广东地铁泥水盾构及土压平衡盾构施工技术详细解读

广东地铁泥水盾构及土压平衡盾构施工技术详细解读中交第二公路工工程局陕西西摘要：21世世纪是隧隧道及及地下空空间大大发展的的时代代，中国国作为为世界最最大的的隧道及及地下下工程施施工市市场，前前景广广阔。目目前，我我国的城城市轨轨道交通通建设设正面临临着史史无前例例的高高潮，截截至2015年，全国39个城市正正在在建设地地铁。北北京、上上海、广广州等城城市已已经开通通运营营了多条条地铁铁线的基基础上上，仍以以每年年数百亿亿的投投资速度度推进进。以北北京市市为例，北北京京市城市市轨道道交通2020年线网30条线组成成，总总长度为1177公里，远远景景年网由35条线路组组成成，总长长度1524公里，2015年~20221年将建设12个项目，总总总长度262..9公里，计计划划总投资资为21222..8亿元。关键词：土压、泥泥水盾构机施施工技术引言随着我国工程建建建设领域域法制制和法规规的完完善、环环境保保护意识识的提提高，在在建筑筑物密集集的繁繁华市区区和特特殊地质质地形形区段普普遍要要求采用用浅埋埋和盾构构法。从从北京、广广州州等已建建成地地铁的工工程实实际来看看，浅浅埋暗法法施工工在地面面环境境保护、地地表表沉降控控制及及造价、工工期期等方面面具有有一定的的竞争争力和很很大的的灵活性性。随随着近年年来国国内盾构构施工工技术水水平和和国产盾盾构技技术的不不断提提高，盾盾构法法施工也也显出出强大的的优势势，应用用越来来越广泛泛。因因此，笔笔者结结合参与与中交交二公局局承建建的佛山山轨道道交通地地铁2号线工程程施施工经验验，通通过对盾盾构机机的原理理、分分类、土土压平平衡盾构构机及及泥水盾盾构机机施工特特点等等，撰写写本篇篇论文，希希望望与读者者一起起探讨共共同学学习，不不足之之处，望望多多多指教。1盾构机的发展展展概要1.1盾构的的的概念盾构，是一种利利利用隧道道暗挖挖施工，具具体体金属外外壳，壳壳内装有有整体体及辅助助设备备，在其其掩护护下进行行土体体开挖、土土渣渣排运、整整机机推进和和管片片安装等等作业业，从而而构筑筑隧道，并并使使隧道一一次成成型的特特征施施工机械械，如如图1-1所示。图1-1盾构构构外形及其其结结构盾构是一种隧道道道掘进的的专用用工程机机械，现现代盾构构集机机、电、液液、气气、传感感、信信息技术术于一一体，具具有开开挖削切切土体体、输送送杂土土、拼装装隧道道衬砌、测测量量导向纠纠偏等等功能，可可实实现隧道道施工工的工厂厂化作作业。盾盾构已已广泛用用于地地铁、铁铁路、公公路市政政、水水电隧道道工程程。1.2盾构的的的工作原原理盾构机的工作原原原理：一一个钢钢结构组组件沿沿隧道轴轴线边边向前推推进，对对土壤进进行掘掘进。整个钢结构组件件件的壳体体称“盾壳”，盾壳对对挖挖掘出、未未衬衬砌的隧隧道段段起临时时支护护的作用用，承承受周围围土层层的压力力、承承受地下下水的的压力，并并将将地下水水挡在在盾壳外外面。掘掘进、排排土、衬衬砌等作作业在在盾壳的的掩护护下进行行。“盾”—“保护护”，指盾壳壳；；“构”—“构筑筑”，指管片片拼拼装（如如图1-2）。盾构隧道（施工工工期间）盾构隧道道（运运营期间间）图1-2盾构隧隧隧道施工运运营营成型1.3盾构的的的分类(1)按照平平平衡开挖挖面的的方式分分类为为：A、插板式;B、挤压网网格格式;C、土压平平衡衡式;D、泥水加加压压式;E、加泥式式/加水式，如如如图1-3所示。图1-3盾构构构开挖面形形式式分类(2)按照机械械械化程度度分类类为：AA、人工；；B、机械化化；；C、全自动动化化(3)按照施工工工过程中中的运运输方式式，分分类为：：AA、皮带传传送送；B、泥浆泵泵；；C、手工挖挖小小车推；；（4）按照掌掌子面敞敞开程程度，分类类为为：A、全敞敞口口；B、半敞敞口口；C、全封闭闭（面面板式、幅幅条条式）如如图1-4所示。图1-4盾构构构掌子面敞敞开开分类（5）断面形形式，分分类为为：A、单圆圆；；B、双圆圆；；C、三圆圆；；D、矩形形；；E、球球形形；如图1-5所示。图1-5盾构构构断面形式式分分类2典型盾构机介介介绍国内常用的盾构构构机主要要分为为三种：：（1）土压平衡衡式式盾构机（2）泥水加压压式式盾构机（3）土压平衡衡加加泥式盾构构构机按照盾构机制造造造厂家主主要分分为3个地区：：(1)日本（小小小松，川川崎，日日立等厂厂家）(2)欧洲（德德德国海瑞瑞克，维维尔特等等厂家家）(3)北美（罗罗罗宾斯）按照国内管片尺尺尺寸，盾盾构机机分为2种尺寸：：外径6.2米管管管片，盾盾构机机刀盘尺尺寸一一般在6..335米-6.44米（主主要在上上海及及长三角角地区区使用，以以及及天津等等）外径6米管片，盾盾盾构机刀刀盘尺尺寸一般般在66.144-66.255米（主主要在北北京，西西安，郑郑州，武武汉，广广州，南南昌，长长沙，广广东地区区等）2.1土压平平平衡式盾盾构机机简介图2-1土压平衡盾构图2-1土压平衡盾构压平衡盾构是在在在机械式式盾构构的前部部设置置隔板，使使土土仓和排排土用用的螺旋旋输送送机内充充满切切削下来来的泥泥土，依依靠推推进油缸缸的推推力给土土仓内内的开挖挖土渣渣加压，使使土土压作用用于开开挖面以以使其其稳定。土土压压平衡盾盾构的的支护材材料是是土壤本本身。土土压平衡衡盾构构由盾壳壳、刀刀盘、刀刀盘驱驱动、螺螺旋输输送机、皮皮带带输送机机、管管片安装装机、人人仓、液液压系系统等组组成，见见图2-1。2.1.1土压压压平衡式式盾构构机的工工作原原理及工工艺流流程①工作原理土压平衡式盾构构构机是利利用安安装在盾盾构机机最前面面的全全断面切切削刀刀盘，在在刀盘盘扭矩力力和推推进油缸缸推力力的作用用下，将将盾构机机向前前推进。随随着着推进油油缸的的向前推推进，刀刀盘持续续旋转转，将正正面的的土体切切削下下来通过过刀盘盘上的开开口，进进入到刀刀盘后后面的土土仓内内，通过过配备备的泡沫沫、膨膨润土系系统对对充满土土仓的的切削土土体进进行改良良，形形成具有有流动动性的膏膏状土土体。并并使仓仓内具有有适当当的压力力与开开挖面的的土压压力和水水压压压力平衡衡，以以减少盾盾构推推进对地地层土土体的扰扰动，从从而控制制地表表沉降。与与此此同时，安安装装在土仓仓下面面的螺旋旋输送送机进行行连续续排土作作业，螺螺旋输送送机将将切削下下来的的渣土排排送到到皮带输输送机机上，后后由皮皮带输送送机运运输至渣渣土车车的土箱箱中，再再通过竖竖井运运至地面面。盾盾构机掘掘进一一环的距距离后后，拼装装机操操作手操操作拼拼装机拼拼装单单层衬砌砌管片片，使隧隧道一一次成型型。②土压平衡式盾盾盾构施工工工艺艺流程，见见图图2-2。图2-2土压压压平衡式盾盾构构施工工工艺流流程2.2.2盾构构构机的组组成盾构机主要以下下下系统组组成，分分别是推推进及及铰接系系统、刀刀盘及驱驱动系系统、管管片拼拼装系统统、排排土系统统、同同步注浆浆系统统、泡沫沫及膨膨润土系系统、集集中润滑滑系统统、盾尾尾密封封系统、水水冷冷却系统统、工工业用气气系统统、土仓仓保压压系统、电电气气及中央央控制制系统、数数据据采集系系统、SLS--T隧道激光光导导向系统统，这这些系统统分别别安装在在盾构构机的盾盾体和和车架上上，见见图2-3。图2-3土压压压平衡式盾盾构构组成(1)盾体盾体是由刀盘、前前盾、中盾和和盾尾通过螺螺栓连接组成成的（图2-4）。图2-4盾体体体组成部分分(2)刀盘刀盘是一个带有有有多个进进料槽槽的切削削盘体体，位于于盾构构机的最最前部部，用于于切削削土体。刀刀盘盘也是盾盾构机机上直径径最大大的部分分（见见图2-5）。刀盘盘驱驱动可以以使刀刀盘在顺顺时针针和逆时时针两两个方向向无级级变速转转动。图2-5刀盘盘盘(3)前盾前盾的外型像一一一个圆筒,在其内部部安安装有用用于支支撑刀盘盘主驱驱动装置置和螺螺旋输送送机的的钢结构构。排排土系统统中的的螺旋输输送机机的安放放位置置是向上上并与与水平轴轴线有有一个角角度，一一直延伸伸到盾盾尾，直直到皮皮带运输输机。在前盾中还安装装装有土仓仓保压压系统的的人行行闸，它它的作作用是当当掘进进过程中中刀具具磨损，工工作作人员进进入到到土仓检检察及及更换刀刀具时时，要使使用人人行闸（见见图图2-6）。图2-6前盾盾盾(4)中盾前盾和中中中盾用螺螺栓固固定，并并焊接接在一起起。在在中盾安安装有有推进系系统的的推进油油缸（见见图2-7），以及及起起连接盾盾尾作作用的铰铰接油油缸(这种铰接接连连接可以以使盾盾构机易易于转转向)。图2-7中盾盾盾(5)盾尾盾尾具有足够的的的长度满满足开开挖和衬衬砌管管片安装装的工工作空间间。盾尾密封由二道道道钢丝刷刷和一一道钢板板刷组组成（见见图2-8；2-9），在施施工工中通过过盾尾尾油脂压压注系系统向管管片和和盾尾密密封之之间充填填油脂脂来保证证密封封效果和和减少少摩擦力力。通通过注浆浆管路路压入浆浆液，充充填建筑筑间隙隙，防止止漏水水和地面面沉降降。图2-8盾尾尾尾图2-9盾尾(6)管片拼装装装机在盾尾里还安装装装有管片片拼装装机系统统，见见图2-10。管片拼装机是用用用来拼装装管片片的设备备，拼拼装手可可以使使用有线线的或或遥控的的控制制器操作作管片片拼装机机，在在盾尾的的保护护下，用用来拼拼装管片片。我们采用的是111.5m长的通用用管管片，一一环管管片由六六块管管片组成成，它它们是三三个标标准块、两两块块临接块块和一一块封顶顶块。见图2-10管管片拼装机机机(7)排土机构构构在盾体中还安装装装有排土土机构构，主要要包括括螺旋输输送机机和皮带带输送送机（见见图2-11）。碴土土由由螺旋输输送机机从土仓仓中运运输到皮皮带输输送机上上，皮皮带输送送机再再将碴土土向后后运输至至台车车的尾部部，落落入等候候的碴碴土车的的土箱箱中，土土箱装装满后，由由电电瓶车牵牵引沿沿轨道运运至竖竖井，龙龙门吊吊将土箱箱吊至至地面，并并倒倒人碴土土坑中中。图2-11排排排土机构(8)车架部部部分盾构机的车架部部部分主要要由以以下几部部分组组成：连连接桥桥、五节节车架架及其上上面安安装的盾盾构机机操作所所需的的操作室室、电电气部件件、液液压部件件、注注浆设备备、泡泡沫设备备、膨膨润土设设备、循循环水设设备及及通风设设备等等（见图2-12）。图2-12车车车架部分（1）1号台车车安装有盾构机的的的中央操操作室室、注浆浆设备备、运送送管片片的电动动吊车车。盾构机中央操作作作室中有有盾构构机操作作控制制台、控控制电电脑、盾盾构机机PLC自动动控控制系统统、VVMT隧道道掘掘进激光光导向向系统电电脑及及螺旋输输送机机后部出出土口口监视器器。盾盾构机操操作室室的作用用是用用来操作作盾构构机，实实现盾盾构机的的各种种功能。注浆设备主要包包包括两个个注浆浆泵、浆浆液箱箱及管线线（见见图2-13）。盾构机机掘掘进时，注注浆浆泵泵出出的浆浆液被同同步注注入隧道道管片片与土层层之间间的环隙隙中，浆浆液凝固固后就就可以起起到稳稳定管片片和地地层的作作用。图2-13111号台车(2)2号台车车车安装有包含液压压压油箱在在内的的液压泵泵站、膨膨润土泵泵和膨膨润土箱箱。液液压油箱箱及液液压泵站站作用用是为整整个盾盾构机的的液压压设备提提供压压力油。膨膨润润土装置置作用用是用来来改良良土质，以以利利于盾构构机的的掘进(见图2-144)。图2-14222号台车(3)3号台车车车装有盾尾密封油油油脂泵及及润滑滑油脂泵泵（见见图2-15），泡沫沫系系统，一一组配配电柜及及一台台二次风风机（见见图2-16）。盾尾密封油脂泵泵泵作用是是在盾盾构机掘掘进时时将盾尾尾密封封油脂盾盾尾壳壳体与管管片之之间的腔腔室中中，以防防止注注射到管管片背背后的浆浆液进进入盾体体内。润滑油脂脂泵泵作用是是将油油脂给刀刀盘驱驱动齿轮轮箱、螺螺旋输送送机齿齿轮箱及及刀盘盘回转接接头中中进行润润滑。泡沫系系系统的作作用是是产生泡泡沫，并并向盾构构机土土仓中注注入泡泡沫，用用于开开挖土层层的改改良，作作为支支撑介质质的土土在加入入泡沫沫后，其其塑型型、流动动性、防防渗性和和弹性性都得至U改进，可可减减少盾构构机掘掘进驱动动功率率和刀具具的磨磨损。二次次风风机用来来给盾盾构机提提供良良好的通通风。图2-15油油油脂泵图2-166风机及泡泡沫沫系统等等（4）4＃台车车图2-17电电电缆卷筒图2-188空压机2-119储气罐装有变压器、电电电缆卷筒筒、两两台空压压机、一一个1立方米贮贮气气罐。变压压器器、电缆缆卷筒筒的作用用是将将主供电电电缆缆安装在在电缆缆卷筒上上，10kVV的高高压电由由地面面通过高高压电电缆沿隧隧道输输送到与与之连连接的主主供电电电缆上上，接接着通过过变压压器转变变成4400VV的低低压电进进人配配电柜，再再通通过供电电电缆缆和控制制电缆缆供盾构构机使使用（见见图2-17；2-18）。空压机是是用用来给整整个盾盾构机各各个用用气部件件及装装置提供供压缩缩空气（见见图图2-19）。（5）5号台车图2-20电电电缆卷筒图2-211空压机2--22储气罐装有供水系统（供供水泵、水管管卷筒）见图图2-20、风管盒。供水系统的用途途途：给盾盾构机机的液压压油箱箱、驱动动装置置、空压压机、配配电柜中中的电电器部件件及刀刀盘驱动动的变变速箱提提供冷冷却功能能（见见图2-21），为泡沫沫剂剂的合成成提供供用水（见见图2-22），提供给给盾盾构机及及隧道道清洁用用水。2.2泥水加压压压式盾构构机简简介泥水盾构也称泥泥泥水加压压平衡衡盾构（slurrrryppreessuureebaalaanceesshieeldd），简称SPB盾构，见见图2-23。泥水盾盾构构是在机机械式式盾构的的前部部设置隔隔板，装装备刀盘盘及输输送泥浆浆的送送排泥管管和推推进盾构构的推推进油缸缸。同同时在地地面上上还配有有泥水水处理设设备。图2-23泥水式盾构结构图泥水盾构主要由由由盾壳、刀刀盘盘、密封封泥水水舱、盾盾构干干斤顶、管管片片拼装机机以及及铰接密密封、盾盾尾密封封装置置等组成成。概概括地说说，泥泥水加压压盾构构是在盾盾构前前部增设设一道道密封隔隔舱板板，把盾盾构开开挖面与与盾构构后面和和隧道道空间截截然分分开，使使密封封隔舱板板与开开挖面土土层之之间形成成密封封泥水舱舱，在在泥水舱舱内充充以压力力泥浆浆，刀盘盘浸没没在泥水水舱中中工作，由由刀刀盘开挖挖下的的泥土进进入泥泥水舱后后，经经刀盘切切削搅搅拌和搅搅拌机机搅拌后后形成成稠泥浆浆，通通过管道道排送送到地面面，排排出的泥泥浆作作分离处处理，排排除土碴碴，对对余下的的浆液液进行粘粘度、比比重调整整，重重新送入入盾构构密封泥泥水舱舱循环使使用。图2-23泥水式盾构结构图复合式泥水盾构构构机还包包含隔隔板或连连通管管、气舱舱。这这种系统统的工工作特征征是由由泥浆和和空气气双重回回路组组成。在在盾构构密封泥泥水舱舱内插装装一道道半隔板板，在在半隔板板前充充以压力力泥浆浆，在半半隔板板后面盾盾构轴轴心线以以上部部分充以以压缩缩空气，形形成成空气缓缓冲层层，气压压作用用在隔板板后面面与泥浆浆接触触面上，由由于于接触面面上气气、液具具有相相同压力力，因因此只要要调节节空气压压力，就就可以确确定和和保持在在全开开挖面上上相应应的泥浆浆支护护压力。当当盾盾构掘进进时，有有时由于于泥浆浆的流失失，或或推进速速度的的变化，进进、排排泥浆量量将会会失去平平衡，气气液接触触面就就会出现现上下下波动现现象。通通过液位位传感感器，根根据液液位的高高低变变化来操操纵供供泥浆泵泵转速速，使液液位恢恢复到设设定位位置，以以保持持开挖面面支护护液压的的稳定定。也就就是说说，供泥泥浆泵泵输出量量随液液位下降降而增增加，随随液位位上升而而减小小，另外外在液液位最高高和最最低处设设有限限位器，当当液液位达到到最高高位时，停停止止供泥浆浆泵，当当液位降降低到到最低位位时，则则停止排排泥浆浆泵。正正是由由于空气气缓冲冲层的弹弹性作作用，从从而当当液位波波动时时，对支支护泥泥浆压力力变化化无明显显影响响。显然然，间间接控制制型泥泥水加压压盾构构与直接接控制制型相比比，操操作控制制更为为简化，对对开开挖面土土层支支护更为为稳定定，对地地表变变形控制制也更更为有利利。2.1.1泥泥泥水加压压式盾盾构机简简介的的工作原原理及及工艺流流程①工作机理及工工工作流程泥水平衡式盾构构构机是利利用安安装在盾盾构机机最前面面的全全断面切切削刀刀盘，在在刀盘盘扭矩力力和推推进油缸缸推力力的作用用下，将将盾构机机向前前推进。随随着着推进油油缸的的向前推推进，刀刀盘持续续旋转转，将正正面的的土体切切削下下来通过过刀盘盘上的开开口，进进入到刀刀盘后后面的开开挖舱舱内。地面泥水处理站站站通过泥泥水系系统进浆浆管路路，把调调配好好的浆液液输送送到刀盘盘的开开挖舱里里，并并使舱内内具有有适当的的压力力与开挖挖面的的土压力力和水水压压力力平衡衡，以减减少盾盾构推进进对地地层土体体的扰扰动，从从而控控制地表表沉降降。与此同时，安装装装在开挖挖舱下下面的泥泥水排排出管路路进行行连续排排泥作作业，通通过排排泥管路路把泥泥浆输送送至地地面泥水水处理理站。盾构机掘进一环环环的距离离后，通通过操作作管片片拼装机机拼装装单层衬衬砌管管片，使使隧道道—次成型。②泥水平衡式盾盾盾构施工工工艺艺流程，见见图图2-24图图2-24泥水水水平衡式盾盾构构施工工工艺流流程③泥水式盾构机机机工作原理理泥水式盾构机施施施工时稳稳定开开挖面的的工作作原理是是：以以泥水压压力来来抵抗开开挖面面的土压压力和和水压力力以保保持开挖挖面的的稳定，同同时时，控制制开挖挖面变形形和地地基沉降降，在在开挖面面形成成弱透水水性泥泥膜，保保持泥泥水压力力有效效作用于于开挖挖面(见图2-255)。前盾中间装有一一一道分割割隔板板，将前前盾分分隔成两两部分分，在分分割隔隔板的前前面叫叫开挖舱舱，里里面充满满了压压力泥浆浆；在分割隔板的后后后面叫气气垫调调解舱，由由压压缩空气气和泥泥水双重重系统统组成，在在盾盾构轴线线以上上部分叫叫气垫垫舱，里里面加加入压缩缩空气气，形成成气压压缓冲层层；下下面叫调调节舱舱，里面面为压压力泥浆浆。气气压作用用在隔隔板后面面的泥泥浆，由由于在在接触面面上的的气、液液具有有相同的的压力力，因此此只要要调节空空气压压力，就就可以以确定开开挖面面上相应应的支支护压力力；当当盾构掘掘进时时，由于于泥浆浆的流失失或盾盾构推进进速度度变化，进进出出泥浆量量将会会失去平平衡，空空气和泥泥浆接接触面位位置就就会出现现上下下波动现现象；；通过液位传感器器器，可以以根据据液位的的变化化控制供供泥泵泵的转速速，使使液位恢恢复到到设定位位置，以以保持开开挖面面支护压压力的的稳定；；当液液位达到到最高高极限位位置时时，可以以自动动停止供供泥泵泵，当液液位到到达最低低极限限位置时时，可可以自动动停止止排泥泵泵，气气垫舱的的压力力是根据据开挖挖面需要要的支支护泥浆浆压力力而确定定的，空空气压力力可通通过空气气控制制阀使压压力保保持恒定定，同同时由于于空气气缓冲层层的弹弹性作用用，使使液位波波动时时对支护护液也也无明显显影响响。图2-24泥水水水式盾构机机工工作原理理2.2.2泥泥泥水式盾盾构机机的组成成盾构机主要以下下下系统组组成，分分别是推推进及及铰接系系统、刀刀盘及驱驱动系系统、管管片拼拼装系统统、泥泥水回路路系统统、同步步注浆浆系统、二二次次注浆系系统、集集中润滑滑系统统、盾尾尾密封封系统、水水冷冷却系统统、工工业用气气系统统、开挖挖舱保保压系统统、电电气及中中央控控制系统统、数数据采集集系统统、SLSS--T隧道激激光光导向系系统，这这些系统统分别别安装在在盾构构机的盾盾体和和车架上上。(1)盾体盾体是由刀盘、前前盾、中盾和和盾尾通过螺螺栓连接组成成的，见图2-25。图2-25盾体体体(2)刀盘刀盘是一个带有有有多个进进料槽槽的切削削盘体体（见图2-26），位于于盾盾构机的的最前前部，用用于切切削土体体。刀盘的开口率约约约为26％，刀刀盘盘直径设设计为为62600mmm，加加上上边缘滚滚刀高高度，直直径为为62800mm，是是盾盾构机上上直径径最大的的部分分。重约约555t，加上上刀刀具的重重量约约为65TT左右，厚厚度（长长度）7555mm。刀盘驱动可以使使使刀盘在在顺时时针和逆逆时针针两个方方向上上实现0～2.5转/分钟的无无级级变速。图2-25刀刀刀盘刀盘刀具的布置置置既要考考虑对对软土掘掘进的的适应性性，又又要考虑虑对硬硬岩区段段掘进进的适应应性。刀刀盘分别别布置置刀具类类型有有：①边缘区双刃刃滚滚刀；②边缘弧形刮刮刀刀（周边刀刀刀），见见图2-27；③正面齿刀（刮刮刮刀），见见图图2-26；④正面区单刃刃齿齿刀(或双刃滚滚刀刀)，见图2-266⑤中心区双刃刃齿齿刀(或双刃滚滚刀刀)，见图2-266正面区滚刀和中中中心区滚滚刀可可根据需需要与与齿刀互互换。图2-26刀刀刀具布置图2-27边缘刮刀刀(3)前盾图2-28前前前盾前盾是由：开挖挖挖舱、气气垫调调压舱、刀刀盘盘驱动组组件、人人舱、碎碎石机机、各种种管线线组成，见图2-228。(4)中盾图2-29前前前盾前盾和中盾用螺螺螺栓固定定，并并焊接在在一起起。在中中盾安安装有推推进系系统的推推进油油缸，以以及起起连接盾盾尾作作用的铰铰接油油缸(这种铰接接连连接可以以使盾盾构机易易于转转向）见见图2-29。(5)盾尾图2-30盾盾盾尾盾尾的外型像一一一个圆筒筒（见见图2-30），它通通过过铰接油油缸与与中盾连连接起起来。在在盾尾尾中集成成有注注浆系统统管路路，给管管片环环形间隙隙用浆浆液注浆浆。(6)车架部部部分图2-31车车车架部分盾构机的车架部部部分主要要由以以下几部部分组组成：连连接桥桥、4节车架及及其其上面安安装的的盾构机机操作作所需的的各种种设备。3土压平衡盾构构构施工技术术3.1盾构的的的现场组组装与与调试3.1.1施施施工程序序及工工艺流程程（1）盾构机装装配配由于刀盘、前盾盾盾、中盾盾、盾盾尾的外外形尺尺寸较大大、重重量较重重、装装配工作作量较较小，因因此刀刀盘、前前盾、中中盾、盾盾尾可可以由运运输车车辆直接接运到到吊装场场地内内，由350t全液压汽汽车车吊车（需需经经计算确确定）和200t汽车式吊吊车（需经经计算确定定）进行卸卸车，各件件卸车后进进行装配工工作，再翻翻身吊装。螺旋输送机、拼拼拼装机及及导轨轨、桥架架和起起重机轨轨、后后配套台台车运运到现场场后由由200t汽车式吊吊车车在装配配区域域卸车，并并进进行装配配。装装配工作作完成成后由200t全液压汽汽车车吊车，转转运运到吊装装场地地内，由350t全液压汽汽车车吊车进进行吊吊装。（2）工艺流程程，见见图3-1。图3-1盾构组装调试流程图图3-1盾构组装调试流程图组装场地的准备吊机组装就位后配套拖车吊装与管线连接主机吊装并连接安装反力架主机定位及与后配套连接空载调试负载调试安装负环管片井下轨道及始发基座的准备盾构组装一般宜宜宜按下列列程序序进行：：组装装场地的的准备备→始发基座座安安装→行走轨道道铺铺设→吊装设备备准准备并就就位→将后配套套各各部件组组装成成拖车总总成，包包括结构构、设设备、管管路等等→将连接桥桥与与后配套套组装装联结→主机中体体组组装→主机前体体组组装→刀盘组装→主机前移移，使使刀盘顶顶至掌掌子面→管片安装装机机轨道梁梁下井井安装→管片安装装机机安装→盾尾安装→反力架及及反反力架钢钢环的的安装主机与后后配配套对接→附属设备备的的安装及及管路路联结。盾盾构构组装调调试流流程如右右图6-1所示。3.1.2施施施工要求求（一）地基要求求求盾构机主体吊装装装三大件件：前前盾、中中盾、刀刀盘，重重量在在50～100t之间。吊装设备：一台台台350t以上吊车车，吊吊车自重重一般般在180t左右。吊吊车车起吊地地面为为：在地地表上上铺设20mm厚钢板，使使使受力均均匀，通通过钢板板均匀匀扩散至至深层层地基土土上。（1）起吊时地地基基承载力验验验算（按按最大大件前盾盾重量量一般为98t左右计算算）①吊车重量：：18000t②前盾重量：：9888t合计：：：27788t（2）吊车汽车车铺铺垫钢板面面面积按汽汽车吊吊车计算算：（钢钢板尺寸寸：2m×66m）9.5××22m××2==38mm2（3）地基承载载力力：278tt//38mm2==7.331tt/m22=773.11kPPa；该地基基承承载力可可通过过钢板均均匀扩扩散深层层地基基土上。起吊时对地基承承承载力要要求为为：7.311tt/m2，而地面面是是房屋地地基，地地面加上1.5的安全系系数数，加固固后地地基承载载力应应为10.9977t/mm2。地基加固意见：：：在下井井口，350t以上吊车车停停放位置置一般般停在端端头加加固的位位置，端端头加固固已经经采用加加固措措施，顶顶上采采用30cm厚C30的混凝土土面面层，同同时施施工时上上面铺铺设20mm钢板。（二）盾构机运运运输（1）运输方法法由于刀盘、前盾盾盾、中盾盾、盾尾四大大件件是直径6.3m左右的大大件件货物，重重量量大、高高度高高。普通通的平平板拖车车是无无法运载载的。前盾、中盾一般般般选用100t牵引拖车车，拖拖100t五轴拖板板运运载前盾盾、中中盾。刀盘一般选用7770t双桥驱动动牵牵引拖车车拖60t矮拖板运运载载。可以以满足足沿途路路面的的宽度的的要求求。盾尾一般选用一一一台高0.8m的凹型矮矮拖拖板运载载，这这样可以以不超超过一般般立交交桥底限限高4.5米的要求求。后后配套台台车都都是用凹凹型矮矮拖板运运载，其其它的物物件用用普通40尺拖板车车运运载便可可。（2）运输车辆辆，见见表3-1。表3-1运运运输车辆配配置置表型号长（m）宽（m）高（m）重量（t）运输车辆刀盘5870t牵引拖车车车60t矮拖板前盾6.256.253.198100t牵引拖拖拖车100t五轴拖板板中盾287100t牵引拖拖拖车100t五轴拖板板盾尾12870t牵引拖车车车60t挖型矮拖拖拖板螺旋输送机12.001.61.52040t平板拖车车车拼装机及导轨5.654.643.514.670t牵引拖车车车60t挖型矮拖拖拖板桥架和起重机轨轨轨12.54.643.5640t平板拖车车车后配套台车124.63.22840t牵引拖车车车60t挖型矮拖拖拖板（3）协助工作作及及安全措施施施①凭施工证明明及及货物清单单单，到交交通局局办理准准行证证及三超超证。②运输时安排排一一或二台小小小车作交交通警警示指挥挥。③运输时间安安排排在深夜12点至凌晨5点。④运输车辆经经过过立交桥时时时前后20米应禁止止车车辆通行行。3.1.3吊吊吊装及组组装施施工方法法（一）下井原则则则凡不影响到运输输输和下井井工作作的零部部件，应应连同各各自的的拖车运运输、下下井（必必须做做好固定定的工工作）。凡凡对对下井有有影响响的拖车车零部部件应拆拆下，在在该车下下井后后，随即即下井井并马上上按要要求组装装。四号拖车下井后后后放在路路轨近近井口处处，随随即把三三号拖拖车吊下下井与与四号拖拖车组组装。另另一端端用带车车轮的的支架支支承，然然后一起起推到到车站内内。一一号拖车车前端端离开井井口应应有20m的空间。（二）翻身施工工工方法吊车平稳将构件件件从车厢厢吊到到地面后后，需需采用抬抬吊方方式翻身身构件件进行吊吊装。构构件翻身身时350t吊车与200t吊车将构构件件平衡吊吊起，构构件吊至3～5m高时，吊吊住住构件尾尾部的的200t吊车缓慢慢下下钩，使使构件件自然下下垂，此此时350t吊车完全全吊吊稳构件件。（三）双机抬吊吊吊方法考虑到井口的尺尺尺寸，螺螺旋输输送机选选用350t吊车和200t吊车双机机抬抬吊。两两台吊吊车将螺螺旋输输送机吊吊起，螺螺旋输送送机与与水平线线夹角角约70°，两台吊吊车车缓慢移移动到到离开井井口1m处停止。吊吊吊车通过过起、落落臂杆和和旋转转臂杆使使螺旋旋输送机机就位位。两台台吊车车同时缓缓慢下下钩。当当螺旋旋输送机机与路路轨小车车接触触时，用用手动动葫芦将将螺旋旋输送机机拉进进坑内。螺螺旋旋输送机机完全全放在路路轨小小车上，两两台台吊车松松钩。（四）吊装及组组组装工序序（1）吊装临时时桥桥架始发架长一般在在在11m左右，宽宽是4m左右，重重量量为25t左右，用50t以上的吊吊车车完全可可以满满足始发发架的的要求（见见表表3-2）。始发发架架下井后后的中中心与钢钢环的的中心在在一条条线上，与与始始发的要要求尺尺寸完全全符合合，满足足始发发条件。表3-2吊装临临临时桥架吊吊装装及组装装工序步骤施工顺序说明1组装始发台、托托托架①盾构运输到施施施工场地；；②组装后配套台台台车，临时时托托架吊入入井内内。（2）吊装及组组装装后配套台台台车最大尺寸的拖车车车一般是是二号号拖车，后后配配套台车车一般般采用350t单机吊装装。台台车的皮皮带架架和二次次通风风机和风风管在在地面按按图纸纸组装好好，可可以前后后左右右移动，为为满满足吊装装时可可能存在在某个个位置障障碍、拖拖车的体体积大大、第二二号拖拖车重、在在空空中的摆摆渡大大、抖动动大的的问题。用用4根长度相相等等的钢丝丝绳将将拖车自自带的的四个吊吊耳上上吊起，在在起起吊时应应该试试吊一下下保证证绝对安安全才才起吊，起起吊吊后的拖拖车应应呈水平平状态态。拖车车与钢钢丝绳线线夹角角约70°，吊车通通过过旋转和和起落落臂杆缓缓慢移移动到井井口。吊吊车缓慢慢下钩钩，使台台车就就位，当当台车车与路轨轨接触触后用电电瓶车车把它后后移到到需要的的位置置，用防防滑楔楔楔住。台台车车下井组组装是是由后往往前按按序下井井组装装的，接接着依依次把台台车吊吊下井并并连接接好，具具体吊吊装见表3-3。表3-3组组组装吊装及及组组装后配配套台台车工序步骤施工顺序说明2组装后配套台车车车①吊最后一节台台台车，同时时组组装前一一节台台车并送送到井井口；②前一节台车吊吊吊入井内，同同时组装再前前一节台车并并送到井口；；③依此类推，完完完成四节拖拖车车的组装装下井井及连接接。其中，各个环节节节吊入井井内拖拖车的后后移配配合进行行。（3）桥架的吊吊装装桥架吊装下井前前前应吊一一节管管片车下下井（见见表3-4），为了了保保证桥架架后移移方便，桥桥架架下井后后在管管片车上上焊接接好钢支支架与与桥架出出土口口焊接，焊焊接接处满足足支撑撑桥架的的重量量和后移移的强强度及刚刚度。桥桥架后移移与第第一号台台车连连接。表3-4桥架架架的吊装工序步骤施工顺序说明3吊装桥架①第四节拖车吊吊吊入井内的的同同时对桥桥架进进行组装装；②桥架吊入井内内内。（4）吊装渣车车、管管片车及及浆车吊渣土车、砂浆浆浆车下井井与电电瓶机车车连接接，后移移到拖拖车里，以以保保证以后后顺利利掘进的的必要要条件；；吊两两管片车车在始始发井以以备放放螺旋输输送机机用。如如场地地能保证证盾构构机组装装完毕毕可以吊吊装渣渣土车、管管片片车及砂砂浆车车，此步步骤可可以后做做。（5）螺旋输送送机机螺旋输送机吊装装装选用350t吊车（见见表3-5），当平平板板车把螺螺旋输输送机运运至工工地，停停放到到吊装最最佳位位置，选选择合合适的位位置系系上两条条起吊吊平衡索索，先先把它微微微吊吊起，然然后将将平板车车开走走，350t吊车的臂臂杆杆缓慢升升长，使使部件翻翻至水水平位置置及与与隧道轴轴向一一致，350t吊车通过过旋旋转、起起落臂臂杆把中中盾缓缓缓吊到到距始始发井1m处时把管管片片车放在在下面面，螺旋旋输送送机按要要求放放在管片片车并并焊接好好，后后移到拖拖车里里适当位位置。表3-5组装螺螺螺旋输送机机工序步骤施工顺序说明4吊装螺旋输送机机机①完成桥架与后后后配拖车的的连连接；②螺旋输送机吊吊吊入井内。（6）吊装中盾盾和和前盾中盾包括中部盾盾盾壳、铰铰接千千斤顶、人人闸闸和支撑撑横切切面。中中盾吊吊装机型型选用用350t吊车和90t吊车，当当平平板车把把中盾盾运到工工地，停停放到吊吊装最最佳位置置，中中盾是竖竖直放放在平板板车上上，选择择合适适的位置置系上上两条起起吊平平衡索，先先把把盾构部部件微微微吊起起，然然后将平平板车车开走，再再提提升350t吊车一侧侧的4个吊点，慢慢慢慢放下90t一侧的2个翻身吊吊点点，使部部件翻翻至水平平位置置，350t吊车通过过旋旋转、起起落臂臂杆把中中盾缓缓缓吊到到距始始发井1m处停止，此此此时一定定要保保证中盾盾的水水平和垂垂直及及满足始始发条条参数，缓缓慢慢放在始始发架架上。在在盾体体两侧上上焊接接牛腿，在在拖拖架上装装上活活动牛腿腿，用用备好的80t的分离式式液液压千斤斤顶向向后推到到现场场要求的的位置置（见表3-6），前盾盾吊吊装相似似（见见表3-7）。表3-6吊装装装中盾工序步骤施工顺序说明5吊装中盾①螺旋输送机后后后移；②中盾吊入井内内内。表3-7前盾盾盾吊装工序步骤施工顺序说明6组装前盾①中盾后移；②前盾吊入井内内内。（7）吊装刀盘盘刀盘包括刀具和和和回转接接头。在在井上安安装好好刀具和和回转转接头，刀刀具具为软岩岩刀具具（滚刀/齿刀）重重约58吨。刀盘盘起起吊也需需采用用抬吊方方式翻翻转刀盘盘（吊吊装方式式与中中盾一样样）。选选用一台HC9220型385t全液压汽汽车车吊车将将刀盘盘竖直吊吊稳，刀刀盘下井井后，将将其慢慢慢靠向向前盾，回回转转接头穿穿过主主轴承，在在土土舱里焊焊接两两个耳环环，用用两个2t的导链拉拉住住刀盘，把把前前盾和刀刀盘的的螺栓孔孔位及及定位销销（机械装备备图图要求尺尺寸）完完全对准准后，再再穿入拉拉伸预预紧螺栓栓，按按拉伸力力由低低到高分分两次次预紧螺螺栓（组组装螺栓栓必须须按装配配图规规定进行行检测测其扭矩矩），预预紧完毕毕后，再再用预紧紧专用用工具（液液压压扭矩扳扳手）复复紧一遍遍。刀刀盘、前前盾、中中盾吊装装完毕毕后把整整圆器器吊下井井，用用铁丝把把整圆圆器固定定在中中盾的推推进油油缸上，固固定定时一定定考虑虑不影响响盾尾尾及拼装装机系系统的组组装尺尺寸。具具体吊吊装见表3-8：表3-8吊装装装刀盘工序步骤施工顺序说明7组装刀盘①前盾与中盾的的的连接及后后移移；②刀盘吊入井内内内；（8）吊装拼装装机机和盾尾拼装机导轨在地地地面组装装好后后下井。选选用用一台350t吊车把拼拼装装机导轨轨平衡衡吊起，拼拼装装机导轨轨应呈呈水平。拼拼装装机导轨轨重量量和体积积相对对较小，比比较较容易吊吊装和和组装，螺螺栓栓按拉伸伸力由由低到高高分两两次预紧紧螺栓栓（组装装螺栓栓必须按按装配配图规定定进行行检测其其扭矩矩），预预紧完完毕后，再再用用预紧专专用工工具（液液压扭扭矩扳手手）复复紧一遍遍。在在组装拼拼装机机导轨时时，平平板车把把拼装装机运到到工地地。选用用一台台350t全液压汽汽车车吊车缓缓缓吊吊到井下下（吊吊装程序序与中中盾一样样），找找准机械械装配配位置尺尺寸，让让拼装机机组装装在拼装装机的的导轨上上，上上好该固固定位位置的螺螺栓及及销子（与与拼拼装机导导轨螺螺栓要求求一样样）。在在组装装拼装机机和轨轨道梁的的时间间，按吊吊装拼拼装机工工序把把盾尾吊吊装下下井，到到组装装完毕拼拼装机机和轨道道梁后后，按吊吊中盾盾的程序序把盾盾尾吊到到井下下按要求求放在在始发架架合适适的位置置，在在盾尾的的两侧侧与始发发架合合适的位位置焊焊接牛腿腿，还还在中盾盾和盾盾尾十二二点位位置焊接接两个个耳环，做做好好准备工工作后后，把盾盾尾用用备好的80t的分离式式液液压千斤斤顶慢慢慢推到到距中中盾还有50cm时，把千千斤斤顶停下下待螺螺旋输送送机装装好再将将中盾盾和盾尾尾十二二点位置置焊接接好，两两个耳耳环用10t的导链拉拉，三三点步调调一致致把盾尾尾装进进中盾，与与铰铰接联接接好，再再把三道道密封封刷组装装好，最最后上好好压板板（见机机械设设计图及及技术术要求）。具具体吊装见表表3-9：表3-9吊装装装拼装机及及盾盾尾工序步骤施工顺序说明8组装拼装机和盾盾盾尾①主机连接及前前前移；②管片拼装机及及及盾尾的吊吊入入井内及及拼装装。（9）组装螺旋旋输输送机把螺旋输送机推推推到需要要吊点点位置，350t吊车按螺螺旋旋输送机机的自自身前后后两吊吊点，基基本按按螺旋输输送机机组装的的角度度23度吊起来来，缓缓慢的从从拼装装机的内内圆斜斜插入，到到一一定的吊吊装位位置解掉掉前吊吊点，再再用导导链吊住住螺旋旋输送机机的前前端（中中盾的的门架）的的位位置缓慢慢到前前盾螺旋旋输送送机法兰兰，把把螺旋输输送机机的法兰兰和前前盾的法法兰螺螺栓孔位位及定定位销（机械装备备图图要求尺尺寸）完完全对准准后，再再穿入拉拉伸预预紧螺栓栓，按按拉伸力力由低低到高分分两次次预紧螺螺栓（组组装螺栓栓必须须按装配配图规规定进行行检测测其扭矩矩），预预紧完毕毕后，再再用预紧紧专用用工具（液液压压扭矩扳扳手）复复紧一遍遍。螺螺旋输送送机组组装完毕毕再连连接盾尾尾与中中盾。组组装完完毕见表3-10：表3-10组组组装螺旋输输送送机工序步骤施工顺序说明9组装螺旋输送机机机①螺旋输送机前前前移；②螺旋输送机吊吊吊起及组装装。（10）吊装反反力架架反力架根据始发发发井的具具体情情况进行行设计计，对盾盾构机机部件来来说是是小件，按按照照组装程程序吊吊装。吊吊装见见表3-11：表6-11盾体体体和桥架接接连连、安装装反力力架工序步骤施工顺序说明10盾体和桥架接连连连、安装装反力力架①盾构机设备的的的连接；②反力架吊入井井井内；③安装反力架。（11）组装完完毕当反力架组装完完完毕后，全全面面进行盾盾构机机及反力力架检检查，检检查完完毕准备备始发发。组装装完毕毕见图3-12：表3-12组组组装完毕工序步骤施工顺序说明11完成组装、准备备备始发①完成组装②盾构机调试，准准准备始发发。3.1.4盾盾盾构的调调试（一）空载调试试试盾构机组装和连连连接完毕毕后，即即可进行行空载载调试，空空载载调试的的目的的主要是是检查查设备是是否能能正常运运转。主主要调试试内容容为：液液压系系统，润润滑系系统，冷冷却系系统，配配电系系统，注注浆系系统，以以及各各种仪表表的校校正。电气部分运行调调调试：检检查送送电→检查电机→分系统参参数数设置与与试运运行→整机试运运行→再次调试试。液压部分运行调调调试：推推进和和铰接系系统→螺旋输送送机→管片安装装机→管片吊机机和和拖拉小小车→泡沫、膨润润土土系统和和刀盘盘加水→注浆系统→皮带机等等。（二）负载调试试试空载调试证明盾盾盾构机具具有工工作能力力后即即可进行行负载载调试。负负载载调试的的主要要目的是是检查查各种管管线及及密封的的负载载能力；；对空空载调试试不能能完成的的工作作进一步步完善善，以使使盾构构机的各各个工工作系统统和辅辅助系统统达到到满足正常常生生产要求求的工工作状态态。通通常试掘掘进时时间即为为对设设备负载载调试试时间。负负载载调试时时将采采取严格格的技技术和管管理措措施保证证工程程安全、工工程程质量和和线型型精度。3.1.5主主主要机具具设备备配备，见见表3-13。表3-13主要机具具设设备配置置表序号名称数量型号1吊车1台350t2吊车1台200t3吊车1台90t4牵引拖车2台100t5拖板2台100t五轴6牵引拖车4台70t双桥驱动动动7拖板2台60t挖型矮8拖车4台40t平板9钢丝绳1对抗拉强度为17770kgg/mmm2的Φ65mmm1对，长度度为17m，用于后后体体、中盾盾、前前盾、刀刀盘的的吊装、翻翻身身；10钢丝绳2对抗拉强度为17770kgg/mmm2的Φ39mm，长度为8m，用于其其它它构件吊吊装；；11卡环4对用于刀盘、后体体体、中盾盾、前前盾的吊吊装、翻翻身12千斤顶2台80t13液压扳手2把5000KN...M14吊装工具若干15手拉葫芦：4套1t、2t、各各5套；5t、10t各两套；；16盾构机拆装专用用用工具1套17电焊机氧气割刀刀刀若干长臂19m18钢板一批20mm厚19枕木一批20×30×2220020其他常用安装工工工具若干3.1.6劳劳劳动组织织根据地铁隧道施施施工特点点，按按专业及及工序序将劳动动力分分为作业业班组组等，每每个班班组配备备班长长及兼职职安全全员各一一名，见见表3-14。表3-14每班组施施工工人员配配备表表序号人员数量1技术、测量、质质质检4～6人2安全员1人3工班长1人4各类司机10～15人5装吊工6～106架子工10～157机电安装工10～158电焊工5～109其他配合普工10～153.1.7盾盾盾构组装装的总总体要求求盾构组装总体要要要求如下下：（1）盾构组装装前前必须制订订订详细的的组装装方案与与计划划，同时时组织织有经验验的作作业人员员组成成组装班班组，并并在组装装施工工前对组组装人人员进行行技术术和安全全培训训。（2）盾构的运运输输必须由具具具有资质质的专专业大件件运输输公司运运输进进场。（3）盾构吊装装由由具有资历历历的专业业队伍伍负责起起吊。（4）应根据履履带带起重机（一一般采用250t）对地基承承载力的要求求，对其工作作区域进行处处理，如浇筑筑钢筋混凝土土路面、铺设设钢板等，防防止地层不均均匀沉陷。（5）盾构主机机吊吊装之前必必必须对始始发基基座进行行准确确的定位位。（6）大件组装装时时应对盾构构构始发井井端头头墙进行行严密密的观测测，掌掌握其变变形与与受力状状态，保保证始发发井结结构安全全。（7）大件吊装装时时一般以90t汽车起重重机机辅助翻翻转。（8）组装前对对所所使用设备备备、工具具进行行安全检检查，保保证组装装过程程的安全全顺利利进行。每每班班作业前前按起起重作业业安全全操作规规程进进行技术术交底底，严格格按有有关规定定执行行。（9）由专人负负责责大件运输输输和现场场吊装装，、组组装的的秩序维维护，确确保组装装安全全。（10）机械部部件组组装前需需要弄清清其结结构及安安装尺尺寸的关关系，螺螺栓连接接紧固固的具体体要求求等，同同时自自始至终终保持持清洁。（11）组装前前必须须检查泵泵、阀等等液压压件的封封堵是是否可靠靠，如如有情况况，必必须进行行现场场清洗，管管件件在组装装前如如没有充充满油油液，也也必须须进行严严格清清洗。（12）高低压压设备备和电气气元件的的安装装，严格格执行行制造厂厂所提提供的有有关标标准和我我国电电力电气气安装装的有关关规定定和标准准。3.2盾构的的的现场验验收盾构设备在现场场场组装和和调试试完成后后，应应进行验验收。验验收组由由盾构构设备的的买方方、卖方方及设设备使用用单位位的技术术人员员以及有有关专专家联合合组成成。验收收组按按照技术术文件件和图纸纸，共共同进行行检查查和验收收。并并由买方方和卖卖方的双双方代代表签署署盾构构设备的的组装装证书以以及单单机和系系列机机械和设设备的的调试证证书。如如果调试试成功功，盾构构组装装符合技技术文文件的要要求，双双方代表表应签签署竣工工安装装证书。验验收收合格后后，进进行盾构构的始始发与试试掘进进，试掘掘进长长度按盾盾构采采购合同同的规规定，试试掘进进完成后后进行行盾构设设备的的最终验验收。最最终验收收的内内容包括括验收收盾构的的制造造质量、安安全全、设备备性能能、环保保几方方面。最最终验验收合格格后，由由买方和和卖方方的双方方代表表签署最最终验验收证书书。盾构的最终验收收收是盾构构管理理责任由由制造造商向使使用单单位安全全转移移的标志志，是是盾构掘掘进管管理的重重要环环节。盾构验收前盾构构构制造商商提供供主要部部件出出厂合格格证书书、盾构构检验验证书、工工厂厂调试报报告、工工地验收收文件件清单及及相关关表格、合合同同中规定定的图图纸和技技术资资料、验验收标标准等文文件。合合同设备备应在在规定的的考核核期内，实实现现全部保保证指指示和相相关条条款，则则表示示最终验验收合合格。验收中应认真记记记录验收收数据据，填写写验收收报告，验验收收要有专专项表表格，设设备和和系统的的各项项验收数数据必必须达到到性能能指标才才能通通过验收收。设备最终验收的的的主要依依据如如下：①盾构采购合合同同。②盾构技术文文件件及技术参参参数。③合同附件的的相相关条款。④对新机需提提供供设计联络络络、监造造、安安装调试试过程程中及随随后的的掘进过过程中中的所签签署的的文件、备备忘忘录等。⑤调试有关参参数数记录。⑥试掘进有关关参参数记录。3.3盾构始始始发技术术3.3.1盾盾盾构始发发流程程盾构始发是指利利利用反力力架和和负环管管片，将将始发基基座上上的盾构构，由由始发竖竖井推推入地层层，开开始沿设设计线线路掘进进的一一系列作作业。盾盾构工程程中的的始发施施工，在在施工中中占有有相当重重要的的位置。盾构始发是盾构构构施工的的关键键环节之之一，其其主要内内容包包括：始始发前前竖井端端头的的地层加加固、安安装盾构构始发发基座、盾盾构构组装及及试运运转、安安装反反力架、凿凿除除洞门临临时墙墙和围护护结构构、安装装洞门门密封、盾盾构构姿态复复核、拼拼装负环环管片片、盾构构贯入入作业面面建立立土压和和试掘掘进等。盾盾构构始发流流程见见图3-2。安装始发基座安装始发基座盾构组装调试安装反力架安装洞门密封洞门凿除拼装负环管片始发掘进，盾尾通过洞门，压板加固，壁后注浆始发段地基改良检查开挖面地层图3-2盾构始发流程图3.3.2洞洞洞门水平平探孔孔测试盾构始发端头地地地层加固固四周周一般采采用旋旋喷桩加加固，土土体加固固横向向及竖向向尺寸寸为盾构构结构构线外侧3m，长度为9m，辅助采采用用井点降降水井井进行降降水。盾构始发施工时时时洞门凿凿除之之前要用用风镐镐对洞门门进行行水平探探孔，从从而初步步了解解洞门内内部地地层情况况及含含水情况况。洞洞门水平平探孔孔总共9个，每个个探探孔深度300～500ccm，孔径60mm。探孔位位置置见下图3-4。如果探探孔孔发现漏漏水严严重，及及时封封堵并水水平注注浆止水水加固固，并分分析原原因。图6-13洞洞洞门水平探探孔孔位置示示意图图(单位：mm)图3-2盾构构构始发流程程3.3.3洞洞洞门注浆浆第一步注浆孔孔孔打好后后，把把提前做做好的的塑胶管管在靠靠近装球球阀的的一边1～1.5m范围内缠缠好好棉纱塞塞进打打好的孔孔内，之之后拿快快干水水泥把洞洞门与与注浆孔孔的接接触面封封好进进行注浆浆；第二步打开所所所有球阀阀，先先从下往往上注注浆，注注浆口口浆液流流出来来一个关关闭一一个球阀阀，逐逐个关完完，根根据注浆浆情况况，逐个个更换换注浆孔孔；第三步根据注注注浆效果果，刚刚开始可可注单单液浆，根根据据施工工工期长长短、洞洞门加加固效果果，后后面可用用双液液浆进行行封堵堵，当注注浆泵泵压力达达到4MPa，并且其其余余观测孔孔无浆浆液涌出出，则则注浆取取得了了明显效效果。3.3.4始始始发托架架安装装（一）始发托架架架的作用用始发托架用于盾盾盾构机始始发时时固定盾盾构机机方位、承承载载盾构机机的自自重，在在负环环管片拆拆除前前，始发发托架架还起着着固定定负环管管片的的作用。（二）始发托架架架的安装装托架安装前依据据据隧道设设计轴轴线定出出盾构构始发姿姿态的的空间位位置，然然后推算算出始始发架的的空间间位置；；现场场放样定定位安安装托架架，托托架底梁梁表面面如果不不是完完全平整整，安安装托架架时利利用垫薄薄钢板板调节始始发架架的标高高，以以使托架架空间间位置达达到盾盾构始发发要求求的位置置。考虑始发托架在在在盾构始始发时时要承受受纵向向、横向向的推推力以及及抵抗抗盾构旋旋转的的扭矩，需需对对始发架架两侧侧进行必必要的的加固，利利用用预埋在在底梁梁的钢板板与始始发架进进行焊焊接，并并利用用H型钢两边边支支撑保证证左右右稳定对对始发发托架两两侧用用H型钢进行行加加固。在洞门钢环处，焊焊接导台防止止盾构机栽头头，使托架与与洞门之间形形成平顺的连连接过度。始始发托架平面面图及现场安安装定位图见见图3-3及图3-4。图3-3始发托架平面图图3-3始发托架平面图mmmmm()()1(dan)图3-4现场安装定位图3.3.5反反反力架安安装定定位（一）反力架定定定位利用垂线和经纬纬纬仪测量量基准准环的垂垂直度度，并使使基准准环端面面与始始发托架架中轴轴线垂直直。（二）反力架安安安装一般始发使用反反反力架高77855mmm、宽64400mmm、厚800mmm（+基准环12100mmm）。在盾盾构构主机与与后配配套连接接之前前，开始始进行行反力架架安装装。在安安装反反力架时时，反反力架端端面与与始发架架水平平轴垂直直，以以便盾构构轴线线与隧道道设计计轴线保保持平平行。在在盾构构机及配配套设设施吊装装下井井后，在在盾构构主机与与后配配套连接接之前前，开始始进行行反力架架的安安装。反反力架架端面与与始发发台水平平轴垂垂直。反反力架架与车站站结构构上预埋埋的钢钢板焊接接牢固固，保证证反力力架脚板板安全全稳定，防防止止始发产产生扭扭矩过大大致使使反力架架产生生侧移，除除反反力架后后部设设置支撑撑两边边增加设设置型型钢支撑撑，反反力架加加固的的方式见见图3-5。图3-5反力架的加固图3-5反力架的加固3.3.6洞洞洞门凿除除（一）洞门凿除除除顺序洞门采用人工分分分三次凿凿除，凿凿除时按按先上上后下、先先中中间后两两侧的的顺序进进行。具具体顺序序及厚厚度见图3-6洞门凿除除顺顺序示意意图。图3-6图3-6洞门平面凿除顺序示意图（1）第一次洞洞门门凿除第一次洞门凿除除除的时间间为盾盾构始发发前7天；第一一次次凿除洞洞门的的厚度为300mmm。（2）第二次洞洞门门凿除凿除剩余混凝土土土，凿除除完毕毕后，用用风镐镐修整洞洞门周周圈混凝凝土面面，使洞洞门周周围圆顺顺；第第二次凿凿除洞洞门的厚厚度为为400mmm。（3）第三次洞洞门门凿除第三次洞门凿除除除迅速凿凿除外外围残留留钢筋筋混凝土土，将将洞门周周围钢钢筋修整整切割割圆顺，尽尽量量缩短洞洞门土土体无支支撑时时间；第第三次次洞门凿凿除的的时间为为始发发前两小小时；；第三次次凿除除洞门的的厚度度为100mmm。（二）洞门凿除除除施工安安全要要求（1）发现洞门门土土体有坍塌塌塌预兆，如如：：开裂、鼓鼓肚肚、掉碎碎石块块等，迅迅速将将刀盘推推向掌掌子面，顶顶住住土体，确确保保洞门掌掌子面面稳定。（2）对检测孔孔224小时现场场观观测，如如果有有泥沙或或大水水流出，用用事事先准备备好的的棉纱和和木屑屑封堵检检测孔孔。（3）二次凿除除后后，如果盾盾盾构机不不能及及时始发发，派派专人观观测洞洞门土体体变形形情况，同同时时作好地地面沉沉降监测测，如如果地面面沉降降超过30mm，启动应应急急措施。（4）在洞门凿凿除除前5天至盾构构始始发通过过端头头区的时时间内内，加强强始发发端头降降水。3.3.7洞洞洞门密封封主体结构施工时时时，安装装洞门门预埋钢钢环。洞洞门预埋埋钢环环加工时时严格格按照交交底图图纸说明明进行行，严格格控制制构件的的加工工精度以以保证证正常使使用；；并在车车站主主体结构构施工工时预埋埋，预预埋时严严格控控制安装装精度度：洞门门中心心安装位位置（见见图3-7），垂直直度度等；图3-7洞门密封圈示意图图3-7洞门密封圈示意图盾构始发洞门密密密封采用用橡胶胶帘布、折折页页压板和和扇形形压板进进行洞洞门密封封。在在盾构机机龟壳壳处采用用扇形形压板进进行密密封，其其余地地方采用用折页页压板进进行密密封。在洞门第二次凿凿凿除前安安装橡橡胶帘布布及扇扇形压板板。安安装顺序序为：：先安装装橡胶胶帘布，橡橡胶胶帘布安安装时时要从洞洞门顶顶部开始始装起起，从上上到下下依次将将洞门门预埋钢钢环板板端板范范围内内的螺栓栓穿入入橡胶帘帘布，再再将扇形形压板板套在螺螺栓上上，最后后将洞洞门范围围内的的螺帽拧拧紧，待待盾构机机龟壳壳完全进进入后后，将扇扇形压压板口圈圈缩小小，拧紧紧螺帽帽，保证证不漏漏浆。图3-8负环管片定位示意图3.3.8负负负环管片片拼装装图3-8负环管片定位示意图负环管片采用通通通缝拼装装方式式。在拼拼装第第一环负负环管管片前，在在盾盾尾管片片拼装装区下部180°范围内纵纵向向临时焊焊接方方钢做垫垫块，保保证盾尾尾内侧侧与管片片间的的合理间间隙，见见图3-8。在盾构构机机内拼装装好整整环后利利用盾盾构机推推进千千斤顶将将管片片缓慢推推出盾盾尾，由由于始始发支座座轨道道与管片片外侧侧有125mmm的空隙，为为为了避免免负环环管片全全部推推出盾尾尾后下下沉，在在始发发台导轨轨上点点焊圆钢钢，或或架设管管片托托架，以以填充充始发支支座轨轨道与管管片外外侧的空空隙，将将负环混混凝土土管片托托起。为为了保证证负环环管片能能与反反力架基基准环环完全接接触并并不发生生错位位，在基基准环环的5点位和7点位外侧侧焊焊接两块块铁板板，同时时用木木楔子填填实三三角架与与负环环管片的的间隙隙，用以以防止止管片的的下沉沉。同时时可以以防止因因管片片下沉造造成的的管片螺螺栓孔孔与钢负负环的的螺栓孔孔的错错位。精精度可可以控制制在±10mmm之内。第第二二环负环环以后后管片将将按照照正常的的安装装方式进进行安安装。3.3.9管管管片拆除除及起起吊施工工图3-9负环管片位置关系图图3-9负环管片位置关系图（一）负环管片片片位置（见见图图3-9）（二）负环管片拆除时机选选选择（1）在盾构机机后后配套全部部部进洞之之后进进行。（2）正环管片片与与土体的摩摩摩阻力之之和（三）负环管片片片拆除准准备工工作（1）在拆除负负环环管片前准准准备好所所需的的各种机机具，并并对60t龙门吊进进行行检查；；对1～20环管片进进行行二次注注浆，使使负环拆拆除能能安全、顺顺利利进行。（2）检查反力力架架背部支撑撑撑上的应应力，确确保应力力值接接近零，先先将将反力架架后面面的钢支支撑与与顶板、底底板板预埋钢钢板之之间的焊焊缝割割除，支支撑割割除的顺顺序按按从上至至下的的顺序，然然后后用龙门门吊拆拆除钢支支撑。反反力架利利用现现场350t吊车整体体起起吊。（3）将负环部部位位的水管、部部分轨道拆除除。（4）负环管片片的的加固为了保证负环管管管片拆除除施工工安全、顺顺利利进行，对对负负环管片片进行行加固处处理，具具体的加加固方方式见图3-10。此次加加固固主要分分布在在管片的的纵向向，左右右两边边各8个人字撑撑与与始发托托架焊焊接成一一体。图3-10负环管片加固图图3-10负环管片加固图（四）管片拆除除除顺序第一步：拆除反反反力架中中部和和上部的5道背撑。第二步：拆除负负负环管片3、9点以上的的所所有管片片。第三步：拆除反反反力架。第四步：拆除333、9点以下的的所所有管片片。第五步：恢复始始始发工作作井内内的轨枕枕、轨轨道、水水管。（五）具体拆除除除程序（1）顶部管片片的的拆除首先需将专用吊吊吊具穿入入已打打穿的管管片通通孔，紧紧固螺螺帽；然然后通通过安装装有卸卸扣的钢钢丝绳绳与龙门门吊相相连起吊，分分顶部3块或2块整体起起吊吊。①封顶块K块位位位于管环的的顶顶部，吊吊装图图如图3-11所示：图3-11顶部三块整体吊装示意图图3-11顶部三块整体吊装示意图采用公称直径为为为34mm的钢丝绳绳及及特制吊吊具吊吊装，具具体方方法是：：三块块管片中中心部部位穿入入三根根特制的的吊具具，利用用三根根钢丝绳绳整体体起吊。②封顶块K块不不不位于环的的顶顶部，其其吊装装如图3-12所示。图3-12顶部两块整体吊装示意图图3-13侧边管片吊装示意图图3-12顶部两块整体吊装示意图图3-13侧边管片吊装示意图（2）侧部管片片的的拆除侧边管片如图333-13所示。3.4盾构始始始发及试试掘进进3.4.1盾盾盾构始发发姿态态3.4.2盾盾盾构始发发参数数选择盾构机进入加固固固区，自自稳性性较好，可可采采用半敞敞开模模式掘进进；出出加固体体时，及及时建立立土压压平衡模模式进进行掘进进，前前8环盾构机机保保持小推推力和和低转速速，推推力控制制在500—800吨左右，刀刀刀盘转速速控制制在1.2rrppm左右。土土仓仓顶部压压力控控制在0.5～1.0bbaar之间，同同时时根据土土仓压压力的变变化适适当调节节螺旋旋机的转转速。根根据实际际地层层及盾构构机自自身重量量选择择。始发时刀盘接触触触工作面面初期期，停止止螺旋旋输送机机排土土，通过过观察察土仓装装有2/3渣土时，逐逐逐步启动动螺旋旋输送机机，打打开排土土闸门门，通过过该办办法对比比和计计算实际际出土土量和理理论出出土量，是是土土压管理理的重重要前提提措施施。3.4.3盾盾盾构始发发施工工措施①在进行始发发台台、反力架架架和首环环负环环管片的的定位位时，要要严格格控制始始发台台、反力力架和和负环的的安装装精度，确确保保盾构始始发姿姿态与隧隧道设设计线形形符合合。②第一环负环环管管片定位时时时，管片片的后后端面应应与线线路中线线垂直直，负环环管片片采用通通缝拼拼装方式式。③负环管片安安装装前在盾尾尾尾内侧标标出第第一环负负环管管片的位位置和和封顶块块的偏偏转角度度，管管片安装装顺序序与正常常掘进进时相同同。④安装拱部的的管管片时，由由由于管片片支撑撑不足，要要及及时垫方方木进进行加固固。⑤第一环负环环管管片管片拼拼拼装完成成后，用用推进油油缸把把管片推推出盾盾尾，并并施加加一定的的推力力把管片片压紧紧在反力力架上上，即可可开始始下一环环管片片的安装装。⑥管片在被推推出出盾尾时，要要及时进行支支撑加固，防防止管片下沉沉或失圆。同同时也要考虑虑到盾构推进进时可能产生生的偏心力，因因此支撑应尽尽可能的稳固固。⑦在始发阶段段要要注意推力力力、扭矩矩的控控制，同同时也也要注意意各部部位油脂脂的有有效使用用。掘掘进总推推力不不超过反反力架架承受能能力，同同时确保保在此此推力下下刀具具切入地地层所所产生的的扭矩矩小于始始发台台提供的的反扭扭矩。⑧在始发阶段段由由于推力较较较小，地地层较较软要特特别注注意防止止盾构构低头。⑨盾构组装前前在在基座轨道道道上涂抹抹油脂脂，减少少盾构构推进阻阻力；；始发前前在刀刀头和密密封装装置上涂涂抹油油脂，避避免刀刀盘上刀刀头损损坏洞门门密封封装置。⑩在盾构接触触洞洞门密封装装装置时，检检查查洞门密密封装装置的止止水效效果。eq\o\ac(○,11)盾盾体进入围围围护结构2～3环时，如如发发现地层层含水水量大，可可通通过盾构构机中中盾的超超前注注浆孔向向周边边土体注注聚氨氨酯，聚聚胺脂脂可填充充盾体体四周间间隙形形成一圈圈止水水带，防防止到到达时发发生喷喷涌现象象。3.4.4试试试掘段进进参数数选择复合式土压平衡衡衡盾构机机具有有敞开式式、半半敞开式式及土土压平衡衡三种种掘进模模式。为为了获得得理想想的掘进进效果果、保证证开挖挖面稳定定、有有效控制制地表表沉降及及确保保地面建建筑物物安全，根根据据本标段段地质质选择土土压平平衡模式式掘进进。通过过试掘掘段进选选定了了六个施施工管管理指标标来进进行掘进进控制制管理：a、土仓压压力力；b、推进速速度度；c、总推力力；d、排土量量；e、刀盘转转速速和扭矩矩；f、注浆压压力力和注浆浆量，其其中土仓仓压力力是主要要的管管理指标标。（一）土仓压力力力的控制制合理的土仓压力力力对掘进进速度度的影响响是很很大的，对对于于圆砾地地层，在在正常出出土的的情况下下，确确保土层层中的的地下水水稳定定，也即即是土土仓内流流动碴碴土的压压力略略大于显显示点点水柱的的压力力，p≥γw·h，则掌子子面面稳定，掘掘进进速度较较快。对对于洞顶顶以上上为软土土的情情况，土土压的的计算则则应用用太沙基基公式式比较合合理。对对于洞顶顶为软软弱土的的部位位，土压压的确确定根据据以下下公式计计算：：★土仓压力设定定定按下式计计算算：P=k0γhhh+P水=tgg2（45-φ/2）γh+P水式中：k0————主动土压压力力系数k0==tg2（45-φ/2）γ——圆砾土的的的饱和重重度，取21.55KN/mm3h——隧道上部部覆土土深度（最最最小深度度为8m，最大深深度17米）Φ——圆砾土的的的内摩擦擦角取取30oP水——为水压压力（最最高水水深4米）40～130KKNN/m22（二）千斤顶推推推力与刀刀盘转转速千斤顶推力与刀刀刀盘转速速是否否合理是是关系系到刀具具能否否顺利切切削岩岩层，推推力过过小，岩岩层得得不到充充分的的压裂和和切削削，掘进进效果果差，推推力过过大时，由由于于管片断断面不不平整或或千斤斤顶受力力不均均，容易易产生生管片破破裂、渗渗水等现现象，均均不能保保证隧隧道快速速掘进进，推力力控制制在6000～1000000KN，最大推推力力应根据据分组组千斤顶顶的压压力来确确定，根根据管片片混凝凝土标号号，综综合洞内内混凝凝土管片片的受受力情况况，取取管片混混凝土土强度的的一半半即25Mppa作为分组组千千斤顶所所受压压力的上上限是是安全的的，对对管片不不会产产生挤裂裂、破破损等问问题。至于刀盘转速，在在圆砾中，转转速应控制在在1.2rppm左右，以便便刀具能充分分切入地层，达达到切削地层层的目的。无论何种速度，均均应与其它参参数如刀盘扭扭矩、泡沫注注入、推进速速度等有机结结合起来，才才能取得理想想的结果。（三）出土量控控控制出土量是前方地地地层稳定定与否否的直观观反映映，在泡泡沫与与水注入入正常常的情况况下，每每环的出出土量量一般为48～59m3，遇到发发生生容易坍坍塌的的地层，出出土土量往往往偏大大。因此此，在在掘进过过程中中对出土土量的的控制十十分必必要。在掘进过程中，盾盾构司机在掘掘进过程中做做好每斗土前前后油缸行程程差的记录，值值班工程师对对每斗土进行行检查和做好好渣土取样，结结合渣土情况况进行分析判判断，如有异异常情况，及及时采取合理理措施，确保保出土量的控控制。（四）同步注浆浆浆同步注浆的及时时时进行可可以稳稳定隧道道管片片，控制制隧道道管片的的变形形，防止止隧道道管片在在脱出出盾尾后后发生生错台现现象，从从而避免免管片片破损现现象发发生，保保证盾盾构隧道道姿态态的正确确，加加快掘进进速度度。同步注浆量要控控控制适中中，严严格控制制注浆浆压力，既既不不能因过过少而而造成地地面大大量沉降降也不不能因过过多，造造成涌砂砂、涌涌水等事事故的的发生。在在掘掘进过程程中，一一定要随随时对对同步注注浆量量进行控控制，一一般情况况下，注注浆压力力可以以控制在0.2～0.3MMppa，对于已已经经发生喷喷涌、沉沉陷的地地段，注注浆的压压力应应适当提提高，上上限可以以提高高到0.4MMppa，当隧道道变变形比较较大，常常用的浆浆液不不能满足足尽快快固结的的要求求时，应应调整整同步注注浆浆浆液配比比，缩缩短浆液液凝胶胶时间，必必要要时可进进行二二次注浆浆。3.4.5试试试掘进参参数分分析（1）盾构机掘掘进进的前100m作为试掘掘进进段，通通过试试掘进段段拟达达到以下下目的的：①用最短的时时间间对盾构机机机进行调调试。②熟悉本工程程的的地质条件件件，掌握握各地地质条件件下复复合式盾盾构的的施工方方法。③收集、整理理、分分析及归归纳总结结各地地层的掘掘进参参数，制制定正正常掘进进各地地层操作作规程程，实现现快速速、连续续、高高效的正正常掘掘进。④熟练管片拼拼装装的操作工工工序，提提高拼拼装质量量，加加快施工工进度度。⑤通过本段施施工工，加强对对对地面变变形情情况的监监测分分析，反反映盾盾构机到到达时时以及推推进时时对周围围环境境的影响响，掌掌握盾构构推进进参数及及同步步注浆量量。（2）盾构机在在完完成前100m的试掘进进后后，将对对掘进进参数进进行必必要的调调整，为为后续的的正常常掘进提提供条条件。并并做好好施工记记录，记记录内容容有：：①隧道掘进——施工进度——油缸行程、掘掘掘进速度——盾构推力、土土土压力——刀盘、螺旋旋机机转速——盾构内壁与与管管片外侧环环环形空隙隙（上上、下、左左、右右）②同步注浆——注浆压力、数数数量、稠度度——注浆材料配配比比、注浆试试试块强度度（每每天取样样试验验）③测量——盾构倾斜度度——隧道椭圆度度——推进总距离离——隧道每环衬衬砌砌环轴心的的的确切位位置（X、Y、Z）图3-14始发掘进控制程序图同时盾构机试掘掘掘进应采采用土土压平衡衡模式式进行掘掘进。在在始发掘掘进参参数选取取控制制按图3-14进行。为为正正常掘进进积累累可用数数据，选选取适宜宜的掘掘进参数数。图3-14始发掘进控制程序图3.5盾构机机机正常掘掘进3.5.1土土土压平衡衡模式式的实现现土压平衡模式掘掘掘进时，是是将将刀具切切削下下来的土土体充充满土仓仓，由由盾构机机的推推进、挤挤压而而建立起起压力力，利用用这种种泥土压压与