区间盾构段及附属工程施工方法及技术措施

区间盾构段及附属工程施工方法及技术措施一、盾构机选型（一）盾构机选型原则采用盾构法施工的工程，首先要根据多方面的条件来统筹考虑盾构及配套设施的选型，一旦机型选定，工程开工后，想要对施工方法作出调整就相当困难。盾构机的性能及其与地质条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键。本工程的盾构选型主要依据轨道交通一号线一期工程招标文件、设计图纸及地勘资料，参考国内已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范，按照适用性、可靠性、先进性、经济性相统一的原则进行盾构机的选型。1、适合于本工程隧道所穿越土层条件及工程的重难点；2、适合于施工长度、工期要求、设计线路要求；3、后配设备、始发设施等施工设备必须要满足盾构开挖能力；4、充分考虑施工环境。（二）盾构机选型要点在仔细分析区间勘查设计资料的基础上，结合我司既有盾构施工经验，及轨道交通1~3号线盾构机选型及施工经验，本工程盾构机选型分析如下：1、盾构机的可靠性盾构机的生产厂商必须为国内知名厂商，中铁装备品牌盾构机有较大的用户群，其企业信誉及设备性能已得到充分验证，能够满足地铁施工的需要。我部对1号线盾构机使用情况进行了调查，主要采用铁建重工品牌的盾构机。盾构机使用寿命应满足本工程区间施工需求，已施工长度加本工程区间设计长度不得超过盾构机的设计推进里程，以不超过10km为宜。2、对隧道结构的适应性本工程盾构区间隧道衬砌采用钢筋混凝土预制管片，外径6000mm，内径5400mm，环宽1500mm。盾构机的尺寸需能够满足管片安装需求。3、对区间地质的适应性本工程盾构区间穿越地层主要为：从南至北主要地层为：全风化砾岩及圆砾卵石以及强风化板岩，均属于软弱地层，自稳性较差。盾构机刀盘应具备足够的开口率，利于切削后的土体进入土仓，刀盘刀具配置以滚压为主，切削为辅，刀盘刀具均应有相应的耐磨设计。根据轨道交通1号线经验多数采用辐条+面板式的复合刀盘，开口率＞30%。软硬岩刀具刀座相同，根据不同的地质条件可以合理配置刀具，所有刀具均可由刀盘背面进行更换。4、对工程重难点的适应性（1）周边环境保护沉降控制是周边环境保护的关键所在，盾构机应配备可靠的压力平衡系统，能够有效支撑开挖面土体，避免掌子面出现坍塌。盾构机应配备可靠同步注浆系统，在推进的同时能够进行浆液的注入，确保同步注浆浆液能够及时、有效的填充建筑空隙，控制地表及建构筑物沉降。（2）渣土改良盾构机应配备合理的渣土改良系统，可根据掌子面的地层情况选择不同的渣土改良方式，确保经改良后的渣土具有良好的和易性和流塑性。根据轨道交通1~3号线施工经验，盾构机应配备泡沫注入系统及膨润土泥浆注入系统，刀盘面板及土仓、螺旋机均应设置一定数量的渣土改良喷口，确保渣土改良剂能够按需注入。（3）对区间设计的适应性区间线路平面最小区间半径R=450，最大纵坡为34‰，盾构机的水平转弯能力及纵向爬坡能力应满足设计线路要求。区间长度最大为1617.839m，属于长距离掘进，盾构机应具备在洞内进行换刀作业的性能，并完善换刀作业的便捷化设计。区间地层以软弱地层为主，盾构机设备应满足气压进仓作业要求。（4）对工期的适应性根据施工筹划，（三）盾构机的选定根据盾构机选型分析结果，综合参考轨道交通1~3号线施工经验，确定选湘龙路站～开元西路站～万佳丽北路站区间要求施工进度均在220m/月以上。朝阳站～三一大道站~万家丽北路站~区间每月进度为220m左右。盾构机掘进及连续施工能力应能够满足区间施工进度需求。用8台中铁装备复合土压平衡盾构负责本工程区间施工任务。（四）盾构机的来源平衡盾构机负责本标段盾构区间施工。拟定新购2台，租赁2台铁建重工土压二、盾构机的主要部件及技术参数（一）盾构机主要部件盾构机主要部件1、盾体综述盾体根据本工程工况设计，盾体设计为梭型，即前盾直径〉中盾直径〉尾盾直径。盾体包括三个主要组件：前盾、中盾、盾尾（1）前盾前盾由壳体、隔板、主驱动连接座、螺旋输送机连接座、连接法兰等焊接而成。主要设计特点如下：①切口耐磨设计及固定搅拌棒前盾前部设计为锥形，并焊有耐磨层，增加耐磨性。为了改善渣土的流动性，土压仓内隔板上设有两个搅拌棒，每个搅拌棒中间有一个注入添加材料通孔，加上隔板上两个加料孔共四个，其中两个搅拌棒注泡沫，另两个注膨润土。搅拌棒强制搅拌渣土和添加材料，增加和易性。搅拌棒表面用耐磨焊条网状堆焊，增加耐磨性。隔板上有6个铰接式水平超前注浆孔，一个固定式水平注浆孔，满足地质水平加固的需求。②前舱门人舱内部压力隔板上部设有Φ600mm前舱门孔和一个前舱门。工作人员通过前舱门进入开挖仓检查更换刀具及处理仓内问题。③土压传感器开挖仓内配置了6个土压传感器，可将压力信号传给PLC并直观的显示在主控室内的显示屏上。④其它隔板上设有一个电液通道和一个水气通道，当维修人员进入土压仓内维修刀盘或者更换刀具时，电液通道给土压仓内提供低压照明电源和焊接电源,水气通道给土压仓内提供切割部件所需的氧气和乙炔以及人员应急呼吸的新鲜空气。此外隔板上还开有保压孔、进水孔、排水孔等，盾壳壁上设有6个膨润土接口。（2）中盾中盾和前盾之间采用螺栓连接，中盾主要由连接法兰、两层隔板和米字梁组成。主要设计特点如下：①铰接密封中盾和盾尾之间采用被动铰接形式，设计有两道密封，一道为橡胶密封，一道为紧急气囊密封。正常情况下，橡胶密封起作用。在异常情况下，或者橡胶密封需要更换时，使用紧急气囊密封。在密封环端部设置压紧块，在压紧块和橡胶密封之间设置挡条，在端部利用调节螺栓使挡条压紧橡胶密封。压紧的程度可用拧动螺栓进行调整。图8.1铰接机构示意图铰接部位设有三种注入口：A孔：用于向铰接密封加注油脂，防止铰接密封的渗透泄漏，沿圆周有6个。B孔：使用气囊式密封时，从B孔向气囊注入工业气体。C孔：紧急情况下用于加注聚氨酯密封，沿圆周有6个。B孔紧急气囊密封控制球阀位于中盾左侧平台下面。②超前注浆管沿盾壳圆周设计14根，可对地质进行注浆加固。（3）盾尾盾尾由铰接密封环、壳体、注浆管、油脂管和膨润土管组成。①注浆管和油脂管所有注浆管及油脂管路都为内置式。每根注浆管均设置有观察孔，利于管路保护、清洗、维修。注浆管共10根，其中6根备用。油脂管共12根，通向两个尾刷密封室。②盾尾密封盾尾密封由三排密封刷组成，防止浆液漏进盾体内部。在土压平衡状态时还有保持压力的作用。三排密封刷形成的两个环形空间内充满油脂，每个环形空间各由6根油脂管注入。2、刀盘（1）刀盘设计刀盘通过法兰与主轴承内齿圈联接，马达提供的扭矩通过减速机、小齿轮、主轴承内齿圈传递给刀盘。刀盘速度双向无级调节。刀盘钢结构主要由四个主刀梁和四个副梁及外圈梁组成，前面板和外圈梁含有耐磨层，保护刀盘本体。刀盘背面有主动搅拌棒，与前盾上的被动搅拌棒一起对土仓内渣土进行搅拌。刀盘设有渣土改良喷口，为背装可抽出式。图8.2盾构机刀盘示意图通过回转接头，渣土改良用的泡沫、膨润土或水被送到刀盘前面的喷口，超挖刀的动力供应也是通过旋转接头来进行的。回转接头主要分为回转部分-转子与固定部分定子，定子通过法兰连接在主驱动驱动箱上，不能转动，转子则通过中间过渡件与刀盘连接，随刀盘一起转动。因刀盘在土仓内无法观测其转动位置，在回转接头尾部安装旋转编码器，工地调试期间通过校正，使得刀盘位置与主控室显示位置一致，进洞后就可通过主控室面板画面实时监测刀盘位置，在对应刀盘开口位置即可进行超前钻等工作。（2）刀具刀盘上安装有36把滚刀，其中中心滚刀4把，正面滚刀21把，边缘滚刀11把。边缘滚刀可以保证对掌子面边缘的顺利开挖，从而减少对边缘刮刀的非正常磨损。正面滚（齿）刀刀间距为90mm。滚刀可与齿刀进行互换，可根据具体的地质情况，将全部或部分滚刀更换为齿刀。边缘滚刀刀箱两侧焊有导流块，对边缘区域碴土进行导流，保护边滚刀刀体。最外侧破岩轨迹上设置有两把边缘滚刀，提高外侧边缘滚刀的使用寿命。中心滚刀与正面滚刀的极限磨损量为25mm，边缘滚刀的极限磨损量为15mm。（3）刀盘冲刷在主驱动隔板上设计有被动搅拌棒，搅拌棒上有开孔，具备冲水功能，冲水方向为刀盘背部和刀盘中心。除搅拌棒上的冲水外，在驱动隔板上还有4个喷水孔，2用2备。（4）刀盘驱动刀盘驱动通过高强度联接螺栓安装在前盾上面，为刀盘提供扭矩。驱动组成：驱动扭矩的传动路线为：马达—减速机—小齿轮—主轴承内齿圈—刀盘，小齿轮两端设有调心滚子轴承。密封系统：齿轮区有两个密封系统密封：内、外密封系统负责密封齿轮箱内部油液以及对开挖仓内渣土的密封，防止渣土及灰尘进入到齿轮油箱内。外密封为一道迷宫密封加四道唇形密封。迷宫密封使用的是HBW（CONDAT）密封油脂，油脂直接用气动油脂泵从拖车的油脂桶里输送到注脂点；第一道和第二道之间的密封腔内注入的是EP2油脂，油脂通过环区的定距环不停地将油脂分配出去；第二道与第三道密封之间的密封腔注入的是齿轮油，能够保持一定的压力（一般设置为0.2Bar）并对密封唇口进行润滑；第三道与第四道密封之间做泄漏检测腔。由于油脂比较粘稠，泵送不便，故使用高压缩比的气动泵泵送HBW及EP2油脂，可以产生很高出口压力，而且通过调节空气流量可以控制油脂注入量，可节约施工成本，安全可靠，故障率低。内密封为一道迷宫密封加三道唇形密封。第一道和第二道密封之间注EP2油脂；第二道和第三道密封之间为检测腔。此外旋转接头、螺旋机驱动及铰接密封内注入EP2油脂进行润滑和密封。齿轮润滑：小齿轮区配有齿轮油循环冷却装置。主轴承的驱动小齿轮轴承、小齿轮齿和三排滚子轴承通过喷溅润滑和压力循环润滑来实现润滑和冷却。4、管片安装机管片安装机包括下列组件：拖架梁、移动架、旋转架、抓举装置。管片安装机主要作用是安装管片。除此之外，如果需要进行超前地质钻探可在管片安装机的预留位置上安装超前钻探设备。管片安装机的伸缩、旋转和移动等功能都是比例控制的，可以对管片实现精确定位。管片安装机通过遥控器进行控制。安装机遥控器上有一个紧急制动器。当开动安装机遥控器控制板上的紧急制动器时，安装机立即停止工作。复位遥控器时，只能用开动启动开关来重新启动。5、螺旋输送机（1）综述螺旋输送机安装在前盾的底部，螺旋输送机采用对止水性更为有利的有轴螺旋机，最大通过粒径为Φ300×560mm，螺旋机筒体内径800mm，最大出渣能力为447m3/h，驱动采用中心驱动，其圆周设有膨润土或泡沫的注入孔。螺旋输送机设有两道下出渣闸门，可根据掘进速度在主控室控制闸门的开启度，通过调节排土量来实现土塞效应，形成良好的排土止水效果，在土压平衡模式掘进时，可起到调节土仓土压力的作用。另外预留保压泵接口，发生喷涌时，及时关闭闸门，接保压泵调节土仓压力。当发生螺旋轴卡住现象，可以通过控制液压马达正反转来摆脱。必要时可打开设置在螺旋输送机筒体上的观察窗门来对壳体内部进行清理。设置伸缩油缸，油缸行程900mm，设有土压传感器2个，渣土改良口9个，观察窗3个，螺旋轴及叶片外圆焊有耐磨合金块及耐磨层。前闸门：螺旋机前闸门位于土仓内，通过液压油缸来实现闸门的开启和关闭。后闸门：突然断电时，后闸门会自动关闭，以防止喷涌。后闸门必须定期手动注脂以保证其正常工作。（2）驱动/密封系统采用中心驱动方式，主要包括低速大扭矩马达、减速机、圆锥滚子轴承等。螺旋轴采用驱动端固定，另一端浮动的支撑形式，螺旋机采用前后共采用五道唇型密封保护驱动装置，通过驱动箱圆周上的几个孔用递进式分配阀将油脂持续注入。油脂由拖车上的油脂桶泵送供应，同时也用于刀盘驱动的润滑。密封采用TM系列的专用密封。为保证人员的安全，螺旋机后闸门手动球阀在保养期间必须关闭，以排除闸门意外移动的可能性。6、人舱在进行保养和检查工作时，人员和材料通过人舱被运进充满土压的开挖仓。人舱包括主舱和辅舱，两舱横向连接，之间有舱门连通。通过前盾隔板上的门可以由主舱进入开挖仓。辅舱的作用是在出现紧急情况时出入。主舱最多可以进3人，辅舱最多可以进2人。主舱和辅舱均可独立操作，内部都配有以下设备：通讯系统、排气阀和通风阀、时钟、气压计、温度计、供暖设备。正常情况下，出入人舱都由专人来操作。人舱外还配有：记录仪、压力表、流量表。人舱压缩空气是通过安装在拖车上的空气压缩机提供的，供应管路上还配有相应的滤清器和安全阀。7、后配套系统（1）综述后配套系统包括设备桥和拖车，其上装有保证盾构正常工作的各系统装置，管线。主要包括冷却水系统，压缩空气系统，液压泵站，注浆系统，润滑系统及供配电系统，还包括皮带输送机出渣系统及管片转运系统等。拖车通过设备桥与托架梁连接，随盾构主机前进。拖车在铺设的拖车轨道上前行，在设备桥下部留有空间用来铺设拖车前行所需轨道。拖车为门架式结构，中间可供编组列车通过，编组列车将管片、砂浆、油脂、轨道等运入，同时将渣土运出。（2）设备桥设备桥为桁架结构，架设在托架梁和1号拖车上，前端通过拖拉油缸与托架梁连接，后端通过销轴与拖车1连接。在设备桥上布置着各种管线，同时还布置了皮带输送机和管片吊机。设备桥长度和强度预留了安装二级螺旋的能力，如果需要安装二级螺旋，需在设备桥底部增加支撑装置。（3）皮带输送机皮带输送机将螺旋机排出的渣土带到后配套编组列车的渣车上。皮带输送机布置从设备桥到5号拖车的尾部，皮带机的张紧装置和驱动装置安装在5号拖车上。（4）管片吊机管片吊机的功能是从管片车上将管片吊运到管片运输小车上。管片吊机的轨道为双梁布置，从1号拖车到设备桥的前方。吊机包括两个电动葫芦和驱动装置。管片吊机控制盒设置一个行走档，慢速\快速两个提升档。（5）管片运输小车管片运输小车放置在设备桥下部，能够将管片吊机运送过来的管片临时存储，并能将管片转运到管片安装机能够抓取到的范围内。它在牵引链的作用下随主机前进。（6）一号拖车设备布置一号拖车左侧安装有主控室、HBW密封油脂、EP2油脂，右侧布置有砂浆罐、注浆泵。（7）二号拖车设备布置二号拖车左侧安装有盾尾油脂、膨润土罐、膨润土泵、膨润土保压罐，右侧布置有液压泵站。（8）三号拖车设备布置三号拖车左侧安装有泡沫系统、水系统泵站，右侧布置有主配电柜。（9）四号拖车设备布置四号拖车左侧安装有空压机、储气罐，上部有通风系统二次风机，右侧布置有变压器，高压开关柜。（10）五号拖车设备布置五号拖车左侧安装有污水系统、配电柜。上部安装有皮带机渣土出口，右侧为电缆箱。（11）六号拖车设备布置六号拖车左侧为预留位置，上部安装有储风筒及其起吊装置，右侧安装有有2个水管卷筒。二、盾构机的主要技术参数盾构机的主要技术参数如下表所示：表8.1盾构机主要技术参数表主部件名称细目部件名称参数配置备注工程概述地质类型中、微风化板岩、砂岩、砾岩、泥岩、灰岩管片内径5400mm管片外径6000mm管片宽度1500mm管片分块3+2+1管片纵向连接螺栓数量10总体设计盾构型号ZTE6250整机设计寿命≮10km主机长度8735mm含刀盘整机长度约84m整机总重约450t适应最小平曲线半径250m适应最小竖曲线半径1000m适应最大坡度35‰装机功率约1720kW刀盘结构形式复合式开挖直径6280mm开口率35%中心刀具17"双联滚刀4把，刀间距90mm正面滚刀17"滚刀21把，刀间距95mm边缘滚刀17"滚刀11把其中偏心滚刀4把切刀42把，间距150mm按宽切刀重新设计边缘刮刀8对左右各4对双刃超挖滚刀1把（具备仿形功能）刀具高差设置滚刀高出面板175mm；

切刀高出面板140mm；

边缘刮刀高出面板140mm。磨损检测1个，刀具磨损检测距离面板130mm回转接头6路泡沫+6路液压+6路电气主驱动主轴承型式3排圆柱滚子轴承主轴承直径3020mm主轴承设计寿命≮10,000h驱动形式液驱液压马达数量8转速0-3.44rpm额定扭矩6848kNm@280bar最大扭矩8691kNm@350bar功率3×315kW主轴承密封型式外4道，内2道，唇形密封主轴承密封润滑方式外密封自动集中润滑，内密封手动定期润滑最大工作压力4.5bar盾体前盾直径、钢板厚度/材质Φ6250mm，50mm/Q345B中盾直径、钢板厚度/材质Φ6240mm，40mm/Q345B盾尾直径、钢板厚度/材质Φ6230mm，40mm/Q345B盾尾间隙30mm压力传感器7个(土舱6个，螺旋输送机1个)盾尾密封3道钢丝刷+1道止浆板推进系统推进油缸数量30推进油缸规格220/180-2100mm（缸径/杆径-行程）推进油缸分区4区（上3、下5、左4、右4）位移传感器数量4内置式额定推力36,493kN@300bar单组最大推力42,575kN@350bar最大推进速度80mm/min最大外伸速度（空载）140mm/min所有油缸管片安装模式下最大回缩速度2,092mm/min用一对油缸铰接系统铰接型式被动铰接铰接油缸数量14铰接油缸规格180/80-150mm（缸径/杆径-行程）最大收缩力10000kN@350bar位移传感器数量4内置式水平最大转向角度1.3°垂直最大转向角度1.3°密封型式1道橡胶密封＋1道紧急气囊密封润滑方式自动润滑人舱舱室数量2个容量3人＋2人直径1600mm舱门数量3个最大工作压力3bar盾尾密封油脂系统泵站形式气动管路数量2×6根压力传感器数量12注入点分布6处供脂压力48MPa进气压力为6bar时油脂集中润滑系统泵站形式气动补油+电动注入油脂泵供脂压力26.4MPa进气压力为6bar时HBW油脂密封系统泵站形式气动供脂压力38.4MPa进气压力为6bar时螺旋输送机类型轴式驱动方式液压马达驱动筒体内径820mm最大扭矩178kNm最高转速19rpm功率200kW最大能力350m3/h节距630mm叶片结构钢板冲压伸缩结构形式套筒式伸缩油缸行程1000mm驱动密封润滑方式3道唇型密封，自动润滑出渣方式下部出渣出渣门形式双闸门（对开）防涌门形式1个剪式允许最大通过粒径300×590mm维保口数量5个皮带输送机驱动类型电机驱动驱动功率37kW数量1个皮带宽度800mm皮带长度约125m速度最高2.5m/s最大能力450m3/h倾斜角度11°同步注浆系统盾尾上管路布置形式内置式注浆管路数量（含备用内置注浆管）2×4根注浆泵数量2台双柱塞泵注浆泵型号施维英KSP12能力2×12m3/h储浆罐容量8m3储浆罐两端轴承润滑方式自动集中润滑压力传感器数量4只砂浆搅拌器叶片外径870mm转速12r/min泡沫系统管路注入口数量刀盘6个+螺旋输送机8个+隔板2个泡沫发生器数量6个混合液泵数量6个最大泡沫注入量6×1.2m3/h控制方式自动/手动膨润土系统刀盘上注入点和泡沫注入点一致膨润土泵流量15m3/h柱塞泵膨润土罐容积6m3膨润土泵数量2台膨润土泵功率15kW管片拼装机额定抓举能力120kN转动扭矩300kNm静扭矩430kNm类型6自由度，齿圈式，机械抓取驱动方式液压驱动移动行程(隧道轴向)2000mm(满足更换前两道盾尾刷)提升行程（隧道径向）1200mm旋转角度±200°旋转速度0～1.3rpm（速度可调）控制方式无线控制（预留有线控制接口）管片吊运系统型式双梁式行走驱动链轮链条驱动起吊能力2×5t行走速度10m/min起吊速度低速0.75m/min，高速3.2m/min控制方式摇控+线控喂片机存放3块管片冗余设计导向系统型式激光靶式DDJ测量精度2秒自动全站仪LeicaTS15-A监视系统摄像头数量4台显示屏数量1后配套拖车数量1节设备桥＋6节拖车连接桥长度12.6m允许列车宽度1500mm后配套拖车轨行式，轨距2080mm水循环系统冷却系统形式内循环水冷却水管规格DN80水管卷筒双水管卷筒延伸水管数量3路（工业水用双水管卷筒，污水用水管挂架）外循环水流量50m3/h水管卷筒有效延伸长度≮20m排污系统盾体内隔膜泵最大能力50m3/h拖车上渣浆泵最大能力16m3/h，扬程50m污水罐容量4m3排污管规格DN80空气压缩系统空压机2×55kW空压机排量9.3m³/min额定压力8bar储气罐1m³供气分配网后配套每节拖车上初次过滤器有自动保压系统PID系统（手动排气）自动保压系统数量2套（其中一套为备用）二次通风系统风管直径φ600mm通风管储存装置2个二次风机功率15kW有害气体检测系统便携式和固定式各一套固定式：CO、O2、CH4、H2S便携式进舱使用液压系统油箱容量4.5m3液压油矿物油VG46过滤功率15kW电力系统初次电压10kV/50Hz二次电压230V/400V变压器数量箱式变压器1台变压器(1250+800)kVA电气系统防护等级IP55功率因素（配备功率因素补偿器）CosØ=0.9电缆存放区1个（不含电缆）可以存放800m电缆消防灭火器数量18个控制和通讯可编程控制器PLC西门子S7-400显示器2个语音通讯6部电话远程通讯方式光纤传输数据采集系统操作系统Win7professionalsp1CPU型号酷睿i3-330ECPU频率2.13G存储介质（内存/硬盘）2GB/250GB功率配置刀盘驱动系统3×315kW刀盘补油泵30kW先导控制泵7.5kW盾构推进系统及辅助系统90kW管片拼装机及注浆系统55kW管片吊运系统2×7.5kW液压油过滤系统15kW主驱动润滑系统4kW膨润土泵2×15kW离心水泵（增压泵）15kW污水泵15kW螺旋输送机200kW螺旋输送机补油30kW泡沫系统6×1.5+1.1kW同步注浆砂浆罐搅拌7.5kW皮带输送机37kW二次通风15kW空压机2×55kW电源插座及工地用电75kW其他60kW合计约1720kW（仅设备上）三、总体施工方案根据工程区间特点，将区间工程主线划分为5个施工阶段：施工准备阶段、地层加固施工阶段、区间正线施工阶段、区间附属施工阶段、竣工验收阶段。（一）施工准备阶段根据工程设计概况、工程水文地质条件、周边环境等工程要素，进行施工调查，明确周边建构筑物及管线情况，并确定各工程（工序）施工组织安排及资源配置，同步进行项目部整章建制，及必要的人员培训。（二）地层加固施工阶段根据设计要求，所有地层加固施工均需在盾构推进通过前完成。地层加固由盾构推进通过先后顺序确定。拟定投入2台地质钻机负责引孔施工，2台注浆泵及后台设备负责旋喷桩或袖阀管注浆施工。若加固工期不能满足盾构推进施工需求，则安排多个工作面同时施工，增加机械设备及人员投入，以达到缩短工期的目的。（三）区间正线施工阶段拟定投入8台Ф6250复合土压平衡盾构负责区间掘进及管片安装施工，盾构机运输及吊装均由专业施工队伍负责，拟定投入1台具有自卸功能的260t履带吊负责盾构机吊装及吊拆。管片生产及供应选定一家具有相关资质、并能够满足施工需求的管片厂负责。区间隧道掘进施工阶段，各始发站拟定投入2台45t龙门吊负责垂直运输，1台叉车及1台16t龙门吊负责地面水平运输，4列电瓶车负责井下水平运输。（四）区间附属施工阶段本阶段主要施工内容为区间联络通道施工，安排1个专业施工队负责区间联络通道施工，包含开挖、初支、防水、二衬。本阶段同步进行区间隧道缺陷修补、管片清洗等工作。（五）竣工验收阶段根据相关要求，做好各项竣工资料、施工扫尾及结算工作等。四、施工准备（一）施工技术准备1、图纸复核在收到设计文件和技术资料后，在项目经理部总工程师的组织下，集中项目经理部施工技术人员全面熟悉并核对设计文件，充分了解设计意图；根据设计资料和现场实际情况，作好调查工作，核对设计资料，将不清或不明的问题汇总，针对图纸的问题和图纸与现场实际不符的情况及时与设计、监理单位联系，并研究解决。2、设计交底进场后，要创造条件及早请设计院进行设计交底，通过设计交底掌握设计单位对工程设计的要求、意图和功能要求，以及对特殊结构、新材料、新工艺、新技术及新设备的要求。然后根据我方的理解，提出对设计图纸的疑问、建议和优化。最后在统一认识的基础上，对所探讨的问题逐一作好记录，并形成“设计技术交底纪要”，作为指导施工的依据。3、组织施工测量根据施工控制网中的控制点、基线桩、水准点及重要标志的保护桩位置和计算资料，以及设计单位的“交接记录”，进行控制网的复测核对，无误后接管。如发现与记录不符情况，及时通知设计单位并协商处理，并将处理方法及结果做出书面记录。布设平面控制网，测设车站围护结构施工边线及中线，核对其与周围建筑物的关系，建立临时和永久性水准基点。4、编制施工预算根据设计图纸、预算定额、施工组织设计编制和完善施工预算，以便为施工作业计划的编制、计划成本分析、施工成本控制提供依据。5、施工环境调查根据工程位置及设计资料，对拟建工程范围内的建（构）筑物（包含管线）进行详细调查，明确其与拟建工程的相对位置关系，查明是否有建（构）筑物侵入结构施工范围，及时将问题提交设计，将问题解决在正式施工前。6、地质补勘结合设计资料及既有的工程地质资料，根据拟建工程范围内的地质特点及工程需求，进行工程地质补勘，进一步明确工程范围内地质情况，作为后续施工的依据。（二）交通疏解始发到达端头均位于车站施工围挡内，因此，始发到达端头加固施工不需要进行交通疏解。联络通道位于现状行车道路上时，土体加固施工需要进行交通疏解，占用部分行车道路。1、交通疏解组织机构项目部成立交通疏解领导小组，以保证交通疏解能够高效、有序的进行，在最短的时间内形成围蔽，为后续施工创造有利条件。（1）交通疏解领导小组组织机构交通疏解领导小组以项目经理为总负责人，下设前期调查筹备组与交通疏解实施组两个分组。其中前期调查组以项目部生产经理为主要领导，以工程技术部、协调部、测量组为成员，主要负责交通疏解的前期调查与技术准备；交通疏解实施组以项目部总工程师为主要领导，以工程技术部、现场指挥组、后勤保障组、围挡施工组为成员，主要负责交通疏解的具体实施。（2）交通疏解领导小组工作职责①前期调查筹备组工作内容结合设计资料进行现场实地踏勘，由测量组负责在现场放出结构轮廓线，技术人员已现场标识的轮廓线为依据，进行市政设施，绿化及管线调查。结合调查结果指定交通疏解方案。②交通疏解实施组工作内容根据交警支队批文，指定交通疏解方案实施计划，包括交通疏解实施步骤、人员分组值班安排、物资准备、围挡施工安排等。项目各部门根据交通疏解方案做好各项准备，尤其是物资设备部，要做好交通疏解方案实施所需各项物资的准备。正式实施交通疏解时，由总工程师负责现场指挥，按照交通疏解方案实施计划进行交通疏解，确保交通疏解顺利进行，能够迅速进行围挡施工，将交通疏解实施给相关路段交通带来的影响降至最低。交通疏解完成道路导改后，陪同交警支队对现场进行一次踏勘，针对交警提出的问题进行积极整改完善，确保疏解后的道路能够满足交通要求。2、交通疏解安全保证措施（1）交通疏解安全组织结构为保证交通疏解方案能够安全有序的实施，特成立交通疏解安全组，以项目经理为组长，安全总监为副组长，安质环保部，物资设备部，保安为主要成员，负责交通疏解实施阶段的安全管理。（2）交通疏解安全保证措施①所有参与交通疏解实施人员必须穿反光衣。②根据交通疏解要求准备一定数量的防撞桶（≥10个）、反光锥（≥20个）、警示带（≥400m）、红闪灯（≥20个），用做交通疏解方案实施时临时围蔽及警示。③安质环保部及保安人员配合交警部门进行车辆及行人引导，避免车辆及行人误入围挡施工区域。④交通疏解实施时，不得随意乱丢矿泉水瓶，饭盒及施工用材料及器具，避免上述物品影响路况，诱发交通事故。生活及施工垃圾由保洁人员统一收取丢弃至指定地点。施工材料必须按照要求存放于指定地点，存放地点不得影响交通疏解道路导改及疏解后的交通。⑤交通疏解实施时，安全总监必须全程参与，对各项施工作业，尤其是护栏转运，围挡安装，配合交警引导车辆等几项工作内容密切关注，对存在安全隐患的及时进行解决或协同交警部门解决。同时对实施过程中，我单位人员与社会人员发生的口角及争执及时解决，避免造成不良社会影响。（二）周边环境调查1、调查内容主要调查建筑物的名称、位置、所属业主、建筑物的用途、建筑物的层数（高度）、有无地下室、建造时间、结构类型、内外构件有无损伤及裂缝、建筑物的基础类型、基础深度、基础穿越地质情况、尺寸及其与隧道的相对位置关系。并出具调查报告。重点调查明挖车站、盾构区间施工影响范围内的建构筑物（根据地质情况、隧道埋深确定的沉降前后影响范围），核对招标设计提供的已有建筑物及基础调查的图纸资料。根据现场实地调查逐步完善合同文件中未包含的建（构）筑物资料。调查时要特别注意以下几点：（1）对合同文件给出的建筑物资料进行分析，并到有关管理部门进行确认；（2）对施工影响范围内的既有建筑物及附属建筑物安排专人负责，逐一进行调查记录在册并实地摄影；（3）填写每栋建筑物的调查表。每栋建筑物应给一记录号以便鉴别，列出一般情况以及有关材料、状况和已有损坏或在目检中发现的损伤等特殊情况；（4）对建筑物的内外构件（包括表面修整和维修保养）情况进行目检。摄影资料应包括各种缺陷如裂缝、抹面脱落和其他损坏。已有裂缝应用光学裂缝仪量测并予以记录；记录并拍摄主要结构裂缝、开裂和磨损的混凝土、外露或锈蚀的钢筋。给重要照片加示意草图或说明，以显示相应拍摄物的位置。（5）调查四层或更高层建筑物垂直度。（6）如建筑物的一部分位于工程影响范围内，则应对整栋建筑物进行调查。（7）建筑物调查表应有承包人、建筑物拥有者签名。（8）调查过程注意和产权业主的沟通。2、调查方法（1）走访：通过对沿线范围内建筑物的户主进行走访，耐心向户主详细询问该建筑物的施工年代、历史状况、基础形式以及尽可能多的图纸资料，对所有相关建构筑物，特别是有沉降、裂缝的建筑物照相存档，同时走访政府规划、国土、房产等管理部门，明确建筑物的法律地位和获取有关设计、规划资料，尽可能为房屋鉴定和车站、隧道的施工提前做好准备。（2）房屋鉴定：在明挖车站土方开挖前和盾构始发前，委托有资质的房屋鉴定评估单位对距土方开挖点50m范围内，或盾构隧道埋深2倍范围内的所有建筑物进行第三方鉴定，在施工完毕或通过监测发现不利趋势时，由第三方重复鉴定并提交评估报告。鉴定报告和评估报告及时交监理、业主备案。（3）管线：根据合同文件提供的初步资料，走访有关管线的业主或管理单位，以获取更多的管线设计施工资料，从而了解管线结构形式，更加明确管线的保护要求。实地调查中应邀请各管线权属单位的管理人员、管线的规划、设计、施工人员及当地居民等熟悉管线情况的人员协助。（4）物探：对隧道上方及影响范围内，利用各种设备仪器等工具对地下管线进行科学的探测，除初步证实资料中的管线外，要了解管线的平面位置（坐标）、埋深（高程）、走向、规格、材质、特征点、附属物等，更包括探测资料中没有的管线，获得必要的数据。表8.2地下管线探测的精度要求表地下管线中心埋深（m）水平位置限差(cm)埋深限差(cm)h≤1±10±151＜h≤2±15±(5+0.1h)（5）坑探：根据资料和物探结果，沿线有管线埋藏的剖面在横向或纵向用人工开挖坑道将管线暴露出来，以证实资料和物探结果的准确性。（6）另外在车站围护结构施工前，参考有关单位提供的资料，沿围护结构横向和纵向拉槽探明及验证管线的位置、深度等有关情况，确保不错漏任何的地下管线而影响正常施工。（7）测量：采用全站仪对车站、区间等地面以上有关的建（构）筑物、管线等进行详细的测量，获得准确的测量数据。（8）汇总成果：根据各种数据资料汇总，形成1：500平面图和文字说明报告交送业主、监理等有关单位，作为详细分析所能预见到的问题，研究各种保护方案、措施的基础性文件。（四）补充地质勘查五、分部分项工程施工方案（一）盾构施工工艺流程盾构法施工工艺流程如下图所示：图8.3盾构施工流程图（二）始发、到达端头加固1、端头加固设计鉴于在“站隧连接处”是盾构区间施工防水的最薄弱环节，防水措施处理不当将给车站带来渗水风险，甚至可能在盾构掘进施工阶段出现突泥涌水风险；为此盾构区间在盾构始发、进站、出站、到达阶段根据地质条件均需要考虑端头加固防水措施。本盾构区间共有以下8处需要采取端头加固措施。端头加固完成后应对土体进行检验，砂层、圆砾层其注浆固结体无侧限抗压强度大于0.5Mpa，淤泥质土层大于0.3Mpa，最大不超过10Mpa，同时检测加固体加固效果应均匀，不出现较大的松散未注浆区域；加固体渗透系数应小于0.1m/d；若达不到设计要求，应及时补充注浆。盾构始发或者到达破除洞门前，做水平探孔以保证安全。若出现涌水涌砂，需及时对周边土体进行水平注浆加固，待土体稳定后方可掘进，若风险很大，需立即封闭洞门，待加固完全后再破除洞门施工。2、端头加固施工流程3、袖阀管注浆施工（1）施工工艺流程袖阀管注浆施工工艺流程详见下页图。图8.4袖阀管注浆加固施工工艺流程图（2）主要施工工艺①定位造孔采用全站仪放样定位，邻边位置采用拉线和卷尺量测的方法定出建筑物周围需钻孔孔位。定出孔位后，用油漆在地面上作出标记。孔位确定后，钻机进场就位，钻机底部需平整稳固，在开钻前利用吊锤钻头对钻孔的垂直度进行检测，并在钻进2m时及以后每加一节钻杆均对钻机调平校正，要求钻孔的倾斜度与设计倾斜度偏差≤1%。遇转折孔时，孔距要做适当调整，以确保转折孔与邻孔之间的紧密连接。②制备、置换套壳料套壳料配合比水泥：粘土：水=1：2：2.5。成孔后立即通过钻杆将套壳料置换孔内泥浆，方法是将通过循环泥浆的管接到挤压式注浆机上，在注浆压力的作用下，通过钻杆将孔内泥浆置换成套壳料。套壳料在压力的作用下，通过钻杆进入钻孔底部，随着套壳料的进入，泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池。在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换。③安装袖阀管在套壳料置换完成后要立即插入袖阀管。袖阀管插入前根据深度要进行连接，在插入时相邻两节袖阀管用长度为20cm的PVC套管连接，采用U—PVC胶合剂将袖阀管和连接套管粘牢。第一节袖阀管安装好堵头，再对管中注入清水，目的是减小袖阀管的弯曲直。袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时尽量保证袖阀管的中心与钻孔中心重合。袖阀注浆管及花管、心管：袖阀注浆管为内径40mm、外径48mm的PVC管，注浆管内壁光滑，接头有螺扣，端头有斜口，外壁有加强筋以提高其抗折强度。注浆管分A、B两种，A种注浆管上未开设溢浆孔，注浆管的单向阀作用。B种注浆管上开有8mm的溢浆孔6个。在B种注浆管有孔部位外面紧紧地套着抗爆破压力为4.5MPa的橡胶套，橡胶套覆盖着溢浆孔，这样，注浆时，浆液可以通过溢浆孔进入地层，而地层中的水和颗粒难以进入注浆管中。注浆花管采用Φ22mm的焊接钢管加工，一般长0.6～1m，其四周均匀地布设12～18个Φ8mm的泄浆孔。花管两端各加上3～4个止浆橡胶皮碗，以形成阻浆塞，起到止浆作用。注浆心管采用Φ22mm焊接钢管加工，每节长2m。主要起输送浆液作用，与注浆花管采取丝扣连接。根据注浆要求，在注浆管部位下B型管，非注浆部位下A型注浆管。首先在连接好的注浆管下部加下闷盖，将注浆管下入注浆管孔中，要确保注浆管下到孔底，上部要高出地面20cm，利用注满水的注浆管的重力作用，使注浆管不会浮起，之后将套管缓慢提出，最后在注浆管上部盖上闷盖，以防止杂物进入注浆管，影响注浆作业质量。④注浆袖阀管注浆顺序同钻孔顺序，待填壳料的强度达到0.3Mpa时，可以进行注浆施工，孔内注浆步距60cm，从近向远处进行，使孔隙水和裂隙水向外排出。单孔第一轮注浆完成后，需立即清洗袖阀管，待强度达到12小时后进行第二轮注浆。袖阀管注浆采用劈裂注浆，注浆压力较大，因此注浆过程中，应对地面、周围建筑物、地下管线进行沉降、倾斜、变形和位移观测。注浆施工过程应做好相应的施工记录，对钻孔深度、每轮次注浆压力、每轮次注浆量、每轮次注浆时间和总注浆量等参数进行详细记录。及时整理资料，经常分析对比相邻注浆孔和相邻排注浆孔的注浆流量、注浆压力和注浆量等参数，根据各参数的变化情况估计注浆效果。对注浆过程中存在的问题，及时进行分析处理。⑤拔管注浆管的上提一般是在压力值和注浆量达到设计值时进行，所以上提注浆管管要用力均匀、及时快速、并按一定的步距。由于灌浆层主要处于圆砾层，灌浆步距为0.5m左右。注浆达到设计要求后，清洗管路及袖阀管，拆除注浆管，进行下一孔的注浆。（三）区间加固施工区间加固施工参照始发、到达端头加固施工。（四）盾构机组装调试盾构施工设备下井组装与调试施工程程序见下图：图8.5盾构吊装组装调试1、盾构机运输盾构机的运输委托有资质并有相关业绩的运输公司承运，运输前将盾构机分解为刀盘、前体、中体、盾尾、螺旋输送机等部件，进场时将盾构机的部件运至工地盾构始发井处。盾构机运输采用平板拖车，计划采用120t平板拖车运输前体及中体，盾尾、刀盘及其他部件采用60t或50t平板拖车运输。并配备引导车、工具车随行。至少提前1个月确定运输线路，并取得相关交管部门许可。并根据运输线路估算运输时间，确定盾构机最终起运时间，确保盾构机能够及时运输到场，满足施工需求，同时避免盾构机过早运输至始发井施工现场，对始发井施工造成不必要的影响。本盾构机主要通过陆路运输至新民路站始发井施工现场。盾构机运输时由引导车在前方开道，并实时查勘运输道路情况，对路面存在明显破裂或有管线井盖破损的地段，先行铺设钢板，确保后续运输拖车安全平稳通过，并保障地下管线安全。相关管理人员需及时掌握盾构机运输状况及当前位置，确保整个盾构机运输过程安全可控。2、托架安装在盾构机下井前，根据隧道设计的轴线，定出盾构始发姿态的空间位置，然后反推出托架的空间位置，按设计将托架安装就位：在始发井的底板上先预埋好钢板，把托架吊下井后，将其正中对准隧道的中轴线，令托架导轨的标高和方位调准后，再把托架与底板面的预埋钢板焊牢，以固定托架。3、反力架安装安装好始发托架后，开始安装反力架，反力架端面应与始发台水平轴垂直，来保证盾构轴线与隧道设计轴线保持平行。反力架应具有足够的刚度和强度，盾构初始掘进推进千斤顶的力通过负环片由反力架传递到车站结构（主要是底板和中板）。盾构机吊装施工前先进行反力架下半部分的安装，待盾构机吊装完成后进行反力架上半部分的安装。反力架安装位置根据洞门圈梁宽度确定。安装反力架时，用经纬仪双向校正两根立柱的垂直度，使其形成的平面与推进轴线垂直。然后，在反力架上，测出最后一环负环管片的位置，弹好控制线，确认高程及左右位置与始发环管片一致后，用螺栓将其与反力架固定。由于反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制在±10mm之内，高程偏差控制在±5mm之内。4、盾构机吊装盾构机吊装采用分部吊放，井下连接组装的形式进行。根据盾构机各部件重量及起重吊装安全性验算结果，本标段盾构机吊装拟定采用1台具有自装卸功能的QUY260T履带吊进行盾构机吊装作业。本工程盾构整体始发，所有盾构机后续车架均在始发前吊放下井。（1）盾构机组装流程图7.6盾构机组装流程图（2）盾构机组装①组装准备工作A、认真阅读图纸及技术要求，了解盾构机及后续设备的安装程序和方法，对参加组装的人员按工作岗位进行培训，制定起吊方案及安装程序图，建立井上、井下测量控制网，并经复核认可；在确保安全情况下紧凑有序地进行。B、完成盾构始发井轨道、电力、照明、消防、辅助设施的配套工作。C、组织好盾构垂直起吊下井的通讯指挥系统。D、清除地面及井下场地多余物体，保证吊装场地和空间的需求；吊机设定的现场场地硬化已经完成地基加固；全部吊车摆设和汽车行车通道铺设20mm钢板。E、井口安装固定防护栏，在起吊范围设施工禁区。F、吊机及两台平板拖车及吊具准备好，确认各部件的吊点牢固可靠。G、测量控制点从地面引到井下底板上。5、盾构机安装盾构机安装流程如下图所示：步骤一：组装始发台步骤二：组装后配套拖车步骤三：吊装设备桥步骤四：螺旋机吊装步骤五：前体吊装步骤六：组装中、前体步骤七：组装刀盘步骤八：组装管片机及盾尾步骤九：组装螺旋机步骤十：设备桥连接及反力架安装步骤十一：完成组装图8.7盾构机安装流程示意6、盾构机的检测、测试（1）对焊接部件进行磁探伤；（2）刀盘上刀具：安装牢固性、超挖刀伸缩；（3）检查刀具的转动情况：转速、正反转；（4）千斤顶的工作情况：左、右伸缩；（5）推进千斤顶的工作情况：伸长和缩短；（6）管片安装器：转动、平移、伸缩；（7）油泵及油压管路；（8）润滑系统；（9）过滤系统、冷却系统、配电系统、操作控制板上各项开关装置、各种显示仪表及各种故障显示灯的工作状况。7、盾构机调试（1）空载调试盾构机组装和管线连接完毕后，即可进行空载调试。主要是检查设备是否能正常运转。主要调试内容为：配电系统、液压系统、润滑系统、冷却系统、控制系统、注浆系统以及各种仪表的校正。（2）负载调试空载调试证明盾构机具有工作能力后，即可进行盾构机的负载调试。负载调试的主要是检查各种管线及密封设备的负载能力，对空载调试不能完成的工作进一步完善，以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。调试工作由专业人员负责，调试工作完成后设备应该达到合同规定的技术状态。调试工作在安装完成后两周内完成。盾构机在完成了各项目的检测和调试合格后，即可认定盾构机已具备工作能力，可以进行初始掘进工作。（五）盾构始发施工1、初始掘进目的初始掘进时是相对于正常掘进而言，后配套设备开始时安放在车站站台层的底板上，随着初始掘进的进行，逐步进入隧道内部。初始掘进设立的目的是：（1）结合本工程的地质条件，对盾构机的操作方法、机械性能进行熟悉，掌握土压盾构在本标段的施工特性，尽快摸索出各种参数的正确设定方法。（2）在初始掘进段采取多种监测手段（地面沉降、分层沉降监测和孔隙水压力监测等），广泛采集信息以指导盾构施工。（3）通过对各种监测信息的分析，掌握盾构掘进参数和合适的同步注浆量。摸索出控制盾构轴线的规律，熟练使用铰接千斤顶。（4）通过初始掘进，完善施工组织设计方案；完善盾构施工各个工种工序岗位的操作规程、作业工法。2、盾构始发工艺盾构始发施工工艺流程：图8.8盾构始发流程图（1）洞门凿除和洞门密封的安装①洞门凿除凿除围护结构盾构端墙体的主要目的是割掉盾构机通过范围内的钢筋，使盾构机顺利进入端头加固区。为保证洞门凿除的安全，洞口掌子面方向按下图示分块进行顺序凿除。洞口砼厚度方向凿除分两部分进行，施工时先凿除墙体砼，并将外层钢筋焊割掉。当盾构机推进至洞门时将剩余的钢筋焊割掉，并进行剩余砼的凿除。详见洞门凿除示意图。图8.9洞门凿除示意图凿除施工时在盾构机与掌子面之间搭建脚手架，采用人工用高压风镐进行凿除围护结构连续墙砼施工，凿除按照从上往下、从中间往两边的顺序进行，凿除的范围为预留洞门轮廓线内的围护结构连续墙。拆除工作需保证围护结构连续墙钢筋全部切断，以避免盾构刀盘被围护结构连续墙的钢筋挂住。凿除施工完毕后拆除脚手架，快速拼装负环管片，使盾构机抵拢掌子面，避免掌子面暴露太久发生失稳坍塌。②洞门密封安装工艺流程及控制要点:在盾构始发掘进时，为了防止洞内水和回填注浆沿着盾构机外壳向洞口方向流出，在内衬墙上的盾构机入口洞圈周围安装环形密封橡胶板止水装置。图8.10洞门止水装置图该装置在内衬墙入口洞圈周围安装设有M20螺孔的预埋板A，用螺栓将密封橡胶板、压紧环板B和扇形压板栓连在预埋环板A上。当盾构机沿推进方向掘进时，带铰接的扇形压板被盾构机带动向顺时针方向转动，并支撑密封橡胶板，封闭在Φ6330mm的盾体外径处，止住水向始发井内流入。当盾体通过洞门密封装置后，橡胶帘布紧缩，压住扇形压板，防止水流沿管片外径向始发井内流入，同时也防止同步注浆浆液外溢。在试掘进100m完成后、拆除负环管片后，将B压板、扇形压板、密封橡胶帘布和螺栓依次拆除。密封环的安装安排在盾构机下井组装调试完成、洞门外层砼凿除之后、围护结构最后一层钢筋拆除之前进行。洞门密封装置安装时，需注意橡胶帘布及扇形压板的安装方向。橡胶帘布端头的凸起方向与盾构掘进方向相同（2）负环管片安装①负环管片拼装流程负环管片拼装流程详见下图负环管片拼装流程。图8.11负环管片拼装流程图②负环管片下井管片经检验合格后，使用安装在车站中部的45t龙门吊，平稳地吊往井下，并从台车间经轨道运输进入负环管片拼装区。每次吊运管片只能吊运两片，地面指挥确认井下无人站立和行走后，方可指挥司机进行运作，同时按下报警器，示意有重物进入施工井口。水平运输时注意鸣笛，防止台车间有人穿行而发生伤人事故。③负环管片支撑负环管片支撑系统采用钢反力架，负环管片拼装为直线拼装，拼装时遵循管片平面与钢反力架接触面保持平行的原则。在盾构内拼装负环，-7环负环管片为普通混凝土管片，在拼装混凝土管片之前，在反力架与混凝土管片间加塞传力衬垫，防止损伤混凝土负环管片。用盾构机的拼装机进行安装负环管片。在拼装第2、3片时，采取加固措施，继续拼装-6环负环管片，与-7环负环管片连接采用管片螺栓连接，推动-6环负环管片与-7环混凝土管片，可以与反力架顶实，以后的负环管片按错缝拼装。本次进洞负环管片共7环，故根据进洞环里程可定出反力架位置。支撑系统必须具有足够的强度和刚度。在安装反力架时，必须严格以里程控制，反力架两立柱的支座，采用预埋钢板焊接连接的方式，控制其表面标高，并且在支座上弹出反力架里程控制线。两立柱用经纬仪双向校正垂直度。采用加设传力衬垫的方法，使反力架形成的平面与7环管片的平面严格吻合。盾构机始发在反力架和洞内正式管片之间安装7环负环管片（全部为闭口环），每环负环管片分块数与标准管片相同，依次安放在托架上。在内、外侧采取钢丝拉结和钢管支撑等加固措施，以保证在传递推力过程中管片不会浮动变位。④负环管片拼装盾构机始发时需要在反力架与洞口之间拼装负环管片。负环管片的中心线坡度应与入洞段设计坡度一致。负环管片的拼装情况详见下图8.12负环管片的拼装情况示意图根据设计图纸上的管片理论排列和负环的环数确定负环的-7环管片拼装位置。-7环的位置定位非常重要，管片车运送第一块A型管片至拼装机下方后按以下步骤拼装：A、根据管片安装顺序，将须安装管片位置千斤顶缩回到位，空出管片拼装位置。B、在盾壳底部放置薄木板并保证千斤顶后推负环时，负环不会从薄木板上滑落。C、用管片安装有线遥控器操作，安装头须与管片调整好相对位置（通过调整安装头上的六个自由度），然后吊起管片。D、将管片旋转至最终的正确位置上，并在盾壳内对管片采取临时固定措施。E、穿上螺栓，拧紧螺栓（只拧环向螺栓）。F、依次拼装标准B型管片3片、邻接块L管片2片、封顶块F管片一片；安装B1管片、C管片时在盾壳内采取临时固定措施，防止管片下垂。G、待-7环成环后，用千斤顶将此环整体后推，千斤顶伸长速度不宜太快。H、送进器继续输送负环-6环管片至安装位置并重复以上步骤，拼装成整环并用纵向螺栓与负环第一环连为一体。I、当-7环脱离盾壳时始发托架导轨与负环外径之间的空隙内打入木楔子以支撑负环。J、-7环与反力架上的反力环压紧后用纵向螺栓将负环与反力架连为一体。K、当-6环拼装完毕后，盾构机刀盘切入土体，之后的负环拼装类似于初始掘进段管片拼装。缝隙要用钢片填塞。（3）延长托架及轨道由于工作井结构的厚度及盾构端头围护结构的厚度，使现在托架上的导向轨道与土体之间有大约3米的距离，为保证盾构安全、正确进入洞门，在洞圈浇筑混凝土承台（与盾构机外壳基本一致即可），洞门外侧则延长托架，安装角度、位置应顺延盾构托架上的轨道。延长托架与原盾构托架予以焊接固定。此时托架与洞内混凝土承台只由有大约1500mm空隙悬空，在盾构机重心到达这个空隙的时候，刀盘已经到达承台受力，不会造成明显的磕头现象。（4）盾构机进入洞门完全清除洞门砼后，确认洞门环板、活动压板和橡胶帘板与盾构机刀盘不冲突，盾构机即可向前推进，尽快使用推进千斤顶使盾构机进入洞门，在盾构机进入洞门的过程中，需延长导向轨道，并注意活动压板和橡胶帘板的安全。（5）调整洞口止水装置洞门止水装置包括洞门环板、橡胶帘板和活动压板，当盾构机刀盘进入洞门后，调整止水装置的活动压板位置并固定。此时托架和洞门之间预留的约1000mm沟槽可供人员进入洞门底部观察洞门情况。当盾构机的中心刀碰壁后，及时调整活动压板与盾构筒体的间隙，一般为5～10mm。（6）盾构掘进，安装0～-3环负环管片活动压板调整及紧固螺栓后，即可进行掘进。另外，橡胶帘板内层与盾构的筒体之间封闭也需要在掘进中产生的小颗粒物填充压实空间，使密封更为牢固。进行0～－3环的管片拼装。（7）盾尾通过洞门密封后进行回填注浆当盾尾通过洞门密封后，立即调整压板，尽量减少压板和管片之间的间隙，并进行回填注浆，以避免洞门间隙处产生水土流失。在始发掘进过程中，当盾尾完全进入洞门后，橡胶止水布帘及压板和管片外壁接触时，间隙落差瞬时扩大至125mm，（管片外径为6000mm，盾构后筒外径为6250mm），所以为了保证舱内土压的稳定（如在这个时候，不能保证土体的稳定，盾构掘进将会有一个新的风险点，因为机头已进入）。此时回填注浆可通过盾构的同步注浆系统注入双液浆，在注浆过程中，洞门外侧必须安排人员注意观察，如发现漏浆现象需马上采取有效措施处理。（8）盾构掘进及永久管片安装至此，盾构始发基本完成，可进行盾构掘进及永久管片安装。（9）土压力控制主要取决于刀盘前的水土压力，一般取刀盘中心处的水土压力为准，实际操作时，可根据地质情况、隧道埋深及地面监测情况进行及时调整。（10）掘进速度控制①为控制推进轴线、保护刀盘，推进速度不宜过快，使盾构缓慢稳步前进，在通过加固区地段时，推进速度控制在10mm/min，通过加固区后，速度可逐步提升至20mm/min，同时应控制千斤顶总推力在初始推进阶段不大于1000吨。②盾构启动时，盾构司机必需检查千斤顶是否全部靠紧管片，开始推进和结束推进之前速度不宜过快。每环掘进开始时，应逐步提高掘进速度，防止启动速度过大。③一环掘进过程中，掘进速度值应尽量保持衡定，减少波动，以保证舱内土压的稳定。④推进速度的快慢必须满足每环掘进注浆量的要求，保证注浆系统始终处于良好工作状态。⑤在调整掘进速度的过程中，应保持开挖面稳定。（11）同步注浆技术参数①注浆压力为保证施工空隙的有效充填，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注浆量注浆量一般基本上是采用几何学上规定的尾部空隙量的观点，但还要考虑注浆材料与围岩的渗透性、加压导致向围岩内的压入、排水固结、超挖等因素。③注浆速度同步注浆速度应与掘进速度相匹配，按盾构每完成1环1.5m掘进的时间内完成该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指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设定值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。（12）碴土改良碴土改良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓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采用不同掘进模式掘进时都可达到理想的工作状况。始发端头隧道范围为中风化泥质粉砂岩，拟采取分别向刀盘面和土仓内注入泡沫的方法进行碴土改良，必要时可向螺旋输送机内注入泡沫。同时，采用滚刀与齿刀混合破岩削土或全齿刀削土等方法来防止泥饼形成。泡沫注入量根据具体情况确定。（六）盾构常规掘进1、盾构掘进流程盾构机掘进的总体流程具体见下图：图8.13盾构机掘进总体流程图2、盾构掘进工作制度工作制度：采用10-10-4三班制，10-为掘进时间，4-为设备维修保养时间，一天平均掘进时间16小时。图8.14每天掘进循环示意图3、运输及通风（1）水平及垂直运输①水平及垂直运输本工程采用双编组列车单线运输方式，洞口车站处设“Y”型道岔。隧道内采用45t电瓶车为牵引动力的轨道运输系统，每台电瓶车牵引8节拖车，主要运输管片、注浆液、碴土及其它材料。隧道碴土装入土斗后，由电瓶车拉至车站预留出碴口，再由地面45t龙门吊机提升至地面倒入碴土池内。两台45t龙门吊主要用于碴土吊装，16t龙门吊主要用于管片及其它材料的吊装。浆液由搅拌站拌制，浆液先由地面泵送到浆液运输车内，由运输车转至拖车上的储浆罐内使用。②隧道内运输轨道系统布置洞内运输采用有轨运输。铺设43kg/m单线轨道，钢轨中心距均为900mm。轨枕采用自制弧形轨枕，轨枕间距为1.0m，用压板螺栓固定钢轨，轨枕间用Φ10钢筋牵牢。为方便钢轨从工作井吊入和驳接，单根钢轨长6.25m。轨枕和钢轨的连接扣件采用螺栓扣板扣件。③运输设备的配置A、列车编组隧道每环掘进的土石方量按46m3计，碴土松散系数1.5，每环同步注浆量：6m3计。列车编组原则：每编组5个碴土车，1个浆液车，2个管片车。根据施工经验和工序循环时间，此编组能满足运输能力的要求。如下图所示：图8.15电瓶车编组示意图B、垂直运输设备配置垂直运输系统主要考虑管片、碴土、轨枕、轨道等材料的吊下及吊出。在盾构始发井内，沿隧道左右线各预留一个管片吊装井，在出土口位置平行隧道掘进方向布置2台45t的龙门吊，主要用于碴土、管片及其他材料的吊装作业。在盾构井端头位置安装一台16t的龙门吊，专门用于管片和小材料的吊装以及到场管片的卸车作业。每次吊重比较：一箱碴土为8t+32t=41t，小于40t，经验算选用45t龙门吊足以保证区间施工吊装需要。2、洞内通风根据长沙的气候条件和盾构施工特点，在施工过程中隧道内采用压入式通风来解决防尘、降温及人员、设备所需要的新鲜空气。故拟在左右线内各设1台2×37KW轴流风机压入式通风，采用直径为φ1000mm拉链式软风管，风机设在盾构井内。（1）掘进操作控制①掘进参数的选择主要掘进参数在下表范围内选取，并应在施工中不断优化调整。表8.3掘进模式的主要工作参数3、土压平衡式掘进技术措施(1)土仓内压力值P应略大于静水压力和地层压力之和P0，即P=KP0，K----介于1.0～1.3并在掘进中不断调整优化。(2)土仓压力通过采取调整掘进速度和螺旋机转速来控制，并应维持切削土量与排土量的平衡，避免超挖。(3)盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推力、刀盘转速（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，以及盾构机的各种状态参数等动态地调整优化。(4)掘进时采取注入泡沫、泥浆或其他添加剂对碴土进行改良。盾构掘进方向与姿态控制4、掘进方向的控制(1)采用自动监测和辅助人工测量的手段进行盾构姿态监测盾构机配置了VMT导向系统，能够全天候在自动监测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，使盾构机姿态始终保持在允许的偏差范围内。该系统的配置及导向原理见“测量施工方案”。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，正常情况下每天进行一次人工测量，曲线段需要适量加密，以校核自动导向系统的测量数据的精确性，确保盾构掘进方向的正确。(2)采用分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向根据线路轴线变化、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。①需要调整盾构机姿态时，分组调整盾构机推进油缸的压力即可；②在软硬不均的地层中掘进时，则应根据不同地层在断面的具体分布情况，硬地层一侧推进油缸的推力和速度适当加大，软地层一侧油缸推力和速度适当减少。5、盾构姿态的调整与纠偏在掘进施工中，盾构机推进方向可能会偏离设计轴线并超过管理警戒值，滚动角也可能会超限，此时就需要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姿态，将盾构机的姿态偏差控制调整到符合要求的范围内。②在曲线和变坡段，应提前进行预纠偏，必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖来纠偏。③当滚动角超限时，应采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。④方向控制与姿态调整注意事项A、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，切换速度过快可能盾构机部件受损或管片破损。B、根据地质情况应及时调整掘进参数，包括推力、扭矩、速度、注浆量等相关参数。C、纠偏时应缓慢进行，若纠偏过急反而容易形成蛇形线路。直线推进时应取盾构当前位置点与设计线上前方的一点作一直线，然后以这条线为新基准进行线形管理。曲线推进时应使盾构当前位置点与前方点的连线同设计曲线相切，并在曲线内弧侧前行。D、推进千斤顶油压调整不宜过快过大，否则会造成管片局部破损甚至开裂。E、正确选择管片类型，确保拼装质量与精度，使管片姿态尽量与盾构机姿态一致。6、掘进中的碴土改良（1）碴土改良的作用根据我方的盾构施工经验，对砂质粘性土和风化岩土进行碴土改良是保证盾构施工安全、顺利、快速的一项不可缺少的重要技术手段。碴土改良具有以下作用：①使碴土具有较好的和易性来保证土压平衡效果，利于稳定掌子面，控制地表沉降；②使碴土具有较好的止水性，以控制地下水流失；③使切削下来的碴土顺利快速进入土仓，并利于螺旋输送机顺利排土；④可有效防止碴土粘结刀盘而产生泥饼；⑤可有效降低刀盘扭矩，降低对刀盘和螺旋输送机的磨损；⑥可防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象。（2）碴土改良的方法碴土改良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓或螺旋输送机内注入高粘度泥浆、膨润土、泡沫剂或者高分子材料等碴土改良添加剂，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碴土混合，使盾构切削下来的碴土具有较好的流塑性和较小的摩擦阻力，并降低粘土的粘性，以确保盾构机在不同的地质情况下都可以顺利推进。（3）碴土改良的技术措施根据本工程的特殊地质条件和以往盾构施工的经验，主要采取如下技术措施：①在易喷涌地层掘进中，拟采取向土仓内注入高粘度泥浆、高分子材料或膨润土的方法进行碴土改良，提高和易性降低碴土透水性。②拟向刀盘面、土仓内和螺旋输送机内注入高分子分散剂或泡沫剂，改良碴土，减少刀盘刀具的磨损和结泥饼的概率。7、管片拼装（1）管片拼装流程管片的拼装流程见下图：图8.16管片拼装流程（2）拼装前准备①管片在管片输送器上按拼装顺序堆放，并检查管片螺栓孔、止水条的完整性。②盾构推进完成后应符合拼装要求，主要检查以下三方面：A、距离：千斤顶行程满足拼装要求，对1.5m环宽管片而言，至少要推进至1700mm；B、盾尾间隙：检查上一环管片的盾尾间隙，结合盾构机姿态确定纠偏量及纠偏措施，并确定下一环管片的选型。C、盾构机姿态：根据平面和高程的偏差，决定后续管片的类型。D、清除前上环管片和盾尾间隙内杂物，检查上环管片防水材料是否完好，如有损坏应及时采取修补措施。E、检查管片拼装机的动力及液压设备是否正常。（3）拼装作业管片拼装一般均按照先下后上、左右交错、纵向插入、封顶成环的工艺进行。①拼装过程中按各块管片位置，缩回相应位置的千斤顶，形成管片拼装空间，使管片到位，然后伸出千斤顶完成一块管片的拼装作业，千斤顶操作人员在反复伸缩千斤顶时必须确保盾构机不后退、不变坡、不变向的要求，并要与拼装操作人员密切配合。②逐块拼装管片时要注意确保相邻两块管片接头的环面平正，内弧面平正，纵缝的管片端面密贴。③最后把封口块管片送到位，伸出对应的盾构千斤顶将封口块管片插入成环，作圆环校正，并全面检查所有螺栓。④在管片环脱离盾尾后对管片连接螺栓进行二次紧固，并随时紧固。⑤拼装过程中遇有管片损坏，应及时按规定进行修补。在拼装全过程必须保持已成环管片环面及拼装管片各个面清洁。（4）管片拼装时对盾尾刷的保护在盾构推进完成后，必须对管片拼装位置工作面进行清理检查，杜绝有颗粒性的杂物遗留在工作面内，特别要注意不能有管片连接螺栓、安装工具等遗留在工作面。遗留在工作面的螺栓等杂物在盾构推进过程中容易进入盾尾位置，将对盾尾密封造成致命的损害。（5）拼装成环验收标准①管片无贯穿裂缝，无大于0.2mm宽的裂缝及混凝土剥落现象。②管片拼装质量应以满足设计要求的隧道轴线偏差和有关规范要求的椭圆度及环、纵缝错台标准进行控制。8、渣土外运每环掘进完成后，渣土由电瓶车运出隧道至出土口，由45t门吊吊出倒入存渣池，最后由泥头车外运至渣土受纳场。9、管片输送与拼装（1）管片输送①管片防水将浆液装入竖井内的浆液车管片由生产厂家生产好之后运输到工地管片存放场地，在管片运输到井下之前，应把管片防水挤压式橡胶密封条材料在地面贴好，具体工艺见有关技术图纸说明。②地面管片运输通过16吨龙门吊用吊带把管片运输到井口。③管片下井管片通过16吨龙门用吊带从竖井吊入，放到管片车上。④管片运入隧道带管片车的电瓶车向前进入隧道，停在盾构1号和2号车架内。（2）管片拼装通常，一环管片由一套管片块一步步地由管片拼装机拼装而成。管片块之间由人工插入的螺栓连接在一起。成环管片通过纵向连接螺栓与相邻环连接。最小且最后安装的管片块为封顶块。①管片选择在进行拼装之前，首先要进行管片选择。在特定的情况下选择拼装何种形式的管片必须考虑多种不同的条件。由于各种条件越来越复杂，建筑限界要求越来越严，管片选择也越来难,操作手必须了解上一环拼装的管片的姿态。这些信息可以从以下几方面获得：—盾构主体和盾尾之间的铰接油缸的伸长量。—拼装好的管片与盾尾内径之间的间隙（盾尾间隙）—顶在上一环拼装好的管片上的主推进油缸的伸长量当以上所有测量工作都完成以后，可以开始选择管片长度及型号。②管片拼装前的起动顺序在管片拼装之前，首先需要在盾构机的中央操作室的控制面板上进行管片拼装前的起动控制，具体步骤如下：A、起动管片拼装机油泵B、起动推进系统油泵C、起动辅助系统油泵B、选择管片拼装模式③管片起吊、移动管片需要一片一片地由盾构机上的管片吊车卸下，管片一部分放在管片存放机上，另外一部分放在1号台车附近的管片存放区内。首先用管片吊机将管片从管片运输车上吊起，转90度移动送至管片存放机的堆放平台上，管片存放机前行至管片拼装机下方，每次一片管片吊放到管片存放机上以后，都将向前移动一步。具体操作步骤如下：A、在管片上装上吊装螺栓。B、降下管片吊车，锁住吊装螺栓。C、用管片吊车吊起管片，向管片存放机机方向前进。D、降下管片吊车，将管片放在存放机上。E、松开吊装螺栓，去吊运下一块管片。F、升起管片存放机。G、管片存放机将管片向前输送到管片准备拼装区域。H、降下管片存放机。I、收回管片存放机。以上管片存放机的动作可以通过管片拼装机操纵盒或者盾构操作室前方的控制盒进行控制。④管片拼装就位在管片拼装之前，要在以下位置进行3种形式的测量：—推进千斤顶4、8、12、16的伸长量。—铰接油缸伸长量。—盾尾间隙，即上一环管外皮与盾构盾尾内径之间的间隙。这些测量结果将记录在管片拼装报表中。拼装时，管片拼装机从下向上次序安装管片。待底部管片就位后，依次拼装两侧的标准管片和邻接管片，最后安装封顶管片，封顶块搭接其长度的1/2（进出洞处特殊环衬砌先搭接1/3），径向推上，然后纵向插入成环。安装机尽量居中安装，以减少接缝出现错台，保证拼装质量。管片就位后立即安装并拧紧管片弯曲螺栓，以固定管片位置，控制接缝张角。管片拼装成环后再拧紧一次，待推出盾尾至10环时再复紧一次。注意：应先穿纵向螺栓，后穿环向螺栓。 为了既能安装管片，又能保持千斤顶对工作面的推力，采取安装哪个部位的管片，就可以收回该部位的千斤顶，管片安好后，千斤顶立即顶紧该管片，其余千斤顶维持工作状态。这样可以保持工作面推力，盾构不致后退。具体的拼装顺序如下：A、当管片由管片存放机送到管片拼装机下后，降下管片拼装机，对准管片上的吊装螺栓。B、锁紧吊装螺栓。 C、将管片拼装区域的2个、3个或者4个千斤顶缩回。D、用管片拼装机缩住管片、提升、前移（推进方向），旋转并将管片放到要求的位置，E、在一个千斤顶顶上以后，通过调整拼装机头部的平板，可以使管片错台达到允许范围之内。管片由其他千斤顶顶住并穿上螺栓拧紧F、松开吊装螺栓并从管片上移出管片拼装机，将其转回提升管片的位置，准备安装下一块管片。吊装螺栓要卸下继续使用。G、重复1-6步，直到把3个标准块和2个连接块拼装完毕。H、最后进行封顶块的安装—封顶块与其他管片一样由管片拼装机进行安装—核实2块临接块内弧面前部的间距。—为使封顶块插入顺利，密封胶条应用肥皂擦（减小磨擦）—为避免管片损坏，在把封顶块