盾构施工方案

第十章盾构掘进施工（含端头井加固）及联络通道(含泵房施工)10.盾1构机的选型10.1盾.构1机选型依据根据天津地铁6号线土建施工第15合同段施工招标文件的要求和盾构区间的设计说明的描述，结合盾构施工经验，来进行本合同段的盾构机选型。1、本合同段工程概况和工程水文地质情况详见第一章施工总体部署1.6.2工程地质及水文地质。2、管片设计要求详见表10-1。表10-1管片设计要素类型钢筋混凝土管片外径6200mm内径5500mm厚度350mm宽度1500mm管片形式3块标准块A+2块邻接块B+1块封顶块K组装方法错缝拼装10.1盾.构2机选型确定盾构选型合理与否是盾构施工成败的关键，而地质条件是影响盾构选型的最重要因素。天津地铁6号线土建第15合同段红旗路站～宜宾道站、宜宾道站～鞍山西道站盾构区间穿越地层主要为粒径在粉土和粉粘土，地下水类型主要为潜水，局部地段存在上层滞水。根据上述工程地质、水文地质条件及多年来的盾构施工实践经验，我公司认为本工程所选的盾构机应为加泥式土压平衡盾构机，并必须满足表10-2要求。表10-2 对盾构机的具体要求部位 技术规格及要求（1）最小曲线半径： 350m。（2）最大线路坡度25‰。总体技术（3）允许的地面最大隆陷值为+10mm，-25mm，允许成型隧道轴线偏差为要求±50mm。（4）盾构机整机的使用寿命大于 6000m，主轴承、主轴承密封及液压系统关1部位 技术规格及要求键部位累计工作时间大于5000小时。（5）盾构机允许通过的卵石的最大粒径为500mm。（6）盾构机设有铰接装置且铰接部分密封可靠，采用被动式铰接装置。（7）盾构机设有有害气体检测报警系统。（1）采用适合于本合同段盾构区间地质条件下的面板型轮辐式刀盘，确定合理的刀具型式、数量、布置和刀盘的开口率。（2）确保刀具在盾构机本述合同段中连续掘进900m不更换，为预防在掘进过刀盘程中出现必须更换刀具的特殊情况，在刀盘设计上应考虑在土仓内增设便于更换刀具的措施。（3）刀盘驱动方式（液压驱动或电驱动）由投标方自定，刀盘转速在0～2转/分的范围内可以调节。（1）螺旋输送机出土量可根据密封舱内的土压力自动调节（并设手动装置）。排土（2）螺旋输送机可方便地对外护筒、螺旋叶片进行维修，同时螺旋输送机螺机构旋叶片和外护筒的内表面有耐磨层，螺旋伸入土仓的长度可调节。分（3）螺旋输送机出土口设有断电紧急关闭装置，且密封可靠。部（1）设有加注密封油脂的自动控制装置。技盾尾（2）盾尾密封在加注密封油脂后，盾尾密封要能承受0.3～0.4MPa 压力的泥术密封水而不漏。要（1）刀盘、土仓仓壁及螺旋输送机设有添加剂（稠泥浆、加泡沫剂等）注入求管路和注入口。注入（2）加稠泥浆和加泡沫系统能自动调节用量，两套系统相互独立，并能自动系统控制流量；亦可提供能满足需要的其它可替代性方案（如半自动方式）（3）添加剂管路及注入口可方便地进行清洗并有防止堵塞设施。（1）注浆方式为盾尾同步注浆。注浆（2）同步注浆系统要求实现分路注浆，能满足及时均匀填充盾尾间隙的要求，系统注浆系统采用四点注浆或能满足及时均匀填充盾尾间隙之注浆方式，并能自动控制。导向（1）具有及时测定盾构机位置（x，y，z）及姿态（方位／俯仰／旋转）的装系统置，其检测结果在操作室显示并与设计的数据进行比较，操作人员可根据显示2部位 技术规格及要求的结果方便地控制盾构机掘进。（2）导向系统能按环自动存储必要的数据。根据盾构机选型的依据，结合我公司和许多盾构机厂商的共同研究，采纳以往在天津地铁盾构施工经验，本合同段将采用加泥式土压平衡盾构机。10.1盾.构3机特点本工程采用盾构机由以下装置构成：盾构机本体、盾构千斤顶、管片拼装机、刀盘、仿形刀盘、铰接装置、螺旋输送机、管片调节器、动力装置、电源装置、管道和布线、牵引车架、注浆系统、泡沫系统、回填系统、PLC控制系统和数据选择系统、盾构机导向系统、皮带传送装置。盾构机主要特点详见表10-3。表10-3盾构机主要特点系统设计参数作用及效果主轴承寿命17，850小时盾构机可掘进约10km刀盘主密封寿命在6公里·5000Hr以上盾构机可掘进约10km刀盘由主辐条3根，辅助辐条3根共6按照区间工程条件进行设计。根辐条构成，上面配置有1个中央刀头、切削刀头在刀盘辐条侧面用销挖掘装置98个切削刀头、12个特殊切削刀头、子加以固定，便于在土仓中进行40个保护切削刀头，并在刀头上装有超更换。超声波式磨损检测刀头装刀声波式磨损检测装置。备于No2、5、6刀盘辐条上，盘刀盘开口率39%。计测磨损量。装2台仿形刀装备。最大超挖可达到从外置超挖装置还可进行左右旋转挖掘。壳外径起100mm处。挖掘的最大扭矩为6498kN·m，刀盘驱驱动装置动电动机可通过变频器控制，转数可在满足曲线施工。0.3～1.94rpm的范围内任意设定。推进千斤22台千斤顶，总推力37840kN，操作方最大掘进速度8.0cm/min。进顶式为计测调谐和全数调谐。装铰接千斤16台铰接千斤顶，最大铰接角度为水平满足曲线施工。置顶±1.5，垂直±0.5。3系统设计参数作用及效果具备自动伸缩功能，排土门可根螺旋输送机可正逆两个方向旋转，安装据排土的状况调整其打开程度。螺旋输送机具有前后两道闸门，储能器起到有储能器。在突然停电时及时关闭闸门作用。配有管路自动向盾尾密封注入盾尾密封盾尾设置三道盾尾密封刷。专用密封油脂，保证盾尾的密封效果，提高防水性能。正圆器配备正圆器。提高管片组装作业的作业性以及提高线形精度。同步注浆系统安装有1部同步注浆装置，可从机内4及时有效对衬砌背部和地层间处进行自动注浆（或手动注浆）空隙进行充填，防止地表沉降。泡沫、膨润土注刀盘、密封隔板及螺旋输送机均设有泡改变开挖土体的流塑性。入系统沫、膨润土注入管路。人孔锁、材料隔壁的面板上安装人孔锁（2个）、材料锁和压气装置，可以对挖掘面进行压在挖掘面上进行维修作业。锁、压气装置气加压，最高使用压力为0.3MPa。具有及时测定盾构机位置及姿态（方位检测结果在操作室显示并与设计的数据进行比较，操作人员可导向系统／俯仰／旋转）的装置，能按环自动存根据显示的结果方便地控制盾储必要的数据。构机掘进。实现办公掘进工况信息管理有，数据传输系统配备数据采集处理和远程传输系统害气体监测报警系统。10.1盾.构4机主要尺寸、技术性能和参数本合同段选用的盾构机主要尺寸、技术性能和参数见表10-4。表10-4 主要尺寸、技术性参数表项目名称技术参数备注尺寸设备总长（约）67m重量盾壳长度8215mm4项目名称技术参数备注总重(约)350t外径6340mm护罩长度750mm圈梁长度3840mm铰接式3625mm盾构盾尾长度机本最小水平转弯半径250m体最大工作压力30MPa隔壁部分（外周）Φ80×3（N1～N3）土压传感器隔壁部分（内周）Φ30×2（S1、S2）6个本体外板部分Φ80×1（01）外径6340mm长度3625mm盾尾盾尾密封三排钢丝刷加注油脂注脂管6(2×3)注浆口4DN40总推力37840kN行程2150mm推进工作压力30MPa油缸收缩运转压力20MPa千斤顶最大伸出速度80mm/min千斤顶最大回缩速度296mm/min铰接完全推进32000kN行程170mm油缸角度水平±1.5°，垂直±0.5°开口率39%开挖直径6360mm刀盘刀具中央刀头、切削刀头、特殊切削刀头、保护切削刀头、超挖刀旋转方向顺时针方向和逆时针方向5项目名称技术参数重量22t驱动形式电力驱动（整流器驱动）刀盘电动马达数量10转速0.2～1.94rpm驱动扭矩5415kN·m最大扭矩6498kN·m型式双室人行长度2600mm闸直径1600mm工作压力0.3Mpa型式环形齿轮式速度0.76/1.53min-1推压力220kN管片提升力150kN安装管片宽度1200mm机垂直行程700mm滑动行程1000mm内部自由空间约3050mm操作压力33kN重量14t型式竖直伸展型正圆推举力400kN器推举冲程400mm滑动冲程1450mm螺旋型式中心轴式输送外径800mm机转速1.4～13.3rpm

备注可独立调节电驱动液压驱动高低转速液压驱动液压驱动可调6项目名称技术参数备注最大扭矩91.8kN·m输土能力约224m3/h（当η=100%）螺旋输送机门刀门型液压驱动螺旋输送机滑块轴滑型液压驱动螺旋输送机间壁刀门型液压驱动重量15.5t动力30kW电驱动带宽750mm皮带带长约43mm输送带速100m/min机预设曲线半径200m空转轮角度30deg输送能力260m3/h刀盘Ф404个注入间壁Ф506个口螺旋输送机Ф502个盾构机侧壁Ф5010+2个推进1720kN×2150s×30MPa×22No拼装机扩张110kN×700s×14MPa×2No拼装机滑动70kN×1000s×14MPa×1No拼装机支承A43kN×100s×8.5MPa×2No拼装机支承B43kN×150s×14MPa×2No油压仿行刀盘200kN×120s×21MPa×2No气缸螺旋输送机门105kN×690s×21MPa×2No螺旋输送机滑块323kN×550s×21MPa×2No间壁门165kN×420s×21MPa×2No回填注浆39kN×120s×21MPa×4No铰接2000kN×170s×35MPa×16No正圆器200kN×400s×21MPa×2No7项目名称技术参数备注正圆器滑块43kN×1450s×14MPa×2No牵引梁460kN×550s×35MPa×1No推进101L/min×30MPa×1500rpm×1No拼装机气缸21.2L/min×14MPa×1500rpm×1No拼装机旋转82L/min×21MPa×1500rpm×1No仿行刀盘25.4L/min×21MPa×1500rpm×1No脂润滑0.031L/min×18MPa×1500rpm×2No油润滑6L/min×0.3MPa×1500rpm×1No螺旋传送装置256L/min×16MPa×1500rpm×2No螺旋输送机门46.1L/min×21MPa×1500rpm×1No螺旋输送机滑块同门间壁门同门回填注浆同仿行铰接25.4L/min×35MPa×1500rpm×1No正圆器同铰接油压牵引梁同铰接泵回填注浆泵93L/min×21MPa×1500rpm×1No推进55kW×4p×380V×50Hz×1No刀盘55kW×4p×380V×50Hz×10No整流器拼装机气缸7.5kW×4p×380V×50Hz×1No拼装机旋转37kW×4p×380V×50Hz×1No仿行刀盘11kW×4p×380V×50Hz×1No脂润滑0.09kW×4p×380V×50Hz×2No油润滑0.75kW×4p×380V×50Hz×1No螺运机传送装置75kW×4p×380V×50Hz×2No螺旋输送机门18.5kW×4p×380V×50Hz×1No螺旋输送机滑块同门间壁门同门回填注浆同仿行8项目名称技术参数备注铰接18.5kW×4p×380V×50Hz×1No正圆器同铰接回填注浆泵37kW×4p×380V×50Hz×1No油压拼装机1.613L/rev×5.39kN·m×21MPa×2No发动螺运机传送装置6.012L/rev×14.3kN·m×15MPa×2No机回填注入设备1第一节台车操作室1油箱、油冷却器1第二节台车盾尾注脂泵1泡沫注入系统1第三节台车变换器1加泥装置1第四节台车后配动力盘1套设加泥装置11备高压变压器第五节台车高压VCB盘1压气用压缩机1水箱1第六节台车电缆卷筒1管片输送系统1数据采集系统1导向系统1Robotec后续台车6初级电压10kV次级电压380V/220V高压转换器1200kVA干树脂型电源电路380V×50Hz×Ф3电源控制电路100V×50Hz×Ф1照明电路220V×50Hz×Ф1紧急电路AC24V频率55Hz保护IP5510.1盾.构5机各部分功能描述本盾构机设备总重量约为350t，总长度约为67m，分盾体和后配套设备两大部分，后配套设备分别安装在6节后续台车上。91、 刀盘刀盘结构详见图10-1刀盘布置图。超挖刀外围强化先行刀头 切削刀头强化先行刀头中央刀头超声波式磨损检测刀头图10-1 刀盘布置图刀盘是盾构机最前端的部件，直接与开挖面接触，上面装有1个中央刀头、98个切削刀头、12个外围强化先行刀头、40个强化先行刀头，用来对付各种土体，同时安装有注入各种添加材料的喷头，以降低刀具温度和减少摩擦，还有2把超挖刀，专门用于盾构曲线施工和盾构姿态的修正。刀盘采用面板型辐条式结构，由主辐条3根、辅助辐条3根共6根辐条构成，刀盘结构设计充分考虑了对区间地层掘进的要求，在刀盘面板周边最易磨损处焊接外周强化先行刀头，在刀头堆焊硬质合金，具有足够的刚度和强度，同时选择39%的开口率，既保证了盘面上有足够的刀具安装位置，又保证了出土的流畅性，切下来的泥土碎石由进碴口进入泥土仓，在泥土仓内由装在刀盘后和密封隔板上的搅拌棒对其进行强制搅拌，使其塑流性和不透水性达到最佳状态，经伸在泥土仓底部的螺旋输送机输送出去。刀盘的外径设计为6340mm，比盾体外径大140mm，便于盾构在推进时减少盾壳与围岩的摩擦。在刀盘上安装有三把超声波式磨损检测刀头，可在掘进过程中掌握刀头的磨损，便于刀具的监测与更换。2、 刀盘驱动系统刀盘驱动系统详见图10-2。刀盘驱动系统主要包括电动马达、小齿轮、带齿轮的轴承、刀鼓、液压管路、减速机、主轴承及其密封润滑装置等，主要为刀盘开挖掘进提供所需要的转动扭矩。10沙土密封件刀鼓大口径轴承刀盘驱动电动减速机小齿轮刀盘轴套旋转接头图10-2 刀盘驱动系统通过带减速机的电动变频马达→小齿轮→齿轮轴承→刀鼓→刀盘传递刀盘的旋转力，推力、径向荷载均通过轴承支撑，轴承周围通过油浴进行润滑，并进一步通过油循环（自动供油）降低磨损阻力，以防止烧结。旋转体上均装有密封填料，用以防止地下水和沙土的渗入。为保证密封件之间的润滑以及密封件的支持压力，经常供给润滑脂。3、 盾体盾体呈圆柱形截面，由土仓、横梁和盾尾三部分组成，又可分为前体和后体两大部分，以铰接部分为准，前方称为前体，后方成为后体。盾体具有足够的刚度和强度，用以支撑盾构机外部的围岩，并保护在盾构机内工作的人员和设备的安全。（1）前体前体由土仓和横梁组成。依靠前体的密封隔板，盾构机和开挖面之间构成一个土仓，用于堆积刀盘切削下来的碴土，以便通过对这些碴土进行加压，使压力作用在开挖面上，维护被开挖土体的稳定。同时还起到保护在土仓内作业人员的安全作用。前体的密封隔板上安装有5台土压传感器，还在不同高度位置上设置了泥浆、泡沫及水的注入口。密封隔板下部安装有螺旋输送机，上部有材料锁定，中央部分有人闸入口和旋转接头。前体中心为主轴承的安装座孔，中下部为人闸、螺旋输送机的安装提供了安装法兰。横梁前部收贮有刀盘装置的驱动部分，后部外围按照圆周方向均等排列有用于推进盾构机的盾构千斤顶。11（2）后体后体的内部焊接有加强环和H架，保证其具有很高的强度和刚度，为主轴承伸缩油缸、人闸、推进系统各部件（泵、马达、推进千斤顶）和管片安装器提供安装基础。前体和后体通过铰接油缸相连，进行铰接时，首先铰接千斤顶全部伸长至25mm以上，之后开始铰接工作，铰接角度左右方向最大为1.5度，上下方向可弯曲0.5度。壳体的铰接环部分上设置有铰接密封，能够保证开挖过程中地下水不会由此处进入到盾构内部。（3）盾尾盾尾主要是为了提供管片安装区，并将盾构内部与外部围岩用盾尾密封刷可靠分隔。在盾尾的钢板中预埋了4根砂浆管和8根盾尾密封油脂管。盾尾的尾部，焊制了3排密封尾刷，用于防止同步注浆时因砂浆倒流至盾构前方，造成的注浆压力不能稳定和提高，同时减小砂浆浪费。4、 推进系统推进系统由沿后体的内周均匀地安装了 22 个盾构推进千斤顶（后体推压式）、前体和后体之间的 16 台千斤顶组成。推进千斤顶与管片分别对应，靠管片的反力实现对盾构的推进，是盾构推进的动力装置，22台千斤顶分上下左右四组进行控制，每组的油压压力均可通过远程操作调整为任意的压力，推进千斤顶伸出速度的调整可通过操作盘上的量钮开关来进行。进行微调时，可通过并列设置在驾驶席旁边的流量控制阀来进行调整。千斤顶速度、行程的检测通过No.1、6、11、18的千斤顶来进行，指示计设在操作盘上。千斤顶的操作有计测调谐和全数调谐两种。推进千斤顶总推力37840KN，行程全部为2150mm，满足1200mm管片的错缝拼装要求。5、 碴土运输系统（1）螺旋输送机螺旋输送机前端装在泥土密封仓底部，通过密封隔板向中心倾斜安装。在出土口设有液压油缸控制的闸门和弃土导槽；在螺旋输送机的转动下，刀盘切削下来的泥土和岩石碎块连续不断的向外输送，螺旋输送机的转速为可调的，用来控制排土量，保证土仓压力，同时保证开挖面的稳定；在螺旋输送机上装有泡沫及泥浆管路，减少阻力延长寿命。在螺旋输送机上安装有土压传感器测量压力变化情况，便于控制土仓压力，使排土顺势流畅。螺旋输送机的进碴门和出土闸门分别由两个液压油缸控制，出土闸门防水也密封，其开口度可根据需要任意调节，且在断电的情况下，可自行关闭，确保安全。螺旋输送机的螺杆可伸缩，伸缩量550mm。螺旋输送机可满足275mm碎石的顺利排出。12螺旋输送机的转速可以根据泥土仓压力手动或者自动调节。螺旋输送机排出的泥土，由皮带输送机运到后配套拖车的尾部装车，通过运碴车、工作井提升设备把土碴运到地面。（2）皮带输送机皮带输送机用于将螺旋机送来的碴土转运到后部拖车的尾部装在碴土列车上，皮带输送机设置有钢丝绳牵拉式紧急停止装置，起到保护维修人员安全的作用。6、 管片运输、安装系统管片运输、安装系统由管片吊机、管片拼装机、整圆器组成。由管片车运来的管片，通过管片吊机吊到管片拼装机下。管片拼装机为环形结构，位于盾尾部分，在梁后部由径向辊加以支撑，通过两台油压马达进行旋转。升降千斤顶对管片进行吊入和安装，滑动千斤顶在轴方向（盾构机的推进方向）进行移动。支护千斤顶（A）进行管片止动和滚动校正。支护千斤顶（B）在组装主要管片时，对已经组装的B型管片进行歪斜校正，从而使主要管片易于组装。油缸举升行程和纵向移动行程分别为700mm和1000mm，完全可以满足1200mm管片错缝拼装。管片拼装机通过夹紧机构将管片夹起，完成管片的粗定位和微调整定位，再通过螺栓方式完成管片间的连接和环间的连接。当管片从盾尾脱出后，由于受到管片自重和土压的作用会产生变形，给环间管片的纵向螺栓安装带来困难，整圆器可使管片在脱出盾尾后临时保持真圆；整圆器可以前后移动和径向顶压。管片拼装机不受推力油缸靠近和加压产生的运动及外力的影响。整个管片拼装机的工作可采用手控和遥控进行，旋转速度分为常用和高速两种级别，旋转角度左右各220°。7、 人闸装置该盾构机设有双仓式人闸装置，位于盾构机中央，通过法兰连接在前体的结构上。人闸长为2600mm，直径1600mm，工作压力1.3MPa。当盾构机掘进时，由于土仓内和隧道存在压力差，人员若要进入土仓进行作业，则必须利用人闸。作业人员在人闸内历经缓慢加压过程，直到人闸内气压与土仓内压力相等时，方能打开闸门进入土仓；人员离开高压环境时也必须在人闸内经过减压过程。为了保证人员安全，将采取如下措施：所有进入人闸的人员必须通过体检和加减压测试；采用电动空压机和柴油空压机两种供气气源。如果供电发生意外中断，不能由电动空13压机供气时，监护人员会立刻打开柴油空压机供气；一旦发现有人不适于继续工作时，将立即安排其到主仓接受减压，同时安排医护人员立即进入人闸副仓进行加压，这样可以在缩短医护人员与伤员之间的压力差，使医护人员能尽快对伤员进行初步救治。人闸内的装置有照明灯、压力表、气阀、时钟、消音器、椅子、取暖器、电话等。8、 油压、电气、控制系统（1）油压控制系统油压控制系统根据施工要求合理配置，主要用于刀盘的驱动和推进系统、螺旋输送机、管片拼装机及铰接装置等，集中供油装置设在后方台车上。供油装置设有过滤系统，其过滤精度达10u。（2）电气控制系统电气控制系统由高压电缆卷筒、高压电缆及快速接头、变压器、配电盘等组成。配置在便于操作、检查、维护的位置，均具有防水、防滴、防潮、防尘和防振的特点，具有接地保护、安全警报、自动互锁、漏电保护、过电流、短路保护等功能，可实现高压电缆的快速收放，保证供电的安全。（3）控制系统盾构控制系统由PLC和1台监控计算机组成主机系统，配有专门的数据获取处理软件，远程监控终端分布在盾构内及后方台车上，每台远程终端配置小型PLC，主机和远程终端的通信采用总线方式。盾构工作分盾构掘进、管片拼装及停止三个阶段，盾构掘进时，可采用自动控制模式和手动模式，即根据推进速度及土仓压力自动或手动改变螺旋输送机转速以改变排土量来维持土压平衡的控制模式。盾构配置较多的传感器，主要有土压传感器、油压器、行程仪、刀盘、螺旋输送机测速仪等，还配有压力、温度继电器。监控计算机，采用触摸式控机，以掘进施工操作、管理、监视为目的，主要功能有数据显示、数据保存、数据处理、数据设定、报警等。计算机屏幕为直观菜单显示，有多幅画面供盾构司机选择，并有打印功能。9、 后配套系统（1）砂浆注入和泵送系统随着盾构的前进，砂浆泵送系统通过一套泵送装置将砂浆经过4个注入口同步注入管片和开挖洞身之间的环形间隙之中，以提高隧道的防水性，防止施工区域地表沉降。另一14方面，由于充填及时，对刚拼好的几环管片的支撑和承托作用加强，减小了管片移动的可能性，从而减少管片在推力作用下开裂和错台的可能。砂浆在地面搅拌站制备好，由砂浆斗运进隧道内，通过砂浆转送泵泵送到台车上的砂浆罐中暂时储存。注浆管道的前端设置有流量计，在其后端设置了注浆压力传感器，整套系统由程序自动控制注入量和注浆压力，注浆时，砂浆的流量和压力受到严格的监控，以防过大的压力造成地面隆起。为了能够适应不同的注浆压力要求，注浆量和压力也可以在控制面板上进行人工调整。在施工过程中常常会遇到注浆管堵管的问题，解决办法一是改进设计，使盾尾注浆管的结构形式便于拆装和疏通，二是在施工过程中使用高压清洗机及时进行疏通。（2）油脂泵送系统油脂泵送系统位于2号台车上，由机械润滑脂泵、盾尾密封油脂泵、主轴承密封油脂泵和有关管道、控制阀组成，负责向盾体内的油脂储存桶、盾尾、主轴承提供润滑和密封油脂。系统全部采用气动高压泵，故虽然泵站距离供油点较远且油脂的粘度很高，仍可泵送较远距离。（3）添加剂系统系统包括膨润土系统和发泡剂系统，各自拥有泵、流量计、压力计等系统元件。发泡剂系统位于3号台车上，膨润土系统位于4号拖车上。发泡剂配料设备将发泡剂与水按比例配制成发泡液，通过流量调节及控制装置输送到泡沫发生器与压缩空气混合，所产生的泡沫再通过4个注射孔注入土仓和刀盘前端的开挖面中。膨润土系统可制备膨润土浆液，利用发泡剂注入管道同样可将浆液注入到土仓和刀盘前端。添加剂主要用于改良碴土的密水性和流动性，有利于出土、减磨和调节土仓压力，同时发泡剂还有润滑的功能。（4）压缩空气供给系统盾构机上的压缩空气主要用于盾构机上所有气动元件的工作，第六台后续台车上有1台电动空压机供气。（5）集中润滑系统在盾构机的前体位置安装有油脂储存桶和小型气动油脂泵，负责向盾构机内一些主要设备的运动部件提供脂润滑，包括主轴承密封、螺旋输送机等处。15（6）循环冷却系统盾构机上的驱动主要为液压驱动，由于驱动功率大、工作环境恶劣，液压油温度较高，而油温过高会对盾构机设备和密封的寿命会产生相当的影响。同时，油温过高也会使隧道环境温度上升。因此，使用循环冷却系统可以通过热交换对液压油降温。（7）自动导向及调向系统盾构机的掘进方向由一套的隧道工程盾构法掘进管理系统ARIGATAYAVersionⅢ控制。该系统能向用户提供关于盾构机当前空间位置和方向的连续的实时信息，通过正确的方向控制的操作，能使盾构机与隧道设计轴线（DTA）的误差控制在较小范围内。ARIGATAYA VersionⅢ系统由ROBOTEC测量系统、数据采集系统、中央控制室三部分构成。 图10-3 ROBOTEC 测量画面ROBOTEC测量系统由后视点（RMT）、目标点（RMT1、RMT2）和总站（器械点）组成。测量之前，后视点、总站的坐标值事先给定。测量时，总站的追踪系统通过感知目标点上LED发出的红外线来自动寻找目标点RMT1、RMT2，然后锁定目标点，意味着固定了总站两个轴的角度（水平角度和垂直角度）。目标点锁定后，总站对准目标点的三棱镜发射光波，然后接收从三棱镜反射回来的光波。由于空气中的光速一定，通过测定光波从发射到反射回来所经历的时间就可算出从总站到目标点的距离。同时，总站自身伺服马达的角度值决定了总站在两个轴上的角度，详见图10-3 ROBOTEC 测量画面。此系统可高精度地测出距离，通常2.5Km之内的误差为3mm＋2ppm。（8）数据采集、存储、打印系统ARIGATAYAVersionⅢ系统对盾构掘进机、陀螺仪、注浆数据、排土量计测数据四处的信号通过直接配线进行收集，收集点数最大达512点，收集周期3秒左右。然后，经过大约3秒的处理，生成瞬时值、最大值、最小值和累计值。挖掘结束时，根据保存种类、16最终值或是平均值生成存储数据，数据可用Excel形式打印输出。详见图10-4。图10-4 数据采集、存储、打印系统图（9）通风系统通风系统由轴流式风机、DN1000送风软管、风管筒、DN600硬风管和次级风机等组成。能将地面的新鲜空气送入隧道，供人员呼吸并有效地降低隧道内的空气温度。（10）消防设备隧道内火源主要是油火和电火，为此，盾构机上配备了大量的便携式干粉灭火器以及消防面具。（11）报警设备隧道内空间拥挤，在盾构机上一些设备运行时（行走或旋转）会对人员安全构成威胁，为此，盾构机装备了一些声光报警装置。（12）紧急照明盾构机上装备有紧急照明系统，可在供电突然终止时提供临时照明。10.盾2构井加固方案本合同段包含红旗路站～宜宾道站、宜宾道站～鞍山西道站盾构区间，根据端头并所处的工程地质和水文地质条件以及在软弱地层进行加固的经验，本标段宜宾道站和鞍山西道站端头井及红旗路站6号线联络线端头洞门外地基可采用高压旋喷加固。要求加固后的土体，应有良好的均匀性、自立性、止水性，其无侧限抗压强度qu为≧1.0MPa，渗透系数≦1.0×10-8cm/sce。经计算和地铁施工经验，加固范围为：盾构进洞：加固长度一般为11m，加固宽度为盾构外径两侧4m及顶底部3m。盾构出洞：加固长度一般为11m，加固宽度为盾构外径两侧4m及顶底部3m。详见图10-5：17图10-5 旋喷加固孔位布置示意图10.2主.要1工艺参数喷射方式：浆液喷射硬化剂：水泥浆浆液压力： 25ＭPa喷 射量：50～70L/ｍin旋转速度：18～20r/ｍin桩 径：800ｍｍ提升速度：150～200ｍｍ/ｍin水灰比：1：1旋喷桩体28天后单轴抗压强度大于0.8ＭPa。钻机就位安装注浆泵管 喷头检查 检查压力表水泥浆配制 钻入预定位置 检查标高通气检查 喷浆作业 检查流量清洗器具 拔出钻管 孔口回填图10-6 旋喷桩工艺流程图1810.2施.工2工艺方法1、本工程喷射注浆采用三重管法，施工工艺流程概括详见图10-6。2、主要设备本工程采用三重管喷浆，深度达22m，据此进行设备配套，所需设备详见表10-5。表10-5高压喷射注浆需用设备设备名称型号主要性能钻机XP-20A钻深30-70m高压注浆泵GZB-40A泵量7m3/h，泵压20-30MPa空压机YV-3/8风量3-10m3/min风压0.7-0.8Mpa浆液搅拌机WJ-2容量0.8-2m3其中，关键设备是引孔钻机和注浆泵的选择。钻机的钻深和移动能力决定施工速度，本工程选择的XY-1A型钻机机动性好，钻深能力强，体积轻便，便于移动。高压注浆泵是控制旋喷体质量的关键因素，本工程选择的高压注浆泵压力高，可控性能好。3、专用器具三重注浆管总成:包括三重管导流器、三重注浆管和三重管喷头。外管规格：φ18mm×2mm，其侧面有浆、气同轴喷嘴，其环状间隙为1～2mm。高压胶管：输送水泥浆，采用钢丝缠绕液压胶管，其工作压力不低于喷射泵压。压气胶管：输送压缩空气，用3-8层帆布裹浸胶制成，工作压力1.0Mpa以上，内径φ16～φ32mm。液体流量计：为电磁式，量程10～20L/min。风量计：为玻璃转子流量计，LZB-50型，最大流量3L/min，工作压力0.6Mpa。4、操作要领及注意事项操作要领按工艺流程控制，因地质条件的差别，即使是熟练的操作人员，也需要边施工边积累经验。旋喷作业的示意图详见图10-7，拒此叙述各工序施工注意事项如下：钻机或旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘要与孔位对正，倾角与设计误差一般不得大于0.5°。喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求，管路系统的密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物。19要预防喷嘴在插管时被泥砂堵塞，可在插管前用一层薄塑料膜包扎好。10-7旋喷桩作业示意图喷射注浆时要注意设备开动顺序。应先空载起动空压机，待运转正常后，再空载起动高压泵，然后同时向孔内送风和水，使风量和泵压逐渐升高至规定值。风、水畅通后，即可旋转注浆管，并开动注浆泵，先向孔内送清水，待泵量泵压正常后，即可将注浆泵的吸浆管移至储浆桶，开始注浆。待估算水泥浆的前峰已流出喷头后，才可开始提升注浆管，自下而上喷射注浆。根据施工设计控制喷射技术参数，注意冒浆情况的观察，并做好记录。喷射注浆中需拆除注浆管，应先停上提升和回转，同时停止送浆，然后逐渐减少风量，最后停机。拆卸完毕继续喷射注浆时，开机顺序也要遵守前述的规定。同时，开始喷射注浆的孔段要与前段搭接>0.1m，防止固结体脱节。喷射注浆达到设计深度后，即可停风，继续用注浆泵注浆，待水泥浆从孔口返出后，即可停止注浆，然后将注浆泵的吸水管移至清水箱，抽吸一定量清水将注浆泵和注浆管路中的水泥浆顶出，然后停泵。卸下的注浆管，应立即用清水将各通道冲洗干净，并拧上堵头。注浆泵、送浆管路和浆液搅拌机等都要用清水清洗干净。压气管路和高压泵管路也要分别送风、送水冲洗干净。喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌。并要预防其他钻孔排出的泥土或杂物混入。所用水泥浆、水灰比要按设计规定，不得随意更改。禁止使用受潮或过期的水泥。在喷射注浆过程中应防止水泥浆沉淀。为了加大固结体尺寸，或避免深层硬上固结体尺寸减小，可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施。也可以采用复喷工艺：第一次喷射（初喷）时，不注水泥浆液；初喷完毕后，将注浆管边送水、边下降至初喷开始的孔深，再抽送水泥浆，自下而上进行第二次和第三次喷射（复喷）。20在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，以及时了解土层情况、喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。采用三重管喷射注浆时，冒浆量小于注浆量20％为正常现象；超过20％或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应的措施。若系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量；如冒浆过大，可减少注浆量或加快提升和回转速度，也可缩小喷嘴直径，提高喷射压力。对冒浆应妥善处理，及时清除沉淀的泥渣。在砂层用三重管注浆旋喷时，可以利用冒浆补灌己施工过的桩孔。但在粘土层、淤泥层旋喷时，因冒浆中掺入粘土和清水，故不宜利用冒浆回灌。黏性土用三重管旋喷，因黏土表面张力，使固结体中存在很多气孔，影响防渗性能和强度。采用在原喷嘴下方100nun处的相反方向加一个喷浆喷嘴的办法来消泡，效果较好。5、常见故障的防治高压旋喷常见故障及防治措施详见表10-6：表10-6 高压旋喷施工常见故障及防治措施一览表序常见故障表现形式防治措施号1喷嘴或管压力读数1）在高压泵和注浆泵的吸水管进口和水泥浆储备箱中都路被堵塞骤然上升设置过滤网，并经常清理。高压水泵的滤网筛孔规格以lmm左右为宜。注浆泵和水泥浆储备箱的滤网规格以2mm左右为宜，筛网的面积不要过小。2）若喷射过程出现水泥供不应求时，应将注浆管提起一段距离，抽送清水将管道中的水泥浆顶出喷头后再停泵。3）喷射结束后，按要求做好各系统的清理工作。排量达压力表读1）检查阀、活塞缸套等零件，磨损大的及时更换；有杂不到要求数物影响阀关闭时，要清理。低于设计2）检查吸水管道是否畅通，是否漏气，避免吸入空气，值尽量减少吸水管道的流动阻力。3）检查活塞每分钟的往复次数是否达到要求，防止传动系统中的打滑现象。4）检查安全阀、高压管路，消除泄漏。5）检查喷嘴直径是否符合要求，更换过度磨损的喷嘴。10.盾3构区间施工10.3管.片1的生产加工1、管片数量盾构区间管片共计2718环。2、管片生产盾构区间管片加工生产时间：2013年3月1日至2014年3月1日。2110.3盾.构2掘进施工1、盾构机组装调试（1）组装场地及吊装设备盾构机的组装场地分成三个区：后配套台车存放区、主机存放区、吊机存放区；盾构机分后配套台车、主机依此进场组装。吊装设备为：100T龙门4座，40T汽车吊机两台、200T汽车吊机一台，80T液压千斤顶两台，小型泵站一台，以及相应的吊具、机具、工具。（2）盾构机组装调试程序1）空载调试盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试。主要调试内容为：液压系统，润滑系统，冷却系统，配电系统，注浆系统，以及各种仪表的校正。着重观测刀盘转动和端面跳动是否符合要求。2）负荷调试空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负荷调试。负荷调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力；使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。负荷调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和隧道线型。各项指标都满足验收要求时，才可开始盾构机的初始掘进。如果任何一项指标达不到要求，都要进行仔细检查经找出原因，直到满足所有要求。（3）盾构机组装顺序现场布置1台200t液压式吊机（NK3000）和两台40t汽车吊，配合龙门吊进行组装作业。在200t吊车作业位置的地表上铺设20mm厚钢板，通过钢板均匀扩散至深层地基土上，使地层受力均匀。（4）盾构组装技术措施：1） 盾构组装前必须制定详细的组装方案与计划，同时组织有经验的经过技术培训的人员组成组装班组。2） 组装前应对始发基座进行精确定位。3） 履带吊机工作区应铺设钢板，防止地层不均匀沉陷。4） 大件组装时应对始发井端头墙进行严密的观测，掌握其变形与受力状态。5） 大件吊装时需要有100T以上的吊车辅助翻转。（5）盾构组装安全保护措施：1） 盾构机的市内运输委托给专业的大件运输公司运输。222） 盾构机吊装由具有资历的专业队伍负责起吊。3） 组建组装作业班承担盾构机组装工作，指定生产副经理负责组织，协调盾构机组装工作。(6)盾构机调试1）空载调试：盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试，空载调试的目的主要是检查设备是否能正常运转。主要调试内容为：液压系统，润滑系统，冷却系统，配电系统，注浆系统，以及各种仪表的校正。电气部分运行调试：检查送电→检查电机→分系统参数设置与试运行→整机试运行→再次调试。液压部分运行调试：推进和铰接系统→螺旋输送机→管片安装机→管片吊机和拖拉小车→刀盘加水系统和注浆系统→皮带机等。2）负载调试：空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负载调试。负载调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和线型精度。2、洞门凿除及始发设施的安装(1)洞门凿除本工程共有8座洞门需要在始发或到达前将洞门端头围护结构进行凿除，围护结构为地下连续墙。凿除方法大致相同，具体方法如下：1）在洞圈内搭设钢制脚手架，在初步洞门凿除时，脚手架可为落地式脚手架，以方便凿除施工，脚手架要稳固可靠。当最后将混凝土分块割除时，脚手架应为倒挂脚手架，保证人员工作高度在割除块混凝土之上。2）在洞门中心处凿一个观察孔，以观察洞外土体加固状况，然后跟据探孔及渗水情况，决定是否对土体进行补充加固。3）洞门混凝土共分九块进行凿除，顺序为先下后上、先两边后中间。详见图10-8洞门混凝土凿除图。橡胶帘布板789A2cm厚钢板木板0242485650绞手管1223A节点大样橡胶帘布板图10-8 洞门混凝土凿除图23(2)始发设施的安装1）始发台安装在洞门凿除完成之后，依据隧道设计轴线定出盾构始发姿态空间位置，然后反推出始发台的空间位置。由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及抵抗盾构旋转的扭矩。所以在盾构始发之前，必须对始发台两侧进行必要的加固。加固的方式详见图10-9始发台两侧加固图。图10-9 始发台两侧加固图24序号步骤施工顺序说明①电瓶车吊入井下；②后续台车运到施工场地，安装车顶连接架；③吊第六节台车，在井内拆掉台车下方的托架，用电瓶车将台车拉到暗挖隧道内，同时组装第五节台车并送到井口；④如果条件允许，在车架顶上安装皮1组装六节台车第一节台车带输送机支架后下入隧道。⑤第五节台车吊入井内，同时组装第四节台车并送到井口；第二节台车第三节台车第四节台车第五节台车第六节台车⑥将第四节台车吊入井内，同时完成盾构掘进方向第三节台车的组装及井内第五、六台车的连接及皮带输送机的连接；⑦依此类推，完成六节台车的组装下井及连接。其中，各个环节吊入井内台车的后移配合进行。25焊接盾尾密封刷、组装始发台架

①盾构机主体运输到施工场地；②组装盾尾、焊接盾尾密封刷；盾尾密封刷焊接完成后，两盾尾仍需分成上、下两部分进行安装；③将刀盘的两部分、管片拼装机的两盾构始发台架吊装 部分焊接成一个整体；盾构掘进方向 第一节台车 第二节台车 第三节台车 第四节台车 第五节台车 第六节台④车临时始发台架吊入竖井内，前端距离盾构井的二衬结构4m，前4m为破洞门，凿桩提供作业条件。吊装牵引装置皮带输送机的前端、单轨梁盾构掘进方向

①将后续台车后移；②部分装箱油管、电缆应提前运到现场，开箱待后续台车连接完毕，安装台车之间的电缆和管路；③将牵引装置（桥架）、皮带输送机的前端、单轨梁吊入，待以后组装。第一节台车第二节台车第三节台车第四节台车第五节台车第六节台车26盾构机主体A、环（下）、刀4盘驱动部位下井

刀盘驱动部分盾构机主体B环（下）盾构机主体A环（下）盾构掘进方向27

①盾构机主体A环（下）下井，临时设置在始发台架上；首先确定A环（下）的水平位置，并且A环（下）后边界线距离基座为1.25m。②盾构机主体B环（下）下井，与盾构机主体A环（下）组装；安装螺栓时不要全数安装，并且螺栓不要一次拧紧到位。③刀盘驱动下井，与盾构机主体A环（下）组装，组装时防止驱动部分后仰不利于焊接。④吊装过程中为了调整水平位置，可以采用手拉葫芦进行调解盾构机主体 A（上）、B 环（上）、刀盘下井组装

刀盘盾构机主体B环（上）盾构机主体A环（上）盾构掘进方向28

① 盾构机主体A环（上）下井，与盾构机主体A环（下）组装；② 盾构机主体B环（上）下井，与盾构机主体B环（下）连接，并与A环（上）螺栓连接。③刀盘下井，与刀盘驱动部位组装；④为了提高盾构机整体真圆度，安装完成后，部分适当的调整后进行焊接。⑤组装后，使用移动千斤顶，将盾构机主体连同基座向开挖面移动。盾构机主体D环（下）盾构机主体C盾构机主体C环环、主体D环（下）下井盾构掘进方向29

①在地面将盾构机主体C环组装成后，上、下部分焊接成一个整体。安装压板及密封圈，然后下井组装；② 安装剩下11个推进油缸，连接盾构主体内部的推进油路及电器元件。③ 盾构机主体D环（下）下井，与盾构机主体C环下部组装。④安装管片拼装机，安装时先将管片拼装机吊放在下方四个支撑滚上，待管片拼装机就位后再安装其余四个上方支撑滚（调节齿圈与支撑滚的间隙），其间需要用液压泵打开刹车（调节液压驱动齿轮与齿圈的间隙）。后方张出台①后方张出台（左、右）组装成一体后方张出台下后下井、组装；7井组装盾构掘进方向②对需要焊接的部分进行焊接。组装螺旋输送8机、整圆器

吊装整圆器①螺旋输送机吊起及组装；利用后方张出台进行组装作业。吊装螺旋输送机 ②组装整圆器。③双轨梁的安装及电动葫芦的安装。盾构掘进方向第一节台车第二节台车第三节台车第四节台车第五节台车第六节30① 盾构机主体D环（上）组装；②桥架安装，皮带输送机前端安装，吊装反力架单轨梁的安装。组装D环（上）、吊装D环（上）安装反力架、安装桥架盾构掘进方向完成组装，准备10调试。盾构掘进方向图10-10

③反力架顶部的安装。④盾构机设备的连接。⑤其他零部件安装。⑥液压管线、电气线路的连接。第一节台车 第二节台车 第三节台车第四节台车 第五节台车⑦待调试完成后安装鱼尾刀，并进行焊接。完成组装，连接盾构机主体和后续台车之间的油路和电路，为后续调试准备条第一节台车第二节台车第三节台车件第。四节台车第五节台车第六节台车盾构机组装示意图312）反力架安装在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。反力架端面应与始发台水平轴垂直，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持平行。反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，保证反力架脚板安全稳定。3）洞门密封洞口密封采用折叶式密封压板和橡胶帘布板相组合的方式，密封原理详见图10-洞11口密封示意图所示。其施工分两步进行，第一步在始发端墙施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作。预埋件必须与端墙结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，清理完洞口的碴土，完成洞口密封压板及橡胶帘布板的安装。预埋钢环板固定螺栓预埋钢环板固定螺栓固定螺栓预埋钢环板帘布橡胶密封板折叶压板折叶压板注浆浆液折叶压板盾构盾构进洞时状态管片管片管片拼装后的状态进洞前状态图10-11 洞口密封示意图3、盾构始发（1）盾构始发工作内容盾构始发主要内容包括：掘进前地层加固、安装盾构机始发基座、盾构机就位、组装、安装反力架、安装洞门密封帘布橡胶板、拼装负环管片、盾构机试运转，洞门处理、盾构机加压贯入作业面和掘进等。盾构始发流程详见图10-盾12构始发流程图。（2）始发掘进技术要点在进行始发台、反力架和首环负环管片的定位时，要严格控制始发台、反力架和负环的安装精度，确保盾构始发姿态与设计线路基本重合。1）第一环负环管片定位时，管片的后端面应与线路中线垂直。负环管片轴线与线路的轴线重合，负环管片采用错缝拼装方式。2）始发前基座定位时，盾构机轴线与隧道设计轴线基本保持平行，盾构中线可比设计轴线适当抬高。323）盾构在始发台向前推进，通过控制推进油缸行程使盾构机基本沿始发台向前推进。4）始发初始掘进时，盾构机处于始发台上，因此需在始发台及盾构机上焊接相对的防扭转支座，为盾构机初始掘进提供反扭矩。5）在始发阶段由于设备处于磨合阶段，要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效使用。掘进总推力应控制在反力架承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于始发台提供的反扭矩。始发端地层加固端头凿除安装始发基座盾构机组装、空载调试安装反力架、洞洞口口密封安装负环管片与盾构机负载调试盾尾通过洞口密封后进行注浆回填盾构掘进与管片安装图10-12 盾构始发流程图4、盾构试掘进盾构掘进前100ｍ左右作为试掘进段，通过试掘进段拟达到以下目的：用最短的时间对盾构机进行调试、熟悉机械性能。了解和认识本工程的地质条件，掌握各地质条件下土压平衡式盾构的施工方法。收集、整理、分析及归纳总结各地层的掘进参数，制定正常掘进各地层操作规程，实现快速、连续、高效的正常掘进。熟悉管片拼装的操作工序，提高拼装质量，加快施工进度。通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，反映盾构机始发时以及推进时对周围环境的影响，掌握盾构推进参数及同步注浆量。通过对软硬不均地层推进施工，摸索出在盾构断面处于不均匀介质中，盾构推进轴线的控制规律。335、盾构正常掘进盾构机在完成前100ｍ左右的试掘进后，将对掘进参数进行必要的调整，为后续的正常掘进提供条件。主要内容包括：根据地质条件和试掘进过程中的监测结果进一步优化掘进参数。正常推进阶段采用100ｍ试掘进阶段掌握的最佳施工参数。通过加强施工监测，不断地完善施工工艺，控制地面沉降。施工进度应采用均衡生产法。推进过程中，严格控制好推进里程，将施工测量结果不断地与计算的三维坐标相校核，及时调整。将里程偏差控制在：缓和曲线、圆曲线段：X（隧道设计纵轴方向即沿里程方向）、Y（垂直隧道沿设计轴线方向）＜50ｍｍ。盾构应根据当班指令设定的参数推进，推进出土与衬砌背后注浆同步进行。不断完善施工工艺，控制施工后地表最大变形量在+10，-30ｍｍ之内。盾构掘进过程中，坡度不能突变，隧道轴线和折角变化一般不能超过0.4%。盾构掘进施工全过程须严格受控，工程技术人员根据地质变化、隧道埋深、地面荷载、地表沉降、盾构机姿态、刀盘扭矩、千斤顶推力等各种勘探、测量数据信息，正确下达每班掘进指令，并即时跟踪调整。盾构机操作人员须严格执行指令，谨慎操作，对初始出现的小偏差应及时纠正，应尽量避免盾构机走“蛇”形，盾构机一次纠偏量不宜过大，以减少对地层的扰动。6、盾构掘进流程及操作控制程序盾构掘进作业工序流程详见图10-13盾构掘进工序流程图所示：掘进控制流程详下图10-14掘进控制流程图所示：1、盾构施工计划与作业班次安排为了满足掘进计划要求，采用连续生产的原则组织施工，每周七个工作日。左、右线一台盾构循环作业，采用三班制，其中每班跟机保养1小时。2、掘进模式的选择及操作控制根据隧道地质情况及周边环境条件，盾构掘进拟采用土压平衡模式掘进。采取的主要技术措施如下：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P略大于静水压力和地层土压力之和P0，即P=KP0，K介于1.0～1.3；砂性地层K取上限值；粘性地层K值取下限值。并在掘进中不断调整优化。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建立，-并应维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力稳定平衡。34开始设置管理基准开挖掘进 同步注浆否是否达到掘进循环进尺是1＃编组列车出洞 管片衬砌拼装2＃编组列车进洞 1＃列车装料开挖6m是延伸轨道 否下一个循环图10-13盾构掘进工序流程图掘进控制流程详下图10-14掘进控制流程图所示：3、盾构施工计划与作业班次安排为了满足掘进计划要求，采用连续生产的原则组织施工，每周七个工作日。左、右线一台盾构循环作业，采用三班制，其中每班跟机保养 1小时。4、掘进模式的选择及操作控制根据隧道地质情况及周边环境条件，盾构掘进拟采用土压平衡模式掘进。采取的主要技术措施如下：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P略大于静水压力和地层土压力之和P0，即P=KP0，K介于1.0～1.3；砂性地层K取上限值；粘性地层K值取下限值。并在掘进中不断调整优化。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35建立，-并应维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力稳定平衡。掘进控制添加材料注入参数设定更改设定值过硬过软土塑性流动状态压力增加注入量减少注入量设OK定NO改良效果YES土压设定更改设定值土过高过低压开挖仓土压力控增加螺旋输送机转减少螺旋输送机转制OK速速设定速度更改设定值掘最大值刀盘扭矩降低速度进速OK度最大值控推力制OK异常周边土压OK异常排土量监OK视继续掘进图10-14 掘进控制流程图盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力、转速（扭矩）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，应根据地质条件、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，此模式掘进时适时应采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性。5、盾构掘进方向的控制与调整由于地层土质软弱、隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进不可能完全按照设计的隧道轴线前进，而会产生一定的偏差。当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力恶化，并造成地层损失增大而使地表沉降加大，36因此盾构施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向，及时有效纠正掘进偏差。（1）盾构掘进方向控制根据盾构施工经验及综合考虑天津市地质、水文条件并结合本合同段的具体情况，采取以下方法控制盾构掘进方向：1）采用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，能够全天候在盾构机主控室动态显示盾构机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，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，拟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。2）采用分选操作盾构机推进油缸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，通过分选操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向。在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力；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。（2）盾构掘进姿态调整与纠偏在实际施工中，由于地质突变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，有可能产生较大的偏差。因此应及时调整盾构机姿态、纠正偏差。1）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符合要求的范围内。2）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来纠偏。3）当滚动超限时，盾构机会自动报警，此时应采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。（3）方向控制及纠偏注意事项1）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。2）根据开挖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。达到警戒值时就应该实行纠偏程序。373）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。4）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。5）正确管片选型，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。6）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。6、管片拼装（1）管片安装程序，管片安装程序详见图10-15。管片止水条及衬垫粘贴管片选型、下井和运输组织盾构掘进管片吊机卸车、倒运管片掘进1.5m管片安装区的清理 缩回安装位置油缸管片安装与连接 管片就位推进缸顶紧就位管片管片环成型整圆管片环脱离盾尾后的二次紧固图10-15 管片安装程序图（2）管片安装方法1）管片选型以满足隧道线型为前提，重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。2）管片安装必须从隧道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。3）封顶块安装前，应对止水条进行润滑处理，安装时先径向插入2/3，调整位置后缓38慢纵向顶推。4）管片块安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力应大于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。5）管片安装完后及时整圆，并在管片环脱离盾尾后要对管片连接螺栓进行二次紧固。（3）安装管片质量保证措施1）严格进场管片的检查，破损、裂缝的管片不用。下井吊装管片和运送管片时应注意保护管片和止水条，以免损坏。2）止水条及软木衬垫粘贴前，应将管片进行彻底清洁，以确保其粘贴稳定牢固。施工现场管片堆放区应有防雨设施。粘贴止水条时应对其涂缓膨剂。3）管片安装前应对管片安装区进行清理，清除如污泥、污水，保证安装区及管片相接面的清洁。4）严禁非管片安装位置的推进油缸与管片安装位置的推进油缸同时收缩。7、同步注浆与二次补强注浆（1）注浆材料及配比设计1）注浆材料采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用42.5抗硫酸盐水泥，以提高注浆结石体的耐腐蚀性，使管片处在耐腐蚀注浆结石体的包裹内，减弱地下水对管片混凝土的腐蚀。2）浆液配比及主要物理力学指标同步注浆拟采用配比详见表10-6同步注浆配比表。表10-6同步注浆配比表组水泥粉煤灰膨润土砂水外加剂别（kg）（kg）（kg）（kg）（kg）180～200381～24160～50710～334460～470按需要根据试验加入在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边条件等，通过现场试验优化确定。同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标：① 胶凝时间：一般为3～10h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间。② 固结体强度：一天不小于0.2ＭPa，28天不小于2.5ＭPa。39③ 浆液结石率：>35%，即固结收缩率<5%。④ 浆液稠度：8～12cｍ⑤ 浆液稳定性：倾析率（静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）小于5%。（2）同步注浆主要技术参数1）注浆压力为保证达到对环向空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不因注浆产生变形和损坏，根据计算和经验，注浆压力取值为：0.2～0.5ＭPa。2）注浆量根据经验公式计算，注浆量取环形间隙理论体积的1.2～1.6倍，则每环（1.2ｍ）注浆Q=3.07～3.3ｍ3。3）注浆速度同步注浆速度应与掘进速度相匹配，按盾构完成一环 1.2ｍ掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。4）注浆结束标准采用注浆压力和注浆量双控制标准，即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。（3）同步注浆方法、工艺与设备1）同步注浆方法与工艺同步注浆与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，采用双泵四管路（四注入点）对称同时注浆工艺流程及管理程序详见图10-16 注浆工艺流程及管理程序图。2）设备配置搅拌站：自行设计建造砂浆搅拌站一座，搅拌能力20ｍ3/h。同步注浆系统：配备SWINGKSP12液压注浆泵2台（盾构机上已配置），注浆能力2×12ｍ3/h。运输系统：自制砂浆罐车（6ｍ3），带有自搅拌功能和砂浆输送泵。随编组列车一起运输。（4）注浆效果检查1）注浆效果检查主要采用分析法，即根据P-Q-t曲线，结合掘进速度及衬砌、地表与周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断。2）必要时采用无损探测法进行效果检查。40数据采集与管理、计划图表反馈信息

开始注浆系统准备参数设计浆液配制设定控制方式检测试验不合格合格注浆浆液运输注浆工况分析不正常调整控制方式与参数正常继续注浆完毕清洗设备和管路注浆效果检查综合评价不符合要求采取补充注浆措施符合下环注浆图4.9-3壁后注浆管理程序图图10-16 注浆注浆工艺流程及管理程序图8、盾构机到达施工（1）盾构机到达施工工艺流程盾构机到达施工是指从盾构机到达下一站接受井之前60ｍ左右到盾构机贯通区间隧道进入车站接收井被推上盾构接收基座（一般即为盾构始发基座）的整个施工过程。因此，盾构的到达相对于区间隧道的施工有其特殊性与重要性。其工作内容包括：盾构机定位及接收洞门位置复核测量、地层加固、洞门处理、安装洞门圈密封设备、安装接收基座等，到达施工流程图详见下图10-17：（2）盾构机定位及接收洞门位置复合测量在盾构推进至盾构到达范围时，应对盾构机的位置进行准确的测量，明确成洞隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系，同时应对接收洞门位置进行复核测量，确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。在考虑盾构机的贯通姿态时须注意两点：一是盾构机贯通时的41中心轴线与隧道设计轴线的偏差，二是接收洞门位置的偏差。综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整。纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。洞门凿除接受基座的安装与固定掘进参洞门密封的安装掘进方数的调整向的控制到达段的掘进碴土清理贯通后步上始发基座图10-17 盾构机到达施工工艺流程（3）盾构到达端墙处理洞门凿除方法与始发端大致相同，具体方法如下：1）在洞圈内搭设钢制脚手架，在初步洞门凿除时，脚手架可为落地式脚手架，以方便凿除施工，脚手架要稳固可靠。当最后将混凝土分块割除时，脚手架应为倒挂脚手架，保证人员工作高度在割除块混凝土之上。2）在洞门中心处凿一个观察孔，以观察洞外土体加固状况，然后跟据探孔及渗水情况，决定是否对土体进行补充加固。3）洞门混凝土共分九块进行凿除，顺序为先下后上、先两边后中间。（4）洞门圈封堵盾构到达时采用弧形钢板代替橡胶止水带防止跑浆，同时在弧形铁板上预留注浆孔，便于及时对洞门端头土体进行加固。弧形铁板分布示意图详见图10-17所示。（5）接收基座的安装接收基座的中心轴线应与隧道设计轴线一致，同时还需要兼顾盾构机始发姿态。接收基座的轨面标高除应适应于线路情况外，为保证盾构刀盘贯通后拼装管片有足够的反力，可考虑将接收基座以盾构抵达方向+5‰的坡度进行安装。要特别注意对接收基座的固定，保证盾构机能顺利到达接收基座上。421注浆孔16弧型板1与管片上金属板焊接环状金属板与洞圈焊接环状金属板8mm1寸镀锌管1 1图10-17 弧形铁板分布示意图（6）盾构到达段的掘进由于在临近洞门的最后10ｍ，盾构掘进对地层的扰动影响极为明显，直接影响到地层及到达端墙的稳定。盾构到达段的掘进除应达到纠偏的目的外，还尤其应注意最后10ｍ段的掘进控制。进入加固体掘进后要加强洞口的观察与沉降监测。及时与主司机沟通以便掘进控制。因此应根据到达段的地质情况确定合理的掘进参数并作出书面交底，总的要求是：低速度、小推力、合理的土仓压力和及时饱满的采用双液浆进行注浆。盾构到达端头加固地层时要根据具体情况调整掘进参数，必要时可采取加泥或加泡沫的方式对碴土进行改良。在贯通前0.5m时，应尽量出空土仓中的碴土，减小盾构推进对开挖面的挤压以免引起开挖面的坍塌以及造成端墙的损坏。洞门混凝土清理完后盾构应尽快推进并拼装管片，尽量缩短盾构到达施工时间。9、盾构调头施工本标段工程盾构在宜宾道站和鞍山西道站需分别进行一次调头施工，红旗路站～宜宾道站区间盾构机在完成区间左线隧道掘进后，在宜宾道站进行调头；宜宾道站～鞍山西道站区间盾构机在完成区间左线隧道掘进后，在鞍山西道站进行调头。整个调头工作限定在约325m2的范围内进行。盾体调头后，由于车站底板上反梁的存在使后备台车无法进入盾体后方的车站底板区域，因此盾构机的调头需分两步进行，即先行将盾构机的盾体进行调43头，而盾构机庞大的后配套设备将暂时的停放在到达一侧的隧道中，盾构机本体与后配套车之间联接，只能用临时管线连结，待盾构机掘进约70m以后（盾构机整体长度约67m左右），再将后配套设备调头与盾构机本体相联接。调头时端头井内满铺钢板，液压泵站推动始发托架，使其上的盾构机同托架一起移动，托架与钢板之间涂抹油脂润滑。调头步骤见图10-18～图10-23。图10-18 盾构调头步骤图（一） 图10-19盾构调头步骤图（二）图10-20 盾构调头步骤图（三） 图10-21盾构调头步骤图（四）44图10-22 盾构调头步骤图（五） 图10-23盾构调头步骤图（六）（1）盾构调头的准备工作由于调头方案对底板的水平度的要求较高，所以首先视调头井内地平的具体情况，在整个作业面上铺约25mm厚找平沙浆找平地面，再将厚度为20mm的钢垫板，无台阶高差的铺满作业面，钢垫板的接头部位经现场焊接后，用砂轮机打磨平整。铺垫好的钢垫板的整个平面应保证水平状态，表面平整，光洁无疤痕。在盾构机到达一侧竖井内，按隧道的设计轴线和高程要求安装盾构机的基座。由于盾构本体的重量集中在前体和中体部分，故盾构机的调头使用始发基座的前体即可，始发基座后体暂时不安放在端头井中，待盾构二次始发掘进结束之后，用于后配套台车的调头。基座需固定在底板上，防止接收时出现移动，当盾体完全爬上基座后再将其与底板分开。（2） 盾构调头技术措施盾构接收完成后，拆除盾体与后配套台车之间的连接管线、将盾体固定在基座上，再将基座与底板间的连接断开。利用液压泵站推动基座，使基座连同盾体向两隧道之间的位置移动，将其推移到调头井中间空地，在此将基座逆时针旋转90°，盾构轴线由原来的南北方向变为东西方向。再将基座向南平移，在盾体与调头井端墙壁留有一定距离，再次逆时针旋转90°，此时盾体已完成180°调头，然后使基座向东平移，到达始发一侧的指定位置上。在整个盾构机的移动旋转过程中，只要合理的布置顶推千斤顶的位置，盾构机就可以按要求做任意的移动和旋转。（3）盾构调头注意事项合理布设千斤顶。顶推过程要缓慢，绝对禁止盾体在惯性力下自行移动。顶推旋转过程中特别注意盾体的任何部位不得与车站结构接触。45在盾构调头全过程中施工作业人员精力必须集中，注意协调配合。钢垫板表面要保持清洁。10、盾构机拆卸与运输盾构机拆解吊离接收井后马上转移至维修存放场地。盾构机及后配套台车的吊卸由340t汽车吊完成，160t汽车吊配合。拆卸主要设备如下：340t汽车吊一