大小区间过矿山法施工方案

盾构过风井前的准备工作

盾构机过风井及风机房、马蹄形隧道、圆形隧道是本工程的重点、难点之一，前期的准备工作十分重要，从设计、施工上需细致考虑，保证暗挖段拼装管片符合设计轴线，相互之间的接口处管片拼装要满足质量和防水要求，并为左右线盾构机顺利通过该地段创造有利条件。

4．预埋件施工

1）导台及导台预埋件

盾构机采用拼装管片步进方式通过风井及矿山法马蹄形隧道，为了保证盾构机按照设计

机房扩大段左右两侧预埋钢板；为了拆卸管片的方便，在马蹄形隧道顶部、底部预埋吊环；见马蹄形隧道预埋钢板和吊钩图。

土层，含有白色状粉质砂。为了防止盾构机出洞时，对土体扰动，造成塌方，需要对矿山法隧道端头进行加固处理。圆形隧道大里程位置，根据圆形隧道暗挖施工进度安排以及地质资料，左右线圆形隧道前端围岩类型属于V类，<9Z>，抗压强度20～40Mpa，所以，圆形隧道端头拟不采取加固措施，如果地质情况有变化，将根据实际情况作调整。

左线圆形隧道小里程位置

左线小里程圆形隧道计划暗挖施工进尺6m，采取加固措施为：在圆形隧道掌子面上方，间距1.5m×1.5m，在拱部1500范围内增加四排φ42超前小导管超前预注浆,小导管的插入角为450。注浆液用R32.5水泥拌制,水灰比为1:0.5～1:0.8,注浆压力为0.5MPa,浆液强度等级为20MPa;注浆压力控制在0.3~0.5MPa(管口压力)。（见下图）

右线马蹄形隧道小里程位置

拱顶1200范围内采用φ42导管，长3.5m，环向间距为1m，纵向间距为0.667m进行加固处理，塌方段在隧道掌子面上方增加一排在拱部1500范围内φ42超前小导管超前预注浆,小导管的插入角为450。注浆液用R32.5水泥拌制,水灰比为1:0.5～1:0.8,注浆压力为0.5MPa,浆液强度等级为20MPa;注浆压力控制在0.3~0.5MPa(管口压力)。在开挖前，隧道掌子面采用间距1mX1m，长4.5m高强度PVC管进行注浆加固（见下图）。

右线小里程加固断面图

6．洞门预埋件施工

矿山法马蹄形隧道共四个洞门，盾构到达前，做好马蹄形隧道洞门预埋件施工，确保隧道防水，洞门预埋件图如下。

盾构到达风机房前25m为盾构到达段，到达段的地质为III类围岩，拟采用敞开式掘进。盾构机进入到达段时，首先逐步减少推力，降低推进速度，加强掘进出土量的监控频次。 掘进参数见表1，表2。

表1 到达段掘进参数表

贯通前3环，要进一步较少推力，降低速度，盾构机采用小推力，低速度掘进完成到达

段。

第二章 盾构过矿山法隧道及中间风井

左右线盾构机首先到达矿山法马蹄形隧道，行走线路为：马蹄形隧道及中间风井共30m 二次始发 圆形隧道（左线长约165m，右线长约85m）。

1.右线贯通前端头注浆管处理

右线马蹄形隧道端头掌子面加固原方案采取PVC管注浆，由于实际施工过程中的困难，掌子面下半圆有14根注浆管（长4.5m）在施工中打入钢筋注浆处理，因此，在右线盾构机贯通前，将该处14根钢筋四周扩孔，拔出。

2.刀盘前端渣土清理

左右线隧道贯通时，盾构法隧道与矿山法隧道接口里程位置会发生少量土方坍塌；同时，刀盘土仓内残存少量泥土，无法利用皮带输送机运输出去。坍塌后，该碴土采用人工清理，利用竖井塔吊垂直运输出去。

3.机械维护、检修

当盾构机机头到达竖井位置时，组织机械、电气专业人员对盾体部件进行维护和检修。内容主要包括：更换盾尾密封刷，检查、更换刀具，检查刀盘磨损、补焊耐磨条。

4.盾构机通过马蹄形隧道及中间风井施工方法

盾构机完成盾构法隧道后，进入矿山法马蹄形隧道，长度30m,采取管片拼装与钢支撑结合方式拼装通过。

盾构沿预先埋设工字钢导轨步进，盾构机到达前，在钢轨上预先涂抹油脂，减少盾体与钢轨的摩擦力，拼装管片通过风机房扩大段，拼装采取错缝方式。管片只贴软木衬垫，不需贴止水条。采取半环与全环管片拼装结合，每隔2环半环拼装1个全环，半环管片只拼装底部3块A型管片，上半部分空缺管片位置通过3m长的圆钢顶管作为纵向支撑，给盾构机推进和始发掘进提供反力。见下图。

二次始发时管片的错台量，必须做好管片支撑措施，管片支撑分为底部支撑、两侧支撑、顶部支撑三部分。

底部支撑：当管片脱出盾尾后，导台钢轨与管片之间存在130mm间隙，每环垫2块木楔子，防止管片下沉。

两侧支撑：在马蹄形隧道两侧已经预埋钢板，另外在竖井段(6m)设置斜向支撑，管片脱出盾尾后，及时利用钢管和木楔子固定管片与A1、A3块管片，防止管片向两侧偏移。

顶部支撑：为了提供盾构步进和二衬始发的反力，每两环管片上部之间采用圆钢顶管支撑。

第三章 盾构机二次始发进入圆形隧道

1.掘进方式

左右线盾构机二次始发施工方法相同，刀盘前端为圆形隧道（暗挖），预计左线长度约165m，右线长度约85m，在圆形隧道区段，由于刀盘前端没有土体压力和土体挖掘，推进千斤顶的推力较少，推进参数如下：

2.盾构步进过程中心线关系

圆形隧道半径3200mm，按照设计图纸，圆形隧道的中心位置比盾构隧道中心位置抬高

3.施工方法

在圆形隧道（大里程方向）前进阶段，由于隧道另一边并非贯通，喷射小碎石所需要的材料、机具无法通过另一侧隧道运送至工作面附近。采取方法如下：将豆砾石、喷浆机提前通过风机房扩大段运送至暗挖隧道内，每隔6m（4环管片）堆放碎石一堆，盾构机通过暗挖段时直接从刀盘前端向盾构机后体背衬喷射回填，盾构机通过暗挖段后将喷浆机解体，再从人仓中清除。

左线盾构机进入圆形隧道后，采取拼装管片作为二衬支护，适当调整各组推进油缸行程，使盾构姿态沿线路方向推进，推进速度控制在20mm/min左右，盾构机步进时，派专人在盾构机前方检查，主要监控暗挖隧道开挖是否侵入刀盘轮廓，检查盾构机两侧回填碎石是否泄漏，发现异常情况利用对讲机与盾构机操作手及时沟通，保证密切配合。.

管片背衬采用喷射小碎石、盾尾注浆、回填灌浆组成，喷射机械采用喷浆机，材料采用5～10mm豆砾石。喷射压力0.25～0.3Mpa，为了防止喷射过程中扬尘，豆砾石必须先进行洒水湿润。

填充标准按照圆形隧道平均超挖10cm考虑。暗挖隧道直径6.4m，管片外径6m，喷射碎石可以填充空隙60％～70％，每环填充约4.4～5m3，每隔6m（4环管片）堆放一堆，因此，平均每堆碎石18m3，盾尾注浆前，碎石已经占据大部分的空隙，圆形隧道已经形成初支，可不考虑注浆扩散系数，折合每环注浆量约2 m3。

每环管片拼装完成后，及时对管片背面与地层间的间隙喷射小碎石。当每环管片喷射小碎石后，再使用盾尾注浆系统，采取手动方式进行注浆回填，使衬砌管片与圆形隧道紧密结合，提供支护效果，同时，小碎石与水泥砂浆紧密结合，可以形成管片环向支撑，能有效防止管片下沉而产生错台和超限。

每隔4环就在盾构机前体位置用袋装砂袋形成围闭，从2：00～10：00位置填充，用于防止管片背后的碎石、砂浆流往刀盘前端。见管片背衬吹豆砾石示意图。

3.安全控制措施

1）认真贯彻执行（GB/T28001-2001 OHSMS）标准的要求，完善工程安全生产的自我约束机制和激励机制，达到保护职工和相关组织的安全与健康的目的。

2）喷射豆砾石时，必须配带防护用具（胶皮手套、防尘口罩、防护面罩、眼镜等）；在开始喷射作业前，应由专人仔细检查管路、接头等，防止在喷射时发生因软管破损、接头断开等引起的事故；当转移喷射地点时，必须先关闭喷射机，在喷嘴前方不得站人。在处理管路堵塞时，喷头应有专人看护，以防消除堵塞后，喷头摆动喷射伤人；

在盾构机四周每隔3环放置砂袋围闭，确保每环围闭空隙的回填注浆量，调整注浆浆液的凝结时间，加入适当的早强剂。 3）防止管片上浮

为了防止管片步进后产生上浮，在施工过程中，管片背衬注浆只采取从管片上部注浆，大约1~2点，10～11点位置注浆压力控制在0.3Mpa，注浆尽量保证管片从两侧同步注浆，避免因注浆对管片产生偏压，造成管片移位。 4）进入圆形隧道姿态控制

导台预埋钢轨的高程控制，导台的高程控制对盾构机管片姿态重要影响，必须控制导台高程精度在10mm以内。

由矿山法进入圆形隧道后，隧道活动空间狭小，活动范围收到极大限制，必须及时调整盾构姿态，确保姿态在规范允许的范围内。