履带吊后壁|南水北调中线盾构隧道开工技术

收稿日期：2008-03-20 修订日期：2008-05-29 作者简介：于鹏涛（1971-），男，河南西平人，高级工程师，主要从事水利工程建设。摘要：南水北调工程 中线穿黄隧道的盾构隧道起点深度大，地质条件差，地下水位高，起点空间小。施工过程中制定了严谨合理的程序，重点对起始区进行了高喷防冻加固，盾构安全顺利启动。关键词：黄色隧道；基础加固；开工建设技术盾构机黄河穿越隧道中线工程南水北调于鹏涛（建设局南水北调中线工程，焦作454850） 摘要：开工建设技术盾构机黄河穿越隧道中线工程南水北调因选址埋深大、地质条件差、地下水位高、启动空间喷沙水有限等原因，制定了严格合理的作业流程，高压混凝土喷淋冷冻固结重要启动区，成功实现安全启动。 ：黄河穿越隧道；基础加固；盾构开工介绍在盾构施工中，开工是最容易发生事故的过程，也是最关键的过程。

为保证工作面的自稳定，常用的施工方法有：沉淀法、气体压缩法、注浆加固法、高压喷射混凝土法和冷冻法等[1]。穿黄工程盾构隧道初期施工以高压旋喷桩加固为主，结合适当降水和补充冻结施工，隧道门密封良好，制定了严格合理的程序。本文介绍了盾牌启动的关键环节。项目简介2.1 项目概况 南水北调中线工程位于郑州市以西约30公里处。两侧与南水北调工程主干道相连。设计流量为265 m3/s。两条结构相同的圆形隧道用于穿越黄河。 ，两个孔的中心相距28 250m。隧道内径7 m，外径8.7 m，双层衬砌，外衬砌为厚度40 cm的预制管片，与盾构隧道拼装；内衬为混凝土预应力环，厚度为 45 厘米。锚，现浇施工。隧道最大埋深35 m，最小埋深23 m，河床砂振动液化深度16 m。整个隧道为“北纵南斜”的隧道类型。北岸竖井为盾构起始竖井，深度48.1 m，内径16.4 m。竖井施工采用1.5厚地下连续墙作外围支护，内衬（0.8厚）采用“反法”浇筑。 （穿黄河隧道布置见图1）[图]。] 北岸竖井形成条件[1]：表层为砂壤土，深5层，盾构机器完全包裹在中间砂层中，最高地下水位45 m，盾构隧道起点是典型的大埋深、饱和水和全砂层起点。盾构起点隧道采用先启动主机，再将配套设备放在地上，通过延长管道连接的方案。

出发前的准备工作主要包括：出发区地基加固及检查、井内启动平台及反力支架安装、盾构主机吊装、隧道门防水密封安装、以及隧道门的混凝土安装。预凿、盾构机调试等。所有准备工作完成后，盾构开始启动。此时应迅速切开隧道门，盾构机前移，同时安装负环段，建立泥水循环。 2.2 离场风险（1）凿洞洞门的风险。盾构启动前，需要凿洞洞门的混凝土。如果暴露时间过长，土壤会坍塌，影响盾构启动，本工程盾构机直径为9，启动区域在整个沙层中，启动深度大，地下水位高，涌水、涌沙风险为很高，必须采取可靠的地基加固措施，提高地基的整体稳定性和防渗能力开工前履带吊后壁，该项目两条隧道的起始区先用桩基加固，经检查发现有渗水现象，为确保安全，补加了freezi吴。 . 为防止盾构初期开挖时盾壳与隧道门间隙的土壤、地下水和循环泥浆的流失，以及盾尾穿过后墙后灌浆浆的流失隧道施工时，必须在盾构启动前可靠安装。隧道门密封装置。本工程下游线路隧道盾构进入隧道门后，在外界水土压力的作用下，隧道洞口密封处形成缝隙，喷浆发生。

聚氨酯加固和注入后，泄漏被密封，防护罩能够正常推进。地基加固3.1 高射流地基加固 为保证启动安全，盾构启动区采用高压喷射桩加固。为了提供反作用力支撑，后孔侧的基础也通过高速注射加固。出发区布置666个高压喷射桩和一排C10塑料混凝土墙。后孔一侧布置285个高压喷射桩（见图2）。【图】高压喷射桩采用双高压三管施工方法，钻孔深度为起始区50.1 m，注浆标高81.5~55.5（隧道中心标高67 m），后侧钻孔深度隧道50.1 m，注浆标高75.5~55.5 m。地下连续墙，标高101~55.5 m，壁厚0.8 m，墙顶以上采用粘土回填，起始基础加固后完成后，在起点隧道门口水平钻孔，检查加固效果，所需渗水量为5m3/d，共布置12个水平孔，孔深不穿透塑料墙二。如不理想，可采用水平密实注浆进行补充加固。 3.2冷冻孔位于塑料墙外，双排排列，行距1m，孔距0.8m，冷冻孔39个，深度为测温孔2冷冻孔48m，冷冻段长度18m（海拔75.5～57.5m），冷冻板有效厚度要求为 1.5 m。计算的总制冷量：Q=230,000 kcal/h。

冷冻区和非冷冻区用挡板和底锥隔开，进行局部冷冻，冷冻时间控制在30天以内。盾构隧道出孔前，必须满足以下条件：冻土墙厚度1.5m；冻土平均温度为-10；盐水的温度为-28至-30；发射前，需要将位于盾构推力剖面内的所有冷冻管拔出，用热盐水在冷冻机内循环，使冷冻管周围的冻土解冻至50-80毫米。 @>1 主机吊装 本项目采用分段启动方案。主机先吊装，主机在地下组装。用150延长管线接地，然后配小车。主机包括刀盘、盾体、主传动总成、盾尾、管片安装机等，大件按吊装顺序依次放置。起重设备与450履带起重机配合使用。最大的起重件是刀盘，重达 96 吨。举升顺序如下。 (1）前盾下部。包括前盾下部、前盾左侧、管片安装机支撑梁、前盾右侧。以上各部件依次往下，三块前屏蔽连接好后，在屏蔽体底部安装相关管路。（2）主驱动。主驱动倒在地上，下井后接前盾。（3）前身上部。前身上部下井后，与下部主轴承连接。前体 前护罩 4 焊接块体的接缝。(4）刀头。刀头组装焊接在地面上，清理法兰后，整体吊入。(< @5）前体将下半部分向前推。（6）吊入分段组装机。

(7）挂入盾尾的上半部分，焊接调整圆。(8）将盾体向后移动，靠近反作用力支架的位置，然后焊接每一片盾尾，然后焊接盾尾和盾体之间的环焊缝。4.2 安装启动平台和反作用力支架，盾体姿态精确定位，然后焊接在起动座上，组装防护罩时履带吊后壁|南水北调中线盾构隧道开工技术，在起动座的轨道上涂上润滑油，以减小防护罩向前推动时的阻力。为防止屏蔽壳在启动导轨上偏斜，在启动导轨两侧的屏蔽壳上焊接工字钢，当门密封时会被切断（见【图片]). 反作用力轴承是钢筋混凝土结构，它提供负环段的反作用力。它与轴衬同时浇注。反力支座端面应平整（见图4）。[图]4.3 隧道门防水密封内径9.4m，灌浆钢圈外侧沿周边均匀分布孔，孔门密封由三个钢丝刷和两个橡胶片组成（见图<@5），其中每个橡胶片密封由Cord橡胶，圆板制成、挡板和连接螺栓等。两块橡胶板相距440mm密封。在启动盾构机之前，在钢丝刷、帘线橡胶和屏蔽壳表面涂上油脂，以降低系数当盾构刀头全部通过第三根钢丝刷时，泥水仓开始加压，此时通过预留孔在钢丝刷和橡胶板之间加入油脂，防止泥水流到轴。

盾构机继续前进时，及时向孔内添加润滑脂，使润滑脂压力低于泥水压力0.01MPa，达到防水效果。 【图】4.4 有环形砂浆墙，可以起到防渗幕的作用。因此，启动区提前连续抽水，尽可能降低地下水位，并钻水平孔，观察前方土壤的加固效果。 , 必要时补充强化。洞门的凿凿分两个阶段。孔圈内的三根梁先用气镐截断，截断整个工作面的第一排钢筋，并逐层截出地下连接处（1.5m）从上到下，第一层被剪掉。然后，作为施工平台，依次向下进行施工。一期地下连续墙凿深控制在m，其余0.5厚墙将在一期完成后实施。第一阶段完成后，盾构机将立即前进。 4.5 盾构机调试 盾构机组装完成后，连接支撑系统和延长管线，进行液压、电气等关键部件的压力整定和功能测试。调试内容如下。 (1）推进系统测试推进速度和气缸压力检测。(2）刀盘驱动系统测试正转、反转、最高速度、调速、压力等是否正常. (3）@ >液压泵站测试，检查液压油过滤和循环系统。(4）分段安装系统测试。各自由度功能测试，真空吸盘功能测试。(<@5）超级刀功能测试。（6）渣浆泵系统测试各项功能是否满足性能要求，换向调速是否正常。

(7）其他辅助液压系统测试。(8）段吊功能测试。(9）岩石破碎系统测试。动作、工作压力、破碎能力等。(1 0）齿轮油循环系统测试。是否正常，液位报警功能等（11）尾部注脂系统测试。工作压力是否正常，自动工况是否合理. (12）主轴承HBW系统测试：工作压力是否正常，在刀盘前部加注润滑脂。(13）润滑脂密封系统是否正常，加注主轴承轴承加脂至溢出，测量压力是否达到要求，控制部分功能是否正常，小油箱液位联锁功能是否正常。（14）测试气压系统控制部分是否正常，压力是否正常。（1<@5）循环水处理系统）工作条件是否正常，压力和速度自动调节是否符合要求。 （16）循环系统能否工作，主传动部分流量是否达标，压力是否正常。（17）盾构机联动控制）是否正常与否，控制室各环节控制是否正常。（18）盾构机故障显示测量及盾构机开工施工5.1 启动步骤盾构机调试完成后，进入在盾构启动状态下，盾构启动步骤如下：剩余隧道门砼凿安装，前进导轨负7环段组装，负6环段隧道门止水装置组装完毕，泥水循环回填履带吊后壁，灌浆进入正常开挖状态。5.2厚混凝土，拆除脚手架，清理现场。5.@ >3 先进导轨盾构机安装到进入隧道门，前方1.4附近有两条导轨。为防止盾构机入孔后刀盘下沉，导轨高度略低于启动支架的导轨，导轨与盾构底座焊接牢固，涂黄油到导轨。

推进时左右千斤顶对称应用，保证盾构机在导轨上滑动均匀，使底座受力合理。 5.4 负环采用钢管制作，环宽1.6m，厚度0.4m。其中负片1片。在组装第一环负环之前，在屏蔽尾管件组装区域安装10厘米槽钢。在盾构机中组装好管片后，用千斤顶将整圈钢管慢慢推出。当段被推出 1.8 时，开始组装第二个环，以此类推。及时支撑安装到位的负环，避免因负环段不圆度大而造成段装配困难。 5.5 调整隧道门止水装置 当盾构机刀盘进入隧道门时，调整止水装置活动压板位置并固定。一般在扇形压板与屏蔽壳之间预留5mm左右的间隙。当盾构机鱼尾尖撞墙时，及时调整动压板与盾构筒的间隙，一般为5-10mm。间隙的大小应根据护盾姿势的需要进行调整。 5.6环段止水装置安装调整好后，开始组装负6环。滑动到装配器的下部开始装配。 5.7 泥水循环建立 吊环组装完成后，盾构机向前行驶，负5个吊环开挖1.2左右后，建立泥水循环此时泥水压力按限值设定，只要满足运输要求，初始设定值约为0.1 MPa。 5.8 回填注浆 盾尾通过隧道门封堵后，立即将压板焊接在隧道洞口处的负环钢管片上，并进行回填注浆，避免隧道缝隙处的水土流失。门。

开挖过程中，盾尾完全进入隧道门时，当橡胶止水帘和压板接触管片外壁时，间隙瞬间扩大至350mm（管片外径为8700 mm，尾部外径为9 870 mm）吊车出租，所以为了保证切口水压的稳定，必须增加泥水量。 5.9 正常开挖 回填灌浆后即可进入正常开挖状态。盾构的姿态根据管片的配置，隧道沿轴线的上边缘行驶。结论 黄穿隧道下游线盾构机于2007年7月开工，采用基本相同的开工方案。不同的是，下游线路起始区采用高压喷射桩进行密实化施工，隧道门上只钻了一排冷冻孔；上游线起始区域加设塑料混凝土墙吊车出租，并进行两排辅助冷冻。加强。两台盾构机均成功发射。参考文献：南水北调中线一期黄渡工程联合项目组。南水北调中线一期黄渡工程初步设计报告[R]．武汉：南水北调中线一期黄渡工程联合项目组，2004.