盾构整体始发施工作业指导书

盾构整体始发施工作业指导书

1.编制目的

(1)确保盾构机始发和试掘进期间洞口土体稳定，使盾构机安全、平稳、

迅速地由盾构始发井进入隧道，防止洞门处土体以塌、洞门漏水C

(2)指导现场始发期间的工作进行，通过试掘进期间的掘进施工，摸索出

适合于本标段地层掘进的盾构掘进最佳参数。

2.适用范围

本作业指导书适用于地铁工程盾构区间整体始发作业施工。

3.工艺流程及作业要求

3.1盾构始发前准备工作

(1)始发流程

洞口土体力”固某座安装反力架安装

]

洞门的除盾构机下井-----------铀设临时轨道

涧n橡胶市布安装台车及皮带机下井

盾构vL而移电瓶车及平板车下井

盾构机与台下相逢一

台车fuj管路连接------------------------►-----------------------------地面浆液系统衣装

盾构机调试

▼

正坏血于不』并装.体片运饰

监捽珏测―►盾构堀进—参数设定

初始珈I迸

图3-1盾构始发流程

（2）始发端头加固效果检验

端头加固后28d通过竖向抽芯检测方法检验其加固效果，现已完成左线加

固范围的竖向抽芯检测，对不满足强度要求的范围要补充加强，以保证满足盾

构始发的要求。盾构机下井组装前在量测好的隧道洞身9个位置打9个直径为

90mm的水平地质钻孔，钻孔深4nl，具体布置见下图：

CO

图3-2水平地质钻孔向心几似伸亶囱

（3）洞门凿除

为保证始发井围护结构的稳定，始发洞门凿除在盾构机组装调试后进行。

凿除洞门采用人工风镐的方法，由上往下分块凿除，洞门凿除的顺序见图3-

8o

凿除洞门分两次完成。第一次凿除钻孔桩至迎土面钢筋外露为止；当盾构

机刀盘抵达围护结构前约0.5〜1m时停止前进，开始第二次凿除，将余下的钢

筋割掉，打穿剩余部分围护结构。（详见洞门破除施工作业指导书）

混凝土凿除部分

图3-3洞门凿除顺序图

（4）盾构机组装调试

1）场地平面及吊机布置

井口端场地在端头加固质量检测合格后，施_£50cm厚钢筋混凝土地面，能

够满足吊装大件的要求，井下满足后配套全部长度。大件吊装采用150T汽车吊

配合250T履带吊机进行作业。

2）盾构机及台车等吊装总体顺序

①始发托架安装及路轨铺设：1台电瓶车、1台管片车下井

②后配套台车按5#、4#、3#、2#、1#顺序从始发井位置下井，用电

瓶车推放到右线轨排井内，并将管线连接好：

③连接桥下井

④螺旋输送机下井

⑤盾体下井

⑥安装反力架

3）始发托架安装及路轨铺设

①清理基坑后始发基座依据隧道设计轴线安装定位好。在盾构始发之前，

对始发基座两侧用H型钢进行加固。始发基座的型式见图3-9、图370。

②铺轨前检查保证始发托架中心线与隧道轴心重合，控制始发托架底面标

高，使其前部提高2cm,防止盾构机进洞栽头。

盾构机盾充

=始冷防制检件话揭始冷s的

--n/4、

二

、

,

21090

3960

6200

图3-5始发托架侧视图

③清理轨排井后，依据隧道设计轴线铺设始发轨枕。轨枕间距为1200nm,

轨排井内坡度为2%。。注意控制轨距。轨道铺设图如下所示:

■■■■■

图3-6始发轨枕平面图

4）后配套台车、连接桥、螺旋机、盾体下井

在地面安装好台车车轮后，依次将5#、4#、3#、2#、1#台车吊入并

放到右线台车轨道上，并用电瓶车将其拉入隧道，再将5台台车各种管线连接

好。

图3-8连接桥下井组装

图3-9吊装螺旋输送机

图3-10完成组装、调试、始发前示意图

5）安装反力架

在盾构主机与后配套连接之前，进行反力架的安装。盾构始发反力架为拼

装式钢架结构。反力架分为左、右立柱，上、下横梁，基准环上、下半部共6

部分。其安装结构示意图参见图376。

（4）其他准备工作

1）盾构机的联动调试满足要求。

2）洞门橡胶密封圈安装，见图377。

3）地面砂浆搅拌站调试完毕。

4）供电系统（含备用电源）给排水系统完成。

①盾构机始发时，经开关柜引出的一条回路作为盾构机用10kv电源提供。

②从地面配电房引出一路作为井下照明及井下抽水用380v电源提供。

③从场内给水总管接出一路DN100管道到循环水池及冷却塔，提供盾构机

冷却用水。

④建一个沉淀池作为二级沉淀，用一台7.5KW的水泵把污水抽上地面的沉

淀池，从沉淀池再排到市政污水管道。

图3-11反力架结构示意图

图3-12洞门密封示意图

5）始发辅助材料准备完成。

始发辅助材料包括▲型木楔、钢丝绳、水玻璃、垫洞门圈型钢和砂袋等。

6）测量控制系统掘进坐标输入

在自动导向系统安装调试完成后，将把有关的线路资料（沿线路方向每隔

1.5m输入一个轴线点的坐标）输入电脑，作为掘进过程中赖以参照的设计线路

位置。

（5）盾构机分体始发准备

1）若盾构轨排井长度不够，则根据现场实际情况，将盾构机部分台车在始

发阶段暂时放置在隧道内。在后续1〜5#台车之间，从以下几个方面综合考

虑：

①盾体、连接桥及后续台车装配后总长度不大于56m（注：为保证第一环

临时管片T1拼装完毕后千斤顶与T1之间的距离在千斤顶行程范围1.90m之

内，刀盘应与侧墙保证有1.2m距离）；

②保证土斗及管片有足够的空间吊入井内；

③延长管线所增加的费用。

在始发井放置盾体、连接桥、1#台车、2#台车、电瓶车，并放置1台管片

车；在临线内放置3、4、5#台车。

2）吊装作业

吊装总体顺序为：路轨铺设、1台电瓶车下井；3井、4井、5#台车下井，

临时放到临线隧道内，并将管线连接好；2井、1井台车下井放到右线；1台管

片车下井；

连接桥卜井；螺旋输送机下井；盾体下井；安装反力架；掘进约100m

后，3、4、5#台车吊到右线，整机连接组装。

3.2盾构机始发

（1）负环管片安装

先使用管片拼装机进行负环管片安装，为保证管片环面安装精度，负环管

片采用闭口环安装方式。

1）在盾尾安装第1环临时管片即负环（T1）并直接与基准环用螺栓连接

拧紧，第1环的管片安装要与设计线路倾角一致。

2）安装T2〜T4环管片。盾构机每次推进到行程由;1800硒时安装一环

临时管片。安装到T4环时，刀盘上部距离土体距离约180nm1,刀盘下部距离土

体约200nlmc

安装门〜T4环管片，必须焊接挡块限制盾构机前移才能安装。

图3-13负环管片定位示意图

（2）盾构机进入洞门

完全清除洞门围护结构钢筋混凝土后，为防止水土流失，应尽快用千斤顶

使盾构机进入洞门。向土仓内填入半仓土胚，保持开挖面有一定的压力后，开

始进行盾构掘进，并安装T5〜0环负环管片。

1）掘进安装第5环临时管片（T5）：推进到行程△尸480mm时，刀盘上部

开始切削土体。行程^610mmW，整个刀盘开始切削土体。行程Zl=1300nnn

开始用螺旋机出土,当行程4=1800mm安装第5环临时管片（T5）.

2）继续掘进安装第6环临时管片（T6）和0环管片。

3）掘进第1环，当盾构机行程及=1270mm时，盾构机尾部密封刷进入洞门

环板装置。当行程△尸1570mm时，开始盾尾注浆。行程△尸18001nm安装第2

环。继续掘进第3环。

（3）盾构始发掘进进入端头加固地层

盾构推进洞门，始发掘进，首先通过明挖段南端端头加固区。

1）端头加固施工情况

地层加固完成后，进行垂直及水平抽芯检查，桩体完整性较好，水平抽芯

孔内无明显渗漏水及流沙现象。始发井端头加固质量满足安全始发要求。

2）浅埋地层盾构掘进措施

在盾构机通过浅埋地段时，通过压力管理系统控制土仓内的压力，及调整

上下油缸压力差防止盾构机抬头，避免造成地面隆起。

3）掘进控制

盾构机的操作，在可能的条件下，尽量保证盾构机轴线的控制，并以总推

力的控制来设定推进速度，一般总推力控制在800t以内，最大不超过lOOOt,

千斤顶的选择以下部为主，刀盘扭矩控制在2000〜2500KN-m左右，土仓压力

控制在0.7bar左右。所有参数根据现场施工情况进行适当调整，保证盾构在比

较合理的参数下进行。

4）洞门漏浆应急预案

主要原因是因开挖面的不稳定，人为进行扰动后，可能产生局部塌方，瞬

间压力增大，形成对洞门密封处冲击压力，造成洞门漏浆。在这种情况下，采

用外部紧急堵漏。堵漏方法如下：

如在底部形成窜浆，可用干砂袋外部压实。

如果发生在中上部的情况下，松开泄漏处压板，回填松软纤维物（如布

条、海棉体之类）后追加压板的角度限位板。压板螺栓重新紧固。

（4）洞门环板的间隙调整

盾构机推进洞门之后，全段压板的螺栓必须全部栓紧，在盾构推进时，会

产生微量波动，造成压板纵向移位，形成间隙。因此，必须派人员随时观察，

及时调整及紧固。扇形压板与盾壳预留5mHi左右的间隙。

（5）同步注浆

当盾尾通过洞门密封后，立即进行回填注浆，以避免洞门间隙处产生水土

流失。

1）注浆材料及配合比设计

同步注浆采用水泥砂浆。浆液配比表见下表。

表3-1同步注浆材料配比表

水泥粉煤灰砂膨润土水初凝时间7d强度(MPa)压注效果

150371780354006〜7h>2不常堵管

①胶凝时间：一般为3〜10h,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；

③浆液结石率：＞95%,即固结收缩率＜5%；

④浆液稠度：8〜：2cm；

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%o

2)同步注浆主要技术参数

①注浆压力

注浆压力略大于该地层位置静止水土压力，同时避免浆液进入土仓。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。下部每孔的压力比上部

每孔的压力略大0.5-1.Obaro

②注浆量

根据刀盘开挖直径和管片外径，可以按下式计算出一环管片的注浆量。

V=JI/4XKXLX(D1-D22)式中：

V----一环注浆量(m3)

D1——开挖直径(m)

K——扩大系数取1.5〜2

L一环宽(m)

D2——管片外径(m)

代入相关数据，G得：V=JI/4X(L5〜2)X：.2X(6.282-62)=4.8-6.5m

3/环

根据上面经验公式计算，注浆量取环形间隙理论体积的1.5〜2倍，则每

环(1.5m)注浆量Q=4.8〜6.5峭。

③注浆速度

在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时

间的长短。做到“掘进、注浆同步，不注浆、不掘进”，通过控制同步注浆压

力和注浆量双重标准来确定注浆时间。注浆量和注浆压力达到设定值后才停止

注浆，否则仍需补浆。

同步注浆速度与掘进速度兀配.，按盾构完成一环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指标控制标准，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。

注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力一注浆量-时间曲线，结合管

片，地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。

3）同步注浆施工工艺

①壁后注浆装置安装在第一节台车上。壁后注浆装置由注浆泵、清洗泵、

储浆槽、管路、阀件等组成。

②当盾构掘进时，注浆泵将储浆槽中的浆液泵出，通过四条独立的输浆管

道，通到盾尾壳体内的4根同步注浆管，对管片外表面的环行空隙中进行同步

注浆。

③在每条输浆管道上都有一个压力传感器，在每个注浆点都有监控设备监

视每环的注浆量和注浆压力；而且每条注浆管道上设有两个调整阀，当压力达

到最大时，其中一个阀就会使注浆泵关闭，而当压力达到最小时，另外一个阀

就会使注浆泵打开，继续注浆。

④注浆量和注浆压力的大小可以实现自动控制和手动控制，手动控制瓦对

每一条管道进行单个控制，而自动控制可实现对所有管道的同时控制。

⑤工艺流程，见图3T9同步注浆工艺流程框图。

图3-14同步注浆工艺流程框图

⑥注浆效果检查

注浆效果检查主要采用分析法，即根据P-Q-t曲线，结合掘进速度及补

砌、地表与周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断，必要时采用无损探测

法进行效果检查，当注浆效果不能满足要求时，要及时进行二次补强注浆。

（6）二次注浆

二次补强注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差，致使地表沉降得

不到有效控制或管片衬砌出现较严重渗漏的情况下实施。施工时根据地表沉降

监测反馈信息，结合洞内采用超声波或其他手段探测管片衬砌背后有无空洞的

方法，综合判断是否需要进行二次注浆。

1）注浆材料、浆液配比及性能指数

二次注浆能对同步注浆起到进一步补充和加强作用。同时也是对管片周围

的地层起到充填和加固作用。

当地下水特别丰富时，需要对地下水封堵。同时为了及早建立起浆液的高

粘度，以便在浆液向空隙中充填的同时将地下水疏干（将地下水压入地层深

处），获得最佳充填效果，这时需要将浆液的凝胶时间调整至1〜4min,必要

时二次注浆可采用水泥-水玻璃双液浆。

2）注浆设备

补强注浆采用自备的KBY-50/70双液注浆泵。二次注浆设备准备2套，其

中一套为后备。

二次补强注浆注浆管及孔口管自制，其加工应具有与管片吊装孔的配套能

力，能够实现快速接卸以及密封不漏浆的功能，并配备泄浆阀。

3）注浆效果检查

检测方法与同步注浆相同。

（7）盾构掘进

1）掘进作业工序流程

盾构掘进作业工序流程见图3-20掘进作业工序流程图

图3-15掘进作业工序流程图

2）掘进模式的选择及操作控制

①敞开式

适用于能够自稳、地下水少的地层。在本项目适用于中间风井塑性混凝土

内部掘进。

②半敞开式（气压平衡模式）

又称为局部气压模式。适用于具有一定自稳能力和地下水压力不太高的地

层。

③土压平衡模式

该掘进模式适用于不能稳定的软土和富水地层。在本项目盾构掘进始发地

段及绝大部分地段采取此种模式。

三种掘进模式下的掘进原理见图3-21掘进模式原理示意图。

半敞开

土压平衡

图3-16掘进模式原理示意图

表3-2不同掘进模式参数设定

数刀盘转速土仓压力螺旋机转

推力(t)扭矩(KN)

模(rpm)(bar)速(rpm)

半敞开式4b。〜70。1000~15001.5〜20.5〜也86〜12

土压平衡式650〜7501500〜20000.5〜1.51.0〜2.56-12

1)技术措施

①土压平衡模式掘进的技术措施:

a、以低转速、大祖矩推进。

b、土仓内上压力值P应略大于静水压力和地层上压力之和P0,即

P二K-PO(K介于1.0〜:.3),并在掘进中不断调整优化。

c、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。

d、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1：中，应根据地质

条件、排出的磴土状态，以及盾构机各项工作状态参数等动态地调整优化，此

模式掘进时应采取硝土改良措施增加硝土流动性和止水性。

②敞开式掘进的技术措施：

a、采用高转速、低扭矩和适宜的螺旋输送机转速推进。

b、采用敞开模式掘进时，易产生掘进中的盾构机滚动和较大震动现象，施

工中如不慎引起盾构机滚动，可使刀盘反转来纠正。

c、同步注浆时浆液可能渗流到盾壳与周围岩体间的空隙甚至刀盘处，为避

免此现象发生可采取适当增大浆液粘度、缩短浆液凝结时间、适当减低注浆压

力等方法解决。

d、在硬岩敞开式掘进时，刀具磨损较大，温度高，岩硝不具软塑性，因

此，应注意观察、检查，及时换刀，注入泡沫和膨润土冷却、润滑，以降低刀

盘磨损。

③半敞开式掘进技术措施：

a、半敞开式掘进模式介于土压平衡和开敞式之间。

b、为既能稳定开挖面和防止地下水渗入，又能避免出硝时螺旋输送机发生

喷涌，压缩空气压力应控制在1〜1.5bar以内。

c、在该模式下掘进时，应注入泡沫对喳土进行改良。遇地层变换、涌水较

大时，及时转换模式掘进。

2）掘进模式相互转换的技术措施

盾构机在掘进模式转换时，若各种参数设置不合理或掘进控制不正确，容

易引起坍塌、涌水，从而导致较大的地层变形。

①土压平衡模式向敞开式转换

一般应先过渡到气压平衡模式，以防因对前方的岩层判断不准确而出现坍

塌或涌水。转换的过程是逐步降低土仓内的用力，同时观察排出的岩喳情况，

结合地表监测的资料判断前方的岩石情况，决定足否转换或转换为何种形式的

掘进模式。若转换为敞开式，则加大螺旋输送机的出土速度，将土仓内的谶土

排出至只有一少部分，使土仓内的压力降至正常状态，伸出螺旋输送机，实现

敞开式掘进。若转换为半敞开模式，则逐渐加大螺旋输送机的出土速度，排除

土仓内的一部分硝土，注入压缩空气，即可实现气压平衡的半敞开模式掘进。

②敞开式向上压平衡模式转换

采用敞开式模式掘进，当围岩稳定性变坏，工作面有坍塌或有坍塌的可

能，或地下涌水不能有效控制时，可缩回螺旋输送机，关闭螺旋输送机的卸料

口，压入压缩空气，控制地下水的涌出，防止坍塌的进一步发生，即可实现半

敞开模式掘进；若水压力大或工作面不能达到稳定状态，则先停止螺旋输送机

的出硝，将切削下来的倚土充满土仓，以土仓内的俺土压力平衡工作面的土体

压力和水压力，从而防止工作面的坍塌和地下水的涌出，实现土压平衡模式施

工。

③掘进模式转换时，地质工程师要跟班观察排出的岩硝情况，以便为掘进

模式的转换提供依据。

3）掘进方向的控制与调整

由于地层软硬不均、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，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

a、采用SLS-T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。

b、采用分区操作宙构机推进油缸捽制声构掘进方向

根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的盾构姿态信

息，结合隧道地层情况，通过分区操作盾构机的唯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和速度；在下坡段掘

进时则适当加大上部油缸的推力和速度；在左转弯曲线段掘进时，则适当加大

右侧油缸推力和速度；在右转弯曲线掘进时，则适当加大左侧油缸的推力和速

度；在直线平坡段掘进时，则应尽量使所有油缸的推力和速度保持一致。

n在均匀的地质务件时，保持所有油缸推力与速度一致；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，遵循硬地层一侧推进

油缸的推力和速度适当加大，软地层一侧油缸的推力和速度适当减小的原则来

操作。

ni在稳定的硬岩段掘进时，可采用加大刀盘转速，减小刀具入岩深度以

减小推进时盾构震动，采用刀盘正反转以控制盾陶机滚动偏差。

②盾构姿态调整及纠偏

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。

a、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。

b、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。

C、当滚动超限时，盾构机会自动报警，此时采用盾构刀盘反转的方法纠正

滚动偏差。

③技术措施

a、在切换刀盘转动方向时，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。

b、根据学子面地层情况及时调整掘进参数，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。

c、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，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，使盾构

当前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。

d、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其至

开裂。

e、正确进行管片选型，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。

「，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。

4）掘进中的硝土改良

在盾构施工中尤其在复杂地层盾构施工中，进行硝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，具有如下作用：

使硝土具有较好的土压平衡效果，有利于稳定开挖面，控制地表沉降；

使瞋土具有较好的止水性，以控制地下水流失；

使切削下来的喳土顺利进入土仓，并利于螺旋输送机顺利排土；

可有效防止硝土粘结刀盘而产生泥饼；

可防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象；

可有效降低刀盘扭矩，降低对刀具和螺旋输送机的磨损。

①脩土改良的方法

硝士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

拌使添加剂与土硝混合，其主要目的就是要使盾构切削卜来的硝土具有好的流

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。添加剂主要有泡沫和膨润

土，其配比和注入量根据地质条件及施工情况确定，一般在始发试掘进段（试验

段）试验确定。

②硝土改良主要技术措施

为确保本标段盾构施工的顺利进行，根据本标段的地质条件和广州地铁盾

构施工经验，拟采取如下主要技术措施：

a、在土层和全、强、中风化泥质砂岩的掘进

主要是要稳定开挖面，防止刀盘产生泥饼，并降低刀盘扭矩。拟采取分别

向刀盘面和土仓内注入泡沫的方法进行硝土改良，必要时可向螺旋输送机，内注

入泡沫。泡沫的注入量一般为每立方米硝土300〜600L。

b、在硬岩地段的掘进

主要是要降低对刀具、螺旋输送机的磨损，防止涌水，拟采取向刀盘前和

土舱内及螺旋输送机内注入膨润土泥浆的方法来改良硝土。泥浆的注入量一般

为每立方米硝土注入20%〜30机

，在富水地层采用上压平衡模式掘进

主要是要防止涌水、防止喷涌、降低刀盘扭矩，拟向刀盘面、土仓内和螺

旋输送机内注入含高分子聚合物的泡沫剂，以增强磴土的保水性，减小磴土的

渗透系数，防止喷涌。添加量应据具体情况确定。

d、在砂土地层中掘进

主要是保持土仓内的压力平衡，以稳定开挖面，控制地层沉降，拟采取向

刀盘面和土舱内注入泡沫、膨润土等添加剂来改曳植土。泡沫、聚合物等添加

剂注入量根据具体情况确定。

(8)管片安装工艺

1)工艺流程

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。一般来

说，管片选型与安装位置是根据推进指令来决定，目标是使管片环安装后推进

油缸行程差较小。

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

整位置后缓慢纵向顶推。

④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

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，在管片环脱离盾尾后要对管片连接螺栓再次进

行紧固。

⑥管片安装时非管片安装人员不得进入管片安装区。

图3-17管片安装工艺流程框图

2）技术措施

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淋设施。粘贴止水条时应对其涂缓膨剂。

③管片安装前应末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。

⑤管片安装时必须运用管片安装的微调装置将待装的管片与已安装管片块

的内弧面纵面调整到平顺相接以减小错台。调整时动作要平稳，避免管片碰撞

破损。

⑥同步注浆压力必须得到有效控制，注浆压力不得超过限值°

⑦管片安装质量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。

（9）初始掘进完成

初始100m掘进是膜索规律、优化掘进参数的试掘进阶段。为此在洞门以北

约100ni的地面布置了较密的观测点，根据不同的掘进参数所对应的地面沉降

值，可以总结和优化出相应的盾构掘进参数（土仓压力、推进速度、总推力、

排土量、刀盘扭矩、注浆压力和注浆量等），为加快正常掘进打下基础。

在完成初始掘进后，将对始发设施进行必要的调整，具体如下：

1）拆除临时管片，始发托架、基准环和反力架。

2）在始发井内铺设双线轨道。

3）重新安排给水、供电系统，安装送风设条，连接或延长其他各种管线。

（10）负环管片拆除

1）负环管片的拆除条件

当盾构始发掘进达到100m、同步注浆浆液强度达到2.OMpaW,即可拆除

反力架及负环管片。

2）拆除原则

负环管片采用逐环整体拆除吊出始发井，在地面上翻转水平放置，然后拆

除纵向螺栓，分环成块的拆除方案。

3）拆除步骤

①拆除反力架后面的钢支撑，用千斤顶及葫芦将反力架后移一定距离，以

便能够顺利吊出反力架；

②按安装基准环的相反顺序拆除基准环；

③按安装反力架的相反顺序拆除反力架；

④拆除加固负环管片的钢丝绳、木楔：逐环拆除管片间的环向连接螺：

⑤每环负环管片采取分体吊装方式，先拆除第一个负环的K块，吊上地面

后再从上往下依次拆除其它管片，其它负环按同样的方法依次拆除；

⑥最后拆除始发托架。

（11）初始掘进应注意事项

1）洞门圈需要加垫型钢和砂袋，防止盾构机前体进洞后栽头。为防止盾构

机栽头造成隧道侵限，盾构机始发前整体抬高2cm,并在始发托架与洞门间安

装导轨。

2）盾构机在未完全进入门洞前，应在壳体上焊接防扭侧翼挡块，并随盾构

机的推进逐次切除。安装临时环时，需在侧翼挡块前焊接防止盾体前移的挡块

才能安装管片（始发托架必须定位焊接牢固）。

3）临时管片脱出盾构机后，周围无约束，在推力作用下易变形，为此将在

管片两侧用型钢支撑加固，并在每环管片上用两道钢丝绳将管片和始发托架箍

紧。

4）在掘进过程中，注意台车后面的连接管线，并派专人检查管线情况。

5）要严格限制盾沟机的推力和掘进速度。严格监控盾构机的掘进方向，密

切注视盾构机的姿态，若有异常马上停机分析原因采取对策。

6）初始掘进时应注意很好地建立土压平衡模式。

7）千斤顶总推力控制在lOOOt以内（不超过反力架的设计荷载）。优先选

用下部千斤顶，推力增加要遵循渐进原则。

8）盾构机进洞时，要注意密封装置的压入情况，若橡胶环板有可能弹出，

则要停止推进，对其采取加固措施，确保密封效果。

9）要确保盾尾密封油脂的注入达到压力要求，以保证盾尾的密封效果。

10）初始注浆时，选取注浆压力要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置

的承压能力。如果洞门处漏浆严重，可以考虑适当掺注水玻璃以加速砂浆硬化

固结。

11）临时管片可不贴密封条，但需贴缓冲垫，螺栓不用止水垫圈。

3.3盾构机到站

盾构机到站，需采取以下措施：

（1）最后20环管片须安装防管片松散的连接槽钢，每横断面均匀分布4

根槽钢，采用特制管片吊装头固定在管片吊装孔匕

（2）盾构机距离进站30环范围时，严格控制盾构机姿态偏差范围，盾构

中心上下左右偏差应小于±lOmn】，俯仰角偏差应小于±2mm/ni；加强盾构姿态测

量频率，每天至少1〜2次，并根据测量结果结合贯通测量成果及时纠正盾构

进洞偏差。发现盾构机偏差时应逐渐调整，严禁猛烈纠正；逐渐按偏差方位调

整姿态和位置，达到满足盾构出洞尺寸要求。

（3）盾构机出洞段掘进时严格监控盾尾密封油脂的使用数量及压力，保证

盾尾密封压力保持在23bar左右，从而减小沙、水等在盾尾处喷漏的可能性。

（4）盾构机出洞段掘进时保证同步注浆的数量及质量，在刀盘破土出洞前

的注浆量为每环6.5〜7ni3,保证管片背后填充密实；刀盘破土后注浆量减少至

3m3,同时控制注浆压力小于L5bar,防止压力或浆量过大对洞门密封造成损

坏。

（5）及时进行二次注浆及环向封堵，及时控制后方沙、水等形成的通道。

在距离洞门30环时开始调整环向封堵频率及压力，每5环进行一次环向封

堵，封堵时注浆压力控制在4bar；在盾构机刀盘距离破洞门前0.8m时，在盾

尾进行一次环向封堵，此次环向封堵范围选择连续的两环，封堵时压力控制在

5bar,可以有效地阻断加固体周边向盾体范围汇集沙、水。

（6）盾构机刀盘破土进站后，不断收紧折扇压板上的钢丝绳，使橡胶帘布

板紧紧箍住盾体，防止有水、沙涌出。

4.劳动力组织

4.1项目组织架构

由项目经理总体负责•，项目副经理、总机械师、总工程师、工程技术部、

施工管理部、机电部物资配合施工。

技术人员：土建工程师4名，机械工程师2名，电气工程师2名，计8名

材料供应及备件管理员2名，质量控制工程师2,名测量人员6名。

4.2技术工人

根据工程特点，采用连续生产的施工组织原则，每周七个工作日。

左右线两台盾构作业循环均采用2+1班制，即每天2个班掘进，1个班维

修保养。掘进班每天工作10小时，保养班每天强制保养4小时，其余时间为跟

机保养。

单线掘进每班人员配置：掘进作业工9人，电瓶车司机2人，井口司索工

2人，地面司索工3人，龙门吊司机3人，充电工1人，砂浆站3人。

机修班人员配置：电焊工（包括气割）2名，机修工4名，电工2名。每

班专职安全员1名。

5.机械设备、材料

表3-3始发作业主要机械设备、材料一览表

序号分类名称规格/型号数量单位备注

1始发托架厂内定制1套

2反力架厂内定制1套

3轨道43kg3600米

4轨枕H钢220吨

加

工

5走道板定做600块按3m/块考虑

6走道板支架定做600个

7灯架定做630个

8水管支架定做350个

9循环水管DN100350米镀锌管

10钢轨330吨

周

11转鱼尾板1300块轨道连接用

材

12料小压板1700块与钢轨配套使用

13洞内高压电缆3600米

14洞内通风管3000米

15管片1617

16细沙4>2-4mm3700m3

17粉煤灰三级2600吨同步注浆配合比：水

泥：沙：粉煤灰：膨

1300吨

18水泥325