关于盾构机到达停机后施工盾构接收井进行设备解体、吊装的浅谈
邓伟庆（中铁一局城轨公司 陕西西安 710054）
摘要：北京地铁四号线20标段北宫门站～龙背村区间盾构接收井受到拆迁因素的影响，导致盾构机掘进到达接收井位置后才进行盾构接收井围护结构、土方开挖及支护、主体结构的施工，是典型的盾构机接收工序倒置的施工案例，在全国范围内较为少见。最终，成功的完成了接收井围护与主体结构的施工，安全的将盾构机解体、吊出。
关键词：盾构机；施工；设备解体
1.工程概况
北京地铁四号线20标段范围为一站两区间。其中北宫门站～龙背村区间隧道单线长度为506.7m，此区间包括一座地下二层框剪结构的盾构接收井。北～龙区间原设计工筹为盾构机从北宫门车站右线始发，到达北～龙区间盾构接收井后进行掉头从而完成左线的掘进。
2.原设计正常工序流程
盾构接收工艺按照业内正常的做法，即在盾构机出洞到达前，要完成盾构接收井的围护和主体结构，并且做好盾构的接收准备。（如洞门的凿除、接收架的安放、固定、洞门帘布的安装等）具体见盾构接收施工流程图为：施工准备→盾构接收井施工→洞门部分凿除→洞门密封的安装→接收托架安装→到达段掘进→贯通后步上接收托架。
3.实际工筹安排
在实际施工过程中盾构接收井施工范围受到部队加油站拆迁的影响，导致接收井无法施工。项目上考虑了将接收井沿线路方向前后移动的设想，并邀请专家、设计、监理及业主一起讨论，实地踏勘考察，由于周边交通道路及河流等环境的影响，不具备迁移条件。考虑已经影响到隧道洞通及洞内安装、铺轨等一系列目标节点工期，为了保证施工进度，各方经过专题讨论后同意，决定盾构机从北宫门车站北端头右线始发，到达北～龙区间盾构接收井后停机。一旦拆迁问题解决，立刻组织接收井围护结构、土方开挖及支撑施工，从而开挖出盾构机后进行解体、吊装，运至北宫门车站北端头左线二次下井始发完成剩余隧道的掘进；左线始发、掘进的同时，接收井进行主体结构施工。（详见图3.1）
图3.1 实际盾构掘进顺序图
4.施工过程中采取的保障措施。
4.1 确保盾构机准确无误的到达停机位置所采取的措施。
（1）停机前做好洞内的控制测量；
（2）加强人工测量检测盾构机的导向系统是否正常；
（3）确定盾构机的停机里程；
（4）根据盾构机的几何关系和导向系统的显示里程，推算出盾构机的实际掘进里程，最终使其到达指定的停机位置；
（5）停机后做好盾构机上方的地面监控量测。
4.2 在不具备安放接收架的情况下安全的开挖出盾构机并且进行解体、吊装所采取的措施。
盾构接收井地质情况在地勘报告中显示地面下10米至21.6米范围内为砂卵石层，盾构机停机位置埋深在10米，主要地层为粉细砂及卵石层。盾构接收井内的土方开挖作业意味着盾构机即将被挖出，进一步等待的将是解体、吊装。在不具备安放接收架的情况下，结合了地质情况的特点，为了保证盾构机在开挖、解体及吊装过程中的安全，采用了盾构下方土体注浆加固及支撑的方式来保证安全。解决了在不具备安放接收架的情况下成功的完成了盾构机解体、吊装的安全问题。
施工方案
a、北-龙区间盾构接收井盾体下部注浆加固深度为4.4m，纵向间距250mm，横向间距500mm两排布设；分别倾斜和垂直打入砂卵石层中，深入基底下1m，斜管与直管梅花形交错布置，进行注浆加固；临时支撑采用［28b三角支架间距0.8m沿盾体两侧进行支撑，三角支架之间采用同材料连接钢架进行连接，形成整体支撑体系，以保证在开挖盾体及解体过程中的安全。施工工艺及浆液参数如下：
b、双液注浆
施工参数
加固范围：盾体下部砂卵层； 加固深度：4.4m；
浆液选择：水泥-水玻璃双液浆； 浆液配比：水灰比0.8:1～1:1；
水玻璃浓度35～40Be’； 水泥浆与水玻璃的体积比为1:0.6；
注浆压力：0.8-1.0 MP； 凝结时间：30-40s
孔位布置：间距500X250； 扩散半径：600mm
土层孔隙率：60%-85%； 土层填充率：0.9
浆液注入率：0.63； 浆液消耗系数：1.1
4.3 盾构机在地下长时间停机采取措施。
1、停机前，依据具体的停机时间制定详细的停机方案与计划，安排监测组和盾构队组织专人负责停机期间的工作。
2、做好停机前的最后一环的掘进，调节停机时的土仓压力比设定压力略大于0.2～0.3bar。
3、根据同步浆液的初凝时间，安排停机5～7小时后，再掘进50～100mm。掘进过程不进行注浆和出土，防止浆液凝固盾尾密封刷。
4、盾构停机时间较长，通过中盾和前盾的膨润土加入系统，在盾体周围注满泥浆，保持地层稳定，同时防止周围土体与盾体固结，避免盾构机再次掘进时土体摩擦力过大。
5、加强对盾构机土仓压力的监视和调整，根据地层情况确定土仓压力警戒值。当土仓压力低于警戒值时，通过膨润土系统加入泥浆来保持土仓压力。
6、加强对地面的监测，及时反应地层的变形情况。
7、每隔3天，需要定期做小距离的推动。
8、停机期间，按正常保养程序对盾构机进行保养。
4.4主体结构未施工的环境下，在深基坑周边完成盾构机解体、吊装重物作业所采取的安全措施。
由于盾构机已经停放在龙背村接收井里，无法按照正常的程序解体、吊装（正常工序即施工完主体结构后再进行接收）。鉴于此情况，为确保基坑安全，吊装过程不向基坑施加侧压力，实施了施工吊车承台桩及承台梁的方案。主要施工方法是在吊车支点位置施工承台桩，承台桩为直径Ф1000mm的钻孔灌注桩，将其与承台梁连接，承台梁中心及周边采用300mm厚C25混凝土回填。承台桩打桩深度与接收井围护桩一致，承台梁与冠梁采用泡沫板进行隔离，防止吊装过程中挤压冠梁而形成不安全因素！
4.5盾构机进出洞的控制。
4.5.1盾构进、出洞端头加固
①盾构机端头进出洞土体加固采用旋喷桩配合搅拌桩方式进行加固，靠近车站及接收井端头采用单排φ800@600双管旋喷桩，搅拌桩采用三轴φ850@600。加固后的土体有良好的自立性，密封性、均质性，无侧限抗压强度不小于1MPa，渗透系数小于10-8cm/sec。
②加固范围为：盾构对盾构始发、接收端头沿盾构方向均9米，加固宽度为盾构隧道结构每侧3m，竖向加固范围为盾构隧道结构上下各3m。
③同时在加固体外侧设置一圈闭合的止水帷幕，并加强盾构进出洞端头范围降水措施，沿加固范围四周布5口降水井，对端头处地下水进行降水施工。
4.5.2盾构机进、出洞姿态控制
①盾构机进洞前首先对洞门进行实际测量，掌握洞门的实际位置与设计存在的误差值，来指导和调整盾构机在始发架上的姿态。保证盾构机刀盘中心线与隧道中心轴线的关系满足进洞要求。
②根据我公司以往在华北地区的施工经验，盾构机进洞前将始发架抬高2cm,使盾构机以蛇形姿态进洞，防止盾构机载头现象。
③加大对反力架的监测频率，防止盾构机在进洞时反力架的变形、移位，影响盾构机的姿态。
④在盾构出洞前50m，测量成洞隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系，同时对接收洞门位置进行复核测量，确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。在考虑盾构机的贯通姿态时注意两点:一是盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差，二是接收洞门位置的偏差。综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整。纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。
⑤盾构机刀盘距离贯通里程小于10m时，在掘进过程中，专人负责观测出洞洞口的变化情况，始终保持与盾构机司机联系，及时调整掘进参数,控制好盾构姿态。
4.5.3进、出洞参数控制
（1）进洞参数控制
盾构进洞时，初始切削土体刀盘转速不宜过大，增加泡沫的用量，不出土，逐步建立土压平衡。根据施工经验，主要参数控制为：推力小于500t，刀盘转速1.0转/min，速度10mm/min。
（2）出洞参数控制
①在盾构机出洞前50米时, 选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速度，控制在20mm/min以下，推力逐渐降低，缓慢均匀地切削洞口土体，以确保到达端墙的稳定和防止地层坍塌，同时加强洞内盾构掘进方向的测量。
②加快信息反馈。加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导盾构机掘进。
③加强观测。专人负责观测出洞洞口的变化情况，始终保持与盾构机司机联系，及时调整参数。
④加强浆液管理。在拼装的管片进入加固范围后，浆液改为快硬性浆液，提前在加固范围内将泥水堵住在加固区外。
⑤密切关注洞门情况。当管片最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次注浆孔，注入双液浆进行封堵。注浆的过程中要密切关注洞门的情况，一旦发现有漏浆的现象立即停止注浆并进行处理。
⑥及时压紧橡胶帘布。通过压板卡环上的钢丝绳在盾体出洞及管片拖出盾尾时两次拉紧，以防止洞门泥土及浆液漏出。
4.5.4进、出洞风险规避措施
（1）加固体检查评价：在人工凿除洞门之前，采用垂直抽芯和水平观察孔的手段对加固体的效果进行认真分析和评价，确保加固体质量满足质量标准要求。
（2）增加必要的辅助施工手段，如加固体孔隙、间隙二次注浆；盾构端头深井降水等技术措施。
（3）洞门凿除顺序和凿除时间合理安排，减少掌子面的暴露时间，并严密跟踪监测其变形情况。
（4）盾构始发时，应快速组织，使盾构及时推进到掌子面。
（5）将盾构始发姿态抬高20mm，且始发托架与加固体之间设置导轨，防止盾构机“磕头”。
（6）加强负环拼装质量控制，通过加贴软木衬垫的方式，利用钢环调整好管片姿态。
（7）采用低推力、低转速、低速度推进。
4.5.5进出洞应急处理措施
（1）当洞门局部坍塌时，立即采用喷射混凝土封闭洞门，同时采用木板和方木进行支撑加固。
（2）洞门出现少量涌水且为清水时，采用PVC管进行引流。
（3）洞门出现大量涌水并带有泥砂、流量逐渐增大时，首先用棉纱、木楔和堵漏剂封堵，同时用砂袋或喷射混凝土封堵；随后依据涌水情况从地面进行钻孔注浆。
（4）洞门坍塌、涌水无法控制时，及时将盾构机推入掌子面封闭洞门。
5.总结
以北京地铁四号线20标段为先例，说明了通过合理的安排、精心的策划，证实了盾构机在接收井围护、主体结构未施工及接收条件较差的情况下，可以始发、掘进并准确无误的提前到达接收井内停机位置，到达停机后不会对接收井土方工程和围护结构的施工作业产生较大的影响，而且盾构机在没有接收架的情况下采取必要的措施能够安全的完成解体、吊装。
|
