1、南京地鐵三號線土建工程D3-TA12標 實施性施工組織設計 第八章 盾構隧道施工方法及技術措施§1 端頭加固1.1 端頭加固概述盾構進出洞門外土體為軟弱含水的土層，盾構機在進出洞時，工作面將處于開放狀態，這種開放狀態將持續較長時間。若不提前加固處理，地下水、涌水等就會進入工作井，就會導致軟弱地層不穩定，嚴重情況下會引起洞門塌方。為確保施工安全及盾構機順利始發及出洞，必須對洞門外土體進行加固處理。本標段盾構始發及到達共有4個端頭需要加固，具體加固方法見表8-1-1表8-1-1 盾構進出洞端頭加固方法一覽表區間端頭名稱地質情況加固方法加固范圍備注大明明發區間大明路站南 端 頭全斷面范圍內

2、為 -1b1-2粉質粘土850三軸攪拌樁+雙重管旋噴樁（加固體與圍護結構間雙排）橫向隧道中心兩側各6.1m，豎向為隧頂上3m至隧底下3m，縱向拱頂及洞身6m，隧底10m。到達及調頭明發廣場站東端頭上部及拱頂為-2b4淤泥質粉質粘土，隧道中下部及底部為-3b3-4可塑狀粉質粘土。850三軸攪拌樁+雙重管旋噴樁（加固體與圍護結構間雙排）橫向隧道中心兩側各6.1m，豎向為隧頂上3m至隧頂下3m，縱向9m。始發及到達明發繞城區間明發廣場站西端頭上部及拱頂為-2b4淤泥質粉質粘土，隧道中下部及底部為-3b3-4可塑狀粉質粘土。850三軸攪拌樁+雙重管旋噴樁（加固體與圍護結構間雙排）橫向隧道中心兩側各6.

3、1m，豎向為隧頂上3m至隧頂下3m，縱向9m。盾構始發繞 城接頭井拱頂為-2b4淤泥質粉質粘土，斷面范圍內為-3b3-4軟流塑狀粉質粘土，隧底為k1g-2強風化泥質粉砂巖。850三軸攪拌樁+雙重管旋噴樁（加固體與圍護結構間雙排）橫向隧道中心兩側各6.1m，豎向為隧頂上3m至隧底板處，縱向9m盾構接收1.1.1 加固的原則 （1）根據隧道埋深及盾構隧道穿越地層情況，確定加固方法和范圍。（2）在充分考慮洞門破除時間和方法的基礎上，選擇合適的加固方法和范圍，確保洞門破除和盾構機進、出洞的安全。1.1.2 加固要求根據始發及到達端頭地層性質及地面條件，選擇加固方法，加固后的土體應有良好的自立性，密封性

4、、均質性，采用攪拌樁加固的土體無側限抗壓強度不小于0.8MPa，滲透系數k1×10-8cm/sec。（2）滲透系數1.0×10-5cm/s。1.2 端頭的施工1.2.1 施工原理旋噴法施工是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置后，用高壓脈沖泵，將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置，向四周以高速水平噴入土體，借助流體的沖擊力切削土層，使噴流射程內土體遭受破壞，與此同時鉆桿一面以一定的速度旋轉，一面低速徐徐提升，使土體與水泥漿充分攪拌混合，膠結硬化后即在地基中形成直徑比較均勻，具有一定強度的樁體，從而使地層得到加固。1.2.2 機械設備旋噴法施工主要機具設備包括：高壓

5、泵、泥漿泵、鉆機、漿液攪拌器、空壓機、旋噴管和高壓膠管等；輔助設備包括操縱控制系統、高壓管路系統、材料儲存系統以及各種管材、閥門、接頭安全設施等。漿液攪拌采用污水泵自循環式的攪拌罐，鉆機采用XY-100型振動鉆機，空壓機采用SA-5150W空壓機，參數為20m3/min。1.2.3 材料要求旋噴使用的水泥應采用新鮮無結塊42.5R普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比為1:1。稠度要適合，水泥摻入量250kg/m，粘土粉50kg/m，為消除離析，加入0.9的堿。漿液宜在旋噴前lh以內配制，使用時濾去0.5mm的顆粒，以免堵塞管路和噴嘴。1.3 端頭地層加固施工工藝1.3.1 三軸攪拌樁施工工序定位三軸攪拌

6、機開行到指定樁位，對中。當地面起伏不平，應注意調整機架的垂直度；攪拌樁的樁位偏差不得大于50mm，垂直度不得大于1.5%。制備水泥漿在攪拌機定位的同時即開始按設計確定的配合比拌制水泥漿，水泥漿的攪拌采用二次攪拌方式，灰漿拌和時間不少于2min，保證拌和均勻，不發生沉淀，放置水泥漿的時間不超過2個小時，攪拌好的水泥漿須在一個小時內用完。外滲劑可根據工程需要選用具有早強、緩凝、減水、節省水泥等性能的材料，為增強流動性可摻入水泥重量0.20%0.25%的木質磺酸鈣，1%的硫酸鈉和2%的石膏，但應避免污染環境。預攪下沉檢查無誤后開動攪拌機，以正循環方式鉆進，為避免攪拌過程中噴漿口的堵塞，邊噴射水泥漿邊

7、攪拌下沉，下沉速度控制在0.8m/min。噴漿攪拌提升為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質量，第一次提鉆噴漿時應在樁底部停留30秒，進行磨樁端，然后以反循環方式提升，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間為30s，提升速度要保持均勻，控制在0.5m/min。重復上下攪拌為使軟土和水泥漿攪拌均勻，采用“兩攪兩噴”的工藝，即第一次攪拌提升后可再次將攪拌機邊旋轉邊沉入土中，至設計加固深度后再將攪拌機提升出地面，即完成一根三圓嵌套的加固體。移位開行攪拌機（履帶式機架可以進行轉向、變幅作業）到新的樁位，重復上述15步驟，進行下一根樁的施工，注意下一根樁與上一根樁要搭接250mm，最終

8、形成一個連續的加固體。三軸攪拌樁技術參數見表8-1-2。表8-1-2 攪拌樁施工技術參數項目參數項目參數水泥摻量1315%攪拌速度3050 r/min下沉速度0.8m/min漿液流量40 L/min提升速度0.5m/min水灰比0.751.3.2 雙重管旋噴樁施工工序測量定位根據樁位坐標用全站儀定出中心，并將中心點引于冠梁擋土板頂，作為鉆機定位依據。測量現場地面標高，確定樁頂及樁底標高。對樁位進行編號，以利于施工管理和資料整理。鉆機就位噴射注漿施工的第一道工序就是將使用的鉆機安置在設計的孔位上（此之間應做好場地平整），使鉆桿頭對準孔位中心。同時為保證鉆孔達到設計要求的垂直度，鉆機就位后，必須做

9、水平糾正，使其鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置。噴射注漿管的允許傾斜度不得大于1.0。鉆孔鉆孔的目的是為將噴射注漿管插入預定的地層中，采用工程地質鉆機鉆孔，鉆至設計標高。鉆孔位置與設計位置偏差不得大于50mm。旋噴機就位插管地質鉆機成孔后移開原位，旋噴機就位對準孔位插管，將噴射注漿管插入地層預定的深度，在插管的過程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，可邊射水、邊插管，水壓力一般不超過0.8MPa，如壓力過高，則易將孔壁射塌。噴射注漿當注射漿管插到預定深度后，由下而上進行噴射注漿，雙重管旋噴樁施工詳細技術參數如表8-1-3。旋噴作業時，應檢查注漿流量、壓力、旋轉提升速度以及水泥漿配比等。高壓漿液射流的壓力20M

10、pa30Mpa，流量80120L/min；空氣壓力：0.7Mpa0.8Mpa，流量1m32m3/分鐘；鉆機旋轉速度：1020r/min；鉆機提升速度：1020cm/min。當漿液初凝時間超過20h時，應及時停止使用該水泥漿（正常水灰比1：1，初凝時間為15h左右）。鉆桿的旋轉和提升必須連續不中斷，拆卸鉆桿繼續旋噴時，其搭接長度不小于200mm。沖洗施工完畢，應把注漿管等機具設備沖洗干凈，管內機內不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內的漿液全部排出。移動機具把鉆機等機具設備移到新孔位上，進行下一孔位施工。表8-1-3 雙重管高壓旋噴樁施工技術參數水灰比1氣壓

11、 力0.70.8 Mpa漿噴漿壓力1020Mpa提升速度1020cm/min旋轉速度1020r/min水泥摻量550kg/m3§2 盾構掘進機的選擇及操作控制2.1 掘進機的特點和適用條件本標段盾構區間上部地面主要以分布低層建筑物,主干公路,高架橋組成，地面下須穿小型箱涵，無大型障礙物。根據工程地質和水文地質資料可知此區段穿越地層大部分為粉質粘土，滲透性差，無高壓承壓水，因此區間選用的盾構機為土壓平衡盾構機。 2.1.1 土壓平衡模式土壓平衡模式是在機械挖掘式盾構前段設置隔壁形成密封土艙切削下來的土體以泥水狀態進入密封土艙和螺旋輸送機，同時碴土需具有塑流性且要充滿密封艙。隨著盾構的掘

12、進密封土艙內的碴土上產生壓力，此壓力與開挖面的水，土壓平衡，保證該面的穩定。此外碴土具有流塑性，可順利往外排除。外加劑一般采用膨潤土或泡沫劑。該掘進模式適用于具有流塑性，含砂量較低的軟弱粘性土。2.2 各掘進模式的主要掘進參數及技術措施2.2.1 技術措施（1）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量的平衡，以使土倉內的壓力穩

13、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。2.3 碴土改良和管理在粘性大及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。2.3.1 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；（3）提高碴土的流動性，利

14、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。2.3.2 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。2.3.3 碴土改良的主要技術措施根據本工程的地質條件和盾構施工的經驗

15、，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。2.3.4 防泥餅措施當盾構機全斷面通過英安斑巖殘積硬塑狀粉質粘土和硬塑殘積粉質粘土地層時，刀盤中心區和

16、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。2.3.5 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。

17、（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。§3 盾構機組裝與調試3.1 組裝場地的布置及吊裝設備3.1.1 進場組裝及吊裝設備吊裝設備為：450t吊機一臺，130t吊機一臺，80t液壓千斤頂兩臺，小型泵一臺，以及相應的吊具、機具、管線工具等。3.1.2 盾構機的主要參數 盾構機技術性能參數表 表8-3-1名稱技術參數備注盾體盾構類型土壓平衡前盾6,450mm中盾6,440mm最大工作壓力3 bar土壓艙板1個4個固定攪拌

18、棒土壓計5個氣閘人行門1個DN 600螺旋輸送機連接法蘭1個氣閘連接法蘭1個盾尾直徑6,430mm型式鉸接式油脂管數量8 個(2 x 4)DN 25密封 3排鋼絲刷和止槳板焊接式注漿口4個鉸接油缸型式被動式180/80150數量14個千斤頂數量32 個16 x 2分組數量4組4個內置行程測量系統最大推進力42,000kN 350 bar 伸出速度80mm/min所有油缸縮回速度1,600mm/min一組油缸刀盤數量1個2個固定攪拌棒直徑6,460mm旋轉方向左/右刀具1把中心魚尾刀，16把鏟刀，76把刮刀，44把先行刀, 1 把仿形刀配有2個磨損檢測裝置。中心回轉體1個4根膨潤土/水輸送管+

19、1條中心沖刷管和2條液壓管路刀盤驅動裝置數量1個型式液壓回轉驅動液壓馬達數量8個最大額定轉矩4,377kNm脫困扭矩5,252kNm轉速3,05rpm功率630kW主軸承型式固定式主軸承外徑2,600mm主軸承壽命10,000小時根據ISO 281 L10人閘數量1個型式 雙倉式直徑1,600mm工作壓力 3bar人數(容納)3+2主室/緊急室管片安裝器數量1個含液壓馬達及減速箱型式中心回轉式含工作平臺抓緊系統機械式自由度6旋轉角度 +/- 200°比例控制縱向移動行程2000比例控制控制裝置遙控控制螺旋輸送機數量1個伸縮式型式有軸螺旋式直徑800mm功率200kW最大脫困扭矩215

20、轉速0 到 22rpm無級調速輸送量385m³/h螺距630mm出料口門1個土壓計2個皮帶輸送機數量 1個含鋼結構及滾筒驅動電動帶寬800mm最大輸送量450m³/h后配套設施臺車數量4 + 連接橋在軌道上行進,開式結構管片吊車1個管片喂片機1臺液壓單元1個包括過濾器和油箱冷卻系統（泵/油冷器/閥）1個新鮮水 28°由工地提供注漿系統 含1臺控操作裝置，管路和設施砂漿泵2個KSP12, 2 x 10m3/h砂漿罐1個容量6m³帶攪拌器壓力傳感器4個膨潤土儲存罐/泵 含管路和設施注漿泵1個10m³/h儲存罐1個4m³帶空氣攪拌器泡沫發生

21、裝置 泡沫發生器4個水泵1臺7m³/h泡沫泵1臺300ltr/h壓縮空氣供應工具使用空壓機1臺55kW高壓空氣儲存罐1個1000ltr主驅動裝置潤滑泵1個盾尾油脂泵1個控制臺1個帶空調水管架1個工業水(新鮮水和用過的水) 軟管 DN80 污水泵1個排水裝置1個30m3/h高壓電纜托盤1個200m電纜容量; 不含高壓電纜通風管儲存裝置1個1米風管,100米儲量 (不含風管)小型起吊裝置1個主副配電柜1個數據采集系統1個1臺計算機帶海瑞克公司標準配置（中英語）導向系統 1個VMT 型號 SLS-SL監視系統1個3臺監視器及1臺彩色顯示器滅火器5臺二氧化碳、干粉式電氣系統初級電壓10kV次

22、級電壓400變壓器 1,600液體型,IP 55控制電壓24V / 230V照明電壓230V閥工作電壓 24V頻率50Hz系統絕緣保護IP55PLC1No.西門子功率因數補償器1個cos phi = 0.9功率配置（摘錄)刀盤驅動系統630.0kW2x315kW盾構推進系統75.0kW管片安裝器45.0kW輔助設備22.0kW油過濾系統11.0kW齒輪潤滑系統4.0kW螺旋輸送機200.0kW泡沫和膨潤土發生裝置13.5kW砂漿設備37.5kW皮帶輸送機30.0kW二次通風15.0kW空壓機55.0kW電源插座及工地用電75.0kW合計12133.1.3 盾構機組裝本工程計劃投入一臺土壓平衡盾

23、構機進行施工，結合本工程的地質條件和施工特點，盾構機選用由德國Herrenknecht制造的全新復合式盾構機。盾構機進場時間為2011年7月28日。中標后2周內完成合同的簽字，并組織生產。盾構機計劃于2011年7月29日下井在明發廣場站右線東側開始組裝調試。本臺盾構機組裝調試時間安排30天。盾構吊運、組裝程序圖見圖8-3-2。圖8-3-2盾構組裝、調試程序圖序號步驟施工順序說明1組裝始發架、反力架盾構運輸到施工場地；組裝盾尾、焊接盾尾及盾尾密 封刷；組裝臺車，臨時托架吊入井內；站臺內鋪設軌道。2組裝橋架依次吊入第五、四、三、二、一節臺車；進行橋架組裝；橋架吊入井內。3吊裝螺旋輸送機完成橋架與后

24、配臺車的連接；螺旋輸送機吊入井內。4吊裝支撐環螺旋輸送機后移；支撐環吊入井內。5組裝支撐環與切口環支撐環后移；切口環吊入井內。6組裝刀盤切口環與支撐環的連接及后移；刀盤吊入井內。7組裝管片拼裝機、盾尾主機連接及前移；管片拼裝機及盾尾的吊入井內及拼裝。8組裝螺旋輸送機螺旋輸送機前移；螺旋輸送機吊起及組裝。9設備連接、安裝反力架連接各臺車的管線；反力架吊入井內；安裝反力架；盾構機設備的連接。10完成組裝、準備始發完成組裝；盾構機調試，準備始發。3.2 盾構機調試盾構機組裝完成后，技術人員應當對組裝工作逐點檢查，對組裝工作中的錯、省、漏進行現場糾正，重點對主要電路、液壓油路的連接和重要螺栓的固定進行

25、檢查。確定各個系統可以運行后，根據海瑞克提供的設備調試項目單的項目進行逐個調試，對出現的問題進行逐個排除。通過調試驗收后，等待盾構機始發試掘進。對始發后有荷載下的盾構機進行再次檢查調試，同時將重點逐步轉入到設備的維護保養和運行監督中。直到設備完全滿足施工要求，組裝調試工作完成。3.2.1 空載調試盾構機組裝和連接完畢后，即可進行空載調試。主要調試內容為：液壓系統，潤滑系統，配電系統，注漿系統，以及各種儀表的校正。著重觀測刀盤轉動和端面跳動是否符合要求。3.2.2 負載調試空載調試證明盾構機具有工作能力后即可進行負載調試。負荷調試的主要目的是檢查各種管線及密封的負載能力，使盾構機的各個工作系統和

26、輔助系統達到滿足正常生產要求的工作狀態，通常試掘進時間即為對設備負載調試時間。負荷調試時將采取嚴格的技術和管理措施保證工程安全、工程質量和隧道線型。§4 管片安裝盾構區間管片采用環寬1.2m的標準環及左轉彎楔形環和右轉彎楔形環三種管片，楔形環的楔形量為37.20mm,管片混凝土強度等級為C50；抗滲等級S10,鋼筋為、級。管環外徑6.2m，內徑5.5m，寬1.2m,每環由6塊管片組成，砼量7.719m3。擬由南京城市地鐵實業集團有限公司管片廠按以上要求進行管片生產。4.1 管片安裝程序見圖8-4-1管片安裝工藝流程圖。盾尾清理管片止水條及襯墊粘貼管片選材、下井及運輸盾構掘進掘進一環距

27、離推進缸頂緊就位管片管片吊裝至拼裝區管片就位管片螺栓連接管片環脫離盾尾后二次緊固縮回安裝位置油缸圖8-4-1 管片安裝工藝流程圖4.2 管片安裝方法管片由管片車運到隧道內后，由專人對管片類型、齡期、外觀質量和止水條粘結情況等項目進行最后一次檢查，檢查合格后才可卸下。管片經管片吊車按安裝順序放到管片輸送平臺上，掘進結束后，再由管片輸送器送到管片安裝器工作范圍內等待安裝。（1）管片選型以滿足隧道線型為前提，重點考慮管片安裝后盾尾間隙要滿足下一掘進循環限值，確保有足夠的盾尾間隙，以防盾尾直接接觸管片。（2）管片安裝必須從隧道底部開始，然后依次安裝相鄰塊，最后安裝封頂塊。安裝第一塊管片時，用水平尺與上

28、一環管片精確找平。（3）安裝鄰接塊時，為保證封頂塊的安裝凈空，安裝第五塊管片時一定要測量兩鄰接塊前后兩端的距離（分別大于C塊的寬度，且誤差小于+10mm），并保持兩相鄰塊的內表面處在同一圓弧面上。（4）封頂塊安裝前，對止水條進行潤滑處理，安裝時先徑向插入2/3，調整位置后緩慢縱向頂推。（5）管片塊安裝到位后，應及時伸出相應位置的推進油缸頂緊管片，其頂推力應大于穩定管片所需力，然后方可移開管片安裝機。（6）管片安裝完后應及時整圓，并在管片脫離盾尾后要對管片連接螺栓進行二次緊固。4.3 管片拼裝質量控制（1）成環環面控制：環面不平整度應小于2mm。相鄰環高差控制在5mm以內。（2）安裝成環后，在縱

29、向螺栓擰緊前，進行襯砌環橢圓度測量。當橢圓測量度大于30mm時，應做調整。管片拼裝允許誤差見表8-4-1。 管片拼裝允許誤差 表8-4-1項目允許偏差備注環間間隙2.0mm縱縫相鄰塊間隙2.0mm對應的環向螺栓孔的不同軸度1.0mm成環后內徑±2mm成環后內徑-2+6mm4.4 安裝管片注意事項（1）嚴格進場管片的檢查，有破損、裂縫的管片不用。下井吊裝管片和運送管片時應注意保護管片和止水條，以免損壞。（2）止水條及襯墊粘貼前，應將管片進行徹底清潔，以確保其粘貼穩定牢固。施工現場管片堆放區應有防雨設施。（3）管片安裝前應對管片安裝區進行清理，清除如污泥、污水，保證安裝區及管片相接面的清

30、潔。（4）嚴禁非管片安裝位置的推進油缸與管片安裝位置的推進油缸同時收縮。（5）管片安裝時必須運用管片安裝的微調裝置將待裝的管片與已安裝管片塊的內弧面縱面調整到平順相接以減小錯臺。調整時動作要平穩，避免管片碰撞破損。§5 盾構始發及試掘進5.1 始發流程5.1.1 盾構始發的工藝流程圖8-5-1 盾構始發工藝流程圖后盾系統由鋼反力架、1.2米負環管片臨時襯砌組成，采用通縫連接。盾構出洞及后盾系統如圖8-5-2。圖8-5-2 盾構始發及后盾系統5.1.2 盾構始發姿態控制盾構始發作為盾構施工關鍵工序，對后期盾構機能否正常掘進起著至關重要，故始發姿態控制顯得尤為重要。始發掘進前人工復測一次

31、盾構機在始發托架上的正確位置，并與盾構機VMT系統測量的位置相互比較，調整盾構機姿態后方可始發掘進。同時仔細檢查盾構機托架的穩固情況，檢查防止盾構機“栽頭”的托架施作牢固，查驗盾尾外殼上的防扭轉裝置是否焊接牢固。始發掘進時保持盾構機4組推力油缸推力均衡，確保刀盤中心和盾尾中心的位移在允許的偏差范圍內（VMT系統上顯示為，垂直方向0+40mm,水平方向±30mm），在始發掘進階段盡量少采用糾偏措施。因盾構機進入土體后即將進入緩和曲線段，因此應待盾體完全進入土體后才開始適量的糾偏。由于盾構機和始發設施處于不穩定的狀態下，承受重大負荷，在始發推進初期，刀盤未接近工作面時禁止啟動刀盤旋轉。整

32、個過程中派專人把守觀察，發現異常立刻停止掘進，并進行處理。5.2 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。5.2.1 始發方案的確定根據業主提供的始發場地，可以利用軌排井的場地進行始發，綜合考慮各方因素，現擬定采用全地下始發方案，即先將15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。5.2.2 盾構的出碴、運輸布置垂直運輸渣土和管片由兩臺龍門吊完成，1臺45噸用于出渣及下材料，1臺25噸用于地面裝卸材料。門吊行車電源采用卷筒的安裝方法，布置方式見盾構始發場地平面布

33、置圖，附圖十一。盾構水平運輸用2臺電瓶車,每臺電瓶車配備兩組電池，保證施工連續進展。電瓶充電間充電。本區間充電間內設置HGC2712B-80/380充電機7臺，1臺作為備用。水平、垂直運輸見圖8-5-3。圖8-5-3 水平、垂直運輸示意圖5.3 步驟及技術措施盾構始發步驟及相應的主要技術措施如下：5.3.1 洞門鑿除大明路站南端頭始發井圍護結構為850三軸攪拌樁+雙重管旋噴樁（加固體與圍護結構間雙排），洞門鑿除分兩步進行，采用人工風鎬的方法鑿除，開鑿前，搭設雙排腳手架，由上往下分層鑿除，第一步將開挖面墻鋼筋鑿出裸露并用氧焊切割掉，然后繼續鑿至迎土面鋼筋外露為止。第二步當盾構機調試完畢且刀盤抵達

34、掌子面前約0.5-1m時，從下至上鑿除最后剩余的所有洞圈內混凝土并割除所有鋼筋，迅速清理底部泥石碎塊，并檢查確定無鋼筋。5.3.2 始發托架的安裝清理基坑后，托架依據測量放樣安裝定位好。考慮托架在盾構出洞時要承受縱向、橫向的推力以及抵抗盾構旋轉的扭矩，所以在盾構進出洞之前，對始發托架兩側用H型鋼進行加固。托架的安裝及加固見圖8-5-4圖8-5-4 始發托架的安裝及加固示意圖5.3.3 反力架安裝在盾構主機與后配套連接之前，開始進行反力架的安裝，反力架端面應與始發托架水平軸垂直，與車站結構上預埋的鋼板焊接牢固，保證反力架腳板安全穩定。反力架安裝時，首先測量反力架位置起始里程斷面的中心線，并標識在

35、始發井側墻上，以便反力架中心定位，反力架中心隨始發托架抬高而同時抬高25mm。定位關鍵是反力架緊靠負環管片的定位平面，并與此處的隧道軸線垂直。反力架的形式見圖8-5-5，反力架加固的方式見圖8-5-6。圖8-5-5反力架的結構型式圖8-5-6反力架的加固5.3.4 洞門防水裝置安裝在隧道貫通時，為了防止注漿漿液沿著盾構機外殼向洞口方向流出，以及地下水過大帶動土體顆粒流出洞門而造成事故，須在洞圈周圍安裝環行密封橡膠板止水裝置，該裝置在內襯墻入口洞圈周圍安裝設有M20螺孔的預埋板A，預埋板A上焊接有Z字型錨固筋與主體結構相連，用螺栓將密封橡膠板、壓緊環板B和扇形壓板栓連在預埋環板A上。裝配方法見圖

36、8-5-7。圖8-5-7 洞口防水裝置裝配圖5.3.5 負環管片安裝當前述4.3.14.3.4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；圖7-5-8 負環管片安裝示意圖（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8-5-8；（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。偏差宜控制為：高程和平面

37、±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。5.4 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、反力架和負環的安裝精度，確保盾構始發

38、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9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9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，防止管片下沉或失圓。同時也要考

39、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。開始掘進后要加強監測，及時分析、反

40、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40T龍門吊進行出碴，洞內水平運輸采用小碴斗出碴。5.5 盾構試掘進 盾構掘進工序流程圖見圖8-5-9。圖8-5-9 盾構掘進作業工序流程圖盾構掘進的前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，改進盾構的不完善部分。（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

41、作規程，為實現快速、連續、高效的正常掘進打好基礎。 （4）熟悉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，摸索出盾構在相應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

42、的掘進參數，為工程的順利進行提供技術依據。5.6 盾構正常掘進5.6.1 盾構掘進流程及操作控制程序盾構機在完成前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）50

43、mm。（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

44、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、扭矩；盾尾間隙（上、下、左、右）。同步注漿：注漿壓力；數量；注漿材料配比。5.7 盾構掘進方向的控制與調整5.7.1 滾動控制采用使盾構刀盤反轉的方法，糾正滾動偏差。允許滾動偏差3°，當超過3°時，盾構機報警，提示操縱者必須切換刀盤旋轉方向，進行反轉糾偏。5.7.2 豎直方向控制控制盾構機方向的主要因素是千斤頂單側推力，它與盾構機姿態變化量間的關系非常離散，主要靠人的經驗來掌握。當盾構機出現下俯時，可加大下側千斤頂推力，當盾構機出現上仰時，可加大上側千斤頂推力來進行糾偏。5.7.3 水平方向控制與豎直方向糾

45、偏原理一樣，左偏時加大左側千斤頂的推進壓力，右偏時則加大右側千斤頂的推進壓力。§6 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。6.1 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:6.1.1 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

46、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確。6.1.2 采用分區操作盾構機推進油缸控制盾構掘進方向根據線路條件所做的分段軸線擬合控制計劃、導向系統反映的盾構姿態信息，結合隧道地層情況，通過分區操作盾構機的推進油缸來控制掘進方向。推進油缸按上、下、左、右分成四個組，每組油缸都有一個帶行程測量和推力計算的推進油缸，根據需要調節各組油缸的推進力，控制掘進方

47、向。在上坡段掘進時，適當加大盾構機下部油缸的推力；在下坡段掘進時則適當加大上部油缸的推力；在左轉彎曲線段掘進時，則適當加大右側油缸推力；在右轉彎曲線掘進時，則適當加大左側油缸的推力；在直線平坡段掘進時，則應盡量使所有油缸的推力保持一致。6.2 盾構掘進姿態調整與糾偏在實際施工中，由于管片選型錯誤、盾構機司機操作失誤等原因盾構機推進方向可能會偏離設計軸線并超過管理警戒值；在穩定地層中掘進，因地層提供的滾動阻力小，可能會產生盾體滾動偏差；在線路變坡段或急彎段掘進過程中，有可能產生較大的偏差，這時就要及時調整盾構機姿態、糾正偏差。（1）參照上述方法分區操作推進油缸來調整盾構機姿態，糾正偏差，將盾構機

48、的方向控制調整到符合要求的范圍內。（2）當滾動超限時，及時采用盾構刀盤反轉的方法糾正滾動偏差。在急彎和變坡段，必要時可利用盾構機的超挖刀進行局部超挖和在軸線允許偏差范圍內提前進入曲線段掘進來糾偏。6.3 方向控制及糾偏注意事項（1）在切換刀盤轉動方向時，應保留適當的時間間隔，切換速度不宜過快，切換速度過快可能造成管片受力狀態突變，而使管片損壞。（2）根據掌子面地層情況應及時調整掘進參數，調整掘進方向時應設置警戒值與限制值。達到警戒值時及時實行糾偏程序。（3）蛇行修正及糾偏時應緩慢進行，如修正過程過急，蛇行反而更加明顯。在直線推進的情況下，應選取盾構當前所在位置點與設計線上遠方的一點作一直線，然

49、后再以這條線為新的基準進行線形管理。在曲線推進的情況下，應使盾構當前所在位置點與遠方點的連線同設計曲線相切。（4）推進油缸油壓的調整不宜過快、過大，否則可能造成管片局部破損。（5）正確進行管片選型，確保拼裝質量與精度，以使管片端面盡可能與計劃的掘進方向垂直。§7 盾構同步注漿盾構掘進注漿采用盾尾同步注漿，隨著盾構推進，脫出盾尾的管片與土體間出現“建筑空隙”，該空隙用漿液通過設在盾尾的壓漿管予以充填。同步注漿的目的是為了盡快填充環形間隙使管片盡早支撐地層，防止地面變形過大而危及周圍環境安全，同時作為管片外防水和結構加強層。7.1 注漿材料及配比設計7.1.1 注漿材料采用水泥砂漿作為同

50、步注漿材料，該漿材具有結石率高、結石體強度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特點。水泥采用32.5R普通硅酸鹽水泥，以提高注漿結石體的耐腐蝕性，使管片處在耐腐蝕注漿結石體的包裹內，減弱地下水對管片混凝土的腐蝕。7.1.2 漿液配比及主要物理力學指標根據盾構施工經驗，同步注漿擬采用表8-7-1所示的配比。在施工中，根據地層條件、地下水情況及周邊條件等，通過現場試驗優化確定。同步注漿漿液的主要物理力學性能應滿足下列指標： 同步注漿材料配比和性能指標表 表8-7-1 水泥（kg）粉煤灰（kg）膨潤土（kg）砂（kg）水（kg）外加劑801303812416050710934460470按需要根據試驗加

51、入（1）膠凝時間：一般為310h，根據地層條件和掘進速度，通過現場試驗加入促凝劑及變更配比來調整膠凝時間。對于強透水地層和需要注漿提供較高的早期強度的地段，可通過現場試驗進一步調整配比和加入早強劑，進一步縮短膠凝時間。（2）固結體強度:一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa。（3）漿液結石率:>95%，即固結收縮率<5%。（4）漿液稠度:812cm。（5）漿液穩定性:傾析率（靜置沉淀后上浮水體積與總體積之比）小于5%。7.2 同步注漿主要技術參數7.2.1 注漿壓力注漿壓力略大于該地層位置的靜止水土壓力，同時避免漿液進入盾構機的土倉中。最初的注漿壓力是根據理論的靜止水土壓

52、力確定的，在實際掘進中將不斷優化。如果注漿壓力過大，會導致地面隆起和管片變形，還易漏漿。如果注漿壓力過小，則漿液填充速度趕不上空隙形成速度，又會引起地面沉陷。一般而言，注漿壓力取1.11.2倍的靜止水土壓力，最大不超過3.04.0bar。由于從盾尾圓周上的四個點同時注漿，考慮到水土壓力的差別和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各點的注漿壓力將不同，并保持合適的壓差，以達到最佳效果。在最初的壓力設定時，下部每孔的壓力比上部每孔的壓力略大0.51.0bar。7.2.2 注漿量根據刀盤開挖直徑和管片外徑，可以按下式計算出一環管片的注漿量。V=/4×K×L×（D2-D22）式中:V 一環注漿量（m3）L 環寬（m）D1 開挖直徑（m）D2 管片外徑（m）K 擴大系數取1.52代入相關數據，可得:V=/4×(1.52)×1.2×（6.462-6.22）=4.656.2m3/環上面經驗公式計算中，注漿量取環形間隙理論體積的1.52倍，每環（1.2m）注漿量Q=4.656.2m3。7.2.3 注漿時間和速度在不同的地層中根據需不同凝結時間的漿液及掘進速度來具體控制注漿時間的長短。做到“掘進、注漿同步，不注漿、不掘進”，通過控制同步注漿壓力和注漿量雙重標準來確定注漿時間。注漿量和注漿壓力均達到設定值后才停止