4.1

現場組裝調試4.2始發技術4.3掘進技術4.4刀具檢查與更換第四章隧道施工

第一節現場組裝調試一、組裝調試順序吊機組裝就位后配套拖車吊裝主機吊裝反力架安裝主機定位及后配套連接空載調試安裝負環管片負載調試場地準備基座準備組裝場地分區后配套拖車存放區主機及配件存放區吊機存放區后配套拖車存放區吊機存放區主機及配件存放區二、始發座安裝1.按設計要求，安裝始發基座，確保軸線及高程滿足設計要求。2.基座加固，與底板預埋鋼板焊接牢固三、盾構組裝順序1.后配套拖車下井按從后到前順序下井，并組裝相應設備及管線。12345電瓶車牽引到指定位置2.設備橋（連接橋）下井

與1號臺車連接

設備橋13.螺旋輸送機（土壓）下井

下井后擺放在礦車底盤上，拖至相應區域

螺旋機井下示意圖4.中盾、前盾下井并連接

5.安裝刀盤并與前盾密封連接

6.主機前移

盾構外殼焊接頂推支座，由千斤頂將主機前移至掌子面前。

7.安裝管片（拼裝機）安裝機（下井同中盾）

8.盾尾下井并與中盾對接

盾尾密封條安裝盾尾下井9.安裝螺旋輸送機將螺旋輸送機前端通過管片安裝機插入中盾內部，并與前盾密封連接

螺旋輸送機螺旋機安裝10.反力架及負環鋼管片安裝

反力架的地面組裝反力架吊裝反力架就位反力鋼環的吊裝10.管線連接

從后向前連接后配套與主機各部位液壓、電氣及水管路。

連接完畢的線路連接完畢的線路連接完畢的水、氣等管路連接完畢的液壓油路組裝完畢的盾構機組裝完畢的盾構機四、盾構機組裝總體要求1.組裝前必須制定方案計劃，由有經驗人員組成班組，并進行必要的安全、技術培訓2.運輸必須由有資質的大件運輸公司承擔3.盾構吊裝，由具有資質的專業隊伍負責。4.根據吊機對承載力的要求，對工作區域進行加固處理。5.吊裝前必須對始發基座準確定位6.組裝前對所用設備、工具進行安全檢查。班組作業前進行技術安全交底。7.組裝前必須檢查高低壓設備、電器元件、液壓設備是否安全可靠五、盾構機調試盾構機調試工廠調試現場調試井底空載調試試掘進負載調試1.工廠調試：對盾構機的設計制造質量及功能進行調試2016年9月，用于鄭州5號地鐵線“開拓者”E002號盾構機正在進行調試。2.井底空載調試：

按調試方案，對各項功能進行調試。

檢查盾構各系統和設備是否能正常運轉，并與工廠調試記錄對比。

配電、液壓、潤滑、冷卻、控制、注漿等系統調試調試不滿足要求的，查找原因，并解決。3.負載調試：檢查各種管線及密封設備的負載能力，對空載不能完成的調試工作進一步完善，確保系統滿足施工要求第二節始發技術一、始發流程安裝始發基座盾構組裝調試反力架安裝始發段地層加固檢查開挖面地層洞門鑿除安裝洞門密封拼裝負環管片始發掘進，盾尾通過洞門，洞門密封，壁后注漿二、端頭加固目的：1.保證圍護結構鑿除后，工作面土體保持自穩2.盾尾進入洞口防水裝置前，防止洞口地層涌砂涌水。加固方法化學注漿法深層攪拌高壓旋噴冷凍冷凍高壓旋噴

直徑/m范圍/mD＜11＜D＜33≤D＜55＜D＜8簡圖L(B)1.01.01.52.0H11.01.52.02.5H21.01.01.01.0端頭土體橫向加固最小尺寸表端頭土體橫向加固最小尺寸見下表

縱向加固范圍:以包裹盾構主機并預留一定的封堵滲漏區域為原則。L=盾構長度+（1.5~2）m三、洞門鑿除端頭加固滿足要求后，對洞門進行破除：第一步：鑿除圍護結構保護層，將外層的鋼筋全部割除取出，鑿除至剩余內排鋼筋；第二步：待盾構機始發抵至洞門1~1.5m，割除內層鋼筋，開始掘進。四、洞門密封目的：1）防止泥土、水從盾殼與洞門間隙流出2）防止盾尾襯砌注漿流失。安裝前對簾布橡膠等構配件進行檢查清理，按設計要求安裝。壓板簾布橡膠防翻板圓環板五、負環管片安裝反力架負環管片后部型鋼支撐第三節盾構掘進技術一、土壓平衡盾構

掘進過程中保持土倉壓力與作業面水土壓力平衡。壓力過大地表隆起壓力過小地表沉降1.土倉壓力選定可通過監測地表沉降，進行調整沉降工作面狀態土倉P與基準P0措施下沉超過基準坍塌Pmax＜P0增大P隆起超過基準支撐面壓力過大Pmin＞P0減小P土倉壓力通過調整掘進速度及排土量實現螺旋機理論排土量螺旋輸送機理論排土量理論排土量每轉理論轉速掘進產生的理論渣土量掘進產生的理論渣土量切削斷面面積松散系數掘進速度排土率①渣土干硬，K＜1，排土速度慢，應增大轉速②渣土流動性好，K＞1，排土速度快，應降低轉速③流動性非常好，排土速度快，應降低轉速或者增長螺旋機，避免產生噴涌。排土量渣土量

2.渣土改良

理想渣土（順利排出）應具有：良好塑流狀態、低內摩擦力、低透水性。常用添加劑泡沫膨潤土聚合物

可通過向刀盤、土倉注入添加劑進行改良。1）泡沫粘性土、砂土均可用，泡沫無毒環保，但價格高。在加泥不能滿足要求及發生噴涌時采用。作用：（1）氣泡潤滑作用，減少內摩擦角，提高流動性（2）降低砂土滲透性，穩定土倉壓力，控制地表沉降（3）減少粘性土粘性，避免附著刀盤2）膨潤土

具有潤滑作用，將膨潤土土漿液加入土倉、開挖室有利于減少阻力，減少透水性。3）聚合物

具有吸水性質，減少土的滲透性、防止噴涌3.土壓盾構掘進模式掘進模式敞開式半敞開式土壓平衡式敞開式：穩定性較好的巖層，滾刀破巖為主半敞開式：開挖面具有一定自穩能力，調節螺旋機轉速保持土倉2/3渣土土壓平衡式：穩定性差、地下水較多二、泥水盾構1.原理依靠一定濃度泥漿，平衡開挖面的土壓和水壓。適用范圍

軟弱的淤泥質土層、松散砂土層、砂礫層、卵礫層、硬土等地層。

尤其適用于地層含水量大越江和海底隧道施工。2.掘進參數1）切口水壓切口泥水壓力應介于理論計算值上下限之間，并根據地表建筑物情況和地質條件做適當調整。地下水壓力靜止或主動土壓力變動土壓力上限：下限：2）掘進速度正常掘進速度：20~40mm/min軟硬不均地層：10~20mm/min設定掘進速度需注意:①盾構啟動時，檢查推進油缸是否頂實，開始與結束推進之前速度要慢②每環正常掘進過程中，速度保持恒定，保證水壓穩定和泥漿管暢通③推進速度快慢與每環掘進同步注漿量的協調④注意與地質和地表建筑條件匹配，避免損壞刀具或造成周圍土體擾動過大3）掘削量控制實際掘削量：排泥流量m3/h送泥流量m3/h掘削時間h注意：掘削量突然變大，應檢查泥水密度、粘度及切口水壓，調查工作面土體坍塌情況，及時調整參數，確保開挖穩定3.泥水分離開挖土渣與泥漿混合物由排漿泵送到洞外泥漿分離站，分離后進入泥漿調整池進行性狀調整，再送回盾構重復使用1）泥水分離站（1）選擇分離設備應考慮：①與盾構推進速度適應，同時應考慮儲備能力②有效分離泥土（2）泥水處理分三級①振動篩或旋流器處理74μm以上顆粒②處理74μm以下細小顆粒③對需要排放的水經PH處理后排放三、管片拼裝1.拼裝準備（1）進場驗收，檢查管片及連接件質量（2）掌握所安裝管片的排列順序，拼裝順序，盾構姿態，盾尾間隙（防止盾尾直接接觸管片）2.拼裝作業（1）按拼裝工藝逐塊進行，從底部開始，相鄰塊，最后封頂。安裝同時緊固連接螺栓（2）封頂塊安裝前，對止水條潤滑處理，先徑向插入2/3管片寬度，調整位置后縱向頂推（3）嚴格控制推進油缸壓力及伸縮量，保持盾構位置不變，拼裝到位后，及時頂緊管片（4）連接螺栓緊固質量符合設計要求（5）拼裝時防止管片及防水密封條損壞管片，拼裝后及時頂緊管片，緊固螺栓，保證防水效果（6）抽查已拼裝成環管片，確保拼裝精度（7）曲線段拼裝，注意管片環向準確定位。（8）控制同步注漿壓力不超限值3.拼裝控制標準（1）軸線：高程±50mm，平面±50cm（2）管片錯臺＜3mm，接縫開口＜3mm；（3）管片拼裝無貫穿裂縫，無大于0.3mm的裂縫及剝落現象（4）直徑偏差：水平與徑向偏差＜50mm四、壁后注漿1.注漿目的（1）注漿體充填管片外側空隙，防止坍塌，控制地面沉降（2）注漿體固結能確保管片襯砌的早期穩定，防止管片襯砌變形（3）避免管片外側水、土對管片侵蝕，提高管片耐久性。同步注漿二次補強注漿堵水注漿壁后注漿2.注漿分類同步注漿與盾構掘進同時進行，充填盾尾空隙，支撐周圍巖體，防止巖體坍塌，控制地表沉降二次注漿①同步注漿后，管片外側空隙充填密實性差，地表沉降不能有效控制時，實施二次注漿。②根據地表沉降監測，結合洞內超聲波探測襯砌背后空洞，決定是否進行堵水注漿

富水地區。二次注漿后，前期注漿受地下水影響漿液固結，或有滲水發生，可采用堵水注漿。3.同步注漿參數控制（1）注漿壓力①注漿壓力＞靜止水壓+土壓，同時不宜過大②壓力過大，易造成地表隆起及跑漿,盾尾滲漏，流入土倉，管片變形；過小，會使得填充不足，地表沉降③一般比相應水壓高0.2~0.3MPa（或者1.1~1.2倍靜止水壓），一般取值0.3~0.5MPa（2）注漿量①充滿襯砌外壁與土層空隙②同時考慮盾構掘進中的糾偏，跑漿，注漿材料的收縮，要有余量計算空隙注漿率1.5~2刀盤最大直徑管片外徑管片長度4.注漿材料注漿材料應具有的性質：①不發生材料離析②不喪失流動性③注漿后體積減少?、軓姸仍鲩L快⑤水密性好單液雙液注漿材料（1）單液一般采用水泥、砂子、粉煤灰、膨潤土及一些外加劑單液配比（2）雙液①一般采用水泥、水玻璃及一些外加劑。②水玻璃主要起到縮短凝膠時間的作用③適用于不穩定黏土層及砂層，以及二次注漿

第四節刀具檢查與更換一、磨損原因1.使用造成的磨損與損壞2.地質條件變化二、判斷更換主要依據1.在地質情況及推進參數無較大變化時，盾構總推力增大、刀盤扭矩增大、掘進速度降低2.碴土粒徑增大3.出土量減小4.

開挖直徑減小（保徑刀磨損）5.盾構機刀具傳感器報警四、刀具磨損及失效1.正面區刮刀正常磨損：刮削土層、砂礫層和被滾刀擠碎的巖層時形成磨損異常磨損：滾刀刀圈掉落，同一圓周上刮刀直接承受掘進荷載，導致嚴重磨損2.邊緣區刮刀磨損正常磨損：刮削土層、砂礫層和被滾刀擠碎的巖層時形成磨損異常磨損：邊緣滾刀刀圈掉落或嚴重磨損，刮刀直接擠壓在掘進面上，導致嚴重磨損3.滾刀磨損1）正常磨損：刀圈磨損量超過規定值均勻硬巖：掘進速度慢，刀盤貫入度小，刀圈刃口磨損均勻均勻軟巖：刀盤貫入度大，刀圈呈尖銳磨損2）刀圈偏磨（弦磨、平磨）

滾刀在工作面不滾動，出現偏磨（中心刀具扭矩小，易形成）。

較軟地層，摩擦力較小，加上粘性土形成泥餅，滾刀不滾動易造成偏磨

刀具軸承損壞也易形成偏磨上軟下硬地層會形成多邊形偏磨3）刀圈斷裂：

推力過大或刀圈在較硬巖石上滾動可能發生，若一個刀圈有兩處斷裂，斷裂部分的刀圈就有可能掉落。

邊緣及正面區滾刀經常有此現象。4）刀圈密封損壞密封件損壞，可能使密封油泄漏，導致油封座和輪轂損壞三、換刀方式換刀方式分類換刀方式帶壓換刀常壓換刀直接開倉降水加固地表注漿加固圍護樁加固1.直接開倉掌子面能夠自穩，地層整體性較好，地下水不太發育2.降水加固

一般作為輔助工法，占用道路，對周圍環境影響大，協調困難

3.地表注漿加固

需占用道路，施工簡便，周期短，成本低，但效果不穩定

4.圍護樁加固

效果穩定，需占用道路，機械笨重，工期長

5.人孔挖孔加固

大直徑人工挖孔，加固效果好，施工周期長，影響交通，安全風險大。常壓換刀的問題：地表塌陷，阻礙交通，環境污染6.帶壓進倉加固效果較好，對地面影響小，成本較低，工期較短，技術難度高。1）人員和設備準備進倉前必須對進倉人員進行身體