土压平衡盾构机掘进方案

1、庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 1 页目录一、编制依据及施工原则和要求一、编制依据及施工原则和要求.1 11.1 编制依据 .11.2 施工原则和要求 .1二、工程概况二、工程概况.2 22.1 工程简介 .22.2 地质概况 .2三、盾构掘进施工组织安排三、盾构掘进施工组织安排.6 63.1 盾构掘进总体施工部署 .63.2 施工组织机构总体要求 .83.3 施工管理组织机构、管理措施及施工过程管理与责任 .83.4 项目管理措施 .103.5 施工过程管理与责任 .113.6 工期安排 .123.7 工程特点及难点 .123.8 盾构掘进

2、设备配备 .12四、盾构掘进施工方法四、盾构掘进施工方法.14144.1 盾构掘进流程及操作控制程序 .144.2 盾构掘进工况模式 .164.3 掘进施工工艺 .184.4 掘进技术措施 .194.5 盾构及姿态控制 .194.6 掘进中的碴土改良与防泥饼措施 .204.7 特殊地段掘进施工 .214.8 正常掘进时方向控制及纠偏注意事项 .234.9 管片拼装 .244.10 盾构隧道注浆施工 .294.11 洞内出碴运输及弃土外运 .35庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 2 页4.12 隧道通风、循环水及照明 .364.13 盾构施工重难

3、点分析 .37五、工程测量五、工程测量及及监控量测监控量测.43435.1 工程测量 .435.2 监控量测 .45六、盾构机过风井施工技术措施六、盾构机过风井施工技术措施.49496.1 结构设计情况 .496.2 盾构机过风井准备工作 .496.3 盾构过风井施工技术 .50七、七、 施工技术保证措施施工技术保证措施.50507.1 施工技术管理措施 .507.2 施工准备阶段的技术控制措施 .517.3 施工过程技术控制措施 .51八、八、 工期保证措施工期保证措施.53538.1 工期组织管理措施 .538.2 盾构掘进与管片安装施工工期保证措施 .54九、质量控制措施九、质量控制措施

4、.54549.1 施工质量保证体系 .549.2 盾构掘进质量保证措施 .559.3 管片质量保证措施 .569.4 施工期间对隐蔽工程的质量保证措施 .57十、安全保证措施十、安全保证措施.585810.1 安全生产保证体系及安全生产责任制 .5810.2 安全管理目标和安全防范要点 .6110.3 主要施工安全技术措施 .61十一、文明施工保证措施十一、文明施工保证措施.6464庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 3 页11.1 组织保证与责任分工 .6411.2 文明施工管理制度 .6411.3 现场文明施工措施 .65十二、十二、 环境保

5、护措施环境保护措施.6666十三、成品保护的保证措施十三、成品保护的保证措施.6767庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 1 页一、编制依据一、编制依据及施工原则和要求及施工原则和要求1.11.1 编制依据编制依据1.11 招标文件及施工合同。1.1.2 相关标准、施工验收规范：与施工有关的法律法规、国家现行标准及文件、国家电网公司规定等。其中主要标准及验收规范如下：1. 建筑工程施工质量验收统一标准 （GB 503002013） ；2. 给水排水管道工程施工及验收规范 （GB50268-2008） ；3. 给水排水工程顶管技术规程（DB34/T

6、 1789-2012）；4. 施工现场临时用电安全技术规范 （JGJ 462005） ；5. 建筑机械使用安全技术规程（JGJ 33-2012）；6. 变电（换流）站土建工程施工质量验收规范（Q/GDW 11832012）；1.1. 3 施工图纸、地勘报告。1.1.4 现场业主项目部、监理项目部下发的各类管理性文件。1.1.5 施工类管理及技术文件: 项目管理实施规划 、 施工强制性条文执行计划 、 施工安全管理及风险控制方案等。1.21.2 施工原则和要求施工原则和要求1.2.11.2.1 施工原则施工原则 对盾构掘进具有指导性、针对性、实用性、可行性。 保证盾构顺利推进，安全、质量有保证。

7、 采取先进、合理的施工工艺，保证工期。1.2.21.2.2 掘进要求掘进要求 盾构始发正常后，按照盾构始发确定的参数，控制好盾构掘进的推力、刀盘扭矩、注浆压力、土仓压力等，保证盾构掘进安全。 在盾构掘进过程中，对地表沉降进行监测，根据观测结果对掘进参数进行修正。二、工程概况二、工程概况2.12.1 工程位置工程位置庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 2 页建设地点：工程场地位于武汉市江夏区民族大道北侧2.22.2 地质条件地质条件工作场地紧临民族大道北侧，根据勘探资料显示该地区地质结构稳定，土层分布均匀由杂填土和粉质粘土（硬塑）构成。顶管穿越土层

8、均为粉质粘土（硬塑） 。地面标高为国家高程系 25.68m 至 26.88m 左右（结构设计 0 标高相当于国家高程系 27m） ，管顶覆土平均深度 8m。2.32.3 主要工作量主要工作量本工程电缆隧道主要采用钢筋混凝土顶管，顶管内径 3000mm，壁厚275mm，总长度 1080m。其中，N1-N2 段顶管长度 560m，N2-N3 段顶管长度410m，N3-N4 段顶管长度 110m。顶进方向为 N2N1，N3N2，N3N4。2.42.4 工程主要难点工程主要难点本工程难点由于顶管距离长，其侧向摩阻力将远大于工作井所能允许的承受顶力（5000KN）因此，顶力的计算及辅助推进装置（中继顶力

9、站）的准备和注浆减摩技术的运用显得尤为重要。三、三、盾构掘进施工组织安排盾构掘进施工组织安排3.13.1 盾构掘进总体施工部署盾构掘进总体施工部署首先掘进星港街站会展中心站（星会）区间，盾构机由会展中心站西端头始发通过 200m 试掘进（见试掘进方案）确定盾构掘进各项参数；配备拥有丰富盾构掘进经验的盾构班组人员操控穿越玲珑街一号桥冲桩区后并对道具进行检修；下穿金鸡湖掘进过程中关注中间风井施工进度，距中间风井 300m处应结合中间风井施工进度控制掘进速度，并做好过中间风井的盾构检修等相关点的准备工作；通过中间风井后保证安全质量的前提下快速掘进，并开始协调星港街的接收准备工作；盾构快速掘进穿越城市

10、广场到达星港街进行检修完毕后解体吊装至会展中心站东端头；接着掘进会展中心站华池街站（会华）区间从会展中心站东端头始发，下穿国际博览中心预留的地铁通道及玲珑街二号桥北侧水乡长廊至华池街站。盾构掘进总体施工部署详见下图 3.1-1。庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 3 页联络通道2010.4.292010.6.7联络通道2010.1.12010.4.20联络通道2010.1.12010.4.202009.7.52009.6.22009.3.29掘进100m2009.4.30掘进400m掘进700m掘进1000m2009.9.27联络通道2010.1

11、.12010.4.20掘进1275.2m掘进1575.2m掘进1875.2m中会右线长1161.5m中会左线长1165.181m星中右线长1172.775m星中左线长1169.094m2009.8.132009.7.112009.5.7掘进100m2009.6.8掘进400m掘进700m掘进1000m2009.10.292009.11.302009.10.262009.11.272009.12.29掘进1278.881m掘进1578.881m掘进1878.881m会华右线长739.769m会华左线长740.502m掘进200m掘进400m掘进600m2010.3.62009.3.292009.

12、4.20掘进200m掘进400m掘进600m2010.4.32009.4.262009.5.18 会展中心站端头加固端头加固2009.3.15开拓11号二次始发端头加固端头开拓11号始发2009.4.152010.1.102009.12.102008.10.2止2008.9.12起2009.11.1起2009.12.15止华池街站端头加固解体吊出解体吊出2010.3.312010.2.282010.1.5起2010.2.20止2009.10.15止2009.9.1起2009.12.10吊出固加头端星港街站2008.12.18起2009.1.14止2008.12.17止2008.11.2起200

13、9.7.312009.8.312009.8.52009.7.5固加头端固加头端中间风井2009.11.10吊出开拓12号始发开拓12号二次始发图 3.1-1 盾构掘进总体部署示意图3.23.2 施工组织机构施工组织机构总体要求总体要求项目经理对掘进工作全面负责；项目总工、安全总监、副总工负责掘进工作安排，督促各个部门工作落实情况；物设部负责始发物资设备进场；工程部负责盾构现场实施工作；安质部控制现场安全、质量。各部门各司其职，责任落实到个人。3.33.3 施工管理组织机构、管理措施及施工过程管理与责任施工管理组织机构、管理措施及施工过程管理与责任3.3.13.3.1 施工管理机构及项目管理措施

14、施工管理机构及项目管理措施实施项目法施工管理，从技术、计划、合同、质量、安全、文明施工及成本和信息管理上严格按照建立的规章制度进行科学的管理，确保工程验收合格率 100%，优良率 95%以上。3.3.23.3.2 项目经理部组织结构图及部门职责项目经理部组织结构图及部门职责3.3.2.13.3.2.1 项目经理部组织结构图项目经理部组织结构图根据本工程的特点及管理跨度，本着“精干高效，功能完备”。现场管理采用一级管理，项目经理部由上至下分为管理层和作业层。（1）管理层管“面”，即进行生产、质量、安全、文明施工的综合管理。本工程管理层由项目经理、项目副经理、项目总工以及各职能部门（施工技术部、质

15、量安全部、物资设备部、财务部、综合办公室）组成。庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 4 页（2）作业层管“线”，各尽其职，各负其责，进行专业化作业，实行专业化管理。本工程作业层由施工项目队组成。投入本工程的组织机构见下图。盾构一队机电班测量、监测组技术组资料组试验组试验组附属工程队劳资管理物资供应盾构二队财务管理成本管理后勤管理内外协调文明施工设备管理质量管理安全管理计划计价调度苏州市轨道交通一号线I-TS-14标土建工程 项目经理:陈万忠 项目安全总监 邵宏斌项目总工程师赵纪栋项目副总工王小军质量安全部赵志渊物资设备部冯德明施工技术部:吕东建财

16、务部党锐锋综合办公室汤建军项目经理部组织结构图3.3.2.23.3.2.2 部门职责部门职责管理层负责组织管理、协调控制，负责与业主、设计、监理及其它相关单位的联系；作业层负责现场施工，按照计划完成施工任务。其具体管理职责见下表序号序号管理层及作业层管理层及作业层主主 要要 职职 责责1项目经理主持全面工作，全面履行项目合同，对工程质量、安全、工期和成本控制全面负责；负责项目经理部内部行政管理工作，包括人员调配、财务管理和对外协调等。2项目副经理主抓生产进度、安全、文明施工、资源配置和队伍管理，负责组织指挥施工生产、各生产单位的接口界面协调和内部考核。3项目总工程师主抓技术管理工作和质量控制，

17、并负责与监理单位、设计单位、庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 5 页项目副总工程师质检站和业主的协调工作，分管施工技术部。4施工技术部 组织设计文件会审，编制实施性施工组织设计和技术交底。 负责工程测量、量测和反馈、试验、隐蔽工程的检查评定、安全质量和文明施工管理，配合设计、监理工作。按照质量体系文件，全面开展各项质量活动。 制订技术、安全、质量等管理细则和保证措施，组织处理安全质量事故。 管理变更洽商，建立技术及质量管理日志，做好项目技术档案管理工作。 掌握项目各生产单位的工程进展情况，归纳分析影响进度的因素，并提出改进措施。 组织重点技术难

18、题攻关，检查指导作业工区的技术工作。 编制年、季、月施工计划，监督计划执行情况。 编制竣工文件，参加工程竣工验收。 办理验工计价和内部承包核算。 负责合同管理、清算积累等事宜。5财务部 编制成本计划和资金使用计划，确定、分解成本控制目标。 负责向业主提供按合同文件规定的、必须递交的证明文件，办理与业主间工程款的收付。6物资设备部 负责材料和设备订货、租赁，为项目施工提供保障。 编制材料、设备供应计划，经主管经理批准后负责实施。 分类保管好一切材料、机电设备的资料和报告证件等，建立管理台帐，做好各项材料消耗和库存统计工作。 制定物资设备管理标准和实施办法，对工程使用的材料、机电设备的质量和管理负

19、全责。 控制项目成本，制定定（限）额发料标准和机械台班内部租赁收费标准，办理材料、机械成本核算和费用结算。7质量安全部根据工程质量总目标，制定质量监督管理网络；评定原材料和设备；进行施工质量检查，使工程能按合同、设计、规范的要求施工；进行隐蔽工程的检查评定；参与业主、监理部门进行质量的抽查和质量监测质检。对工程产品的最终施工质量负责。从事施工安全检查、安全培训教育、文明施工、环境保护等工作；对施工安全和文明施工负责。8综合部办公室是项目经理部的综合协调部门，主要负责项目的对外联络、庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 6 页文秘、人事劳资、治安保卫

20、以及内部行政事务。9作业管理组作业班作为主要生产单位，承担本项目按照施工区和任务划分的工程，负责按施工图、技术交底要求组织生产，保质、保量地完成工程施工任务。3.43.4 项目管理措施项目管理措施3.4.13.4.1 技术管理技术管理工程开工前，在总工程师的直接领导下，技术人员认真编制施工方案，确定先进合理、经济可行的施工方法和技术措施。认真审核图纸，作好复测与测量工作，为按期开工作好一切必要的施工技术准备工作。施工过程中，严格执行技术交底制度及各施工工序的三检制，做好试验检测、工程监控和测量放线的工作，确保各个施工环节处于质量受控状态。3.4.23.4.2 计划管理计划管理以总网络计划为依据

21、，编制月、周施工进度计划，并根据实施过程的实际完成情况及时同原进度计划对比、修正与调整，实行动态管理。对实际过程中出现进度滞后的工序，提出补救措施，确保总网络计划的实现。每周定期举行计划协调会，分析上周计划落实情况，下达下周的施工任务，切实保证计划实施的严肃性。3.4.33.4.3 合同管理合同管理做为实施合同的一方，充分重视合同的管理工作。根据合同的每一个细节，严格执行合同的每一条款。以项目经理为主的合同管理人员，具体处理各种与合同有关的事宜，以保证合同双方的利益得以实现，确保工程合同的顺利履行。3.4.43.4.4 成本管理成本管理加强材料物资管理，严把采购、运输、发放等各个环节，降低消耗

22、，杜绝浪费，降低成本。按网络计划精心组织施工，搞好劳动力调配，科学的安排施工程序，尽量避免停、窝工现象。做好设备机具的维修和保养，努力提高施工机械的利用率，机具设备设专人庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 7 页负责保管，采取有效措施节约原料消耗。3.4.53.4.5 资料管理资料管理对图纸、文件、技术交底、会议记要、监理指示、试验资料、检查证、评定表等各项资料设专人分类整理，妥善保存，以保证竣工资料及时完整移交。3.53.5 施工过程管理与责任施工过程管理与责任施工过程中，各工序技术负责人负责现场工序的技术指导、技术监督，并及时处理施工中遇到的

23、技术问题，及时反馈信息。质量监察工程师根据质量总目标，进行施工质量检查，使工程能按合同、设计、规范的要求施工；进行隐蔽工程的检查评定。安全负责人负责施工安全检查、安全培训教育、文明施工、环境保护等工作。物资设备部门负责人根据工程进度情况，合理组织原材料的采购、验收和保管；负责各种原材料、机具、设备的合理调配，对工程所用的材料、机电设备的质量和管理负责。为了确保质量、加强组织管理及工序技术衔接，施工过程中在落实部门岗位责任制的基础上实行行政领导和主要管理人员工地值班制度和工序技术负责制度。3.63.6 工期安排工期安排会展中心站星港街站左线拟定于 2009 年 3 月 27 日开始正常掘进，工期

24、为 180 个工作日。3.73.7 工程特点及难点工程特点及难点 隧道穿越玲珑街 1 号桥拔桩区，原桥进行拔桩时残余钢筋使掘进施工存在一定的风险性。 隧道穿越金鸡湖，各种不确定因素较多，如出现非计划性的长时间停机等，使得盾构掘进风险性较大。 隧道主要穿越2粉砂层及粉质粘土层，给盾构的减压（土建平衡模式）带来困难，施工时的防水措施也尤为重要。(4)工期紧，该工程为苏州轨道交通一号线重点工程，湖底掘进完成后方可施工会华区间，工期紧、工程量大，因此必须做好合理的施工组织安排。 庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 8 页3.83.8 盾构掘进设备配备盾构

25、掘进设备配备序号序号设备名称设备名称数量数量规格型号规格型号一盾构隧道施工专用设备盾构隧道施工专用设备1盾构机及后配套2 台EPB TM6340PMX2交直变频电力机车4 台JXK-453电瓶车蓄电池组24 组540V4碴车10 节17m35砂浆运输车4 台8m36管片车6 节15t7充电机10 台KCA-150/380V8门式起重机2 台45t9门式起重机2 台25t10冷却系统1 套SRM-8011砂浆搅拌站1 套TS-50012通风机2 台SFD60-4-N01013水泵5 台65LS16414潜水泵4 台Q4 型15滤油机1 台16小型泵站1 台二管片制造及运输专用设备管片制造及运输专

26、用设备1管片模具7 套6200550035012002ELBA60m3/h 混泥土搅拌系统1 套3ELBAEMC45 拌和系统1 套ELBAEMC45410t 双梁桥吊（55）3 台519.5m57t 叉车2 台CPCD 7T62t 油炉1 个7吊具1 宗8帆布蒸养罩84 个9翻片机4 台10空压机2 台3L10/811焊接台座12 台12普通电焊机11 台BX3-300-2A庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 9 页13CO2 半自动电焊机18 台DW-45014管片运输车2 台15剪断机（钢筋）3 台TFO-M16无级调整弯曲机2 台B-25

27、-ED17钢筋弯弧机2 台R-32-U18实验室仪器、设备1 宗19抗渗试验机1 台20外载荷（抗弯）检验机1 台21弯曲机6 台GWB-4022空压机2 台三三测量、监测设备测量、监测设备1精密水准仪2 台DSZ-22光学对中器2 个3全站仪2 台TCA11034全自动测量系统2 套5激光断面测量仪1 台AMT40006铟钢板尺2 把TSG5-37小型发电机2 台8经纬仪2 台SD-19数显收敛计2 台NC-5010分层沉降仪2 台SINCO11倾斜测试仪2 台12水位观测仪2 台VW-113频率接收仪2 台TC180014水准仪6 台SY-115地质超前预报仪1 台TSP20216声波探测

28、仪1 台400 型17管线探测仪1 台庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 10 页四、四、盾构掘进施工方法盾构掘进施工方法4.14.1 盾构掘进流程及操作控制程序盾构掘进流程及操作控制程序4.1.14.1.1 盾构掘进作业工序流程盾构掘进作业工序流程庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 11 页4.1.24.1.2 盾构掘进操作控制程序盾构掘进操作控制程序庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 12 页4.24.2 盾构掘进工况模式盾构掘进工况模式盾构机对隧

29、道工程的适应性除了表现在刀盘与刀具的适应性、碴土的流动性和止水性之外，掘进模式的适应性是非常关键的。为了获得理想的掘进效果、保证开挖面稳定、有效控制地表沉降及确保地面建筑物安全，必须根据不同的地质条件选择不同的掘进工况。本工程根据水文地质情况选择土压平衡掘进模式。4.2.14.2.1 土压平衡工况实现和技术措施土压平衡工况实现和技术措施4.2.1.14.2.1.1 土压平衡工况的实现土压平衡工况的实现土压平衡工况掘进时，是将被刀具切削下来的土体充满土仓，利用这种土压与作业面的土压与水压平衡，同时利用螺旋输送机进行与盾构推进量相应的排土作业，掘进过程中始终维持开挖土量与排土量的平衡，以保持正面土

30、体稳定。4.2.1.24.2.1.2、土压平衡模式技术措施、土压平衡模式技术措施采用以齿刀、刮刀为主切削土层，以低转速、大扭矩推进。土仓内土压力值略大于静水压力和土压力之和，并在掘进中不断调整优化。3 土仓压力通过采取设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、调整掘进速度两种方法的建立，维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力平衡。4 盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力、转速来控制，排土量则主要通过调整螺旋输送机的转速来调节。在实际掘进施工中，根据地质条件、排出的碴土状态，以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化，掘进采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性。4.2.24.2.2 土压

31、平衡模式下土压力控制土压平衡模式下土压力控制土压力控制采取以下两种操作模式：1控制排土量的排土操作控制模式，即通过土压传感器检测，改变螺旋输送机的转速控制排土量，以维持开挖面土压稳定的控制模式。此时盾构的推进速度人工事先给定。2控制进土量的推进操作控制模式，即通过土压传感器检测来控制盾构千斤顶的推进速度，以维持开挖面土压稳定的控制模式。此时螺旋输送机庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 13 页的转速人工事先给定。4.2.34.2.3 土压平衡模式下排土量的控制土压平衡模式下排土量的控制排土量的控制是盾构在土压平衡模式下工作的关键技术之一。理论上螺

32、旋输送机的排土量 QS是由螺旋输送机的转速来决定的，千斤顶的速度和 P 值设定后，盾构机可自动设置理论转速 N。QS =VSNVS-设定的每转一周的理论排土量。QS应与掘进速度决定的理论碴土量 Q0相当，即：Q0=AVn0A-切削断面面积n0-松散系数V-推进速度通常理论排土率用 K =QS/Q0表示。理论上 K 值应取 1 或接近 1，这时碴土具有低的透水性且处于好的塑流状态。事实上，地层的土质不一定都具有这种性质, 这时螺旋输送机的实际出土量与理论出土量不符，当碴土处于干硬状态时，因摩擦力大，碴土在螺旋输送机中输送遇到的阻力也大，同时容易造成固结堵塞现象，实际排土量将小于理论排土量，则必须

33、依靠增大转速来增大实际排土量, 以使之接近 Q0，这时Q0QS，K1。当碴土柔软而富有流动性时，在土仓内高压力作用下，碴土自身有有一个向外流动的能力，从而碴土的实际排土量大于螺旋输送机转速决定的的理论排土量，这时 Q0QS，K1。此时必须依靠降低螺旋输送机转速来降低实际出土量。当碴土的流动性非常好时，由于螺旋输送机对碴土的摩阻力减少，有时回产生碴土喷涌现象，这时转速很小就能满足出土要求。碴土的出土量必须与掘进的挖掘量相匹配，以获得稳定而合适的支撑压力值，使掘进机的工作处于最佳状态。当通过调节螺旋输送机转速仍达不到理想的出土状态时，可以通过改良碴土的塑流状态来调整。4.2.44.2.4 操作塑流

34、控制操作塑流控制当切削土为粘结性泥土时，这类土只要通过切盘切削搅拌和螺旋输送机传动，就能具有很大的塑流性，能满足土压平衡盾构的工作要求。而当切削土为含砂量超过一定限度的砂和砂粘土时，单靠刀盘搅拌和螺旋输送机传动，很难庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 14 页达到应有的塑流化状态，这时，一方面会造成出土困难，另一方面密封舱内可能会因之有空腔存在，这将直接影响开挖面土体的稳定，在这种地质条件下，采取借助设在刀盘上的注浆管向前方土体内注入泡沫剂或膨润土泥浆的办法加以处理。推进时，刀盘扭矩是随泥土塑流化状态以及盾构推力的变化而变化的，所以盾构掘进时，通

35、过泥土塑流化控制，把刀盘扭矩和盾构推力始终控制在设定的基准值以下，然后进行正常的操作控制。4.2.54.2.5 土压平衡模式下保持掘进面稳定的措施土压平衡模式下保持掘进面稳定的措施通过压力传感器来控制压力，掘进过程中要始终看着压力传感器，当其显示比设定值大时，调高输送机出土速度，降低土仓内压力，相反则调低出土速度。调压的实现途径1）人工调节2）自动调节除了调节压力以外，还要看泥浆或化学泡沫剂的添加，周围环境的沉陷等，即土压力稳定的判定是一个综合复杂的过程，需要有熟练的盾构机司机。一般盾构的推力在最大设计推力的 40%左右为正常，当推力值超过最大推力的 70%80%时，则应检查是否已出现了刀盘磨

36、损等异常情况。3）拼装管片时，严防盾构机后退，确保正面土体稳定。4）利用监测信息化施工技术指导掘进管理。4.34.3 掘进施工工艺掘进施工工艺星会、会华区间盾构隧道穿越的地层粉砂层和粉质粘土层，因此盾构机在全程推进过程中主要采用加泥式土压平衡模式，局部若发现有岩层通过，将根据具体地质情况采用半敞开式或敞开式掘进。掘进控制管理主要有六个方面:a、土仓压力；b、推进速度；c、总推力；d、排土量；e、刀盘转速和扭矩；庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 15 页f、注浆压力和注浆量。其中土仓压力是主要的管理指标。4.44.4 掘进技术措施掘进技术措施盾构

37、掘进技术措施表地层情况盾构掘进技术措施粉质粘土1、采用土压平衡模式。2、以齿刀、刮刀为主切削土层，以低转速、大扭矩推进。3、土仓内土压力值 P 略大于静水压力和地层土压力之和 P0，即 P=1.3P04、向土仓和刀盘注入泡沫和水改善土体的流动性，防止泥土在土仓内粘结。5、向螺旋输送机内注入水或泥浆改善土体的流动性，利于出土。粉土1、采用土压平衡模式。2、进行开挖面稳定设计，控制土压力，严格控制出土量，确保土仓压力以稳定开挖面来控制地表沉降。3、向土仓和刀盘面注入高浓度的泥浆，形成隔水泥膜，防止水从地层中渗出，提高土仓内渣土的稠度来改善碴土的止水性以及在螺旋输送机上安装止水保压装置，以使土仓内的

38、压力稳定平衡。4、选择合理的掘进参数，确保快速通过，将施工对地层的影响减到最小。 5、适当缩短浆液胶凝时间，保证注浆质量。6、当含水量较大，加入高浓度的泥浆充分搅拌和及时调整螺旋输送机的开门度来防止因地下水压力过大而发生喷涌。7、若盾尾发生漏水，则在盾尾漏水部位集中压注盾尾油脂，并在距离盾尾 15 环管片的位置压注聚氨酯进行堵水。4.54.5 盾构及姿态控制盾构及姿态控制4.5.14.5.1 盾构掘进方向控制盾构掘进方向控制 盾构机上配有由 Trimble 公司生产的 5603 光波自动全站仪：该全站仪能实时反映盾构机的当前位置和理论位置，并提供调整指示。能够全天候在盾构机主控室动态显示盾构机

39、当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。据此调整控制盾构机掘进方向，使其始终保持在允许的偏差范围内。随着盾构推进导向系统后视基准点需要前移，须通过人工测量来进行精确定位。为保证推进方向的准确可靠，每周进行两次人工测量，以校核自动导向庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 16 页系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态，确保盾构掘进方向的正确。 分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向：推进油缸按上、下、左、右分成四个组，每组油缸都有一个带行程测量和推力计算的推进油缸，根据需要调节各组油缸的推进力，控制掘进方向。在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力

40、；在下坡段掘进时则适当加大上部油缸的推力；在左转弯曲线段掘进时，则适当加大右侧油缸推力；在右转弯曲线掘进时，则适当加大左侧油缸的推力；在直线平坡段掘进时，则应尽量使所有油缸的推力保持一致。4.5.24.5.2 盾构掘进姿态调整与纠偏盾构掘进姿态调整与纠偏在实际施工中，由于管片选型错误、盾构机司机操作失误等原因盾构机推进方向可能会偏离设计轴线并超过管理警戒值；在稳定地层中掘进，因地层提供的滚动阻力小，可能会产生盾体滚动偏差；在线路变坡段或急弯段掘进过程中，有可能产生较大的偏差，这时就要及时调整盾构机姿态、纠正偏差。 参照上述方法分区操作推进油缸来调整盾构机姿态，纠正偏差，将盾构机的方向控制调整到

41、符合要求的范围内。 在急弯和变坡段，必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖和在轴线允许偏差范围内提前进入曲线段掘进来纠偏。 当滚动超限时，就及时采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。4.4.6 6 掘进中的碴土改良与防泥饼措施掘进中的碴土改良与防泥饼措施在粘性大及复杂地层的盾构施工中，根据围岩条件适当注入添加剂，确保碴土的流动性和止水性，同时要慎重进行土仓压力和排土量进行管理。4.6.14.6.1 碴土改良的目的碴土改良的目的1使碴土具有良好的土压平衡效果，利于稳定开挖面，控制地表沉降；2提高碴土的不透水性，使碴土具有较好的止水性，从而控制地下水流失；3提高碴土的流动性，利于螺旋输送机排土；4防

42、止开挖的碴土粘结刀盘而产生泥饼；5防止螺旋输送机排土时出现喷涌现象；6 降低刀盘扭矩和螺旋输送机的扭矩，同时减少对刀具和螺旋输送机的磨损，从而提高盾构机的掘进效率。庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 17 页4.6.24.6.2 改良的方法与添加剂改良的方法与添加剂碴土改良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓内或螺旋输送机内注入泡沫或膨润土，利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合，其主要目的就是要使盾构切削下来的碴土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力，以满足在不同地质条件下盾构掘进可达

43、到理想的工作状况。4.6.34.6.3 碴土改良的主要技术措施碴土改良的主要技术措施根据本工程的地质条件和盾构施工的经验，采取如下主要技术措施。1 在含水地层采用土压平衡模式掘进时，拟向刀盘面、土仓内和螺旋输送机内注入泡沫或膨润土，并增加对螺旋输送机内注入的泡沫量，以利于螺旋输送机形成土塞效应，防止喷涌。2 在砂性土地层中掘进时，拟采取向刀盘面和土仓内注入泡沫来改良碴土。泡沫注入量根据具体情况确定。3 在块状结构中掘进时，由于掘进对地层的扰动，不易形成连续的土压，为此采取向刀盘面、土仓和螺旋输送机内注入泡沫和浓度高的膨润土泥浆来改良碴土，维持土仓内土压平衡。4.6.44.6.4 防泥饼措施防泥

44、饼措施盾构主要的穿越的地层有黄土、砂层，而由于盾构机刀盘自身的制约（中心区开口率低），盾构掘进时可能会在刀盘尤其是中心区部位产生泥饼，当产生泥饼后，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率，甚至无法掘进。施工中拟采取的主要技术措施：1 加强盾构掘进时的地质预测和泥土管理，特别是在粘性土中掘进时，更加密切注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态。2 在这种地层掘进时，增加刀盘前部中心部位泡沫注入量和选择比较大的泡沫加入比例，减少碴土的粘附性，降低泥饼产生的几率。3一旦产生泥饼，及时采取对策，必要时采用人工处理的方式清除泥饼。4必要时螺旋输送机内也要加入泡沫，以增加碴土的流动性，利于碴土的

45、排出。4.74.7 特殊地段掘进施工特殊地段掘进施工庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 18 页4.7.14.7.1 不均匀岩层掘进不均匀岩层掘进1 根据地质资料合理配备滚刀、刮刀的配置数量、布置形式，并注意对刀具的更换。2 根据测量数据及时修正千斤顶推力组合，遵循硬地层一侧推进油缸的推力和速度适当加大，软地层一侧推进油缸的推力和速度适当减小的原则。4.7.24.7.2 盾构穿越构筑物盾构穿越构筑物盾构穿越构筑物的控制措施贯穿于盾构到达前、穿越过程及通过后。盾构施工中临近施工方法流程图见下图。庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆

46、线路工程 顶管工程施工方 第 19 页盾构穿越建筑物施工工艺流程图4.7.34.7.3 地下管线区段掘进地下管线区段掘进应特别注意详细查明地下管线分布，管线类型和业主提出的允许变形值，构筑物调查及相关资料的收集、地基调查地基及构筑物条件、建筑物相关容许值）前提条件的整理（含盾构工作条件、商及临近强度的判定与构筑物的管理单位协临近施工一般施工对构筑物无影响施工条件的设定施工对策的研讨地基变形预测分析变形或应力超过容许值变形和应力符合要求施工、量测方法及容许值选定通过前量测变形或应力超过容许值变形和应力符合要求变形和应力符合要求通过量测变形或应力超过容许值变形和应力符合要求通过后量测变形或应力超过

47、容许值顺利通过构筑物图8.5.3-9 盾构穿越建筑物的施工方法庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 20 页制定具体保护措施。4.84.8 正常掘进时方向控制及纠偏注意事项正常掘进时方向控制及纠偏注意事项 在切换刀盘转动方向时，应保留适当的时间间隔，切换速度不宜过快，切换速度过快可能造成管片受力状态突变，而使管片损坏。 根据掌子面地层情况应及时调整掘进参数，调整掘进方向时应设置警戒值与限制值。达到警戒值时及时实行纠偏程序。 蛇行修正及纠偏时应缓慢进行，如修正过程过急，蛇行反而更加明显。在直线推进的情况下，应选取盾构当前所在位置点与设计线上远方的一点

48、作一直线，然后再以这条线为新的基准进行线形管理。在曲线推进的情况下，应使盾构当前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。 推进油缸油压的调整不宜过快、过大，否则可能造成管片局部破损甚至开裂。 正确进行管片选型，确保拼装质量与精度，以使管片端面尽可能与计划的掘进方向垂直。 盾构始发、到达时方向控制极其重要，应按照始发、到达掘进的有关技术要求，做好测量定位工作。7 当盾构机从一类地层转到另一类地层时，预留 10m 作为工况过渡段，以实现工况逐步转换。8 密切注意螺旋输送机排土速度、盾构推进速度与施工监测信息的协调控制，保持开挖面稳定。9 尽量防止横向偏差、纵向偏差和转动偏差的发生。盾构的横向偏差、

49、纵向偏差和转动偏差，往往是围岩阻力、千斤顶操作、土质变化、管片刚度、测量误差等综合原因引起的。根据通过测量取得的数据等，来提前修正盾构的状态。10同步注浆充填环间间隙，使管片衬砌尽早支撑地层，控制地面沉降。11盾构机的操作、维修保养及时、规范化。12定期检测隧道内基准点的变动，做好线路管理。13掘进施工与施工监测密切配合，实行信息化施工。14遇到盾构设备、注浆设备发生故障，施工运输故障及地质意外变化，可能盾构与隧道安全时，必须暂停施工，找出原因，排除故障后，方可继续施工。庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 21 页15盾构停止掘进，应根据停顿时间

50、长短、环境要求、地质条件作好开挖面、盾尾密封和盾构防后退工作。一般盾构停止三天以上或地层软弱、流动性较大，盾构中途停顿须采取措施。16 在坡度段施工时注意：由于处在坡度线上，围岩的水土压力随着推进而时刻变化，因此开挖面 1压力必须根据水土压力及时适当调整。另外，特别在下坡时，由于土仓内的开挖土砂有可能出现滞留而不能充分取土。故必须慎重管理开挖土量。上坡时加大下半部分盾构千斤顶推力。 2后方台车设可靠防滑措施。 3注浆材料稳定性好。 4隧道内排水措施要得力。 54.4.9 9 管片拼装管片拼装4.9.14.9.1 盾构工程中的管片选型盾构工程中的管片选型管片选型的原则： 管片选型要适合隧道设计线

51、路； 管片选型要适应盾构机的姿态； 根据现有的管片数量和类型。1、管片选型要适合隧道设计线路：a. 根据隧道的埋深和地质状况，管片分为深埋、浅埋、中埋式三类。深埋、浅埋、中埋类环的选型严格依据设计图纸的要求。b. 根据隧道中线的平曲线和竖曲线的走向，管片分为标准环、左转弯、右转弯三类。直线地段除施工纠偏外，多采用标准衬砌环；曲线地段可通过标准衬砌环与左、右转弯衬砌环组合使用以模似曲线。2、管片选型要适应盾构机的姿态：管片是在盾尾内拼装，所以不可避免的受到盾构机姿态的约制。管片平面尽量垂直于盾构机轴线，让盾构机的推进油缸能垂直地推在管片上，这样使管片受力均匀，掘进时不会产生管片破损。同时也要兼顾

52、管片与盾尾之间的间隙，避免盾构机与管片发生碰撞而破损管片。当因地质不均、推力不均等原因，使盾构机偏离线路设计轴线时，管片的选型要适宜盾构机的姿态。4.9.24.9.2 影响管片选型的因素影响管片选型的因素 盾构机的盾尾间隙庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 22 页盾尾间隙是管片选型的一个重要依据。如果盾尾间隙过小，则盾构机在掘进过程中盾尾将会与管片发生摩擦，增加盾构机向前的阻力和造成管片被压坏引起隧道渗漏水，同时使盾尾密封效果减弱造成盾尾漏浆。 推力油缸行程和铰接油缸行程差盾构机是依靠推力油缸顶推在管片上产生的反力向前掘进的，推力油缸按上、下、

53、左、右四个方向分成四组，每一个掘进循环这四组油缸的行程的差值反应了盾构机与管片的平面位置之间的空间关系，可以看出下一个掘过循环盾尾间隙的变化趋势。当管片平面不垂直于盾构机轴线时各组推进油缸的行程就会有差异，当这个差值过大时，推进油缸的推力就会在管片环的径向产生较大的分力，从而影响已拼装好的隧道管片以及掘进姿态。通常我们以各组油缸行程的差值的大小来判断是否应该拼装转弯环，在两个相反的方向上的行程差值超过 40mm 时，就应该拼装转弯环来进行纠编。通过转弯环的调整左右与上下的油缸行程差值就控制在 30mm 以内，有利于盾构掘进及保护管片不受破坏。铰接油缸可以被动收放，有利于曲线段的掘进及盾构机的纠

54、偏。同样铰接油缸的行程差也影响管片的选型。这时应将上下或左右的推进油缸行程差值减去上下或左右的铰接油缸行程差值，最后的结果作为管片选型的依据。4.9.34.9.3 管片的安装管片的安装本工程管片拼装采用错缝拼装。管片在安装前仍要进行一次检查，再确认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫黏结无脱落，管片的吊装孔预埋位置正确，逆止阀、封堵盖完好无损，以及其它主要预埋件和混凝土的握裹牢固，管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后，才允许安装。每环管片安装结束后要及时拧紧各个方向的螺栓，且在该环脱出盾尾后再次拧紧。对掘进过程中出现的管片裂缝和其它破损，要及时观察记录并提醒盾构机操作

55、手注意，并要选择合适时间对管片进行修补。管片安装是盾构法施工的重要环节，其安装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。 安装顺序：管片安装采取自下而上的原则，由下部开始，先装底部标准块（或邻接块），再对称安装标准块和邻接块，最后安装封顶块，封顶块安装时，先径向搭接庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 23 页2/3，径向推上，然后纵向插入。拼好的一环管片从盾尾脱出时，受到自重和压力的作用产生变形，当变形量过大，既成环和拼装环高低不平，影响到安装纵向螺栓时，用真圆保持器对管片进行临时整圆。 拼装工艺：见“管片安

56、装工艺流程图”管片环脱离盾尾后的二次紧固整圆器就位管片螺栓的连接盾尾的清理管片吊装卸车、管片短驳管片选型、下井和运输组织推进缸顶紧就位管片盾构掘进掘进1.2m缩回安装位置油缸 管片就位管片止水条及衬垫粘贴图 4.9.31 管片安装工艺流程图管片在防水处理前必须对管片进行清理，然后再进行密封的粘贴。安装过程中彻底清除盾壳安装部位的垃圾和积水，同时必须注意管片的定位精确，尤其第一环要做到居中安放。用管片拼装机将管片吊起，沿吊机梁移动到盾尾位置。安装时千斤顶交替收回，即安装那段管片收回那段相对应的千斤顶，其余千斤顶仍顶紧。管片安装把握好管片环面的平整度，环面的超前量以及椭圆度，还有用水平尺将第一块管

57、片与上一环管片精确找平。第二块管片与上一环管片和第一环管片大致对准后，先纵向压紧环向止水条，再环向压紧纵向止水条，并微调对准螺栓孔。边拼装管片边拧紧纵、环向联接螺栓。在整环管片脱出盾尾后，再次按规定扭矩拧紧全部联接螺栓。特殊地段的管片安装庙山二（锦绣）220 千伏输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 24 页a. 曲线段管片安装平面曲线平面曲线采用左转弯、右转弯衬砌环进行调整，竖曲线用低压石棉垫片调整，蛇形修正用橡胶垫片调整。施工中注意标准管片和左右转弯管片的衔接，拼装工艺与标准管片相同.b. 区间内联络通道位置处的管片安装区间隧道的联络通道与正线隧道相接处采用特殊片，以通

58、缝形式拼装，本区间联络通道处点位选择在 1 点处。此时管片仍为封闭的，并在洞门周边设置一圈封闭钢梁，构成一坚固的封闭框架，在联络通道施工前，先拆除通道部位的特殊片，将洞口荷载完全传到框架上，再向里施工。此段管片安装时由于管片分块较多，因而注意标准管片和楔形管片的衔接，拼装工艺与标准管片相同。隧道管片修补：对已安装好的管片出现的破损处和超过一定宽度的裂缝及所有渗水裂缝，都需进行修补处理。修补时选用高标号的环氧水泥砂浆回填修补，并压实抹光，做到既能保证强度和防水效果，又能保证美观。管片拼装质量控制：a. 成环环面控制：环面不平整度应小于 10mm。相邻环高差控制在 10mm 以内。b. 安装成环后

59、，在纵向螺栓拧紧前，进行衬砌环椭圆度测量。当椭圆度测量，当椭圆度大于 20mm 时，应做调整。管片拼装允许误差见表项 目允 许 偏 差备 注相邻环的环面间隙0.8mm内表面测定,不加传力垫纵缝相邻块间隙1mm+1, 1mm-0其中 1mm 为传力衬垫对应的环向螺栓孔的不同轴度1.0mm成环后内径2mm成环后外径2mm4.9.44.9.4、管片安装中的注意事项、管片安装中的注意事项1、管片接头必须拧紧，为避免管片旋转过程中安装头单独承受管片重量，应将四条压板均匀地接触管片，避免管片拼装过程中螺栓头被拔出。2、管片拼装过程中，第一块管片的位置尤为重要，它决定了本环其他管片庙山二（锦绣）220 千伏

60、输变电工程-220kV 电缆线路工程 顶管工程施工方 第 25 页的位置及拼缝的宽窄。管片高于相邻块，将会导致 K 块的位置不够；低于相邻块，纵缝过大，防水性降低。同时，第一块应平整，防止形成喇叭口。3、当拼装第五块（K）时，应用尺子量 K 块空位的宽度，并调整第五块，保证 481cm 或 951cm。4、管片拼装应满足规范规定的偏差：高程和平面不侵限；每环相邻管片平整度 10mm；纵向相邻环环面平整度 10mm；衬砌环直径椭圆度 5%。5、拧紧螺栓应确保螺栓紧固，拧紧力矩要达到设计要求 300Nm。6、同一环内各管片的相邻位置应符合设计图纸要求，不可互换。每环管片上有管片类型标记，环类型标记