金金区间始发、掘进、到达方案

福州地铁5号线土建2标1工区金〜金区间盾构始发、掘进、到达安全专项施工方案

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额目录

一、编制依据................................................................1

二、编制目的................................................................1

三、适用范围................................................................2

四、定义....................................................................2

4.1反力架/始发托架.......................................................2

4.2负环管片.............................................................2

五、工程概况................................................................2

5.1工程简介.............................................................2

5.2工程地质、水文地质情况................................................3

5.2.1地形地貌..........................................................3

5.2.2线形线路..........................................................3

5.2.3工程地质.........................................................3

5.2.4水文地质.........................................................3

5.2.5主要不良地质.....................................................4

5.3区间环境情况..........................................................5

六、盾构始发难点、到达难点及应对措施........................................6

6.1盾构始发难点及应对措施...............................................6

6.2盾构到达难点及应对措施...............................................11

6.2.1破除端头墙时出现涌水.............................错误!未定义书签。

6.2.2管片上浮及侧移...................................错误!未定义书签。

6.2.3盾构前进反力不足，易导致管片接缝漏水.............错误!未定义书签。

6.2.4到达时盾构机卡壳................................错误!未定义书签。

6.2.5推进时管片出现左右搭摆、下沉现象................错误!未定义书签。

七、盾构机性能参数.........................................................12

7.1盾构机刀盘结构.......................................................12

7.2盾构机主要性能参数...................................................14

八、盾构始发准备..........................................................18

8.1技术准备.............................................................26

8.2人员准备.............................................................26

8.3设备准备.............................................................26

8.4材料准备.............................................................26

8.5作业条件准备.........................................................27

8.6到达前准备...........................................................27

8.7物资材料准备.........................................................27

8.8场地准备.............................................................29

8.8.1工作井及出土口..................................................29

1

8.8.2施工道路和场地硬化...............................................29

8.8.3生产施工、办公用房..............................................30

8.8.4龙门吊...........................................................30

8.8.5浆液搅拌站.......................................................30

8.8.6渣土池...........................................................30

8.8.7排水系统.........................................................30

8.8.8沉淀池...........................................................30

8.8.9管片及其他材料堆场...............................................31

8.8.10施工现场道路....................................................31

8.8.11其他............................................................31

8.8.12供水、排水设置..................................................32

8.9盾构机始发掘进模式...................................................32

8.9.1盾构机始发掘进...................................................32

8.9.2初始掘进前的准备工作的确认......................................32

8.9.3始发掘进阶段的掘进程序...........................................33

8.9.4盾构掘进其他主要参数控制.........................................35

8.10盾构机到达掘进模式................................................36

8.10.1掘进速度控制.................................................36

8.10.2注浆控制.....................................................36

8.10.3盾构姿态控制...................................................36

8.10.4测量控制.....................................................37

8.10.5洞门监测.....................................................37

九、盾构始发方案...........................................................38

9.1施工工艺流程.........................................................38

9.2盾构始发施工顺序.....................................................38

9.3盾构始发施工流程.....................................................38

9.4盾构始发端头加固...................................................39

9.4.1水平探孔与降水实验...............................................41

9.5始发架定位...........................................................42

9.5.1始发托架和反力架安装顺序..........................................43

9.6盾构机下井组装调试..................................................43

9.7反力架安装、反支撑...................................................43

9.8洞门防水装置安装.....................................................45

9.8.1洞门凿除施工方法.................................................45

9.8.2密封、防水装置...................................................48

9.8.3安装顺序.........................................................49

9.8.4安装注意事项.....................................................49

9.8.5导向钢轨施工.....................................................50

9.9负环管片拼装.........................................................50

9.9.1负环管片加固方案.................................................50

9.9.2拼装点位及类型...................................................51

9.9.3支撑垫块的加设...................................................51

9.9.4-8环管片的定位..................................................51

9.9.5邻接块的安装.....................................................51

9.9.6负环管片的螺栓与防水材料.........................................51

9.10轨道铺设............................................................51

9.10.1站台内轨线铺设..................................................51

9.10.2入洞后轨线铺设..................................................52

9.11始发掘进与注浆......................................................55

9.11.1始发段掘进......................................................55

9.11.2始发段注浆......................................................55

9.12施工运输............................................................53

9.13隧道通风............................................................79

9.14管线布置............................................................79

9.15负环管片及反力架拆除................................................74

9.15.1负环管片拆除方案................................................74

9.15.2负环管片、始发托架及反力架拆除步骤..............................74

9.16始发掘进技术要点....................................................56

9.16.1防止盾构旋转措施...............................................57

9.17盾构试掘进控制要点.................................................57

9.17.1开挖面的土压力管理.............................................57

9.17.2切削土量的管理..................................................57

9.17.3推进速度与推力..................................................58

9.17.4盾构机姿态控制要点..............................................58

9.17.5管片拼装的质量控制..............................................58

9.17.6同步注浆.......................................................59

9.17.7始发段渣土改良.................................................59

十、盾构机到达施工方案.....................................................60

10.1施工流程...........................................................91

10.2施工准备...........................................................91

10.3施工计划...........................................................92

10.4安装接收托架.......................................错误!未定义书签。

10.5洞门密封安装.......................................错误!未定义书签。

10.6到达段掘进施工.....................................错误!未定义书签。

10.7盾构到达段掘进施工.................................错误!未定义书签。

10.7.1刀盘破除洞门....................................错误!未定义书签。

10.7.2盾构到达段管片拼装、复紧螺栓....................错误!未定义书签。

10.8到达时同步注浆.....................................................102

10.9到达洞门二次注浆.................................................102

10.10盾构机到达........................................错误!未定义书签。

10.11盾构机接收........................................错误!未定义书签。

10.12盾构到达控制要点.................................错误!未定义书签。

10.12.1盾构到达区域土体加固..........................错误!未定义书签。

10.12.2盾构接收基座设置..............................错误!未定义书签。

10.12.3到达前盾构姿态监控............................错误!未定义书签。

10.12.4洞门围护结构凿除（到达侧）......................错误!未定义书签。

10.12.5盾构接收观察..................................错误!未定义书签。

十一、资源配置............................................................103

11.1劳动力组织.........................................................103

11.2设备、材料配置.....................................................104

11.3施工计划...........................................................106

十二、监控量测............................................................106

12.1监测项目...........................................................106

12.2监测控制标准......................................................107

12.3监测要求..........................................................108

12.4反力架变形监测....................................................109

十三、安全保证措施........................................................109

13.1安全保证体系.......................................................109

13.2安全责任制度....................................................110

13.3安全技术措施.....................................................111

13.4施工机械安全控制措施...............................................112

13.5吊装安全控制措施...............................................112

13.6用电安全控制措施..............................................113

13.7防台风安全控制措施...............................................114

十四、质量保证措施........................................................115

14.1质量保证制度.......................................................115

14.2质量保证技术措施..................................................115

14.3管片质量保护措施................................................116

14.4防水质量控制措施................................................117

十五、文明施工、环境保护及职业健康保证措施...............................117

15.1文明施工、环境保护保证措施.......................................117

15.2职业健康保证措施..................................................117

十六、夜间施工措施.......................................................118

16.1夜间施工的安全管理与控制...........................................118

16.1.1夜间施工照明...................................................118

16.1.2夜间施工安全注意事项...........................................118

16.1.3高空作业其它要求...............................................118

16.1.4夜间施工安全用电..............................................119

16.2夜间施工安全保证措施...............................................120

16.2.1夜间工程施工使用的机械设备....................................120

16.2.2夜间施工机械设备总体安全要求..................................120

16.2.3各种机械设备的安全操作规程....................................121

16.3夜间施工质量安全保证措施...........................................121

16.3.1基本原则.....................................................121

16.4噪声监督控制措施..................................................122

十七、应急预案............................................................123

17.1应急处置基本原则..................................................123

17.2组织机构...........................................................124

17.3预防及预警.........................................................126

17.4信息报告程序.......................................................126

17.5应急措施...........................................................127

17.5.1地面突陷应急措施...............................................127

17.5.2始发掘进时引起盾构机姿态变化大应急.............................127

17.5.3盾构到达时，端头墙的“防塌”措施...............................127

17.5.4到达段渗漏水较大，防水堵漏困难应急措施..........................127

17.5.5始发、到达段涌水、涌砂应急措施................................128

17.5.6洞门破除涌水、涌砂应急措施.....................................129

17.5.7火灾事故应急措施................................................129

17.5.8触电事故应急措施...............................................130

17.5.9盾构机设备运转正常时停机措施..................................130

17.5.10注浆系统故障措施..............................................131

17.5.11推进系统故障措施..............................................131

17.5.12电瓶车放溜车措施.............................................131

17.6应急演练...........................................................132

17.7应急物资...........................................................132

17.8恢复生产及应急抢险总结............................................133

17.9预案修订与完善....................................................134

17.10应急救援可用资源及线路............................................134

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【金环路站〜金山站】盾构区间始发、掘进、到达方案

一、编制依据

(1)《盾构法隧道施工与验收规范》(GB50446-2017)；

(2)《地下铁道工程施工及验收规范》(2003年版GB50299-1999)；

(3)《城市轨道交通岩土工程勘察规范》(GB50307-2012)；

(4)《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)；

(5)《建筑工程安全施工手册》；

(6)《地铁设计规范》(GB50157-2013)；

(7)《城市轨道交通设计规范》(GB50490.2009；

(8)《城市轨道交通工程测量规范》(GB50308—2017)

(9)《国家一、二等水准测量规范》(GB/T12897—2006)；

(10)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

(11)《钢结构焊接规范》(GB50661-2011)

(12)《金〜金区间盾构掘进方案》；

(13)《端头加固专项施工方案》；

(14)福州市轨道交通5号线【金环路站〜金山站区间】土建工程的投标文件；

(15)福州市轨道交通5号线【金环路站〜金山站区间】详细勘察报告；

(16)福州市轨道交通5号线工程【金环路站】主体结构施工图纸；

(17)福州市轨道交通5号线【金环路站〜金山站区间】施工图纸；

(18)国家、福建省、福州市其他现行有关法规、标准、技术规范、以及环境保护、

水土保持、职业健康方面的政策和法规；

(19)我单位投入本工程的机械设备与人力资源及可调用到本工程的其他各类资源；

(20)我单位既有施工能力、技术水平以及从事同类或类似工程的施工经验

二、编制目的

(1)规范操作程序，指导现场施工，确保盾构始发的顺利、安全；

(2)为盾构施工提供可行性施工经验；

(3)确保盾构施工工期的要求。

1

三、适用范围

福州地铁5号线1工区【金环路站〜金山站】左右双线盾构区间金环路站盾构始发施

工，金金区间掘进施工，金山站接收施工。

四、定义

4.1反力架/始发托架

反力架是为盾构始发提供推进反力的钢架结构。

始发托架是支撑盾构机并使盾构机沿其轨道向前推进的钢架结构，包括两侧支撑盾构

（或管片）的三角支撑架。

4.2负环管片

负环管片是安装在盾构井内，支撑于反力架上的钢筋混凝土管片，为盾构始发掘进提

供反推力。

负环管片中部分位于盾构井内、部分位于洞门圈内的管片称为0环管片。

五、工程概况

5.1工程简介

金环路站〜金山站区间线路大致呈南-北走向，金山站〜金环路站区间起点设计里程

为右（左）DK21+025.210〜右（左）DK21+955.765,右线长930.555m,左线长913.706m

（短链16.849m）,总长度1844.261m。设一处联络通道,中心里程为延DK21+471.288。

金金盾构区间隧道主要下穿0+486.69金洲南路小桥、金洲南路（K0+589.23）桥，侧

穿闽江村民房（已拆除）、卢滨路2+619桥，线路纵断面大体呈“V”字坡。隧道覆土约

11m〜19m,始发端头处覆土约11m。区间隧道主要穿越地层为淤泥质土、含泥粉中砂、

粉质粘土及淤泥夹砂。

金环路站〜金山站区间计划使用两台盾构机分别用于左右线施工。其中右线使用海瑞

克S812号土压平衡式盾构机，左线使用铁建DZ377号土压平衡式盾构机。鉴于左右线地

层环境及外部条件基本一致，此方案同时适用于两台盾构始发、掘进、到达施工过程。

按照施工总体计划，两台盾构机均由金环路站始发、金山站接收。

2

起点里程联络通道中心里程终点里程

DK21+955765DK21+471.288DK21+025,210

W台府构始发首台盾构桂牧

O,

金环路站1r金山站

O一举左线）■

第二台盾构始发按250m/月速度掘进第二台盾构在位

。婶哀井■禁收井-------榭进方向

图5-1金〜金区间始发、到达简图

5.2工程地质、水文地质情况

5.2.1地形地貌

福州地铁5号线金环路站〜金山站区间所在区域地貌为闽江下游冲淤积平原地貌，沿

线场地现状主要为道路、住宅小区，现状地势总体较平坦，局部略有起伏，沿线的地貌单

元以人工填土层及海积层单元为主，区间需侧穿金州南路（K0+589.23）复建桥桩基、卢

滨路2+619桥桩基及闽江村民房，下穿0+486.69金州南路小桥。

金洲南路为市政道路，管线较多，含有电力、电信、燃气、光缆、污水、雨水、给水,

地下管线条件复杂，部分管线横跨金洲南路，位于隧道的正上方。区间隧道现状地势总

体较平坦，局部略有起伏。

5.2.2线形线路

金环路站~金山路站盾构区间线路整体主要位于金洲南路下方。区间线路整体为平曲

线，最小半径为600m。

5.2.3工程地质

盾构始发端里程为DK21+955.765,隧道埋深为11m,左右线隧道上覆土为vl・2＞杂填

土、粉质黏土、＜2-4-4＞淤泥夹砂、＜2-5＞（含泥）中砂、＜3-4-2＞淤泥质土，隧道主

要穿越＜2-5＞（含泥）中砂地层，具体情况见下图5-2-lo

盾构到达端里程为DK21+025.2103,隧道埋深为16.5m,左右线隧道上覆土为＜1-2＞

3

杂填土、＜2・4・4＞淤泥夹砂、＜2・5＞（含泥）中砂，隧道主要穿越＜244＞淤泥夹砂、＜2・5＞（含

泥）中砂及＜3-4-2＞淤泥质土地层，具体情况见下图5-2-2。

图5・2・2金〜金区间左、右线到达断面图

5.2.4水文地质

本区间的地下水按埋藏条件包含上层滞水和承压水两种类型。其中承压水按赋存介质

乂可分为孔隙承压水和基岩风化层孔隙承压水。

（1）上层滞水

第四系表层的人工填土＜1-2〉杂填土、＜卜4＞填砂和＜1-5＞填块石中地下水主要为上层

滞水，其透水性一般，填土层由于物质组成变化较大，渗透性变化大，当填土层以碎块石

为主时，富水性、渗透性较好；当填土成分主要为黏性土混少量碎石时，富水性、透水性

及渗透性相对较差。上层滞水的水位和水量随季节变化较大，雨季上层滞水水量较丰富,

枯季水量变小。该层与地表水水力联系密切，对工程和环境的影响一般。

（2）孔隙承压水

根据资料，孔隙承压水主要包括两层：孔隙承压水层组1：赋存于＜2-4-3＞淤泥粉细

砂交互层和＜2-5＞（含泥）中砂中，主要分布在隧道上方和洞身范闱。孔隙承压水层组2：

赋存于＜3-2＞（泥质）粉砂、＜3-3＞（含泥）中砂、＜4-2＞（含泥）中砂和＜4-8＞（含泥）卵石中，

主要分布于隧道洞身范围和隧道下方。

各含水层的含水性能与砂的形状、大小、颗粒级配及黏粒含量等有密切关系，孔隙承

压水1和2属中等〜强透水层;＜2-4-4＞淤泥夹砂和＜3-5-1＞淤泥夹砂中也赋存少量承压水,

其竖向透水性较差，局部水平透水性较强，属弱透水层。孔隙承压水①和孔隙承压水②之

间一般存在隔水层＜2-4-2＞淤泥质土、粉质黏土、＜3-4-2＞淤泥质土或弱透水层

＜2-4-4＞淤泥夹砂或＜3-5-1＞淤泥夹砂，在靠近金环站端头处局部由于隔水层的缺失，两含

水层组互相联通，存在直接水力联系。根据本勘的钻探资料，孔隙承压水层组1与洋洽河

之间存在厚约2~3m的弱透水层淤泥质土和＜2-4-4＞淤泥夹砂层，孔隙承压水层组

4

1和2与地表水联系较弱。

（3）基岩风化层孔隙承压水

基岩风化层孔隙承压水主要赋存于深部风化带＜6-1＞全风化花岗岩和强风化

花岗岩（砂土状）中。其含水性能与以上各地层中砂的形状、大小、颗粒级配及黏粒含量,

以及母岩的原生、次生节理裂隙等有密切关系。基岩风化层孔隙承压水与孔隙承压水层组

2直接相邻，存在直接的水力联系，水位相同。本工点的基岩风化层孔隙承压水埋藏较大,

含水量一般，对本工程影响相对较小。

5.2.5主要不良地质

淤泥夹砂：沿线路不连续〜零散的分布。饱和，流塑〜软塑状态。该层具高含水量,

触变性较高，压缩性高，强度低，自稳能力差的特征，其主要工程地质问题是强度低，且

在扰动后强度大大降低，会带来较大的工后附加沉降问题。另外，根据《岩土工程勘察规

范》（GB50021-2001,2009年版）相关条文分析，因软土承载力特征值低（小于80kPa）,具

有震陷的可能，因此，施工时应尽量避免对淤泥的扰动，并应进行地基处理。

淤泥质土：该层在场地范围内普遍存，多以透镜状分布于粘土层、砂层上部或中部,

湿〜饱和，软塑〜可塑，局部流塑，局部含有少量砂砾，具中一高压缩性，其强度较淤泥

高，一般不存在震陷的可能，但其强度与其它围岩相比仍较低，自稳能力仍很差，在横向

与纵向上对岩土层的均一性有一定的影响。

粉质粘土：区间内小段存在，呈黄褐色、灰黄色、灰色、等，可塑为主，湿，含铁镒

结核等氧化物，局部夹少量碎石，捻面较光滑，有光泽，无摇振反应，干强度与韧性中等,

粘性一般。本层不连续分布，厚薄变化大。

5.3区间环境情况

金〜金区间线路大致呈南-北走向，起点金环路站至终点金山站,隧道主要在金洲南路

下方，主要下穿0+486.69金洲南路小桥、金洲南路（K0+589.23）桥，侧穿闽江村民房（已

拆除）、卢滨路2+619桥，线路纵断面大体呈“V”字坡。金洲南路为双向六车道，车流

繁忙。道路两侧主要为摘仙苑住宅小区、中庚城住宅小区、下道村民房、闽江村民房和基

建工地等。金洲南路为市政道路，管线较多，含有电力、电信、燃气、光缆、污水、雨水、

给水，地下管线条件复杂，部分管线横跨金洲南路，位于隧道的王上方。区间隧道现状地

势总体较平坦，局部略有起伏。

5

图5-3-1金环路站〜金山站区间隧道地理位置示意图

金环路站为地下两层单柱两跨矩形框剪结构，采用岛式站台，采用明挖顺作法施工。

始发井井口尺寸长宽7.5m。

六、盾构始发难点、到达难点及应对措施

6.1盾构始发难点及应对措施

（1）始发端头中粗砂地层易发生涌砂。

（2）盾构机姿态较难控制，容易造成隧道轴线偏移。

针对以上问题，我部在掘进软土地层时采取以下控制措施：

①盾构始发到达前，对端头进行搅拌桥+高压旋喷桩进行加固处理，保讦进洞安全施

工，在端头地层加固施工完成之后，对加固区域进行垂直取芯以及在洞门处均匀布置9

个水平探孔，用以检测加固效果。如有问题及时进行补充加固，确保盾构进、出洞的安全。

②充分注意防止洞门密封泄漏

做好洞口防水密封，盾构进出洞时，预先安装洞门圈预埋钢环，帘布橡胶板以及折叶

式压板等洞门密封装置并确保其能有效使用。

③采用土压平衡模式掘进，控制始发段的软土地层的沉降，必要时注泡沫或膨润土对

楂土改良。

④掘进过程中要严格控制每环的出土量，同时必须保证砂浆的注入量。在出土量正常

的情况下，如果出现同步注浆的砂浆进入土仓中而不能保证注浆量的情况时，就及时通过

6

脱出盾尾的管片的吊装孔进行补充注浆，保证注浆量，确保开挖面与管片之间的间隙能及

时得到填充，避免地面沉降及管片产生开裂、崩角、渗漏水等质量问题。

⑤加强盾构机推进线路和姿态控制，施工过程中密切注意测量数据，根据测量数据所

反映的情况及时调整各组千斤顶的推力及刀盘转速等掘进参数，确保盾构机姿态在事前制

定的控制范围内变化。同时，施工中可采取正反向转动刀盘措施对盾体的滚转进行控制。

⑥喷涌原因分析

始发段属于砂层，地下水丰富水含量大，土层稳定性差，为防止地面沉降，都需土仓

保压推进。土仓压力大，仓内土体改良效果差，在仓内形成泥浆，掘进时大量水进入土仓,

在仓内经过搅拌就会形成水、渣离析的情况，当螺旋机排土时，大量的泥水将会从螺旋机

喷涌而出。这种渣土和泥水无法通过皮带机输送，将大量流入隧道底部，而且由于螺旋机

排土不畅，掘进速度会明显降低，土压难以控制，往往忽高忽低，进一步扰动前方土体,

形成恶性循环，大大影响了施工效率。

防喷涌措施

渣土改良是防止喷涌的关键°通过渣土改良降低土仓内水含量，渣土在膨润土浆液和

高分子聚合物的吸附和隔离作用下变得粘稠不易离析沉淀，不会砂水分离，螺旋机排土时

便会均匀流畅。

合理设置土压力值。掘进过程中，根据螺旋机实际压力、刀盘扭矩和千斤顶总推力及

时调整设定土压力，使土仓压力略高于水压，确保正面的土压保存平衡，严格控制出土数

量，防止超挖和欠挖。

合理调整掘进参数。盾构机操作人员主要通过对推力及出渣速度的控制，尽量维持土

仓压力的稳定，降低喷涌风险。

6.2盾构掘进难点及应对措施

6.2.1盾构穿越建（构）建物

金〜金区间盾构需下穿0+486.69金洲南路小桥、金洲南路1K0+589.23）桥，侧穿卢

滨路2+619桥，具体情况见下表：

表6-2-1盾构穿越建（构）筑物情况表

编与区间最小使用现产权人或管理备

名称地理位置调查日期

号净距状单位注

10+486.69金洲南路金金区间13.97m使用宏润建设集团2018.10.10

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小桥上方

金金区间

2洋洽河驳岸挡墙10.41m使用宏润建设集团2018.10.10

左侧

金洲南路金金区间

30.94m使用中国电建2018.10.10

（K0+589.23）桥桩基两侧

应对措施:

（1）盾构推进前对线路的地质、水文进行详细调查，结合我项目部在类似地层中掘

进的施工经验确定初始的推进参数，加强监测、根据监测数据不断的优化推进参数。

（2）对建（构）筑物与隧道的相对位置关系作进一步详细勘测，了解其准确位置关

系和附近土层的性质。

（3）盾构机下穿、侧穿建（构）筑物前，调整好盾构姿态，加强出土量和轴线的控

制，尽量减少盾构纠偏量以减小对周围土体的扰动。在掘进过程中，确保盾构姿态正确。

（4）对渣土进行改良以形成良好的流塑性和较低的透水性，增强土压平衡效果以稳

定开挖面，减少喷涌，控制地表沉降。

（5）根据出土情况严格控制同步注浆压力和注浆量，确保管片与开挖面之间空隙的

注浆效果，开仓换刀时，采用有效措施保持掌子面的稳定，减小地表沉降。

（6）盾构掘进过程中加强盾尾密封油脂的注入，确保密封效果，防止地下水涌入，

有效控制地表沉降及隧道变形。

（7）加强对建（构）筑物的变形、沉降监测，及时反馈信息，调整施工参数，避免较

大变位。盾构穿越后，监测至沉降变形基本稳定为止。

（8）在盾构穿越后，对隧道周边的土体进行二次注浆加固。

（9）技术人员跟班作业，及时指导、校正掘进参数，发现问题及时处理、汇报。

6.2.2盾构掘进防止刀盘结泥饼

根据金〜金区间工程地质情况，盾构隧道主要穿越淤泥质土、淤泥夹砂、（含泥）中粉

砂、粉质粘土、淤泥粉细砂交互层等软弱地层时，盾构切屑土体的粘度较高，在盾构掘进

过程中容易在刀盘上结成泥饼。

（1）防“泥饼”设计

针对本项目该区间及类似地质条件，设计了复合式刀盘。刀盘具有下列主要特征：

@4主梁4面板+4箱梁扭腿，结构形式可以避免结泥饼，且在施工时搅拌扭矩较小;

②开口率40%,开挖直径66480mm,刀盘重量约603开口在整个盘面均匀分布，

利于渣土流动及土压传递更流畅，不易形成刀盘泥饼；

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③在刀圈梁前后端面和外表面堆焊耐磨层，提高了刀盘的耐磨性能。

④基本配置如下：新制刀盘采用驱动中心隔板封闭式，结构重新制作，刀具重新配置。

刀盘环梁外焊接三道Hardox500板、保径刀、大圆环保护刀。刀盘结构总重约60T,刀盘

正面配置4把中心双联撕裂刀，32把可更换撕裂刀，36把切刀，g把边刮刀，8把保径刀，

1把硬质合金仿形刀；刀盘背面焊接4条主动搅拌棒；同时，渣土改良管路布置在箱梁外

侧，便于维修，同时增加耐磨保护，增强耐磨性能；喷口同样设置喷口保护块，增强其使

用性能。

（2）粘性土地层的土体改良

在盾构掘进过程中，渣土改良是解决刀盘结泥饼和防止螺旋机喷涌的重要措施

A.渣土改良的目的

1）使开挖下来的渣土具有良好的土压平衡效果，有利于稳定开挖面，控制地表沉降。

2）提高渣土的不透水性，使渣土具有较好的止水性，从而控制地下水流失。

3）提高渣土的流动性，利于螺旋机排土。

4）防止开挖下来的渣土粘结刀盘而产生泥饼或堵仓。

5）防止螺旋机排土时出现喷涌现象。

6）降低刀盘和螺旋机的扭矩，同时减小对刀盘、刀具和螺旋机的摩损，提盾构的效

率。

B.盾构机适应性设计

泡沫装置

泡沫装置主要由活性剂泵、水泵、空压机、泡沫发生器、管路及阀件等组成，安放在

后方台车上。泡沫装置首先按一定比例将活性剂和水分别由活性剂泵和水泵泵入泡沫发

生器，然后在在泡沫发生器中进一步和压缩空气进行混合生成泡沫，其中一部分通过五条

独立的管道将泡沫经过盾构机前部的中心回转接头输送到刀盘,其余部则经过各自的管道

进入土仓和螺旋输送机对硝土进行改良。

膨润土装置

膨润土装置主要由注浆泵、储浆箱、管道、自动阀门等组成。安放在后方台车上。膨

泡土由膨润.土泵泵出，经管道通到前面的密封土仓和螺旋输送机内，对硝土进行改良。膨

润土的注入可实现手动控制和自动控制。

土仓压力控制系统

土仓压力控制系统主要有土压传感器等元件组成。土压传感器安装在土仓里。土仓里

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面的土压力通过传感器反映到显示屏上，操作人员通过观察显示屏了解土仓里的压力变

化，从而做出相应的调整。

C.渣土改良剂的选择

在盾构机掘进时，向开挖面、土仓等处加注改良添加剂，其具体功能如下：①对于富

含水砂层，一方面止水，另一方面可以改善砂的和易性；②在砂性土和砂砾土地层中，可

以起到支撑作用而且可以改善土的流动性；③在粘性土层，可以防止渣土附着刀盘和土仓

室内壁，另一方面，由于改良剂中的微细气泡可以置换土颗粒中的孔隙水，因而可以达到

止水效果。

表6-2-2渣土改良剂的种类

高吸水性树脂（爰合

膨涧土泡沫剂增粘剂

物）

PH值7・5~10.0PH值7.3~&0PH值7.5〜10.0PH值7.5~10.0

特性

粘度：2~10Pa-s粘度:Q003〜0.2Pa-s祜度，a7-2.0Pa-s粘度，0.5-15Pa-s

适用砂〜砂（卵）砾石地

粘土〜砂（卵）砾石地层固结粘土〜砂磔地层粗土〜怛砂地层

范围层

在粘性软土层有时会

制浆和输送设备需输送和使用便捷,消泡后停止开挖时，有时会堵

特征因粘土变硬而出现堵

较大的空间遒土能恢复原来状态塞

塞

a）用漏斗法对土样的粘度进行测量，当粘度大于12s时应注入泡沫剂和膨润土，以

改良渣土的合易性，每环泡沫剂的用量在40〜601。调整泡沫剂、水、气比例为:

（水97份+原液3份=1吩溶液；1份溶液+20份空气=21泡沫）可根据渣土情况

进行适当动态调整。

b）根据刀盘的扭矩,千斤顶的顶力以及出土的情况三项参数来调整泡沫注入系统的

流量。必要时对螺旋输送机内加入泡沫,以增加渣