城际铁路工程土建施工投标施工组织设计地下双层岛式站台车站 盾构隧道

。变压器高压保护使用保险丝，变压器低压保护是采用带变压器连接开关的标准（非插入式、非电机驱动）断路器。（2）低压一组电容将自动提供大于或等于0.9的功率因子。设备主要部件的中性状态为不接地中线型。一个绝缘测试仪不断显示绝缘度，并当出现第一个故障时发出通告。第二个故障出现时，通过每一引出线的开关装置切断电路。设备的所有辅助部件（照明、插座）与变压器绝缘，中性状态为接地中线型。所有引出线由不同的回路断路器保护，保证第一个故障发生时断路（群体保护）。电气系统提供标准的、安全的照明网络。每一个后配套车架上都安装了插座盒（1x410V三相插座，2x220V单相插座）。用于管片拼装机的联接至检测器和执行器的电缆由一个弹簧加载的电缆卷筒引导，用于管片起吊的则用一个吊环引导。2、动力回路从不同驱动装置引出的线都汇聚到电源柜里。小于等于55kW的电动机直接联机启动，超过55kW的电源的启动采用星形三角形接法。3、控制系统（1）中央控制台盾构机从安装于后配套上的空调隔音室里控制。操作人员通过控制盘上很多按钮和选择开关选择并驱动盾构机各部件。指示器和视频显示装置可以显示出各种操作参数与任何故障。刀盘驱动马达的监视见【图1-11刀盘驱动马达的监视界面】、推进千斤顶的监视见【图1-12推进千斤顶的监视界面】。图1-11刀盘驱动马达的监视界面图1-12推进千斤顶的监视界面（2）现场表盘在管片定位模式中，操作人员从中央控制台通过激活现场表盘来控制推力油缸。管片拼装机和管片起吊分别用无线电控制，以使管片拼装作业更加舒适。4、仪表使用和控制系统工业可编程控制器管理所有的控制、控制回路、警报及故障（提醒进行预防性的和/或纠正性的维修）。此程序控制器还管理指令和安全装置，包括联锁装置，尤其是：（1）在以下开挖模式中不允许推伸推力油缸：①刀盘不旋转；②管片安装器未处在收缩位置。（2）润滑或油循环装置停机状态下禁止刀盘旋转。控制器还可以控制分步启动电机（使瞬时起动电流最小），自动开动油过滤装置和刀盘轴承润滑。所有自动装置的研究设计都始于设备各种功能的精确泛函分析，以确定输入与输出表，并因而进行操纵机构配置。5、检测装置除了标准的开关检测器如压力开关、温度开关、水位计、流量计和限制型开关，机器上还安装了许多模拟检测器，以获得比例信号，显示操作反馈。模拟检测器数量见【表1-4模拟检测器一览表】。表1-4模拟检测器一览表模拟检测器数量刀盘转速1扩孔副刀延伸1扩孔副刀角位置1推力油缸压力4推力油缸推伸4螺旋输送机压力1螺旋输送机速度1螺旋输送机闸门开启1土压（开挖室+螺旋输送机）4尾密封油脂压力86、监控系统该盾构机具有监控和数据记录系统，这些系统对盾构机的驱动、维护、贯入速率以及其他的操作非常有帮助。图1-13监控系统原理图如【图1-13监控系统原理图】所示，该监控系统包括：（1）控制室里安装工业PC，通过RS232链接器持续地与机器的程序PLC（可编程逻辑控制器）连接。（2）控制室的控制盘中有2个监视器。（3）专业软件。设备检测器提供的所有数据连续不断地被PLC读取。PLC利用这些数据进行过程控制，每隔一秒就处理这些数据。计算值有：每分钟（此时间可调）的平均值、最大值、最小值，这些数据由PC记录下来。对于盾构机而言，约有40个数值经过加工处理。PC将实际数值显示在监视器上。第一个监视器显示了盾构机总的情况，主要数据以两种方式显示：与最大值相关的数字及模拟直方图。在屏幕下面有一行显示出最近发生的故障。第二个监视器则专门显示TBM的有关功能：推力、注射（泡沫、水泥砂浆、盾尾油脂）、刀盘驱动、扩孔副刀、管片角度、故障等。因此TBM操作人员可以监视设备的各细微之处。盾构机操作员能在任何时间读取这些数据，可以分析一个行程、一天或一个星期的过程变化，这对于开挖过程中的故障排除非常有效。计算机文件可由绝大多数公共软件读取，如EXCEL或LOTUS，所以在各种配置中，数据计算非常易于使用。7、辅助系统（1）通讯盾构机上提供一套声音系统装置，包括控制室里的1个扩音器、1个麦克风，以及隧道开挖设备上的2个扬声器。（2）工业用水装置工业用水线路通过软管一直连接到隧道里，在后配套台车上安装有给盾构内设备供应水的泵，这些需要水的设备包括液压油冷却器、刀盘驱动马达、齿轮减速机、变频器冷却器以及其他需要水的地方。1.6.12导向系统1、导向系统的范围（1）硬件：工业电脑、经纬仪、双轴倾斜计、电脑和经纬仪之间无线连接装置、经纬仪动力供应装置、2个电动棱镜和一个参考棱镜、1套电缆。（2）软件：修正曲线的计算和显示、根据输入数据计算理论隧道中线、在盾构机控制面板上显示计算过的环号、带环数报告的装环程序等。2、导向系统的精度（1）经纬仪和棱镜之间的角度精确性：优于2’’（2秒）（2）经纬仪和棱镜间最大操作距离：500米（3）双轴倾角计测量滚动精度：≈0.1mm每米（4）双轴倾角计测量倾斜精度：≈0.1mm每米3、导向系统描述图1-13导向系统原理图如【图1-13导向系统原理图】所示，为了测量盾构机的位置和开挖方向，至少要测量盾构机的两个确定点位置及倾斜和转动角度。这两个点就是安装在盾构机前部的两块棱镜。其相对于盾构机轴心线的精确位置和局部坐标系统必须在组装盾构机时就确定下来。由于盾构机可能转动和倾斜，盾构机局部坐标系通常不与地球坐标系平行，因此盾构机转动和倾斜的角度必须通过安装在掘进机内部的双轴倾斜计精确测量出来。预先固定好位置和方向的机动经纬仪自动测量掘进机里面的两块棱镜。通过标准勘测方法（系统附加功能）可以很轻松地确定经纬仪新的位置。不过，因为经纬仪的水平角度测量系统没有定义参考点，所以必须在安装过程中通过人工测定预先确定好坐标的参考点来定向经纬仪。测量得到的资料由勘测人员输入系统电脑。1.6.13管片壁后注浆系统注浆装置安装于后配套系统中，包括一个送料斗和两个双柱塞泵，并装有供料选择阀。送料斗带有搅拌器，安装在上工作平台的下面，充料过程是通过安装在送料斗和灌浆车厢之间的管路实现的，泵浆在开挖和向渣车装渣时进行。此系统由位于隧道开挖设备盾尾内的注浆管出口处的注浆压力测量来控制。沿周缘的注浆是通过安装在盾尾外的喷嘴来完成。1.7主要尺寸、技术性能和参数表1-5主要尺寸、技术性能和参数表项目名称技术参数备注尺寸重量开挖直径6280mm设备总长（约）70m盾壳长度9500mm总重(约)470t盾构机本体外径6260mm铰接式最小水平转弯半径250m最大工作压力340bar土压传感器4个，位于承压隔板上盾尾盾尾密封三排钢丝刷加注油脂注脂管2×4注脂泵气泵压力控制2×4个探测器推进油缸总推力36100kN比推力1100kN/m2油缸数量20个每个油缸推力1805kN最大工作压力340bar安装功率55kW最大推进速度80mm/min用20个油缸回缩速度3000mm/min推进分区数4个速度和行程传感器4个铰接油缸总推力10100kN功率与推进油缸共用油缸数量8个单个牵拉力1260kN行程170mm角度水平±1.5°，垂直±0.5°刀盘开口率32%开挖直径6280mm类型6辐加连接钢板刀具标准刮刀、铲斗刮刀、撕裂刀、超挖刀旋转方向顺时针方向和逆时针方向重量50t刀盘驱动驱动形式液压驱动转速0～3.75rpm，双向旋转连续可调最大扭矩7340kN·m1.15rpm时最高转速时扭矩2250kN·m3.75rmp脱困扭矩9550kN·m驱动安装功率945kW主轴承3排轴向径向圆柱滚子轴承前密封2套5道密封密封润滑自动集中润滑系统人闸型式双室主人闸室容量3人紧急人闸室容量2人门总数3个单门/1个双门最大相对压力3.5bar管片安装机型式6自由度齿圈式机械抓取转速0～1.5rpm可变速度额定能力40kN管片密封压紧力40kN/m扭矩190kN·m/380kN·m（压紧密封）功率45kW转动角度±220°推顶1运动，2速平移输送1运动，1速，800mm管片平衡3个油缸锁止1个油缸控制1无线盒、1固定盒螺旋输送机型式轴式有防磨片内径700mm节距560mm最大排土能力270m3/h最大转速25rpm可变转速，双向最大理论扭矩105kN·m0～14rpm时安装功率160kW驱动系统液压马达最大通过石块尺寸450mm×200mm×200mm注入口3个水或泡沫螺旋输送机门用1液压油缸控制重量15t皮带输送机动力30kW电驱动带宽800mm总长56m带速3m/s输送能力450t/h后配套后配套台车4节冷却水装置冷却水网16m3/h，10bar，流入水温20℃，2个水箱（热水1.3m3，冷水4.5m3）液压油箱容量6m3，矿物油VG46，滤清质量（NAS1638）电力初级电压10kV/50Hz，次级电压410V，变压器总容量10kV/410V/1600kVA，保护等级IP55控制系统包括控制室、可编程控制器、电话和电视监测系统导向系统包括机动经纬仪激光发送装置、机动接受靶装置、部件间的无线电联系、PLC和终端屏幕泡沫注入系统安装功率5.5kW，4条注射控制线路，通过4个刀盘，泡沫最大流量160m3/h，最大注入压力3bar管片壁后注浆系统带搅拌器送料斗容量5m3，总流量2×10m3/h通过盾尾注入，其中4条线路正常作业，4条线路应急使用，4个压力监测器工业用气装置160m3/h，10bar空压机，气罐容积1m3管片输送机液压传送机构，安装功率22kW，液压可调的驱动滚轮，可储存1环管片管片吊车和小车功率7+1.1（起重）kW，1套无线电控制，总行程24m1.8关键参数的计算1.8.1盾构机推力计算理论推力的计算方法是根据经验而得，用实际情况中由泥土与护盾摩擦产生的推力（F1）和前端压力产生的推力（F2）2个基本推力组成总推力。泥土摩擦产生的推力：F1=Ld×Pv=20581kN式中： Ld：护盾长度；Pv：摩擦比前端压力产生的推力：F2=×D2/4(Ph'+Pw)=11390kN式中： Ph：压力比；D：刀盘直径设备总推力为：Fmax=F1+F2=31971kN1.8.2盾构机刀盘扭矩计算泥土切削扭矩（C1）、刀盘与土摩擦产生的扭矩（C2）、土进入开挖室摩擦产生的扭矩（C3）和刀盘梁穿过开挖室渣土时产生的扭矩（C4）4个基本扭矩组成总扭矩。=2152kNm式中：Hx=1800*es*B0 es：负荷比 B0：刀具比率 n：刀具数量 Rm：刀具安装半径 C2=c/3)3Pf+c2*Ltc*Pc=1241kNm式中：c：刀盘直径 Pf：刀盘表面的压力比 T：每转切深 Ltc：刀盘宽度 Pc：刀盘周围压力比 =120kNm式中： K2：摩擦比率 exc：刀盘外径=91kNm式中： R：刀盘梁安装半径 c：土容积重量 K：刀盘梁比率 exc：刀盘外径设备总扭矩为：=3604kNm1.8.3螺旋输送机参数计算盾构开挖需要最高理论出土能力

其中：D=6.28m（盾构掘进机的开挖直径）Vmax＝3.6m/h（盾构最大掘进速度，按推进油缸最大推进速度60mm/min计算）ξ=1.5（碴土松散系数）q=3.14×(6.282×3.6)×1.5/4=167.2m3/h1.8.4刀盘驱动系统所需的功率计算根据实际工况，取刀盘的驱动扭矩为3604KN·m，刀盘最大扭矩时的刀盘转速取0.94rpm，计算刀盘驱动的实际需要功率为：W0=T×ω＝3604×0.94×2×3.14/60=355KW主驱动系统的效率为：其中：联轴器机械效率0.95；电机机械效率0.95；减速器机械效率0.96。所以盾构的理论主驱动功率应为：=412KW1.8.5推进系统所需的功率计算由前面计算知，盾构推进时的最大推力取31971KN，推进速度取60mm/min，计算推进功率为：W0=F×v＝31971KN×0.06/60m/s＝31.97KW推进系统应配备理论功率应为：＝31.97/(0.95×0.97×0.95×0.95)＝38.44KW其中：—泵的机械效率0.95；—泵的容积效率0.97；—联轴器的效率0.95；电机机械效率0.95。1.9盾构机运输、下井组装与调试1.9.1盾构机运输该盾构机尺寸大，重量重。盾构机需要分件运输、吊装。由于散件的尺寸较大，及现场的施工场地复杂，须在场外组装再转运进吊装现场。故此吊装施工工艺繁多。采用250t履带式液压吊机作主力，单独将大型设备下井；用一台90t汽车式液压吊机作辅助，配合250t履带式液压吊机进行翻身、吊装工作；用一台80t履带式液压吊机作场外组装。1.9.2盾构机下井组装与调试1、盾构机下井组装与调试流程盾构机下井组装与调试流程见【图1-14盾构机下井组装与调试流程图】。图1-14盾构机下井组装与调试流程图2、盾构机组装顺序盾构机组装顺序见【图1-15盾构机组装顺序示意图】。序号步骤施工顺序说明1吊入始发基座（1）盾构运输到施工场地；（2）组装盾尾、焊接盾尾及盾尾密封刷；（4）组装第四节台车，盾构机始发基座吊入井内。2组装四节台车依次完成四节台车的组装下井及连接，其间吊入井内台车的后移配合进行。3组装桥架（1）第四节台车吊入井内的同时对桥架进行组装；（2）桥架吊入井内。4吊装螺旋输送机（1）完成桥架与后配台车的连接；（2）螺旋输送机吊入井内。5吊装前体（1）螺旋输送机后移；（2）前体吊入井内。6组装前体与中体（3）吊入中体；（4）组装前体与中体。7组装刀盘（1）前体与中体的连接及后移；（2）刀盘吊入井内；8组装管片拼装机、盾尾（1）主机连接及前移；（2）管片拼装机及盾尾的吊入井内及拼装。9组装螺旋输送机、设备连接、安装反力架（1）螺旋输送机前移；（2）螺旋输送机吊起及组装。（3）盾构机设备的连接；（4）安装反力架。10完成组装、准备始发（1）完成组装（2）盾构机调试，准备始发。图1-15盾构机组装顺序示意图3、盾构机调试（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，冷却系统，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。（2）负荷调试空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负荷调试。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。各项指标都满足验收要求时，才可开始盾构机的初始掘进。如果任何一项指标达不到要求，都要进行仔细检查经找出原因，直到满足所有要求。

第2章管片生产2.1管片生产安排及技术标准2.1.1总体安排本工程包括一个盾构区间，即工程XX站～XX大学站，其中左线长1304.984m，右线长1300.9m，总长度2605.884m，共需管片约2169环，幅宽1.2m，联络通道处共使用的特殊加工钢管片8环。采用一台盾构机掘进，由于管片用量较大，所以在盾构施工前60天进行正式生产，应提前生产356环，即可满足盾构掘进需要。模具精度和耐久性是管片精度的保证基础，也是隧道质量的保证基础。本标段模具拟采用上海隧道股份有限公司机械厂设计制造的管片模具为我公司提供管片制造，中标后我方将购买4套管模（2套标准环、1套左转环、1套右转环），模具的生产时间是2010年6月。上海隧道股份有限公司机械厂采用日本都筑公司的设计制造技术，生产的管片模具在上海地铁、广州地铁大量使用，并得到肯定，他们生产的管片钢模的精度完全满足设计和规范要求。为了更好的控制管片生产的质量，保证工程进度，中标后我公司自行建场，进行本工程管片生产。2.1.2设计标准每环衬砌由6块管片组成，其中三块标准块，左右各一块邻接块及一块封顶块，主要设计参数见【表2-1管片设计标准一览表】。表2-1管片设计标准一览表项目精度要求管片制造混凝土强度C50抗渗等级≥P10塌落度60±20mm脱模强度30Mpa宽度±0.5mm弦长±0.8mm厚度eq\o(\s\do-3(＋),\s\do4(－))eq\o(\s\do-3(４),\s\do4(１))mm管片外径eq\o(\s\do-3(＋),\s\do4(－))eq\o(\s\do-4(２),\s\do5(０))mm内半径±1.0mm螺栓孔于孔间隙±1.0mm预埋件±1.0mm成环后外径6000mm内径5400mm宽度1200mm每环管片体积6.56m32.2管片制作场地布置2.2.1管片生产场地布置管片生产场地布置图见【图2-1管片生产场地平面布置图】、【图2-2生产车间布置示意图】。2.2.2管片生产场地布置说明1、该管片生产场地总面积为30000m2，管片成型车间的面积为2000m2，钢筋加工车间面积为1200m2，完全满足管片生产需要。考虑其它因素影响，平均每天生产6环，完全满足1台盾构机掘进需要。2、管片在蒸养后，采用水养养护方式。养护水池面积共3000平方米，可一次养护管片220环，按水养期14天计，能满足平均每天生产的需要。3、管片存放场地9700m2，可存放管片1200环，完全满足需要。4、场内混凝土拌合站拌合能力180m3/h。5、起重运输及其他设备均能满足需要。2.3管片生产安排及资源配置2.3.1管片生产安排本标段共需混凝土管片2161环，钢管片8环。管片生产分为试生产和正式生产两个阶段进行。图2-1管片生产场地平面布置图图2-2生产车间布置示意图PAGEPAGE3281、管片试生产管片试生产安排在2010年10月5日至2010年12月5日，在试生产期间，主要对管片模具进行调试和混凝土配合比进行比较，为正式生产做好准备。2、管片正式生产经过一个月的试生产，管片符合设计规范要求后，安排进行正式生产。不合格合格不合格合格不合格合格不合格合格不合格合格模具清理10min模具校核5min涂脱模剂5min钢筋笼安装15min砼浇灌20min光面(管片静养)10min钢筋开料钢筋笼制作钢筋笼检查砼检查砼搅拌砼试件放弃砼无压蒸养1~2h(升温)+2~3h(恒温)+1~2h(降温)+++++++++++拆模10min管片检查管片修整标记管片喷淋(或喷养护剂)养护场内储存工地放弃管片图2-3管片生产工艺流程图2.3.3资源配置根据管片的生产进度安排和管片的生产工艺要求，需配备的设备和人员见【表2-2工艺设备一览表】和【表2-3生产劳动力配置一览表】，根据施工进度的需要，设备和人员及时调整来满足生产的需要，确保管片按时按量生产。表2-2管片生产工艺设备一览表序号名称型号、数量数量1标准环模具6000×5400×300×12002套2左弯环模具6000×5400×300×12001套3右弯环模具6000×5400×300×12001套4全自动混凝土搅拌站60m3/h1座5双梁桥式吊车10T7台6双梁桥式吊车5T2台7龙门吊车10T3台8龙门吊车5T1台9钢筋自动切断机2台10钢筋自动弯曲机2台11钢筋自动弯弧机2台12钢筋弯曲机GUB－40－ED5台13电焊机BX3－300－2A8台14翻片机2台15管片支架2个16管片吊架2个17管片摆渡车2台18管片试验反力架200T1台19管片水平拼装平台1座20空气压缩机10m32台21热水炉1座22下料斗2个23试验振动台1个24立方体试模15×15×15（㎝）12个25抗渗试模6个26内径千分尺100㎜～2000㎜/0.01㎜2把27游标卡尺0㎜～2000㎜/0.05㎜2把28游标卡尺0㎜～450㎜/0.02㎜2把29水平尺1215㎜/L－250T2把30钢卷尺GW－30012把表2-3生产劳动力配置一览表工种人数工种人数工种人数弯弧5模具检测2桥吊（包地面）3弯曲5浇砼4保全2烧焊8光面3机动2开料4拔螺栓、养护2铲车、平水1脱模4修饰2砼监控1组模5检查2项目部办公室22.4管片生产技术要求2.4.1主要原材料和预埋件1、主要原材料（1）管片生产所用的原材料必须符合规范及设计要求，从业主指定的厂家购买。（2）砂、石根据“进货检验通知单”按批量抽检后使用。（3）细骨料和粗骨料应分别符合JGJ52—92及JGJ53—93标准的相关各项指标，其中：碎石针片状含量≤15%；含泥量≤1.0%；泥块含量≤0.5%，压碎指标≤13%。砂：采用河砂，级配区在II区，细度模数2.3～3.0；泥块含量≤1.0%，云母含量≤2.0%，硫化物及硫酸盐含量≤1.0%。（4）水泥进厂，由厂家提供检验材料，实验室进行抽样检验。细心维护和严格密封水泥储罐或筒仓，以防潮湿和雨水。（5）使用散装水泥时，散装水泥槽车由水泥生产厂家加封，并提供有一份厂家关于标号、技术规格和重量的检验证书复印件，提交给监理工程师代表。（6）混凝土外加剂由供方提供质检报告。（7）水符合混凝土拌和用水标准，取自公用管网。2.4.2钢筋及钢筋骨架1、钢筋钢筋混凝土用热轧带肋钢筋：Ⅱ级；低炭钢热轧圆盘条：Ⅰ级。钢筋进场必须附有质量保证书，经复试合格后投入使用，进场时钢筋按规格分类挂牌堆放，钢筋表面应洁净，不得有油漆、污垢,当钢筋出现颗粒状或片状锈蚀时不准使用。钢筋平直、无局部弯折现象，成盘的钢筋和弯曲的主筋均应调直；制作时严格按照钢筋加工大样图进行断料和弯曲成型；钢筋进入弯弧机时保持平衡，防止平面翘曲，成型后表面不得有裂缝。2、钢筋骨架钢筋网、钢筋骨架主筋的规格、数量和位置必须符合设计规定，并逐件进行观察检查；同一截面的接头百分率与搭接长度符合混凝土结构工程施工及验收规范的有关规定；钢筋骨架焊接牢固，其漏、开焊数量不超过焊接总数的4%，且漏焊或开焊位置不在相邻两焊点上。钢筋骨架采用先成片，后成笼的生产顺序作流水作业。钢筋断料、成行、钢筋骨架制作每道工序必须在班组质量员和车间质检部门的监督下进行。要持证上岗，上岗前要接受质量部门的质量交底，操作工熟悉施工规范及标准。钢筋骨架焊接成型时必须在符合设计要求的靠模上制作，并经测量调整和检验各项尺寸都符合要求后才可进行焊接工作。管片钢筋骨架焊接采用电焊焊接成形，主筋节点采用焊缝强度与钢筋相当的焊条，构造筋间或构造筋与主筋间采用能使焊接部分具有良好性能，不产生焊接缺陷，易于施工的焊条，焊点不能有损伤主筋的现象，焊口要牢固，焊缝表面不允许有气孔及夹渣，焊接后氧化皮及焊渣须及时清除干净。2.4.3混凝土配合比设计在确定用于生产预制钢筋混凝土管片的混凝土配合比前，必须先进行混凝土配比试配，对水灰比、胶凝材料总量、矿物掺和料比例和砂率四个影响混凝土强度、耐久性和外观质量的因素进行正交实验，确定粉煤灰、磨细矿粉、高岭石粉和沸石粉五种掺和料的用量。在按照三水平四因素的L9（34）正交表所进行的一系列实验后，最终优选出的配合比见表2-4。表2-4管片混凝土的生产配合比及强度结果（水灰比0.30）材料用量（Kg）坍落度（mm）抗压强度（MPa）达设计强度等级（%）水水泥矿渣粉DFS-2砂子石子1天14天28天1天14天28天11522815211.272312325035.455.563711111262.4.4混凝土浇注1、模具的调试和清洁模具放置在稳固的基面上，水平误差1mm以下；模具的底脚与地面同时紧密接触，当模具公差不符合要求时，在工程师的指导下按照制造商提供的说明书的步骤进行调校。紧固模具螺栓必须用力矩板手进行。管片模具使用前，采用抹布清理表面、刮刀清理混凝土积垢和压缩空气吹净的办法进行清理管片模具。2、喷涂脱模剂喷涂脱模油前先清理模具内表面混凝土残积物，然后使用雾状喷雾器喷涂，用拖布抹均匀，使模具内表面全部均布薄层脱模剂，如两端底部有淌流的脱模剂积聚，用棉纱清理干净。3、组模检查侧模板与模底板的连结缝的粘胶布是否有脱落现象，如有及时纠正。将侧模板向内轻轻推进就位，用手旋紧定位螺栓，使用模端的推上螺栓，将模板推至吻合标志，将端模板与侧模板连接螺栓装上，用手初步拧紧后用专用工具均衡用力拧至牢固，特别注意严格使吻合标志完全对正位，并拧紧螺栓，不得用力过猛。把侧模板与底模板的固定螺栓装上，用手拧紧后再用专用工具由中间位置向两端顺序拧紧，禁止反顺序操作以免导致模具变形精度降低。4、钢筋骨架入模：在钢筋笼指定位置上装上保护层垫块后由桥吊配合专用吊具按规格把钢筋笼吊放入模具，操作时桥吊司机与地面操作者密切配合，两端由操作者扶牢，以明确手势指挥，对准位置起吊、轻放、不得使钢筋笼与模具发生碰撞。钢筋笼放入模具后要检查周侧，底部保护层是否匀称，任何令保护层大于规定公差和严重扭曲的钢筋笼不得使用。所有预埋件，钢筋笼、钢模组合好后，设专人负责对模具进行宽度等尺寸的检验，核对吻合标志。检验合格后，填写记录，挂上绿色标志方可做下一道工序。5、混凝土搅拌 （1）搅拌站上料系统和搅拌系统由市计量所定期进行计量检定，严格按规程要求进行操作，并定期校验电子称量系统的精确度。（2）混凝土配合比必须经审批确认后方可使用。混凝土的细骨料采用清洁的砂，粗骨料采用坚硬的碎石，并选择最佳颗粒级配。从抗渗标号、水灰比、坍落度上对混凝土配合比均充分考虑砼抗渗性、抗硫酸盐性能等耐久性设计。（3）更改配合比必须经业主及监理批准许可。（4）为确保混凝土的搅拌质量，由持有试验员上岗证的工程师负责监督搅拌系统运作。（5）只有被确认坍落度在80±20mm范围内的符合设计级配要求的砼方可用于管片生产。6、混凝土入模浇注前必须先按规定对组装好的模具进行验收，发现任何不合格项目应通知上一工序返工，经验收合格后取走挂在钢筋笼上的标志牌表示可以浇注。浇注时采用分层下料方式进行浇注，该方法可减少表面气泡。其方法为打开顶盖，均匀分布约所需的1／2～1／3量的混凝土，采用人工振捣。继续振动直至模具内混凝土完全装满并且无气泡冒出；振动时间视混凝土的流动性而定，一般4～6分钟；混凝土的坍落度控制在70～90mm为好。空模时禁止启动风动振动器，否则将导致模具损坏；振动过程中目视检查以下项目：紧固螺栓和固定螺栓底座；联接螺栓底座；注浆孔螺栓底座。振动过程中以上任何一项松动，都必须立即停止振动，重新紧固后继续振动。7、混凝土抹面：打开面板的时间随气温及混凝土凝结情况而决定，一般以用手按有微平凹痕迹为准。粗磨面：使用铝合金压尺，刮平去掉多余的混凝土（或填补凹陷处），并进行粗磨。中磨面：待混凝土受水后使用灰匙进行光面，使管片表面平整、光滑。精磨面：使用长匙精工抹平，使表面光亮无灰匙印。2.4.5管片养护存放2.4.5.1管片养护1、蒸汽养护（1）混凝土初凝后，将顶板合上，在模具外围罩上一个紧密不透气的帆布罩，进行蒸汽养护。施工时顶板作为支架至承帆布套，顶板不能与混凝土表面接触，要留有10～15cm的距离，让蒸汽在此空间流动；帆布套脚紧贴地面并压上重物,防止蒸汽跑掉；从模具下部通入蒸汽，布套外侧顶部留有测温孔，见图2-4。图2-4蒸汽养护布置图蒸汽养护前的静停时间不得小于2小时。（2）管片蒸汽养护时，除满足一般蒸汽养护操作规程外，还应注意以下几点：升温控制在2～3小时，为防止因温度升高过快使混凝土膨胀损害内部结构，每小时温速变化率控制在10～15℃，禁止超过20℃；（3）恒温阶段一般在1.5小时左右，蒸养温度为50℃～60℃。（4）降温时间控制在1.5小时以上，未到规定降温时间禁止脱模。降温方法为：达到规定的养护时间后，关上供气阀，部分掀开帆布套，让模具和混凝土自然冷却一小时后全部揭走汽套，再过半小时方可脱模。养护过程见图2-5。图2-5蒸汽养护曲线图（5）养护罩内的温度、湿度由专人每小时记录一次,并及时调整供气量，控制温度，混凝土达到一定强度后，进入下一道工序。（6）脱模：管片脱模混凝土强度控制在设计强度的50～60%，脱模强度由有关试验室检测。管片起吊时，必须保证稳速垂直，不得损坏管片的边角及手孔座位置。2、管片水养管片从钢模中脱模后，加强水养护，以提高混凝土的后期强度增长。管片水养采用水养池养护14天后，吊出养护池进入储存区存放和洒水养护，并在管片的端部注明生产日期及管片的型号。3、冬季的管片养护XX市冬季气温严寒，混凝土储存养护时蒸发失水程度远小于气候干燥时，为预防混凝土管片的开裂，一方面我们开辟经保暖防寒处理的室内存放场地（25℃的室温）储存成品管片，使出池管片室内存放时间可以达到48小时，保证管片运往室外码放场地前，管片混凝土强度达到90%以上，以增强管片抵抗收缩应力破坏的能力。另一方面，在管片脱模出池时，在混凝土管片外表面喷涂均匀完整的混凝土养护剂，形成致密有机膜，大大减少了混凝土干燥失水收缩、管片开裂的现象。通过上述措施，在冬季的管片生产过程中，混凝土的防裂养护问题得到解决，保证质量合格。2.4.5.2管片存放及运输1、管片厂的管片存放及运输（1）运输线路：管片厂-XX大学站盾构施工场地；（2）管片按生产日期及型号排列整齐，按规定进行养护；（3）管片在浸水养护完毕后方可置放在储运场存放，储运场地应坚实平整，存放在管片内弧面应向上平稳地置放整齐；（4）管片在场内应小心搬运及堆放，使因此引发的内应力不超过砼抗压强度的1/3；（5）达到设计强度的管片才可出厂；（6）运输管片出厂时，每车装载一环管片（16吨载重量）或两环管片（32吨载重量）。码放不超过三层管片内弧面应向上平稳地置放于运输车辆上，管片之间应垫有柔性材料，防止撞击；管片必须使用底座支撑并绳索捆牢，以免运输中发生错动而损坏，绳索与管片接触的地方应加装角铁保护。如下图所示：图2-6管片运输示意图（7）按施工进度要求和所下达的生产计划组织生产，达到龄期并检验合格的管片有计划地由平板车运到施工现场，管片运输时之间用垫木垫实，保证管片的完好性。2、施工工地的管片存放与运输（1）管片到达现场后由龙门吊卸到专门的管片堆放区。在卸之前对管片进行逐一的外观检测，不符合要求（裂缝、破损、无标志等）的管片立即退回。管片吊放到两节拖卡上，之间用方木垫隔，拖卡上也预先安放了方木垫块以方便管片堆放。（2）标准管片和左、右转弯管片分开堆放，以方便吊运和存量统计。管片贴密封垫后，经专人检查合格（位置、型号、粘结牢固性等）才可吊下隧道使用。遇雨天管片上加盖罩设施，以确保雨季施工不受影响。（3）管片下井采用龙门吊进行。洞内运输采用电瓶车牵引管片车运输。（4）管片运到盾构机附近后，由专门设备卸到靠近安放位置的平台上，再送到管片安装器工作范围内，并被从下到上依次安装到相应位置上。2.4.6检验、试验、管片精度及外观检查2.4.6.1质量检验1、模板质量检验按下式计算其合格率：α=EQ（1-nw/nt）×100%式中α—合格点率nw—不符合要求的检查点数nt－总检查点数表2-5模板尺寸允许偏差及检验方法序号项目单位允许偏差检验方法1Δ宽度mm±0.2测微螺旋2半弦长mm±0.4钢卷尺、刻度放大器3边模夹角mm塞尺量测≤0.2靠模、塞尺4对角线mm±0.8钢卷尺、刻度放大器5内腔高度mm±0.5游标卡尺Δ-为主控项目新制作的模具和大修后的模板，应逐件检查；对连续周转使用的模板应每月检验一次。检验合格的模板作出验收标志。当每件模板的尺寸出现下列情况之一时，进行返修：（1）出现超过允许负偏差值的检查点；（2）出现超过允许正偏差值的1.2倍的检查点；（3）出现三个或三个以上超过允许正偏差值的检查点。2、钢筋及钢筋骨架的检验表2-6钢筋加工尺寸的允许偏差和检验方法项目允许偏差（mm）检验方法剪切用于主筋和构造筋±10钢卷尺量折弯主筋弯折点位置±15箍筋尺寸±5表2-7钢筋骨架尺寸的允许偏差和检验方法项目允许偏差（mm）检验方法钢筋骨架弦长+5-10用尺量宽+5-10高+5-10受力主筋间距±10层距±10保护层厚+5-3入模后，用尺量一端及中部，取其中较大值箍筋间距点焊±10用尺量连续三档，取其中最大值分布筋间距点焊±5钢筋弯起点位置偏移±15选取两处，用尺量弯起点至骨架端部，取其中较大值预埋件中心位置偏移±1用尺量纵横两个方向，去其中较大值3、原材料和拌和物检验（1）所有材料必须经有资质的实验室和质检部门的检验，试验和加工证书提交监理工程师，经确认合格后才能使用。（2）任何材料，在未经过监理工程师批准前，不得使用。没有监理工程师的许可，不改变材料的属性、质量、类别、型号、供应及加工来源。原材料用量允许偏差见表2-10。表2-8原材料计量允许偏差原材料允许偏差（%）水泥、混合材料±2骨料±3水、外加剂±2（3）细心维护和严格密封水泥储罐或筒仓，以防潮湿和雨水。（4）混凝土拌和物需进行坍落度实验，坍落度符合混凝土施工配比的规定。2.4.6.2管片试验1、管片三环拼装试验（1）示范衬砌：在预制混凝土管片生产正式开始之前，制作三环完整的预制混凝土管片，包括螺帽、螺栓和其它附件，并提供检测报告供监理工程师审批，以展示预制混凝土管片结构在给定的公差要求之内，管片水平放置。在示范衬砌中包含一环转弯管片。（2）每套管模每生产100环抽查3环做水平拼装检验，管片试拼装采用多点可调度平台，可调平台的数量为12个。精度测试拼装时的环向螺栓的预应力按拧紧力矩控制，拧紧力矩控制在200～250KN.m之内，纵向螺栓的预应力拧紧力矩可控制在150～200KN.m之间。其水平拼装检验标准应符合表2-9的规定。管片图如下：图2-7管片图说明：ⅰ、本图尺寸均以毫米计。ⅱ、衬砌管片分为6块：3块标准管片(A型)，2块邻接管片(B1、B2型)，1块封顶管片(C型)。ⅲ、每环的宽度为1200mm。ⅳ、环与环之间设16个纵向连接螺栓，沿圆周均匀布置。ⅴ、一环中相邻两块管片间环向连接设2个螺栓，每环共设12个环向螺栓。ⅵ、转弯楔形环是按封顶管片位置进行设计，水平楔形量是按在R=300m的曲线半径上u=1：1布置楔形环和标准环计算，楔形量为Δ=48.00mm，楔形角β=0.46°,楔形量平分为两部分，对称设置于楔形环的两侧环面。ⅶ、楔形环各管片衬砌钢筋笼请参照标准环各相应管片衬砌，环宽尺寸的变化通过钢筋保护层厚度的增减来实现。表2-9管片水平拼装检验及允许误差偏差值序号项目允许偏差(mm)检验频率检验方法范围点数1环向缝间隙2每环3塞尺量2环向缝间隙2每条缝3塞尺量3成环后内径±2每环3钢卷尺4纵、环向螺栓全部穿过D孔－d螺<2螺栓杆与孔全部插钢丝5拼装成环后初始椭圆率2每5环1钢尺量、计算6每一环管片定位量3每环1钢尺量环面平整度和相邻环高差不超过2mm。2、管片强度及抗渗试验（1）混凝土抗压强度检验混凝土的强度检验要求其取样必须制作养护和实验符合现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》的有关规定。（2）抗弯试验：采用千斤顶分配梁系统加荷，加荷点标距900mm，支撑管片两端和小车可沿地面轨道滑动。采取分级加荷法：每次加荷10KN，注意记录裂缝产生和裂缝宽度为0.2mm时的荷载值，加荷完成后，静停1min记录压力表读数及中心加荷点及水平位置变量。抗弯试验在管片正式生产前进行，以验证管片抗弯能力。管片抗弯试验示意见图2-8。3、管片吊装孔抗拔试验:管片正式生产前作抗拔能力验证管片吊装孔的抗拔能力，以确保施工中管片安装安全。计算分析管片隧道拼装需26吨的起吊能力。管片吊装孔抗拔试验示意见图2-9。4、抗渗试验:每十环管片为一批，进行一次抗渗性能实验，混凝土试件的制作和实验符合现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》，抗渗试验结果满足设计要求。检验设计混凝土配比能否满足抗渗的要求。抗渗试验的水压施加在实际工程的迎水面一侧或高水压一侧，水压力按P水=Wi+0.2MPa（稳压2小时计算），Wi按设计抗渗标号取1.2MPa。做抗渗试验后，目测判断管片的抗渗指标是否满足。若管片侧向厚度方向的渗水高度h水≤h/5-h/6，(h为管片厚度)，则说明抗渗合格，反之则不合格。图2-8管片抗弯试验示意图图2-9管片吊装孔抗拔试验示意图2.4.6.3管片精度及外观检查外观质量检验要求：每块管片都进行外观检验，管片表面光洁平整，无蜂窝、露筋，无裂痕、缺角，无汽、水泡，无水泥浆等杂物。灌浆孔螺栓套管完整，安装位置正确。轻微的缺陷进行修饰，止水带附近不允许有缺陷。产品最终检验由安全质检部门派出的质量监督员负责。所有检验的数据做好记录，并在产品规定的位置上印上标识，表示经检验合格，可以进入水池养护。不合格的产品及时隔离。表2-10管片外观质量要求及检验方法项目质量要求检验方法漏筋无观察、用直尺量孔洞无观察、用直尺量蜂窝无观察裂缝影响结构性能和质量的裂缝无观察和用尺、刻度放大镜量测不影响结构性能和质量的裂缝无外形缺陷无观察外表缺陷无观察外表玷污无观察表2-11管片（构件）允许偏差及检验方法序号项目允许偏差检验频率检验方法备注范围点数1管片宽度±1.0mm每块6卡尺量左、中、右三个断面的上、下各测一点2内弧弦长±1.0mm每块3钢尺量3厚度＋3.0mm－1.0mm每块3卡尺量4螺栓孔直径及位置±1.0mm每块3钢尺量5底座夹角±60秒每块4四角各检测一点6纵环向芯棒中心距±0.5mm每块2抽查7内腔高度±1mm每块2卡尺量抽查

第3章盾构始发施工盾构机始发属盾构施工作业高风险工作环节，其主要内容包括：始发前土体加固、设置盾构始发基座、盾构机下井组装及调试、安装密封胶圈、组装负环管片、盾构机试运转、拆除洞门临时墙、盾构机始发加压和掘进。3.1盾构施工工艺流程盾构施工工艺流程见【图3-1盾构施工工艺流程图】。始发台安装始发台安装洞门密封圈安装盾构机就位调试掘进盾构机解体外运辽宁大学站围护结构凿除洞门密封圈安装盾构机接收托架安装到达工程学院站掘进二次始发设备调整初始掘进盾构机下井组装辽宁大学站端头加固洞门密封圈安装洞门密封圈安装盾构调头始发反力架安装图3-1盾构施工工艺流程图3.2盾构进出洞端头土体加固盾构机在始发、到达时，工作面将处于开放状态，这种开放状态将持续较长时间。如果处理不当，地下水、流砂、涌泥等就会进入工作井，严重情况下会引起洞门塌方，同时要满足盾构组装时吊装的要求，因此端头加固工作在盾构施工中显得极为重要。本标段拟在XX大学站进行始发，然后向工程XX站方向掘进，到达工程XX站后，进行盾构调头，然后进行二次始发，最后回到XX大学站，进行盾构接收。因此，共有4个洞门需要加固，在此一并说明，洞口线路平、纵曲线情况见【表3-1盾构洞口线路平、纵曲线情况表】。表3-1盾构洞口线路平、纵曲线情况表洞口位置XX大学站左线工程XX站右线工程XX站左线XX大学站右线线路纵坡2‰上坡2‰下坡2‰上坡2‰上坡线路平面直线+缓和曲线直线直线+缓和曲线直线3.2.1加固的原则和要求1、盾构进出洞端头土体加固的原则：（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，选择合适的加固方法和范围，确保盾构机进出洞的安全和洞门破除的安全。2、加固要求（1）加固土体无侧限抗压强度应达到0.8～1.0Mpa。（2）渗透系数≤1.0×10-8cm/s。3.2.2盾构进出洞端头加固方法的确定根据地层的情况和埋深，对盾构进出洞端头左右线洞门的加固方法进行选择，最后确定采用φ1000mm三重管旋喷桩、咬合布置（相互咬合250mm），注浆工艺采用袖阀管注浆。沿隧道纵向注浆加固范围为：始发端长7m，接收端长4m，轴线两侧宽各5.5m，加固深度到隧道底板以下3m，各端头地质情况见【表3-2盾构进出洞端头地质情况一览表】。表3-2盾构进出洞端头地质情况一览表端头位置隧道地层情况隧道上部覆土性质水位深度覆土厚度加固方法XX大学站（右线）=3\*GB3③-1-1粉质粘土=3\*GB3③-3中粗砂①杂填土：厚2.0m；=3\*GB3③-1粉质粘土：厚4.2m；=3\*GB3③-1-1粉质粘土：厚4.4m；12.5m10.6m旋喷桩XX大学站（左线）=3\*GB3③-1-1粉质粘土=3\*GB3③-3中粗砂①杂填土：厚2.1m；=3\*GB3③-1粉质粘土：厚4.2m；=3\*GB3③-1-1粉质粘土：厚4.4m；12.6m10.7m旋喷桩工程XX（右线）=3\*GB3③-1粉质粘土①杂填土：厚2.7m；=3\*GB3③-1粉质粘土：厚8m；13.6m10.7m旋喷桩工程XX（左线）=3\*GB3③-1粉质粘土①杂填土：厚2.8m；=3\*GB3③-1粉质粘土：厚7.9m；13.6m10.7m旋喷桩3.2.3旋喷桩施工工艺1、旋喷桩施工方法喷浆采用三重管法，单喷觜喷浆。计划配备2套旋喷设备进行施工。喷浆导孔直径φ100mm，成孔采用XY-100型地质钻机。其加固有效直径约为1000mm。2、旋喷桩施工工艺流程旋喷桩施工工艺流程见【图3-2高压旋喷桩施工工艺流程图】。3、旋喷桩施工方法说明及技术措施（1）开始施工时，首先进行现场试验性施工，进一步确定喷射参数及施工工艺。（2）根据加固端头范围内地层的特点，拟采用施工参数见【表3-3三重管法高压旋喷桩施工技术参数表】。（3）钻导孔①钻孔时采用泥浆护壁，泥浆的主要性能指标控制为：比重1.2～1.3，粘度25～30s，含砂率小于5%。②为准确取得地质资料，合理优化施工技术参数，选取钻孔按地质钻探孔要求对不同地层取样分析。③导孔施工质量标准：孔位偏差≤50mm，垂直度≤1%。④钻孔完成后经检查验收合格后高喷台车就位，进行喷浆作业。图3-2高压旋喷桩施工工艺流程图（4）浆液配制浆液采用425#普通硅酸盐水泥和自来水配制，水灰比1:1，采用立式搅拌罐搅拌。（5）旋喷注浆①台车就位安装调试完成后，将旋喷管插至孔底，先启动灰浆泵送浆，待孔口返浆后按方案设计的技术参数进行旋喷、提升。②在旋喷过程中，随时注意各设备的工作情况，以及水、气、浆的压力与流量，作好详实的施工记录。③旋喷提升过程中如中途发生故障，立即停止施工，等检查排除故障后再继续施工。④冒出浆液由泥浆泵抽至沉淀池沉淀处理。（6）回灌当喷射结束后，随即在喷射孔内进行自然水压力静压填充灌浆，直到浆面不再下沉为止。表3-3三重管法高压旋喷桩施工技术参数表项目技术参数高压水水压（MPa）30～35水量（l/min）80～90压缩空气气压（MPa）0.5～0.7气量（l/min）1500～3000水泥浆浆比重（kg/l）1.5浆量（l/min）60～70提升速度（cm/min）10～15喷嘴直径（mm）1.8加浆比重（g/cm3）1.23.2.4洞门加固效果的检测1、检查内容：图3-3检查孔平面布置图（图3-3检查孔平面布置图（2）加固体整体性、均匀性。（3）加固体中地下水含量情况。2、检查方法在洞门范围内钻9个水平孔，孔径8cm，钻深为1m。根据9个孔的出水量判别，如果出水量超过限值，就要重新进行加固。检查孔平面布置如【图3-3检查孔平面布置图】。3.3洞门的凿除本标段共有4个洞门需要在始发或到达前将洞门端头围护结构进行凿除。洞门围护结构的型式为钻孔桩。凿除洞门采用人工风镐的方法。1、洞门开凿过程中，为保证车站围护结构的稳定，凿洞分两阶段进行。第一阶段在端头井土体加固检验合格后开始凿除，盾构始发设施下井前完成。第二阶段在盾构机组装调试好和其他始发准备完成后快速进行。2、开凿前，搭设双排脚手架，由上往下分层凿除，洞门凿除的顺序见【图3-4洞门凿除顺序图】。首先将开挖面桩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。当盾构机刀盘抵达混凝土桩前约0.5～1m时停止掘进，然后再将余下的钢筋割掉，打穿剩余部分钻孔桩的桩心及护壁，并检查确定无钢筋。3、洞门凿除过程的应急措施：（1）发现有异常情况后，迅速用木板和钢管撑住，防止钻孔桩外土体坍塌然后尽快从围护墙外进行注浆加固。（2）若土体压力较大时，迅速用预先制作好的钢筋网片与围护结构的钢筋焊接一起后用木板和钢管支撑稳定。然后在围护结构外围进行注浆加固，同时在洞门里面进行注浆加固。图3-4洞门凿除顺序图3.4始发设施安装本标段采用一台盾构机进行盾构施工，于2010年12月11日在XX大学站第一次始发，进行工～辽区间右线盾构施工，于2011年6月8日至工程XX站调头，并于2011年7月13日在工程XX站第二次始发，进行工～辽区间左线盾构施工，于2012年1月4日到达XX大学站，完成盾构施工。3.4.1始发设施加固预埋件安装沿线路顶进方向，在车站底板上预埋500mm×500mm×10mm的钢板，详见【图3-5预埋件示意图】。图3-5预埋件示意图预埋件沿线路方向间距为1000mm，垂直线路方向间距4200mm，详见【图3-6预埋件平面布置图】。图3-6预埋件平面布置图3.4.2始发台（基座）安装在后配台车吊入始发安装位置后，依据隧道设计轴线定出盾构始发姿态的空间位置，然后推出始发台的空间位置,在始发台安装位置进行抄平，利用垫薄钢板调节始发台的标高，达到要求的位置，始发台的具体情况详见【图3-7始发台示意图】、【图3-8始发台示意图片】。盾构始发之前对始发台两侧进行必要的加固。利用预埋在车站底板的钢板与始发台进行焊接，并利用H型钢两边支撑保证左右稳定。始发台示意图(一)始发台示意图(二)图3-7始发台示意图图3-8始发台示意图片3.4.3反力架安装在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架安装。在安装反力架时，反力架端面与始发台水平轴垂直，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持平行。反力架的结构型式详见【图3-9反力架的结构型式】图3-9反力架的结构型式1、反力架在工厂加工后进行试拼装合格并检查基准环的平整度合格后方可进场。2、安装反力架前，先将反力架位置定位，然后分节安装反力架部件并调节好位置。3、定位反力架和基准环，利用垂线和经纬仪测量调整基准环的平整度，使基准环与始发台水平轴垂直，调整好后将反力架与底板的预埋件螺栓固定，反力架的情况详见【图3-10反力架示意图片】。3-10反力架示意图片3.4.4洞门密封图3-11始发洞口密封原理洞口密封原理如【图3-11始发洞口密封原理】所示，其施工分两步进行，第一步在始发端墙施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作,预埋件必须与端墙结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，清理完洞口的碴土，完成洞口密封压板及橡胶帘布板的安装。洞口密封采用折叶式密封压板详见【图3-12折叶式密封压板】、【图3-13折叶式密封压板图片】。图3-12折叶式密封压板图3-13折叶式密封压板图片1、具体安装步骤（1）洞门防水密封施工前，先检查材料的完好性，尤其是帘布橡板是否完好，径向尼龙线密集排列和螺栓孔是否完好。（2）安装前清理完洞口的渣土和疏通预埋钢板的孔并涂上黄油。（3）将螺栓旋入预先埋设在井圈周边的螺母内。（4）安装帘布橡胶板及圆环板，并用薄螺母固定在井壁上。（5）将扇形压板套在装有薄螺母等的螺栓上。（6）根据盾构穿越洞圈时及始发后的两个阶段，注意调整扇形钢的位置。2、洞门处防水装置安装注意事项：（1）由于帘布橡胶板和扇形压板通过它与管片的密贴防止管片背注浆时的浆液外流，所以安装时螺栓必须进行二次旋紧螺栓。（2）防止安装扇形压板时损坏帘布橡胶板。（3）检查盾构机头外壳表面是否有凸起物，若有凸起物需清理干净并在机头外壳表面涂上黄油，以免撕裂帘布橡胶板和利于盾构机顶入。3.4.5负环管片拼装1、负环管片拼装流程负环管片拼装流程详见【图3-14负环管片拼装流程】。管片下井管片下井水平运输至盾构工作面水平运输至盾构工作面举重臂旋入管片拼装孔提升举重臂旋入管片拼装孔提升管片定位、穿连螺栓管片定位、穿连螺栓循环十次循环十次顶伸该管片位置千斤顶顶紧顶伸该管片位置千斤顶顶紧旋紧、连接旋紧、连接拆除举重臂，拼装第二块管片拆除举重臂，拼装第二块管片整环管片安装完毕整环管片安装完毕图3-14负环管片拼装流程2、负环管片下井管片经检验合格后，使用龙门吊行车，平稳地吊往井下，每次吊运管片只能吊运两片，地面指挥确认井下无人站立和行走后，方可指挥司机进行运作，同时按下报警器，示意有重物进入施工井口。3、负环管片支撑负环管片支撑系统采用钢反力架、钢反力环，负环管片拼装为直线拼装，拼装时遵循管片与钢反力环保持平行的原则。本次进洞负环管片共10环，故根据进洞环里程可定出反力架位置。支撑系统必须具有足够的强度和刚度。在安装反力架时，必须严格以里程控制，反力架两立柱的支座，采用预埋钢板螺栓连接的方式，控制其表面标高，并且在支座上弹出反力架里程控制线。两立柱用经纬仪双向校正垂直度。采用加设垫片的方法调整钢反力环，使它形成的平面与10环管片的平面严格吻合。盾构机始发在反力架和洞内正式管片之间安装10环负环管片（全部为闭口环），反力架与临时管片之间设一环钢管片作为基准环，每环临时管片分块数与标准管片相同，依次安放在托架上。并在内、外侧采取钢丝拉结和钢管支撑等加固措施，以保证在传递推力过程中管片不会浮动变位。4、负环管片拼装盾构机始发时需要在反力环与洞口之间拼装负环。负环的中心线坡度应与入洞段设计坡度一致。根据设计图纸上的管片理论排列和负环的环数确定负环的-10环管片拼装位置。-10环的位置定位非常重要，管片车运送第一块A型管片至拼装机下方后按以下步骤拼装：（1）根据管片安装顺序，将须安装管片位置的千斤顶缩回到位，空出管片拼装位置。（2）在盾壳底部放置薄木板并保证千斤顶后推负环时，负环管片不会从薄木板上滑落。（3）用管片安装有线遥控器操作，安装头须与管片调整好相对位置（通过调整安装头上的六个自由度），然后吊起管片。（4）将管片旋转至最终的正确位置上，并在盾壳内对管片采取临时固定措施。（5）穿上螺栓，拧紧螺栓（只拧环向螺栓）。（6）依次拼装A型管片、B1管片、B2管片；安装B1管片、B2管片时在盾壳内采取临时固定措施，防止管片下垂。（7）待-10环成环后，用千斤顶将此环整体后推，千斤顶伸长速度不宜太快。（8）送进器继续输送负环-9环管片至安装位置并重复以上步骤，拼装成整环并用纵向螺栓与负环第一环连为一体。（9）当-10环脱离盾壳时始发托架导轨与负环外径之间的空隙内打入木楔子以支撑负环。（10）-10环与反力架上的反力环压紧后用纵向螺栓将负环与反力架连为一体。（11）当-6环拼装完毕后，盾构机刀盘切入土体，之后的负环拼装类似于初始掘进段管片拼装。3.5初期掘进3.5.1初期掘进长度的确定1、初期掘进长度决定因素（1）隧道长度须足供设立主掘进用坑内后方台车进入。（2）隧道的管片长度能够支持盾构机的推进力。2、初期掘进长度计算（1）供主掘进用坑内后方台车需求长度对本工程而言，为了主掘进所必需的后续设备有盾构机运转用后方台车，根据盾构机图纸得知所需隧道长度约为55m。（2）支持盾构机推进力的长度盾构机推进力靠后续管片周围的摩擦力约等于土壤的粘着力来支撑，计算过程如下：P=μ[1/2πDL(Pν＋Ph)＋G]其中，P=总推力=36100KN=3684tμ=摩擦系数=0.3D=环片外径=6.28mPν=垂直压力=92.88KN/m2=9.47t/m2Ph=侧向压=30.96KN/m2=3.15t/m2G=环片每米=12.77t经计算得：L=环片总长度=98.59m约100m3、初期掘进长度初期掘进长度确定为100m，在掘进至100m处可开始拆除临时环片及反力座。3.5.2盾构机初期掘进1、初期掘进前的准备工作盾构机在初期掘进前应再次确认以下工作完成。（1）盾构机的联动调试满足要求。（2）洞门范围内的障碍物已清除（完成洞门范围内的连续墙凿除）。（3）洞门橡胶密封圈已安装到位。（4）临时管片准备就绪。（5）碴土运输准备工作就绪。（6）地面砂浆搅拌站调试完毕。（7）盾构机已准确定位。（8）自动导向系统安装、测试完毕。（9）初始掘进范围内的地面监测点已布设完毕并获得初始的数据。（10）盾尾的密封刷已涂满密封油脂。（11）供电系统（含备用电源）、给排水系统、通信系统等检查正常。（12）始发反力架和基准环将在始发井地面试拼装。在井下安装时要经过精确定位测量，确保第一环临时管片的准确位置。2、盾构机初期掘进盾构机初期掘进内容：（1）对盾构机各部件、管线的工作状态进行调整；（2）推进速度、推力、扭矩等各种施工参数与设计参数的关系；（3）水、土压力与各施工参数、地面变化的关系；（4）通过地层情况对同步注浆压力、注浆量、浆液的初凝时间及配比进行摸索，掌握其规律；（5）了解地层特点与相应的加水、加泡沫等添加剂的关系；（6）学习和熟练掌握盾构机的操作方法和管片安装技术；（7）通过监测，研究地面沉降与推进参数的关系；测试地表隆陷、地中位移、管片受力、建筑物位移等，对试验段掘进得到的有关技术资料进行详细分析，以掌握不同地层中各种推进参数和工况条件下的地层位移规律和结构受力状况，以及施工对地面环境的影响，并及时反馈调整施工参数；（8）各种操作工艺的熟悉、补充及完善改进。3、始发设施的调整盾构机在完成前100m的初期掘进后，将对始发设施进行必要的调整，为后续的快速掘进提供条件。调整工作主要包括：（1）拆除临时管片、始发托架、基准环和反力架。（2）重新安排给排水系统。（3）安装送风机和风管。（4）其它各种管线的延伸和连接。3.5.3初期掘进的控制管理初期掘进100m也是摸索掘进规律、优化掘进参数的试掘进阶段。为此，要加强初期掘进的控制管理，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。1、掘进参数的确定初期掘进为盾构施工中技术难度最大的环节之一，不可操之过急，要稳扎稳打。在初始掘进段内，对盾构的推进速度、土仓压力、注浆压力作了相应的调整，指标为：推进速度20～30mm/min，土仓压力：0.06～0.11Mpa，注浆压力：0.15～0.2Mpa。通过初期推进，选定六个施工管理的指标：①土仓压力；②推进速度；③总推力；④排土量；⑤刀盘转速和扭矩；⑥注浆压力和注浆量。其中土仓压力是主要的管理指标。（2）掘进参数的优化在始发100m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，总结和优化出相应的盾构掘进参数。3.5.4初期掘进时注意事项1、盾构始发时缓慢推进。始发阶段由于设备处于磨合阶段，注意推力、扭距的控制，同时注意各部分油脂的有效使用。掘进总推力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扭矩。2、始发前在刀头和密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损害洞门密封装置。始发前在基座上涂抹油，减少盾构推进阻力。3、始发基座导轨必须顺直，严格控制标高，间距及中心轴线，基准环的端面与线路中线垂直。盾构机安装后始发前对盾构机的姿态复测，复测无误后才开始掘进。4、防止盾构旋转、上抬。盾构出洞时，正面加固土体强度较高，由于盾构与地层间无摩擦力，盾构易旋转，加强盾构姿态控制，如发现盾构有较大转角，可采用大刀盘正反转的措施进行调整。盾构刚出洞时，掘进速度宜缓慢，大刀盘切削土体可加水降低盾构正面压力，防止盾构上抬，同时加强后盾支撑观测，尽量完善后盾钢支撑。5、在始发阶段，由于盾构机推力小、地层较软，调整盾构机姿态，使用下侧的千斤顶加朝上的力矩的同时一边向前推进，防止盾构机低头。6、始发初始掘进时，盾构机处于始发台上，在始发台及盾构机上焊接相对的防扭转装置，为盾构机初始掘进提供反扭矩。7、盾构机始发在反力架和洞内正式管片之间安装10环负环管片在内、外侧采取钢丝拉结和钢管支撑和方木等加固措施，以保证在传递推力过程中管片不会浮动变位。8、初期掘进段盾构正面中心土压初始设立根据计算确定，并根据跟踪测量数据及时调整设定压力，随时做好二次压浆的准备。9、在初期掘进阶段，由于反力架会产生不同程度的变形，因而影响隧道成环质量，若当管片接缝发生问题时，及时用石棉橡胶楔形料纠正，以提高成环质量，并做好测量工作。或用纵向拉杆固定。10、确定土压平衡状态下密封仓内的土压力，且密封仓被充满后，开启螺旋输送机出土，控制排土速度来保证密封仓内的土压力和开挖面土压力相平衡。11、最初的100环管片安装须保持良好的真圆度，以保证盾构始发位置的准确。如最初的真圆度保持不好，则往后误差会越来越大，不但造成后续施工越来越困难，也会对管片本身产生破坏。因此最初的管片安装必须做到以下几点：（1）按顺序及操作规范施工；（2）装管片后及时进行回填注浆；（3）加强管片真圆度的测量。测量办法有两种:=1\*GB3①丈量弦长、间距控制法；=2\*GB3②通过测量盾尾封与管片之间的间隙，如各个方向的间隙基本一致，则可说明管片的真圆度较好。12、盾构完成100m初期掘进以后开始对负环管片、始发托架和反力架进行拆除，准备正常掘进。拆除临时管片之前，将洞门附近的管片用6根［18槽钢沿隧道纵向拉紧，并注意拧紧螺栓，防止管片松弛。第4章盾构掘进施工4.1盾构隧道正式掘进与主要施工工艺4.1.1盾构正式掘进周期、掘进作业流程及操作控制程序1、盾构正式掘进周期盾构正式掘进周期见【图4-1盾构掘进作业周期图】。班前会议盾构掘进、管片拼装、同步注浆（8hr）交接班盾构掘进、管片拼装、同步注浆（8hr）班前机器检查图4-1掘进作业周期图2、盾构掘进作业工序流程盾构掘进作业工序流程见【图4-2盾构掘进作业工序流程图】。是否达到掘进循环进尺是否达到掘进循环进尺同步注浆开挖掘进设置管理标准开始1号编组列车出洞管片衬砌拼装2号编组列车进洞1号列车装料开挖6m延伸轨道下一个否是是图4-2盾构掘进作业工序流程图3、操作控制程序盾构机操作控制程序见【图4-3盾构机操作控制程序图】。不好不好开始设定土仓压力值P0设定刀盘扭矩、转速设定泡沫、膨润土注入参数设定千斤顶速度设定螺旋输送机转速刀盘扭矩为上限P0与P1土压力P1渣土流动性与止水性盾构机姿态地层沉降控制与反馈继续调整螺旋输送机转速及出料口仓门不好是相符好好好调整泡沫及膨润土注入参数调整掘进参数或进行二次补强注浆图4-3盾构机操作控制程序图4.1.2土压平衡模式盾构技术措施根据本区间隧道地质情况及周边环境条件，为保证开挖面的稳定、有效的控制地表沉降和确保沿线构造物的安全，本区段采用土压平衡模式掘进。通过试验段的掘进选定了六个施工管理指标来进行掘进控制管理：①土仓压力；②推进速度；③总推力；④排土量；⑤刀盘转速和扭矩；⑥注浆压力和注浆量，其中土仓压力是主要的管理指标。1、土压平衡模式下排土量的控制排土量的控制是盾构在土压平衡模式下工作的关键技术之一。理论上螺旋输送机的排土量QS是由螺旋输送机的转速来决定的，千斤顶的速度和P值设定后，盾构机可自动设置理论转速N。QS=VS×NVS-设定的每转一周的理论排土量。QS应与掘进速度决定的理论碴土量Q0相当，即：Q0=A×V×n0A-切削断面面积n0-松散系数V-推进速度通常理论排土率用K=QS/Q0表示。理论上K值应取1或接近1，这时碴土具有低的透水性且处于好的塑流状态。事实上，地层的土质不一定都具有这种性质，这时螺旋输送机的实际出土量与理论出土量不符，当碴土处于干硬状态时，因摩擦力大，碴土在螺旋输送机中输送遇到的阻力也大，同时容易造成固结堵塞现象，实际排土量将小于理论排土量，则必须依靠增大转速来增大实际排土量,以使之接近Q0，这时Q0＜QS，K＞1。当碴土柔软而富有流动性时，在土仓内高压力作用下，碴土自身有有一个向外流动的能力，从而碴土的实际排土量大于螺旋输送机转速决定的的理论排土量，这时Q0＞QS，K＜1。此时必须依靠降低螺旋输送机转速来降低实际出土量。当碴土的流动性非常好时，由于螺旋输送机对碴土的摩阻力减少，有时回产生碴土喷涌现象，这时转速很小就能满足出土要求。碴土的出土量必须与掘进的挖掘量相匹配，以获得稳定而合适的支撑压力值，使掘进机的工作处于最佳状态。当通过调节螺旋输送机转速仍达不到理想的出土状态时，可以通过改良碴土的塑流状态来调整。2、土压平衡模式技术措施（1）采用以撕裂刀、刮刀为主切削土层，以低转速、大扭矩推进。（2）土仓内土压力值略大于静水压力和土压力之和，并在掘进中不断调整优化。（3）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的建立，维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力平衡。（4）盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力、转速来控制，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，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，掘进采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性。（5）操作塑流控制措施当切削土为粘结性泥土时，这类土只要通过切盘切削搅拌和螺旋输送机传动，就能具有很大的塑流性，能满足土压平衡盾构的工作要求。而当切削土为含砂量超过一定限度的砂和砂粘土时，单靠刀盘搅拌和螺旋输送机传动，很难达到应有的塑流化状态，这时，一方面会造成出土困难，另一方面密封舱内可能会因之有空腔存在，这将直接影响开挖面土体的稳定，在这种地质条件下，采取借助设在刀盘上的注浆管向前方土体内注入泡沫剂或膨润土泥浆的办法加以处理。推进时，刀盘扭矩是随泥土塑流化状态以及盾构推力的变化而变化的，所以盾构掘进时，通过泥土塑流化控制，把刀盘扭矩和盾构推力始终控制在设定的基准值以下，然后进行正常的操作控制。（6）土压平衡模式下保持掘进面稳定的措施a、通过压力传感器来控制压力，掘进过程中要始终看着压力传感器，当其显示比设定值大时，调高输送机出土速度，降低土仓内压力，相反则调低出土速度。b、调压的实现途径①人工调节②自动调节除了调节压力以外，还要看泥浆或化学泡沫剂的添加，周围环境的沉陷等，即土压力稳定的判定是一个综合复杂的过程，需要有熟练的盾构机司机。一般盾构的推力在最大设计推力的40%左右为正常，当推力值超过最大推力的70%—80%时，则应检查是否已出现了刀盘磨损等异常情况。c、拼装管片时，严防盾构机后退，确保正面土体稳定。d、利用监测信息化施工技术指导掘进管理。4.1.3碴土改良和管理1、碴土改良的作用碴土改良就是通过盾构机刀盘、土仓、螺旋输送机内配置的泡沫和膨润土添加剂注入口注入添加剂，利用刀盘、土仓的搅拌翼或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合，主要目的就是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，以满足在掘进时达到理想的工作状态。碴土改良还具有如下作用：（1）可以降低土体的内摩擦角从而降低刀盘的扭矩。（2）可以减少土体与盾构机刀盘及结构间的粘着力，从而降低摩擦量。（3）使碴土具有较好的土压平衡效果，利于稳定开挖面，控制地表沉降。（4）可以降低土体的渗透性，使碴土具有较好的止水性，以控制地下水流失。（5）使切削的土顺利快速进入土仓，并利于螺旋输送机顺利排土。（6）可以降低土体间的粘着力，有效防止水土碴粘结刀盘而产生泥饼。（7）可防止或减轻螺旋输送机排土时喷涌现象。2、碴土改良的方法（1）在刀盘面和土仓内注入泡沫的方法进行改良，必要时向螺旋输送机内注入泡沫。泡沫的组成比例如下：泡沫溶液的组成：泡沫添加剂3%，水97%。泡沫组成：90-95%压缩空气和5-10%泡沫溶液混合而成。泡沫的注入量按开挖方量计算：300ml/m3-600ml/m3。泡沫的注入方式根据实际情况采用手持半自动操作方式和自动操作方式。（2）注入膨润土进行改良，膨润土以悬浮液的形式加入，其体积使用量为30%-40%，拌合的悬浮液泵入储浆罐中后通过不同的注入口分别注入开挖仓及螺旋输送机进口处。4.1.4掘进过程中姿态控制由于地层软硬不均、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）采用自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测。（2）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的信息，结合隧道地层情