1、    結合廣州地鐵談盾構隧道施工摘要：結合廣州市軌道交通三號線天華區間盾構工程為實例，闡述了海瑞克土壓平衡盾構機在地鐵盾構隧道施工中的主要內容，并針對施工中遇到的一些具體問題提出了解決辦法。 關鍵詞：地鐵 盾構 隧道 1、工程概況廣州市軌道交通三號線天華區間盾構工程分為兩個區間（天河客運站五山站區間以及五山站華師站區間），主要由兩條圓形盾構隧道為主組成，雙線長6259.615m。隧道標稱內徑為5400mm；埋深為1128m；平面最小曲線半徑為350m；最小豎曲線半徑為3000 m；最大坡度為19；最小坡度為3。天五區間隧道主要是在殘積層和全風化層中穿過

2、，頂底板差異不大，在中部偶見夾有球狀微風化巖石。近五山段頂板出現少量砂層。隧道洞身天然單軸抗壓強度最大值為153.40MPa。五華區間隧道主要是在強風化層中穿過，頂底板巖土分層有一定差異，存在上軟下硬或有夾層現象。中部為瘦狗嶺斷層破碎帶，以北均為花崗巖、花崗片麻巖帶或風化層，以南為白堊系紅層巖系。靠近華師站段隧道全斷面在微風化層中穿過。地表地形地貌變化也比較大。白堊系紅層隧道上方發育有較長段含水砂層。2、盾構掘進2.1刀具配置    地質情況對刀具配置起決定作用，隧道圍巖為I、II類(按地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規范中隧道圍巖分類)時，一般采用刮刀(俗稱羊角刀)，而對于

3、IIIVI類圍巖則使用盤形滾刀效果較好。盤形滾刀又有單刃和雙刃之分，單刃滾刀適合較硬巖或強度不均勻的圍巖，而雙刃滾刀適合一般硬巖及強度均勻的圍巖。針對本工程的地質情況，均配置單刃盤形滾刀。2.2掘進參數控制    (1)、控制刀盤扭矩。根據保護刀具、降低刀具磨損的要求，必須將刀盤扭矩控制在某一容許范圍內，而控制扭矩的主要依靠以下方法：                      減小推力：這是最簡單、有效的方法，但同時也會降低掘進速度。&

4、#160;   減小刀具的貫入度：即在保持掘進速度基本不變的情況下，提高刀盤轉速，一般達2.53r/m左右。當開挖面為全斷面硬巖時，減小刀具貫入度，能顯著降低刀盤扭矩。但刀盤高轉速不適用有孤石的圍巖，因為孤石很容易造成刀具崩裂。    向開挖面、土倉內加入土質改良劑：常見的土質改良劑及適用地層膨潤土適用砂砂礫地層發泡劑適用粘土粗砂地層高吸水性樹脂適用固結粘土砂礫地層其中發泡劑較為常用。    另外，在全斷面硬巖或孤石地層，可以向開挖面、土倉內加入冷卻水，以降低刀盤、刀具的溫度來保護刀具。    (2)、保持適當的土壓。若隧道

5、圍巖能夠自立，則可以采取空倉掘進的模式；若隧道圍巖無法自立，為了保持開挖面的穩定，則必須保持適當的土壓以穩定開挖面，控制地面沉降。土壓過低，則可能出現超挖；土壓過高，則有效推力降低，掘進速度降低，且地面可能隆起，造成后期沉降較大。土壓的確定與隧道埋深、地質情況、地面建筑物情況有很大關系，可以采用庫侖或朗肯等理論估算。在實際施工中，也可以根據出土量的情況來確定適當的土壓。在本工程掘進過程中一般保持1.52.0bar的土壓。    (3)、在刀盤扭矩、土壓、出土量滿足要求的情況下，盡可能加大推力，以提高掘進速度(80mm/min以上)，加快工程進度。而在掘進速度較快的情況下，則

6、要注意控制好盾構機的姿態、保持土壓穩定、同步注漿量。2.3同步注漿及二次注漿    由于刀盤的直徑為6280mm，而管片外徑6000mm，所以在管片離開盾尾后，理論上管片與圍巖之間將會有寬度為140mm的空隙，為控制地面沉降，必須用砂漿將空隙填滿。    (1)、盾尾同步注漿。    出現的主要問題：     堵管 出現堵管的情況，其原因主要是以下幾方面： 砂漿配比不好，以致砂漿初凝時間太短、砂漿易沉淀離析、砂漿流動性差        

7、 原材料不好，如砂太粗         盾尾漿管回砂         長時間停注前未注射膨潤土液洗管    漏漿        主要原因及處理辦法： 盾尾間隙過大。控制好盾構機姿態，選擇適當的管片，以保持良好的盾尾間隙 尾刷損壞。在管片迎水面墊厚約15cm 左右的海綿或者更換尾刷。 盾尾油脂注入量不夠。加大油脂注入量。    (2)、二次注漿。當地面沉降較大或隧道下坡且地下水豐

8、富時，可以進行管片背后二次注漿來穩定地面或堵水。    注漿材料可以用純水泥漿、砂漿或雙液漿。注漿設備可以采用注漿機或盾構機臺車上的同步注漿泵。注漿時應注意監控注漿壓力，如果壓力過大可能造成管片錯臺或縱裂。2.4常見問題及處理辦法    (1)、若螺旋輸送機被卡住(即扭矩超限)，無法正常出渣，可反復伸、縮螺桿并同時正、反轉，如低速正轉同時伸、縮螺桿，若超限則反轉同時伸、縮螺桿，如此反復，基本上都可以脫困。    (2)、若啟動刀盤時刀盤被卡住，則將部分推進千斤頂收縮，使土壓力、刀具貫入度減小即可以轉動刀盤。   

9、(3)、在非粘性地層，如砂層，若鉸接千斤頂拉力較大，說明刀盤的擴孔能力較差，則要檢查刀盤的邊緣刀是否磨損過量而應該更換。3、管片拼裝3.1管片型號的選擇    一般主要根據盾尾間隙、線路特點、推進千斤頂行程來確定管片型號。選擇適當的管片可以有效地調節盾尾間隙，保證盾尾間隙和千斤頂行程比較均勻，有利于管片的受力。若盾尾間隙過小，則可能造成管片難以安裝、管片迎水面被盾尾壓崩、盾尾尾刷損壞、千斤頂撐靴與管片嚴重錯臺導致管片止水條損壞和管片崩缺等問題。3.2常見質量問題    (1)、管片在拼裝前一般要先檢查管片是否完好、型號是否正確、緩沖墊和止水條是否貼牢。在

10、拼裝過程中一定要注意對止水條的保護，若止水條損壞嚴重則很可能出現滲漏水的質量問題。    (2)、千斤頂撐靴正常情況下應該不會同時頂在兩塊管片的角上，但如果隧道管片發生扭轉，則可能會出現這種情況，那么要特別注意拼管片或掘進時會管片發生崩裂。    (3)、管片扭轉：如果拼裝管片時，盾構機的滾動角較大而且一直朝同一個方向，則可能會發生隧道管片扭轉的情況。因此應該通過調整刀盤的旋轉方向來減小盾構機在拼裝時的滾動角。    (4)、管片錯臺：在小半徑曲線(本工程最小曲線半徑R=350m)線路施工時，因推進千斤頂對管片有環向分力而造成管片環向

11、錯臺。解決辦法是在推進后及時復緊管片連接螺栓約束管片的環向位移，或者在拼裝時人為地將管片拼成與轉彎方向一致的錯臺。4、專題4.1壓氣換刀    主要作業步驟：    (1)、準備換刀工具、材料并檢查壓氣時要用的相關設備    常用的換刀工具有：刀具磨損量具、手拉葫蘆、液壓千斤頂、螺桿千斤頂、分離式千斤頂、撬棒、扳手(開倉門及拆、裝刀具時用)、氣動打磨機、鐵錘    準備的材料有：刀具及其配件(拉緊塊、U型塊、螺絲等)、吊耳要檢查的設備有：空壓機（包括備用空壓機）、管路(水管、氣管)及接口、照明設施、人閘及土倉的壓力

12、表、人閘與指揮室的通訊(2)、排出土倉內的渣土，當土壓降至較低時(0.5bar以下)，向土倉加入壓縮氣體，同時土倉內加入膨潤土，轉動刀盤，繼續出渣。一段時間后停止加入膨潤土。當螺旋機后閘門有較連續且較大壓力的氣體噴出即可停止出土，然后等待半個小時左右看土倉內的氣壓是否能夠保持穩定，即氣壓上下浮動不能超過0.1bar 。如果土倉內的氣壓，無法上升到預定值，且空壓機排壓較低，或者氣壓上下浮動過大都說明土倉漏氣。檢查地面、鉸接、盾尾是否漏氣。(3)、土倉內氣壓穩定后，換刀人員進入人閘，相關材料工具也要運進去。準備好后，向人閘內加壓，加壓程序要按照有關帶壓作業規范的要求。(4)、當人閘的氣壓與土倉的氣

13、壓基本一致時，打開平衡閥，換刀人員打開土倉門進入土倉開始換刀作業。    常見問題及處理辦法：(1)、若換刀時刀具不慎掉入土倉內，而土倉內泥渣較多很難定位刀具及打撈時，則換刀人員進倉作業時帶上鐵鍬和編織袋，將土倉內的渣土裝袋即可。(2)、若作業過程中，發生氣管爆裂、空壓機故障等問題時，首先要冷靜，想辦法穩住氣壓，同時盡快通知作業人員進入人閘以便及早減壓出來。(3)、要做好各項人員安全措施及災害防治措施。對工作人員要進行全面體檢，體檢不合格的人員禁止入內。要注意壓氣作業過程中因焊接、漏電、打磨等作業可能引起火災。各種應急設備如高壓氧艙、單架等應處于準備狀態。4.2盾構始發與到

14、達    (1)、到達前要做好以下工作：    校核盾構機姿態及位置，盾構機軸線應較洞門軸線稍微高13cm    洞門臨時擋土墻鑿除 盾構機接收平臺的鋪設 洞門環板、壓板的設置 搶險物資設備的準備    (2)、始發時要做好以下工作： 盾構機、始發架、反力架的安裝、測量定位 洞門臨時擋土墻鑿除 洞門環板、壓板的設置 搶險物資設備的準備5、施工管理5.1人員配置    以德國海瑞克土壓平衡盾構機為例：(1)、技術管理人員    隧道領班工程師兼盾構機操作手 1人    機電工程師 3人