盾构 施工 方案

1、第一章 工程概况1. 工程概况本工程包括两座车站、两个区间段，分别为成寿寺站、分钟寺站、分钟寺站成寿寺站区间、分钟寺站十里河站区间。本方案针对分钟寺站成寿寺站区间地下区间施工，此隧道起于成寿寺站，下穿龙爪树村至分钟寺站。该区间采用盾构法施工。盾构从成寿寺站站内始发，从分钟寺站站内接收。详见图1-1：北京地铁10号线02标段分钟寺站成寿寺站区间施工平面图2. 工程地质与水文地质条件2.1 工程地质概况根据北京城建勘测设计研究院2007年5月提供的北京地铁十号线二期工程勘察01合同段分钟寺站成寿寺站区间岩土工程勘察报告（详细勘察阶段）（勘察编号：2007KM009XK0257）场地范围内工程地质和

2、水文地质。本工程所在的土层，自地表以下依次为人工填土层、第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚更新世冲洪积层三大层。区间隧道主要穿越粘土层、粉细砂层、中粗砂层。2.2 水文地质概况本次线路勘察所揭露的地层深度范围那发现三层地下水：上层滞水、潜水、和层间潜水。2.2.1 上层滞水（一）水位标高为34.0536.42m，水位埋深为：1.623.95m。含水层为粉土层，主要接受大气降水和管线渗漏补给，以蒸发、侧向径流的方式排泄。2.2.2 潜水（二）水位标高为23.9024.92m，水位埋深为13.1213.82m。含水层为粉细砂中粗砂层，主要接受大气降水的垂直渗透及本层地下水的径流补给以侧向径流、向下越流

3、不给承压水及人工开采的方式排泄。2.2.3 承压水（三）水位标高为14.5216.7m，水位埋深为23.2023.30m。含水层为中粗砂层，主要接受侧向径流和越流不给，以侧向径流和人工抽取地下水的方式排泄。详见设计图：北京地铁10号线02标段分钟寺站成寿寺站区间地质纵断图。第二章 施工场地平面布置 1. 施工平面布置根据设计图纸中所给的占地范围，本区间施工占地面积16680 m2，场地平面布置遵循以下原则： 所有的临建设施、施工辅助设施及施工道路均按招标文件要求及业主提供的各种条件在指定的施工场地进行规划布置。 临建设施的规模和容量按施工总进度的需要进行规划设计。 所有临建设施的布置力求紧凑、

4、合理，考虑两台盾构施工，因此现场要集中管理，调度灵活，且本着既方便工作需要又少占地的原则进行规划布置。 各施工场地均按有关要求配置足够的环保设施及消防设施。详见图2-1：北京地铁10号线02标段分钟寺站成寿寺站区间施工场地平面布置图。2. 掘进进度计划盾构工期安排计划序号内 容开始时间结束时间天数1附属设施施工2010.7.202010.8.20302右线盾构机进场组装、调试2010.7.252010.8.15203右线盾构台车进洞掘进2010.8.152010.10.5504右线盾构机进场组装、调试2010.8.102010.8.30205右线盾构台车进洞掘进2010.8.302010.10

5、.2050第三章 始发井及其他盾构措施部位施工1. 洞口土体加固本标段隧道两台盾构机需各出洞1次，进洞1次，在盾构机始发及到达洞口时对封门的拆除会使工作面处于开放状态，如处理不当，会引起周围围岩的坍塌，甚至会造成土体涌入盾构工作井中，造成极大的损失和危害，因此必须进行隧道端头洞口的加固工作。1.1 加固要求加固土体无侧限抗压强度：1.01.5MPa，渗透系数1.010-8cm/s1.2 加固范围根据设计要求，隧道进、出洞端头地层加固范围为：长8m，宽12m，隧道两侧各3m，隧道上部3m，隧道底部以下3m。1.3 加固方法根据本标段洞口土质条件，各始发、接收洞口均采用素混凝土桩+旋喷桩加固。素混

6、凝土桩桩径800mm，旋喷桩桩径600mm，桩间距400mm，咬合200mm。采用二重管注浆法，施工采用跳二打一的步序。2. 盾构始发场区平面布置地面辅助设施有浆液配制系统、泥浆配制系统、泡沫配制系统、充电间、门式起重机、集土坑、废水沉淀池、管片存放场、供电设施、各种管路、通讯线路、监控信号线路的布设等。详见附图2-1：北京地铁10号线02标段分钟寺站成寿寺站施工场地平面布置图。2.1 地面浆液配制系统的布置地面浆液配制系统采用小型搅拌站的模式。主要材料水泥、膨润土均为散装罐存和运输，以减小对环境的污染。搅拌站内设有浆液搅拌机、浆液压送泵及压送管路、降尘设施等。2.2 地面泥浆配制系统的布置及

7、安装地面泥浆配制设备包括浆液搅拌机及储存容器、泥浆压送泵、地面管路、降尘设施等。泥浆箱的设置满足盾构推进需要量，且达到泡制24小时的要求。根据盾构推进的进度要求：每天的进度大约为18环，每环用泥量为2m3，每天的总用泥量为182=36m3，泥浆使用前必须浸泡24h，所以泥浆箱总容积要求为48m3。使用时应轮流使用，用完一池立即泡制一池，以保证泥浆的泡制要求。每个泥浆箱大小为直径高=3m5m(实际使用体积35m2)，共设4座。2.3 电瓶车电瓶充电设施的布置电瓶车所用电瓶在充电间进行充电，充电间内的设施主要包括如下设施：充电机、平车及道轨、供、排水设施等。充电间布置在龙门吊下方，以方便更换电瓶。

8、2.4 集土坑的施工集土坑作为临时存放隧道掘进出土的设施，必须满足隧道出土与土车外运平衡的要求，同时方便隧道出土和土车外运。2.5 废水沉淀池的施工废水沉淀池是注浆管路冲洗后，进行废水沉淀处理的，施工废水经沉淀池处理后排入现况排水管，避免水污染。现场设置1座沉淀池，满足废水进行3级沉淀处理的要求。沉淀池采用页岩砖砌筑，表面用水泥砂浆抹面，要求不得渗漏。2.6 各种管路、通讯线路、监控信号线路的布设盾构施工中需要的各种管路有注浆浆液输送管、泥浆输送管、泡沫液输送管、水管、废水管等，有各个环节相互联系的通讯线路，还有用于地面电脑监控的信号线路，这些如同盾构的血管和神经，在盾构施工过程中必须保障其通

9、畅。所以布设须考虑安全可靠，在本合同段中地面采用砖砌方沟上加盖板的形式，以便于维护，方沟内净空尺寸为：（宽度高度）1m0.6m。竖井内采用钢套管。3. 始发井内布置3.1 工作井内集水井盾构施工要对注浆管路进行冲洗，冲洗后的废水经由盾构台车后的污水泵及回水管路输送到竖井内，另外还要考虑到在盾构施工阶段的降雨及降雪，需要在工作竖井内设置一个集水井，将盾构掘进时施工排放的污水及雨水等收集起来，用水泵排至地面的沉淀池内。3.2 工作井安全爬梯为了方便工作人员安全上下竖井，工作井内布置钢梯一部，钢梯布置在始发井的一角，钢梯由槽钢、角钢、花纹钢板、钢管及圆钢焊接而成。3.3 盾构反力架反力架的作用是盾构

10、初始掘进时为盾构向前推进提供所需的支撑力，盾构初始掘进前应首先确定反力架的形式，并根据盾构推进所需最大推力进行校核，然后根据设计加工盾构反力架，待反力架安装完毕后，方可进行初始掘进。反力架预制成形后，由吊车吊入竖井根据施工具体条件进行组装，由测量给出轴线位置及高程，进行加固。安装完毕后要对反力架的垂直度进行测量，保证反力架和盾构推进轴线垂直。反力架安装质量的好坏直接影响初始掘进时隧道的成形质量，其中反力架的竖向垂直及与设计轴线的垂直是主要因素。本工程采用斜撑门式反力架，形式详见图3-1。图3-1 盾构反力架结构图3.4 盾构基座在盾构始发井结构施工结束后，开始安装盾构基座，为盾构初始掘进做准备

11、。盾构基座采用钢结构，盾构基座水平位置按设计轴线准确进行放样。盾构基座高程安装时使盾构机就位后比设计高程高15mm，以利于调整盾构机初始掘进的姿态。盾构基座形式详见图3-2。图3-2 盾构基座结构图第四章 盾构施工1. 盾构机安装调试1.1 盾构机进场盾构机采用解体吊运，委托专业的大型物资运输公司进行。在运输前充分考虑超高、超宽超重等因素，对所经过路段的桥梁、桥涵承重能力、宽度，以及所要穿越的桥梁、桥涵、电线等的高度和路面状况提前进行调查，选出最佳线路，避免造成盾构机或其它设施损坏。在经过繁华地段或居民聚居区时下还要和当地的公安交通部门取得联系，做好协调、疏导工作，避免意外事件发生。盾构运抵施

12、工现场后采用300t汽车吊1台、160t汽车吊1台卸车，安排电工、机械工、信号工等人员密切配合调运，将盾构机刀盘部分直接放在盾构工作井内的基座上，其他盾构配套设备在指定地点放好。1.2 盾构机下井详见：盾构吊装安装方案1.3 盾构机试运转验收盾构试运转验收合格后方可进行正式施工。2. 盾构掘进2.1 出洞掘进2.1.1 洞门凿除工作井洞门凿除的原则是合理分块，快速凿除，确保安全。 洞门挂网喷射混凝土的凿除 凿除洞门挂网喷射混凝土时按照先下后上、先中间后两侧的顺序进行，详见图19-2。 钢筋混凝土护壁桩的凿除 洞门挂网喷射混凝土凿除后，接着凿除钢筋混凝土灌注桩，施工时按照先下后上、先两侧后中间的

13、顺序，每根桩的混凝土凿完后上下端须留35根钢筋，在盾构机出洞（进洞）前1至2天左右快速凿除； 洞门全部破除后，盾构机须迅速靠上洞口掘进工作面，并调整洞口密封止水装置（即橡胶帘布板），盾构贯入工作面后立即进行加压掘进，尽量缩短洞门土体无支撑的时间。图4-2 洞门挂网喷射混凝土凿除分块图2.1.2 洞口橡胶帘布安装为保证盾构机出洞时泥水不从盾构机外壳周围涌出，同时保证注浆不漏浆，需要在出洞口安装橡胶帘布。橡胶帘布由专门厂家预制加工，每个出洞口均须安装一个。盾构初始掘进前应预先将橡胶帘布用螺旋挂在洞口预埋钢环上，并用弧形钢压板将其固定，然后再在弧形钢压板外安装预制好的扇形钢板，其中扇形钢板可折叠；当

14、盾构机刀盘进入洞口时，调整扇形板至盾构机外壳的距离为10mm左右，盾构机的壳体将橡胶帘布及扇型钢板顶入并向内弯曲，当盾尾钢丝刷刚进入洞口露出管片时，再调整扇形板，使其落在管片上。待初始掘进完成后拆除橡胶帘布。见图4-3 。图4-3 洞门橡胶帘布安装示意图2.1.3 盾构出洞段施工 负环拼装首先根据工作井的长度及设计洞口永久防水混凝土环梁的宽度确定钢后背的厚度需要拼装的负环管片数量。盾构机经调试验收确认正常，钢后背安装完毕及其它准备工作（洞门凿除、管路连接）全部完成后即可进行初始掘进负环拼装。负环拼装第一环必须注意断面的圆度和与隧道轴线的垂直度，为整环拼装做准备。盾构推进前，为避免刀盘上的刀头损

15、坏洞口密封装置，在刀头和洞口密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。一般情况下，负环管片在盾壳内的正常安装位置进行拼装。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏盾构机尾部的密封刷，保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木，以使管片在盾壳内的位置得到保证。在盾尾密封刷的下2/3部分填塞密封油脂，以保护盾尾密封刷不被磨坏。第一环管片拼装完成后，将管片连接螺栓拧紧，操作盾构机的千斤顶向后推出将第一环管片向外部推出，推出距离达到可以拼装下一环时即停止推进，拼装该环管片。如此循环施做，直到第一环负环管片被推出盾构的壳体，此时应将螺栓复紧，然后用牵引器将管片上部拉紧以防止管片向

16、外侧张开，拉紧时须控制好管环的直径，避免过紧或者过松；另外在管片的外侧即管片与盾构基座之间楔入木楔子以将管片固定牢固。当推进至第一环管片即将与钢后背贴紧时，在管片与钢后背之间垫一层58mm厚的橡胶板。此时应校验管片与钢后背之间是否垂直，如两侧及上下的间距不均应加垫钢板找平。当盾构机尾部完全进入洞口后，将洞口扇形钢板落下紧贴管片，并上紧螺栓以防止加泥注浆时浆液从洞门泄漏。工作井内负七环为整环，拼装时应对管片的拼装质量（圆正度、管片间轴向错茬等）加以严格控制，从而保证正环管片质量。 后背上部钢管支撑安装初始掘进至整环负环管片脱出盾构壳体时，停止向前推进，安装后背上部钢管支撑，后背上部钢管支撑是在第

17、一环整环管片和井壁中间，通过二根609mm钢管支撑管将轴向力传递至工作井井壁。安装后背上部钢管支撑时，使用两台100吨千斤顶预顶管片，对管片施加预压力，同时抵消钢后背的空隙，防止正环管片的上方管片向后错出，保证管片的成型质量，同时也保证盾构进洞推进时千斤顶及分区油压有较大的选择范围，便于盾构进洞施工时轴线的控制。后背上部钢管支撑施工完成后，方可推进。在盾构机推进时，应随时对后背上部钢管支撑进行观察，当发现后背上部钢管支撑出现较大的变形时应马上采取相应的加固措施，以避免管片随之出现较大的变形及错位，造成后续管片难以拼装。出洞段施工要点 空载推进盾构在空载向前推进时，主要控制盾构机的推进千斤顶的行

18、程及限制盾构每一环的推进量，空载推进的过程中，必须由专人紧盯盾构机在机座上的前进过程，发现异常情况及时停机处理。 进洞推进当盾构机刀盘穿过洞口橡胶帘布后，启动刀盘低速旋转，根据盾构机回转角合理选择刀盘旋转方向，盾构机刚刚切削土体，所需反扭矩还未形成，此时盾构机推进速度须保持在10mm/min以内，并时刻注意盾构机回转角的变化，及时调整刀盘的旋转方向。 进入洞口盾构机姿态的控制在盾构机座和反力架安装精确的前提下，保持盾构机低速推进，合理选择推进千斤顶，土压缓慢递增，即可获得良好的进洞姿态，并且，在盾构机进洞过程中严禁使用铰接。 土压控制盾构机进洞在洞口加固土体内掘进，可选择低土压推进，逐渐增大，

19、在盾构机出加固区之前1m增到正常值即可；但是，由于盾构机进洞姿态与土压控制密切相关，因此需根据盾构机的姿态变化及时调整土压。负环管片拼装首先根据工作井的长度、洞口环梁的宽度、反力架位置计算负环管片数量，负环拼装第一环必须保证圆度和与隧道轴线的垂直度，为整环拼装做准备。出土控制盾构进洞段掘进以控制出土量为核心，各种参数合理配置，严格填写推进出土记录，才能保证一环的出土量不至于超挖，地面不会发生沉降。注浆量盾构机尾部进入土体第一环至第三环的时候，要将注浆量加大，并且采用早强注浆材料进行注浆，以保证洞口的地面不发生沉降。注浆管路的冲洗初始掘进阶段的浆液需从地面浆液台车上压送至盾构机内，注浆管路比较长

20、，每环注完浆后，必须及时将注浆管路冲洗干净，以保证下一环顺利注浆。2.2 正常掘进2.2.1 工艺流程图盾构正常掘进施工工艺流程详见图4-4。 掘进出土盾构机各系统试运转确认正常后即可进行正常掘进，首先向盾构土仓中加入一定数量的泥浆、泡沫或泡沫与泥浆的混合液，转动刀盘，按照已确定的土压及加泥加泡沫的量进行控制，确定土压为设定值，螺旋输送机的控制方式定为自动，这样螺旋输送机即可根据盾构刀盘土仓内的土压自行调节转速，始终保持土仓内的土压尽量稳定，掘进排出的土装入土箱由电瓶车运输至工作井，再由工作井处的门式起重机将土箱吊至地面的集土坑中，用装载机或挖掘机将土装入土车外弃。地面沉降观测掘进参数设定姿态

21、及轴线控制螺旋输送机出土同步注浆管片制作管片运输质量检查粘贴橡胶止水条及传力衬垫吊运下井洞内运输衬砌管片拼装管片位置调整二次补注浆螺栓复紧皮带运输机出土土斗装泥电瓶车运输吊运出土土车外运管片就位钢后背安装洞口橡胶帘布安装洞门凿除盾构机下井开口负环拼装盾构掘进闭口负环拼装后背上部钢管安装图4-4盾构正常掘进施工工艺流程图 加泥、加泡沫盾构司机操作盾构机掘进时，随时观察刀盘螺旋输送机的扭矩及螺旋输送机排出的土的状态（即塑流性），对泥浆、泡沫的加入量进行调节控制，始终让刀盘及螺旋输送机油压保持正常的数值；盾构施工中加泥加泡沫的数量与土质有着很大的关系，一般说来在粘土、粉质粘土中掘进加泥的数量不需要太

22、多且加泥的浓度也不要太大，因为粘质土自身有比较强的造泥能力，故对加泥的数量和浓度要求不高，土的粘性不是太强时基本上不需要加泡沫即可以使土体的塑流性得到较大的改善，保证掘进的正常进行；在粉细砂层中掘进时，由于土质的原因地层的空隙率较大，地层的漏失较为严重，且土自身不具有造泥性，故对加泥和加泡沫的数量及质量要求较高，应保证盾构前方土压稳定，以便较好的控制地面的隆陷。 同步注浆盾构每环开始推进100后时开始进行同步注浆，首先根据实际的推进速度确定注浆的流量，随时根据推进速度及需要注入的总量对其进行调整，当盾构每环推进至1100左右（即距一环推进完成还差100mm）时，停止同步注浆，进行管路冲洗。 管

23、片拼装推进一环完成后，拼装管片，首先测量盾构与管片之间以及管片与设计轴线的关系进而确定采用何种形式的管片及拼装角度，然后方可拼装； 二次补注浆为防止同步注浆出现未能完全填充管片外空隙的情况，需要通过管片上的注浆孔对管片外侧进行二次补注浆，二次补注浆安排在拼装管片时进行，补注浆的压力应该比同步注浆的压力高，以更好的对外部间隙进行填充。2.2.2 盾构运行监控盾构隧道施工时，为了保证盾构沿隧道设计轴线推进，提高盾构施工的精度，保证工程质量，盾构的运行共采用了两套监控系统： 井下监控盾构机设备自带有一套监控系统，该监控系统为一套数据采集系统，通过设在盾构机内的设备对盾构进行跟踪监控，它的功能是随时监

24、控盾构机的姿态以及轴线偏差，并及时反馈到盾构机的中心控制系统，由中心控制系统对数据进行分析，通过对该反馈数据与掘进前已输入隧道轴线控制数据的分析比较，即可自行对盾构机发出指令，对盾构机的操作进行修正，使盾构机准确地沿隧道设计轴线前进；另外系统还可以将这些数据及盾构设备状态数据反映到盾构操作台，供操作手操作时参考；同时该系统还可以将土仓内的情况反馈至操作台可以比较直观地观察土仓内土的状态及土质的变化，以便于调整加泥及加入泡沫的的数量，更好地改善泥土的塑流性； 地面监控地面监控是另外一套监控系统，它是与井下监控系统相互辅助的一套数据采集系统，它的原理是将采集到的数据通过数据线路传输给地面的电脑监视

25、器，这些数据同样也包括反映盾构姿态、轴线的数据和盾构设备状态的参数，电脑将其保存下来，可作为以后查询及参考的资料。2.2.3 隧道内通风、人行步道、通讯、排水、照明与防火 隧道通风隧道内的通风所需要考虑的因素有：施工人员呼吸所需空气量、整个盾构系统的降温所需空气量，计算时考虑两者中的较大值。根据实际情况采用一台SDF（C）-NO12中速型隧道专用轴流通风机，风管管径为800，风管材料为镀锌薄钢板，风机设消音装置。 隧道内人行步道的布置在盾构掘进施工中为了方便施工人员的进出及行走的安全，在隧道内设置人行步道，人行步道两侧设钢护栏，步道与道轨枕木焊接牢固。 通讯 隧道内的通讯方案为：采用对讲机为主

26、、电话为辅； 隧道内与地面的通讯方案：施工现场设一台16门电话自动切换机，分别设在井口及盾构机操纵室等重要部位，隧道内线路安装在灯架上。 排水隧道内水的来源主要是盾构掘进时产生的冲洗废水，排水的方案为通过盾构设备后续的回水管路将水排出，施工时在盾构的台车的尾部放置一台污水泵，电源从盾构台车上接入，通过三通和截门将泵与回水管路连接，需要排水时，打开截门，开启水泵将水通过回水管排至地面的三级沉淀池中，经沉淀后可重复使用或排走。 照明隧道内的照明线路从洞口引入，线路悬挂于隧道管片上的电缆线支架上，距走道板的高度为2m左右。照明线路为双回路电源，并在隧道内设有可靠的电源切断装置，隧道内施工区域的照明线

27、路电压为36V，并且采用橡胶套电缆，台车后及施工区外电压采用220V并使用绝缘线缆，动力电缆与照明电缆分层架设，每班电工进行检查。 防火盾构机电器元件较多，注意防火。采用ABC粉末蓄压式灭火器，每节台车放2个。盾构机头、变压器和电缆车重点防火部位各放4个。2.2.4 正常掘进控制要点及注意事项 盾构掘进轴线的控制盾构轴线的控制是盾构工法的重点，掘进时必须注意以下几个方面： 控制好掘进的技术参数，如土压、推速等。当土压过低时，不仅容易造成地层的沉降，而且对盾构轴线的控制也有影响，容易造成盾构下沉；另外注浆的位置及压力，注浆压力过大一方面对地层的扰动较大，另一方面也会使得盾构向注浆位置的反方向移动

28、，不利于盾构的轴线控制； 正确进行盾构千斤顶的编组及分区油压的控制，推进时对千斤顶选择的正确与否直接关系到盾构轴线的轨迹，在盾构轴线控制一节里，针对各种不同盾构轴线位置详细的列出了千斤顶编组及分区油压控制对盾构轴线控制的作用； 合理使用盾构的铰接装置，当盾构偏离隧道设计轴线较多、盾构进行小半径曲线施工时或者盾构姿态极差时（见前面对盾构姿态的描述），通过调整千斤顶的编组与选择及分区油压控制都较难以达到目的时，可通过开启盾构铰接装置，具体的操作为：根据盾构的偏离程度计算盾构中折每一步的转折角度，先开启盾构的仿形刀进行超挖施工，超挖的长度一般为盾构的半个到一个盾构机身的长度，然后根据计算调整盾构的中

29、折装置，再辅以千斤顶编组及分区油压控制，进行掘进施工，推进时根据盾构姿态的测量数据随时调整中折角度，直到盾构回到设计轴线上来。 地面沉降的控制地面沉降会直接危及地面建筑物的安全，掘进中必须要控制好地面的沉降，掘进操作必须注意以下几点： 土压升高或降低对地面建筑物都是不利的，容易造成地面的隆起和沉降，所以在掘进过程中要严格保持掘进面的土压稳定，一般所采取的措施为严格控制螺旋输送机的排土量与刀盘的切削土量，控制两者相等；还要根据地层的变化合理的对加泥量及加入的泡沫量进行调整，以更好的改变土体的塑流性，使土体变得更为均匀可以较好的把压力传递至开挖面上，防止开挖面的水土流失过多； 同步注浆保证注浆量和

30、和注浆压力； 二次补注浆注浆量用雷达探测结果决定。注浆时用注浆量和注浆压力进行双控； 推进过程中严格控制好推进速度，使推进速度尽量稳定，必须保证盾构的连续稳定作业； 根据沉降量检测结果及时调整推进速度、出土压力、同步注浆量及压力参数。2.2.5 盾构贯通掘进当盾构掘进至离接收端洞口80100m时，盾构掘进进入贯通掘进阶段，需进行全线贯通测量校核，准确定位盾构机头的坐标位置和姿态，并根据测量结果，确定盾构推进方案，保证盾构机顺利、安全、准确地进入接收井(即盾构进洞)。贯通校核测量采用全站仪进行，校核精度应50mm，测量数据必须得到监理单位的认可。具体方法详见测量施工方案。贯通掘进是正式掘进的延续

31、，是保证盾构顺利进洞的必要阶段。2.2.5.1 贯通掘进前的准备工作按设计图纸及施工方案的要求，预先完成盾构接收井洞口土体加固施工；按照盾构操作要求暂停掘进，进行全线贯通测量；根据测量结果，确定贯通掘进方案，继续掘进；安装盾构接收基座，对基座轴线和高程反复进行校核，保证盾构顺利、安全接收，考虑洞口土体柔性压缩，盾构接收基座高程应比隧道轴线略低；做好防止洞口地面坍塌的准备工作。2.2.5.2 贯通掘进工艺流程盾构贯通掘进工艺流程见图4-5。图4-5 贯通掘进工艺流程图洞口接收准备工作停止掘进贯通测量确定贯通掘进方案贯通掘进基座安装洞口破除盾构进洞2.2.5.3 盾构进洞施工 以洞口为目标制定合理

32、的掘进方案，加强掘进过程中的跟踪监控，随时调整盾构姿态，确保盾构准确、安全进洞； 降低盾构掘进速度（一般控制在2.0cm/min），以利于盾构姿态的控制； 当盾构掘进至洞口加固土体段时，降低盾构掘进的控制土压值，既要最大程度地防止因土压低而造成管片外围岩的下沉，又要最大程度防止因土压高而造成洞口土体的提前破坏； 当盾构掘进至离洞口46m时，降低加泥压力，停止加泡沫，根据洞口泥浆的渗漏情况，随时停止泥浆加入； 预先在洞口中央凿出一观察孔，确定盾构是否到达洞门。当盾构机刀头到达洞门后，盾尾同步注浆，停止掘进，螺旋输送机尽量多出土，卸载土仓压力，然后进行洞门凿除; 洞门破除后根据盾构机的实际位置安放

33、接收机座，机座固定后盾构推进进入竖井，同时完成最后的管片拼装。当盾构机进洞后，及时进行洞口密封，并从地面和洞口端面同时进行补注浆，控制洞口后期沉降。2.2.5.4 贯通掘进施工注意事项盾构进洞拼装完最后一环管片后，千斤顶不要立即回收，及时安装拉紧联系（方法和初始掘进的洞门管片的拉紧联系相同），将洞口段10环管片联系成一体，同时拧紧所有管片连接螺栓，防止盾构机与隧道管片脱离时洞口端管环应力释放，导致管环间的松动，造成管环间渗水； 盾构进洞后，应即时封堵洞口，封洞口的钢板必须满焊，以防止洞口漏浆、渗水； 盾构机从隧道落到接收基座上时，为防止洞口处管片的错台、松动等，应即时调整管片，反复拧紧螺栓。3

34、. 管片拼装管片安装是盾构法施工的重要环节，其安装质量的好坏不仅直接关系到隧道成洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。又因为盾构作业面有地下水，如果拼装质量不高，容易造成漏水，从而造成地面沉降，对地面建筑物、地下管线造成破坏。因此我公司把管片拼装工序作为质量控制的重点。根据招标文件要求，本工程区间圆形隧道采用单层衬砌，管片采用钢筋混凝土平板形管片。具有以下要素： 衬砌环要素汇总表 表4.2项 目构 造说 明管片内径/厚度/宽度5400mm/300mm/1200mm管片分块六块一个封顶块K、两个邻接块B、三个标准块A管片拼装方式错缝拼装管片连接弯螺栓连接环向：12个M24螺栓；纵

35、向：16个M24螺栓3.1 管片拼装工艺要求 管片进场后检查管片有无缺陷，不合格的管片清除现场，对合格的管片进行清理，然后粘贴密封垫； 管片在吊运中应避免吊碰，当管片吊运到工作井内时，检查管片有无缺陷，运到盾构机机头时也应进行相应检查； 安装过程中彻底清除盾壳安装部位的垃圾，同时必须注意管片的定位精度，尤其第一块要做到居中安放； 用管片拼装机将管片吊起，沿吊机梁移动到盾尾位置； 安装时千斤顶交替收回，即安装哪段管片收回哪段相对应的千斤顶，其余千斤顶仍顶紧，保证土仓土压不降低； 管片安装把握好管片环面的平整度，控制环面超前量以及出现椭圆； 边拼装管片边拧紧纵、环向连接螺栓； 在整环管片脱出盾尾后

36、，再次按规定拧紧全部连接螺栓。3.2 管片安装方法 安装顺序管片安装顺序依次为A型管片、B1型管片、B2型管片和C型管片。C型管片首先径向推入1/2管片宽度后纵向插入。 直线段管片安装管片衬砌环采取错缝拼装方式，如图19-7所示，共有2种位置。 曲线段管片安装曲线管片楔形量为48mm，左曲管片为N型拼装，右曲管片为M型拼装。楔形环管片衬砌除环宽尺寸变动外，其余尺寸均同标准环管片衬砌。楔形环设置表 表4.3曲线半径R（m）4305006008001000楔形环/标准环8:193:71:33:133:17图4-7 管片拼装位置图4. 同步注浆及二次注浆采用盾构施工法，在管片和地层之间将产生空隙，该

37、空隙必须充填，否则，隧道周围的地基会有较大变位（主要由盾尾空隙引起）。因此，及时进行背后注浆是盾构工法中必不可少的环节。同时，背后注浆具有提高隧道的止水性能和确保管片衬砌的早期稳定性。背后注浆采用盾尾同步注浆和二次补注浆两种方式。4.1 盾尾同步注浆盾尾同步注浆是利用盾构设备中的同步注浆系统，对随着盾构向前推进、管片衬砌逐渐脱出盾尾所产生的建筑间隙进行及时充填的过程。4.1.1 注浆方式由安装在盾构机上的注入管直接向尾隙注入浆液。该种方式在盾构推进过程中，紧紧跟踪在盾尾区域注浆，及时补充由于多种原因所造成的土体损失，减少地面沉降。4.1.2 注浆设备背后注浆设备基本上由材料贮藏设备、计量设备、

38、拌浆机、贮液槽（料斗、搅拌器）、注浆泵、注入管、注入控制装置、记录装置等构成。4.1.3 注浆材料根据本合同段的地层土质状况，同步注浆建议采用SPG可塑型浆液，SPG可塑型浆液属于双浆液。其凝结过程包括化学凝结、物理凝结和固化三个阶段。化学凝结时间为1318秒，根据施工状况和土质条件可作适当调整。浆液充填盾尾建筑空隙主要是在物理凝结过程完成的，该阶段浆液在压力作用下具有一定时效的流塑性，故此称之为可塑型浆液。物理凝结完成之后就进入固化阶段，长期强度可达23MPa。SPG可塑型浆液具有适当的稠度、可抗剪切能力，因而，具有抗地下水稀释的特点。该浆液在流动冲刷水作用下，仍能保持很好的整体性；在压力作

39、用下，也能维持一定的塑性流动性，因此较易实现限域充填。已有的工程实绩表明，该浆液能够均匀充满盾尾空隙，浆液对盾尾空隙的充填形态类似于惰性浆液。但是，与惰性浆液相比，它的防水性能好，对管片的稳定性较好，控制地面沉降效果明显。该浆液不含粉煤灰等细骨料，在振动荷载和水的作用下不易产生液化。4.1.4 注浆控制参数 注浆压力为了使浆液很好的充填于管片的外侧间隙，必须以一定的压力压送浆液。注入压力大小通常选择为地层阻力强度（压力）加上0.10.2MPa的和。地层阻力强度是由土层条件及掘削条件决定的，通常在0.10.2MPa以下。根据本合同段的地层土质条件，注浆压力初步设定为0.45MPa。 注浆量同步注

40、浆量q可按此式估算：q= /4(D12- D22) L式中：D1：盾构直径；D2：管片外径； L：盾构（背后注入）的全长； ：充填率；4.1.5 注浆标准及效果检查 注浆压力达到设计压力，注浆量达到设计注浆量的80%以上。 注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力、注浆量等结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。 拱顶部分采用超声波探测法进行检查，对未满足要求的部位进行补充注浆。4.1.6 双液注浆的防堵措施： 盾构机具有两套输送浆液的管路，平时只需要一套管路，另一套留做备用； 开始注浆时，要先注A液，当注入量达到150L时再开始注入B液； 在停止注浆时，要先停B液，待A液继续注入150

41、L时再停止A液； 每次注浆完毕，都要对管路进行冲洗，冲洗包括混合管、A液注入管、回水管。每个作业队交接班前要对管路进行一次彻底的冲洗。4.2 二次补注浆二次补注浆采用后方注浆方式，即在后几环注浆孔进行壁后注浆。二次补注浆主要是弥补同步注浆的不足，以下三种场合需要进行二次补注浆。 雷达检测管片外有不实空洞； 注入浆液的体积缩减部分的补充注入； 为了提高抗渗透性。管片的吊装孔兼作二次注浆孔。从便于施工和注浆效果两方面综合考虑，二次补注浆孔的位置宜选择在管片两侧。二次注浆在拼装管片时进行。注浆量一般为理论间隙的40%50%。二次注浆压力一般比同步注浆压力高出0.010.03MPa，但是还应参考隧道覆

42、土厚度、地下水的压力及管片的强度进行调整。5. 盾构掘进姿态控制5.1 盾构掘进姿态控制内容在盾构掘进过程中，我们根据盾构机头相对于设计轴线的偏差描述为以下几种状态。 水平位置：水平偏差值（x），右偏为正，左偏为负； 立面位置：高程偏差值（Y），坡度上为正，下为负； 旋转位置：盾构机身自转角（），左传为负，右转为正。5.2 影响盾构掘进姿态的因素 控制土压的设定值土压力的设定值是根据覆土厚度、土体内摩擦角、土体容重来确定的。一般在纠偏时，土压力的设定值比较大，这样有利于土体对机头的反作用力将机头托起或横移。 土质变化盾构在粘土层掘进时，盾构姿态较易控制；在砂土层时往往容易造成盾构机头下扎。 地

43、下水含量的变化地下水含量丰富时，造成土体松软，盾构往往偏向松软土体或地下水丰富的河道的一边。 同步注浆位置的改变如果注浆位置在左侧，可使该管环位置右移，换之则相反。 推进速度的大小推进速度过快，盾构姿态不易控制。一般在调整姿态时，推进应保持匀速。 转弯管片的合理使用曲线管片的内外边长差值为48mm，管片最小转弯半径为153m，随着盾构掘进，通过调整相临管环之间的转角拟合出一条光滑曲线，尽量使其与盾构掘进半径相同，保证必要的盾尾间隙量。否则管片与盾尾相制约，摩擦阻力增大，极不利于盾构姿态的控制。 拼装管片的环面平整度如果环面平整度太差，会造成盾构机掘进困难，影响盾构姿态。测量误差由于后背管片的位

44、移或人的操作等问题，易引起测量误差，操作管理人员应根据前后环的测量数据进行推断判定。5.3 小半径曲线盾构掘进姿态控制 主要利用盾构“铰接”装置进行小半径曲线掘进施工。本合同段盾构掘进最小半径为410m，要同时做到掘进轴线控制偏差小，管片拼装质量好，地面沉降小三项指标，仅靠千斤顶编组和分区油压控制的办法是很难实现的。我公司拟采购盾构机设有专用于小半径曲线施工的“铰接”装置，方法是伸出仿形刀，在曲线内侧进行适量的超挖，再开启盾构“铰接”装置，并辅助以合理的分区油压控制。R=410曲线图4-7 盾构铰接施工操作示意图 利用盾构“铰接”装置进行小半径曲线掘进施工注意事项 根据曲线半径计算出盾构曲线掘

45、进时盾构机“铰接”开启角度和超挖量。 盾构掘进由直线段进入曲线段时，一般提前一机身长度进行全断面适量超挖，提前半个机身长度开始开启盾构机“铰接”装置，随着盾构掘进，逐步地增大角度至需要值。 盾构机在曲线段上掘进时，首先固定盾构机“铰接”装置角度，同时在曲线内侧进行必要的超挖，再辅助以合理的分区油压控制，有效地控制盾构掘进轴线。 当盾构掘进由曲线段进入直线段时，应提前半个机身逐步收回盾构机“铰接”装置，同时停止超挖，盾构机顺利进入到直线段掘进。 利用盾构“铰接”装置进行小半径曲线掘进施工的优点 能保证管片拼装质量。采用盾构“铰接”装置，可减小盾尾与管片间因拐弯而形成的夹角，使盾尾密封刷与管片间受

46、力均匀，能有效避免管片环向错台。避免后背管片因受力不均造成的破裂、损坏。 采用盾构“铰接”装置，减小了盾构转弯力矩对掘进千斤顶不对称推力的依赖，施工时掘进千斤顶可以全选，后背管片受力均匀，避免了后背管片因局部集中受力而造成的损坏。 避免了因盾尾与管片间的间隙过小或过大，盾构推进时的摩擦阻力过大或盾尾密封刷与管片周边密封不严而造成盾尾漏浆情况。 靠盾构机自身“铰接”装置折角转弯，减小了转弯时盾构机身的横向位移，减小了盾构转弯时对土体的扰动，减小了地面沉降。6. 保持掘进面稳定的措施为有效的控制地面沉降，必须保持盾构掘进面的稳定。加泥式土压平衡盾构机是通过调节推进速度、螺旋输送机的转速来控制土仓内

47、泥土形成的压力，以平衡掘进面地层的水土压力，同时一边掘进一边出土。当出土量大于盾构切削泥量时，控制土压的最小值Pmin小于切削面泥水压力F，地面出现沉降；当出土量小于切削泥量时，控制土压的最大值Pmax大于切削面泥水压力F，地面出现隆起；当出土量等于盾构切削泥量时，控制土压值P等于切削面泥水压力F，地面不会出现沉降和隆起。因此，保证掘进面土体的稳定，主要有以下几项措施，详见表4.4。 开挖面稳定控制项目表 表4.4控制内容控制项目控制对象控制方法塑流化控制塑流化材料流量注入泵泵速调节流量土压控制螺旋输送机转速螺旋输送机调节流量泵流量推进速度控制千斤顶推速推进泵调节推进泵流量出土量控制每环出土箱

48、数量每环出土箱数量及充盈情况前段掘进统计数量6.1 土体塑流化改良本段区间盾构施工穿越地层大为粉土地层与粉细砂地层，为适应这种地层施工，我们在加泥的基础上同时使用泡沫系统，利用加入泡沫改善土体粒状构造，吸附在颗粒之间的气泡可以减少土体颗粒与刀盘系统的直接摩擦，增加切削土体的粘聚力，同时降低土体的渗透性。又因其比重小，搅拌负荷轻，容易将土体搅拌均匀，从而达到既能平衡开挖面土压，又能连续向外顺畅排土的目的。因此，加泥、加泡沫的功效主要表现为以下几个方面： 保持开挖面的稳定； 增加切削土体的塑性流动性； 使开挖面土体及切削下的土体具有良好的止水性； 防止切削土砂粘附在刀盘及螺旋输送机内，避免闭塞现象

49、，减轻机械负荷，降低刀盘扭矩，同时也提高掘进速度； 对刀盘、螺旋输送机起减磨冷却作用。6.2 控制土压控制土压设定值应足够平衡掘进面地层的水土压力，同时又不会引起过大的地面隆起。一般采用静止土压和被动土压进行计算，取值：被动土压地下水压力土压设定值（P）主动土压地下水压力，一般比主动土压大2030%进行设定；6.3 控制每环出土量根据理论计算量和正常掘进每环出土统计量来确定每环控制出土量，尽量做到：环出土量=环掘进切削泥量；6.4 控制推进速度以设备能力的6080%速度匀速、连续掘进；6.5 控制螺旋输送机转速推进过程中做到：螺旋输送机单位时间的排土量 = 刀盘单位时间的切削泥量6.6 各种停

50、机情况下保证掘进面土体稳定的措施 管片拼装时，禁止千斤顶全伸全缩。只有拼装位置的千斤顶才能回缩，拼装完后立即顶伸千斤顶，再回缩下一处的千斤顶并拼装管片。保证拼装时千斤顶的顶推力，最大限度的减少管片拼装时土仓压力的损失。 长时间停止掘进时，土仓内预先保持较高的土压，千斤顶全伸，为防止油压损失造成千斤顶泄力，需在后续管片与盾构机之间加设人工支撑。保证掘进面土体稳定是盾构掘进控制一项基本内容，必须根据盾构掘进的地层情况、路线情况及地面建筑物和地下障碍物情况，制定相应的掘进参数及控制措施，加强设备的日常维修和保养，严格操作人员的交接班制度，保证盾构掘进施工连续进行。7. 盾构掘进施工管理及设备日常维护

51、7.1 盾构设备维护管理为了充分发挥盾构的性能，防患故障、延长盾构机的寿命，必须定期和随时对盾构设备进行日常维护、检查和维修。 日常检查、维护 各部位的螺栓、螺母松动检查、拧紧； 异常声音、发热检查； 工作油、润滑油、润滑脂、水、空气的异常泄漏检查； 各部位供油、脂情况确认、检查、补充； 工作油箱油位检查； 电源电压正常确认； 操作盘开关类、指示灯、仪表类正常动作确认。 盾构本体台车之间的软管、电线异常有无检查； 安全阀设定压力检查； 液压设备维护、过滤器清扫后的回路内排气确认； 定期维修、维护 1个月维修、维护a. 油箱排水；b. 电动机类的精密检查（轴承供油、绝缘电阻测量、滴水检查等）；c

52、. 控制盘和配电器具检查（接点磨损状况，绝缘电阻测量、配线管、管道损伤等）。 6个月检查、维护：启动油、润滑油定期检查（2次/年、工作油生产厂家检查） 长期停止运行时的维护管理。长期停止运行时，必须实施下列作业： 每个设备的空载运行（每隔1015天）。 气缸头、阀槽等滑动面露出部分涂油。 防止空间加热器引起的动力盘内结露的作业。7.2 盾构掘进管理盾构掘进施工管理的目标是防止盾构机掘进引起的地面变形和确保隧道线形。具体的管理项目有开挖管理、加泥加泡沫管理和壁后注浆管理。见图19-9：盾构掘进管理系统构成图。 开挖管理 压力舱的压力为确保开挖面的稳定，需要适当地维持压力舱压力。推进中的压力舱压力

53、的维持方法有：用螺旋式排土器的转数控制、用盾构千斤顶的推进速度控制、两者的组合控制等。 排土量为了一边保持开挖面的稳定一边顺利的进行推进，需要适量地进行排土，以维持排土量和推进量相平衡。排土量管理的方法可大致分为容积管理法和重量管理法。作为容积管理法，一般是采用钢车台数的验收的方法，或从螺旋式排土器转数，压送泵转数进行推算。重量管理法，一般是用钢车重量进行验收。 切削泥量图4-8 盾构掘进管理系统构成图线形预测确保线形防止地表变形防止松动开挖面稳定壁后注浆管理加泥加泡沫管理开挖管理线形管理材 料 配 比压 力 流 量压 力 舱 压 力排土 量切 削 泥 量确 认 位 置运 行 监 视加泥 量加

54、泡 沫 量维持切削泥量和排土量相平衡是确保开挖面稳定的关键。控制切削泥量主要是通过控制推进速度来实现。 加泥加泡沫管理加泥加泡沫量根据围岩的粒度组成而设定。在施工中先将隧道进行区间划分，每个区间的注入量根据开挖面的稳定情况、开挖土的性状和盾构各部分的作业情况，通过注入效果确认后进行决定，再将这一结果反馈到以后的施工中。加泥加泡沫量的控制，一般是根据推进速度来进行的。这种方式是事先设定加入量，根据盾构推进速度自动增减加泥加泡沫量。 注浆管理 材料配比对同步注浆及二次补浆的材料，要根据地质区域的不同，及考虑注浆材料的管理特性来进行配合比设计。对材料的基本要求是：不发生材料离析；不丧失流动性；注浆后

55、的体积减少小；尽早达到围岩强度以上；水密性好。 压力流量注浆管理是以压力管理为基础进行注浆量管理。将已施工的注浆量和坍塌探测得出的空隙量进行对比，确定设计注浆量，参考单环、多环、超挖探测量的情况，最终确定注浆时的最终压力标准。8. 盾构施工测量本标段测量工作严格执行工程测量规范（GB50026-2007）、盾构隧道施工及验收规范(GB502992008)、城市轨道交通工程测量规范（GB503082008)等技术文件中对测量作业的有关技术要求。8.1 地面控制测量地面平面控制测量首先在地铁设计线路沿线，建立首级控制网，盾构始发井口和盾构接收井口附近布设控制点，相邻的控制点有两个以上的方向通视，GPS点应埋设永久性的标石，并绘制点之记。观测前应对GPS接收机和天线等设备进行全面检验，满足各项检测条件后方可进行观测。其次，精密导线测量。精密导线应沿线路方向布设，为附合导线或多个节点的导线网。 地面高程控制测量地面高程控制应是在城市二等水准点