区间盾构段及附属分部分项工程施工方案

区间盾构段及附属分部分项工程施工方案（一）盾构施工工艺流程盾构法施工工艺流程如下图所示：图8.3盾构施工流程图（二）始发、到达端头加固1、端头加固设计鉴于在“站隧连接处”是盾构区间施工防水的最薄弱环节，防水措施处理不当将给车站带来渗水风险，甚至可能在盾构掘进施工阶段出现突泥涌水风险；为此盾构区间在盾构始发、进站、出站、到达阶段根据地质条件均需要考虑端头加固防水措施。本盾构区间共有以下8处需要采取端头加固措施。端头加固完成后应对土体进行检验，砂层、圆砾层其注浆固结体无侧限抗压强度大于0.5Mpa，淤泥质土层大于0.3Mpa，最大不超过10Mpa，同时检测加固体加固效果应均匀，不出现较大的松散未注浆区域；加固体渗透系数应小于0.1m/d；若达不到设计要求，应及时补充注浆。盾构始发或者到达破除洞门前，做水平探孔以保证安全。若出现涌水涌砂，需及时对周边土体进行水平注浆加固，待土体稳定后方可掘进，若风险很大，需立即封闭洞门，待加固完全后再破除洞门施工。2、端头加固施工流程3、袖阀管注浆施工（1）施工工艺流程袖阀管注浆施工工艺流程详见下页图。图8.4袖阀管注浆加固施工工艺流程图（2）主要施工工艺①定位造孔采用全站仪放样定位，邻边位置采用拉线和卷尺量测的方法定出建筑物周围需钻孔孔位。定出孔位后，用油漆在地面上作出标记。孔位确定后，钻机进场就位，钻机底部需平整稳固，在开钻前利用吊锤钻头对钻孔的垂直度进行检测，并在钻进2m时及以后每加一节钻杆均对钻机调平校正，要求钻孔的倾斜度与设计倾斜度偏差≤1%。遇转折孔时，孔距要做适当调整，以确保转折孔与邻孔之间的紧密连接。②制备、置换套壳料套壳料配合比水泥：粘土：水=1：2：2.5。成孔后立即通过钻杆将套壳料置换孔内泥浆，方法是将通过循环泥浆的管接到挤压式注浆机上，在注浆压力的作用下，通过钻杆将孔内泥浆置换成套壳料。套壳料在压力的作用下，通过钻杆进入钻孔底部，随着套壳料的进入，泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池。在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换。③安装袖阀管在套壳料置换完成后要立即插入袖阀管。袖阀管插入前根据深度要进行连接，在插入时相邻两节袖阀管用长度为20cm的PVC套管连接，采用U—PVC胶合剂将袖阀管和连接套管粘牢。第一节袖阀管安装好堵头，再对管中注入清水，目的是减小袖阀管的弯曲直。袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时尽量保证袖阀管的中心与钻孔中心重合。袖阀注浆管及花管、心管：袖阀注浆管为内径40mm、外径48mm的PVC管，注浆管内壁光滑，接头有螺扣，端头有斜口，外壁有加强筋以提高其抗折强度。注浆管分A、B两种，A种注浆管上未开设溢浆孔，注浆管的单向阀作用。B种注浆管上开有8mm的溢浆孔6个。在B种注浆管有孔部位外面紧紧地套着抗爆破压力为4.5MPa的橡胶套，橡胶套覆盖着溢浆孔，这样，注浆时，浆液可以通过溢浆孔进入地层，而地层中的水和颗粒难以进入注浆管中。注浆花管采用Φ22mm的焊接钢管加工，一般长0.6～1m，其四周均匀地布设12～18个Φ8mm的泄浆孔。花管两端各加上3～4个止浆橡胶皮碗，以形成阻浆塞，起到止浆作用。注浆心管采用Φ22mm焊接钢管加工，每节长2m。主要起输送浆液作用，与注浆花管采取丝扣连接。根据注浆要求，在注浆管部位下B型管，非注浆部位下A型注浆管。首先在连接好的注浆管下部加下闷盖，将注浆管下入注浆管孔中，要确保注浆管下到孔底，上部要高出地面20cm，利用注满水的注浆管的重力作用，使注浆管不会浮起，之后将套管缓慢提出，最后在注浆管上部盖上闷盖，以防止杂物进入注浆管，影响注浆作业质量。④注浆袖阀管注浆顺序同钻孔顺序，待填壳料的强度达到0.3Mpa时，可以进行注浆施工，孔内注浆步距60cm，从近向远处进行，使孔隙水和裂隙水向外排出。单孔第一轮注浆完成后，需立即清洗袖阀管，待强度达到12小时后进行第二轮注浆。袖阀管注浆采用劈裂注浆，注浆压力较大，因此注浆过程中，应对地面、周围建筑物、地下管线进行沉降、倾斜、变形和位移观测。注浆施工过程应做好相应的施工记录，对钻孔深度、每轮次注浆压力、每轮次注浆量、每轮次注浆时间和总注浆量等参数进行详细记录。及时整理资料，经常分析对比相邻注浆孔和相邻排注浆孔的注浆流量、注浆压力和注浆量等参数，根据各参数的变化情况估计注浆效果。对注浆过程中存在的问题，及时进行分析处理。⑤拔管注浆管的上提一般是在压力值和注浆量达到设计值时进行，所以上提注浆管管要用力均匀、及时快速、并按一定的步距。由于灌浆层主要处于圆砾层，灌浆步距为0.5m左右。注浆达到设计要求后，清洗管路及袖阀管，拆除注浆管，进行下一孔的注浆。（三）区间加固施工区间加固施工参照始发、到达端头加固施工。（四）盾构机组装调试盾构施工设备下井组装与调试施工程程序见下图：图8.5盾构吊装组装调试1、盾构机运输盾构机的运输委托有资质并有相关业绩的运输公司承运，运输前将盾构机分解为刀盘、前体、中体、盾尾、螺旋输送机等部件，进场时将盾构机的部件运至工地盾构始发井处。盾构机运输采用平板拖车，计划采用120t平板拖车运输前体及中体，盾尾、刀盘及其他部件采用60t或50t平板拖车运输。并配备引导车、工具车随行。至少提前1个月确定运输线路，并取得相关交管部门许可。并根据运输线路估算运输时间，确定盾构机最终起运时间，确保盾构机能够及时运输到场，满足施工需求，同时避免盾构机过早运输至始发井施工现场，对始发井施工造成不必要的影响。本盾构机主要通过陆路运输至新民路站始发井施工现场。盾构机运输时由引导车在前方开道，并实时查勘运输道路情况，对路面存在明显破裂或有管线井盖破损的地段，先行铺设钢板，确保后续运输拖车安全平稳通过，并保障地下管线安全。相关管理人员需及时掌握盾构机运输状况及当前位置，确保整个盾构机运输过程安全可控。2、托架安装在盾构机下井前，根据隧道设计的轴线，定出盾构始发姿态的空间位置，然后反推出托架的空间位置，按设计将托架安装就位：在始发井的底板上先预埋好钢板，把托架吊下井后，将其正中对准隧道的中轴线，令托架导轨的标高和方位调准后，再把托架与底板面的预埋钢板焊牢，以固定托架。3、反力架安装安装好始发托架后，开始安装反力架，反力架端面应与始发台水平轴垂直，来保证盾构轴线与隧道设计轴线保持平行。反力架应具有足够的刚度和强度，盾构初始掘进推进千斤顶的力通过负环片由反力架传递到车站结构（主要是底板和中板）。盾构机吊装施工前先进行反力架下半部分的安装，待盾构机吊装完成后进行反力架上半部分的安装。反力架安装位置根据洞门圈梁宽度确定。安装反力架时，用经纬仪双向校正两根立柱的垂直度，使其形成的平面与推进轴线垂直。然后，在反力架上，测出最后一环负环管片的位置，弹好控制线，确认高程及左右位置与始发环管片一致后，用螺栓将其与反力架固定。由于反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制在±10mm之内，高程偏差控制在±5mm之内。4、盾构机吊装盾构机吊装采用分部吊放，井下连接组装的形式进行。根据盾构机各部件重量及起重吊装安全性验算结果，本标段盾构机吊装拟定采用1台具有自装卸功能的QUY260T履带吊进行盾构机吊装作业。本工程盾构整体始发，所有盾构机后续车架均在始发前吊放下井。（1）盾构机组装流程图7.6盾构机组装流程图（2）盾构机组装①组装准备工作A、认真阅读图纸及技术要求，了解盾构机及后续设备的安装程序和方法，对参加组装的人员按工作岗位进行培训，制定起吊方案及安装程序图，建立井上、井下测量控制网，并经复核认可；在确保安全情况下紧凑有序地进行。B、完成盾构始发井轨道、电力、照明、消防、辅助设施的配套工作。C、组织好盾构垂直起吊下井的通讯指挥系统。D、清除地面及井下场地多余物体，保证吊装场地和空间的需求；吊机设定的现场场地硬化已经完成地基加固；全部吊车摆设和汽车行车通道铺设20mm钢板。E、井口安装固定防护栏，在起吊范围设施工禁区。F、吊机及两台平板拖车及吊具准备好，确认各部件的吊点牢固可靠。G、测量控制点从地面引到井下底板上。5、盾构机安装盾构机安装流程如下图所示：步骤一：组装始发台步骤二：组装后配套拖车步骤三：吊装设备桥步骤四：螺旋机吊装步骤五：前体吊装步骤六：组装中、前体步骤七：组装刀盘步骤八：组装管片机及盾尾步骤九：组装螺旋机步骤十：设备桥连接及反力架安装步骤十一：完成组装图8.7盾构机安装流程示意6、盾构机的检测、测试（1）对焊接部件进行磁探伤；（2）刀盘上刀具：安装牢固性、超挖刀伸缩；（3）检查刀具的转动情况：转速、正反转；（4）千斤顶的工作情况：左、右伸缩；（5）推进千斤顶的工作情况：伸长和缩短；（6）管片安装器：转动、平移、伸缩；（7）油泵及油压管路；（8）润滑系统；（9）过滤系统、冷却系统、配电系统、操作控制板上各项开关装置、各种显示仪表及各种故障显示灯的工作状况。7、盾构机调试（1）空载调试盾构机组装和管线连接完毕后，即可进行空载调试。主要是检查设备是否能正常运转。主要调试内容为：配电系统、液压系统、润滑系统、冷却系统、控制系统、注浆系统以及各种仪表的校正。（2）负载调试空载调试证明盾构机具有工作能力后，即可进行盾构机的负载调试。负载调试的主要是检查各种管线及密封设备的负载能力，对空载调试不能完成的工作进一步完善，以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。调试工作由专业人员负责，调试工作完成后设备应该达到合同规定的技术状态。调试工作在安装完成后两周内完成。盾构机在完成了各项目的检测和调试合格后，即可认定盾构机已具备工作能力，可以进行初始掘进工作。（五）盾构始发施工1、初始掘进目的初始掘进时是相对于正常掘进而言，后配套设备开始时安放在车站站台层的底板上，随着初始掘进的进行，逐步进入隧道内部。初始掘进设立的目的是：（1）结合本工程的地质条件，对盾构机的操作方法、机械性能进行熟悉，掌握土压盾构在本标段的施工特性，尽快摸索出各种参数的正确设定方法。（2）在初始掘进段采取多种监测手段（地面沉降、分层沉降监测和孔隙水压力监测等），广泛采集信息以指导盾构施工。（3）通过对各种监测信息的分析，掌握盾构掘进参数和合适的同步注浆量。摸索出控制盾构轴线的规律，熟练使用铰接千斤顶。（4）通过初始掘进，完善施工组织设计方案；完善盾构施工各个工种工序岗位的操作规程、作业工法。2、盾构始发工艺盾构始发施工工艺流程：图8.8盾构始发流程图（1）洞门凿除和洞门密封的安装①洞门凿除凿除围护结构盾构端墙体的主要目的是割掉盾构机通过范围内的钢筋，使盾构机顺利进入端头加固区。为保证洞门凿除的安全，洞口掌子面方向按下图示分块进行顺序凿除。洞口砼厚度方向凿除分两部分进行，施工时先凿除墙体砼，并将外层钢筋焊割掉。当盾构机推进至洞门时将剩余的钢筋焊割掉，并进行剩余砼的凿除。详见洞门凿除示意图。图8.9洞门凿除示意图凿除施工时在盾构机与掌子面之间搭建脚手架，采用人工用高压风镐进行凿除围护结构连续墙砼施工，凿除按照从上往下、从中间往两边的顺序进行，凿除的范围为预留洞门轮廓线内的围护结构连续墙。拆除工作需保证围护结构连续墙钢筋全部切断，以避免盾构刀盘被围护结构连续墙的钢筋挂住。凿除施工完毕后拆除脚手架，快速拼装负环管片，使盾构机抵拢掌子面，避免掌子面暴露太久发生失稳坍塌。②洞门密封安装工艺流程及控制要点:在盾构始发掘进时，为了防止洞内水和回填注浆沿着盾构机外壳向洞口方向流出，在内衬墙上的盾构机入口洞圈周围安装环形密封橡胶板止水装置。图8.10洞门止水装置图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，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。当盾构机沿推进方向掘进时，带铰接的扇形压板被盾构机带动向顺时针方向转动，并支撑密封橡胶板，封闭在Φ6330mm的盾体外径处，止住水向始发井内流入。当盾体通过洞门密封装置后，橡胶帘布紧缩，压住扇形压板，防止水流沿管片外径向始发井内流入，同时也防止同步注浆浆液外溢。在试掘进100m完成后、拆除负环管片后，将B压板、扇形压板、密封橡胶帘布和螺栓依次拆除。密封环的安装安排在盾构机下井组装调试完成、洞门外层砼凿除之后、围护结构最后一层钢筋拆除之前进行。洞门密封装置安装时，需注意橡胶帘布及扇形压板的安装方向。橡胶帘布端头的凸起方向与盾构掘进方向相同（2）负环管片安装①负环管片拼装流程负环管片拼装流程详见下图负环管片拼装流程。图8.11负环管片拼装流程图②负环管片下井管片经检验合格后，使用安装在车站中部的45t龙门吊，平稳地吊往井下，并从台车间经轨道运输进入负环管片拼装区。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。水平运输时注意鸣笛，防止台车间有人穿行而发生伤人事故。③负环管片支撑负环管片支撑系统采用钢反力架，负环管片拼装为直线拼装，拼装时遵循管片平面与钢反力架接触面保持平行的原则。在盾构内拼装负环，-7环负环管片为普通混凝土管片，在拼装混凝土管片之前，在反力架与混凝土管片间加塞传力衬垫，防止损伤混凝土负环管片。用盾构机的拼装机进行安装负环管片。在拼装第2、3片时，采取加固措施，继续拼装-6环负环管片，与-7环负环管片连接采用管片螺栓连接，推动-6环负环管片与-7环混凝土管片，可以与反力架顶实，以后的负环管片按错缝拼装。本次进洞负环管片共7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，采用预埋钢板焊接连接的方式，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。采用加设传力衬垫的方法，使反力架形成的平面与7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7环负环管片（全部为闭口环），每环负环管片分块数与标准管片相同，依次安放在托架上。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架与洞口之间拼装负环管片。负环管片的中心线坡度应与入洞段设计坡度一致。负环管片的拼装情况详见下图8.12负环管片的拼装情况示意图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-7环管片拼装位置。-7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：A、根据管片安装顺序，将须安装管片位置千斤顶缩回到位，空出管片拼装位置。B、在盾壳底部放置薄木板并保证千斤顶后推负环时，负环不会从薄木板上滑落。C、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。D、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。E、穿上螺栓，拧紧螺栓（只拧环向螺栓）。F、依次拼装标准B型管片3片、邻接块L管片2片、封顶块F管片一片；安装B1管片、C管片时在盾壳内采取临时固定措施，防止管片下垂。G、待-7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。H、送进器继续输送负环-6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。I、当-7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。J、-7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。K、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。缝隙要用钢片填塞。（3）延长托架及轨道由于工作井结构的厚度及盾构端头围护结构的厚度，使现在托架上的导向轨道与土体之间有大约3米的距离，为保证盾构安全、正确进入洞门，在洞圈浇筑混凝土承台（与盾构机外壳基本一致即可），洞门外侧则延长托架，安装角度、位置应顺延盾构托架上的轨道。延长托架与原盾构托架予以焊接固定。此时托架与洞内混凝土承台只由有大约1500mm空隙悬空，在盾构机重心到达这个空隙的时候，刀盘已经到达承台受力，不会造成明显的磕头现象。（4）盾构机进入洞门完全清除洞门砼后，确认洞门环板、活动压板和橡胶帘板与盾构机刀盘不冲突，盾构机即可向前推进，尽快使用推进千斤顶使盾构机进入洞门，在盾构机进入洞门的过程中，需延长导向轨道，并注意活动压板和橡胶帘板的安全。（5）调整洞口止水装置洞门止水装置包括洞门环板、橡胶帘板和活动压板，当盾构机刀盘进入洞门后，调整止水装置的活动压板位置并固定。此时托架和洞门之间预留的约1000mm沟槽可供人员进入洞门底部观察洞门情况。当盾构机的中心刀碰壁后，及时调整活动压板与盾构筒体的间隙，一般为5～10mm。（6）盾构掘进，安装0～-3环负环管片活动压板调整及紧固螺栓后，即可进行掘进。另外，橡胶帘板内层与盾构的筒体之间封闭也需要在掘进中产生的小颗粒物填充压实空间，使密封更为牢固。进行0～－3环的管片拼装。（7）盾尾通过洞门密封后进行回填注浆当盾尾通过洞门密封后，立即调整压板，尽量减少压板和管片之间的间隙，并进行回填注浆，以避免洞门间隙处产生水土流失。在始发掘进过程中，当盾尾完全进入洞门后，橡胶止水布帘及压板和管片外壁接触时，间隙落差瞬时扩大至125mm，（管片外径为6000mm，盾构后筒外径为6250mm），所以为了保证舱内土压的稳定（如在这个时候，不能保证土体的稳定，盾构掘进将会有一个新的风险点，因为机头已进入）。此时回填注浆可通过盾构的同步注浆系统注入双液浆，在注浆过程中，洞门外侧必须安排人员注意观察，如发现漏浆现象需马上采取有效措施处理。（8）盾构掘进及永久管片安装至此，盾构始发基本完成，可进行盾构掘进及永久管片安装。（9）土压力控制主要取决于刀盘前的水土压力，一般取刀盘中心处的水土压力为准，实际操作时，可根据地质情况、隧道埋深及地面监测情况进行及时调整。（10）掘进速度控制①为控制推进轴线、保护刀盘，推进速度不宜过快，使盾构缓慢稳步前进，在通过加固区地段时，推进速度控制在10mm/min，通过加固区后，速度可逐步提升至20mm/min，同时应控制千斤顶总推力在初始推进阶段不大于1000吨。②盾构启动时，盾构司机必需检查千斤顶是否全部靠紧管片，开始推进和结束推进之前速度不宜过快。每环掘进开始时，应逐步提高掘进速度，防止启动速度过大。③一环掘进过程中，掘进速度值应尽量保持衡定，减少波动，以保证舱内土压的稳定。④推进速度的快慢必须满足每环掘进注浆量的要求，保证注浆系统始终处于良好工作状态。⑤在调整掘进速度的过程中，应保持开挖面稳定。（11）同步注浆技术参数①注浆压力为保证施工空隙的有效充填，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。②注浆量注浆量一般基本上是采用几何学上规定的尾部空隙量的观点，但还要考虑注浆材料与围岩的渗透性、加压导致向围岩内的压入、排水固结、超挖等因素。③注浆速度同步注浆速度应与掘进速度相匹配，按盾构每完成1环1.5m掘进的时间内完成该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，注浆量达到设定值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。（12）碴土改良碴土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采用不同掘进模式掘进时都可达到理想的工作状况。始发端头隧道范围为中风化泥质粉砂岩，拟采取分别向刀盘面和土仓内注入泡沫的方法进行碴土改良，必要时可向螺旋输送机内注入泡沫。同时，采用滚刀与齿刀混合破岩削土或全齿刀削土等方法来防止泥饼形成。泡沫注入量根据具体情况确定。（六）盾构常规掘进1、盾构掘进流程盾构机掘进的总体流程具体见下图：图8.13盾构机掘进总体流程图2、盾构掘进工作制度工作制度：采用10-10-4三班制，10-为掘进时间，4-为设备维修保养时间，一天平均掘进时间16小时。图8.14每天掘进循环示意图3、运输及通风（1）水平及垂直运输①水平及垂直运输本工程采用双编组列车单线运输方式，洞口车站处设“Y”型道岔。隧道内采用45t电瓶车为牵引动力的轨道运输系统，每台电瓶车牵引8节拖车，主要运输管片、注浆液、碴土及其它材料。隧道碴土装入土斗后，由电瓶车拉至车站预留出碴口，再由地面45t龙门吊机提升至地面倒入碴土池内。两台45t龙门吊主要用于碴土吊装，16t龙门吊主要用于管片及其它材料的吊装。浆液由搅拌站拌制，浆液先由地面泵送到浆液运输车内，由运输车转至拖车上的储浆罐内使用。②隧道内运输轨道系统布置洞内运输采用有轨运输。铺设43kg/m单线轨道，钢轨中心距均为900mm。轨枕采用自制弧形轨枕，轨枕间距为1.0m，用压板螺栓固定钢轨，轨枕间用Φ10钢筋牵牢。为方便钢轨从工作井吊入和驳接，单根钢轨长6.25m。轨枕和钢轨的连接扣件采用螺栓扣板扣件。③运输设备的配置A、列车编组隧道每环掘进的土石方量按46m3计，碴土松散系数1.5，每环同步注浆量：6m3计。列车编组原则：每编组5个碴土车，1个浆液车，2个管片车。根据施工经验和工序循环时间，此编组能满足运输能力的要求。如下图所示：图8.15电瓶车编组示意图B、垂直运输设备配置垂直运输系统主要考虑管片、碴土、轨枕、轨道等材料的吊下及吊出。在盾构始发井内，沿隧道左右线各预留一个管片吊装井，在出土口位置平行隧道掘进方向布置2台45t的龙门吊，主要用于碴土、管片及其他材料的吊装作业。在盾构井端头位置安装一台16t的龙门吊，专门用于管片和小材料的吊装以及到场管片的卸车作业。每次吊重比较：一箱碴土为8t+32t=41t，小于40t，经验算选用45t龙门吊足以保证区间施工吊装需要。2、洞内通风根据长沙的气候条件和盾构施工特点，在施工过程中隧道内采用压入式通风来解决防尘、降温及人员、设备所需要的新鲜空气。故拟在左右线内各设1台2×37KW轴流风机压入式通风，采用直径为φ1000mm拉链式软风管，风机设在盾构井内。（1）掘进操作控制①掘进参数的选择主要掘进参数在下表范围内选取，并应在施工中不断优化调整。表8.3掘进模式的主要工作参数3、土压平衡式掘进技术措施(1)土仓内压力值P应略大于静水压力和地层压力之和P0，即P=KP0，K----介于1.0～1.3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、泥浆或其他添加剂对碴土进行改良。盾构掘进方向与姿态控制4、掘进方向的控制(1)采用自动监测和辅助人工测量的手段进行盾构姿态监测盾构机配置了VMT导向系统，能够全天候在自动监测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，使盾构机姿态始终保持在允许的偏差范围内。该系统的配置及导向原理见“测量施工方案”。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，正常情况下每天进行一次人工测量，曲线段需要适量加密，以校核自动导向系统的测量数据的精确性，确保盾构掘进方向的正确。(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轴线变化、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。①需要调整盾构机姿态时，分组调整盾构机推进油缸的压力即可；②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，硬地层一侧推进油缸的推力和速度适当加大，软地层一侧油缸推力和速度适当减少。5、盾构姿态的调整与纠偏在掘进施工中，盾构机推进方向可能会偏离设计轴线并超过管理警戒值，滚动角也可能会超限，此时就需要及时调整盾构机姿态、纠正偏差。①参照上述方法分区操作推进油缸来调整盾构姿态，将盾构机的姿态偏差控制调整到符合要求的范围内。②在曲线和变坡段，应提前进行预纠偏，必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖来纠偏。③当滚动角超限时，应采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。④方向控制与姿态调整注意事项A、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，切换速度过快可能盾构机部件受损或管片破损。B、根据地质情况应及时调整掘进参数，包括推力、扭矩、速度、注浆量等相关参数。C、纠偏时应缓慢进行，若纠偏过急反而容易形成蛇形线路。直线推进时应取盾构当前位置点与设计线上前方的一点作一直线，然后以这条线为新基准进行线形管理。曲线推进时应使盾构当前位置点与前方点的连线同设计曲线相切，并在曲线内弧侧前行。D、推进千斤顶油压调整不宜过快过大，否则会造成管片局部破损甚至开裂。E、正确选择管片类型，确保拼装质量与精度，使管片姿态尽量与盾构机姿态一致。6、掘进中的碴土改良（1）碴土改良的作用根据我方的盾构施工经验，对砂质粘性土和风化岩土进行碴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。碴土改良具有以下作用：①使碴土具有较好的和易性来保证土压平衡效果，利于稳定掌子面，控制地表沉降；②使碴土具有较好的止水性，以控制地下水流失；③使切削下来的碴土顺利快速进入土仓，并利于螺旋输送机顺利排土；④可有效防止碴土粘结刀盘而产生泥饼；⑤可有效降低刀盘扭矩，降低对刀盘和螺旋输送机的磨损；⑥可防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象。（2）碴土改良的方法碴土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高粘度泥浆、膨润土、泡沫剂或者高分子材料等碴土改良添加剂，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碴土混合，使盾构切削下来的碴土具有较好的流塑性和较小的摩擦阻力，并降低粘土的粘性，以确保盾构机在不同的地质情况下都可以顺利推进。（3）碴土改良的技术措施根据本工程的特殊地质条件和以往盾构施工的经验，主要采取如下技术措施：①在易喷涌地层掘进中，拟采取向土仓内注入高粘度泥浆、高分子材料或膨润土的方法进行碴土改良，提高和易性降低碴土透水性。②拟向刀盘面、土仓内和螺旋输送机内注入高分子分散剂或泡沫剂，改良碴土，减少刀盘刀具的磨损和结泥饼的概率。7、管片拼装（1）管片拼装流程管片的拼装流程见下图：图8.16管片拼装流程（2）拼装前准备①管片在管片输送器上按拼装顺序堆放，并检查管片螺栓孔、止水条的完整性。②盾构推进完成后应符合拼装要求，主要检查以下三方面：A、距离：千斤顶行程满足拼装要求，对1.5m环宽管片而言，至少要推进至1700mm；B、盾尾间隙：检查上一环管片的盾尾间隙，结合盾构机姿态确定纠偏量及纠偏措施，并确定下一环管片的选型。C、盾构机姿态：根据平面和高程的偏差，决定后续管片的类型。D、清除前上环管片和盾尾间隙内杂物，检查上环管片防水材料是否完好，如有损坏应及时采取修补措施。E、检查管片拼装机的动力及液压设备是否正常。（3）拼装作业管片拼装一般均按照先下后上、左右交错、纵向插入、封顶成环的工艺进行。①拼装过程中按各块管片位置，缩回相应位置的千斤顶，形成管片拼装空间，使管片到位，然后伸出千斤顶完成一块管片的拼装作业，千斤顶操作人员在反复伸缩千斤顶时必须确保盾构机不后退、不变坡、不变向的要求，并要与拼装操作人员密切配合。②逐块拼装管片时要注意确保相邻两块管片接头的环面平正，内弧面平正，纵缝的管片端面密贴。③最后把封口块管片送到位，伸出对应的盾构千斤顶将封口块管片插入成环，作圆环校正，并全面检查所有螺栓。④在管片环脱离盾尾后对管片连接螺栓进行二次紧固，并随时紧固。⑤拼装过程中遇有管片损坏，应及时按规定进行修补。在拼装全过程必须保持已成环管片环面及拼装管片各个面清洁。（4）管片拼装时对盾尾刷的保护在盾构推进完成后，必须对管片拼装位置工作面进行清理检查，杜绝有颗粒性的杂物遗留在工作面内，特别要注意不能有管片连接螺栓、安装工具等遗留在工作面。遗留在工作面的螺栓等杂物在盾构推进过程中容易进入盾尾位置，将对盾尾密封造成致命的损害。（5）拼装成环验收标准①管片无贯穿裂缝，无大于0.2mm宽的裂缝及混凝土剥落现象。②管片拼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。8、渣土外运每环掘进完成后，渣土由电瓶车运出隧道至出土口，由45t门吊吊出倒入存渣池，最后由泥头车外运至渣土受纳场。9、管片输送与拼装（1）管片输送①管片防水将浆液装入竖井内的浆液车管片由生产厂家生产好之后运输到工地管片存放场地，在管片运输到井下之前，应把管片防水挤压式橡胶密封条材料在地面贴好，具体工艺见有关技术图纸说明。②地面管片运输通过16吨龙门吊用吊带把管片运输到井口。③管片下井管片通过16吨龙门用吊带从竖井吊入，放到管片车上。④管片运入隧道带管片车的电瓶车向前进入隧道，停在盾构1号和2号车架内。（2）管片拼装通常，一环管片由一套管片块一步步地由管片拼装机拼装而成。管片块之间由人工插入的螺栓连接在一起。成环管片通过纵向连接螺栓与相邻环连接。最小且最后安装的管片块为封顶块。①管片选择在进行拼装之前，首先要进行管片选择。在特定的情况下选择拼装何种形式的管片必须考虑多种不同的条件。由于各种条件越来越复杂，建筑限界要求越来越严，管片选择也越来难,操作手必须了解上一环拼装的管片的姿态。这些信息可以从以下几方面获得：—盾构主体和盾尾之间的铰接油缸的伸长量。—拼装好的管片与盾尾内径之间的间隙（盾尾间隙）—顶在上一环拼装好的管片上的主推进油缸的伸长量当以上所有测量工作都完成以后，可以开始选择管片长度及型号。②管片拼装前的起动顺序在管片拼装之前，首先需要在盾构机的中央操作室的控制面板上进行管片拼装前的起动控制，具体步骤如下：A、起动管片拼装机油泵B、起动推进系统油泵C、起动辅助系统油泵B、选择管片拼装模式③管片起吊、移动管片需要一片一片地由盾构机上的管片吊车卸下，管片一部分放在管片存放机上，另外一部分放在1号台车附近的管片存放区内。首先用管片吊机将管片从管片运输车上吊起，转90度移动送至管片存放机的堆放平台上，管片存放机前行至管片拼装机下方，每次一片管片吊放到管片存放机上以后，都将向前移动一步。具体操作步骤如下：A、在管片上装上吊装螺栓。B、降下管片吊车，锁住吊装螺栓。C、用管片吊车吊起管片，向管片存放机机方向前进。D、降下管片吊车，将管片放在存放机上。E、松开吊装螺栓，去吊运下一块管片。F、升起管片存放机。G、管片存放机将管片向前输送到管片准备拼装区域。H、降下管片存放机。I、收回管片存放机。以上管片存放机的动作可以通过管片拼装机操纵盒或者盾构操作室前方的控制盒进行控制。④管片拼装就位在管片拼装之前，要在以下位置进行3种形式的测量：—推进千斤顶4、8、12、16的伸长量。—铰接油缸伸长量。—盾尾间隙，即上一环管外皮与盾构盾尾内径之间的间隙。这些测量结果将记录在管片拼装报表中。拼装时，管片拼装机从下向上次序安装管片。待底部管片就位后，依次拼装两侧的标准管片和邻接管片，最后安装封顶管片，封顶块搭接其长度的1/2（进出洞处特殊环衬砌先搭接1/3），径向推上，然后纵向插入成环。安装机尽量居中安装，以减少接缝出现错台，保证拼装质量。管片就位后立即安装并拧紧管片弯曲螺栓，以固定管片位置，控制接缝张角。管片拼装成环后再拧紧一次，待推出盾尾至10环时再复紧一次。注意：应先穿纵向螺栓，后穿环向螺栓。 为了既能安装管片，又能保持千斤顶对工作面的推力，采取安装哪个部位的管片，就可以收回该部位的千斤顶，管片安好后，千斤顶立即顶紧该管片，其余千斤顶维持工作状态。这样可以保持工作面推力，盾构不致后退。具体的拼装顺序如下：A、当管片由管片存放机送到管片拼装机下后，降下管片拼装机，对准管片上的吊装螺栓。B、锁紧吊装螺栓。 C、将管片拼装区域的2个、3个或者4个千斤顶缩回。D、用管片拼装机缩住管片、提升、前移（推进方向），旋转并将管片放到要求的位置，E、在一个千斤顶顶上以后，通过调整拼装机头部的平板，可以使管片错台达到允许范围之内。管片由其他千斤顶顶住并穿上螺栓拧紧F、松开吊装螺栓并从管片上移出管片拼装机，将其转回提升管片的位置，准备安装下一块管片。吊装螺栓要卸下继续使用。G、重复1-6步，直到把3个标准块和2个连接块拼装完毕。H、最后进行封顶块的安装—封顶块与其他管片一样由管片拼装机进行安装—核实2块临接块内弧面前部的间距。—为使封顶块插入顺利，密封胶条应用肥皂擦（减小磨擦）—为避免管片损坏，在把封顶块完全插入之前，应将临接块上的纵向螺栓和千斤顶可以松开。I、管片拼装完毕之后，应测量千斤顶伸长量和4处盾尾间隙，并将结果填入管片拼装报表。当拼装好的管片脱离盾尾时，螺栓应进行二次复紧。⑤管片拼装的注意事项——在拼装机带着管片移动期间，在管片拼装机活动范围内不能有工人。——值班工程师或盾构操作手应在管片拼装前测量第n-1环管片的转动量。——管片拼装要在考虑螺栓周围允许间隙的同时，尽量将管片的转动量控制在±50mm之内。——各管片之间的环向接缝通过拼装机旋转的动作挤紧。——纵向接缝通过拼装机移动的力和千斤顶在拼装模式下的顶力挤紧。⑥检验方法和责任在管片拼装过程中，盾构操作手和管片拼装手有责任检查管片拼装的顺序，和位置是否正确。盾构操作手和管片拼装手应检查各块管片之间的错台和相邻环片之间的错台。隧道的转动量要密切注意，特殊情况时由值班工程师和隧道监理共同监控，通过安装一环不带纵向螺栓的管片来调整隧道转动量。⑦管片拼装质量控制A、拼装技术本工程区间管片环间拼装方式采用错缝拼装方式。对于盾构推进，第一环的拼装质量对于整条隧道的拼装具有基准面的作用，因此严格控制第一环管片的拼装质量使之达到规定的要求。第一环管片是在工作井内负环之后拼装，拼装工作在井内的盾构基座上进行，拼好的管片高程、方向、坡度均容易控制。保证管片和缓冲材料的质量符合拼装的要求。管片的强度、几何尺寸、纵向和横向螺丝孔的位置、直径都要保证满足质量标准。缓冲材料的质量要符合拼装工艺的要求，确保缓冲材料的强度、压缩性能、回弹性能、材料均匀性能、材料的厚度误差均满足要求。保证管片拼装的质量。管片的拼装质量符合质量标准的要求，保证施工符合设计规定、满足使用的要求，是顺利、安全、优质地完成盾构推进任务的最基本要求。加强螺栓的一次拧紧和多次复紧工作。整条隧道由数千块管片组合而成，靠纵向、环向螺栓连接，螺栓连接的质量是隧道衬砌整体性关键。螺栓拧紧不足，管片成环后容易造成在千斤顶作用下错位，降低了环面平整度，从而直接影响下一环拼装。拧紧和复紧可以提高成环的质量，尤其是多次复紧更有利于提高成环的圆度。每环拼装结束后及时拧紧纵、环向螺栓，在推进下一环时，在千斤顶顶力的作用下，复紧纵向螺栓。当成环管片推出车架后，再次复紧纵、环向螺栓。隧道贯通后，第四次复紧纵、环向螺栓。加强盾构姿态的控制。盾构姿态的控制与管片拼装质量的控制是相辅相成的，精确的盾构姿态控制可以为管片的精确拼装提供条件，是提高拼装质量的基础，也为盾构的推进创造有利的条件。管片表面不得出现裂缝、破损、调角等现象。在拼装过程中的破损进行修复，修复方案报监理工程师批准后执行。管片每生产100环利用专用拼装平台对管片进行试拼装，对管片制作质量进行检查，对生产工艺及时做出调整。B、管片拼装技术标准根据《市政工程施工及验收技术规程》中有关圆隧道验收标准并结合拼装的工艺特点，提出本隧道盾构施工管片质量标准如下：衬砌成环后直径允许偏差：12mm相邻环环面间隙：不大于1mm纵缝相邻块块间间隙：不大于2＋2mm对应的环向螺栓不同轴度：小于1mm相邻环管片的允许高差（踏步允许值）：4mm相邻管片肋面不平整度偏差：3mm螺栓联结穿进：环向螺栓和纵向螺栓，100%穿进盾构轴线控制：高程、平面控制均为50mm管片无贯穿裂缝，无大于0.2mm宽度的裂缝及砼剥落现象C、管片纠偏盾构轴线的纠偏首先是衬砌的纠偏，力争使衬砌的环面与设计轴线接近垂直。轴线的纠偏是一个过程，要连续几环才能得到控制。在出现偏离轴线趋势时，及时调整千斤顶的行程差，必要时加贴纠偏楔子进行纠偏。平面轴线纠偏采用左右千斤顶的行程差来控制。纠偏做到勤测勤纠，纠偏量每环控制在4mm以内，避免过量纠偏增加地层的扰动，增加地面沉降及对建筑物危害，同时使环缝加大而引起漏水。管片在拼装前查看前一环管片与盾尾间隙，结合前环成果报表决定本环纠偏量和措施。管片拼装防止出现内外张角、踏步和前后喇叭，保证管片拼装精度。D、拼装椭圆度控制管片拼装成环后，及时检查其椭圆度，方法是用钢卷尺或插尺量测管片外壁和盾壳内壁之间的间隙，每块管片测一次。根据测量成环管片的椭圆度来采取措施。利用拼装千斤顶对短轴向的管片施加压力进行整圆处理；紧固短轴和长轴向的环向螺丝。E、环向和纵向螺栓的多次紧固每环衬砌拼装完毕后，及时靠拢千斤顶，防止盾构后退。同时及时拧紧纵、环向螺栓，在推进下一环时，在千斤顶顶力的作用下，复紧纵向螺栓。当成环管片推出盾尾后，根据拼装后的圆环椭圆度，再次复紧纵、环向螺栓，以减少管片拼装的张角和喇叭口。本工程选用的连接件是Ｍ27弯螺栓，用于管片连接。连接件的属性、质量、类别、型号、供应或加工来源得到监理工程师的批准。每批连接件提供质量合格证。对连接件的质量按0.2％的比例进行抽查，主要是物理力学性能、外观尺寸和镀层厚度等。连接件进行防腐蚀处理。盐雾试验每个区间作两次。10、轨道安装、拆卸（1）轨枕严格按图纸加工制作，特别是固定钢轨用的螺栓孔定位加工精确。（2）钢轨、轨枕、轨排在运输过程中要固定牢靠，防止坠落。（3）在拆卸钢轨、轨枕时要密切注意列车的的运行情况，发现列车过来，要立即停止作业，避让列车。（4）管片吊车在吊钢轨、轨枕、轨排时，人要远离重物，不要站在重物下。（5）在盾体后部进行钢轨作业时，要注意管片吊车、管片输送机等机构的运行情况。（6）轨枕的铺设位置要准确，固定钢轨的压板、螺栓要坚固。（7）作业人员要服从指挥人员的指挥。11、背填注浆（1）背填注浆的方式背填注浆方式，根据其实施时期可进行如下分类：①同步注浆方式同步注浆与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管，在盾构向前推进盾尾形成空隙的同时，采用注浆泵同步注浆。注浆通过总量进行控制，确保其填充量。②即时注浆方式即时注浆是在每一环掘进完成后，从盾尾的管片注浆孔实施背填注浆。在特殊地段，如软弱土层和急转弯段，采用两套注浆系统同时进行盾尾同步注浆和管片即时注浆。③补充注浆方式根据工程实际情况（如管片渗漏、隧道沉降等），可采取在盾尾数环后的管片注浆孔进行二次（或多次）背填注浆，注浆通过压力进行控制，减少后续沉降。（2）背填注浆的目的盾构施工中背填注浆的目的：①填充盾尾脱离后形成的空隙；②在管片外侧形成一道防水层，提高隧道的防水效果；③确保管片的稳定性，防止管片上浮、侧移和错台。（3）注浆的材料及配比一般来说，对于围岩稳定性好的土质，往往没有必要在推进的同时进行背填注双液浆，用单液注浆施工的较多。但是对于围岩难以稳定的粘土层或易坍塌的砂层，则需要在推进的同时，注双液浆及时填充盾尾空隙稳定地层，根据本标段的工程地质条件，选定同步注单液浆。其材料配比如下表所示：表8.4单液注浆材料配比和性能指标表单液水泥砂浆水泥膨润土砂粉煤灰水100Kg50Kg600kg400kg450kg双液水泥砂浆水泥膨润土砂粉煤灰水280Kg50Kg600Kg350Kg550Kg（4）背填注浆技术参数①注浆压力注浆压力一般指注入口处的压力，通过地质条件、水土压力、隧道埋深、盾构形式和注浆材料种类综合决定，根据施工经验，一般在1～2.5bar的压力之间。②注浆量注浆量一般为理论填充量（从盾构外径面积扣除管片外径面积计算的量）的130～150%，每环注浆量控制在5.2～6.0m3左右。③注浆速度同步注浆速度应与掘进速度相匹配，按盾构每完成1环1.5m掘进的时间内完成该环注浆量来确定其平均注浆速度。④注浆结束标准同步注浆通过注浆量来控制，确保其填充量；二次注浆通过注浆压力来控制，避免压力过高，影响成型管片质量及地面情况。（5）注浆总体流程图8.17注浆总体流程图（6）注浆设备背填注浆设备因施工规模、注浆方式等呈现出各种各样的形式。本工程以同步注浆系统为主，二次注浆系统为辅，所需要的主要设备如下：①搅拌站：水泥浆搅拌站一座，搅拌能力25m3/h。②同步注浆系统：配备砂浆旋转搅动罐、注浆泵4台，4个盾尾注入管口及其配套线路。由专业注浆人员控制，根据盾构机掘进状况决定注浆速度和注浆压力。③二次注浆系统：由1台注浆泵和1台水玻璃泵及其配套线路组成，可根据情况选择使用单液浆或双液浆。④运输系统：采用浆车输送方式，配备砂浆泵。12、防喷涌措施本工程盾构将掘进的地层部分区域水位线较高、水压较大，在此段掘进时，螺旋输送机易出现喷涌，拟制定下列预案以策安全：（1）我司现选定的两台盾构机均配有较先进的螺旋机伸缩系统，可通过螺旋机的伸缩来控制前后闸门的开和关，从而可有效地控制螺旋机的喷涌。（2）采用土压平衡模式掘进参数，加入高浓度泥浆或泡沫，改善土体的和易性，使土体中的颗粒和泥浆成为一整体。对于可能发生涌水地段（基岩面或水位高），采用气压辅助掘进模式，利用气压疏水，同时加强碴土改良，改善其和易性。当发生喷涌时，应立即关闭螺旋机，停止出土，分析原因后首先采取气压疏水；对于水压大（螺旋机后端）或气压疏水效果差情况，在土仓下部进行聚合物有效改良。若在盾构掘进中发生意外，出现喷涌现象后将采取以下紧急措施来处理：①立即关闭螺旋输送机的后门，适当向前掘进，使土仓内建立平衡。②通过刀盘的转动，将土仓内的土体搅拌均匀。③然后才将螺旋输送机的后门慢慢打开，边掘边出土，保持土仓内压力稳定。④掘进过程中向土仓内注入泡沫剂、膨润土等提高碴土的流动性和止水性。⑤在喷涌严重，上述措施难以控制时，可紧急关闭螺旋输送机的前后闸门。13、防泥饼措施若“泥饼”形成后，刀盘主轴旋转处被土粘牢，土仓及刀盘正反面泥土板结，推力变大，刀盘扭矩过大或过小，就会造成掘进困难。一旦形成泥饼，将极大的影响盾构机正常作业。为避免泥饼的出现，采取如下措施：（1）刀盘设计和刀具配置充分考虑预防泥饼问题，适量加大刀盘开口率，减少刀盘接触面积；（2）要求盾构机必须具备对刀盘和土仓有高压水（能添加粘土分散剂）清洗的功能，同时具备通过人闸系统进入土仓人工清理泥饼的功能；（3）通过注入泡沫对土壤进行调节，经过泡沫调节的土壤降低了对盾构机的附着性，同时具有良好的流动性和弹性，便于螺旋出土器排出；（4）通过土舱喷水提高粘土的流动性和出土效率，并防止土仓高温高热，有效防止泥饼形成。（5）根据地质情况，采用合适的掘进速度和刀盘转速。（6）增加主动和被动搅拌棒，充分搅拌碴土，提高其和易性和流动性。（7）长期停机时，宜用泥浆代替部分土体充填密封土舱。（七）开仓换刀1、刀具更换标准保径刀具磨损量控制5mm，其他周边刀磨损量控制在10mm，面刀磨损量控制在15mm，磨损量超出上述标准时，必须进行更换。刀具出现偏磨、刀具异常损坏时，全部更换并调整刀具配置。2、开仓换刀方案简述参照国内盾构施工技术，常用换刀方案有：常压换刀、带压换刀及砂浆置换换刀地面加固四种。表8.5盾构换刀方案统计表序号项目名称工作原理适用范围换刀效率作业风险1常压换刀施工人员在常压条件下，开仓更换刀具。掌子面能够自稳，或经预处理（加固）后的掌子面能够自稳的地层高低2带压换刀利用空气压缩机将空气加压并注入土仓，通过气压来平衡刀盘前方水土压力，施工人员在气压条件下，开仓更换刀具。掌子面不能自稳，但能够满足带压作业气密性要求一般高3地面加固通过地面加固的形式，对掌子面及盾体上方土体进行加固，加固体达到设计要求后，施工人员在常压或气压条件下，开仓更换刀具。具备地面加固条件，掌子面不能自稳，且不能够满足带压作业气密性作业要求的地层低低4砂浆置换通过对土仓内注入砂浆换出土仓内的碴土，并在掌子面形成砂浆保护层，待凝固后，施工人员在常压或气压条件下，开仓更换刀具。不具备地面加固条条件，掌子面不能自稳，且不能够满足带压作业气密性作业要求的地层低一般3、仓换刀地点的选择由于盾构施工存在一定的不可预见性，具体开仓换刀位置应结合施工实际确定。开仓换刀地点应尽量避免地面周边存在重要建构筑物及车辆人流密集的交叉口路段，优选经过预加固处理的区段。（八）盾构到达、转场及过站1、盾构到达（1）到达接收工作分为以下几个阶段：①准备工作：在剩余掘进距离接近50m时，开始人工复测盾构的姿态和位置，以及时调整盾构姿态和方位，保证盾构可以顺利穿过洞门。②洞门区地层加固：到达洞门的地层加固应在盾构到达前（至少一个月）完成。③安装盾构接收架：接收架的安装位置、高度等要求与始发架完全相同，一般情况下可使用相同支架。④盾构进接收井：在以上工作准备好的情况下，按照正常掘进的工作流程继续匀速掘进至刀盘距离接收井10m左右，然后逐渐降低推进速度（5~10mm/min）,缓慢施工至刀盘顺利贯通。当刀盘完全脱离隧道土体后，可停止刀盘旋转，继续向前推进，使盾构主机上接收架。在盾构接收施工阶段内，同步注浆液尽量使用速凝浆，以防止洞门出现涌水涌沙。⑤完成接收：在盾尾完全脱出隧道土体，并由接收架支撑时，盾构的接收施工就可完成，可以进行盾构拆卸或过站等工作了。2、盾构机过站盾构主机过站采用平台搬运、千斤顶顶推横移1.2m；后配套过站直接通过先行铺设的轨道进行整体拖运。图8.18盾构过站施工程序图（1）盾构机盾体横移

在车站底板上，盾构拖运路线范围内铺设20mm厚的钢板，钢板下部用黄砂找平压实。钢板接缝将做特殊处理，钢板四周与车站底板预埋件焊接在一，以确保拖运成功。钢板表面涂抹黄油润滑。接收托架在洞口对位后与钢板通过焊接固定。

盾体完全驶入接收托架（即为盾构二次始发托架）并固定后，盾体与后配套系统解体，期间可对盾构机进行初步检查以便为盾构机维修做好充分准备。盾体过站采取与托架一起搬运的方式进行。首先在钢板焊相应位置处焊接千斤顶支点，利用千斤顶在钢板上横向顶推托架，使其横移1.2米（2）盾体纵移

盾体横移到位后，同样利用千斤顶将盾体顶升20cm，在托架下穿入四条钢轨，利用85T千斤顶将盾构机延隧道方向顶推纵移。钢轨铺设到官洲站南端，当盾体向前移动一段距离，及时在钢轨上涂黄油利于滑动。如此顶推直至盾尾距始发后反力架安装墙体1米左右处。（3）盾体就位盾体顶推至车站南端适当位置后，采用与出洞后横移同样方法将其横移至盾体轴线与隧道轴线重合后，在隧道轴线上找准盾体位置后，固定始发托架。整个顶推过程施工大概需要4天左右。（4）后配套过站

在盾体过站后，在车站底板上铺设后配套台车走行轨道，该轨道与隧道内台车走行轨道对正连接在一起。后配套台车通过电瓶机车将其牵引就位。（5）项目部提前与盾构机需要过站的车站负责人进行联系协商盾构机过站相关事宜，提前做好过站准备。（九）管片生产1、管片设计管片衬砌型式采用单层装配式衬砌，管片钢筋混凝土衬砌的厚度采用300mm，管片内径Φ5400mm，转弯环楔形量为45mm。管片采用六分块：三个标准块B、两个邻接块B1和C、一个封顶块F。为加强结构的整体性，改善接缝的防水性能，区间隧道管片采用错缝拼装。封顶块采用径向插入和纵向插入相结合的插入方式，即径向推上4/5再纵向插入1/5。管片连接方式采用弯螺栓连接。管片纵向螺栓中心线处设置一条对中线，为不损伤结构强度，此对中线设为凸起线。表8.6管片设计参数表项目设计参数管片内径5.4m管片厚度300mm管片外径6.0m管片宽度1.5m分块数6块材料设计C50，抗渗等级P12保护层内侧为40㎜，外侧为30mm；构造钢筋保护层厚20mm管片拼装方式错缝拼接片接触面构造管片环、纵缝接触面皆不设榫槽管片连接形式弯螺栓连接楔形量45mm2、管片生产工艺管片生产工艺流程如下图所示：图8.19管片生产流程图（1）模具清理组模前，必须要把模具上的残积物全部清理干净，内表面使用海绵块和胶片配合清理，严禁使用铁器等硬物清刮。残积物全部清理干净后，应由专人使用高压空气喷射，把全部杂物从模具内表面清走，不得有任何杂物残留。（2）喷涂脱模油喷涂脱模剂必须由专人负责，喷涂前必须先检查模具内表面是否有残留物，如有，应通知清模人员进行返工。喷涂时先使用雾状喷雾器喷涂，然后用拖布均匀抹开，使得内表面全部均布脱模剂，若两端底部有积聚，应清理干净。（3）模具组装先将侧模轻推就位，并推至吻合标志，再利用连接螺栓把端模和侧模连上，利用专用工具均衡用力，把模推至吻合标志的位置，完全对正位后，但拧紧螺栓，不得用力过猛。把侧模与底模的固定螺栓装上，用手拧紧后用专用工具，由中间位置向两端顺序拧紧，严禁反顺序操作，以免模具精度损失。（4）模具精度检测图8.20模具检测每次钢模合拢后，由专职质检员用内径千分尺按照规定的方法检查钢模的内净宽度尺寸，并记录于钢模检查表中。（5）钢筋骨架制作、入模（6）混凝土浇注震捣成型只有坍落度在80±20mm、空气含量＜1％，且级配符合要求的混凝土才可用于管片的生产。混凝土要分层浇筑，要注意使混凝土在模具内均匀分布；其浇筑的顺序为：管模的两端→管模的中段。混凝土浇筑时，用振动棒密实成型，振动时要注意振棒不得接触和碰撞模具；振动至少量浆水从盖板边缘均匀淌出为止。每个振动点的振动时间（视混凝土坍落度情况）控制在10～20秒内，振动完成后，应把振棒缓慢拔出。（7）混凝土光面拆卸面板的时间随气温和混凝土凝结的情况而定，一般以掀开中间的薄塑布，用手按微平凹痕为准。光面分为粗、中、精三个工序：粗光面：用铝合金压尺刮掉多余砼，并进行粗磨；中光面：待砼收水后，用灰匙进行光面，使管片面平整、光滑；精光面：使用长匙精工抹平，力求使表面光亮，无灰匙印。（8）养护（蒸养）浇筑混凝土时，若气温小于25℃，则采用自然静养方式；若气温大于25℃，则采用无压蒸汽养护方式。蒸养的升温速度，每小时不超过20℃，最高温度为60℃，恒温时间4小时；降温速度每小时不超过20℃，整个蒸养过程应由专人负责并作记录。蒸养过程注意温控仪的准确性和灵敏性，用温度计分6点检测，蒸养后的管片温度与外界温度的差值不得大于20℃。蒸汽养护6小时，水中养护7天。根据供需动态调整管片库存，以防大量管片积压资金或某种类型管片缺乏影响施工进度。管片养护主要温度曲线见下图：图8.21管片养护主要温度曲线图（9）脱模及养护（10）管片编号考虑到钢模编号形式在各类管片上的标示都是一样，故于钢模生产时，就将钢模编号“以凹字形式”印于钢模内弧面，当管片成型后于管片内弧面可见清晰、整齐地并不宜被磨损的钢模编号；管片脱模后，除上述标识外，还必须及时于管片内弧面及右侧面清晰标识管片生产日期、生产编号、分块号等标记。（11）管片修整各种原材料存放情况归纳表见下表：表8.7管片原材存放管理项目储藏场所存放/管理水泥水泥储存仓筒保持适当库存量细骨料指定储存场所确认有无异物混入/库存量粗骨料指定储存场所确认有无异物混入/库存量掺加剂掺加剂罐确认有无分离、变质/库存量钢材指定储存场所防锈处理/确认库存量焊条指定储存场所防锈处理/确认库存量3、管片精度及外观检查管片制作精度要求见下表：表8.8管片精度要求序号项目允许偏差备注1管片宽度±0.3每块测三点2弧长、弦长±1.0每块测三点3内半径±1.0设计要求4外半径（0，+2）5管片厚度（-1，+3）每块测三点6环、纵向螺栓孔±1.0每块检验（2）每块管片都应进行外观质量检验，管片表面应光洁平整，无蜂窝麻面、露筋，无裂纹缺角，无汽、水泡，注浆孔应完整，注浆孔和螺栓孔内无水泥浆等杂物。表8.9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4、管片试验（1）三环拼装试验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。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200～240KN.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下表的规定。表8.10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0.6~0.8每环3塞尺量2纵向缝间隙1.5~2每条缝3塞尺量3成环后内径±2每环3钢卷尺4成环后外径-2+3每环3钢卷尺5纵向螺栓孔孔径±1螺栓杆与孔全部插钢丝6环向螺栓孔孔径1.0螺栓杆与孔全部插钢丝7拼装成环后初始椭圆率2每5环1钢尺量、计算8每一环管片定位量3每环1钢尺量上表标准采取设计规范中错缝拼装的相应要求。环面平整度和相邻环高差按规范及合同要求执行。（2）管片强度及抗渗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。图8.22管片抗弯试验装置图（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。先将螺栓旋入管片灌浆孔螺栓管内，检查连接后螺栓的旋入深度及垂直度。再把橡胶垫片及支承钢板套进螺杆，并安装千斤顶，使管片、螺栓、千斤顶连接成一整体。千斤顶与螺栓用螺帽连接好并旋紧后，开始按顺序加荷，每级以10～20kN拉力增力，每级加荷完成后持荷5min，并观察位移值直至加荷至压力表压力不再增加，百分表读数还不断增大时，便停止加荷。此时螺栓管承受的拉力已超过极限且被破坏。（4）抗渗试验每五环管片为一批，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。由于管片宽1.5m，是采用多组型钢两端用螺杆夹紧固定在支承架上，受力状态与实际使用时不同；为保证加压后，管片不会产生破坏影响试验结果，把管片试件沿环向均匀分成左、中、右三个试验区，每区面积4900cm2（即70×70cm）。每次试验一区（根据实际需要选择其中一区）。将标准A片固定在支承架上，通过手动加压泵进行加压，分4级进行加压；第一级从0加至0.5MPa；第二级从0.5加至0.8MPa；第三级从0.8加至1.0MPa；第四级从1.0加至1.2MPa。每级之间持荷时间不少于15分钟，每次加压前先检查构件各端面的渗水情况，并做好记录。第4次加压后，达到1.2Mpa水压时，连续观察0.5小时，构件各端面均未发现渗水现象，认为符合抗渗强度等级S12的要求。图8.23管片抗渗检漏装置图5、管片修补(1）修补质量：应无裂缝和杂物，强度应与管片混凝土强度相当，颜色与管片原有的混凝土颜色相近。(2）材料质量：每批修补材料均应存放妥当，防止杂物污染，避免发生混合，应密封保存。6、管片吊装管片吊装时一般是A1、A2、A3三块一起吊，然后是B1、C、K三块一起吊，即一环管片分成两次起吊。（1）管片从车上吊运至现场地面管片从管片厂运至工地后，管片车停在龙门吊旁，利用龙门吊和吊带把管片吊至地面，然后利用叉车将管片转场至地面的管片堆场处堆放。管片调运的最重的荷载为吊装A1、A2、A3三块管片，此时重量约为13t左右，采用两条吊带同时吊起，每条吊带可承受的重量为10t，两条共可承重20t的重量，其安全系数达到了1.54。（2）管片从地面运至井内当盾构机掘进工作时，用叉车将所需用的管片从管片堆场转移至龙门吊下，然后用龙门吊将管片直接从盾构井处下井，然后放置在电瓶车的管片运输车上，在搬运、堆放过程中轻吊轻放，着地时要平稳.每编组列车有2节管片运输平板车，一节车堆放A1、A2、A3三块管片，另一节车堆放B1、C、K三块管片，当管片放好在管片运输车上后，将管片固定在运输车上，以防止管片在运输过程中发生位置偏移或者侧翻。最后由电瓶车把管片运输至管片拼装位置，进行管片的拼装工作。（十）联络通道及泵房施工1、联络通道及泵房地层加固地层加固采用地面袖阀管分层注浆加固，进入不透水层泥岩层不小于2.0m；当泥岩层不足2.0m时，则进入圆砾层累计不小于3.5m；如圆砾层下为较厚粉砂岩层时，则进入粉砂岩层不小于4.5m。井加固的土体应有很好的均质性、自立性，地层加固需在