土压平衡盾构正常段掘进方案

1、土压平衡盾构正常段掘进方案1 盾构掘进流程及操作控制程序（略）2 掘进模式的选择及操作控制1）不同掘进模式的特点及适用条件本标段采用的土压平衡盾构机，具有敞开式（OPEN）、气压辅助模式（SEMI-OPEN)和土压平衡式（EPB）三种掘进模式，每一种掘进模式具有不同的特点和适用条件。（1）敞开式该掘进模式类似于TBM掘进，盾构机切削下来的碴土进入土仓内即刻被螺旋输送机排出，土仓内仅有极少量的碴土,土仓基本处于清空状态,掘进中刀盘和螺旋输送机所受反扭力较小.由于土仓内压力为大气压,故不能支撑开挖面地层和防止地下水渗入。该模式适用于能够自稳、地下水少的地层。（2)气压辅助式掘进中土仓内的碴土未充满

2、土仓,尚有一定的空间，通过向土仓内输入压缩空气与碴土共同支撑开挖面和防止地下水渗入.该掘进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，其防止地下水渗入的效果主要取决于压缩空气的压力.（3）土压平衡模式土压平衡模式就是将刀盘切削下来的碴土充满土仓,并通过推进操作产生与土压力和水压力相平衡的土仓压力来稳定开挖面地层和防止地下水的渗入。该掘进模式适用于不能稳定的软土和富水地层。三种掘进模式下的掘进原理见图517.图517 三种掘进模式原理示意图2）盾构隧道的掘进模式分段根据本标段的隧道地质情况及周边环境条件，盾构掘进拟采用土压平衡模式。3）主要掘进技术措施（1)土仓内压力值P应略大于静水压力

3、和地层压力之和P0，即P=KP0，K-介于1.01.3，并在掘进中不断调整优化.（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或泥浆对碴土进行改良.3 盾构掘进方向的控制与调整由于地层较软、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，从而会产生一定的偏差。当这种偏差超过一定限度时就会使隧

4、道衬砌侵限、盾尾间隙变小的情况发生，轻者对管片局部受力产生不良影响，重者造成地层损失导致地表沉降，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（1)采用隧道自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态控制。（2)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前移，必须通过人工测量来进行精确定位。（3）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

5、构机的位置、姿态，确保盾构掘进方向的正确。（4）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推进油缸来控制掘进方向。（5）在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力;在下坡段掘进时根据反馈的信息调节分组油缸压力和行程；在左转弯曲线段掘进时，则适当加大右侧油缸推力；在右转弯曲线掘进时，则适当加大左侧油缸的推力;在直线平坡段掘进时，则应尽量使所有油缸的推力保持一致.2）盾构掘进姿态调整与纠偏（1）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

6、，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。（2）参照上述方法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。（3)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.3)方向控制及纠偏注意事项（1)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,切换速度过快可能造成管片受力状态突变，而使管片损坏。(2）根据掌子面地层情况应及时调整掘进参数,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执行纠偏程序。（3)修正及纠偏时应缓慢

7、进行，控制纠偏过度,如修正过程过急，蛇行反而更加明显。在直线推进的情况下,应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，应使盾构当前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切.（4）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甚至开裂.（5）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。（6）盾构始发、到达时方向控制极其重要，应做好测量定位工作。4 碴土管理在盾构施工中碴土的管理也是一个重要的内容，特别是在软硬不均和全段面土层中掘进时更应该对做好碴土管理工作。碴土管理包括碴土改良、出碴量

8、控制、碴土性状鉴别等内容。1）碴土改良通过向刀盘加注泡沫剂和膨润土泥浆与刀盘切削下来的碴土拌和，增大碴土的流动性，方便出碴，同时在掌子面形成泥膜,保护掌子面的稳定性，对刀具也可起一定的保护作用。在富水地段向刀盘面、土舱内注入泡沫剂，并增加对螺旋输送机内注入的膨润土，以利于螺旋输送机形成土塞效应,涌水较大时，注入高分子聚合物防止喷涌.2)出碴量的控制通过调节掘进速度和螺旋输送机的转速来控制出碴量，防止冒顶，保护上部地层的稳定.3）碴土性状鉴别与碴温的控制在施工中随时对碴土温度、碴土砂石的含量判断所掘地层。碴温的控制是指通过对碴土温度的感知了解刀具的工作环境，同时指导碴土改良，对刀具进行保护。5

9、管片拼装根据盾构法施工工艺管片成环的特点：管片是盾壳的保护下在盾尾拼装成环形成隧道的。它是盾构法施工的关键工序，管片拼装的质量好坏直接影响到隧道结构的安全和使用功能。因此，为确保管片拼装的质量满足设计和规范的要求，应重点抓好以下环节：1）管片安装程序管片安装程序（略）2)管片安装方法（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循环掘进限值，确保有合适的盾尾间隙，以防盾尾接触并挤压管片，造成管片破损.(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插入。（4

10、)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.（5）管片安装完后应及时进行连接螺栓紧固,并在管片环脱离盾尾后要对管片连接螺栓进行二次紧固。3)安装管片质量保证措施（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设施.粘贴止水条时应对其涂缓膨剂.（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机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)同步注浆压力要进行有效控制,注浆压力不得超过限值，避免管片产生渗漏，破坏止水条。（7)管片安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。6 同步注浆及二次补强注浆1)同步注浆同步注浆采用盾构自带的注浆泵在盾尾注入，及时填充管片与地层间环形空隙、控制地层变形、稳定管片结构、控制掘进方