泥水平衡盾构掘进施工工艺

泥水平衡盾构掘进施工工艺中铁隧道局集团有限公司二〇二〇年十月泥水平衡式盾构机在目前国内穿江越海、高水压高渗透性地层、大断面软土地层隧道施工中发挥着重要作用。施工所采用的泥水盾构机主要分为直排式泥水盾构及气垫式泥水盾构。我单位参建的华南片区泥水盾构项目，因气垫式泥水盾构机对前方开挖面及上覆土稳定性控制精度高、安全系数高等优势得到青睐。本文以我单位在建的汕头市苏埃通道工程为依托（该工程地质条复杂，对于气垫式泥水平衡式盾构机掘进施工较为典型），主要从气垫式泥水平衡盾构机施工原理，盾构掘进施工过程中的主要施工阶段、重点施工工艺及操作要点施进行说明。从泥水盾构始发掘进施工、泥水盾构掘进施工及盾构接收施工三个主要施工环节进行介绍，针对每个施工环节的重要施工工序及操作要点进行重点针对性简绍。最后对泥水盾构掘进施工过程中出现过的典型技术问题、技术难题进行总结反思，对泥水盾构施工的重点施工风险产生原因、危害、预控措施、处置措施进行简绍，为今后类似工程提供借鉴参考。前言目录CONTENTS

第一部分工艺简介

第二部分工艺内容

第四部分风险管控及经验总结

第三部分工艺流程及要点一、工艺简介泥水平衡盾构掘进施工工艺简介-工艺原理泥水平衡盾构通过向开挖仓内加入泥浆来平衡开挖面的水土压力，刀盘刀具的旋转切削和推进在泥浆的环境下进行。渣土与泥浆混合通过泥浆泵抽出，新鲜泥浆是通过盾构泥浆环流系统进行持续补充。气垫式泥水平衡盾构机压力仓由泥水仓（开挖仓）和气垫仓组成，通过调节气垫仓的压力及液位控制间接调整泥水仓的工作压力，膨润土泥浆充满开挖仓并在开挖面形成泥膜，保持开挖面的稳定及控制地面沉降。泥水平衡盾构掘进施工工艺简介-施工流程泥水盾构施工总体阶段分为：根据地质勘察资料、隧道设计图纸、周边环境等进行盾构、泥水分离设备选型及适应性分析；现场盾构组装、泥水处理场、盾构始发等土建准备工作；盾构掘进施工；盾构贯通。其中泥水盾构掘进施工按照施工阶段划分，主要分为盾构始发试掘进段、正式掘进施工段及盾构接收段施工。始发试掘进始发准备工作设备各系统负载调试始发掘进相关风险控制掘进参数总结优化掘进控制指标总结人员操作正式掘进高效有序推进过程风险控制过程纠偏盾构接收接收准备工作接收掘进风险控制工欲善其事，必先利其器。综合工程地质情况、周边环境、施工重难点、设计情况进行盾构设备选型，依托完善的盾构选型、适应性分析、设备监造管理体系，充分考虑保障盾构机顺利完成掘进任务的关键影响因素，在常规设计基础上进行针对性设计，提高盾构设备在复杂地质条件下的适应性。好的设备选型设计是隧道掘进施工成功的一半。序号关键因素盾构机针对性设计1长距离、浅覆土、高水压海域掘进选用泥水盾构机2刀具消耗大，海底浅埋软土带压进仓难，规避带压进仓换刀风险常压刀盘3刀具使用性能保障刀具状态监测系统4基岩强度高、刀盘受冲击和偏心载荷伸缩主驱动5带压进仓作业预留饱和潜水穿梭舱接口6常压刀盘开口率较小、厚度大，易滞排结泥饼强化刀盘冲刷系统7孤石和基岩强度高碎石机具备高强度破碎能力和油管防磨损设计8盾构机主机重量大，易栽头推进油缸自由分组设计9盾尾密封可靠性盾尾刷设计5道尾刷+1道止浆板泥水平衡盾构掘进施工工艺简介-施工流程（盾构选型设计案例）泥水平衡盾构施掘进工工艺简介-工艺特点泥水平衡盾构优点压力控制精度高，开挖面稳定及地面沉降控制可控。对各类地质条件的综合适应性更强（尤其是高渗透性、高水压地层）。刀盘扭矩、盾构推力相对较小，刀盘刀具尾刷寿命长，适用大断面、长距离隧道。泥水管道连续输送，施工性能良好，输送速度快而均匀。占用隧道空间小，更便于隧道内的结构同步施工。隧洞内施工环境较好。泥水平衡盾构缺点泥水压力波动较敏感，即压力波动传递快，对操作人员要求高。对设备密封性、地质探孔封堵质量要求高，配置的仓内冲刷管路易磨损，管控要求及风险高。需要配置泥水处理厂进行泥水处理系统分离处理，占地面积较大。泥浆环流出渣易滞排，影响掘进效率，滞排控制技术要求高。在经济方面，增加了泥水处理系统、泥水环流系统，进行渣浆分离处理及废浆处理，施工费用较高。泥水平衡盾构掘进施工工艺简介-适用性地层渗透性当地层的渗透系数小于10-7m/s时，可选用土压平衡盾构；地层渗透系数10-7m/s～10-4m/s之间时，可选土压平衡、泥水平衡盾构；地层渗透系数大于10-4m/s时，宜选泥水平衡盾构。地层颗粒级配根据地层渗透系数与盾构的机型的关系，若地层以各种级配富水的砂层、砂砾层为主时，宜选用泥水盾构；其他地层宜选用土压平衡盾构。地层水压当水压大于0.3MPa时，适宜采用泥水盾构。如采用土压平衡盾构，螺旋输送机难以形成有效的土塞效应，易失压坍塌，

可通过增大螺旋输送机的长度或采用二级螺旋输送机。（双模盾构）泥水平衡盾构掘进施工工艺简介-实施依据国家和省的有关政策、法规和条例、规定国家和现行设计规范、施工规范、验收标准本工程签订的工程承包合同、招标文件总体性实施施工组织设计设计文件地质勘察资料（详勘、补勘）建（构）筑物调查资料工程现场施工调查报告、管理策划书、专项施工方案盾构机等设备使用说明书、图纸现有的技术水平、管理水平和机械设备装备能力及施工经验我单位类似工程施工经验、技术总结泥水平衡盾构掘进施工工艺简介-实施依据GB18173.4-2010高分子防水材料第4部分:盾构法隧道管片用橡胶密封垫国家质量监督检验检疫.国标GB/T31061-2014盾构法隧道管片用软木橡胶衬垫国家质量监督检验检疫.GB/T34650-2017全断面隧道掘进机盾构机安全要求国家质量监督检验检疫.GB/T35019-2018全断面隧道掘进机泥水平衡盾构机国家市场监督管理总局.GB/T38901-2020纤维混凝土盾构管片国家市场监督管理总局.GB50446-2017盾构法隧道施工及验收规范住房和城乡建设部CJ/T446-2014泥水平衡盾构机住房和城乡建设部行标、作业规范、规程CJ/T164-2011盾构隧道管片质量检测技术标准住房和城乡建设部CJ]J/T192-2012盾构可切削混凝土配筋技术规程住房和城乡建设部CJJ217-2014盾构法开仓及气压作业技术规范住房和城乡建设部JB/T11861-2014盾构机切削刀具工业和信息化部JB/T12162-2015建筑施工机械与设备盾构机术语和商业规格工业和信息化部JB/T12968-2016盾构机用变频调速三相异步电动机技术条件工业和信息化部JB/T13707-2019全断面隧道掘进机复合式盾构机工业和信息化部JC/T2030-2010预制混凝土衬砌管片生产工艺技术规程工业和信息化部NB/T10221-2019盾构始发与接收冻结法施工及验收规范国家能源局SY/T7023-2014油气输送管道工程水域盾构法隧道穿越设计规范国家能源局T/CCMA0047-2016盾构机操作工

T/CCMA0063-2018盾构机操作、使用规范

T/CDSA305.16-2018盾构维护高气压作业规程中国潜水打捞行业协会T/CECS563-2018盾构法隧道同步注浆材料应用技术规程中国工程建设标准化协.T/CECS610-2019盾构法输水隧道结构设计规程中国工程建设标准化协.T/CSPSTC42-2019盾构隧道施工测量技术规范

TB10181-2017铁路隧道盾构法技术规程国家铁路局TB10181-2017E铁路隧道盾构法技术规程（英文版)国家铁路局二、工艺内容泥水平衡盾构掘进施工工艺内容泥水平衡盾构掘进施工工艺内容掘进参数控制依据主动参数：刀具贯入度、推进速度、刀盘转速；被动参数：控制扭矩波动、挤压力波动值主要管控内控工艺要素注浆管理刀具管理建压管理泥浆管理环流管理施工测量、监测姿态管理设备管理同步注浆、二次补充注浆浆液配比及性能、注浆量、注浆压力、注浆分配、注浆速率刀具配置、刀具使用情况监控分析压力设定、压力调整、压力控制泥浆性能参数控制（比重、粘度）、长时间停机泥浆置换进排浆流量、冲刷流量、停机环流测量：控制点、导向系统、管片姿态、人工复核监测：地表沉降、结构变形收敛、破损及渗漏水盾构掘进姿态滚动角、管片姿态配套设备、盾构整机完好率地质情况、设备配置地表沉降情况、地质情况、管片上浮量地质情况、经验总结、掘进参数变化情况、刀具旋转及温度检测情况地质及水文情况、地表沉降监测数据、水土压力地质情况-粒径、粘性、密度；单位时间出渣量相关规范、文件要求设计线路、盾尾间隙、油缸行程差、规范要求相关规范要求管片拼装防水粘贴、管片点位、拼装精度、螺栓复紧设备管理文件地质情况-粒径分布、自稳能力三、工艺流程及要点超大直径泥水盾构始发施工共分为四个阶段：盾构机下井前施工准备、盾构机组装调试及洞门工作、盾构空推负环安装、盾构始发建仓及试掘进。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进第二阶段盾构机下井组装调试，同时完成地面设备安装与调试、反力架安装、洞门密封装置安装、洞门破除提供盾构刀盘始发掘进密闭空间，防栽头导轨安装保障试掘进期间盾构姿态可控，为盾构空推及始发掘进提供条件。第一阶段进行始发端头软弱土体加固处理，始发端头降水，盾构始发主体结构施工及所需预埋构件导轨安装，始发台、圆弧导台结构施工，保障始发洞门安全，为盾构组装调试提供条件。第三阶段进行盾构空推及负环安装，盾构主机在始发台导轨上滑行，盾构后配套拖车在结构底板上方导轨滑行，负环管片通过始发台及钢构件支撑固定保持稳定，盾构刀盘抵拢开挖面空推结束。第四阶段第四阶段进行洞门密封试验，泥水仓建仓，环流系统调试，盾构试掘进，盾尾通过洞门密封后盾构试掘进完成，洞门二次密封，进入正常泥水盾构掘进施工作业，盾尾通过洞门密封后启动同步注浆，泥水仓按照计算值进行建压，对试掘进参数进行总结。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进盾构机下井准备施工阶段始发掘进洞门工作及空推准备盾构机组装调试及空推准备盾构空推负环安装延长导轨安装始发端头地层加固、降水井施工主体结构施工预埋件安装始发台、圆弧导台施工、卷扬机安装盾构机组装、调试洞门密封安装及下部填充反力架底块安装始发端头降水作业洞门破除盾尾间隙钢垫条安装首环负环安装及加固盾构空推及负环安装反力架安装及支撑固定负环型钢支撑体系安装负环加固洞门密封封堵始发试掘进盾尾通过密封装置始发掘进盾构始发建仓及效果验证加固效果检测洞门钢环密实度检测空洞处理补充加固盾构刀盘顶拢开挖面参数设定洞门二次密封始发端头加固工序要点始发端头加固可以单独选择取其中的一种工法，也可选用其组合工法。具体选用那种工法，取决于地质、地下水、覆盖层、盾构直径、盾构机型、施工环境等因素，同时还应考虑安全性、施工性、成本、进度等要求。土体预加固：主要有注浆、置换、搅拌、旋喷以及冷冻等方法，常用的加固方法为搅拌桩满堂加固+外包素墙+高压旋喷桩接缝止水。注：当始发端头不具备加固条件时，可采用密闭式钢套筒始发方法，保障始发安全。对加固体质量进行抽芯检测：28天土体无侧限抗压强度不小于1MPa；桩身水泥土搅拌均匀、胶结较好；芯样多呈柱状，少量碎块状；桩长及范围符合设计要求。端头三轴搅拌桩土体加固：纵向长度不小于主机长L+3m竖向加固范围隧道顶3-5m至隧道底3-5m；横向隧道外3-5m。对加固体质量进行水平探孔检测：始发洞门水平探孔进入加固土体深度不小于2m；布孔范围为整个始发洞门，按照上梳下密、渗透性强地层针对行布设的原则；要求探孔无明显线流，水中无泥砂、出水量不大于40L/h。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进始发端头降水井工序要点为进一步降低盾构始发施工洞门渗漏突泥涌水风险，需要设置降水井，降水井位置根据隧道底部地层与加固深度关系一般设置于加固体外侧。在始发洞门围护结构凿除前对始发井端头加固区域进行降水，降水井井底进入隧道底部以下不少于2m，降水井数量及布置根据实际地质情况进行配置。降水井在始发端头旋喷桩及补充注浆完成后进行施工，将水位降至隧道底部以后再进行破除洞门作业。在洞门凿除前进行始发端头降水观测，观测方法为保证动水位降到隧道底板以下1m后，对静水位进行监测，达到隧道底部0.5m以下。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进始发段主体结构施工及预埋件安装工序要点泥水盾一般为整机始发，盾构机下井组装前要完成盾构机组装范围的主体结构及盾构组装、始发过程中所需的预埋件。主体结构一般分为始发井、后配套段、副井口（结构净空尺寸满足盾构机组装始发需求）。根据线路设计、盾构机结构尺寸、盾构主机重心位置等进行盾构始发姿态设计和盾构组装、盾构始发所需预埋件设计，主体结构施工过程中进行预埋，主要有拖车轨道预埋钢板、卷扬机预埋钢板、反力架支撑预埋钢板、负环支撑预埋钢板、始发台预埋钢筋、洞门预埋钢环、洞门预埋注浆管。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进始发台、圆弧导台施工、卷扬机安装工序要点为满足盾构组装及始发推进需要，在主体结构完成后盾构机下井前，需要在始发井底板位置施工始发导台，在1#拖车组装位置设置圆弧导台及卷扬机。其中圆弧导台、卷扬机按照盾构机设计情况按需安装。盾构始发导台施工在底板上布设测量控制点，复测洞门钢环实际位置，根据实测的数据对盾构机始发台中心位置进行修正；依据隧道设计轴线与安装完成的洞门钢环定出盾构进洞姿态空间位置，反推出始发台的空间位置，结构长度等于盾构主机长度。始发台轴线为盾构机始发轴线，其坡度为盾构机的始发设计坡度。始发台预埋钢板安装误差不得大于±5mm。在盾构始发井主体结构完成后施工始发导台，采用钢筋混凝土结构形式，共分为3部分，分别为左侧边导台、中间导台及右侧边导台，在对应盾构主机盾体焊接位置预留焊接通道，导台顶部设置始发导轨，导轨与盾壳直接接触，导轨通过焊接钢压板进行固定。始发导台设计需满足盾构机主机自重（整机最重单件）承载要求，设计时考虑盾构机重心位置，盾构机主机重心前方范围的始发台结构强度适当加强，考虑盾构机重心位于始发台端部的受力最不利工况。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进始发台、圆弧导台施工、卷扬机安装工序要点圆弧导台施工根据1#拖车组装位置及洞外（包括负环）行走范围，预先在对应的结构底板里程范围施做C30混凝土圆弧导台，圆弧导台长度30m，弧面直径为设计的管片内径，标高按照顺延至负环内弧标高，强度满足拖车自重承载要求。始发掘进过程中同步在圆弧导台上安装口字件。以便供盾构剩余后配套拖车行走，进入盾构井之后转换到管片内弧面上行走。卷扬机安装根据盾构机后配套拖车所需拖动力配置卷扬机，卷扬机安装位置位于1号拖车组装位置后方，卷扬机通过底座与预埋钢板焊接及H型钢进行固定。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进盾构机组装调试要点依次将管片小车、盾构后配套1号拖车、盾构主机、刀盘吊入始发工作井组装，同时在副井口吊入依次盾构后配套拖车，采用预先安装好的卷扬机进行拖车井下移动定位；将刀盘、盾构主机、盾构后配套进行连接组装进行整机调试。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进辅助设施构件安装工序要点盾构机井下对接完成后进行反力架安装及支撑固定，根据计算反力架设计满足盾构始发最大推力承载要求，反力架横断面与盾构机主机横断面平行安装，安装顺序为从下至上左右对称。盾构机盾体组装完成后进行负环支撑体系安装，盾构机空推前在始发台两侧安装三角支架与主体结构共同组成负环支撑体系。H型钢支架底部与底板预埋钢板焊接、侧面与主体结构侧墙预埋钢板焊接。三角支架顶部位于盾壳左右腰部位置并在纵向安装固定175H型钢,175H型钢并与盾壳密贴，H型钢支架间距2m，分布范围反力架至洞门。盾构机盾尾组装完成后在盾尾内安装钢垫条，在首环负环管片安装前，在盾尾底部180°范围焊接钢垫条，提供负环管片下部盾尾间隙。钢垫条错开推进油缸顶推范围，数量保障每块管片不少于2根，均匀分布，长度为盾尾加强环至油缸撑靴，钢垫条厚度为理论盾尾间隙，放向与盾构主机轴线平行，固定方式为焊接（点焊满足盾构机推进时不被管片拖动即可）。当盾构推力足够稳定管片姿态后即可割除钢垫块。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进洞门准备工作要点洞门准备工作主要包括在盾构机组装及调试期间对洞门预埋钢环背后混凝土填充密实度进行检测、洞门密封装置安装、洞门破除（钢筋混凝土地连墙围护结构）及洞门内延长导轨安装。洞门预埋钢环填充密实度检测，在洞门钢环外部主体侧墙施工完成后盾构始发前，需对洞门钢环背侧混凝土填充密实度进行检测，对存在空洞、填充不密实的部位进行开孔灌注混凝土、砂浆，确保洞门钢环背侧填充密实，以免在盾构始发建压掘进过程中出现渗漏，影响盾构始发掘进。洞门密封安装在盾构始发前安装洞门临时密封装置，密封装置由密封环、帘布橡胶板、折页压板、垫片和螺栓等组成，为防止盾构斜体始发洞门密封长度不足引起洞门漏浆，设置延长洞门，延长洞门内设置两道钢丝刷。两道钢丝刷及两道帘布橡胶板之间预留油脂加注孔。安装密封环后对密封环底部施做混凝土填充洞门与始发台前段的空隙，其尺寸和始发导台相同。施做前将底部预留的注浆及油脂孔的注浆管及油管接出。在洞门下部帘布橡胶板后部加设弹簧钢板或在帘布橡胶板后部加设防渗海绵。在延长洞门及洞门密封装置安装完成后,对各接缝进行焊接加固，洞门密封装置劲板与延长洞门满焊，增强洞门密封装置整体刚度。在延长洞门与预埋钢环接缝处加焊钢板，对接缝位置形成有效封堵，在延长洞门与洞门密封连接位置增加“U”型卡扣，并焊接牢固，增强整体强度。始发建仓前洞门钢丝刷密封腔体内充填油脂，以增强密封装置的密封效果。地面配置油脂泵，在盾构试掘进期间进行注脂作业。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进洞门准备工作要点洞门破除是对洞门范围内的钢筋混凝土地梁强围护结构进行破除，洞门破除前需完成端头加固体检测并进行降水，满足要求前提下，在盾构机组装调试期间开始洞门破除作业。采用竖向分层横向分块从上到下左右对称的方式进行破除。破除作业平台采用脚手架进行搭设，第一次破除至迎土面钢筋位置，剩余部分待盾构机调试完成后进行第二次破除。破除前在第一层上弧段，采用水钻取孔，提供破除临空面。每破除一块区域及时检查始发洞门的净空尺寸，严禁混凝土及钢筋侵入洞门钢环范围内。始发台与洞门密封环之间搭设清碴平台，凿除下的混凝土碴由人工配合PC-60挖机进行装运至吊斗，使用吊斗由吊机吊运出基坑，洞门破除期间加强基坑、破除面监测。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进洞门准备工作要点延长导轨安装主要目的是防止盾构机刀盘在洞门范围空推及后续进入加固体过程出现栽头。在洞门破除后设置延长导轨，布置范围为腰部以下，以确保盾构顺利水平始发。盾构延长洞门导轨位置及长度的确定：延长导轨前端（掘进方向）位置需设置在盾构主机切口后方，距离不小于50mm（具体位置需根据洞门开挖面平整情况，提前进行三维模拟盾构机顶拢至开挖面时的实际位置），延长导轨后端位置尽量距离始发导台近，但不能影响洞门密封帘布橡胶板及折页板的翻转。导轨材质、数量满足承载要求,导轨采用植筋+焊接的方式与洞门进行连接固。进行定位后进行钻孔植筋固定，待植筋胶凝固后，在导轨及钢环之间焊接钢板帮焊，以加强导轨和钢环的整体性。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进首环负环安装工序要点根据反力架到始发洞门的距离、正洞环与洞门位置关系计算负环数量及起讫里程。首环负环管片封顶块点位设计为顶部位置，其他后续负环管片点位根据线路及盾构机姿态情况进行确定。盾构机调试完成后开始负环安装。在拼装首环负环管片第一块管片时，首块管片位置需提前进行放点定位，要求定位精准，拼装准确，首块定位安装完成后采用槽钢进行临时固定牢固后继续安装左右相邻块，确保管片首块安装角度及位置符合设计要求。每定位完成一块管片，立即连接紧固管片环向螺栓，并在相邻两块之间焊接U型钢板进行管片固定，固定完成后移开管片安装机，之后依次安装后续块。安装至腰部时需在负环管片前后焊接“L”型钢板以提供管片拼装的反力及临时稳定管片，保证拼装完成的管片在未成环前不变形或下落，“L”型钢板焊接必须保证在同一断面上。管片拼装成环后，将“L”型钢板全部割除，利用盾构机推进油缸将管片缓慢推出至设定位置。首环负环管片反力架侧断面直接顶拢反力架承载面,若首环负环管片位置距离反力架有一定距离L(L＜管片环宽B），在首环负环顶推至设计位置后采用钢管支撑焊接连接首环负环及反力架，钢支撑型号及数量需满足始发掘进总推力的承载要求。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进泥水盾构始发-盾构空推及负环安装盾构空推及负环安装固定工序要点盾构空推首环负环管片拼装定位完成后盾构开始空推，空推过程中负环管片每脱出盾尾1m停机一次对负环进行加固，加固完成后继续空推，推进油缸行程满足下一环负环拼装后停止推进，进行负环管片拼装。盾构空推推力根据盾构摩擦阻力进行计算，速度控制在5mm/min～10mm/min，各组推进油缸推力均衡分配。设置专人对后配套拖车轮对、拖车与主体结构物净空、反力架、始发导轨进行巡视检查，若出现问题，及时停机进行处理。盾构机刀盘通过洞门密封装置时，洞门圈四周不少于6个位置进行观察，与盾构机内部保持联系畅通，洞门密封折页板翻转不正常时立即停机处理。观察密封板与盾构机外壳的相对尺寸与设计偏差是否在可承受范围内，确认完毕后继续推进。盾构机两侧有防止盾构机扭转的防扭块，在防扭块脱出始发台时停机割除，连接点要割除干净，防止防扭块对洞门造成损害。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进盾构空推及负环安装固定工序要点负环安装推进油缸行程满足下一环管片拼装，负环管片按照错缝的方式进行拼装，负环管片拼装点位根据实际盾尾间隙、盾构机姿态、推进油缸行程差综合考虑进行选择，保持负环管片轴线与盾构主机轴线平行盾尾间隙良好。负环管片每拖出盾尾1m进行加固1次加固，将负环管片外弧面与始发台导轨、支架体系型钢之间空隙用钢楔子垫实支撑，在左右边导台顶面设置H型钢支撑，斜向支撑于负环管片，与预埋钢板焊接牢固。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进盾构空推及负环安装固定工序要点盾构机防扭装置盾构机刀盘进洞切削掌子面时会产生巨大的扭矩，为了防止此时盾构机壳体在始发导轨上发生偏转，盾构机掘进前在始发导轨两侧的盾构机壳体上焊接防扭装置（可采用H175双拼型钢、T型钢板等），防扭装置每隔1.5m左右在盾构机两侧各焊接一个。随着盾构机在始发基座上向前推进，当防扭装置靠近洞门密封时，要及时将其割除，防止其破坏洞门密封。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进盾构始发建仓工序要点盾构空推至开挖面后进行停机建仓及洞门密封严密性试验，分四步进行：第一步：将气垫仓与泥水仓连通阀关闭，并将泥水仓排气阀打开，气垫仓排气阀关闭。第二步：通过泥浆环流系统将准备好的浆液注入仓内，仓内泥浆液注入速度控制在每10inm上升1m左右，至仓内泥浆液面上升至中线上2m-3m位置。第三步：对气垫仓进行缓慢逐次加压，每次加压不高于0.1bar，观察盾构机前后仓内的液位显示，当泥水仓最上方的排气阀开始喷出泥浆时，将排气阀门关闭。检查气垫仓液位，若液位在中心线-0.5m～+0.5m，不需调整，若在此范围之外，启动泥浆循环系统，微调液位至该范围，此时切口环顶部压力显示为0。第四步：低速转动刀盘约15分钟，同时对气垫仓加压至切口环顶部压力显示为0.1bar，打开泥水仓排气阀，将转动刀盘搅拌产生的气体排出。再缓慢降低气压，直至将切口环顶部压力缓慢调成0bar。建仓整个过程检查洞门密封情况，若出现渗漏立即进行处理。当渗漏量较小不影响泥浆环流时及时封堵，若泥浆渗漏量较大，需立即停止加注泥浆、气压加载，查明原因处理完毕后方可继续注入泥浆。建仓的同时向两道密封刷之间注入密封油脂。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进参数设定及始发试掘进要点试掘进过程严格控制盾构机掘进参数，盾构主机盾尾通过洞门密封进入地层后试掘进结束。掘进速度不宜太快5mm/min～15mm/min，扭矩控制在3000KN﹒m以下,总推力控制在反力架提供能力范围内，刀盘转速0.6rpm～0.8rpm。注意调整各系统参数、掘进参数、泥浆参数保证盾构的顺利掘进。在刀盘进入素墙掘进时，注意掘进参数变化，刀盘全部进入土体后，泥水仓压力应逐环提高至计算压力。加强刀盘转速、刀具贯入度、刀具线速度、推进速度及推力控制，避免刀具所受冲击力过大造成刀具损坏、盾体发生扭转。熟悉盾构各项性能，完成盾构整机磨合负载运转，用最短的时间对盾构机进行调试。熟练盾构和配套设备各项操作，掌握盾构施工操作流程和施工顺序。通过地表变形监测分析，反映盾构机进洞时以及推进时对周围环境的影响，掌握优化盾构推进参数及同步注浆量。盾构各系统负载调试，检验后配套设备的匹配能力，如泥水处理系统、垂直运输系统和水平运输系统等。熟悉管片拼装的操作工序，提高拼装质量，加快施工进度。收集数据，积累经验，为下一步正常快速的掘进施工提供参考依据和信息。试掘进目的泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进参数设定及始发试掘进要点洞门二次密封盾构机向前推进过程中，待盾尾最后一道钢丝刷完全进入密封环内后，在密封环处安装（0环）管片外，用20mm厚钢板加工成楔形，将最外侧折页压板与0环管片抵紧，并与密封环焊接固定，形成二次密封，确保盾构泥水压力平衡和提供密封效果，以保证盾构同步注浆顺利实施，楔形钢板可根据折页压板与O环管片之间间隙进行调整。始发掘进洞门密封装置完全与管片外弧面搭接，在进行密封装置检查并加固后，停机进行注浆，实行注浆量与压力双重控制。注浆期间，密封装置同步进行油脂注入，注意油脂压力控制，待浆液封闭成环后，按照理论计算进行建压，后续盾构机掘进进入试掘进正常状态。掘进若通过外包素墙，素墙掘进过程中注意掘进参数控制、刀具保护，速度不易过快，尤其在素墙即将被穿越时，由于素墙剩余厚度较小，推力过大易造成混凝土破裂，产生大块混凝土造成堵仓滞排。另注意建压控制，防止刀盘出加固区过程中，引起开挖面坍塌、地表沉降塌陷。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-始发试掘进总体施工流程掘进工序流程掘进开始刀具管理注浆管理进排浆参数监视进排浆流量开挖管理泥水管理参数管理进排浆泵压力正常掘进结束异常停机判断应急措施恢复掘进施工监测姿态管理泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进掘进参数设定及控制泥水仓压力设定及控制掘进姿态管理同步及二次注浆管片拼装质量控制刀具管理泥水各项指标控制开挖渣土量控制泥水环流冲刷管理防滞排管理及监测管理泥水平衡盾构掘进管理控制重点包含始发段掘进管理、正式段掘进管理，具体管理要点如下：掘进管理环流管理泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进参数管理盾构掘进过程，掘进施工技术要求高，需密切关注盾构掘进参数变化，保障盾构机设备完好率。施工过程中不断总结分析，加强对盾构掘进各项参数的控制、泥水管理、同步注浆及二次注浆管理、盾构掘进姿态的控制、施工监测的管理。保障盾构施工的安全、质量及工期要求。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进掘进参数控制要点主要针对推进速度、刀具贯入度、刀盘转速主动控制参数进行计算设定，总推力、刀盘扭矩属被动参数，主要与开挖面软硬程度、软硬不均程度、推进速度、刀盘转速、刀具磨损情况及仓底积渣（岩块）有关。掘进过程中主要控制扭矩、挤压力波动，并以掘进参数、刀具温度检测、旋转检测及磨损检测数据为依据，判断掘进状态。根据国重试验结论及现场实际掘进分析研判出如下设定参考值：序号地质刀具贯入度(mm/r)推进速度(mm/min)刀盘转速(r/min)备注1软土地层30.0～40.030.0～40.01.0～1.2速度高速刀盘中转速刀具较大贯入度2砂土地层25.0～35.025.0～35.01.0～1.2速度高速刀盘中转速刀具较大贯入度3粘性土地层10.0～15.015.0～20.01.2～1.4速度中低速刀盘中高转速刀具中低贯入度4卵石地层20.0～30.020.0～30.00.8～1.0速度较高速刀盘中低转速刀具较大贯入度5破碎带地层10.0～15.010.0～20.01.0～1.2速度中低速刀盘中转速刀具中低贯入度6软硬不均地层3.0～5.03.0～6.00.8～1.2速度低速刀盘中低转速刀具低贯入度7全断面硬岩地层5.0～8.010.0～15.01.5～1.8速度低速刀盘高转速刀具较低贯入度泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进F总推力F1泥水阻力F2刀盘挤压力F3主机摩擦力F4刀盘大圆环摩擦力F5尾刷管片摩擦力F6拖车摩擦力盾构直径、泥水压力地层软硬（标贯、抗压强度）、推挤速度、刀具磨损损坏情况盾构直径、主机长度、金属与土体摩擦系数、地层土压力、保径刀磨损损坏情况刀盘大圆环外径及宽度、金属与土体摩擦系数、地层侧向土压力、保径刀磨损损坏情况管片外径、管片与单道尾刷接触长度、油脂腔压力、尾刷道数、尾刷与管片摩擦系数后配套拖车重量、后配套滚动摩擦系数泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进T刀盘总扭矩T1刀具切削扭矩T2刀盘面板摩擦扭矩T3刀盘大圆环摩擦扭矩T4主轴承周向滚子摩擦扭矩T5主轴承轴向滚子摩擦扭矩T6驱动密封摩擦扭矩岩土抗压强度、刀具贯入度、刀具旋转分布半径（掘进过程扭矩波动主要来源）刀盘开口率、土体与金属摩擦系数、开挖直径、开挖面土压力（同时受到仓内积渣影响）刀盘大圆环外径及宽度、刀盘圆环四周土体侧压力、土体与金属摩擦系数刀盘自重、圆周滚子分布半径、滚子摩擦系数开挖直径、水土压力、开口率、轴向滚子分布半径、滚子摩擦系数外密封半径、密封单位长度压紧力、外密封数量、密封与金属摩擦系数、内密封半径、内密封数量刀盘空转扭矩（同时受到仓内积渣影响）泥水仓压力设定及控制（1）压力设定：海中基岩段掘进泥水仓压力按照静止土压力P0进行设定，并计算压力设定上下限，下限为主动土压力Pa上限为劈裂压力Pf。（2）压力控制：掘进过程严格控制液位波动，保持仓内环流顺畅，液位波动值控制在±0.5m以内，液位尽量保持在中部，如液位波动超出±0.5m立即开启旁通循环模式，并确认波动原因。（3）停机工况压力设定调整因刀具检查、换刀作业、设备检修等情况需要较长时间停机时（超过24h），为保障开挖面及上覆土稳定，将泥水压力逐步提高0.2bar。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进

因超大开挖直径引起的顶部与底部压差大，在设定顶部泥水压力P1=P3`平衡状态时，开挖直径越大导致底部泥水压力与开挖面底部静止土压力差值越大，以本工程全断面软土为例：即P3`-P3=(K0(λ淤泥H1+λ淤泥质土D)-(P1+0.12D)=K0λ淤泥质土D-0.12D=0.14D-0.12D=0.02D若D=15m，则压差为0.3bar①精准建压技术：通过泥水仓压与孔隙水压及土体位移监测，结合理论计算，研究出不同地质条件的静止水土压力、侧压力系数取值、劈裂压力计算公式(Pf=σ3·（1+sinφ）+c·cosφ，σ3=γz+q·（1-sinφ））确定了不同地层泥水建压计算高度（H1+nD)；实现泥水压力设定精准化。②掘进过程泥水仓压力控制技术：掘进过程中通过环流及冲刷系统控制技术防止压力波动。③地表监测—液位—压力波动—补气量于一体的综合监测信息控制。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进盾构姿态控制要点（1）测量精度控制主要测量控制措施：控制点采用强制对中（可避免对中误差）、长边布设控制点（提高盾构贯通精度）、主副导线测量（提高控制点精度）、利用现场条件布设地下控制网较长起算边（提高贯通精度）。盾构导向系统，精准计算多级复核线路DTA数据并进行输入导出校核对比，施工中采用了人工加自动两种方式同时进行测量（自动导向人工复核），确保测量精度。每次导向系统搬站进行搬站前后盾构姿态校核，偏差控制在20mm以内，若偏差值大于200mm则需对盾构姿态进行复测，查找偏差原因。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进（2）盾构掘进姿态控制要点在盾构掘进过程中，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；在软弱地层中掘进，因地层提供的滚动阻力小，可能会产生盾体滚动偏差；在浅埋全断面软土地层可能会出现盾构下沉或上漂问题；在上软下硬地层可能出现盾头下压困难问题；在线路变坡段或急弯段掘进，有可能产生较大的偏差。应及时调整盾构机姿态、纠正偏差；盾构掘进姿态控制在±50mm以内。常规控制措施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。注意事项盾构推进油缸各分区油压调整直接影响盾构姿态，确保推进系统完好；确保边刀（保径刀）完好，具有有效切削能力，尤其是在上软下硬地层；对于存在浅埋全断面软土地层的盾构选型设计时注意盾构机自重、重心科学配置；管片姿态控制也能直接影响盾构机姿态，严格点位选择及管片进入地层后稳定性控制，保障有效盾尾间隙；盾构导向系统是盾构掘进的眼睛，注意日常人工测量盾构机姿态勤检核导向姿态。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。允许滚动偏差≤1.5º，当超过1.5º时，盾构机报警，提示操纵者必须切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。（勤环向、增加反扭矩、减少不利阻力）竖直方向纠偏：控制盾构机方向的主要因素是千斤顶的单侧推力，当盾构机出现下俯时，可加大下侧千斤顶的推力，当盾构机出现上仰时，可加大上侧千斤顶的推力来进行纠偏。水平方向纠偏：与竖直方向纠偏的原理一样，左偏时应加大左侧千斤顶的推进压力，右偏时则应加大右侧千斤顶的推进压力。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进注浆管理流程泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进注浆量：可用下式进行计算Q=V·λλ——注浆率(水泥砂浆取1.3～2.5；石灰砂浆取1.0～1.2)

V——盾尾建筑空隙(m3)盾构掘进注浆工序流程及要点盾构掘进注浆目的主要是控制沉降、稳定隧道结构、辅助纠偏，浆液类型主要分为水硬性的水泥砂浆、双液浆及惰性的石灰砂浆（厚浆），注浆方式以同步掘进为主二次补充注浆为辅。注浆量采用注浆量及压力双控指标，注浆效果通过管片开孔、物探方法进行验证。浆液要求：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。②固结体强度：其无侧限抗压强度≥1.0Mpa；渗透系数≤1.0×10-8cm/s。③浆液结石率：>95%，即固结收缩率<5%。④浆液稠度：8～12cm。⑤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%。注浆压力：1.1～1.2倍静止土压；（P盾尾油脂＞P同步注浆＞P土压）。注浆标准：注浆压力达到设计压力或者注浆量达到设计的85％以上。浆液类型配合比水泥（kg）细砂（kg）粉煤灰（kg）膨润土（kg）消石灰（kg）水（kg）石灰砂浆2512903005080300浆液类型配合比水泥（kg）细砂（kg）粉煤灰(kg)（kg）膨润土（kg）外加剂水（kg）水泥砂浆150-200845845220/495始发、接收及软土段软硬不均、硬岩段A1A2A3A4A5A6A7A850%30%20%厚浆重要指标为坍落度100mm左右泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进二次注浆注浆目的：抑制二次沉降、防水；注浆类型：水泥单液浆，水泥水玻璃双液浆、其它浆液；注浆设备：一半使用双液注浆机；注浆控制：压力控制（一般控制在0.2～0.4MPa）；多点、少量、多次。因同注浆不饱满出现管片渗漏、地表沉较大问题时，进行二次补充注浆。注浆材料采用水泥浆单液浆+水泥～水玻璃双液浆，注浆顺序从底部注浆孔左右对称向上注浆，采用间歇性注浆方法，严控注浆压力防止出现管片变形。水泥采用P.O42.5普通水泥，水灰比采用1：1；玻美度控制在25～35be之间；水泥浆：水玻璃体积比1：1，双液浆凝固时间为40S左右，注浆压力宜大于注浆位置对应水土压力0.1～0.3MPa。注浆时必须密切关注洞门密封装置的变形情况或成型管片错台变化情况，出现漏浆或管片错台及时停止注浆。并将注浆孔封堵严密。注意：（1）同步注浆是控制盾构施工沉降的最有效的手段，要及时、足量；（2）根据不同的地质、水文情况需要及时的调整不同注浆配合比；（3）二次注浆一定注意控制好注浆压力，防止压力过大管片易错台、破损。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进管片拼装施工流程及要点管片选型以满足隧洞线型为前提，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。管片安装尽量从隧洞底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。封顶块安装前，对止水条进行润滑处理，安装时先搭接1200mm（管片环宽2m），径向推入，调整位置后缓慢纵向顶推。管片块安装到位后，及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力大于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。已安装完成环管片整环需喷涂环号，以便后续施工需要。管片止水条及衬垫粘贴管片选型、下井和运输组织管片吊机卸车、倒运管片管片安装区的清理管片安装与连接掘进2m盾构掘进管片螺栓复紧管片安装就位推进缸顶紧就位管片缩回安装部位置油缸管片拼装流程图管片拼装施工流程及要点（1）盾构掘进到预定长度，且拟定安装封顶块位置的推进油缸行程大于2600mm时（环宽2m），盾构机停止掘进，进行管片安装。（2）为保证管片安装精度，管片安装前需对安装区进行清理干净，无杂物。（3）管片安装时必须从底部开始，依次安装相邻块，最后插入封顶块，管片连接方式为逆时针方向，L1与B1连接，L2与B7连接。（4）管片安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，每安装一块管片，立即将管片纵环向连接螺栓插入连接，并用风动扳手紧固，方可移开管片安装机。（5）管片安装时与已安装环管片接触后严禁大幅度调整管片，避免损坏防水密封条，并应保证管片拼装质量，严禁出现错台。（6）管片拼装必须遵守管片螺栓3次复紧制度，即管片拼装成环后第一次复紧，盾构第二环掘进一半后第二次复紧和该环管片拖车盾尾进入地层内后第三次复紧。（7）若管片在拼装过程中出外弧面破损或防水部位破损需对该管片及时进行修补，若现场无法及时修补则需进行更换。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进管片拼装注意事项：管片拼装前要严格检查管片类型、质量、摆放顺序及止水条质量拼装最底部的一块是要清理干净下部的杂物拼装封顶块是要在止水条上涂抹润滑剂管片螺栓要进行三次紧固管片拼装成环后（拖车盾尾前）管片类型、拼装顺序、破损情况（尤其是外弧面）检查确认钢筋混凝土管片验收标准1.应在钢筋混凝土管片内弧面角部和端侧面，标记管片型号与编号、模具编号、生产日期和生产单位名称。2.钢筋混凝土管片质量应符合下列规定:①应按设计要求进行成品的结构性能检验，检验结果应符合设计要求。②混凝土强度等级和抗渗等级等性能应符合设计要求。③中心注浆孔预埋件应进行抗拉拔试验，试验结果应符合设计要求;当设计无要求时，抗拉拔力不应低于管片自重的7倍。④钢筋混凝土管片外观质量不应有严重缺陷;当出现一-般缺陷时，应采取技术措施进行处理。名称缺陷描述缺陷等级名称缺陷描述缺陷等级露筋管片内钢筋未被混凝土包裹而外露严重缺陷裂缝从管片混凝土表面延伸至内部且超过设计给出的允许宽度或深度的裂缝严重缺陷蜂窝混凝土表面缺少水泥砂浆而形成石子外露严重缺陷其他少量不影响管片结构性能或使用功能的裂缝一般缺陷孔洞混凝士中出现深度和最大长度均超过保护层厚度的孔穴严重缺陷预埋部位缺陷管片预埋件松动严重缺陷夹渣混凝土内夹有杂物且深度达到或超过保护层厚度严重缺陷预埋部位存在少量麻面、掉皮或掉角一般缺陷混凝土内夹有少量杂物且深度小于保护层厚度一般缺陷外形缺陷外弧面混凝土破损到密封槽位置严重缺陷疏松混凝土局部不密实严重缺陷存在少量且不影响结构性能或使用功能的棱角磕碰、翘曲不平或飞边凸肋等一般缺陷泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进管片拼装验收标准1.管片拼装前，应对上一衬砌环面进行清理。2.应控制盾构推进液压缸的压力和行程，并应保持盾构姿态和开挖面稳定。3.应根据管片位置和拼装顺序，逐块依次拼装成环。4.管片连接螺栓紧固扭矩应符合设计要求。管片拼装完成，脱出盾尾后，应对管片螺栓及时复紧。5.拼装管片时，应防止管片及防水密封条损坏。6.对已拼装成环的衬砌环应进行椭圆度抽查。检验项目允许偏差检验方法检验数量地铁隧道公路隧道铁路隧道水工隧道市政隧道油气隧道环数点数衬砌环椭圆度(‰)±5±6±6±8±5±6断面/全站仪每10环/衬砌环内错台(mm)566858尺量逐环4点/环衬砌环间错台(mm)677969尺量逐环管片拼装允许偏差和检验方法表管片验收标准1.应逐片检查外观质量，

检查结果应符合规范中规定;2.每生产15环管片应抽检1环管片进行几何尺寸和主筋保护层厚度检验，检验结果应符合规范中规定;3.每生产200环管片应进行水平拼装检验1次，检验结果应符合规范中规定。序号

项目允许偏差（mm）1宽度±12弧长±13厚度+3，-14主筋保护层厚度设计要求或+3～-5mm序号

项目允许偏差（mm）1环向缝间隙22纵向缝间隙23成环后内径±24成环后外径±6，-2钢筋混凝土管片几何尺寸偏差和混凝土保护层允许偏差表钢筋混凝土管片水平拼装检验允许偏差表泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进刀具管理根据工程地质特点，如刀具具备实施监测功能，可根据刀具旋转、温度情况及时的发现刀具的异常状况，若未配置刀具监测系统，根据盾构掘进参数进行综合判断分析刀具使用情况。在结合以往类似工程可借鉴的施工经验，拟定科学合理的刀盘、刀具检查计划，对刀具进行有计划的科学管理。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进地质情况研究及类似地层刀具使用情况调研、试验刀具配置刀具使用刀具检查及更换刀具维修及记录分析优化改进措施效果验证更优的刀具配置及参数组合过程监控刀具管理盾构常用刀具按其使用功能要分为分切削类和刮削类。切削类刀具以盘形滚刀为主，在随刀盘转动的同时，刀具通过自转挤压来切削岩石。按照盘形滚刀在刀盘上安装位置的不同，可分为中心刀、正滚刀和边滚刀；按照刀具配置的刀圈数量，可分为单刃刀、双刃刀和多刃刀。根据不同地质情况的需要，盘形滚刀又分为光面滚刀（标准刃宽、宽刃滚刀、重型滚刀）、镶齿滚刀（球齿、扁齿）、耐磨覆焊滚刀、梯度硬度滚刀等。软土、软岩地层可进行撕裂刀与滚刀互换。刮削刀具是指只随刀盘转动而没有自转的破岩刀具，刮削刀具的种类繁多，盾构上常用的刮削刀具主要有刮刀、切刀、齿刀、先行刀、仿形刀等。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进标准刀圈宽刃刀圈重型刀圈覆焊刀圈镶齿刀圈切刀边刮刀刀具管理某过江泥水盾构隧道5468m，开挖直径12.1m，常压刀盘，掘进水压8bar，隧底水压9.8bar，隧道主要穿越砂层，标贯击数大于50，砂层石英含量超过70％。刀具配置：多层刀具设计，32把常压先行刀+42把常压刮刀+86把带压刮刀+焊接式先行刀40把+10套辅臂边刮刀+2把软土式超挖刀。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进该工程过江隧道，在实际掘进过程中用了7月时间完成了2700m，平均掘进指标380m/月。案例泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进某复合地层泥水盾构过江隧道刀具配置案例软土掘进状态砂卵层、岩层掘进状态不同地层掘进工况：异常事件地质参数1参数2参数3参数4参数5参数6结泥饼粉质粘土掘进速度逐渐降低推力逐渐增大扭矩变化不明显挤压力逐渐增大

预筛渣量减少掘进速度逐渐降低推力逐渐增大扭矩逐渐增大/

渣土温度升高中心刀损坏软硬不均掘进速度逐渐降低推力逐渐增大/挤压力逐渐增大

边滚刀损坏软硬不均掘进速度逐渐降低推力逐渐增大扭矩逐渐增大挤压力轻微降低

卡盾全断面中风化砂岩掘进速度降低推力瞬间增大扭矩减小/

铰接油缸变长无法收回卡刀盘全断面硬岩（岩体破碎裂隙发育）//扭矩瞬间波动大、频繁/

切刀参与破岩软硬不均速度整体下降/扭矩瞬间波动大，整体上升刀盘挤压力瞬间波动大

舱内积碴黏土/软硬不均//扭矩逐渐增大泥水仓、气垫仓压力波动

出碴不畅黏土/软硬不均///泥水仓、气垫仓压力波动

前方突然障碍物加固体掘进速度突然降低推力突然增大扭矩瞬间波动大/

滚刀偏磨软硬不均/推力逐渐增大扭矩逐渐增大挤压力轻微降低

齿刀脱落软硬不均掘进速度降低推力逐渐增大扭矩轻微降低挤压力逐渐增大

遇孤石砾石层掘进速度波动推力突然增大扭矩瞬时增大挤压力瞬时增大

地层变硬黏土/软硬不均掘进速度逐渐降低推力逐渐增大扭矩逐渐增大挤压力逐渐增大

环流系统堵塞黏土/软硬不均///排浆环流流量突然减小泥水仓压力持续增大气垫仓液位上涨地层击穿冒浆软土///进浆流量大于排浆流量泥水仓压力持续变小气垫仓液位下降边刮刀损坏软硬不均掘进速度逐渐降低推力逐渐增大扭矩逐渐增大环流不畅泥水仓压力波动频繁

泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进刀具管理孤石、基岩段掘进过程，需要严格按照“有疑必检、有损必换”的原则进行刀具管理，且遵循“低贯入度、低扭矩”的原则进行参数设定及控制，避免刀盘刀具大量异常损坏，造成在海底长时间停机换刀掌子面失稳等风险。在施工过程建立刀具管理履历表，不断分析总结，进行优化创新。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进泥浆环流管理泥水平衡盾构通过泥浆环流的方式将开挖下来的渣土输送到隧道外，泥水环流系统是泥水平衡盾构掘进施工的重要系统，泥水环流系统使用的好坏直接决定了泥水盾构掘进施工效率及开挖面、上覆土的安全稳定性。掘进过程中泥水环流的主要控制参数为进浆流量Q进浆、排浆流量Q排浆。盾构环流流量与地层密度、掘进速度、开挖直径、泥浆性能（进排浆比重）有关。即单位时间内（1h）开挖出的渣土V需要的泥浆量即为进浆流量Q进浆，进浆流量Q进浆+单位时间内（1h）开挖出的渣土V即为排浆流量Q排浆。单位时间内（1h）开挖出的渣土V需要的泥浆量Q进浆可通过地层比重γ土、排浆比重γ排浆、进浆比重γ进浆计算出系数N，即Q进=N*VN=(γ土-γ排浆)/(γ排浆-γ进浆)Q排=Q进+V泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进泥浆环流管理气垫式泥水平衡盾构泥水循环常用工作模式主要为旁通模式、掘进模式、长时间停机保压模式、逆冲洗模式和管路延伸泥浆收集模式等。旁通模式：旁通模式是泥水循环系统的中间模式。掘进之前盾构主司机依靠调节进浆泵和排浆泵的转速来控制进浆管和排浆管的压力，直到达到泥水循环的最佳流量，同时将隧道内的排浆泵/进浆泵同步调整至需要的转速和流量。常规掘进模：进浆浆液进入气垫仓和泥水仓，对刀盘、气垫仓底部进行冲刷，利用泥浆门传递压力，进浆浆液与开挖渣土混合成浓度适中的排浆浆液，通过排浆泵及管道输送到地面分离设备。P2.1泵进口端布置采石箱，可筛选大粒径石块，有效防止泥浆泵和后续管路的堵塞。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进进浆冲刷管路（泥浆门后部冲刷、碎石机冲刷）旁通管路刀盘中心冲刷管路，P0.1泵增压泥浆门前部冲刷管路，P0.2泵增压出浆管路逆冲洗模式：当P2.1泵前方管路堵塞或气垫仓底部渣土滞排时，使用气垫仓逆冲洗模式进行疏通。泥浆环流管理泥水盾构掘进泥浆环流主要作用是将开挖下渣土及时出仓，避免出渣不畅造成掘进效率下降、仓内滞排堵仓、泥水仓压力较大波动等问题。进排浆流量需经计算与掘进速度匹配，在易滞排地层（粘性土地层、岩石地层、砂卵石地层）易采用相对较大流量循环，提高仓内泥浆流速，增大环流携渣能力，控制仓底积渣量，减少因仓底积渣的引起液位波动。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进刀盘冲刷包括：6x中心冲刷、3x主臂冲刷、6x主臂间开口冲刷、12x主臂间限径板冲刷。共27个刀盘冲刷孔：红色表示：6x中心冲刷蓝色表示：3x圆周冲刷绿色表示：6x主臂间腋角冲刷。紫色表示：12x限径板后方主臂间相互冲刷。泥浆环流管理另外需充分利用仓内冲刷系统，重点对泥浆门、碎石机、刀盘中心及开口位置进行冲刷（预防刀盘刀具结泥），掘进过程中常开仓底碎石机，增强仓底渣土搅拌，促进泥浆循环出渣，控制对开挖面及抛石周围土体的扰动。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进泥浆管理泥浆能否在渗入土壤时形成优质泥膜，能否稳定切口前方土体，除了采取其它施工技术措施外，对进浆泥水的质量管理也是十分关键的。在施工中，要加强对进浆泥水的以下主要指标进行控制。泥浆配合比：膨润土：CMC：纯硷：水＝300kg：2.2kg：11kg：870kg性能参数：比重：1.1～1.30、粘度：20～30、含砂量：15～25、析水量：5％、PH值：8。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进比重泥水的比重是一个主要控制指标。掘进中进泥比重不易过高或过低，前者将影响泥水的输送能力，后者将破坏开挖面的稳定。泥水比重的范围应在1.1～1.3，下限为1.1，上限根据施工的特殊要求而定，在砂性土中施工、保护地面建筑物、盾构穿越浅覆层等，可达1.30。甚至可达1.35。黏度泥水的粘度是另一个主要控制指标。从土颗粒的悬浮要求来讲，要求泥水的粘度越高越好，考虑到地层的自造浆能力，随着推进环数增加，泥浆越来越浓，比重会呈直线上升，但比重的增加并非说明泥浆的质量越来越高，若在砂性土中施工，粘度甚至会下降，因此，泥水粘度的范围应保持在20～30s。析水度和ＰＨ值析水度是泥水管理中的一项综合指标，它们在更大程度上与泥水的粘度有关，悬浮性好的泥浆就意味着析水量小，反之就大。泥水的析水量须小于5%，PH值须呈碱性，降低含砂量、提高泥浆的粘度、在调整槽中添加石碱，是保证析水量合格的主要手段。在砂性、粉砂性土中掘进时，由于工作泥浆不断地被劣化，就需要不断地调整泥水的各项参数，添加粘土、膨润土、CMC；在粘土、淤泥质粘土中掘进时，由于粘性颗粒不断增加，使排放的泥浆浓度越来越高，添加清水进行稀释则成为主要手段。施工过程中存储酸性物质对泥浆碱性进行中和，降低环境污染。泥浆管理泥水处理场土建：包括分离设备平台、进浆池、调整池、废浆池、制浆池、膨化池、泵坑、清水池、碴场等。浆拌制：在制浆池内制备泥浆，经过搅拌装置充分搅拌后，送入膨化池；经过24小时膨化后进入储浆池（拌制泥浆的配比必须根据盾构值班工程师所提供的岩层及地质变化做适时调整）。新调制泥浆比重1.05～1.10、粘度18～25s，正常掘进泥浆比重不易大于1.3。泥水处理：由盾构排浆泵通过排浆管将泥浆（含渣土）排至地面泥水分离设备。经过分离设备处理后排放至沉淀池，泥浆沉淀后至调整池，调整合格后至进浆池，最后由进浆泵通过进浆管泵入盾构泥水仓。一般比重1.3以上泥浆作为废浆排至废浆池。泥水分离设备处理含渣土泥浆主要分为三个阶段：预筛分（一般分离出2mm以上粒径渣土）、一级旋流（一般可分离0.074mm～2.0mm粒径渣土）、二级旋流（一般可分离0.02mm～0.074mm粒径渣土）。废浆根据项目实际情况（综合效率、成本、环保要求等）考虑以废浆形式弃置、采用离心机或压滤机处理（零排放）。主要制浆、调浆材料：水（造浆、降低泥浆比重粘度）、膨润土（造浆、提高泥浆比重）、CMC（提高泥浆浓度，针对硬岩、带压进仓封堵等施工）、纯碱（增加泥浆比重，适应砂层及粉质地层）。泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进开挖渣土量控制渣土开挖量是泥水平衡盾构施工管理中的重要参数之一。根据进、排浆的流量计和密度仪测定的各种流量和密度及掘进时间，可以得出每环的实际开挖量。

合理建压，注意掘进过程中仓内压力调整，做好掘进过程中参数的总结分析，结合地表沉降监测数据、海面水位变化情况、地质变化情况进行建压值调整；泥浆参数优化调整。根据掘进过程中的不同地层的性质，做好对应泥浆参数调整。在砂质等渗透性较大地层，注意适当增大泥浆比重，在开挖面形成有效泥膜，支撑开挖面土体。切口压力控制，保持开挖仓压力稳定，掘进过程中尽量减少压力波动，控制气垫仓液位稳定，对粘性较大地层加强泥浆循环，避免滞排、堵仓等因素造成压力波动大，引起开挖面坍塌。实际出渣量计算理论出渣量计算泥水平衡盾构掘进施工流程及要点-正式掘进盾构接收工艺主要有常规接收、套筒接收、水下接收等，需根据项目实际情况进行选择，如接收段地质情况、地表环境、盾构机设计等。超大直径泥水盾构接收施工共分为四个阶段：端头加固、降水井施工、接收基座（导台）施工、洞门凿除、贯通前测量、接收段掘进。泥水盾构掘进-盾构接收第二阶段洞门凿除地下连续保护层及背土侧主筋、分布筋剥除，接收基座施工保障接收段掘进盾构姿态可控，为盾构空推及接收段掘进提供条件。第一阶段进行接收端头软弱土体加固处理，接收端头降水，盾构接收接收基座（接收导台）施工，保障接收洞门安全，为盾构接收提供条件。第三阶段在盾构机到达前应对盾构机的位置和盾构隧道的测量控制点进行准确的测量，明确实际隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系，并对盾构接收井的洞门进行复核测量，确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划，保证盾构机安全进入洞门圈。第四阶段根据不同地质条件、覆土厚度、地面情况设定泥水压力，选定泥水性能指标，并根据地表监测结果及时调整泥水压力和性能。掘进速度要保持相对平稳，并逐步减小掘进速度，按操作规程控制好掘进纠偏量，减少对地层的扰动。同步注浆量和注浆压力根据推进速度、排浆量适当调整，并通过加强盾构通过后地表隆陷监测确定同步注浆和盾构通过后地表隆陷的关系。盾构接收工艺主要有常规接收、套筒接收、水下接收等，需根据项目实际情况进行选择，如接收段地质情况、地表环境、盾构机设计等。水下接收超大直径泥水盾构水下接收施工主要共分为四个阶段：（1）到达前准备：端头加固、降水井施工、接收基座（导台）施工、洞门凿除、井内封闭、井内回填（2）贯通前测量、接收段掘进（3）止水环施工、降水清砂施作临时封堵洞门（4）盾构拆机及永久洞门施工泥水盾构掘进-盾构接收到达段推进洞门圈复核施作临时封堵洞门分层降水、清砂止水效果检测止水环施工井内回填降水井施工洞门凿除接收井封闭接收基座施工到达端头加固及检测推进至拆机位置盾构拆机、永久洞门施工盾构姿态复测地表监测否是水下接收盾构水下到达能够规避盾构机出洞过程洞门出现涌水涌沙的风险，同时在井内推进过程提供反力，保证防水材料挤压密实。但不能规避在施做降水清砂后洞门封堵过程的风险。水下到达施工控制核心在于保证盾构机姿态稳定、洞门止水环止水效果良好。泥水盾构掘进-盾构接收常规接收盾构到达常规接收是目前盾构到达最常用的工艺。主要的工序有盾构机定位及接收洞门位置复核测量、地层加固及检测、洞门破除和安装洞门圈临时密封装置、安装接收基座、推进至接收台、盾构拆机。泥水盾构掘进-盾构接收到达端头地基加固洞门水平探孔，加固效果检查盾构机定位及洞门复测二次加固掘进控制刀盘抵拢地连墙洞内二次注浆排空仓内泥浆止水效果检查止水注浆洞门破除盾构机步进至接收台洞门封堵注浆及二次注浆盾构机吊出接收台施工合格不合格不合格合格四、风险管控及经验总结泥水盾构掘进经验总结-刀盘结泥（1）掘进时加强环流与冲刷，每掘进1000mm停机循环30min，重点部位特殊关照、集中力量冲洗。（2）安装水平高压冲洗装置，管片拼装时停机冲刷，防止结泥。1、超高压喷嘴2、超高压钻具3、孔口密封装置4、推进架5、动力头6、液压泵站7、超高压泵站泥水盾构掘进经验总结-刀盘结泥通过模型试验，对掘进参数（贯入度、转速等）、刀具受力分析进行综合研究，确定破岩刀具配置和掘进效果，确认刀间距100-130mm均可正常破碎岩石，掘进速度在4-5mm/min泥水盾构掘进经验总结-海中高强度基岩凸起地质问题不同推力下破岩获得的岩渣粒径分布情况不同刀间距条件下总推力与掘进速度之间关系曲线泥水盾构掘进经验总结-海中高强度基岩凸起地质问题海上基岩凸起段盾构掘进管理重点为控制开挖面及盾构上方土体稳定，做好刀具管理，掘进过程中控制好刀具切削基岩的贯入度及刀具线速度（刀盘转速），以低刀盘扭矩、低刀盘转速、低刀具贯入度为控制原则；过程中需加强泥浆环流，避免石块堆积于舱底造成滞排，以稳定气垫仓液位，更好的控制仓内压力波动，减少对地层的扰动；基岩凸起段盾构施工易产生管片上浮，过程中应该严格控制好同步注浆作业工序，必要时进行二次注浆，尽早稳定洞内衬砌管片。开挖面稳定刀具管理贯入度控制扭矩波动控制环流防滞排注浆管理掘进过程中主要控制扭矩波动，并以刀具温度检测、旋转检测及磨损检测数据为依据，判断掘进状态。基岩段掘进只要控制要点如下：（1）切口环泥水压力控制（2）掘进速度控制（3）渣土量控制措施（4）泥水各项指标控制（5）泥水管理（6）刀具管理：刀具管理以“掘前检查、掘时监控、有疑必检、有损必换”为基本原则。（7）同步及二次注浆（8）掘进姿态管理及防滞排管理泥水盾构掘进经验总结-海中高强度基岩凸起地质问题（1）上软下硬，基岩强度高，刀具易磨损和异常损坏，刀具管理是难点。（2）隧道顶部为流塑、高压缩性、高灵敏度的淤泥和淤泥质土，出现开挖面土体坍塌的风险高。（3）容易出现“盾构抬头、上漂”现象，姿态控制难度高，盾构推进参数控制是重点。（4）上软下硬地质管片易出现上浮、错台、破损、渗漏。泥水盾构掘进经验总结-海中高强度基岩凸起地质问题掘进参数管理地质补勘入岩判断大数据掘进参数分析反馈刀具管理基岩段掘进参数设定基岩渣样分析泥浆及环流管理建压管理声音采集仓压设定试验模拟及研究分析停机管理基岩试掘进刀具配置施工准备基岩掘进要素分析地质研判异常工况判断姿态管理尾刷管理设备、物资、人员准备恢复掘进正式掘进组织机构及管理流程刀具旋转曲线应急处置掘进完成注浆管理否是（1）盾构掘进基岩前进行充分的技术准备工作，通过室内试验模拟现场基岩掘进工况、前期盾构掘进技术总结，初步确定基岩掘进参数、刀具配置。（2）建立完善的海中基岩凸起段掘进施工技术管理体系，体系分为执行层、分析反馈层、决策层三个管理层级，基岩掘进过程中实时对掘进参数进行分析反馈，对照基岩掘进各项参数指标及对应控制措施严格执行。（3）盾构机采用常压刀盘设计，提高基岩段掘进刀具更换效率，降低作业风险。刀具配置旋转、温度实时检测系统，根据反馈的刀具工作数据，可第一时间判断出问题刀具并及时更换，保障全部破岩刀具的破岩能力。（4）依托“盾构掘进施工大数据平台”，通过大体量数据采集分析、现场渣样分析、刀具破岩声音采集分析等多种监控分析手段，在仓外通过数据还原仓内基岩掘进的复杂工况，基岩掘进仓内“可视化”，利于下一步掘进控制。（5）让盾构掘进相关信息数据化，制定基岩掘进各项参数指标及异常工况指标，针对性采取控制措施，基岩掘进遇到异常工况有依可查有法可循，做到