盾构掘进施工作业指导书14

1、盾构掘进施工作业指导书1. 适用范围适用于在不同地层中采用复合盾构或土压平衡盾构机施工的城市地铁、铁路、公路、水工隧道等地下工程。2.作业准备2.1内业技术准备 开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸。澄清有关技术问题，熟悉标准和现场环境状况。 根据设计和标准要求，结合现场所实际情况，编制实施方案。 根据不同地段的工程水文地质情况，确定掘进推力（P）、掘进扭矩（T）、刀盘转速（R）以及由此控制的掘进速度（v) ，确定满足掘进速度下的螺旋输送机的转速（r）、注浆速度（q）和注浆压力（P）等掘进参数。 制订施工安全保证措施，提出应急预案。 对施工人员进行技术交底，对参加施

2、工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。2.2外业技术准备 作好施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。 对各类机具设备性能进行逐级检查验收，以满足施工要求。3.技术要求3.1复合盾构掘进施工应保证连续可控，各子系统同时运转、各配套工序有序进行，且要求达到施工速度快。3.2掘进施工应能适应不同地层，并可以根据不同地层的特点灵活地选择掘进模式与掘进参数，以满足高效率、低成本的目标。3.3通过掘进参数的调整，能有效控制地层沉降，确保施工及地面建（构）筑物的安全。3.4注浆时，既要保证对管片背后环向空隙的有效充填，防止因注浆压力过大而引起地表隆起或破坏管片结构。注浆速度与地层特性、注浆泵性能

3、、掘进速度是相对应或协调。注浆结束标准采用注浆压力和注浆量双指标控制标准。3.5补充注浆一般采用水泥-水玻璃双液浆。注浆实施前，通过注浆孔（管片吊装孔）钻孔，钻孔伸人围岩2.0m，以便同时对周围岩体进行补充加固，确保管片与围岩的稳定。注浆以压力控制为主、注浆量为辅控制注浆施工。当压力达到设定值时一般可停止注浆。3.6泡沫的注入量按开挖方量及渣土实际情况计算，并根据施工情况及时进行优化。4.施工程序及工艺流程4.1施工程序4.1.1敞开式掘进模式（OPEN) 盾构机切削下来的渣土进入土仓后即被螺旋输送机排出，土仓内仅有极少量的渣土，土仓基本处于清空状态，掘进中刀盘和螺旋输送机所受反扭矩较小。由于

4、土仓内无压力，所以不能支撑开挖面地层和防止地下水渗人。该模式适用于能够自稳、地下水少的地层。 图1 敞开式掘进模式原理示意图4.1.2半敞开式（SEMI-OPEN) 半敞开式又称为局部气压模式。掘进中土仓内的渣土未充满土仓，尚有一定的空间，通过盾构保压系统向土仓内输人压缩空气与渣土共同支撑开挖面和防止地下水渗入。该掘进模式适用于具有一定自稳能力和地下水压力不太高的地层，其防止地下水渗人的效果主要取决于压缩空气的压力。图2 半敞开式掘进模式原理示意图 4.1.3土压平衡模式（EPB)土压平衡模式是将刀盘切削下来的渣土充满土仓，通过推进操作产生与掌子面土压力和水压力相平衡的土仓压力来稳定掌子面地层

5、和防止地下水的渗人。该模式主要通过控制盾构推进速度和螺旋输送机的排土量来产生压力，并通过测量土仓内的土压力来随时调整盾构推进速度和螺旋输送机的转速，控制出渣量。该掘进模式适用于不能自稳的软土和富水地层。图3 土压平衡式掘进模式原理示意图4.2施工工艺流程（见图4)5.施工要求5.1盾构掘进根据不同地段的工程水文地质情况，确定掘进参数。在施工期间，对掘进参数进行动态管理，结合地面监测反馈信息及时进行分析总结，再对掘进参数进行优化。5.1.1不同掘进模式的掘进参数选择 稳定地层的盾构掘进参数在稳定地层中盾构掘进可采用敞开式。为控制因地下水的流失造成较大的地表沉降，有时要建立局部气压，这时则采用半敞

6、开式模式掘进。图4 施工工艺流程图主要掘进参数的选择推力的大小决定刀具的贯人度，推力越大，刀具的贯人度越大，刀刃间破裂的岩块就大。刀具的贯人度不宜大于15mm，推力8001200t。对于脆性岩石（如花岗岩、砾质砂岩、大理石等）高转速破岩更为有利，刀盘转速一般为35rpm ，而对于韧性岩石（如页岩、粉质砂岩等）刀盘转速不宜太高，刀盘转速一般为 23rpm 。在8、9号地层施工中，采用的刀盘转速为1.82.6 rpm，扭矩为300400tm掘进，掘进速度可达到2030mm/min。在工作面能够自稳，但节理裂隙发育而地下水不丰富的不均质岩层中掘进，一般采用较低的转速和较大的贯人度。在泥质、粉质砂岩中

7、，如节理裂隙较发育，掘进时刀盘转速宜控制在1.01.5rpm ，推力可达到 800 1000t，掘进扭矩可维持在 400tm 左右，掘进速度可达到 3040mm/min。在节理裂隙发育的岩层中掘进，如果地下水比较丰富，此时应采用半敞开模式掘进或土压平衡模式掘进。半敞开模式的掘进参数中，渣仓内压力依据地下水压而确定。在隧道上覆岩土层厚度大于9m、地下水位位于地表以下1.02.0m 时，上部压力一般为1.21.5 bar ，推力调整为10001300t，其它掘进参数如扭矩、刀盘转速、排渣速度、注浆压力与此类地层中敞开式掘进一样。螺旋输送机转速在敞开模式中掘进，螺旋输送机的转速的调节是依据掘进速度和

8、渣仓内压力传感器显示的压力进行调整，但不得低于5rpm 。在半敞开模式掘进中，螺旋输送机的转速的调节也是依据掘进速度和渣仓内压力传感器显示的压力进行调整，主要是要达到与掘进速度相匹配的出渣速度，同时要保证螺旋输送机出料口处不发生喷涌现象。同步注浆参数同步注浆的主要作用是尽早充填管片与围岩间的间隙，确保管片环获得早期稳定，改善管片环的受力条件，防止管片局部破损，有利于盾构掘进方向的控制。在稳定岩层中，盾构施工同步注浆的注浆压力控制在2.02.5kg/cm2。为了保证注浆的连续性，每环掘进前期的注浆压力宜稍低一点，后期注浆压力再提高到设计压力值。同步注浆的速度q(L/min）应与盾构掘进速度相匹配

9、。如盾构开挖直径为6.3m ，管片环的外径为6.0m ，在稳定地层的每延米环形间隙注浆量为3.5m3 /m，由此可根据盾构掘进速度确定同步注浆的速度。稳定地层的盾构掘进参数主要掘进参数在不稳定地层中掘进，必须采用土压平衡模式掘进。该模式的掘进参数关键是渣仓内土压力值的确定。掘进推力的确定主要取决于破岩方式以及为稳定地层所需的土压力。在深圳地铁洪浪-兴东区间盾构工程中，不稳定地层（砾质粘性土和砂质粘性土）掘进建立的土仓压力为1.11.2kg/cm2，停机建立的土仓压力为1.21.4kg/cm2，压力波动控制在0.2kg/cm2，掘进推力约为10001200t之间；不稳定地层掘进的扭矩约为2003

10、00tm，刀盘的转速为1.41.6rpm。在实际施工过程中需要进行不断调整。在不稳定地层中盾构掘进的扭矩与转速的关系和在稳定地层中掘进一样，只能通过不断地调整刀盘转速达到使驱动扭矩满足掘进要求。渣土改良渣土管理是土压平衡掘进模式的关键管理要素。在掘进过程中，必须经常检查掘进速度与螺旋输送机出渣速度是否匹配。在土压平衡模式掘进中，渣土的性状（流动性和止水性）对盾构掘进影响很大，掘进中必须使用泡沫剂进行渣土改良，防止刀盘前方和渣仓内形成泥饼。每延米掘进的泡沫剂消耗量为24L/m 。其中：在8、9号地层掘进时泡沫剂的消耗量稍低，约为18L/m；在5、6、7号地层的泡沫消耗量约为28L/m。渣土稠度小

11、于8cm时会形成泥饼。渣土稠度控制在1220cm时出渣效率较高，稠度大于25cm 时容易产生喷涌现象。同步注浆在不稳定地层中的掘进施工，壁后注浆的质量对盾构隧道的影响较大。施工中采用非惰性浆液同步注浆技术，浆液为水泥砂浆，并掺加了粉煤灰和稳定剂等材料。浆液初凝时间在48小时内可调，终凝强度大5Mpa。为了防止过大的注浆压力造成管片局部错台和损坏，非惰性水泥系砂浆的同步注浆压力不宜大于5kg/cm2，注浆压力一般控制在 23kg/cm2。在管片安装过程中，为保持注浆管路的畅通，可以适当地提高注浆压力，但注浆压力不得超过4 kg/cm2，由此可以保证注浆量不低于理论量的1.3倍。施工证明，采用上述

12、参数进行非惰性浆液同步注浆对抑制地层下沉效果明显。软硬交错（互层）地层的盾构掘进参数在软硬互层地层中施工掘进参数变化较大，必须控制转速、适时地调整掘进推力。为了防止刀盘振动和刀具受力的过大波动，一般宜采用较低的转速1.0rpm左右，且贯人度不宜超过5mm。5.1.2掘进模式的转换敞开模式与半敞开模式的相互转换敞开式向半敞开式转换主要确保渣仓内能够保住气压，确保压缩空气不会通过渣土沿着螺旋输送机逃逸。渣仓内的渣土高度应高出螺旋输送札注料口的上部 23m ，即渣土高度应略为低子人仓密闭门的底部。掘进中需要不断地向渣仓内补充压缩空气，以稳定土仓压力。半敞开模式向敞开模式转换主要是要尽快地降低渣仓内的

13、压力，同时降低渣仓内的渣土高度。因此，要加大螺旋输送机的转速，并将螺旋输送机出料口的开启度加大，以利于渣土的排出。即使是在敞开模式下掘进，也应在渣仓内保留一些渣土，否则螺旋输送机的出渣效率极低，通常应保持渣仓内的渣土高出螺旋输送机进料口约lm 的高度。敞开模式与土压平衡模式的相互转换敞开掘进模式向土压掘进模式转换的过程主要是要尽快建立所需的土压。一般先停止螺旋输送机出渣，使掘进切削下来的渣土尽快填充敞开模式掘进时渣仓内的空间，并使渣仓内的渣土受到挤压而形成土压支撑工作面，以保持工作面及地层的稳定。当渣仓内的土压达到掘进设计土压值后，再开启螺旋输送机进行排土出渣，并使出渣速度与土压掘进模式的掘进

14、速度所切削下来的渣土量相平衡，以保持土压的稳定。土压平衡掘进模式向敞开掘进模式转换的关键是尽快降低渣仓内的土压力。主要技术措施为加大螺旋输送机的转速，以加大出渣速度而降低渣仓内的压力，同时有利于掘进切削下来的渣土能顺利地进人渣仓。半敞开模式与土压平衡模式的相互转换半敞开掘进模式向土压平衡掘进模式转换的主要目的是防止地下水渗人渣仓。在地层不稳定时，要提供足够的平衡压力，必须将渣仓内压缩空气所占住的空间用渣土替换。转换过程中，减小螺旋输送机的出渣速度，用增加的渣土来加大渣仓内的压力，使渣仓内的空气以逃逸的方式进人地层，从而建立土压平衡掘进模式。模式转换中如果发生喷涌现象，必须注意控制出料口的开启度

15、，同时协调好螺旋输送机的转速，必要时可以停止螺旋输送机的转动进行掘进。土压平衡模式向半敞开模式转换主要是将压缩空气置换出渣仓上部的渣土，一般是缓慢加大螺旋输送机的转速以加大出渣速度，从而降低渣仓内渣土的高度。同时，向渣仓内注人压缩空气，以使渣仓内的最小压力不低于设计值，在空气与渣土的置换过程中，出渣速度要与掘进速度所切削下来的渣土量和注人压缩空气的量之和相匹配。5.1.3方向的控制与调整采用 VMT 隧道自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测该系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够适时显示盾构机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。随着盾构推进，导向系统的测量仪器及后视基准

16、点需要前移，必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。采用分区调整盾构推进油缸推力来控制盾构掘进方向根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的盾构姿态信息，结合隧道地层情况，通过分区操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向。但每环掘进时对盾构竖直和水平方向姿态的调整量不得超过 6mm，以避免管片受力不均匀而产生错台。在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力；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

17、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。在均匀的地质条件时，保持所有油缸推力一致；在软硬不均的地层中掘进时，应根据不同地层在断面的具体分布情况，遵循硬地层一侧推进油缸的推力适当加大，软地层一侧油缸的推力适当减小的原则来操作。在中微风化岩层段掘进时，必要时可伸出盾体上的两个稳定器来撑紧岩壁，减小推进时盾构震动，防止发生盾构机滚动偏差。5.1.4刀具更换刀具更换原则正确及时地更换刀具，可以减少刀具的非正常损坏及意外停机换刀时间，达到提高设备利用率、降低刀具损耗的目的。刀具更换应遵循“合理、批量、快速”的原则。“合理”原则刀具更换的“合理”原则主要有两方面：一是刀

18、具类型与地质的适应性；二是刀具更换计划的合理性。刀具类型是否适应被掘进的地层岩性。在硬岩地层中掘进应以滚刀破岩为主，软岩地层中以刮刀和齿刀为主，施工中应根据地层性质选择刀具的配置，以确保刀具对地层的适应性和施工的可靠性。根据地质情况及刀具使用时间预估刀具磨损量，提出合理的刀具更换计划，正常磨损换刀的极限值：中心双刃滚刀25(20)mm，正滚刀25(20)mm ；边滚刀20(15)mm，括号内数字为实际换刀控制值。刀圈磨损应在可控范围内，保证刀盘和刀具的良好性能满足掘进要求，新旧刀具刀圈安装过渡合理，软岩地层控制在10mm内，硬岩地层控制在6mm内，防止刀具局部受力造成意外损坏。非正常损坏换刀：

19、当滚刀挡圈断裂或脱落；滚刀刀圈断裂或偏磨：滚刀刀体漏油或轴承损坏；直齿刀、扇形刮刀断齿或脱落时应及时更换刀具。“批量”原则为了保证刀具破岩的效率，减少刀具更换频率，有计划地进行批量换刀，具体为边刀批量，正滚刀批量，中心刀批量，刮刀齿刀批量。“快速”原则由于刀具更换在近似密闭的仓内进行，前部为掌子面，地质的不可预测因素客观存在，为了保证换刀人员和机械设备的安全，采用快速有效的换刀。刀具更换方法当盾构机在硬岩或自稳能力较强的地段掘进时，因地层本身有自稳能力，不需要在土仓蓄压以提供额外支撑压力，这种情况下可在无压下直接进入刀盘作业。当盾构机在软岩、含水丰富地段掘进时，土层无自稳能力，必须由盾构机来提

20、供使地层稳定的支撑压力（EPB)，这种情况下需采用带压进舱模式来进行土仓内的各项工作5.1.5运输方式洞内水平运输采用重载编组列车运输，编组列车长54.6m，由九节车辆组成，分别是一辆35t交流变频机车、五辆18m3矿车、一辆砂浆车和两辆管片车，运输线路为43kg轨的单线，一个掘进循环的材料和渣土由编组列车一次运进与运出。垂直运输由两部分组成：一是材料（管片、轨料，油脂油料等）的组织由一台15t单梁门吊负责，二是渣土的提升，由两台45t双梁悬臂门吊负责，先进行垂直提升，然后水平移动到卸渣平台侧卸渣土。垂直运输设备门吊的配置可根据场地情况、工期情况合理优化，以满足经济、高效、工期为原则。5.2管

21、片安装管片制作及安装采用程序化、工厂化生产，制作质量可控，管片成品及拼装的结构精度高、质量好。安装的生产效率高、速度快。同步养护混凝土试件强度达到20MPa后方可脱模。脱模后及时标识，标上管片型号、编号、生产日期等内容。5.2.1管片的运输及存放管片存放管片在养护池内养护7天，然后在喷淋养护区域养护至14天，运至堆放场地按型号及生产日期分类分区存放。管片堆放作业采用吊机配专用吊具（或使用叉车）进行，防止碰伤管片。管片弯弧向上堆放整齐，一摞管片的堆放高度不超过四块，管片与管片间垫置方木，两摞管片之间的距离不小于50cm。管片的运输管片采用 20 吨平板车运输，出厂前对每块管片进行全面检查，严禁有

22、质量缺陷的管片出厂。每环管片分两摞堆放，每摞三块。标准块按A2、A1、A3的顺序自上而下排列，邻接块与封顶块按K、B、C的顺序自上而下排列。管片装车后捆绑好保险带，防止管片在运输过程中移位、倾斜。防水材料粘帖管片运至施工现场，经质检工程师检查验收后，进行防水材料的粘贴。先将管片环纵接触面及预留粘帖止水条的沟槽清理干净，用刷子涂抹粘帖剂。涂完粘贴剂后静置1015分钟（随气温、湿度而异），待接触不粘手时，将框形止水条放人密封沟槽内，用木榔头敲紧止水条使之与管片面密贴，止水条凸肋边粘贴在管片背千斤顶一侧。用同样的方法粘贴环纵缝衬垫，环缝的衬垫粘贴在管片背千斤顶侧环面，纵缝的丁睛软木橡胶衬垫粘贴在标准

23、块单侧，邻接块（B 块两侧、C 块单侧）、封顶块两侧不粘贴。止水条及软木衬垫粘帖好后，粘帖管片角部自粘性橡胶薄板，加强角部防水。5.2.2管片拼装管片由编组列车的管片运输车运至隧道内，管片应按照安装的顺序利用管片吊装机调运并存放在管片小车上或放于设备桥区域。管片衬砌环采用错缝拼装。管片安装时，应清理干净安装区域内的杂物，并应根据管片块的安装位置收回该处的推进油缸，严禁将非安装处的油缸同时收回。管片的安装顺序为：封顶块的位置在上部时，应从底部开始，左右交叉安装，最后安装封顶块； 封顶块的位置在下部时，应从最下部的邻接块开始，一个方向逐块安装，最后安装封顶块。封顶块的安装应先径向插人4/5长度左右

24、，后进行微调使之与相邻管片平顺连接，再伸出推进油缸将其纵向插入。安装每一块管片时，只有连接管片的螺栓全部拧紧后，才可将抓取装置与管片分离；管片安装机的抓取力应控制在管片吊装孔的抗拔力以内，一般为管片自重的23倍；安装管片过程中，当伸出推进油缸时，定要把推进油缸的压力在控制室内调低到3040bar，过大的压力可能管片的局部破损或开裂。每块管片微调到位后，应先将连接螺栓插入预留孔内，然后将推进油缸伸出顶紧管片，且除封顶块外，顶紧油缸不得少于 3 个；先顶中间，后顶两边。在管片脱出盾尾后，要及时对所有螺栓进行复紧。5.3环形间歇同步注浆5.3.1同步注浆通过同步注浆系统及盾尾的注浆管，在盾构向前推进

25、时形成盾尾空隙的同时，不断对该处进行注浆，将盾尾空隙不断填充饱满。由于浆液在盾尾空隙形成的极短的时间内将其充填密实，从而使周围岩体获得及时的支撑，可有效地防止岩体的坍陷，控制地表的沉降。同步注浆示意参见图5 。图5 同步注浆示意5.3.2补充注浆（补强注浆）补充注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差，地表沉降得不到有效控制的情况下实施。采用地表沉降监测进行信息反馈，结合洞内超声波或人工开孔等方法探测管片衬砌背后有无空洞，综合判断是否需要进行补充注浆。5.3.3注浆工艺流程注浆施工工艺流程见图6。图6 注浆施工工艺流程图5.3.4注浆施工方法5.3.4.1注浆参数同步注浆参数注浆压力注浆时，既

26、要保证对管片背后环向空隙的有效充填，还要防止因注浆压力过大而引起地表隆起或破坏管片结构。经综合各方面因素，注浆压力宜控制在0.250.45Mpa。注浆量根据经验，通常取环形间隙理论体积的1.21.6倍，每环注浆量Q=4.866.1m3。注浆结束标准注浆速度与地层特性、注浆泵性能、掘进速度是相对应或协调的，一般取值140200L/min。注浆结束标准采用注浆压力和注浆量双指标控制标准：当注浆压力达到设定值、注浆量达到设计值的 85 以上时，即可认为达到了质量要求而结束注浆。补充注浆参数补充注浆采用水泥-水玻璃双液浆。注浆实施前，通过注浆孔（管片吊装孔）钻孔，钻孔伸人围岩2.0m，以便同时对周围岩

27、体进行补充加固，确保管片与围岩的稳定。注浆参数扩散方式：渗透劈裂； 浆液扩散半径：1m；有效加固范围：2m（柱状间隔加固）； 注浆压力：0.30.5MPa; 单孔注浆量：2.4m3； 每环注浆量：7.3m3；注浆速度：1025L/min； 凝结时间：20120min。注浆结束标准以压力控制为主、注浆量为辅控制注浆施工。当压力达到设定值时一般可停止注浆。5.3.4.2浆液拌制、运输及贮存浆液性能（参见表1的要求）。表1 同步注浆浆液基本性能参数序号项 目性 能 参 数1固结体强度1天不小于0.2Mpa，28天不小于2.5MPa2浆液结石率大于95%，即浆液固结收缩率小于5%3浆液稠度812cm4

28、凝胶时间小于12h；根据现场施工需要调整5浆液稳定性浆液倾析率为5%左右膨润土应提前一天拌制成浆液，再与其他原材料进行混合。配制计算时，膨润土浆液中的用水量应计人总配合比中。投料顺序按砂、水泥、水依次进行，搅拌时间控制在2分钟左右。 浆液搅拌好后，通过输料管下放到编组列车的砂浆运输罐（6.5m3)内运至掘进工作面，通过后配套拖车上的砂浆泵将砂浆罐中的浆液抽入同步注浆泵的贮浆罐。若运输、贮存时间较长（超过浆液初凝时间）时，应掺人适量缓凝剂。浆液在运输与贮存过程中不得随意加水。如果浆液发生沉淀、离析现象，使用前应进行二次搅拌。5.3.4.3注浆施工同步注浆施工同步注浆有人工控制和自动控制两种方式。

29、注浆时从盾尾预置的4个注浆孔同时进行压注，在每个注浆孔出口设置分压器，以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制，从而实现对管片背后的对称均匀压注，避免造成管片偏压发生错台或损坏。注浆过程中，若注浆压力变化不大但注浆量突然增大时，必须先停止注浆，待分析原因并采取有效对策后方可继续施工。作业完毕后，必须清洗干净搅拌机、运输罐、注浆泵及管路，防止浆液在设备中凝固。长时间停机时，必须用膨润土浆液填充注浆管路，防止管路堵塞。补充注浆施工管片拼装衬砌完成10环以后，每6m左右（4环）在拱部打孔，钻孔检查同步注浆情况，管片背后有孔洞或渗漏水时实施补充注浆。补充注浆时先压注管片背后空隙大或节理裂隙较发育

30、的一侧，在软硬不均地层中注浆时，应先从软岩侧进行注浆。管片背后有水涌出时，应及时调整双液浆的配比，缩短胶凝时间，达到迅速阻水的目的。5.3.4.4几种漏浆现象的处理 盾尾漏浆：一般采用棉纱和木楔进行封堵。掌子面漏浆：由于围岩稳定性等原因造成盾壳与岩面间空隙过大，注浆时浆液会沿着盾壳外壁窜至掌子面，利用泡沫注入系统向盾壳与岩壁间注人膨润土形成隔离环，阻止浆液流入掌子面。5.4渣土改良5.4.1渣土改良目的在盾构掘进产生的渣土中掺人泡沫剂或膨润土，使渣土的流动和粘度等性能得到改善，便于盾构掘进、出渣和地层稳定，减小盾构部件损耗，达到盾构施工快速、安全、高效的目的。泡沫发生系统原理参见图7。图7 泡

31、沫发生系统原理图5.4.2渣土改良工艺总体流程图8 渣土改良工艺总体流程5.4.2渣土改良方法根据使用材料的不同，渣土改良一般可分为泡沫剂法和膨润土法。实际施工中使用最多的是泡沫剂法，膨润土法只作为泡沫剂法的补充方法，实际使用较少。泡沫剂法泡沫剂是一种无色、无毒、无味的粘稠状工业制剂。泡沫剂的国产化研究起步晚，质量较国外还有一定差距。在特殊地段施工控制要求较高时采用进口泡沫剂，一般情况下采用成本较低的国产盾构泡沫剂。盾构机上的泡沫发生器混合高压空气、水、和泡沫剂生产高压泡沫，再由泡沫管路输送到刀盘、土仓、螺旋输送机内。泡沫的组成比例一般如下：泡沫溶液的组成：泡沫剂 l3.5% ，水97-99%

32、。泡沫组成： 9095%压缩空气和510%泡沫溶液混合而成。泡沫的注入量按开挖方量及渣土实际情况计算，并根据施工情况及时进行优化。膨润土法用在破碎且渗透性大的地层。膨润土法的材料和机具比较简单，用专用的膨润土泵直接把搅拌好的膨润土浆液泵入土仓即可。膨润土浆液的组成比例： 膨润土：水（体积比）= 1: 2 4渣土改良的应用方法渣土改良的应用方法可以用表2来描述。表2 渣土改良的应用方法地质类型渣土改良方法作 业泡沫剂用量泡沫膨润土粘性土浓度3%不用降低扭矩，防止产生泥饼每环50L左右砂性土浓度23%不用降低扭矩，降低磨损，每环2040L高渗性砂砾土浓度23%配合使用降低扭矩，降低磨损，提高止水性

33、每环2040L岩石浓度1%配合使用降低磨损，冷却机具每环1020L左右6.机具设备6.1复合盾构掘进主要机具配套表见表3。表3 盾构掘进主要机具设备配备表序号名 称规格型号数量用 途1复合盾构机EPB6280mm1台2编组列车2列运送管片、砂浆及出渣3砂浆搅拌站TS-500(20m3/h)1座生产同步注浆用砂浆4单梁门式起重机15T1台吊放管片及其他材料5双梁悬臂门式起重机45T2台卸渣6轴流风机SFD-4-10/01台隧道通风7管片安装机1台盾构机配套设备8管片运输车4台与运输系统配套9风动扳手2把6.2环形间隙同步注浆施工的主要机具配套表见表4。表4 环形注浆机具设备表序号名 称规格型号数

34、量用 途1同步注浆泵SWING KSP12 2台管片背后同步注浆（盾构自带）2砂浆罐车6m32台运输砂浆（运输系统配置）3砂浆搅拌站TS-500(20m3/h)1座生产同步注浆用砂浆4双液注浆泵KBY-50/701台补充注浆用5双液搅拌机QV-500/501台浆液拌制6单梁门式起重机15T/23.2m1台补充注浆材料吊放（运输系统配置）6.3渣土改良过程中所需要的主要机具与材料见表5表5 渣土改良的主要机具与材料配备序号名 称数量备 注1泡沫储存罐1个盾构机自带2泡沫发生器1台盾构机自带3空气压缩机盾构机自带4泥浆泵1盾构机自带5泥浆储存搅拌罐1盾构机自带7.劳动组织7.1劳动组织模式：采用架

35、子队组织模式。7.2施工人员应结合工前确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。盾构机掘进每班劳动力配备见表 6。表6 盾构掘进施工劳动组织人员配备表序号岗位名称人 数职 责1技术、测量、质检4-6人技术指导、质量控制3安全员1负责现场安全监督4班长1负责现场施工管理5盾构主司机1盾构机操作6管片安装司机1管片安装机操作7管片安装工4管片安装8管片供应3管片选型及止水材料粘帖9注浆司机1同步注浆10机车司机211调车员2机车行车调度12轨线工213辅助工2管片环形间隙注浆施工每班劳动力安排见表7。表7 注浆施工劳动组织人员配备表序号岗位名称人数职 责1班长1负责现场施工管理2值班土

36、木工程师1现场技术指导3同步注浆司机1操作同步注浆泵4搅拌站3拌制同步注浆用砂浆5门吊司机1吊放管片及其他材料6运料工3水泥、水玻璃等材料运输7注浆泵司机2双液注浆泵操作及施工记录8制浆工4双液浆浆液配制8.质量控制8.1盾构掘进施工质量控制盾构机掘进施工必须严格执行地下铁道工程施工及验收规范中第八章“隧道盾构掘进法施工”及盾构法隧道施工与验收规范、复合盾构安全操作规范、复合盾构维修保养规程、海瑞克盾构机技术规范及使用说明书的有关规定。掘进时对称位置的油缸推力差尽量不要超过50bar，避免致使管片损坏或错台。正确进行管片选型，合理进行掘进方向的调整，确保致成型隧道的质量。管片吊装、运输过程中注

37、意对管片的保护，避免损坏管片以及管片的防水材料，影响隧道的表观质量及防水质量。管片安装按由下至上、左右对称的原则进行。施工过程中必须遵循注浆与掘进同步进行的原则，掘进时必须进行同步注浆，注浆量与注浆压力必项达到技术交底或技本方案的要求，每班至少对注浆系统进行一次清洗：以保证注浆系统保持良好的工作状态。管片拼装质量控制严格进场管片的质量检查，向井下吊装管片和运送管片时作好保护工作，防止管片破损。施工现场管片堆放区设置防淋雨的设施。止水条及衬垫粘帖前，对管片接触面进行彻底清理，确保粘贴稳定牢固。管片拼装前对管片安装区进行清理，保证安装区及管片间接触面的清洁。管片安装时，利用拼装机的微调装置，将待装的管片与已安装管片块的内弧面纵面调整到平顺相接状，充分减小错台。调整时，动作要平稳，避免管片碰撞破损。8.2注浆质量控制注浆工序按特殊过程控制程序进行控制：人员培训后上岗；所用设备、计量器具等定期鉴定；所用各种原材料（砂采用细度模量1.62.3的细砂，不允许夹杂有5mm以上的豆石或杂物；水泥、膨润土不能有结块现象）的检验执行采购产品的检验和试验控制程序；施工过程施行连续监控，并形成记录。