1、1.1 盾構機組裝與調試1.1.1 組裝場地的布置及吊裝設備盾構機的組裝場地按業主提供的場地分成三個區：后配套拖車存放區、主機及后配套存放區、吊機存放區。吊裝設備為：250T履帶吊一臺，90T汽車吊一臺，50T液壓千斤頂兩臺以及相應的吊具。盾構組裝調試流程如圖8-4所示。圖8-4 盾構組裝、調試程序圖1.1.2 組裝順序及方法在組裝井內精確放置始發臺托架并定位固定（見圖8-6，然后鋪設軌道，再進行盾構的下井組裝。各節拖車下井順序為：五號拖車四號拖車三號拖車二號拖車一號拖車連接橋。拖車下井后由電瓶機車牽引至指定的區域，拖車間由連接桿連接在一起。主機下井順序為：螺旋輸送機前體中體刀盤管片安裝機盾尾

2、。中體、前體、刀盤、盾尾、螺旋輸送機用250t吊機和90t汽車吊機配合下井。反力架與負環管片的下井、安裝、定位。主機后移與前移的后配套連接，然后連接液壓和電氣管路。盾構組裝順序示意見圖8-58-16。圖8-5 組裝始發臺、托架圖8-6 組裝始發臺、托架圖8-7 組裝后配套拖車圖8-8 組裝設備橋圖8-9 吊裝螺旋輸送機圖8-10 吊裝前體圖8-11 組裝前體與中體圖8-12 組裝刀盤圖8-13 組裝管片安裝機、盾尾圖8-14 組裝螺旋輸送機圖8-15 設備連接、安裝反力架圖8-16 完成組裝、準備始發1.1.3 組裝技術及安全措施盾構組裝主要技術措施及安全措施為：（1）盾構組裝前制定詳細的組裝

3、方案與計劃，同時組織有經驗的組裝班組，并在組裝施工前對組裝人員進行技術和安全培訓。（2）盾構機的運輸由專業的大件運輸公司運輸進場。（3）盾構機吊裝由具有資歷的專業隊伍負責起吊。（4）根據250t履帶吊機對地基承載力的要求，對其工作區域進行處理，如澆筑鋼筋混凝土路面、鋪設鋼板等，防止地層不均勻沉陷。（5）盾構主機吊裝之前對始發臺進行準確的定位。（6）大件組裝時應對盾構始發井端頭墻進行嚴密的觀測，掌握其變形與受力狀態，保證始發井結構安全。大件吊裝時以90t吊車輔助翻轉。（7）每班作業前按起重作業安全操作規程進行技術交底，嚴格按有關規定執行。（8）由專人負責大件運輸和現場吊裝、組裝的秩序維護，確保組

4、裝安全。1.1.4 盾構機調試1.1.4.1 空載調試盾構機組裝完畢后，即可進行空載調試?？蛰d調試的目的主要是檢查設備是否能正常運轉。主要調試內容為：配電系統、液壓系統、潤滑系統、冷卻系統、控制系統、注漿系統以及各種儀表的校正。1.1.4.2 負載調試空載調試證明盾構機具有工作能力后，即可進行盾構機的負載調試。負載調試的主要目的是檢查各種管線及密封設備的負載能力，對空載調試不能完成的調試工作進一步完善，以使盾構機的各個工作系統及其輔助系統達到滿足正常生產要求的工作狀態。1.2 盾構始發及試掘進1.2.1 始發流程盾構始發流程見圖8-17。盾構機推進端頭加固安裝始發基座盾構機組裝、空載調試安裝反

5、力架安裝負環盾構負載調試盾尾通過洞口密封注漿回填盾構掘進和管片安裝圖8-17 盾構始發流程框圖1.2.2 始發階段運輸方案根據業主提供的施工場地和工作井條件以及盾構機自身結構的特點，制定盾構始發掘進階段的出碴、運輸方案。1.2.3 始發方案的確定根據業主提供的始發場地，綜合考慮各方因素，現擬定采用全地下始發方案，即先將51號臺車依次吊入軌排井中，再將盾構機主機吊入盾構始發井中進行組裝，并安裝反力架，連接各管路，進行調試、始發。1.2.4 盾構始發的出碴、運輸布置始發階段的出碴采用渣斗車，垂直運輸使用45t龍門吊，井下水平運輸采用電瓶車。1.2.5 步驟及技術措施盾構始發步驟及相應的主要技術措施

6、如下：1.2.6 始發臺安裝始發臺結構見圖8-18。圖8-18 始發臺結構示意圖在洞門鑿除完成之后，依據隧道設計軸線定出盾構始發姿態的空間位置，然后反算出始發臺的空間位置，始發臺的安裝高程可根據端頭地質情況適當進行抬高。由于始發臺在盾構始發時要承受縱向、橫向的推力以及約束盾構旋轉的扭矩，所以在盾構始發之前，必須對始發臺兩側進行必要的加固。1.2.7 反力架安裝反力架結構見圖8-19。圖8-19 反力架結構示意圖在盾構主機與后配套連接之前，進行反力架的安裝。由于反力架為盾構始發時提供反推力，在安裝反力架時，反力架端面應與始發臺軸線垂直，以便盾構軸線與隧道設計軸線保持平行。安裝時反力架與始發井結構

7、連接部位的間隙要墊實，以保證反力架腳板有足夠的抗壓強度。 1.2.8 洞門鑿除始發井與接收井圍護結構為800mm地下連續墻，洞門鑿除分兩步進行：第一步，以手持風鎬方式由上至下分塊鑿除連續墻外層混凝土，保留最內層鋼筋；第二步，當盾構組裝調試完成，并推進至距離洞門約1.0m左右時，再由上至下分層、間隔地割除預留的最內層鋼筋。1.2.9 洞門防水裝置安裝洞門防水裝置由簾布橡膠板、圓環板、固定板、壓板、墊板和螺栓等組成。在洞門鑿除第一步工作完成后，將前述構件按順序安裝在始發井施工時預埋的洞門圈鋼環上。為防止盾構推進洞門圈時刀盤損壞簾布橡膠板，可在簾布橡膠板外側涂抹一定量的油脂。隨盾構向前推進需根據情況

8、對洞門密封壓板進行調整，以保證密封效果。見圖8-20。圖8-20 始發洞口密封示意圖1.2.10 負環管片安裝當前述及盾構組裝調試等工作完成后，組織相關人員對盾構設備、反力提供系統、始發臺等進行全面檢查與驗收。驗收合格后，開始將盾構向前推進，并安裝負環管片。（1）分別調試推進系統和管片安裝系統，確保這兩個系統能穩定工作；（2）割除洞門內的最后一層鋼筋網，為盾構推進做好準備。鋼筋網必須在盾構推進之前割除完成； （3）在盾尾殼體內安裝管片支撐墊塊，為管片在盾尾內的定位做好準備，見圖8-21。圖8-21 負環管片安裝示意圖（4）從下至上一次安裝第一環管片，要注意的管片的轉動角度一定要符合設計。偏差宜

9、控制為：高程和平面±50mm，每環相鄰管片高差5mm，縱向相鄰管片高差6mm；（5）安裝拱部的管片時，由于管片支撐不足，一定要及時加固；（6）第一環負環管片拼裝完成后，用推進油缸把管片推出盾尾，并施加一定的推力把管片壓緊在反力架上，即可開始下一環管片的安裝；（7）管片在被推出盾尾時，要及時的支撐加固，防止管片下沉或失圓。同時也要考慮到盾構推進時可能產生的偏心力，因此支撐應盡可能的穩固；（8）當刀盤抵攏掌子面時，推進油缸已經可以產生足夠的推力穩定管片后，再把管片定位塊取掉。1.2.11 盾構始發掘進技術要點（1）在進行始發臺、反力架和首環負環管片的定位時，要嚴格控制始發臺、反力架和負環

10、的安裝精度，確保盾構始發姿態與隧道設計線形符合。（2）負環管片安裝前，在盾尾內側標出負6環管片的位置和封頂塊的偏轉角度，管片安裝順序與正常掘進時相同。 第一環負環管片定位時，管片的后端面應與線路中線垂直，負環管片采用錯縫拼裝方式。負6環管片拼裝完成后，用推進油缸把管片推出盾尾，并施加一定的推力把管片壓緊在反力架上，即可開始下一環管片的安裝。（3）始發前基座定位時，盾構機軸線與隧道設計軸線保持平行，盾構中線可比設計軸線適當抬高。（4）在盾尾殼體內安裝管片支撐墊塊，為管片在盾尾內的定位做好準備。安裝拱部的管片時，由于管片支撐不足，要及時墊方木進行加固。管片在被推出盾尾時，要及時進行支撐加固，防止管

11、片下沉或失圓。同時也要考慮到盾構推進時可能產生的偏心力，因此支撐應盡可能的穩固。（5）在始發階段由于推力較小，地層較軟要特別注意防止盾構低頭。（6）盾構在始發臺上向前推進時，通過控制推進油缸行程使盾構機基本沿始發臺向前推進。（7）始發初始掘進時，盾構機處于始發臺上，因此需在始發臺及盾構機上焊接相對的防扭轉支座，為盾構機初始掘進提供反扭矩。（8）在始發階段由于設備處于磨合階段，要注意推力、扭矩的控制，同時也要注意各部位油脂的有效使用。掘進總推力應控制在反力架承受能力以下，同時確保在此推力下刀具切入地層所產生的扭矩小于始發臺提供的反扭矩。（9）盾構始發前要根據地層情況，設定一個掘進參數。開始掘進后

12、要加強監測，及時分析、反饋監測數據，動態地調整盾構掘進參數。（10）盾構組裝前在基座軌道上涂抹油脂，減少盾構推進阻力；始發前在刀頭和密封裝置上涂抹油脂，避免刀盤上刀頭損壞洞門密封裝置。（11）始發掘進時采用45t龍門吊進行出碴，洞內水平運輸采用小碴斗出碴。1.2.12 盾構試掘進兩臺盾構掘進的前100m作為試掘進段，通過試掘進段擬達到以下目的：（1）用最短的時間對新盾構機進行調試、熟悉機械性能。（2）了解和認識本工程的地質條件，掌握各地質條件下復合式盾構的操作方法。（3）收集、整理、分析及歸納總結各地層的掘進參數，制定正常掘進各地層操作規程，為實現快速、連續、高效的正常掘進打好基礎。（4）熟悉

13、管片拼裝的操作工序，提高拼裝質量，加快施工進度。（5）通過本段施工，加強對地面變形情況的監測分析，反映盾構機進洞時以及推進時對周圍環境的影響，掌握盾構推進參數及同步注漿量。（6）通過盾構試掘進施工，摸索出盾構在本標段地層中掘進姿態控制措施和方法。試驗段施工中詳細記錄不同時段、不同地層所采取的不同掘進參數的進尺情況；相同的掘進參數對于不同地層其進尺和刀盤的磨損情況；以及相同的地層采取不同的掘進參數，記錄其進尺及刀盤磨損的情況。同時，詳細記錄注漿壓力與地層的關系。數據收集后，及時進行分析、整理，總結出本工程隧道掘進過程中不同的地層應該采取的掘進參數，為工程的順利進行提供技術依據。1.3 盾構正常掘

14、進1.3.1 正常掘進作業班次安排正常掘進階段，采用連續生產的原則組織施工，每周七個工作日。左右線兩臺盾構作業循環均采用“2+1”班制，即每天2個班掘進，1個班維修保養。每個掘進班每天工作10小時，保養班每天強制保養6小時（與兩個掘進班的工作時間各重合一小時），其余時間跟機保養。1.3.2 正常掘進工作內容盾構機在完成前100m的試掘進后，將對掘進參數進行必要的調整，為后續的正常掘進提供條件。主要內容包括：（1）根據地質條件和試掘進過程中的監測結果進一步優化掘進參數。（2）正常推進階段采用100m試掘進階段掌握的最佳施工參數。通過加強施工監測，不斷地完善施工工藝，控制地面沉降。施工進度應采用均

15、衡生產法。（3）推進過程中，嚴格控制好推進里程，將施工測量結果不斷地與計算的三維坐標相校核，及時調整。將里程偏差控制在：緩和曲線、圓曲線段：X（隧道設計縱軸方向即沿里程方向）、Y（垂直隧道沿設計軸線方向）50mm。（4）盾構應根據當班指令設定的參數推進，推進出土與襯砌背后注漿同步進行。不斷完善施工工藝，控制施工后地表最大變形量在+10，-30mm之內。（5）盾構掘進過程中，坡度不能突變，隧道軸線和折角變化不能超過0.4%。（6）盾構掘進施工全過程須嚴格受控，工程技術人員根據地質變化、隧道埋深、地面荷載、地表沉降、盾構機姿態、刀盤扭矩、千斤頂推力等各種勘探、測量數據信息，正確下達每班掘進指令，并

16、即時跟蹤調整。（7）盾構機操作人員須嚴格執行指令，謹慎操作，對初始出現的小偏差應及時糾正，應盡量避免盾構機走“蛇”形，盾構機一次糾偏量不宜過大，以減少對地層的擾動。（8）做好施工記錄，記錄內容有：隧道掘進的施工進度；油缸行程；掘進速度；盾構推力；土壓力；刀盤轉速；螺旋機轉速；盾構內壁與管片外側環形空隙（上、下、左、右）。同步注漿：注漿壓力；數量；注漿材料配比；注漿試塊強度；稠度。測量：盾構傾斜度；隧道橢圓度；推進總距離；隧道每環襯砌環軸心的確切位置（X、Y、Z）。1.3.3 正常掘進作業工序流程和操作控制程序操作控制工序見圖8-22。1.3.4 盾構掘進模式的選擇及操作控制1.3.4.1 不同

17、掘進模式的特點和適用條件本標段選用的盾構機為復合式盾構機，具有敞開式(OPEN)、半敞開式(SEMI-OPEN)和土壓平衡式(EPB)三種掘進模式，每一種掘進模式具有不同的特點和適用條件。三種掘進模式下的掘進原理見圖8-23。1）敞開式該模式下，盾構機切削下來的碴土進入土倉內即刻被螺旋輸送機排出，土倉內僅有極少量的碴土，約占土倉的3060%，掘進中刀盤和螺旋輸送機所受反推力較小。由于土倉內壓力為大氣壓，故不能支撐開挖面地層和防止地下水滲入。該模式適用于能夠自穩、地下水少的地層。圖8-22 掘進工序操作控制程序框圖圖8-23 掘進模式原理示意圖2）半敞開式該模式又稱為局部氣壓模式。掘進中土倉內的

18、碴土未充滿土倉，尚有一定的空間，通過向土倉內輸入壓縮空氣與碴土共同支撐開挖面和防止地下水滲入。該掘進模式適用于具有一定自穩能力和地下水壓力不太高的地層，其防止地下水滲入的效果主要取決于壓縮空氣的壓力。3）土壓平衡模式土壓平衡模式就是將刀盤切削下來的碴土充滿土倉，并通過推進操作產生與土壓力和水壓力相平衡的土倉壓力來穩定開挖面地層和防止地下水的滲入。該掘進模式主要通過控制盾構推進速度和螺旋輸送機的排土量來產生壓力，并通過測量土倉內的土壓力來隨時調整、控制盾構推進速度和螺旋輸送機的轉速。在該掘進模式下，刀盤和螺旋輸送機所受的反推力較大。該掘進模式適用于不能穩定的軟土和富水地層。1.3.4.2 本區間

19、不同地層條件下選用不同的掘進模式在<2-2>、<3-2>和<4N-2>地層以內采用土壓平衡式掘進，在 <5H-2>、<6H>號地層以上根據實際情況采用半敞開式。1.3.5 各掘進模式的主要掘進參數及技術措施1.3.5.1 參數選取根據本標段地質情況，主要掘進參數見表8-2盾構主要工作參數表，并應在施工中不斷優化調整。表8-2 盾構主要工作參數表掘進模式推力(t)扭矩(t·m)刀盤轉速(rpm)土倉壓力(bar)螺旋機轉速(rpm)備 注土壓平衡式12002100300420121.52.4612半敞開式10001800210

20、3801.52.511.5612敞 開 式800150011038023.5無4121.3.5.2 技術措施（1） 敞開式掘進的技術措施：采用滾刀破巖為主，采用高轉速、低扭矩和適宜的螺旋輸送機轉速推進。采用敞開模式掘進時，易產生掘進中的盾構機滾動和較大震動現象，施工中如不慎引起盾構機滾動，可使刀盤反轉來糾正。同步注漿時漿液可能滲流到盾殼與周圍巖體間的空隙甚至刀盤處，為避免此現象發生可采取適當增大漿液粘度、縮短漿液凝結時間、適當降低注漿壓力等方法來解決。在硬巖敞開式掘進時，刀具磨損較大，溫度高，巖碴不具軟塑性，因此，應注意觀察、檢查，及時換刀，注入泡沫和膨潤土冷卻、潤滑，以降磨、降溫。（2）半敞

21、開式掘進技術措施半敞開式掘進模式介于土壓平衡和敞開模式之間，采用滾刀、齒刀混合破巖切削。為既能穩定開挖面和防止地下水滲入，又能避免出碴時螺旋輸送機發生噴涌，壓縮空氣壓力應控制在11.5bar以內。在該模式下掘進時，應注入泡沫對碴土進行改良。遇地層變換、涌水較大時，及時轉換模式掘進。（3） 土壓平衡模式掘進的技術措施：采用以齒刀、刮刀為主切削土層，以低轉速、大扭矩推進。土倉內土壓力值P應略大于靜水壓力和地層土壓力之和P0， 即P=K·P0（K介于1.01.3），并在掘進中不斷調整優化。土倉壓力通過采取設定掘進速度、調整排土量或設定排土量、調整掘進速度兩種方法建立，并應維持切削土量與排土

22、量的平衡，以使土倉內的壓力穩定平衡。盾構機的掘進速度主要通過調整盾構推進力、轉速(扭矩)來控制，排土量則主要通過調整螺旋輸送機的轉速來調節。在實際掘進施工中，應根據地質條件、排出的碴土狀態，以及盾構機的各項工作狀態參數等動態地調整優化，此模式掘進時應采取碴土改良措施增加碴土的流動性和止水性。1.3.6 碴土改良和管理在復雜地層的盾構施工中，根據圍巖條件適當注入添加劑，確保碴土的流動性和止水性，同時要慎重進行土倉壓力和排土量進行管理。1.3.6.1 碴土改良的目的（1）使碴土具有良好的土壓平衡效果，利于穩定開挖面，控制地表沉降；（2）提高碴土的不透水性，使碴土具有較好的止水性，從而控制地下水流失

23、；（3）提高碴土的流動性，利于螺旋輸送機排土；（4）防止開挖的碴土粘結刀盤而產生泥餅；（5）防止螺旋輸送機排土時出現噴涌現象；（6）降低刀盤扭矩和螺旋輸送機的扭矩，同時減少對刀具和螺旋輸送機的磨損，從而提高盾構機的掘進效率。1.3.6.2 改良的方法與添加劑碴土改良就是通過盾構機配置的專用裝置向刀盤面、土倉內或螺旋輸送機內注入泡沫或膨潤土，利用刀盤的旋轉攪拌、土倉攪拌裝置攪拌或螺旋輸送機旋轉攪拌使添加劑與土碴混合，其主要目的就是要使盾構切削下來的碴土具有好的流塑性、合適的稠度、較低的透水性和較小的摩阻力，以滿足在不同地質條件下盾構掘進可達到理想的工作狀況。1.3.6.3 碴土改良的主要技術措施

24、根據本工程的地質條件和盾構施工的經驗，采取如下主要技術措施：（1）在富水斷層帶和其它含水地層采用土壓平衡模式掘進時，擬向刀盤面、土倉內和螺旋輸送機內注入泡沫，并增加對螺旋輸送機內注入的泡沫量，以利于螺旋輸送機形成土塞效應，防止噴涌。（2）在砂性土地層中掘進時，擬采取向刀盤面和土倉內注入泡沫來改良碴土。泡沫注入量根據具體情況確定。（3）在塊狀結構，泥、鈣質膠結的泥質粉砂巖，粉砂質泥巖中掘進時，由于掘進對地層的擾動，不易形成連續的土壓，為此采取向刀盤面、土倉和螺旋輸送機內注入泡沫和濃度高的膨潤土泥漿來改良碴土，維持土倉內土壓平衡。1.3.6.4 防泥餅措施當盾構機全斷面通過粘性土層和全風化巖層時，

25、刀盤中心區和土倉中心區容易形成“泥餅”，產生堵倉現象，造成刀盤轉動負荷加大，排土不暢，甚至停止轉動，同時造成土倉內溫度升高，影響主軸承密封的壽命，嚴重時會造成主軸承密封老化破壞，“泥餅”現象往往會堵塞滾刀，使滾刀發生偏磨。如果地下水較豐富，螺旋機由于排土不暢而無法形成土塞，排土口會產生噴涌，開挖面就會失穩，發生地層坍塌。盾構機在粘性巖中掘進的措施：（1）加強盾構掘進時的地質預測和泥土管理，特別是在粘性土和泥質硅膠巖石中掘進時，更加密切注意開挖面的地質情況和刀盤的工作狀態。（2）在這種地層掘進時，增加刀盤前部中心部位泡沫注入量和選擇比較大的泡沫加入比例，減少碴土的粘附性，降低“泥餅”產生的幾率。

26、（3）一旦產生泥餅，及時采取對策，必要時采用人工處理的方式清除泥餅。（4）必要時，螺旋輸送機內也要加入泡沫，以增加碴土的流動性，利于碴土排出。（5）出現長時間停機時，適當轉動刀盤，添入泡沫，攪拌土倉內的碴土。1.3.7 掘進過程中姿態控制由于隧道曲線和坡度變化以及操作等因素的影響，盾構推進會產生一定的偏差。當這種偏差超過一定限界時就會使隧道襯砌侵限、盾尾間隙變小使管片局部受力惡化，并造成地應力損失增大而使地表沉降加大，因此盾構施工中必須采取有效技術措施控制掘進方向，及時有效糾正掘進偏差。1.3.7.1 盾構掘進方向控制結合本標段盾構區間的特點，采取以下方法控制盾構掘進方向:1)采用自動導向系統和人工測量輔助進行盾構姿態監測該系統配置了導向、自動定位、掘進程序軟件和顯示器等，能夠全天候在盾構機主控室動態顯示盾構機當前位置與隧道設計軸線的偏差以及趨勢。據此調整控制盾構機掘進方向，使其始終保持在允許的偏差范圍內。隨著盾構推進導向系統后視基準點需要前移，必須通過人工測量來進行精確定位。為保證推進方向的準確可靠，擬每周進行兩次人工測量，以校核自動導向系統的測量數據并復核盾構機的位置、姿態，確保盾構掘進方向的正