)計(jì)軸線， 甚至無法正 常施工。進(jìn)土部位和進(jìn)土量控制不當(dāng)，易使盾構(gòu)上抬，于是地面 也隨之隆起； 正面土體流失過量， 超量出土， 易使盾構(gòu)產(chǎn)生下沉。 管片產(chǎn)生碎裂、環(huán)面不平、內(nèi)外張角嚴(yán)重、縱縫喇叭大、環(huán)向旋 轉(zhuǎn)等不良現(xiàn)象。6、盾構(gòu)出工作井洞口時(shí)上抬或下沉 盾構(gòu)出工作井洞口后， 就失去了基座的支撐， 若在施工中對 正面平衡壓力值的設(shè)定

5、和控制不當(dāng)， 則極易產(chǎn)生盾構(gòu)的上抬或下 沉，這將使剛建成的隧道偏離設(shè)計(jì)軸線，甚至無法正常施工。進(jìn)土部位和進(jìn)土量控制不當(dāng)， 易使盾構(gòu)上抬， 于是地面也隨 之隆起；正面土體流失過量，超量出土，易使盾構(gòu)產(chǎn)生下沉。四、盾構(gòu)隧道水中進(jìn)洞施工技術(shù)1、建立推進(jìn)施工的良好后盾系統(tǒng) 后盾系統(tǒng)由后盾管片、 支撐體系及反力架等組成， 其不但要 穩(wěn)固牢靠，同時(shí)必須有一個(gè)準(zhǔn)確的后座支承面和適應(yīng)施工的垂直 與水平運(yùn)輸?shù)霓D(zhuǎn)折通道。2、確保洞口處土體穩(wěn)定當(dāng)盾構(gòu)機(jī)從洞門始發(fā)， 或盾構(gòu)機(jī)到達(dá)接收井， 在穿洞門時(shí)都 必須先鑿除端頭井洞門口的圍護(hù)墻。 一旦圍護(hù)墻鑿除后， 洞門口 就暴露出地下的自然土體，該土體在地下 10 余米深，洞

6、門直徑 達(dá)6m甚至更大，肯定不能自立，并且地下水豐富，如果不采取 措施，洞門口連土帶水涌入端頭井內(nèi)而形成事故。 因此洞門口的 土體必須作加強(qiáng)處理，以保證洞門口圍護(hù)墻鑿除后土體能自立。 其次還要保持洞外土體與洞門外井壁處于密封狀態(tài)， 使地下水也 不會流入井內(nèi)。 以達(dá)到安全施工之目的。 洞門口土體的加固方法 選擇是根據(jù)端頭井洞門外土層物理力學(xué)指標(biāo)、隧道直徑和埋深、 洞門結(jié)構(gòu)、拆除方法、地面及周圍環(huán)境等因素，來選用合理、安 全的地基加固處理方法和范圍。常可采用：高壓旋噴樁、水泥土 攪拌樁、SMV樁、注漿法、凍結(jié)法、降水法等。3、對洞門外土體進(jìn)行加固或穩(wěn)定處理 采用土體穩(wěn)定措施后，洞門外土體能穩(wěn)定自立

7、相當(dāng)長時(shí)間， 可大膽拆除封門， 盾構(gòu)即可進(jìn)出洞， 但在施工時(shí)必須對加固處理 后的土體實(shí)際性能作檢測， 確認(rèn)其達(dá)到施工所規(guī)定的要求， 方可 拆洞口封門。當(dāng)前常用的土體穩(wěn)定技術(shù)有降水、地基加固、凍結(jié)（一）、降水降水可有效地疏干砂性土中的地下水，提高該層土的密實(shí) 度，但不能大幅度提高土體的強(qiáng)度。 如洞口敞開面積大、 埋深深、 敞開時(shí)間長， 仍會有土體失穩(wěn)坍塌的問題存在， 此時(shí)降水僅能作 為輔助措施；再則降水效果還受到降水深度、土質(zhì)條件、周圍環(huán) 境條件等的限制，只能在許可條件下使用二）、地基加固地基加固可采用深層攪拌、注漿、旋噴樁等方法，目的是將 洞口處一定范圍內(nèi)土體預(yù)先固結(jié)起來，達(dá)到進(jìn)出洞時(shí)所需的強(qiáng)

8、 度，能使洞口封門拆除后洞口處暴露的土體自立。 但地基加固后 的土體強(qiáng)度均勻性差， 特別是在軟土地層中尤為突出， 所以必須 加強(qiáng)檢測，使加固土體的強(qiáng)度，使其均勻性、加固范圍等均符合 加固設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。加固設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到工程所用盾構(gòu)的性能， 如網(wǎng)格盾構(gòu)是擠 壓性的正面無切削設(shè)備， 則不宜采用加固技術(shù)； 對于全斷面切削 刀盤，則應(yīng)考慮加固土體的強(qiáng)度及出渣輸送的可能性。（三）、凍結(jié)法使土體中水分凍結(jié)， 整個(gè)凍結(jié)范圍內(nèi)土體暫時(shí)形成具有相當(dāng) 強(qiáng)度的凍結(jié)固體，在這種凍結(jié)固體支護(hù)下，拆除洞口封門，待掘 進(jìn)設(shè)備進(jìn)入洞門圈內(nèi)、 洞口密封裝置安裝完畢、 洞口施工時(shí)的密 封性能建立后再解凍， 進(jìn)入正常進(jìn)出洞施工。 這

9、種技術(shù)在煤礦建 井施工中已廣泛應(yīng)用， 國外用于隧道施工已有許多實(shí)例， 我國在 隧道施工中亦已開始應(yīng)用。4、洞門破除始發(fā)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的鋼筋對盾構(gòu)機(jī)刀具的危害極大， 盾構(gòu)機(jī) 始發(fā)掘進(jìn)前必須破除。 掘進(jìn)前洞門處土體已經(jīng)進(jìn)行了加固， 抽芯 檢查證實(shí)，加固效果非常好，但為減小土體擾動，保持土體的穩(wěn) 定性，決定用人工破除圍護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土， 且保留一層鋼筋 和混凝土保護(hù)層作為外部支護(hù)， 待盾構(gòu)機(jī)頂?shù)蕉撮T時(shí)再割除掉鋼 筋，盾構(gòu)機(jī)迅速向前推進(jìn)，頂住土體，防止洞門處土體坍塌。出 洞時(shí)，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)刀盤頂?shù)戒摻顣r(shí)再進(jìn)行割除，防止土體坍塌。5、采用自動導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)與線形控制 運(yùn)用自動導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)和管片位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測， 并計(jì)算顯示盾構(gòu)機(jī)和安裝管片的正確位置以及線路的校正數(shù)據(jù)。 據(jù)此，通過分區(qū)控制推進(jìn)油缸來控制盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)， 必要時(shí)輔以 鉸接油缸和超挖刀進(jìn)行糾偏； 為防止盾構(gòu)機(jī)滾動， 利用設(shè)于盾體 上的穩(wěn)定器來加以控制或使刀盤反轉(zhuǎn)來