盾构法隧道硬岩段矿山法开挖管片衬砌施工工法

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1、盾构法隧道硬岩段矿山法开挖管片衬砌施工工法中铁隧道集团中铁隧道股份有限公司：杨书江一、前言随着城市轨道交通事业的快速发展，盾构法施工技术在上海、广州、深圳、北京、南京等城市地铁建设中得到广泛应用。目前国内使用的复合式土压平衡盾构对于软土及岩石单轴抗压强度小于80Mpa的硬岩地层施工是完全适应的，但是对于长度超过100米、岩石单轴抗压强度超过100Mpa的地层，在国内用盾构法施工还没有先例，在国外也没有这方面的成功经验报到。广州市轨道交通三号线【大石南～汉溪站～市桥北区间】盾构工程，其中左右线隧道共有427.

2、5m岩石单轴抗压强度达118Mpa的硬岩地层，存在较大的施工难度。为减少施工风险，拓展土压平衡盾构在较长距离与硬岩地层中的施工配套技术，开展了专项科研课题研究，采用了钻爆法开挖与初期支护、盾构空载推进拼装管片通过、管片背后吹米石与注浆结合的新工艺，并取得了圆满成功。在此基础上，总结形成本工法。二、工法特点1、将钻爆法施工与盾构法施工相结合，局部硬岩地段用钻爆法开挖支护、盾构法衬砌，极大地拓展了盾构法施工的适用范围。2、避免了盾构法在岩层太硬、距离偏长的地层中施工对设备的损坏和对盾构法应用的限制。3、施工速度

3、快、工期效应明显。盾构拼装管片通过硬岩段可以达到平均每天11米的施工进度，其综合进度比盾构法在一般软岩地段的进度还快。4、避免了盾构在岩层段掘进时的刀具磨损及意外破坏。相比之下有较大成本节约，效益好。5、工艺可操作性强，在只要采取相应方法和措施满足城市环境条件即可推广使用。三、适用范围本工法适用于采用盾构或双护盾TBM施工的城市地铁、铁路、公路、水工隧道等地下工程中有较长距离硬岩地层的地段。四、施工工艺(一)工艺原理在盾构到达硬岩地层前，利用钻爆法开挖硬岩地层并进行必要的初期支护，隧道底部施作弧形钢筋混凝土

4、导向平台。盾构在导向平台上空载推进、拼装管片通过，管片背后与钻爆法初期支护间的空隙利用吹米石与注浆结合的方式充填密实。达到全隧道的净空、结构和防水设计一致。(二)施工流程施工工艺流程图见图1。(三)施工方法硬岩段钻爆法施工视情况有先于盾构法施工和后于盾构法施工两种情况，后者对工期和已施工的相邻段隧道结构安全影响很大，需采取相应有效措施。本文所述的内容为前者。硬岩段钻爆法开挖、盾构法衬砌涉及不同的方法和较长的施工区段，其纵断面示意参见图2。1、硬岩段钻爆法施工硬岩段隧道断面一般设计为圆形（隧道结构示意见图3）

5、，采用新奥法原理设计、施工。根据盾构通过的需要，将硬岩段钻爆法施工段分为盾构通过段和盾构接收段。9硬岩段钻爆法施工碴土清理及刀盘防护硬岩段开挖完后盾构到达交接面至导台间砼浇注补充注浆拼装管片豆砾石吹填效果检查每4环检查注浆效果YESYESNONO吹填豆砾石(米石)后期补充注浆盾构通过硬岩段………….盾构空载推进盾尾同步注浆盾构推进至导向平台施工结束图1施工工艺流程图一般段盾构法施工图2硬岩段钻爆法开挖、盾构法衬砌纵断面示意图9图3硬岩隧道断面结构示意图(1)盾构通过段盾构通过段隧道设计比盾构外径大120mm

6、。该段采用光面爆破技术开挖、锚喷网联合支护，具体支护参数根据围岩条件和监控量测结果进行调整。(2)盾构接收段为了保证盾构出洞时的空间，硬岩隧道靠近盾构隧道处的3米隧道作为盾构机接收段。盾构接收段隧道净空为6800mm。为便于盾构到达后对盾构进行底部处理，底部70°范围内的半径加大到3700mm。(3)导向平台施工为保证盾构按设计姿态通过，隧道底部60°范围内设置半径为3150mm厚度150mm的弧形混凝土导向平台，导向平台顶部铺设φ10@200钢筋网片，混凝土保护层厚度为50mm。在导向平台两侧每隔6m对称

7、预埋两块钢板，钢板与平台钢筋进行焊接，便于安装牛腿，为盾构推进时提供反力。2、盾构到达段的掘进施工盾构隧道与硬岩隧道贯通前25m为盾构到达段，采用土压平衡模式掘进。盾构进入到达段时，逐步减小推力、降低推进速度，并加强出土量的监控。隧道贯通前3环采用敞开式模式掘进。采用小推力、低转速进入盾构接收段。掘进参数见表1、表2。隧道贯通前150～200m，对盾构隧道和硬岩隧道洞内所有测量控制点进行一次整体的、系统的复测和联测，对所有控制点的坐标进行精密、准确的平差计算。贯通前100m、50m时分别人工复测盾构姿态，及

8、时纠正偏差，确保盾构顺利进入接收段。9盾构在到达段掘进过程中，派专人负责观察硬岩隧道段的岩面变化情况。发现围岩或硬岩隧道初期支护混凝土有较大震动或变形时，立即通知盾构主司机调整掘进参数，防止推力过大，造成刀盘前部围岩的大面积坍塌。表1盾构到达段掘进参数表编号项目参数适用范围1土仓压力1.2～1.4bar隧道贯通前25m2刀盘转速1.65～1.85r/min3推力≤800T4推进速度≤25mm/min表2贯通前3环