1、一、工程概況 xx站xx站區(qū)間風井，位于規(guī)劃地塊內(nèi)，周邊無建（構(gòu)）筑物，風井西側(cè)約55m處有xx河，河寬約36m。風井往xx站及xx站方向均與盾構(gòu)區(qū)間連接（礦山法初支盾構(gòu)空推），風井施工期間作為礦山法施工豎井，預(yù)留礦山法出土孔。區(qū)間風井主體長32米，寬26米，地下三層結(jié)構(gòu)。風井中心里程為ZDK36+196.958；起點里程ZDK36+180.953；終點里程ZDK36+212.960。風井設(shè)三個風亭（一個新風亭、兩個活塞風亭）和一個緊急疏散口，均設(shè)在規(guī)劃地塊內(nèi)，預(yù)留合建條件。本方案主要討論如何順利使盾構(gòu)機在較短時間內(nèi)快速、高效通過中間風井實現(xiàn)再次始發(fā)掘進。 圖一 中間風井與盾構(gòu)隧道平面位置關(guān)系

2、圖 圖二 盾構(gòu)隧道與風井相對位置剖面圖二、 洞門加固方案盾構(gòu)機在到達中風井前，為了維持隧道與風井接口處地層的穩(wěn)定，避免盾構(gòu)機到達時因地下水流失而導致地面塌方或塌陷，必須根據(jù)實際情況對盾構(gòu)到達中風井段進行地基處理。1）加固方法中間風井盾構(gòu)洞門加固段采用108大管棚輔助施工。2）長管棚加固施工工藝管棚布置如管棚布置圖所示。管棚孔口位置在盾構(gòu)拱部120范圍內(nèi)，縱向16-22m(根據(jù)巖石深度)進行管棚注漿，開挖輪廓線外放300mm位置布置，管棚環(huán)向中心間距300mm。（可根據(jù)地質(zhì)情況適當調(diào)整，以保證盾構(gòu)機順利到達為準），外插角約1。注漿管棚采用108mm，壁厚6mm的無縫鋼管，分節(jié)安裝,兩節(jié)之間用絲扣

3、連接，注漿鋼管上鉆注漿孔，孔徑10mm，孔間距200mm，呈梅花型布置。鋼管尾部（孔口段）2.0m不鉆花孔作為止?jié){段。(圖三 中間風井管棚布置圖) 圖三 中間風井管棚布置圖漿液采用水泥砂漿，初擬參數(shù)：水泥漿水灰比0.8:11:1，注漿壓力：采用0.20.4MPa，施工中應(yīng)據(jù)實際地質(zhì)情況，并通過試驗確定有關(guān)施工參數(shù)。從管棚導向管按設(shè)計鉆孔,鉆孔時將鋼管隨鉆頭一起鉆入地層內(nèi),當達到設(shè)計深度后停機。鉆頭用長約150mm的121鋼管,并在鋼管一端管口焊接合金制成.鉆頭與鋼管、鋼管和鋼管間用絲扣連接。向管棚內(nèi)注漿.注漿順序先下后上，全孔可采用后退式分段注漿方式。管棚導向管應(yīng)嚴格定位，管棚鉆進過程中應(yīng)采用

4、水平測斜儀經(jīng)常量測管棚的偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜值超出設(shè)計要求時，應(yīng)及時糾偏。施工誤差：鉆孔水平容許偏距沿相鄰鋼管方向不應(yīng)大于100mm，垂直偏距沿隧道內(nèi)側(cè)方向不應(yīng)大于200mm（對管棚前端，而非管棚孔口）。施工中應(yīng)加強現(xiàn)場監(jiān)測，及時反饋信息，并及時修正設(shè)計。采用地面袖閥管注漿加固,加固的目的主要是提高洞頂以上軟弱地層（硬塑狀砂質(zhì)粘性土、可塑狀砂質(zhì)粘性土）的強度和防水效果，根據(jù)地質(zhì)情況以及以往對類似地層的加固經(jīng)驗，選取52袖閥管注漿對地層進行加固，間距0.6m*0.6m，梅花形布置，加固縱向長度為9m,橫向為隧道輪廓線外1m,豎直方向為隧頂往上3m。技術(shù)要求： 1）漿液采用水泥漿水灰比1:1，使用42

5、.5R普通硅酸鹽水泥，袖閥管施工完畢，應(yīng)對加固體進行檢驗，必須滿足28d齡期無側(cè)限抗壓強度q280.8MPa，滲透系數(shù)小于110-6cm/s。若達不到要求，應(yīng)及時彌補注漿； 2）注漿加固深度范圍內(nèi)，若遇中風化、微風化地層則該地層范圍不必加固； 圖四 中間風井端頭補充加固三、過中風井方案比選 現(xiàn)代地鐵的設(shè)計中，在線路較長的區(qū)間中間一般均設(shè)計有通風豎井，即中間風井。豎井與盾構(gòu)法隧道相連。因此區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工時，存在盾構(gòu)機必須經(jīng)過豎井的問題，一般來說盾構(gòu)過中間風井通常有三種方法：方案具體內(nèi)容優(yōu)點缺點方案一盾構(gòu)機二次始發(fā)過站拼裝負環(huán)較少,節(jié)約成本,風險較小反力架加固要求較高,整環(huán)負環(huán)管片拆除較麻

6、煩;方案二拼裝整環(huán)管片通過快捷,時間較短需要負環(huán)管片較多成本較高,拆除難度較大方案三拼裝半環(huán)+整環(huán)管片通過需要時間較短,拆除較方便準備工作要求較高,施工時難度較大 在目前工期十分緊迫的情況下,同時考慮到安全方面的因素(風井跨度較大,縱向30m),而且經(jīng)項目部多次討論并借鑒其它項目成功實例，決定采用盾構(gòu)機二次始發(fā)過站的方式通過。 四、施工方案1、方案簡介 提前施工弧形砼導臺、鋼導軌。盾構(gòu)機通過中間風井，采用整體平移+二次始發(fā)。盾構(gòu)機到達中間風井后,利用兩臺油頂將盾構(gòu)機整體向前平移,距離大里程洞門1m時停止,安裝并加固反力架,拼裝負環(huán)進行二次始發(fā),負環(huán)管片只貼軟木襯墊，不需要貼止水條。在盾構(gòu)機臺車

7、完全順利進入隧道后，根據(jù)施工總體安排，拆除中間風井內(nèi)的臨時管片，恢復(fù)中間風井結(jié)構(gòu)施工。2、施工工作內(nèi)容及工藝流程施工前準備盾構(gòu)進洞前，中間風井洞門復(fù)測盾構(gòu)進洞加焊防滾楔塊盾構(gòu)平移（頂推）鋼支撐加工反力架加固管環(huán)加固負環(huán)管片拼裝（全環(huán)）盾構(gòu)出洞 盾構(gòu)機過中間風井是指從盾構(gòu)機順利貫通進入中間風井（也叫進洞）到盾構(gòu)經(jīng)過導臺進行第二次始發(fā)脫出中間風井（也叫出洞）的整個施工過程。其工作內(nèi)容主要包括：施工前準備（砼導臺、導軌設(shè)計施工等）、進出洞洞門位置復(fù)核測量、盾構(gòu)平移推進及管片拼裝、管環(huán)的加固等。盾構(gòu)過中間風井施工工藝流程如下圖所示。圖五 盾構(gòu)過中間風井施工工藝流程圖五、施工準備 為確保盾構(gòu)機順利通過中

8、間風井，盾構(gòu)機到達前應(yīng)做好以下準備工作： 1、加固兩端洞門及預(yù)埋密封環(huán)板。 2、C30砼導臺施工及導軌預(yù)埋。 導臺里程為ZDK36+180.953ZDK36+212.96。導臺截面形狀與盾構(gòu)機外殼類似，半徑為盾體的半徑加鋼軌軌頭厚度，鋼導軌頂面所處弧面半徑同盾體半徑，鋼導軌預(yù)埋于導臺內(nèi)，導臺采用C30混凝土回填，弧形導臺與盾構(gòu)隧道及中間風井相對關(guān)系圖見圖六。 圖六 弧形導臺與盾構(gòu)隧道及中間風井相對關(guān)系圖 導臺及導軌施工要點如下： 導臺及導軌嚴格按圖設(shè)計標高及坡度進行控制； 鋼導軌定位要準確，導軌頂面要平順； 砼導臺施工時一要保證模板的弧度，二要保證澆注混凝土時模板的穩(wěn)定性 如果在拆模時發(fā)現(xiàn)導臺

9、不夠平整，則必須對它進行修整以到達設(shè)計要求。 為防止盾構(gòu)機進出洞時出現(xiàn)“磕頭”現(xiàn)象，盾構(gòu)機進洞時導臺及導軌標高比理論值降低50mm，而在出洞前導臺及導軌標高則必理論值提高50mm。六、盾構(gòu)通過施工1、盾構(gòu)進洞 在盾構(gòu)機到達洞門之前，必須提前做好以下準備工作： a、安裝洞門密封裝置（洞門密封圈及B板在盾構(gòu)機刀盤露頭后安裝，避免盾構(gòu)機破洞時的混凝土塊砸壞密封板）； b、在中間風井洞門口準備好砂袋、水泵、水管、方木、風炮等應(yīng)急物質(zhì)和工具；特別是作好破除圍護樁的準備，保證盾構(gòu)機及時進入中間風井； c、準備好雙液注漿泵及水玻璃、水泥各一批； d、盾構(gòu)機到達前，在鋼軌上預(yù)先涂抹油脂，減少盾體與鋼軌的摩擦力

10、。 在盾構(gòu)機到達前50米對中間風井附近所有測量控制點進行一次整體、系統(tǒng)的控制測量復(fù)測和聯(lián)測，對所有控制點的坐標進行精密、準確地平差計算，并對激光經(jīng)緯儀復(fù)檢和盾構(gòu)機機頭位置人工測量。盾構(gòu)貫通前30米和10米對TCA托架三維坐標進行人工復(fù)測。破洞前30米盾構(gòu)機姿態(tài)保持：機頭水平偏差010mm，機頭豎直偏差0+10mm，俯仰角、偏轉(zhuǎn)角允許范圍2mm/m； 在盾構(gòu)機機頭進入距中風井洞門15米范圍后，首先減小推力、降低推進速度和刀盤轉(zhuǎn)速并控制出土量。無論在何種情況下，推進油缸壓力不得大于100bar，且盾構(gòu)機推進速度小于20mm/min。在抵達洞門的最后三環(huán)，須進一步減小推力、降低推進速度，掘進速度控制

11、在510mm/min； 中風井洞門下方堆放一定量的砂包作為緩沖層，以便保護密封裝置。 盾構(gòu)進入洞門后，洞門密封圈必須用鋼絲繩拉緊。2、盾構(gòu)管片拼裝 中間風井段管片排列方式如下： 盾構(gòu)順利頂推至達二次始發(fā)位置后,拼裝整環(huán)負環(huán),直線前進,直到盾構(gòu)完全進入洞門。3、中間風井管片支撐 為了提供盾構(gòu)步進和二次始發(fā)的反力，保證二次始發(fā)的第“零”環(huán)管片定位準確，有效控制二次始發(fā)時管片的錯臺量，必須做好管片支撐措施。管片支撐分為底部支撐、兩側(cè)支撐、頂部支撐三部分（見下面中間風井管片支撐圖），圖中型鋼全部采用18a。 底部支撐：當管片脫出盾尾后，導臺鋼軌與管片之間存在150mm間隙，每環(huán)墊2塊木楔，防止管片下沉

12、。 兩側(cè)支撐：在風井段設(shè)置斜向支撐，管片脫出盾尾后，及時利用鋼管和木楔子固定管片與A1、A3塊管片，防止管片向兩側(cè)偏移。 頂部支撐（或底部鋼絲繩）：為了防止管片上浮，對整環(huán)管片用鋼絲繩進行捆綁并固定于導臺預(yù)埋件上，千斤頂反力由反力架提供。圖七 中間風井管片支撐圖4、盾構(gòu)在中風井內(nèi)推進 刀盤在推進過程不宜旋轉(zhuǎn)，推進時僅使用下部千斤頂（C組），推進速度控制在1020mm/min以內(nèi)。 為防止盾構(gòu)機在中風井段推進過程中旋轉(zhuǎn)，在盾體兩側(cè)加焊防滾楔塊； 過站段每環(huán)管片在脫離盾尾超過一半后，及時下墊楔形方木塞緊，管片與導臺間的空隙用細砂填充； 盾構(gòu)姿態(tài)由于導臺在澆注時已確定，則盾構(gòu)姿態(tài)應(yīng)與導臺一致。5、在

13、中間風井內(nèi)進行機械維護、檢修 當盾構(gòu)機機頭到達中間風井位置時，組織機械、電氣專業(yè)人員對盾體部件進行維護和檢修。內(nèi)容主要包括：刀具、盾尾密封刷檢查更換。6、過中風井后再次始發(fā)段的推進 盾構(gòu)機從中風井再次始發(fā)所用反力由反力架提供，始發(fā)推進階段總推力按500噸進行設(shè)計，因此在始發(fā)推進過程中必須注意： 中風井和出洞后6環(huán)千斤頂總推力應(yīng)控制在500噸以內(nèi)，速度控制在20mm/min以內(nèi)。 推進過程中，千斤頂推力的調(diào)節(jié)應(yīng)平穩(wěn)，防止推力突變； 為防止盾構(gòu)機推進過程中盾體滾動，在盾體上焊接防滾楔塊； 每環(huán)管片脫出盾尾超過管環(huán)寬度一半時，在管環(huán)底部及時塞楔形方木并灌砂回填管環(huán)與導臺間的空隙； 在管環(huán)的3、9、1

14、2點位置設(shè)置方木撐以防管環(huán)整體松動； 做好注漿工作，防止進入洞門后的最初幾環(huán)管片下沉，必要時注雙液漿； 加強出洞期間地面沉降的監(jiān)測； 出洞前所拼裝的管片均采用單面楔形管片。七、常見問題的預(yù)防和處理1、 進洞時，盾構(gòu)機“撞頭”,導臺破碎 盾構(gòu)推進根據(jù)洞門復(fù)測時的姿態(tài)，實時調(diào)整掘進姿態(tài)貫通，當導臺標高與洞門標高一致，而刀盤比盾體大，這樣容易出現(xiàn)盾構(gòu)機“撞頭” 、導臺破碎現(xiàn)象。為了避免類似情況出現(xiàn)，本方案采取以下三條控制： 控制盾構(gòu)機進洞前的姿態(tài)，機頭豎直偏差控制在0+10mm； 澆注砼導臺及預(yù)埋鋼導軌時，降低進洞位置處導臺及導軌標高，中間風井該處施工控制標高比設(shè)計標高低50mm，附圖二、三中導臺及

15、導軌施工控制標高已對此加以考慮； 在進洞時導臺上方離洞門5米范圍內(nèi)鋪滿砂袋，防止貫通時洞門混凝土掉下來砸傷導臺。2、到中風井出洞時，盾構(gòu)機“磕頭” 始發(fā)推進過程，在盾構(gòu)刀盤到達掌子面前，容易出現(xiàn)盾構(gòu)機“磕頭”現(xiàn)象。對此本方案采取如下措施： 在澆注導臺時，出洞位置砼導臺及導軌的高程高于設(shè)計標高30mm； 在洞門內(nèi)底部按導臺的弧面澆注斜坡形素砼導臺。3、推進時管片出現(xiàn)左右搖擺、下沉現(xiàn)象 推進時由于管片在各個面上的受力不一樣，在左右油缸的推力差較大而管環(huán)在上下、左右沒有反力支撐時則出現(xiàn)管片左右搖擺、下沉現(xiàn)象。這主要是在拼裝管片時管片螺栓沒有上緊、每一環(huán)在脫離盾尾后未采取措施所致。為了避免出現(xiàn)這種情況

16、，中風井過站段擬采取以下措施： 當管片有一半脫出盾尾時，就及時在下方塞緊楔形方木； 對脫出盾尾的管片螺栓進行二次緊固； 在管片左右側(cè)及頂部加木方或槽鋼支撐，穩(wěn)定管片，防止管片推進過程中擺動錯位； 在管片底與導臺之間的空隙回填細砂，進一步穩(wěn)定管片。八、測量監(jiān)控1、地面沉降監(jiān)測 盾構(gòu)機離進洞洞口前100-150米時，在左、右線地面隧道中線方向上一般每隔15米建立一個監(jiān)測斷面，在中間風井井口地面適當增加監(jiān)測斷面。 測量頻率：盾構(gòu)機前100米初值每天測量1次，盾構(gòu)機頭里程前后20米每日兩次，盾構(gòu)機出洞過程中加密監(jiān)測，并及時反饋信息。2、隧道主控導線、水準測量 貫通前100m及50m時，對隧道主控導線、

17、水準進行2次復(fù)核測量，保證測量托架和盾構(gòu)機姿態(tài)的精度。3、測量托架和盾構(gòu)機姿態(tài)人工測量 在出洞前，對測量托架儀器站和后視棱鏡平面坐標和高程進行2次精密人工復(fù)核測量，對盾構(gòu)機姿態(tài)進行3次人工精密測量。4、洞門圈復(fù)核測量 對中間風井洞門圈中心三維坐標進行和內(nèi)徑進行精密復(fù)核測量，確定洞門中心水平、垂直偏移值，對盾構(gòu)機出洞滑行導軌中心和高程精密測量。5、盾構(gòu)機出洞前姿態(tài)參數(shù)控制 根據(jù)洞門圈水平、垂直偏移量調(diào)整盾構(gòu)機刀盤中心姿態(tài)，保證順利貫通。6、在隧道貫通后，進行隧道貫通測量，對盾構(gòu)機姿態(tài)多次人工復(fù)核7、在重新始發(fā)前，對始發(fā)導軌中心和高程進行精密定位 在中間風井段，盾構(gòu)機與線路中心的定位關(guān)系如下圖所示

18、?？紤]到始發(fā)時盾構(gòu)機機頭容易下行的特點，始發(fā)定位時，盾構(gòu)機的始發(fā)中心宜比隧道設(shè)計中心高出30mm。 圖八 盾構(gòu)始發(fā)定位九、機械人員投入 過風井之前，成立盾構(gòu)過風井施工領(lǐng)導小組，由項目經(jīng)理任組長，項目副經(jīng)理、項目總工、副總工負責部門協(xié)調(diào)，在此期間的盾構(gòu)機推進、管片拼裝施工作業(yè)每天分兩班進行，擬投入本工程每個作業(yè)班組勞動力組織和施工機具設(shè)備如下所示 勞動力投入表序號工種名稱人數(shù)（人）1電焊工52班長13測量班24電工35管理人員206充電工27管片安裝68始發(fā)井地面司索工49井口協(xié)調(diào)610雜工611累計各班人數(shù)55主要施工設(shè)備表序號設(shè)備名稱單位數(shù)量規(guī)格型號主要工作性能指標1電動空壓機臺22潛水泵臺

19、6QS2530-44KW3汽車吊臺150t4電焊機臺4BX30024.5KVA5氣割設(shè)備套26全站儀臺1萊卡TC4027精密水準儀臺1蘇光DSZ28洞門低壓照明臺109液壓千斤頂臺230t十、安全文明施工措施1、對參與本項工作的施工管理技術(shù)人員和工人進行專項安全交底，管理人員和工人對盾構(gòu)機過中間風井需要注意的事項必須清楚明確；2、測量人員等臨時出入施工現(xiàn)場的作業(yè)人員應(yīng)正確使用勞動防護用品，遵守現(xiàn)場的安全文明施工管理規(guī)定，預(yù)防物體打擊和高處墜落事故；3、盾構(gòu)機穿透中間風井南端堵頭墻時現(xiàn)場必須注意隔離足夠的范圍；4、隧道內(nèi)動火作業(yè)必須做到“八不四要一清理”；5、高處作業(yè)時必須有人員監(jiān)護，高處作業(yè)人

20、員必須系好安全帶，使用的梯子必須牢固并將上端頭固定以防止滑動。反力架檢算書1、xx站xx站區(qū)間，盾構(gòu)始發(fā)需使用反力架作為盾構(gòu)始發(fā)反力裝置。2、反力架整體結(jié)構(gòu)圖 3、反力架主要由橫梁L1、L2、立柱H1、H2、八字梁、鋼環(huán)板組成，為提高整體穩(wěn)定性，將反力架分為1/4塊進行高強10.9級螺栓連接，節(jié)點為焊接而成一整體。模擬傳力路徑鋼環(huán)板-橫梁-立柱-支撐-預(yù)埋板。4、根據(jù)xx站盾構(gòu)始發(fā)階段土體性能指標，及各施工單位經(jīng)驗，擬定始發(fā)最大推力2000t。5、受力檢算：（1）鋼環(huán)板檢算： 鋼環(huán)板截面特性：Ix 41886*104mm4Wx 2792.4*103 mm3截面面積=300*30*2+290*3

21、0*2=35400mm2模擬受力2000t/3.14*6=106t=1040KN/m鋼環(huán)強度滿足要求（2）桿件檢算：假設(shè)將應(yīng)力平均分配至各結(jié)構(gòu)桿件即2000t/3.14*6=106t=1040KN/m橫梁L1，彎矩、剪力計算已知橫梁跨距5100，橫梁受力范圍2580 根據(jù)彎矩圖已知M=1002.45L1截面A腹板=1000*30=30000mm2A翼板=350*30=10500mm2As=2*(30000+10500)=81000mm2截面特性：Ix 701776*104mm4 ，Wx 14035510mm3Sx 8406*103mm3L1強度計算： L2強度計算： 立柱檢算：立柱截面A腹板=

22、1000*30=30000mm2A翼板=600*30=18000mm2As=2*(30000+18000)=81000mm2受力分析：將L1、L2荷載傳遞至立柱H1、H2計算 立柱H2與H1受力情況相同，不再計算。查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范可知：=205Mpa；=120Mpa。故檢算構(gòu)件能滿足正截面強度要求（3）后支撐系統(tǒng)計算：支撐系統(tǒng)如下 共計支撐6根直徑600mm，t16mm鋼管。3根斜撐焊接于底板預(yù)埋鋼板，3根支撐于側(cè)墻。支撐受力計算： 左側(cè)3根2.15m支撐右側(cè)斜撐取最長7.26m 45斜撐計算截面特性：彈性模量E=206*105，最小慣性矩=110695.145cm4，截面積=257.736cm2.15m直撐受力計算7.26m斜撐受力計算由于水平夾角為45度則其水平承載力F為1066/cos45=1507KN（4）計算結(jié)果從驗算結(jié)構(gòu)可以得出應(yīng)按軸向抗壓強度驗算支撐承受最大推力12159*3+1507*3=40998KN始發(fā)最大推力我們設(shè)置為20000KN，后支撐滿足最大推力要求。