盾构施工方案

第一部分盾构选型及参数计算有一个可以移动的钢结构外壳(盾壳),盾构内装有开挖、排土、拼显的技术和经济优势.采用盾构法施工，盾构的选型及配置是隧道施工中关键环节之一，盾构选型应根据工程地质水文情况、工期、经济性、环境保护、安全等综合考虑。盾构的选型及配置是一种综合性技术1.2盾构机选型主要原则1)工程地质、水文条件及施工场地大小.3)管片设计尺寸与分块角度.4)盾构的先进性、适应性与经济性.5)盾构机厂家的信誉与业绩。6)盾构机能否按期到达现场。1.2.2盾构的型式1)敞开式型盾构开挖盾构、机械开挖盾构.2)部分散开式型盾构部分敞开式型盾构是在盾构切口环在正面安装挤压胸板或网格进入盾构.根据以往大量工程经验，通常都将挤压胸板和网格切削装格要求的工程。当盾构采用网格开挖时，应将安装在网格后面的挤挖面土层进行支护，当盾构向前推进时(一般是盾构穿越江湖、海底或沼泽地区),应将挤压胸板装上，盾构向前推进时，可将土体全部有时在网格装置和挤压板后面加装一道隔舱板形成一道泥土舱，3)封闭型盾构(1)泥水加压盾构2工程都能显示其优越性.另外对有些场地较宽、有丰富水源和较好排口率一般在8%～10%左右。采用泥水加压盾构施工，不需辅以其它(气压、降水)工艺来稳城市施工困难较大.(2)土压平衡式盾构a)普通型的土压平衡式盾构土进入泥土舱，再通过螺旋输送机向后排出.由于经过刀盘切削和扰3机转速或调节盾构推进速度，调节密封泥土舱内的土压力，并使其接机转速或调节盾构推进速度，调节密封泥土舱内的土压力，并使其接近开挖面静止土压，保持开挖面土层的稳定.普通型土压平衡式盾构一般使用面板式刀盘，进土槽口宽在200~500mm左右，刀盘开口率约为20%~40%。另外在螺旋输送机排土口装有排土闸门，有利于控制泥土舱内土压和控制排土量。b)加泥型的土压平式衡盾构当泥土含砂量超过一定限度时，土和砂的流动性就差，靠刀盘切削扰动，难以使泥土达到足够的塑流状态，有时会压密固结，产生拱效应。当地下水量丰富时，通过螺旋输送机的泥土，就不能起到止水作用，无法进行施工.此时，应在普通型土压平衡式盾构基础上增加特殊泥浆压注系统，即形成加泥型的土压式平衡盾构。对刀盘面板、泥土舱和螺旋输送机注入特殊粘土泥浆材料，再通过刀盘开挖搅拌作用，使之与开挖下来的泥土混合，使其转变为流动性好和不透水性泥土，符合土压平衡式盾构施工要求，符合土压平衡式盾构施工要求。为了降低刀盘传动功率和减小泥土移动阻力，加泥型土压平衡式盾构刀盘为有幅条的开放式结构，开口面积接近100%,并在刀盘背面安装能伸出来若干能对土砂搅拌的叶片，以便对土砂进行强力搅拌，使其变成具有塑流性和不透水性的泥土.另外，要求注入浓度、粘性更高的泥浆材料才能改变土砂的功能时，往往难以用刀盘搅拌达到目的，这将大大增加刀盘和螺旋输送机的机械负荷，造成盾构施工困难。此时应注入发泡剂代替泥浆材料，因为发泡剂材料比重小、搅拌负荷轻，可使刀盘扭矩降低50%左右。盾构排出土砂中的泡沫会随时时间自然消失，有时在泥土中加入消泡剂，可加速泡沫的消失，保持良好c)加水型土压平衡式盾构在砂层、砂砾层透水性较大的土层中，还可以采用加水型土压平衡盾构.这种盾构是在普通型土压平衡式盾构基础上，在螺旋输送机的排土口接上一个排土调整箱，在排土调整箱中注入压力水，并使其与开挖面土层地下水压保持平衡。经过螺旋输送机将弃土排入调整箱内与压力水混合后形成泥浆，再通过管道向地面排送.开挖面的土压，4间的空隙被水填满，减少了土砂颗粒之间有效应力，增加了流动性，般在20%~60%左右。d)泥浆型土压平衡式盾构顺利排出。但从排土器排出的泥土呈泥浆状，这种泥浆型土压平衡盾构机的泥土舱的泥浆供入系统和排出系土层中最大砾石尺寸决定。刀盘开口率一般在40%～60%左右。由于机，可比同样大小中心轴式螺旋输送机排出的石块粒径大一倍左右。(3)复合型盾构(盾构掘进机)一种类型的盾构难以完成施工任务，因此出现了复合型盾构。一种类型的盾构难以完成施工任务，因此出现了复合型盾构。所谓复合型盾构，就是在软土盾构的刀盘上安装切削岩层的各式刀具，有的还在盾构内安装碎石机，这种硬岩开挖工具与软土隧道盾构机械相结合，能在硬岩和软土地层交替作业。复合型盾构刀盘上安装的刀具，应根据不同岩层条件而定。软土地层：主要采用割刀。安装在刀盘进土槽口两侧。和镶嵌碳化钨珠形的滚轮刀.软硬混合交替夹层：应采用不同形式的刮刀取代滚刀，其开挖方法是刮下块状石块，使其对软塑土层更有效地进行开挖。复合型盾构主要有以下三种类型：a)泥水加压型复合盾构以泥水加压盾构为基型，与硬岩开挖技术相结合，对大块卵石、块石应在盾构内安装碎石机。当盾构地软土层施工时，可按封闭型泥水加压盾构进行施工；当遇到硬岩地层施工时，在刀盘上安装不同的硬岩切削刀具即能快速转换成敞开型机械盾构施工，而碴土排送仍采用水力管道排送。b)土压平衡型复合盾构以土压平衡盾构为基础，与硬岩开挖技术相结合，当盾构在软土层施工时，可按封闭型土压平衡盾构进行施工；而当遇到硬岩地层施工时，在刀盘上安装不同刀具就能快速转换成敞开型机械盾构施工，为了排送尺寸较大的石块，可选用带式螺旋输送机。c)敞开型复合盾构以普通机械开挖盾构为基型，与硬岩开挖技术相结合，施工时只要根据遇到的不同土层条件，及时转换安装适当的刀具，就能使施工继续进行。由于盾构掘进机，适应性较广，主要以它为例.1.3盾构掘进机的工况的转换盾构掘进机具有土压平衡状态和非土压平衡状态两种工况，能够适应软、硬两种地层的施工。根据地质情况，能够实现两种工适应软、硬两种地层的施工。根据地质情况，能够实现两种工作状态的互换。盾构掘进机从非平衡状态向土压平衡状态下的过渡：根据地质超前预报的信息，在前方遇到围岩不稳定的软土地带、断层带及涌水几率较高的地段时，及时关闭螺旋输送机的闸门，在盾构掘进机的密封隔板与开挖面形成的密封碴舱和螺旋输送机内充满刀盘切削下加压力，通过控制出土量，保持泥土仓的土压力与开挖面的土压相平平衡状态向土压平衡状态的转换。盾构掘进机从平衡状态向非土压平衡状态下的过渡：在岩石稳定性好的地段，盾构掘进机可以在非土压平衡下进行隧道施工，不需要维持泥土仓的压力来稳定开挖面，可排空碴仓，此时因为碴仓内没有土压力，盾构掘进机有较高的掘进速度并且易于操作.1.4、盾构掘进机的功能描述1。4。1、推进特点1)土压平衡盾构的推进盾构掘进机具有土压平衡功能，在通过地层断裂带及工作面不稳土压平衡盾构适应在残积层、全风化层、强风化层等软弱围岩中进行掘进，根据碴土的塑性和流动性，在刀盘前和土仓内注入膨润土、高浓度泥浆、发泡剂等，与刀盘切削下来的岩土在土仓内进行搅拌，使其变为塑性的土体，通过控制掘进速度和调节螺旋机的转速两个方面来控制出土量，以调整切削腔室的土压的稳定，达到保持开挖面的稳定和控制地面沉降的目的，土仓内的土压力需在施工中根据地面的沉降量不断修正，土压力过小会引起地表沉降，土压力过大会引起地表隆起.2)非土压平衡盾构的推进泥土仓的压力处于不平衡状态下进行正常掘进。非土压平衡盾构适应于在中风化层、微风化层等硬岩中进行掘7进，因岩石的稳定性好，尤其是微风化层天然单轴极限抗压强度最高达44.6~45.8MPa,盾构可以在非土压平衡状态下进行隧道施工，不需要靠泥土仓的压力来稳定开挖面，可将土仓内的碴土排空，用管片衬砌背后及时注浆的方法来控制地面沉降。盾构主要依靠盘形滚刀来破碎岩石，滚刀在盾构掘进机的推进作用下压入岩体，碾碎岩石。滚刀在刀盘上按螺旋线排列，使得在整个工作面上的岩石均被破碎。在掘进的同时，注入泥浆及添加剂，一方面泥水可降低切割岩石的摩擦力，减小刀盘扭矩，同时也起到辅助破岩的作用。当切削刀盘旋转开挖，盾构掘进机有一个自然趋势滚向相反的方在开挖较硬的地层而出现滚动时，将撑靴伸出，撑在隧道周边上，它能抵抗这种滚动趋势3)盾构掘进机在软、硬不均断面地层中的推进盾构掘进机在穿越残积层、全风化层与微风化层的混合断面时，盾构掘进机姿态可能会向软弱地层的方向偏移。可以采取将偏移方向的推进油缸的工作油压提高，同时降低相反方向推进油缸的工作油压，使盾构的掘进机推进力形成纠偏力矩，依此来调整盾构掘进机的姿4)盾构掘进机穿越断层带的推进比如，在广州火车站至三元里站区间，走马岗断裂带在隧道底部通过；在越秀公园附近有一广从断裂带，这些断裂破碎带富水性较好，施工时可能出现涌水现象，在该段地层中，采用土压平衡工况掘进是非常可靠的.5)盾构掘进机穿越火车站的推进比如，盾构掘进机在穿越广州火车站时，为保障铁路不减速的运行安全，主要应满足轨道的沉降要求。可以采取以下措施：a)在铁路两侧设沉降观测点，进行跟踪测量，及时通知开挖面优化盾构掘进参数，切实保证开挖面的土压平衡，使土仓压力波动控制在最小的幅度，尽可能减少盾构掘进机对周围土体的扰动。b)采用及时和二次注浆，及时对管片衬砌盾尾间隙进行充填注8c)在穿越铁路时，进行管片外2~3m的径向压力劈裂注浆；控制地层沉降引起的轨道下沉，保证列车安全运行。1.5。主要机构的功能描述此次投标选用的是盾构掘进机，主要由盾壳、刀盘、推进系统、螺旋输送机、盾尾密封、铰接装置、管片拼装机、撑靴、后配套设备等机构组成。1)盾壳盾壳是一个用厚钢板焊接的圆柱形筒体，是盾构受力支撑的主体(1)承受地下水、土压力，盾构千斤顶的推力及各种施工荷载；(2)支承和安装各类机电设备及管片；(3)保护操作人员的安全。盾壳沿长度方向分切口环、支承环、盾尾三部分.盾尾后端安装有盾尾密封.刀盘用来开挖土体，同时具有搅拌泥土的功能。刀盘是幅条式结构，几十把盘形滚刀以螺旋线布置在幅条上，能够全断面的破碎围岩。滚刀设计成背装式，实现在泥土仓内对损坏的滚刀进行更换，消除了在盾构掘进机刀盘前端维修保养刀具的危险。切割刀对称安装在幅条的两侧，刀盘用螺栓、螺母固定，可以更换。装在泥土仓内的压力传感器，可以使操作人员随时察看舱内的土比如，广州地铁二号线越秀公园站~三元里站盾构法施工地段既有软土，又有硬岩，还有软土和硬岩的混合断面的地质特点，我们采用盘形滚刀和割刀组合布置的刀盘.这种方式的刀盘具有较强的地质适应能力，割刀用以开挖砂土层、粘土和强风化岩层等软弱围岩，盘形滚刀则用来对较硬的中、微风化岩层进行全断面破碎开挖。3)刀盘驱动系统刀盘驱动系统用以驱动刀盘旋转，对土体进行挤压和切削。主要9由大轴承、大齿圈、密封圈、减速器及马达等组成.刀盘旋转。大轴承既承受刀盘的自重，又承受盾构掘进4)铰接装置线形条件：最小平面曲线半径为350m,最小竖曲线半径2000m,为了提高隧道施工质量，也易于对掘进方向随时进行修正。道密封，以防泥水进入.5)人行闸门在盾构掘进机密封隔板处设有一道人行闸门，闸门处有一气压然后人员再通过气压仓的加、减压过渡而出入泥土仓.6)推进系统盾构掘进机是通过沿支承环周边布置的盾构掘进机千斤顶支撑设置支板均匀地将力传递到管片的环面上.把盾构千斤顶分成掘进机若干扇区，每个扇区由一只电磁比例减压阀控制，用来调节各组扇区千斤顶的工作压力，从而纠正或控制盾构推进的方向，使符合设计轴线的要求.撑靴的主要作用是防止盾构掘进机的滚动。当切削刀盘旋转对硬岩切削开挖时，机器有一个滚向相反的方向自然趋势，尤其是在硬岩地层中，盾壳构的外壳与洞壁之间的摩擦力较小，这种滚动更加明显，在盾构掘进机前部设有一对撑靴，可能出现较大滚动时，将撑靴伸出，撑在隧道壁上，它能产生抵抗这种滚动的反力矩。撑靴主要是由支撑8)泥浆及添加剂的注入机构为了改善开挖下来的碴土的塑性化流动，注入设备必须将足够数量的泥浆及添加剂注到适当的位置。泥浆及添加剂的注入机构主要由搅拌土箱、压注泵组、输送管路、注入口组成。穿越软土时，在泥土仓内加注泥浆或发泡剂等添加剂，可以改善碴土的和易性，确保螺旋输送机的出土顺畅，有效地调节土仓内的压力.当盾构掘进机穿越较硬的岩层时，泥水可降低刀盘面板与岩土摩擦力，减小刀盘扭矩，同时起到冷却滚刀，延长刀头的寿命和辅助破岩的作用.9)螺旋输送机螺旋输送机的主要功能是：一是排土；二是通过调节转速控制出土量，保持密封仓内土压稳定；三是螺旋输送机为密闭式的输送装置，可防止水渗漏到盾构内。螺旋输送机由螺旋叶片、外壳、排土闸门等部件组成。螺旋输送机变速可逆转。泥土入口端装在盾构泥土舱底部，穿过密封隔板固定，倾斜安装。螺旋输送机出碴口安装滑动式闸门，用以防水。由于螺旋输送机能排出岩碴的最大粒径是有限的，为防止螺旋输送机被卡死，采用二次破碎的方式，对进入泥土舱内大的石块进行破碎，以适应裂隙发育的硬岩地层.10)密封盾尾密封盾尾，用以防止地层中的泥土、泥水、地下水和衬砌外围注浆材料从盾尾的间隙中漏入盾构.由三道钢丝刷和一道弹簧钢板组成。在每两道密封之间注入密封材料、油脂等，作为防高压水措施，以提高密封效果，并可减少钢丝刷密封件与隧道管片外表面之间的磨擦，延长密封件的寿命。11)背衬充填与注浆系统采用盾构法施工的隧道，是沿着盾构掘进机的外壳进行开挖的，而作为衬砌的管片则是在盾尾组装起来的，所以当盾构掘进机推进时，围岩与管片间由于盾尾的抽脱及超挖等原因就形成了空隙，这一空隙如不加处理地搁置，不可避免的上面的围岩要向下沉降，其结果是发生波及地表的地面沉陷，严重的会危及地表建筑物的安全，因此，及时地进行背衬充填与注浆可以起到压实松动的围岩，以防地表沉陷，提高隧道防水性，防止管片漏水，将管片与围岩一体化，确保管片衬砌的稳定.12)管片拼装机构拼装机的功能是安全且迅速地把管片组装成所定形式，它具有伸缩臂、夹具前后移动以及臂回转的功能。拼装机回转由马达驱动；管片的轴向平移和封顶块的轴向移动，由平移千斤顶操作夹持器来完成；管片的提升由液压油泵操纵.这些液压缸和马达由一个独立的液压泵站供油，简化了管线布置，避免了由于管片的自重造成管片安装位置不准确，严重影响下一环管片的安装和管片环的受力状态，为此，在组装管片时，可用真圆度保持器对管片进行位置矫正，保持管片的真圆度。真圆度保持器具有前后移动和径向顶压的功能。用于西班牙马德里工程的盾构机地质：石灰石、泥灰岩、粘土；刀盘切削直径φ61抗压强度350~1050Kg/cm²(35MPa~105MPa);地质：页岩、粘土；用于新加坡隧道工程的盾构掘进机刀盘功率：945Kw;掘进速度18~83m/周用于英格兰某工程的盾构掘进机刀盘直径：φ7350mm;掘进速度：7。5~37。5m/周其结构特点如表3-4所示。盾构掘进机结构特点比较表3-4罗宾斯川崎小松海瑞克适应的地质条件砂土、泥土、软岩、强、中、微风化岩，岩石抗压强度同左，岩石抗压强度同左。岩石抗压强度34~60MPa采用混合型刀盘，其上安装了用于岩石切割的盘型滚刀和用于软土开挖的切刀，其中17时的刀盘与切削原理切刀与边刀共84把.当开挖面处于岩层时，盾构以敞口开挖方式进行切削推进。当开挖面处于软土和不稳定地层时，则以保持开挖面稳定的土压平衡方式进行切削开挖.混合型刀盘，其上安装超挖刀各2把，切刀48把，切削原理同左.刃盘刀25把，双刃盘刀8把，切刀混合型刀盘，其上安装了17时的双刃盘刀21把，切刀64把，边刀8把，超挖刀1把，切削原理同左.罗宾斯川崎小松海瑞克适应的地质条件砂土、泥土、软岩、强、中、微风化岩，岩石抗压强度同左。岩石抗压强度同左，岩石抗压强度34-60MPa螺旋输送机螺旋输送机为中心轴式，进口端位于泥土舱的底部，以利于排空土舱内的土碴。最大通过粒径为300mm.螺旋机为带状式，其结构较小，最于泥土舱的底部，以利于排空舱内的土碴。同切削过程的转换.最大排出粒径为刀盘切削直径q6200mm,刀盘刀盘切削直径φ6200mm,主要最大转速3rpm,刀盘最大转速3rpm,刀刀盘最大转速3。8rpm,刀盘扭矩刀盘切削直径φ6320mm,刀盘最大转速性能刀盘扭矩(功率)4876KNm功率(900KW)总推力参数5732KNm(900KW),总4860KNm(945KW)总推力3058T(900KW)总推力3300T推力3234T从盾构掘进机的使用实例，对比各盾构掘进机生产厂家提供的方案，综合我们自己进行的盾构性能对比和盾构掘进机参数的计算，选取具有复合式性能1.7。1盾构机直径的确定(计算盾尾间隙)1)盾尾间隙的计算盾尾间隙的计算(如右图)D一管片外径D=6000mm;L—盾尾端至第一环管片前端的距离L=1850mm;Ro-隧道曲线半径Ro=350m;R—隧道管片内侧曲线半径，盾尾端部至第一环长度L;管片前端对应的圆心角φ;φ=sin-1(L/R)=sin-1(b=5mm是曲线半径350m时，管片在盾尾内的最小极限间隙值，考虑到管加相应的富裕值，按照各国常用的盾尾间隙计算公式及盾构机外径对应的常用2)盾构机直径D的确定d-衬砌管片外径；x-盾尾间隙，x=25mm;t—盾尾外壳钢板厚度选取t=1.7。2盾构机长度的确定(计算最小转弯半径的超挖量)由于盾构掘进机的最小转弯半径为350m,所以在盾构掘进机的方案结构长度决定后，需计算盾构掘进机较长的那段在最小转弯半径处的扩挖量，以确定1)扩挖量的计算(如下图)图中：La—盾构掘进机前端到铰接中心的长度，La=4650mm;Lp一盾构掘进机后体长，L=3400mm每一开挖循环盾构掘进机体的转弯角度，取S=10°线路曲线半径，R₀=350m理论计算表明：在半径为350m的曲线段上推进，当盾构掘进机前体长度为4。6m,每次推进偏转10时，扩挖量为3.74mm,即可以满足要求.但是，在实际施工中，考虑施工、盾构掘进机本身的误差等，实际的扩挖量远比理论计算值1)计算依据盾构掘进机选型主要性能参数的计算根据业主所提供的地铁的工程和水文地质情况，参考有关资料进行.1。7。4硬岩中推进时盾构掘进机推力和扭矩的计算1)地质参数按照微风化岩层选取。盘型滚刀刃角α=60°2)在硬岩中盾构掘进机推力计算(1)硬岩中盾构掘进时刀盘的滚压推力a)每个盘型滚刀的推力F根据力平衡原理和能量守恒原理计算刀盘的滚压推力，每个滚刀的滚压推力F为：R—盘型滚刀的半径，单位为厘米；Ry—岩石的抗压强度，单位为MPa。ka-岩石的滚压系数，其与岩石性质有关，查表取k=0.55;b)盘刀的滚动力F式中：ξ一与被滚压岩石自由面条件和形状有关的换算系数，ξ=0。8;m-刀P力=F力c)滚刀数量的计算因此刀盘上安装的盘型滚刀数量取为：m=41根据经验公式m=7Dd)刀盘的滚压推力F锥：F=mF力(2)盾构主机外壳与泥土之间的摩擦阻力F₁L—盾构掘进机长度，L=8.05m;F=1/4×(26。4+31.5+22.7+27.8)×π×6。14(3)盾尾与管片之间的摩擦阻力F₄=12.0t式中：Wc一作用于盾尾的管片的重量(假定作用于盾尾的重量为两环管片的重量，Wc=40t)μ.一管片与盾尾之间的摩擦系数μ=0.3(4)后续设备所需的牵引力F₅(5)硬岩中盾构掘进所需的总推力3)硬岩掘进时所需的刀盘扭矩T:a)刀盘滚动阻力矩计算T₁刀盘滚动阻力矩计算T₁:式中：Bm-滚刀间距，Bm=7.5cm;F—盘刀滚动力；由前面的计算，F=1.73t式中：Bm—滚刀间距，Bm=7。5cm;F一盘刀滚动力；由前面的计算，F=1.73tb)石碴提升所需要的扭矩T₂;式中：q—石碴容重，q=1。99t/m³;μ1-刀盘系数，μ1=0。618;c)克服刀盘自重所需要的扭矩T₃:式中：W1=刀盘自重，W1=50te)盾构掘进机在硬岩中推进时所需要的推力和扭矩1。7.5软土中的推力和扭矩计算通常，盾构在硬岩中掘进时的刀盘扭矩小于在软土的扭矩，只对盾构在软土1)地质参数选取：土的粘结力C=49Kpa=4。9t/m²;覆盖层厚度：Hmax=26m,Hmin=8m;地面上置荷载P₀=2t/m²;水平侧压力系数λ=0.49;盾构掘进机外径D=6。14m;盾构掘进机总长L=8。05m;盾构掘进机总重W=250t(假定);管片每环的重量Wg=20t;水平与垂直土压之比K₀=12)土压力计算按照常规算法，盾构的外部荷载将分别按照最大覆土厚度处的松动土压力和两倍盾构直径的全土柱高计算所产生的土压力，并取两者中的最大值作为盾构计算的外部荷载.即P外=max{ps,Pq}。a)松动土压力计算：(a)松动高度计算：松动高度ho(b)松动土压Psb)b)两倍盾构机直径的全土柱土压力：所以，取P₄计算。c)盾构受土压力的计算(a)盾构上部土压力(b)盾构底部土压力(c)盾构顶部侧压力(d)盾构底部侧压力盾构掘进机的推力由盾构掘进机的外壳与土体之间的摩擦阻力、刀盘承受的主动水平压力引起的推力、土的粘结力引起的刀盘推力、盾尾与管片之间的摩擦阻力几部分组成。(a)盾构外掘进机外壳与土体之间的摩擦阻力F₁:式中：u—土与钢之间的摩擦系数，u=0.3;L-盾构机长度，L=8。05m;F₁=1/4×(26.4+31.5+22.7+27.8)×π×6。14(b)刀盘水平压力引起的推力F₂:水平主动土压力Pd水平主动土压力Pd(c)土的粘结力引起的刀盘推力F₃(d)盾尾与管片之间的摩擦阻力F₄式中：Wc一作用于盾尾的管片的重量(假定作用于盾尾的重量为两环管片的重量，Wc=40t)μe一管片与盾尾之间的摩擦系数μ=0。3(e)后续设备所需的牵引力F₅(f)盾构机掘进需要的总推力F(4)曲线段推力计算实际应备的推力为：取Fn为2813。0t4)软土推进时盾构掘进机扭矩计算盾构掘进机在软土中推进时的扭矩包含切削扭矩、刀盘的旋转阻力矩、刀摩擦力矩、刀盘后面的摩擦力矩、刀盘开口的剪切力矩、土压腔内的搅动力矩.(1)切削土体的扭矩T₁计算参数：(2)刀盘自重产生的旋转反力矩T₂:R₁-滚动接触半径，R₁=2.05;推力荷载P式中：α-刀盘开口率，α=0。65;d₂一刀盘支撑梁外径，d₂=4.8md₁一刀盘支撑梁内径，d₁=3.84m(4)密封装置摩擦力矩T₄α-刀盘开口率，α=0。65刀盘圆周土压力P₂(7)刀盘背面的摩擦力矩T₇(8)刀盘开口槽的剪切力矩T₈土的抗剪应力C,在切割腔内，由于碴土含有水，取(9)刀盘土腔室内的搅动力矩T₉(10)刀盘总扭矩T=2。91+0.4+2.7+4.8+92。2+71。0+73.7+5)推力和扭矩的经验计算公式(1)推力的经验计算公式a)推力的经验计算公式1式中：β=50~120t/m²b)推力的经验计算公式2按照盾构掘进机刀盘扭矩的常用算法M=αD³,对机械式，α=0。5~1.2;泥水加压式，α=1.0~1。5;对于土压平衡盾构，取α=1。5~2。0;根据理论公式和经验公式分别计算推力和扭矩，再考虑足够储备，最后，综合确定推力和扭矩。1)刀盘功率P式中：刀盘最大扭矩为T,单位为t。m;刀盘最大扭矩所对应转速N=Nmax×0.7,单位为r/min.1。7.7刀盘驱动机功率P刀盘驱动机功率P式中：传动总效率、包括机械传动总效率、液压传动总效率，取η=0.75.1。6.7盾构推进功率式中：F—盾构总推力，单位为N;V-最大推进速度，单位为m/s;PT单位为w.1.7.8螺旋输送机的参数确定1)螺旋输送机输送量Q盾构机的开挖直径D=6.18m;Vmax=3m/h,计算螺旋输送机的参数时取Vmax(1)盾构掘进机的理论挖掘量q:(3)螺旋输送机的实际输送能力Q2)螺旋输送机的主要参数的确定螺旋输送机设计输送量Q=400m³h>315m³/h由计算说明所选参数能够满足盾构掘进机开挖需要.因此，螺旋输送机的参螺杆节径L=700mm;转速n=0~15rpm螺旋输送机的长度暂定为9.5m,实际设计时根据需要可能有所改动。(1)确定带宽BK,一倾角系数，查表K₃=1输送距离输送距离胶带宽度带速电动滚筒功率直径旋转线速度经过计算，皮带输送机的参数取为：N=10KWD=500mm第二部分施工准备第二部分施工准备1、施工场地布置1.1、施工场地布置原则地铁一般地处市区，交通拥挤、人流集中、施工用地比较紧张，场地规划主要按以下原则布置：1。1.1、施工场地作为施工组织的重要资源，必须严格按照招标文件和设计图纸提供的施工条件和施工要点，做到合理可行。1.1.2、根据现场施工总体安排及交通运输的需要，施工临时用地以满足施工生产和现场管理为主，尽量减少干扰既有道路交通。1.1.3、充分考虑市容及环境保护，施工设施布置在满足生产规模和施工工艺的要求下，做到紧凑美观、安全防火.1.2、施工场地总平面布置应根据实地调查，选用生产、生活营地，并合理布置好生活区、办公区、生产区(试验室、钢筋加工房、模板加工区、临时堆土区及机械停放场)及材料堆码区(材料房、水泥库房、钢筋堆放区及钢管支撑堆放区)进行围挡.为便于管理和高效组织生产，施工场地按如下要求布置：1。2.1、生产区与生活区尽量分开布置。1。2。3、生产区与材料堆码区应尽量靠近.施工围挡一般采用厚3mm、高2.1m彩钢波纹板，板后采用φ42钢管固定，管间用扣件连接。板顶部设置10cm高的黄色压顶条，并每隔5m安装警示红灯，板外侧设置反光片，保证周围交通安全。或采用砖砌围墙(墙高2。5m,每隔4m设370mm×370mm砖柱),墙外侧涂刷白色涂料，墙上醒目标注业主要求的内容.道路作为施工便道。场内施工便道与场外公路顺接。施工便道在大门口位置设洗车槽，进出工地车辆必须冲洗，确保不带泥进入市区。除对施工便道进行硬化外，对钢筋加工场、模板加工场、机修场、材料和水监理、办公用房采用高标准双层活动组合房屋，生活区用房为双层砖砼结要求用房，则按要求调整房屋结构，并按规定配备消防设施和器材.生产、生活用水从业主指定供水点(或与有关部门联系取得的供水点)接驳施工用水采用φ32供水管路，供水管每60米设置一阀门，并按规定配置消防栓及消防箱，另根据施工要求，在施工用水压力不足时，可在适当地点增设生活用水以φ32供水管为主管路、φ25供水管为支线管路引入生活区和办施工用电从业主提供的变压器接驳点(或与有关部门联系取得的变压器接驳点)引至生产区和生活区，另外为了满足施工期间意外停电的应急需要，还应各配备一台150KVA发电机作为备用电源。1)施工用电管线沿隧道一侧布置。2)主体结构施工时，每隔50米增设一配电箱作为施工照明用电，配电箱设入盾构机后配套设备末端，由后配套上的二次通风设备实现将压入盾构机末端管片下沉变形，应及时灌豆石、注浆填充管片与围岩间空隙，因此应在隧道边根据地铁隧道施工实际情况，选用压入式通风方式。取0。25m/s。S为开挖端断面面积约为28m²。Q需=0.25×28=压入式通风，百米漏风率情况如下：L<1000m,L100=2.5%;1000m<L<2000m,L₁00=2%,其中L为掘进深度，L₁00为百米漏风率。Q机=(Q需+Q漏)×1。15(风量备用系数)对于1600m隧道而言：Q机=(25200+25200×2%×1600/100)×1。×αLVQ/S(Pa),其中：α-风道摩擦阻力系数α=0。0005,L—风道总长度，对于1600m长隧道选用2SZ-90风机两台，800m的隧道选用2SZ-90风机一台。风机具体参数如下：风量：45000m³/h,风压：3160Pa,电机功率：30Kw×2。5)根据需要，配备1~2台12m³/min空压机.本工程配置6部程控电话，监理办公室、业主代表办公室、项目经理部调度、办公室、工程部、项目经理各配一台程控电话；另外项目经理、总工及各业主代表办公室与经理部每个部门各配一台微机(工程部配四台),配备上网装1。4。5、施工排水施工场地内除不同区域设置排水沟外，沿施工便道周边设排水沟，排水沟截面为400mm×500mm(高×宽),并每隔30米设置一沉淀池，沉淀池尺寸800mm×800mm×800mm,排水沟泛水坡度为1%,生活污水和生产废水、雨水等经沉淀池沉淀后排入市政污水井和雨水井.在各生产和生活场地按规定配备足够的消防灭火器及其它消防工具。同时沿竖井结构基坑坡顶四周设置1。2m高防护栏杆，防护栏杆采用Φ48钢管设钢爬梯，供施工人员及材料的出入.2、出发、到达工作井的施工为使盾构施工顺利进行，施工前，应建好始发竖井，其宽度B一般取B=D为防止井壁下沉涌水、冒砂以及增加井壁底部土层的承载力，采用单管高压旋喷注浆法对井壁外侧及井底呈凹形进行帷幕止水与土体加固。旋喷桩桩径600mm,桩距500mm,排距450mm,呈梅花形布置，各桩间均相互咬合。注浆材料采用32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1。加固后的土体承载力>KPa,渗透系2。1.2、锁口盘(套井)施工方案到达工作井下沉施工及盾构机施工的要求，设计了锁口盘。锁口盘净尺寸×m(长×宽),外形尺寸×m(长×宽),深度24m,与凹形帷幕墙体旋喷桩顶相出发井井筒设计方案：出发井净空尺寸m×m(长×宽),井深m,为矩形沉井。井壁厚度m,钢筋砼结构。刃脚外侧的竖向钢板与内侧斜面钢板及底面钢板制成钢靴，钢靴长度为m,内焊制钢筋、浇注砼与井壁砼浇结一体.刃脚砼强度等级为C,井壁砼强度等级为C。沉井面对方向井壁下部预留盾构机进洞口尺寸为m.沉井分次制作，次下沉。在每节接缝处预留凹形槽，并作防水处理，以便井壁有机结合。沉井第一段下沉砼强度必须达到设计强度后方可下沉，以后下沉，其强度要达到设计强度的75%,沉井下沉施工必须严格按允许偏斜率(≠0。5%)施工；刃脚钢靴施工前要将井筒四周表土层进行置换改良；沉井下沉施工中进行壁后注浆；触变泥浆配合比为：陶土(或高岭土)18%,纯碱0。6%,甲基纤维素0.05%,水81。35%。泥浆密度1。1Kg/L;沉井下沉到设计标高后置换壁后泥浆，砂浆强度等级为M7。5,待砂浆凝固，井壁与土层间、锁口盘间结牢方可进行井底施工；沉井周围要布设永久性水准点，距井口中心距离大2。1。3、施工要点旋喷成桩严格控制钻孔垂直度，偏差<1%。调整好各项技术参数，喷嘴直径2.6mm,泵压力>24MPa,保证桩径>600mm,使桩与桩之间相互咬合。压试验等方法，测得固结体的抗压强度和渗透系数。经检测加固后的土体承载力应满足设计加固土体承载力的要求。加固体的渗透系数应满足加固土体渗透系数≤10-6cm/s的要求.为下步沉井施工提供了良好保障.土方开挖使用履带式挖掘机台、翻斗车台，挖运土方至弃渣场。挖至套井基坑临时支护：套井位于土层中，套井长边达m,短边为m,开挖深度m,必须对修整后的周边进行临时支护。在直墙部位，采用24砖墙，M10砂浆砌筑，每隔2m设置一个37砖垛，砂浆不要饱满以增加护墙的透水性能。套井的斜边部位采用4mm的钢丝网临时支护，钢丝网由18mm的土钉固定，8mm钢筋压平，M10砂浆抹面3~5cm,旋喷桩顶清洗干净。搭接位置以规范规定为准.模板用钢模板。采用商品砼泵送(沉井井筒浇筑均m,深m,采用碎石级配每填40cm厚碎石使用蛙式电夯夯实。根据填料的实际含水量情况洒水夯击以增加垫层的密实度。在垫层上铺设厚度为15cm、长度为80cm、宽度大15cm的垫木，沿刃脚环向密集铺置如图。验收规范》执行.出发井井筒刃脚钢靴分10段制作，场外加工，组装验收后分重不均产生偏斜.在施工中对隧道预留口灌注素砼，管道预留口砌砖，解决质预埋管路施工：在井壁上需埋设50mm的硬质塑料管，用于壁后注浆。在砼浇筑到预定位置时安装。槽宽40cm,槽深10cm,在井壁砼的中心部右对称安装10组导向木。导向木用钢筋通过套井预留环悬挂在井筒外井壁与选择台微型挖掘机挖土，提土选择台t汽车吊做提升机具，自加工提土斗个，容积为15m3。井下每班4~5人作业，井筒上面安排专人指挥吊车与井内场.间向四周均匀对称挖土；对土质软硬不均的先挖硬的一侧，后挖软的一侧。严间向四周均匀对称挖土；对土质软硬不均的先挖硬的一侧，后挖软的一侧。严格控制挖土速度.沉井下沉质量控制：严格控制井内出土量和挖土位置，使沉井处于竖直平衡下沉.随时分析和检验土层摩擦阻力与沉井自重的关系，必要时可增加沉井本身质量。当沉井某一侧位置出现"突沉"现象，沉井发生偏斜时，应及时采取纠偏措施。壁后注浆：触变泥浆通过预埋在井壁内的管道或井壁外侧的环状间隙，随着沉井下沉而不断地注入壁后，及时充填下沉产生的环状间隙，将井壁与土体小了沉井外侧的摩擦阻力。固，然后下入注浆管进行壁后泥浆置换。置换泥浆为水泥砂浆，强度等级为M75.砂浆注入套井底面标高时，上部采用C25砼浇筑井壁与套井之间的间隙，使基底砼施工：基底清理干净并经验收合格后及时进行封闭.基底砼浇筑时必须震捣密实，使沉井成为一个闭合的受力整体.2。2、盾构始发的准备工作2.2。1、始发基座安装始发基座采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力和推进时的摩擦力。由于盾构机重达400多吨，所以始发基座必须具有足够的刚度、强度.此外，在始发基座两侧每隔1.5m利用200H型钢给始发基座加横向的支撑，提高始发基座的稳定性。在安装始发基座前进行测量放样工作，准确定位始发基座。在盾构机主机组装时，在始发基座的轨道上涂硬质润滑油以减小盾构机在始发基座上向前推进时的阻力.如果盾构机始入曲线段，隧道中线和线路中线在曲线段有一定的偏移量，由于盾构机主机在全部进入加固区时几乎不能够调向，为了使盾构机进入加固区后管片衬砌不超限，盾构机始发的方向不能垂直于车站端墙，而是同洞门处线路中线点的一条割线方向平行.始发基座的坡度(即盾构机的中心坡度)应略小于隧道设计轴线坡度；考虑到隧道后期沉降因素，盾构中心比设为了防止盾构始发掘进时泥土、地下水从盾壳和洞门的间隙处流失，以及临时密封装置由帘布橡胶、扇形压板、垫片和螺栓等组成.盾构机进入预留洞门前在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂润滑油，以免盾构机刀盘挂破帘布橡胶板影响密封效果。当盾构机刀盘进入洞门后将扇形压板置于外侧并用螺栓固定；当盾构机主机全部通过洞门后将扇形压板置于内侧靠在负环管片的外表面，起到防止泥水、浆液流失的作用，从而减少始发时的地层损失.2.2。3、组装反力架反力架提供盾构机推进时所需的反力，因此反力架须具有足够的刚度和强先用经纬仪双向校正两根立柱的垂直度，使其形成的平面与盾构机的推进轴线垂直.如果始发位于曲线上，反力架和洞门端墙不平行，为了保证盾构推进时反力架横向稳定，用膨胀螺栓和型钢对反力架的支撑进行横向的固定。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，上下偏差控制在±10mm之内。始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角<±2%,盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差<2%,水平趋势偏差<±3%如果盾构始进面围护结构设计为钢筋砼，则应先凿除围护结构，其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。由于端头土体一般都采取了加固，加固后土体暴露时间不能够太长，而在吊装螺旋输送机时需暂时将盾构机推进预留洞门内，在盾构机刀盘进入预留洞门前只能将部分围护结构进行凿除以保证安全。施工时先凿除砼保护层的2/3盾构机的剩余组装、调试以及负环管片的拼装工作。当盾构机推进至洞门时将凿除施工时，在盾构机与掌子面之间搭建脚手架，利用人工进行凿除围护为5500mm,外径为6200mm的钢制圆环。负环钢管片起到连接负环砼管片和反力架的作用。在拼装第一环负环管片前，在盾尾管片拼装区180度范围内安设7根长1。厚的木条(盾尾内侧与管片间的间隙为45mm),并将钢环与反力架用螺栓连接好。在盾构机内拼装好负环管片后，利用盾构机推进千斤顶将管片缓管片，与第一环负环管片用螺栓连接牢固之后，用推进油缸往后推，直至负环管片与钢环管片贴紧为止，然后用薄钢板或快凝型砂浆将负环管片与钢管片之间的缝隙填实。由于始发支座轨道与管片外侧有85mm的空隙，为了避免负环管管片和负环砼管片托起。第二环负环以后管片将按照错缝的方式进行拼装。具体见图1.盾尾盾尾随着负环的进一步拼装，盾构机快速地通过洞门进行始发掘进施工。3、端头加固法等，可根据土体种类(粘性土、砂性土、砂砾土、腐植土)、渗透系数和标贯法等，可根据土体种类(粘性土、砂性土、砂砾土、腐植土)、渗透系数和标贯值、加固深度和加固的主要目的(防水或提高强度)、工程规模和工期、环境要求等条件进行选择。加固后土体应有一定的自立性、防水性和强度。为了确保盾构始发和到达的安全性，必须对始发到达端头的加固土体的范围、强度进行验算，并严格检验.3.1、加固土体的强度及整体稳定验算将加固土体视为厚度为t的周边自由支撑的弹性圆板，在外侧水压力作用静止土压力考虑，土的计算参数按加固前的选用。μ为加固后土体的泊桑比，一般μ=0。2。式中：t。为加固后土体的极限抗剪强度；k₂为抗剪安全系数，一般取k₂=1。3。1.2、整体稳定验算式中：地面堆载P引起的下滑距M₁=PD²/2;上覆土体自重Q上引起的下滑力距M₂=Q±D/2;滑移圆弧线内土体下滑力距M₃=r₁D³/3,此处r,为加固后土体的重度.M抗3=Cu×D²×θ;Cu:加固前土体的粘结力；Cut:加固后的土体的粘结力；h:上覆土体高度；抗滑移的安全系数k₂=M/M>1.5。3.2、端头土体加固范围根据理论分析和工程实践经验，洞口周围土体的最小加固宽度和高度为：当洞口直径：5.0>D≤8.0m范围时(目前，国内地铁盾构内径都在此范围内),孔洞口周围土体的最小加固有宽度和高度如下：B>2.0m,一般取0.5Ds(Ds为盾构外径);H1>2。5m,H2>1m。加固纵向长度L:盾构始发端头，根据有关文献资料，砂性土，一般为L=盾构长度+a,其中a由改良后土体渗透系数确定，通常a=1~1。5m.根据以往加固经验，加固长度L一般取7.5~8。5m.盾构到达端头，加固长度一般为L=盾构长度+3环管片宽度。其纵向加固最佳合理有待根据具体条件进一步探讨，一般以保证工程施工安全为基本原则.3。3、端头土体加固方法根据盾构施工要求以及工程地质、水文地质条件和地面环境条件，一般地质为砂、粘土等软弱、破碎及结理发育类围岩，端头需进行地层加固。其方法根据现场条件及实际施工的可行性，一般地质为砂、粘土等软弱围岩，采用深层搅拌桩进行加固；破碎及结理发育类围岩一般采用注浆加固，现以深层搅拌桩加3。3。1、深层搅拌桩加固施工工艺1)工艺流程(如图2所示)施工放样施工放样钻机，就位下沉钻进喷浆至孔底 图2(加回施工工艺流往丁2)施工工艺上提喷浆强制搅拌复搅提钻、移位移动深层搅拌机到指定桩位对中，调整塔架丝杆或平台基座，使搅拌轴保持垂直。一般对中误差不超过2cm,搅拌轴垂直度偏差不超过1.0%。(2)浆液配置a)严格控制水灰比，一般为0。45~0.55,对袋装水泥抽检，使用经过核定将制备好的水泥浆经筛过滤后，倒入贮浆桶，开动灰浆泵，将浆液送至搅(4)钻进搅拌(5)提升搅拌喷浆证实浆液从喷嘴喷出并具有一定压力后，连续喷入水泥浆液，原地喷浆搅拌30秒.根据设计要求的成桩试验结果调整灰浆泵压力档次，使喷浆量满足要求。将搅拌头自桩端反转匀速提升搅拌，并继续喷入水泥浆，提升至桩顶，不(6)重复钻进喷浆搅拌原地喷浆15秒。(7)重复提升搅拌(8)成桩3.4、端头加固体检测质性.检查方法有多种：从广州、深圳等地实践表明，其主要有两方面：3。4。1、从地面钻孔对加固强度进行取芯，以确认加固质量，有两方面资料认为其芯体的单轴侧限抗压强度一般为0。3Mpa~1。0Mpa为宜.若采用钻看其固结和渗水情况，一般渗水量每昼夜不得大于30L。保盾构安全出洞和进洞的关键环节，南京地铁一号线曾发生过因端头加固不到工.当端头地层为IV类以上围岩时，则可不需加固处理.如果涌水量大，则需进4、管线路布置线采用四轨单线，外面两轨为盾构机后配套所用，中间两轨为列车所使用。处，照明线离隧底2.0m,每隔20m在边墙上设固定点，以便把电线挂好、拉直.注浆填充管片与围岩间空隙，因此应在隧道边墙脚安设φ150mm高压风管供灌隧道内的水主要来源：开挖面涌水、洞内漏水及施工作业后的废水。为保证洞内不积水，排水管采用φ80及φ100钢管，根据水量进行调配，最后排至第三部分盾构掘进1.盾构机始发掘进盾构工程的始发对辅助施工法的依赖性将越来越大，几乎到了没有辅助施工法就不能施工的地步与此相应，辅助施工法也进步显著,现在辅助施工法不但强度增大、可靠性提高，而且在大深度场所也能适用。以前是以化学注浆进行端1。1始发形式盾构机的始发是指利用临时拼装管片等承受反作用力的设备，将盾构机推据临时墙拆除方法和防止开挖面地层坍塌方法的不同，施工方法可分成如下几过化学注浆、高压喷射注浆、冻结施工法等来加固开挖面地层使之能够自稳，第2种方法：利用挡土墙防止开挖面崩塌，让盾构机开始掘进.这种方法又分为两种：一种是将始发竖井的挡土墙做成双层，以防止内层挡土墙拆除时开后盾构机才开始开挖；另一种是在始发竖井的近旁再挖一个竖井，盾构机从该另外，近年来作为特殊施工事例，有的采用水泥加固土墙等，在做成构筑采用地基改良使开挖面自稳，再开始开挖。此外，始发作业可以单独采用或组施工环境等因素，还要考虑安全性、施工性、经济性和进度等。始发基座根据盾构机设置的位置(高度、方向)和盾构机的重量、反力架和临时拼装管片是根据管片的运进和出碴空间等来确定形状，同时必须般用工字钢安装反力架，临时负环管片的使用，能容易撤除钢结构或高强度铸反力架.洞口密封装置是对洞口初始掘进段与盾构机或管片之间的间隙采取的防渗措施，以确保施工可靠和安全.即在盾构机开始推进后不久，就可对开挖面加压，措施，以确保施工可靠和安全.即在盾构机开始推进后不久，就可对开挖面加压，盾构机尾部通过之后，立即进行壁后注浆，尽早稳定洞口。为了不使入口土层发生破损和反转，必须充分注意盾构机推进口的净空和土层的材质、形状、粒径等。洞口密封装置由洞口防渗材料、防止土层反转的压板及固定它们的铁件构成.在靠构筑物始发时，它被固定在构筑物的混凝土上。在靠临时设施始发时，通过浇筑洞口混凝土等来固定。压板多采用滑动式，但必须随盾构机的移动进行调整。最近采用枢轴结构的压板(翻板式)增多，节省了压板调整时间，提高了在盾构机下部狭窄空间内作业的效果。1。3始发步骤对于土压平衡式盾构机，需配备出碴设备、壁后注浆设备、器材搬运设备等.在进行这些作业的同时，还要进行始发准备作业，始发准备作业包括始发基座的设备、盾构机的组装、洞口密封装置的安装、反力架的设置、后配套设备的设置、盾构机试运转等。拆除临时墙的作业是在开挖面自稳时间内进行的，中途不能停止。因此，各项作业均应可靠地施工。盾构机贯入地层后不能目测之处很多，始发前一定要进行试运转等。盾构始发必须待端头加固完成并达到设计强度后进行.所以应注意作业规划和进度管理.拆除临时墙必须对洞口进行放样。开凿前应确认混凝土凿除部分不会引起坍方、涌水。有的地铁在做围护结构时，在洞口部位的钢筋用玻璃纤维代替，当盾构出、进洞时，不用预先开凿，而是用盾构直接破洞，从而缩短始发时间。起始推进口临时墙的拆除作业，由于伴有地层坍塌、地下水涌入等危险，拆除前要确认地层自稳、止水等状况，拆除作业要迅速而谨慎。1.3.3始发方案(1)盾构机主机与设备桥连接，利用临时门架将设备桥托起，后配套拖车(2)在设备桥上安装临时皮带输送机作为临时出碴设备，设备桥和后配套拖车间利用长120m的延长管线进行连接；(3)管片和碴土的吊装均通过出碴口进行起吊；(4)当盾构机掘进53m后，拆除反力架和负环管片，用临时钢支撑将负环第一节后配套拖车与设备桥连接，并顺次连接第二、三、四节拖车；(6)取掉延长管线并将盾构机配套的皮带输送机进行硫化安装，重新连接水、电、油等管路，使盾构机形成正常的掘进状态。1.4盾构机始发的注意事项盾构始发前要根据地层情况，设定一个掘进参数。开始掘进后要加强监测，及时分析、反馈监测数据，动态地调整盾构掘进参数，同时还注意以下事项：(1)始发前检查地层加固的质量，确保加固土体强度和渗透性符合要求；(2)始发基座导轨必须顺直，严格控制其标高及中心轴线，由于始发时盾构机与地层间摩擦力很小，盾构易旋转，这时可以在盾构机两侧盾壳焊接两排钢块作为防扭装置，用来卡住始发台，防止盾构机旋转.同时应加强盾构机姿态的测量，如发现盾构有较大转角，可以采用大刀盘正反转的措施进行调整，同时推(3)在拼装第一环负环管片时，为防止两块邻接块失稳，可在管片抓取头归位之前，在盾壳内与负环钢管片之间焊接一根槽钢以扶住邻接块。(4)始发前在刀头和密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损坏洞门密封装(5)及时封堵洞圈，以防洞口漏失泥水和所注浆液；(6)严格控制盾构机操作，调节好盾构推进千斤顶的压力差，防止盾构发生旋转、上飘或叩头；(7)完毕之后，始发台的端部与洞口围岩还有一定的距离。为保证盾构机在始发时不至于因刀盘悬空而造成盾构机“叩头”,可在始发洞口内安设一段型钢作为始发导轨，同时应注意，在导轨末端与洞口围岩(8)在拆除延长管线时要注意推进油缸压力的保持，防止盾构机后退。(9)始发前应在基座轨道上涂抹润滑油膏，减少盾构推进阻力。(10)始发前应在刀头和密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损坏洞门(11)及时封堵洞圈，防止洞圈漏浆.(12)调整盾构的初始姿态。通常盾构的中心线要比隧道中心线高20mm左(13)精确测量盾构的姿态。1。5盾构初始掘进(1)初始掘进长度确定。确定盾构初始掘进长度应综合考虑以下因素：①盾构和盾构的后续台车设备；②管片与土体之间的摩擦力足以支持盾构的推力；③初始掘进时运输线路情况；④施工熟练水平、施工速度及工期要求；根据以上条件，一般初始掘进长度选择为100m左右.(2)初始掘进试验段掘进需要解决的问题通过试验段掘进，掌握在不同土层中盾构掘进各项参数的调控方法、管片拼装、环形间隙注浆的工艺。同时通过监控量测分析地表隆陷、地层位移规律，①研究工程地质和水文地质特征、摸索最佳施工参数；②地表隆陷及建筑物变形监控量测③各种操作工艺的熟练、补充及完善掘进管片拼装工艺、同步注浆及辅助材料添加工艺，盾盾构的维修保养工艺、碴土的运输起吊、倾倒工艺等；(3)初始掘进注意事项①负环管片脱出盾构后，周围无约束，在推力作用下，易变形，为此，将在管片两侧用型钢支撑加固，并用钢丝绳将管片和始发托架箍紧；②千斤顶总推力控制在反力架的设计荷载以内。优先选用下部千斤顶，推力增加要遵守循序渐进的原则；③盾构贯入时，应注意密封装置的压力情况，若橡胶有可能弹出，则要停止④盾构密封油脂的注入应达到压力要求，以保证盾尾的密封效果；⑤初始注浆时，选取注浆压力要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的承压能力；⑥临时管片可不贴密封条，但需粘贴缓冲垫，螺栓不用止水垫圈；⑦盾构在未完全进入洞门之前，应在壳体上设置防扭转装置。2.试验掘进一般将盾构机在机场站始发后的130m左右作为掘进试验段。通过试验段掘进以便熟练掌握盾构机操作、在不同地层中盾构推进各项参数的调熟练掌握管片拼装工艺、防水施工工艺、环形间隙注浆工艺；测试地表隆陷、地中位移、管片受力、建筑物下沉和倾斜等。当盾构机的刀盘部分切入帘布橡胶板并抵达掌子面时，人工将预制好的粘土土胚加入刀盘后的土仓内，以便盾构机在掘进时形成一定的土压.在确认洞门连续墙的钢筋已经割除完毕以后，进行盾构机的试运转。由于盾构机没有进洞后周围岩土侧压力的磨擦作用，且盾快，各组油缸的压力不大于70bar,盾构机总推力不大于600T。盾构机坡度略大于设计坡度，待盾构机出加固区之后，为防止因正面土压变化而造成盾构机突然“低头”,可将混合仓的土压力的值设定成略高于理论值，并将下部推进油缸的推力稍稍调高一些。当盾尾进入洞门后，及时调整扇形压板的位置将洞门封在盾构机正面及混合仓内加入泡沫剂、膨润土、泥浆等添加剂以及时的调整.3。到站掘进到站掘进是指盾构机到达车站端头井之前15m范围内的掘进。盾构机掘进到达车站时必须准确的通过预留洞门.虽然盾构机配备有先进的测量导向系统及构机到达车站100m处进行一次全面的测量复核工作。测量工作不仅包括盾构机的状态的测量(隧道中线及标高的测量),还对车站预留洞门位置进行闭合测量态，使盾构机顺利通过洞门而且隧道衬砌不超出限界。到到站掘进前对地层进行土体加固，到达段的地层加固范围和加固严格按洞门端头土体加固的要求.随着盾构机的推进，盾构机越来越接近车站，掘进过程中要严格控制盾构推力，降低推进速度和刀盘转速，保证车站结构的安全以及避免较大的地表沉(1)拆除围护结构砼进，尽可能掏空土仓内的泥土，然后人工凿除预留洞门范围内围护结构砼并割盾构机进入预留洞门前，在外围刀盘和帘布橡胶板内侧(迎盾构机侧)涂洞门后将扇形压板置于外侧并用螺栓固定，起到防止泥水、浆液流失的作用，从而减少到达时的地层损失.当盾尾通过洞门后，不再调整扇形压板位置(因为(3)安装接收基座标高)根据盾构机的姿态来进行相应的调整.使得盾构机平顺地推进到始发接收基座上，以免盾构机进洞时拉损隧道管片衬砌以及损坏盾尾密封钢丝刷。(4)拼装到达段管片当盾构机掘进到达段时，一方面，由于EPB模式中土压力的调节，盾构机推进不能够提供足够的压缩力，管片与管片间的缝隙会比较大，给防水带来一段的困难；另一方面，盾构机推进到接收基座时盾构机的姿态与理想状态有一到达段管片的拼装质量要求更高。拼装时要加强连接螺栓的复紧工序，将纵向螺栓尽可能的连接紧.在到达段用6根[18槽钢将出洞处10环管片沿隧道纵向拉(5)注浆防水调整二次注浆浆液的性状，采用快硬性浆液或聚胺酯材料充填管片与加固区刀(6)洞门施工到达段洞门的施工要通过合理的组织，及时进行施作以免引起较大的地层盾构机的到达，是指在稳定地层的同时，将盾构机沿所定路线推进到竖井边，然后从预先准备好的大开口处将盾构机拉进竖井内，或推进到到达墙的所定位置后停下等待一系列的作业。施工方法有两种，一种是盾构机到达后拆除掘进一般为进洞前15m~30m的掘进。4.1盾构机到达后拆除挡土墙再推进的方法将盾构机推进到到达竖井的挡土墙外，通过预先对到达端头地基改良使地拆除挡土墙时，盾构机停在敞开的围岩前面，盾构机前面与到达竖井之间4。2盾构机到达前拆除挡土墙再到达的方法置易撤去、能受力的钢制隔墙；然后从下至上拆除挡土墙，用水泥土或贫配比砂浆顺次充填围岩改良体与隔墙间的空隙，完全换成水泥土或贫配比砂浆后，将盾构机推进到构筑物内的隔墙前，拆除隔墙，完成到达过程.因不让盾构机再4.3到达步骤掘进到达之前，要充分地进行基线测量，以确定盾构机的位置，掌握好到达口前的线形.由于必须在到达口的允许范围内贯入，所以要精密测量各个管片环，保证线形无误。盾构机至到达口跟前时，挡土墙将发生变化，对于特别容法一般采用从竖井内用工字钢支承，或用埋入构筑物内的临时梁支承。假如盾推进控制在与位移吻合的程度.特别是开挖面压力急剧下降时易导致围岩坍塌，故需综合考虑盾构机的位置、地基改良的范围、挡土墙的位移、地表面沉陷等4。3。1盾构机的到达由于刀具不能旋转或推力上升等机械操作方面的变化，虽然能察觉到已到达临时墙，仍应从到达竖井的临时墙钻孔和测量来确定盾构机位置，再确定是4。3。2临时墙的拆除置。临时墙的拆除与始发相同。围岩的自稳性会随着时间而变化，故作业必须迅速进行，力求稳定围岩。特别是在拆去了临时墙将盾构机向竖井内推进时，应仔细监视围岩状况，谨慎施工。4。4到达掘进注意要点(1)为确保盾构在到站时的位置准确，在盾构离端头100～150m时，需进行精确测量、定位，调整盾构姿态，离端头50m时，需再次精确测量，以便于(2)掘进速度逐渐放慢，掘进推力相应减少；(3)到站掘进中，由于盾构推力减少，安装的管片反力就小，使管片安装不密贴，易造成漏水现象。为满足管片接缝防水要求，自离端头50m开始，在安装完每一环管片后，在每环管片的300、1500、2100、3300mm位置，安装四个固定板，然后与上一环管片用角钢焊接。(4)加大地面监测频率，依据监测结果及时调整掘进参数.5。正常掘进为了防止盾构机掘进对地面建筑物产生有害的沉降和倾斜，防止盾构施工影响范围内的地下管线发生开裂和变形，必须规范盾构机操作并选择适当的掘进工况，减小地层损失，将地表隆陷控制在允许的范围内(+1cm/—3cm).下面以5。1土压平衡工况的掘进特点土压平衡工况掘进时，是将刀具切削下来的土充满腔室，然后利用土仓内泥土压与作业面的土压和水压相抗衡，与此同时，用螺旋式输送机排土设备进行与盾构推进量相应的排土作业，掘进过程中，始终维持开挖土量与排土量的平衡，以保持正面土体稳定，并防止地下水土的流失而引起地表过大的沉降。)土仓压5。2掘进控制程序在盾构掘进中，保持土仓压力与作业面压力(土压、水压之和)平衡是防止地表沉降、保证建筑物安全的一个很重要的因素.(1)土仓压力值P的选定。P值应能与地层土压力和静水压力相抗衡，设刀盘中心地层静水压力、土压力之和为Po,则P=K×Po,K一般取1.0~1。3,在地层掘进过程中根据地质和埋深情况以及地表沉降监测信息进行反馈和调整优化.地表沉降与工作面稳定关系以及相应措施对策见表。(表1)地表沉降与工作面稳定关系以及相应措施与对策地表沉降信息工作面状态P与Po关系措施与对策备注下沉超过基准值工作面坍陷与失水增大P值分别表示P的最大峰值和最小峰值隆起超过基准值支撑土压力过大，土仓内水进入地层减小P值持开挖土量与排土量的平衡来实现.可通过设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、调整掘进速度两条途径来达到。(3)排土量的控制排土量的控制是盾构在土压平衡工况模式下工作时的关键技术之一。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，当推进速度和P值设定，盾构机可自动设置理论转速N:Vs-设定的每转一周的理论排土量Qs与掘进速度决定的理论碴土量Q₀相当，即：A—切削断面面积n₀一松散系数V-推进速度通常，理论排土率用K=Qs/Q。表示。理论上，K等于1或接近1,这时碴土就具有低的透水性且处于良好的塑流状态。事实上，地层的土质不一定都具有这种特性，这时螺旋输送机的实际出土量就与理论出土量不符，当碴土处于干硬状态时，因摩阻力大，碴土在螺旋输送机中的输送遇到的阻力也大，同时容易产生固结、阻塞现象，实际排土量将小于>Qs,K<1。当碴土柔软而富有流动性时，在土仓内高压力的作用下，碴土自身有一个向外流动的能力，从而使实际排土量大于螺旋输送机转速决定的理论排土量，这时，Qo<Qs,K>1,必须依靠降低螺旋使掘进机的工作处于最佳状态.当通过调节螺旋输送机的转速仍不能达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。(4)碴土具有的特性在土压平衡工况模式下碴土应具有以下特性：A、良好的塑流状态B、良好的粘-软稠度C、低的内摩擦力D、低的透水性同时，密封仓内碴土塑流状态差时，在压力和搅拌作用下易产生泥饼、压密固结等现象，从而无法形成有效的对开挖仓密封和良好的排土状态.当碴土具有良好的透水性时，碴土在螺旋输送机内排出时无法形成有效的压力递降，土仓内的土压力无法达到稳定的控制状态。当碴土满足不了这些要求时，需通过向刀盘、混合仓内注入添加剂对碴土进行改良，采用的添加剂种类主要是泡沫或膨润土。5。3确保土压平衡而采取的技术措施(1)拼装管片时，严防盾构机后退，确保正面土体稳定.(2)同步注浆充填环形间隙，使管片衬砌尽早支承地层，控制地表沉陷。(3)切实作好土压平衡控制，保证掌子面土体稳定。(4)利用信息化施工技术指导掘进管理，保证地面建筑物的安全。(5)在砂质土层中掘进时向开挖面注入粘土材料、泥浆或泡沫，使搅拌后的切削土体具有止水性和流动性，既可使碴土顺利排出地面，又能提供稳定开挖面的压力。5。4加泥技术灰：添加剂=4:1:1:0。1,加泥量为5%～20%出土量。注入压力略高于盾构机的土仓压力。5.5泡沫的注入无论盾构机通过砂性土还是在粘性土地层，都可以通过向土仓内注入泡沫来改善碴土的性状，使碴土具有良好的流塑性；同时泡沫的加入可以起到防水的作用，防止盾构机发生喷涌和突水事故。但由于泡沫的用量和价格都比较高，所以只有在加泥不满足要求以及发生喷涌、突水的情况下才使用。当泡沫注入后，可以将螺旋输送机回缩，控制好盾构机推力将盾构机刀盘进行空转，使泡沫充分地和土仓内的碴土拌和，使泡沫剂在改善碴土性状和止水方面发挥最大的功效。盾构的姿态偏差主要是方向偏差和滚动偏差。方向偏差是指盾构在水平和竖直方向偏离了线路的方向，滚动偏差则指盾构的机身沿其轴线发生了旋转.由于隧道通过的岩层软硬不均、岩层界线变化较大且盾构在掘进过程中还需要适应线路在平面方向和竖直方向的变化，盾构掘进参数的设置不可能随时都能完全适应掌子面的岩石情况，因此盾构容易发生方向偏差，即上下和左右方向的偏差：另外，由于盾构在掘进过程中是依靠力盘的旋转来挤压和切削岩体而工作的，因此盾构机身有向刀盘旋转方向相反的滚动趋势.如果这种滚动趋势得不到有效的控制，盾构就会发生滚动，即发生滚动偏差，方向偏差和滚动偏差都会对盾构的掘进带来不利的影响，因此有必要对其进行控制和纠正。6。1方向偏差盾构产生方向偏差的主要原因有以下几个方面：(1)盾构推进过程中不同部位的推进千斤顶参数设置不能与实际需要完全吻合，致使推进千斤顶在不同部位的推进量不一致而产生方向偏差。(2)开挖掌子面的土层软硬不均，刀盘在洞室不同部位的阻力不一致，致使刀盘向阻力较小的方向移动而产生方向偏差。(3)刀盘自重的影响，使盾构有向下低头的趋势。6.2滚动偏差产生滚动偏差的主要原因是盾构壳体与洞壁之间的摩擦力矩不能平衡刀盘旋转的扭矩.这种情况在盾构通过稳定性较好的地段尤为明显，因为此时盾构壳体与洞壁之间只有中下部才产生摩擦力，同时其摩擦系数也相对较小。盾构产通过电子经纬仪测量盾构的竖直角和水平角的变化来确定盾构在竖直方向6。3姿态的监测与方向偏差的监测类似，也采用人工监测和机器自动监测相结合的手段进行监测。人工监测的主要仪器是精密水准仪，通过测量监测点的高程差来计算滚动角。自动监测则采用盾构自带的滚动角测量系统进行监测。6。4盾构姿态调整(1)方向偏差的纠正方向偏差的纠正通过调整油缸来实现。将每个区域的油缸编为一组，每组油缸设有一个电磁比例减压阀，节该组油缸的工作压力。另外，每组推进油缸中都有一个油缸装有位移传感器，以显示该分区的行程。通过控制各分区的工作压力，进而控制各分区的推进量，便可以控制盾构的方向，同时也可以通过调整各区域的推进量来纠正方向偏差，当盾构出现左偏时，则升高左侧B区域的油缸压力，同时降低右侧c区域的油缸压力，这样左侧的推进量相对于右侧的推进斤顶的推进量.盾构在通过水平曲线和竖向曲线时，应对盾构推进千斤顶的油缸进行分区当盾构的实际滚动偏差超过允许值时，盾构会自动报警，此时应将盾构刀盘进行反转，以实现纠偏.在围岩较硬的地段，盾构与地层的摩擦力较小，盾构容易发生滚动，为了防止盾构反复出现偏差和进行纠偏，应及时使用盾构上的稳6。5纠偏要点(1)盾构出现蛇行时，应在长距离范围内慢慢修正，不可修正过急，以免出(2)根据掌子面地层情况及时调整掘进参数，避免出现更大的偏差。(3)在纠正滚动偏差而转换刀盘转动方向时，宜保留适当的时间间隔，不7。曲线地段及坡度掘进在曲线段(包括水平曲线和竖向曲线)施工时，盾构机推进操作控制方式是把液压推进油缸进行分区操作，使盾构机按预期的方向进行调向运动。曲线段施工时，采用安装楔形环与伸出单侧千斤顶的方法，使推进轨迹符合设计线路(1)进入弯道施工前，调整好盾构的姿态；(2)精确计算每一推进循环的偏离量与偏转角的大小，根据盾尾间隙和掘进线形，选择合适类型的管片拼装，合理选配推进千斤顶的数量、推进力、分区与组合进行推进；(3)将每一循环推进后的测量结果记入图中与设计曲线相对照，确定是否(4)合理选择超挖量，尽量使盾构靠近曲线内侧推进，将推进速度控制在(5)为防止管片的外斜，必须保证管片背后注浆的效果，使千斤顶的偏心推力有效地起作用，确保曲线推进效果，减少管片的损坏与变形；(6)当盾构偏离曲线的设计线路较大时，停止盾构推进，采取相应措施，避免下述现象发生：在曲线推进过程中，出现管片损坏严重、管片螺栓折断，(8)蛇行的修正以长距离慢慢修正为原则，如修正得过急，蛇行反而更加明显。在曲线推进的情况下，使盾构当前所在位置点与远方的一点进行线路拟合，使隧道衬砌不超限。纠偏幅度每环不超过20mm。(9)在曲线施工中，盾构曲线走行轨迹引起的建筑空隙比正常推进大，必须加大注浆量，正确选好压注点，并做好盾尾密封装置的技术措施。液压推进油缸的分区表表2油缸分区直线左转右转上仰下俯AB工作工作工作工作工作工作工作工作—C工作—-工作工作工作D工作工作工作—工作图1液压推进油缸的分区图7。2推进过程中的蛇行和滚动在盾构推进过程中，蛇行和滚动是难以避免的.出现蛇行和滚动主要与地质条件、推进操作控制有关。针对不同的地质条件，进行周密的工况分析，并在施工过程中严格控制盾构机的操作，减少蛇行值和盾构机的滚动。当出现滚动时采取正反转刀盘方法来纠正盾构机姿态。盾构机推进时还需注意以下几个问(2)推进系统性能的平衡性、稳定性；(3)监控系统的敏感性，可靠性和稳定性；(5)通过软硬变化地层时的刀盘负载与盾壳约束条件的不对称性(包括进出洞的类似情况);对于以上问题要通过实际的掘进施工不断地积累施工经验，并在施工过程中做记录，探索出各种问题对盾构机掘进的影响程度，并把比较严重的问题作为施工中的重点问题进行研究解决，为下次掘进类似地层提供支持。8。两相邻隧道盾构施工的影响两相邻隧道的短距离对盾构施工尤其是对到达段的施工非常不利，当后续(2)当采用土压平衡模式掘进时，严格控制掘进速度、掘进推力和土仓压力，并精确控制盾构的姿态，降低对地层的扰动；旦发现异常，及时调整掘进参数和采取加固措施，确保地面环境和已建成隧道(4)必须确保左右线两台盾构有一定的安全间距。9。通道、泵站施工9.1通道泵站主要施工工序为：(1)预注浆加固地层预注浆一般在两条平行隧道内进行。为加快施工进度，保证注浆质量，注浆加固工作最好在两条隧道内同时进行。根据两条隧道的间距，分为两个注浆散较近，满足不了加固范围，