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1、南京地铁三号线土建工程D3-TA12标 实施性施工组织设计 第八章 盾构隧道施工方法及技术措施1 端头加固1.1 端头加固概述盾构进出洞门外土体为软弱含水的土层，盾构机在进出洞时，工作面将处于开放状态，这种开放状态将持续较长时间。若不提前加固处理，地下水、涌水等就会进入工作井，就会导致软弱地层不稳定，严重情况下会引起洞门塌方。为确保施工安全及盾构机顺利始发及出洞，必须对洞门外土体进行加固处理。本标段盾构始发及到达共有4个端头需要加固，具体加固方法见表8-1-1表8-1-1 盾构进出洞端头加固方法一览表区间端头名称地质情况加固方法加固范围备注大明明发区间大明路站南 端 头全断面范围内为 -1b1
2、-2粉质粘土850三轴搅拌桩+双重管旋喷桩（加固体与围护结构间双排）横向隧道中心两侧各6.1m，竖向为隧顶上3m至隧底下3m，纵向拱顶及洞身6m，隧底10m。到达及调头明发广场站东端头上部及拱顶为-2b4淤泥质粉质粘土，隧道中下部及底部为-3b3-4可塑状粉质粘土。850三轴搅拌桩+双重管旋喷桩（加固体与围护结构间双排）横向隧道中心两侧各6.1m，竖向为隧顶上3m至隧顶下3m，纵向9m。始发及到达明发绕城区间明发广场站西端头上部及拱顶为-2b4淤泥质粉质粘土，隧道中下部及底部为-3b3-4可塑状粉质粘土。850三轴搅拌桩+双重管旋喷桩（加固体与围护结构间双排）横向隧道中心两侧各6.1m，竖向为
3、隧顶上3m至隧顶下3m，纵向9m。盾构始发绕 城接头井拱顶为-2b4淤泥质粉质粘土，断面范围内为-3b3-4软流塑状粉质粘土，隧底为k1g-2强风化泥质粉砂岩。850三轴搅拌桩+双重管旋喷桩（加固体与围护结构间双排）横向隧道中心两侧各6.1m，竖向为隧顶上3m至隧底板处，纵向9m盾构接收1.1.1 加固的原则 （1）根据隧道埋深及盾构隧道穿越地层情况，确定加固方法和范围。（2）在充分考虑洞门破除时间和方法的基础上，选择合适的加固方法和范围，确保洞门破除和盾构机进、出洞的安全。1.1.2 加固要求根据始发及到达端头地层性质及地面条件，选择加固方法，加固后的土体应有良好的自立性，密封性、均质性，采
4、用搅拌桩加固的土体无侧限抗压强度不小于0.8MPa，渗透系数k110-8cm/sec。（2）渗透系数1.010-5cm/s。1.2 端头的施工1.2.1 施工原理旋喷法施工是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压脉冲泵，将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置，向四周以高速水平喷入土体，借助流体的冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度旋转，一面低速徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀，具有一定强度的桩体，从而使地层得到加固。1.2.2 机械设备旋喷法施工主要机具设备包括：高压泵、泥浆泵、钻机、浆液搅拌器、空压机
5、、旋喷管和高压胶管等；辅助设备包括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存系统以及各种管材、阀门、接头安全设施等。浆液搅拌采用污水泵自循环式的搅拌罐，钻机采用XY-100型振动钻机，空压机采用SA-5150W空压机，参数为20m3/min。1.2.3 材料要求旋喷使用的水泥应采用新鲜无结块42.5R普通硅酸盐水泥，浆液水灰比为1:1。稠度要适合，水泥掺入量250kg/m，粘土粉50kg/m，为消除离析，加入0.9的碱。浆液宜在旋喷前lh以内配制，使用时滤去0.5mm的颗粒，以免堵塞管路和喷嘴。1.3 端头地层加固施工工艺1.3.1 三轴搅拌桩施工工序定位三轴搅拌机开行到指定桩位，对中。当地面起伏不
6、平，应注意调整机架的垂直度；搅拌桩的桩位偏差不得大于50mm，垂直度不得大于1.5%。制备水泥浆在搅拌机定位的同时即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，水泥浆的搅拌采用二次搅拌方式，灰浆拌和时间不少于2min，保证拌和均匀，不发生沉淀，放置水泥浆的时间不超过2个小时，搅拌好的水泥浆须在一个小时内用完。外渗剂可根据工程需要选用具有早强、缓凝、减水、节省水泥等性能的材料，为增强流动性可掺入水泥重量0.20%0.25%的木质磺酸钙，1%的硫酸钠和2%的石膏，但应避免污染环境。预搅下沉检查无误后开动搅拌机，以正循环方式钻进，为避免搅拌过程中喷浆口的堵塞，边喷射水泥浆边搅拌下沉，下沉速度控制在0.8m/m
7、in。喷浆搅拌提升为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒，进行磨桩端，然后以反循环方式提升，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30s，提升速度要保持均匀，控制在0.5m/min。重复上下搅拌为使软土和水泥浆搅拌均匀，采用“两搅两喷”的工艺，即第一次搅拌提升后可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面，即完成一根三圆嵌套的加固体。移位开行搅拌机（履带式机架可以进行转向、变幅作业）到新的桩位，重复上述15步骤，进行下一根桩的施工，注意下一根桩与上一根桩要搭接250mm，最终形成一个连续的加固体。三轴搅拌桩技术
8、参数见表8-1-2。表8-1-2 搅拌桩施工技术参数项目参数项目参数水泥掺量1315%搅拌速度3050 r/min下沉速度0.8m/min浆液流量40 L/min提升速度0.5m/min水灰比0.751.3.2 双重管旋喷桩施工工序测量定位根据桩位坐标用全站仪定出中心，并将中心点引于冠梁挡土板顶，作为钻机定位依据。测量现场地面标高，确定桩顶及桩底标高。对桩位进行编号，以利于施工管理和资料整理。钻机就位喷射注浆施工的第一道工序就是将使用的钻机安置在设计的孔位上（此之间应做好场地平整），使钻杆头对准孔位中心。同时为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后，必须做水平纠正，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中
9、心位置。喷射注浆管的允许倾斜度不得大于1.0。钻孔钻孔的目的是为将喷射注浆管插入预定的地层中，采用工程地质钻机钻孔，钻至设计标高。钻孔位置与设计位置偏差不得大于50mm。旋喷机就位插管地质钻机成孔后移开原位，旋喷机就位对准孔位插管，将喷射注浆管插入地层预定的深度，在插管的过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过0.8MPa，如压力过高，则易将孔壁射塌。喷射注浆当注射浆管插到预定深度后，由下而上进行喷射注浆，双重管旋喷桩施工详细技术参数如表8-1-3。旋喷作业时，应检查注浆流量、压力、旋转提升速度以及水泥浆配比等。高压浆液射流的压力20Mpa30Mpa，流量80120L/m
10、in；空气压力：0.7Mpa0.8Mpa，流量1m32m3/分钟；钻机旋转速度：1020r/min；钻机提升速度：1020cm/min。当浆液初凝时间超过20h时，应及时停止使用该水泥浆（正常水灰比1：1，初凝时间为15h左右）。钻杆的旋转和提升必须连续不中断，拆卸钻杆继续旋喷时，其搭接长度不小于200mm。冲洗施工完毕，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。移动机具把钻机等机具设备移到新孔位上，进行下一孔位施工。表8-1-3 双重管高压旋喷桩施工技术参数水灰比1气压 力0.70.8 Mpa浆喷浆压力1
11、020Mpa提升速度1020cm/min旋转速度1020r/min水泥掺量550kg/m32 盾构掘进机的选择及操作控制2.1 掘进机的特点和适用条件本标段盾构区间上部地面主要以分布低层建筑物,主干公路,高架桥组成，地面下须穿小型箱涵，无大型障碍物。根据工程地质和水文地质资料可知此区段穿越地层大部分为粉质粘土，渗透性差，无高压承压水，因此区间选用的盾构机为土压平衡盾构机。 2.1.1 土压平衡模式土压平衡模式是在机械挖掘式盾构前段设置隔壁形成密封土舱切削下来的土体以泥水状态进入密封土舱和螺旋输送机，同时碴土需具有塑流性且要充满密封舱。随着盾构的掘进密封土舱内的碴土上产生压力，此压力与开挖面的水
12、，土压平衡，保证该面的稳定。此外碴土具有流塑性，可顺利往外排除。外加剂一般采用膨润土或泡沫剂。该掘进模式适用于具有流塑性，含砂量较低的软弱粘性土。2.2 各掘进模式的主要掘进参数及技术措施2.2.1 技术措施（1）土压平衡模式掘进的技术措施：采用以齿刀、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应略大于静水压力和地层土压力之和P0， 即P=KP0（K介于1.01.3），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。盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力、转速(扭矩)
13、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，此模式掘进时应采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性。2.3 碴土改良和管理在粘性大及复杂地层的盾构施工中，根据围岩条件适当注入添加剂，确保碴土的流动性和止水性，同时要慎重进行土仓压力和排土量进行管理。2.3.1 碴土改良的目的（1）使碴土具有良好的土压平衡效果，利于稳定开挖面，控制地表沉降；（2）提高碴土的不透水性，使碴土具有较好的止水性，从而控制地下水流失；（3）提高碴土的流动性，利于螺旋输送机排土；（4）防止开挖的碴土粘结刀盘而产生泥饼；（
14、5）防止螺旋输送机排土时出现喷涌现象；（6）降低刀盘扭矩和螺旋输送机的扭矩，同时减少对刀具和螺旋输送机的磨损，从而提高盾构机的掘进效率。2.3.2 改良的方法与添加剂碴土改良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓内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盾构掘进可达到理想的工作状况。2.3.3 碴土改良的主要技术措施根据本工程的地质条件和盾构施工的经验，采取如下主要技术措施：（1）在富水断层带和其它含水地层采用
15、土压平衡模式掘进时，拟向刀盘面、土仓内和螺旋输送机内注入泡沫，并增加对螺旋输送机内注入的泡沫量，以利于螺旋输送机形成土塞效应，防止喷涌。（2）在砂性土地层中掘进时，拟采取向刀盘面和土仓内注入泡沫来改良碴土。泡沫注入量根据具体情况确定。（3）在块状结构，泥、钙质胶结的泥质粉砂岩，粉砂质泥岩中掘进时，由于掘进对地层的扰动，不易形成连续的土压，为此采取向刀盘面、土仓和螺旋输送机内注入泡沫和浓度高的膨润土泥浆来改良碴土，维持土仓内土压平衡。2.3.4 防泥饼措施当盾构机全断面通过英安斑岩残积硬塑状粉质粘土和硬塑残积粉质粘土地层时，刀盘中心区和土仓中心区容易形成“泥饼”，产生堵仓现象，造成刀盘转动负荷加
16、大，排土不畅，甚至停止转动，同时造成土仓内温度升高，影响主轴承密封的寿命，严重时会造成主轴承密封老化破坏，“泥饼”现象往往会堵塞滚刀，使滚刀发生偏磨。如果地下水较丰富，螺旋机由于排土不畅而无法形成土塞，排土口会产生喷涌，开挖面就会失稳，发生地层坍塌。2.3.5 盾构机在粘性岩中掘进的措施：（1）加强盾构掘进时的地质预测和泥土管理，特别是在粘性土和泥质硅胶岩石中掘进时，更加密切注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态。（2）在这种地层掘进时，增加刀盘前部中心部位泡沫注入量和选择比较大的泡沫加入比例，减少碴土的粘附性，降低“泥饼”产生的几率。（3）一旦产生泥饼，及时采取对策，必要时采用人工处理的方式清
17、除泥饼。（4）必要时，螺旋输送机内也要加入泡沫，以增加碴土的流动性，利于碴土排出。（5）出现长时间停机时，适当转动刀盘，添入泡沫，搅拌土仓内的碴土。3 盾构机组装与调试3.1 组装场地的布置及吊装设备3.1.1 进场组装及吊装设备吊装设备为：450t吊机一台，130t吊机一台，80t液压千斤顶两台，小型泵一台，以及相应的吊具、机具、管线工具等。3.1.2 盾构机的主要参数 盾构机技术性能参数表 表8-3-1名称技术参数备注盾体盾构类型土压平衡前盾6,450mm中盾6,440mm最大工作压力3 bar土压舱板1个4个固定搅拌棒土压计5个气闸人行门1个DN 600螺旋输送机连接法兰1个气闸连接法兰
18、1个盾尾直径6,430mm型式铰接式油脂管数量8 个(2 x 4)DN 25密封 3排钢丝刷和止桨板焊接式注浆口4个铰接油缸型式被动式180/80150数量14个千斤顶数量32 个16 x 2分组数量4组4个内置行程测量系统最大推进力42,000kN 350 bar 伸出速度80mm/min所有油缸缩回速度1,600mm/min一组油缸刀盘数量1个2个固定搅拌棒直径6,460mm旋转方向左/右刀具1把中心鱼尾刀，16把铲刀，76把刮刀，44把先行刀, 1 把仿形刀配有2个磨损检测装置。中心回转体1个4根膨润土/水输送管+ 1条中心冲刷管和2条液压管路刀盘驱动装置数量1个型式液压回转驱动液压马达
19、数量8个最大额定转矩4,377kNm脱困扭矩5,252kNm转速3,05rpm功率630kW主轴承型式固定式主轴承外径2,600mm主轴承寿命10,000小时根据ISO 281 L10人闸数量1个型式 双仓式直径1,600mm工作压力 3bar人数(容纳)3+2主室/紧急室管片安装器数量1个含液压马达及减速箱型式中心回转式含工作平台抓紧系统机械式自由度6旋转角度 +/- 200比例控制纵向移动行程2000比例控制控制装置遥控控制螺旋输送机数量1个伸缩式型式有轴螺旋式直径800mm功率200kW最大脱困扭矩215转速0 到 22rpm无级调速输送量385m/h螺距630mm出料口门1个土压计2个
20、皮带输送机数量 1个含钢结构及滚筒驱动电动带宽800mm最大输送量450m/h后配套设施台车数量4 + 连接桥在轨道上行进,开式结构管片吊车1个管片喂片机1台液压单元1个包括过滤器和油箱冷却系统（泵/油冷器/阀）1个新鲜水 28由工地提供注浆系统 含1台控操作装置，管路和设施砂浆泵2个KSP12, 2 x 10m3/h砂浆罐1个容量6m带搅拌器压力传感器4个膨润土储存罐/泵 含管路和设施注浆泵1个10m/h储存罐1个4m带空气搅拌器泡沫发生装置 泡沫发生器4个水泵1台7m/h泡沫泵1台300ltr/h压缩空气供应工具使用空压机1台55kW高压空气储存罐1个1000ltr主驱动装置润滑泵1个盾尾
21、油脂泵1个控制台1个带空调水管架1个工业水(新鲜水和用过的水) 软管 DN80 污水泵1个排水装置1个30m3/h高压电缆托盘1个200m电缆容量; 不含高压电缆通风管储存装置1个1米风管,100米储量 (不含风管)小型起吊装置1个主副配电柜1个数据采集系统1个1台计算机带海瑞克公司标准配置（中英语）导向系统 1个VMT 型号 SLS-SL监视系统1个3台监视器及1台彩色显示器灭火器5台二氧化碳、干粉式电气系统初级电压10kV次级电压400变压器 1,600液体型,IP 55控制电压24V / 230V照明电压230V阀工作电压 24V频率50Hz系统绝缘保护IP55PLC1No.西门子功率因
22、数补偿器1个cos phi = 0.9功率配置（摘录)刀盘驱动系统630.0kW2x315kW盾构推进系统75.0kW管片安装器45.0kW辅助设备22.0kW油过滤系统11.0kW齿轮润滑系统4.0kW螺旋输送机200.0kW泡沫和膨润土发生装置13.5kW砂浆设备37.5kW皮带输送机30.0kW二次通风15.0kW空压机55.0kW电源插座及工地用电75.0kW合计12133.1.3 盾构机组装本工程计划投入一台土压平衡盾构机进行施工，结合本工程的地质条件和施工特点，盾构机选用由德国Herrenknecht制造的全新复合式盾构机。盾构机进场时间为2011年7月28日。中标后2周内完成合同
23、的签字，并组织生产。盾构机计划于2011年7月29日下井在明发广场站右线东侧开始组装调试。本台盾构机组装调试时间安排30天。盾构吊运、组装程序图见图8-3-2。图8-3-2盾构组装、调试程序图序号步骤施工顺序说明1组装始发架、反力架盾构运输到施工场地；组装盾尾、焊接盾尾及盾尾密 封刷；组装台车，临时托架吊入井内；站台内铺设轨道。2组装桥架依次吊入第五、四、三、二、一节台车；进行桥架组装；桥架吊入井内。3吊装螺旋输送机完成桥架与后配台车的连接；螺旋输送机吊入井内。4吊装支撑环螺旋输送机后移；支撑环吊入井内。5组装支撑环与切口环支撑环后移；切口环吊入井内。6组装刀盘切口环与支撑环的连接及后移；刀盘
24、吊入井内。7组装管片拼装机、盾尾主机连接及前移；管片拼装机及盾尾的吊入井内及拼装。8组装螺旋输送机螺旋输送机前移；螺旋输送机吊起及组装。9设备连接、安装反力架连接各台车的管线；反力架吊入井内；安装反力架；盾构机设备的连接。10完成组装、准备始发完成组装；盾构机调试，准备始发。3.2 盾构机调试盾构机组装完成后，技术人员应当对组装工作逐点检查，对组装工作中的错、省、漏进行现场纠正，重点对主要电路、液压油路的连接和重要螺栓的固定进行检查。确定各个系统可以运行后，根据海瑞克提供的设备调试项目单的项目进行逐个调试，对出现的问题进行逐个排除。通过调试验收后，等待盾构机始发试掘进。对始发后有荷载下的盾构机
25、进行再次检查调试，同时将重点逐步转入到设备的维护保养和运行监督中。直到设备完全满足施工要求，组装调试工作完成。3.2.1 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，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。3.2.2 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。4 管片安装盾构区间
26、管片采用环宽1.2m的标准环及左转弯楔形环和右转弯楔形环三种管片，楔形环的楔形量为37.20mm,管片混凝土强度等级为C50；抗渗等级S10,钢筋为、级。管环外径6.2m，内径5.5m，宽1.2m,每环由6块管片组成，砼量7.719m3。拟由南京城市地铁实业集团有限公司管片厂按以上要求进行管片生产。4.1 管片安装程序见图8-4-1管片安装工艺流程图。盾尾清理管片止水条及衬垫粘贴管片选材、下井及运输盾构掘进掘进一环距离推进缸顶紧就位管片管片吊装至拼装区管片就位管片螺栓连接管片环脱离盾尾后二次紧固缩回安装位置油缸图8-4-1 管片安装工艺流程图4.2 管片安装方法管片由管片车运到隧道内后，由专人
27、对管片类型、龄期、外观质量和止水条粘结情况等项目进行最后一次检查，检查合格后才可卸下。管片经管片吊车按安装顺序放到管片输送平台上，掘进结束后，再由管片输送器送到管片安装器工作范围内等待安装。（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。安装第一块管片时，用水平尺与上一环管片精确找平。（3）安装邻接块时，为保证封顶块的安装净空，安装第五块管片时一定要测量两邻接块前后两端的距离（分别大于C块的宽度，且误差小于+10mm），并保持两相邻块的内表面处
28、在同一圆弧面上。（4）封顶块安装前，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。（5）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。（6）管片安装完后应及时整圆，并在管片脱离盾尾后要对管片连接螺栓进行二次紧固。4.3 管片拼装质量控制（1）成环环面控制：环面不平整度应小于2mm。相邻环高差控制在5mm以内。（2）安装成环后，在纵向螺栓拧紧前，进行衬砌环椭圆度测量。当椭圆测量度大于30mm时，应做调整。管片拼装允许误差见表8-4-1。 管片拼装允许误差 表8-4-1项目允许偏差备注环间间隙2.0mm纵缝相邻
29、块间隙2.0mm对应的环向螺栓孔的不同轴度1.0mm成环后内径2mm成环后内径-2+6mm4.4 安装管片注意事项（1）严格进场管片的检查，有破损、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。（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。（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
30、稳，避免管片碰撞破损。5 盾构始发及试掘进5.1 始发流程5.1.1 盾构始发的工艺流程图8-5-1 盾构始发工艺流程图后盾系统由钢反力架、1.2米负环管片临时衬砌组成，采用通缝连接。盾构出洞及后盾系统如图8-5-2。图8-5-2 盾构始发及后盾系统5.1.2 盾构始发姿态控制盾构始发作为盾构施工关键工序，对后期盾构机能否正常掘进起着至关重要，故始发姿态控制显得尤为重要。始发掘进前人工复测一次盾构机在始发托架上的正确位置，并与盾构机VMT系统测量的位置相互比较，调整盾构机姿态后方可始发掘进。同时仔细检查盾构机托架的稳固情况，检查防止盾构机“栽头”的托架施作牢固，查验盾尾外壳上的防扭转装置是否焊
31、接牢固。始发掘进时保持盾构机4组推力油缸推力均衡，确保刀盘中心和盾尾中心的位移在允许的偏差范围内（VMT系统上显示为，垂直方向0+40mm,水平方向30mm），在始发掘进阶段尽量少采用纠偏措施。因盾构机进入土体后即将进入缓和曲线段，因此应待盾体完全进入土体后才开始适量的纠偏。由于盾构机和始发设施处于不稳定的状态下，承受重大负荷，在始发推进初期，刀盘未接近工作面时禁止启动刀盘旋转。整个过程中派专人把守观察，发现异常立刻停止掘进，并进行处理。5.2 始发阶段运输方案根据业主提供的施工场地和工作井条件以及盾构机自身结构的特点，制定盾构始发掘进阶段的出碴、运输。5.2.1 始发方案的确定根据业主提供的
32、始发场地，可以利用轨排井的场地进行始发，综合考虑各方因素，现拟定采用全地下始发方案，即先将15号台车依次吊入轨排井中，再将盾构机主机吊入盾构始发井中进行组装，并安装反力架，连接各管路，进行调试、始发。5.2.2 盾构的出碴、运输布置垂直运输渣土和管片由两台龙门吊完成，1台45吨用于出渣及下材料，1台25吨用于地面装卸材料。门吊行车电源采用卷筒的安装方法，布置方式见盾构始发场地平面布置图，附图十一。盾构水平运输用2台电瓶车,每台电瓶车配备两组电池，保证施工连续进展。电瓶充电间充电。本区间充电间内设置HGC2712B-80/380充电机7台，1台作为备用。水平、垂直运输见图8-5-3。图8-5-3
33、 水平、垂直运输示意图5.3 步骤及技术措施盾构始发步骤及相应的主要技术措施如下：5.3.1 洞门凿除大明路站南端头始发井围护结构为850三轴搅拌桩+双重管旋喷桩（加固体与围护结构间双排），洞门凿除分两步进行，采用人工风镐的方法凿除，开凿前，搭设双排脚手架，由上往下分层凿除，第一步将开挖面墙钢筋凿出裸露并用氧焊切割掉，然后继续凿至迎土面钢筋外露为止。第二步当盾构机调试完毕且刀盘抵达掌子面前约0.5-1m时，从下至上凿除最后剩余的所有洞圈内混凝土并割除所有钢筋，迅速清理底部泥石碎块，并检查确定无钢筋。5.3.2 始发托架的安装清理基坑后，托架依据测量放样安装定位好。考虑托架在盾构出洞时要承受纵向
34、、横向的推力以及抵抗盾构旋转的扭矩，所以在盾构进出洞之前，对始发托架两侧用H型钢进行加固。托架的安装及加固见图8-5-4图8-5-4 始发托架的安装及加固示意图5.3.3 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托架水平轴垂直，与车站结构上预埋的钢板焊接牢固，保证反力架脚板安全稳定。反力架安装时，首先测量反力架位置起始里程断面的中心线，并标识在始发井侧墙上，以便反力架中心定位，反力架中心随始发托架抬高而同时抬高25mm。定位关键是反力架紧靠负环管片的定位平面，并与此处的隧道轴线垂直。反力架的形式见图8-5-5，反力架加固的方式见图8-5-6。图8-5-5反
35、力架的结构型式图8-5-6反力架的加固5.3.4 洞门防水装置安装在隧道贯通时，为了防止注浆浆液沿着盾构机外壳向洞口方向流出，以及地下水过大带动土体颗粒流出洞门而造成事故，须在洞圈周围安装环行密封橡胶板止水装置，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，预埋板A上焊接有Z字型锚固筋与主体结构相连，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。装配方法见图8-5-7。图8-5-7 洞口防水装置装配图5.3.5 负环管片安装当前述4.3.14.3.4及盾构组装调试等工作完成后，组织相关人员对盾构设备、反力提供系统、始发台等进行全面检查与验收。验收合格后，开始将盾构向前推
36、进，并安装负环管片。（1）分别调试推进系统和管片安装系统，确保这两个系统能稳定工作；图7-5-8 负环管片安装示意图（2）割除洞门内的最后一层钢筋网，为盾构推进做好准备。钢筋网必须在盾构推进之前割除完成； （3）在盾尾壳体内安装管片支撑垫块，为管片在盾尾内的定位做好准备，见图8-5-8；（4）从下至上一次安装第一环管片，要注意的管片的转动角度一定要符合设计。偏差宜控制为：高程和平面50mm，每环相邻管片高差5mm，纵向相邻管片高差6mm；（5）安装拱部的管片时，由于管片支撑不足，一定要及时加固；（6）第一环负环管片拼装完成后，用推进油缸把管片推出盾尾，并施加一定的推力把管片压紧在反力架上，即可
37、开始下一环管片的安装；（7）管片在被推出盾尾时，要及时的支撑加固，防止管片下沉或失圆。同时也要考虑到盾构推进时可能产生的偏心力，因此支撑应尽可能的稳固；（8）当刀盘抵拢掌子面时，推进油缸已经可以产生足够的推力稳定管片后，再把管片定位块取掉。5.4 盾构始发掘进技术要点（1）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隧道设计线形符合。（2）负环管片安装前，在盾尾内侧标出负9环管片的位置和封顶块的偏转角度，管片安装顺序与正常掘进时相同。 第一环负环管片定位时，管片的后端面应与线路中线垂直，负环管片采用错缝拼装方式。负9环管片拼装完成后，
38、用推进油缸把管片推出盾尾，并施加一定的推力把管片压紧在反力架上，即可开始下一环管片的安装。（3）始发前基座定位时，盾构机轴线与隧道设计轴线保持平行，盾构中线可比设计轴线适当抬高。（4）在盾尾壳体内安装管片支撑垫块，为管片在盾尾内的定位做好准备。安装拱部的管片时，由于管片支撑不足，要及时垫方木进行加固。管片在被推出盾尾时，要及时进行支撑加固，防止管片下沉或失圆。同时也要考虑到盾构推进时可能产生的偏心力，因此支撑应尽可能的稳固。（5）在始发阶段由于推力较小，地层较软要特别注意防止盾构低头。（6）盾构在始发台上向前推进时，通过控制推进油缸行程使盾构机基本沿始发台向前推进。（7）始发初始掘进时，盾构机
39、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。（8）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。（9）盾构始发前要根据地层情况，设定一个掘进参数。开始掘进后要加强监测，及时分析、反馈监测数据，动态地调整盾构掘进参数。（10）盾构组装前在基座轨道上涂抹油脂，减少盾构推进阻力；始发前在刀头和密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损坏洞门密封装置。（11）始发掘进时采用40T龙门吊进行出碴，洞内水平运输采用小碴斗出
40、碴。5.5 盾构试掘进 盾构掘进工序流程图见图8-5-9。图8-5-9 盾构掘进作业工序流程图盾构掘进的前100m作为试掘进段，通过试掘进段拟达到以下目的：（1）用最短的时间对新盾构机进行调试、熟悉机械性能，改进盾构的不完善部分。（2）了解和认识本工程的地质条件，掌握各地质条件下复合式盾构的操作方法。（3）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，为实现快速、连续、高效的正常掘进打好基础。 （4）熟悉管片拼装的操作工序，提高拼装质量，加快施工进度。（5）通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，反映盾构机进洞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
41、浆量。（6）通过盾构试掘进施工，摸索出盾构在相应地层中掘进姿态控制措施和方法。试验段施工中详细记录不同时段、不同地层所采取的不同掘进参数的进尺情况；相同的掘进参数对于不同地层其进尺和刀盘的磨损情况；以及相同的地层采取不同的掘进参数，记录其进尺及刀盘磨损的情况。同时，详细记录注浆压力与地层的关系。数据收集后，及时进行分析、整理，总结出本工程隧道掘进过程中不同的地层应该采取的掘进参数，为工程的顺利进行提供技术依据。5.6 盾构正常掘进5.6.1 盾构掘进流程及操作控制程序盾构机在完成前100m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：（1）根据地质条件和试掘进
42、过程中的监测结果进一步优化掘进参数。（2）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。（3）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。（4）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。（5）盾构掘进过程中，坡度不能突变，隧道轴线和折角变化不能超过0.4%。（6）盾构
43、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。（7）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。（8）做好施工记录，记录内容有：隧道掘进的施工进度；油缸行程；掘进速度；盾构推力；土压力；刀盘转速；螺旋机转速、扭矩；盾尾间隙（上、下、左、右）。同步注浆：注浆压力；数量；注浆材料配比。5.7 盾构掘进方向的控制与调整5.7.1 滚动控制采用使盾构刀盘反转的方法，纠正滚动偏差。允许滚动偏差3，当超过3
