盾构始发专项方案.doc

目 录 目 录第一章 编制说明11.1 编制依据11.2 编制目的11.3定义11.4盾构始发的范围11.5始发条件2第二章 工程概况32.1工程简介及周边环境32.1.1工程概况32.1.2管线及周边建筑物状况32.2 工程地质及水文地质32.2.1工程地质32.2.2水文地质32.3 盾构施工平面布置图4第三章 盾构始发步骤及措施53.1 盾构始发概述53.2 洞门凿除63.2.1洞门凿除施工顺序83.3盾构始发基座安装83.4盾构机吊装93.5盾构机调试103.5.1盾构机的空载调试103.5.2盾构机的负载调试103.6密封装置安装103.7反力架的安装123.7.1准备工作123.7.2反力架、负环管片位置的确定123.7.3反力架及支撑系统设计及安装133.7.4反力架的固定143.7.5导轨安装143.8负环拼装153.9盾构机防扭装置163.10盾构机加压贯入作业面和试掘进173.10.1加固区内8m推进173.10.2出加固区后92m的试推进173.10.3盾构姿态调整193.10.4同步注浆和二次注浆193.11负环拆除213.12盾构始发注意事项22第四章 监控量测（根据监测方案再修改）244.1盾构始发主要监测项目244.2监测实施方法244.2.1地表沉降监测244.2.2竖井结构监测244.3监测频率244.4监测精度254.5监测保证措施25第五章 资源配置265.1主要人员配置265.1.1管理人员安排265.1.2现场人员安排265.2机械设备计划275.3材料计划285.4施工用水用电29第六章 质量、安全、文明施工保证措施306.1质量控制措施306.2安全保证措施316.2.1建立健全安全生产组织机构316.2.2制定完善各项安全生产规章制度316.2.3加强现场安全教育宣传工作316.2.4建立安全生产检查制度316.2.5现场安全技术措施326.2.6施工机械安全控制措施326.3文明施工保证措施33第七章 盾构始发风险点分析及应急预案347.1 盾构始发风险点分析347.2 洞门破除风险预防及处理措施347.2.1 预防措施347.2.2 处理措施347.2.3 洞门密封失效预防3537第一章 编制说明第一章 编制说明1.1 编制依据1、南昌市轨道交通1号线土建四标施工合同；2、南昌市轨道交通1号线土建四标秋水广场站滨江大道站区间地质勘查报告；3、南昌市轨道交通1号线土建四标秋水广场站滨江大道站区间施工图纸；4、南昌市轨道交通1号线土建四标实施性施工组织设计；5、盾构掘进隧道工程施工及验收规范GB50466-2008；6、其他有关规范、手册及参考文件资料。1.2 编制目的1、规范操作程序，指导现场施工；2、确保盾构始发施工的安全、顺利进行。1.3定义1、反力架/始发台反力架是为盾构始发提供推进反力的钢架结构；始发台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。2、洞门防水装置指安装于洞门圈上，在盾构始发时起到止浆、止水作用的帘布橡胶板、扇形压板等辅助施工设备。3、负环管片/0环管片安装在盾构井内，支撑于负环钢管片及反力架上的钢筋混凝土管片，为盾构始发掘进提供反推力的管片，其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。1.4盾构始发的范围1、盾构始发长度的确定本合同段盾构隧道所用盾构机的主机长度为9.5m。为了提高掘进效率，故将初始掘进的长度确定为100m。2、盾构始发掘进安排初始掘进分为两个阶段：第一阶段为负环拼装及盾构出洞8m，即加固区内掘进；第二阶段掘进到100m，具备下拆除负环条件；掘进参数调整完成。 盾构始发是指盾构机在组装完成后开始掘进100m的范围内所涉及的各种施工作业。1.5始发条件盾构始发时要求具备下列条件：1、始发竖井的主体结构完成，并具备足够的强度；2、竖井结构底板完成，具备安装轨道的条件；3、盾构机械、电器系统等已经调试完成；4、隧道内、竖井内、地面管路安装铺设完成；5、地面各种管线架设完成；6、反力架、始发台、轨道、人行踏板等加工完成，数量足够始发使用；7、门吊安装调试完成；8、电瓶车、砂浆车、管片车等运输设备安装调试完成；9、同步注浆搅拌系统安装调试完成；10、各种材料、机具准备充分、到位，各种方案、预案制定并完善。第四章 监控量测第二章 工程概况2.1工程简介及周边环境2.1.1工程概况秋水站中山西路站区间线路从秋水站出发过赣江中大道后向南下穿赣江，至江南岸堤处以小曲率半径（R-360右线、R-350左线）转向东，下穿南昌市水电局办公楼后接至本区间终点中山西路站。区间最小平面曲线R=349.851m。本区间主要在赣江下穿行，隧道埋深5.0221.50米。根据总体及给排水系统要求，在隧道内设置3处设联络通道，其中1处兼泵站。本区间盾构由秋水广场站始发后以2下坡至SK10+996.000处，再以28下坡至SK11+310.292，然后以6.117坡度下坡最低点，再以4上坡至SK12+430.000处，再以28的坡度上坡至SK12+781.000，最后以2的坡度接收。最大坡长为595m。本区间计划采用两台泥水盾构施工，两台盾构始发时间间隔1个月。2.1.2管线及周边建筑物状况本区间地下管线较少。秋水站中山西路站区间出秋水广场站，下穿赣江中大道后向南下穿赣江，赣江中大道为南昌市交通主干道，双向6车道，交通流量大。2.2 工程地质及水文地质2.2.1工程地质拟建场地处赣抚冲积平原之西部，地貌单元为赣江冲积平原一级阶地与河漫滩交接地段、河漫滩及赣江河床。勘探深度内场地地层由人工填土（Qml）、第四系全新统冲积层（Q4al）、下部为第三系新余群（Exn）基岩组成。按岩性及其工程特性，自上而下依次划分为素填土、淤泥、细砂、中砂、砾砂、圆砾、卵石、泥质粉砂岩。2.2.2水文地质工程区浅部孔隙性潜水，主要赋存于第四系全新统冲积层的砂砾石层中，地下水位埋深较浅，穿越两端陆上钻孔内实测的水位埋深6.5011.60m，标高14.2915.45m。碎屑岩类脉状裂隙水主要赋存于第三系新余群含钙粉砂岩与钙质泥岩层段，厚度2050米左右。该含水层富水性不均一，影响因素主要有风化网状裂隙与构造节理裂隙的发育程度，总体上勘探深度内场地基岩裂隙水贫乏，MA3-qb-39孔钻探中揭露断层破碎带，为裂隙溶蚀水的相对富集地段。依据水质分析成果，场地地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性；地表水（赣江）对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。2.3 盾构施工平面布置图秋水广场站为两台泥水盾构始发，采用两套泥水处理系统进行泥浆处理，具体施工场地布置见下图。图2-1 秋水站盾构施工场地布置图第三章 盾构始发步骤及措施3.1 盾构始发概述本区间盾构由秋水广场站始发后以2下坡至SK10+996.000处，再以28下坡至SK11+310.292，然后以6.117坡度下坡最低点，再以4上坡至SK12+430.000处，再以28的坡度上坡至SK12+781.000，最后以2的坡度接收，盾构隧道成 “V”型。考虑到盾构机始发时可能发生一定的叩头等因素影响，盾构机轴线方向比设计线路方向要高出20mm。盾构始发主要内容包括：安装盾构机始发基座、盾构机就位、组装、安装反力架、安装洞门密封帘布橡胶板、拼装负环管片、盾构机试运转，洞门处理、盾构机加压贯入作业面和试掘进等；盾构试掘进过程中具体的盾构吊卸、组装、管片制作等，始发流程如图3-1所示。始发端头地层加固及效果检查盾构机主机组装、空载调试安装反力架及支撑竖井内安装珩架结构供后配套组装安装始发基座后配套组装部分洞门破除安装洞门密封装置安装负环管片至刀盘通过洞门密封凿除剩余洞门砼并将钢筋等杂物取出掌子面形成泥水压力完善洞门密封系统拼装负环管片开始盾构试掘进完善后配套拖车走行系统及运输轨线盾尾通过密封后开始同步注浆盾构正常的循环掘进图3-1 盾构始发流程图3.2 洞门凿除洞门凿除前已经完成了盾构始发端端头加固施工，并已经达到设计强度，加固长度为始发端8m，贯通端11m，加固范围到隧道外轮廓外上、左、右各3m，下部2m，加固措施采用旋喷桩配合搅拌桩，搅拌桩加固区分为两个区，加固一区水泥掺量为10%，加固二区水泥掺量为25%；靠近车站端头采用1排800600旋喷桩，搅拌桩采用850600；车站围护结构同搅拌桩间0.50m夹缝内进行旋喷加固，旋喷桩咬合300mm，搅拌桩咬合300mm。端头加固平面布置如图3-2所示。图3-2 端头加固平面图在洞门凿除钢筋混凝土前，在洞门上，开9个样洞观察。见图3-3，孔径5cm，孔深3m，探孔后，要求各孔出水量的总和小于0.03m3/d，孔洞无泥砂流出等异常现象发生。在盾构始发前，对地基加固情况进行了垂直取芯检测。洞圈下部1.0m范围取出的芯体基本都能成柱状体，具有一定的强度。在确保土体稳定下方可破除洞门。图3-3 水平探孔开设样图当加固土体达不到设计要求，采用压密注浆的方式进行补充加固，可以从地面钻孔和洞门垂直钻孔进行注浆加固。3.2.1洞门凿除施工顺序及洞门破除要求在确认加固良好的情况下，共分两阶段进行洞门凿除，在盾构调试期间，首先凿除地连墙外侧混凝土保护层，再割除外侧钢筋，然后分块破除剩余的混凝土结构，只剩余内侧钢筋，以做到在始发或到达之前对端头地层的保护。待盾构调试完成，具备出洞条件后，再对剩余的内侧钢筋进行割除。洞门凿除保持连续施工，尽量缩短作业时间，以减少正面土体的流失量。整个作业过程中，由专职安全员进行全过程监督，杜绝安全事故隐患，确保施工安全，同时安排专人对洞口上的密封装置做跟踪检查。在洞门破除后，应及时始发掘进，防止洞门壁后土体暴露时间过长，引起土体不稳定坍塌。在盾构始发准备阶段，根据开挖后洞门所暴露的围岩条件和时间长短，必要时可对洞门端头采用喷混凝土进行加固。特别注意要确保处理后的洞门开挖面平整无较大的坑洞并与盾构刀盘平面平行。若开挖面有超过1.0m3的坑洞应用低标号的砂浆进行回填。并确保施工后无锚杆、钢筋等侵入隧道开挖轮廓。3.3盾构始发基座安装盾构机组装前，依据隧道设计轴线、洞门位置及盾构机的尺寸，然后反推出始发基座的空间位置。始发架基座安装位置按照测量放样的基线，吊入井下定位加固结实，基座上的轨道按实测洞门中心居中放置。盾构始发基座采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力荷载和推进时的摩擦力，结构设计还需考虑盾构推进时的便捷和结构受力。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、强度和稳定性。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。当盾构在组装时还需要对主机进行前后移动，结构设计还需考虑盾构前后移动施工的便捷和结构受力。本标段盾构始发基座与反力架同时连接在一起组成整体结构。在钢梁上设置钢轨作为盾构机导向轨道。基座就位后通过横向和斜向进行加固，两边使用横梁与始发洞口的预埋件进行焊接加固。始发基座全长9.0m，宽3.642m。始发基座的结构见图3-5、3-6所示。图3-5 始发基座平面结构示意图图3-6 始发基座纵面结构示意图3.4盾构机吊装盾构吊装方案已经过专家评审，具体实施详见盾构吊装方案。3.5盾构机调试3.5.1盾构机的空载调试盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试，空载调试的目的主要是检查设备是否能正常运转。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、泥水处理系统，以及各种仪表的校正。电气部分运行调试：检查送电检查电机分系统参数设置与试运行整机试运行再次调试。液压部分运行调试：推进和铰接系统螺旋输送机管片安装机管片吊机和拖负载调试。3.5.2盾构机的负载调试空载调试完成并证明盾构机及其辅助设备满足初步要求后，即可进行盾构机的负载调试。负载调试的主要目的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调试项目进一步完善，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。3.6密封装置安装（1）洞门钢环预埋洞门钢环的内径为6620mm，外径为6920mm，环向每5度预埋螺栓一个，共计预埋螺栓72个。在盾构井主体结构施工阶段，按照设计图纸要求进行了钢环的预埋。盾构始发井衬砌绑扎钢筋至洞门位置时，将已分块制作好的洞门钢环精确定位后焊接在端墙钢筋上，同时在钢环内安设支撑，防止在混凝土浇筑时，洞门钢环发生变形，环板必须牢固地嵌入砼且单面紧靠模板，灌注砼时不得松动而影响使用。在施作过程中：钢环位置的纵向偏差为3mm，低于标准偏差5mm。洞门钢环结构示意图见图3-7。图3-7 洞门钢环结构示意图（2）洞门预埋钢环的保圆措施 环状钢板加工完成后内部必须采用型钢定形。定形型钢在钢板环预埋完成后再去掉。 在预埋浇筑混凝土时，预埋钢环内部必须支撑牢固，以免钢环变形；（3）洞门密封装置安装为了防止盾构始发掘进时泥土、地下水等从盾壳与洞门的间隙处流失，在盾构始发时需安装洞门临时密封装置，密封由帘布橡胶、扇形压板、折叶板、垫片和螺栓等组成。施工分两步进行，第一步在始发端墙施工过程中，埋设好始发洞门预埋钢环；第二步在盾构始发前，安装洞口密封铰接压板及橡胶帘布板。盾构机进入预留洞门前在刀盘外围和帘布橡胶板外侧涂润滑油脂防止盾构机刀盘磨损帘布橡胶板影响密封效果。洞门密封如图3-8。图3-8 始发洞口密封示意图3.7反力架的安装3.7.1准备工作根据结构设计图纸，在反力支撑安装前要进行如下准备工作：（1）在车站底板预埋钢板，钢板与底板连接牢固略大于反力架底座。（2）根据盾构隧道的里程反算反力架的位置，然后根据反力架的宽度和斜撑的角度在车站此段施工时预埋钢板，钢板与下部拉筋采用锚焊连接。3.7.2反力架、负环管片位置的确定（1）反力架、负环管片位置的确定依据反力架位置的确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定。（2）负环管片环数的确定盾构始发井长度为12.6米，盾构长度9.5米（包括刀盘）。第一环管片的起始里程D1S需要通过联络通道的位置来反推出来，管片环宽WS=1.2m。DR为反力架端部里程，N为负环管片环数。端头井起始里程DF：SK10+983.830，1#联络通道中心里程： SK11+400.093；1#联络通道中心点与隧道终点的距离为：SK11+400.093- SK10+983.830=416.263m。1#联络通道到隧道起点管片环数：416.263/1.2=346.886秋水路站第一环管片起始里程：D1S= SK10+983.830+（416.263-346*1.2）= SK10+984.893负环管片环数：最少N1=（DF -D1S +9.5）/1.2=7.03最多N2=【D1S-DF+12.6-1】/1.2=10.55负环管片环数可以选择8环（含0环）。则反力架端部里程：DR= DF-N1*1.2= SK10+974.23则反力架距离车站端墙距离为SK10+974.23-（SK10+983.830-12.6）=3m。 （3）反力架、始发台的定位与安装在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。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，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。3.7.3反力架及支撑系统设计及安装反力架及支撑系统设计：反力架采用组合钢结构件，便于组装和拆卸；反力架结构根据土建结构进行设计；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度；反力架支撑系统将盾构推力作用到土建结构上，支撑提供的反力满足要求，且支撑有足够的稳定性，反力架支撑全部采用水平撑支撑在轨排井边墙上。反力架及支撑系统的安装：由于盾构始发姿态是空间结构，反力架靠盾尾侧平面要基本与盾尾平面平行，即使反力架形成的平面与盾构机的推进轴线垂直。反力架的横向和竖向位置保证负环管片传递的盾构机推力准确作用在反力架上。安装反力架时，首先用全站仪测定水平偏角和位置，然后将反力架整体组装，并由组装门吊配合校正其水平偏角和倾角，在定位过程中利用倒链和型钢等工具配合。最后经测量无误后将其焊接固定。在安装反力架时，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（且盾尾只能向上偏），水平趋势偏差<±2。为保证盾构推进时反力架横向稳定，用型钢对反力架进行横向固定。3.7.4反力架的固定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度。将反力架放在始发竖井的坑中，调整好位置以后，与车站结构体之间用I18工字钢支撑。为保证盾构推进时反力架横向稳定，用型钢对反力架的支撑进行横向的固定。反力架安装示意图3-9。 图3-9 反力架支撑示意图3.7.5导轨安装在洞门内，始发主体结构的宽度（800mm）,在盾构进洞的过程中，防止盾构刀盘下沉，在洞门密封圈内侧铺设两根导轨，导轨高度略低于始发支座导轨，长度不得损坏洞门密封，并要焊接牢固，防止盾构掘进时将其破坏，而影响盾构的正常掘进。导轨位置以始发台滑轨延伸对应的位置为准。导轨为43kg/m的钢轨制作。盾构主机放在始发基座上，盾构主机中心线重叠隧道中心线。车站内100米段轨道采用10mm扁铁为轨枕；盾构轨道、机车轨道铺设于同一平面上。3.8负环拼装负环管片为负环钢筋砼管片。负环管片为300mm厚，内径为5400mm，外径为6000mm，环宽1200mm。首先根据工作井的长度及设计洞口永久防水混凝土环梁的宽度确定钢后背的厚度需要拼装的负环管片数量。盾构机经调试验收确认正常，钢推垫安装完毕及其他准备工作（洞门凿除、管路连接）全部完成后进行初始掘进负环拼装。负环拼装第一环必须注意断面的圆度和与隧道轴线的垂直度，为整环拼装做准备。一般情况下，负环管片在盾壳内的正常安装位置进行拼装。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏盾构机尾部的密封刷，保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木，以使管片在盾壳内的位置得到保证。图3-10 负环管片拼装示意图第一环管片拼装完成后，将管片连接螺栓拧紧，操作盾构机的千斤顶向后推出将第一环管片向外部推出，推出距离达到可以拼装下一环时即停止推进，拼装该环管片。如此循环施做，直到第一环负环管片被推出盾构的壳体，此时应将螺栓复紧，然后用手拉葫芦将管片上部拉紧以防止管片向外侧张开，拉紧时须控制好管环的直径，避免过紧或者过松；另外在管片的外侧即管片与盾构基座之间楔入木楔子以将管片固定牢固。图3-11 负环管片支架及钢丝绳拉紧当盾构机尾部完全进入洞口后，将洞口扇形钢板落下紧贴管片，并上紧螺栓以防止加泥注浆时浆液从洞门泄漏。拼装时应对管片的拼装质量（圆正度、管片间轴向错茬等）加以严格控制，从而保证正管片质量。在拼装负环管片的同时，为防止负环管片失圆，将-7环管片的外侧钢筋保护层破除，采用钢筋将管片与反力架焊接成一整体，同时-6以及-7环各块管片也通过预埋钢板连接成整体。具体布置形式见图3-10。图3-12 盾构始发负环管片预埋钢板安装示意图3.9盾构机防扭装置盾构机刀盘进洞切削掌子面时会产生巨大的扭矩，为了防止此时盾构机壳体在始发导轨上发生偏转，可以在始发导轨两侧的盾构机壳体上焊接防扭装置（采用I18工字钢加工而成），防扭装置每隔1.5米左右在盾构机两侧各焊接一个。随着盾构机的前行，当防扭装置靠近洞门密封时，将之割除，防止其破坏洞门密封。3.10盾构机加压贯入作业面和试掘进3.10.1加固区内8m推进正面平衡压力：P=k0*h P：平衡压力（包括地下水） g：土体的平均重度 h：隧道埋深（m）k0：土的侧向静止平衡压力系数 盾构在掘进施工中参照以上方法来取得平衡压力的初始设定值。具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行动态调整。盾构处于加固区域时，正面的土质较硬，为控制推进轴线、保护刀盘，在这段区域施工时，平衡压力设定值应略低于理论值，加固区内泥水压力初定为1.39bar，出加固段泥水压力定为1.447bar，推进时，根据盾构推力与及地面监测情况等相关参数作微调。推进速度不宜过快（10mm/min以内为宜），须充分磨削出洞处加固土体，使加固区土体得到充分切削。3.10.2出加固区后92m的试推进盾构出加固区后，为了更好地掌握盾构的各类参数。将盾构始发段92米作为盾构推进试验段，此实验段施工时应注意对推进参数的设定及地面变形与施工参数之间的关系，并对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围。此阶段施工重点要求做好以下的几项工作：（1）用最短的时间对盾构机的操作方法、机械性能进行熟悉，改进盾构的不完善部分，较好的控制隧道轴线及地面沉降。（2）了解和认识隧道穿越的土层的地质条件，掌握这种地质下的泥水平衡式盾构的施工方法，加强地面沉降的监测，及时获取监测结果，调整施工参数，进行泥水参数的优化。（3）逐步熟悉掌握盾构掘进参数、同步注浆量及管片拼装的操作工序，并提高管片拼装质量，加快施工进度。（4）当推进至20环时，利用管片注浆孔，对洞口注浆，一方面防止洞口漏水，另一方面为将来洞门密封创造条件。（5）加强对盾构施工参数的采集，取得各种数据，并结合监测资料进行综合分析研究，掌握盾构在控制地面沉降、纠正轴线偏差等方面的特性，为此后的河底施工参数设定积累经验。1、盾构始发段掘进的主要技术参数（1）切口水压原则上根据下列公式计算的切口水压力的值进行控制，施工中按照地面沉降数据进行调整。P=P1P2P3 =whK0(-w)h+(H-h)20P：切口水压力 (kPa)；P1：地下水压力(kPa)；P2：静止土压力(kPa)；P3：变动土压力，一般取 20 kPa；w：水的容重(kN/m3)；h：地下水位以下的隧道埋深（算至隧道中心）(m)；K0：静止土压力系数：土的容重 (kN/m3)；根据上式可以得出：盾构施工过程中将严格控制切口水压，同时严格控制与切口压力有关的施工参数，如推进速度、总推力、排泥量等，尽量减少压力的波动。（2）泥水质量指标在施工期间采用高质量的泥水输送到切口，使其能很好地支护正面土体，一般情况下，泥水密度控制在1.2g/cm3左右，同时粘度控制在25秒左右。（3）推进速度推进速度一般控制在<10mm/min。采用低速推进，可以使土体将盾构推进所产生的应力充分释放，避免产生由于推进应力过大或过于集中而造成破坏。（4）开挖土量控制泥水式盾构开挖的泥砂随同循环泥水一起排出，不能直接测量开挖土量，所以要根据送排泥流量、送排泥密度、土工试验结果，采用下式计算开挖土量：开挖土的容积：VR(Q1Q0)t式中：t抽样间隔时间(min)；偏差流量：(Q1Q0)A式中：掘进速度（m/min）；A开挖断面面积（m2）；当0时，进水；当0时，排水；开挖浮重：MRQ1(11)Q0(01)t开挖土的干砂量：WSGS/(GS1)MR开挖土换算体积：V(1e)/GSWS式中：Q0、Q1送排泥流量（m3/min）；0、1送排泥密度（t/ m3）；GS土体颗粒比重；e土体孔隙比；0、1的测定采用重力式密度计，将密度计置于离开挖面尽可能近的地方。在计算开挖土体的体积时，因要用土粒比重和岩土体孔隙比，故以绝对值进行控制很困难。因此用统计法相对比较开挖土水中重量，以进行判断，为此，必须使掘进速度、掘进开始时泥浆密度等掘进条件大体恒定。3.10.3盾构姿态调整基于对盾构刀盘自重的影响盾构以高于设计轴线20mm进洞；盾构位于始发台上时尽量不要进行姿态调整，盾尾拖出始发台后每环姿态调整量控制在5mm以内。3.10.4同步注浆和二次注浆盾构推进中的同步注浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期变形的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。浆液压注做到及时、均匀、足量，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填，将地表变形和管片偏移控制到最小，并防止管片接缝渗漏水。同步浆液可以迅速、均匀地填充到盾尾间隙的各个部位，使施工对土体扰动减少到最小。每推进一环的建筑空隙为：1.2p（6.28262）/43.24（m3）（盾构外径：Ø6.28m；管片外径：Ø 6m）每环的压浆量一般为建筑空隙的130180，即每推进一环同步注浆量为Q=4.215.83 m3/环。泵送出口处的压力应控制在略大于周边水压力。压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据而定。同步注浆采用的浆液材料主要有粉煤灰、砂和膨润土等。本工程浆液配比初步定为以下配比，在施工工程中，根据实际情况可做微调。表3-1 同步注浆浆液配比（kg/m3）膨润土水泥粉煤灰砂水稠度50120360650450911浆液主要性能指标：胶凝时间：一般为310h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间，获得早期强度，保证良好的注浆效果。固结体强度：一天大于周围土体强度，28天不小于1.0MPa。浆液结石率：>95%，即固结收缩率<5%。浆液稠度：911cm浆液稳定性：倾析率（静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）小于5%。推进过程中，根据地面监测情况，若有必要可采取壁后二次注浆进行补压浆，压浆量的控制根据变形信息确定。二次补压浆浆液配比见下表：表3-2 二次注浆浆液配比(kg/m3)A液(重量比)B液水泥水水灰比水玻璃（L）:水1001001:11:1注浆属一道重要工序，施工中指派专人负责，对压入位置、压入量、压力值做好详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保压浆工序的施工质量。隧道内运输车以及地面上的拌浆系统定期进行清洗，清洗时间控制在每班一次。由于盾构工作面的注浆管路清洗等原因将形成一定的废浆，对工作环境造成污染，应采用编织袋将废浆集中处理后运输到隧道外。不合格开 始注浆系统准备参数设计设定控制方式注浆效果检查浆液运输不符合要求检测试验采取补充注浆措施浆液配制注浆完毕继 续反馈信息清洗设备和管路下一环注浆注浆工况分析调整控制方式与参数数据采集与管理、计划图表综合评价注 浆符合正常不正常合格图3-12 同步注浆工艺及管理程序图3.11负环拆除当盾构掘进到84环后，即在里程为SK11+083.83处时拆除负环。盾构掘进至此处时，安装的管片产生的摩擦力足够提供盾构施工推力；该地段无地下管线分布；地质情况较好，盾构主要穿越7圆砾层和1-1泥质粉砂岩，下卧地层较好。负环拆除时需要停止掘进，将反力架、始发台、负环管片拆除，重新布置轨线施工。负环拆除时注意事项如下：拆除负环前，首先对前10环管片采用4道用槽钢将其连接成整体加固；负环拆除每次只能拆除一块，从邻接块开始拆除；0环管片在洞门施工前拆；每块管片拆除前先凿开吊装螺栓孔，由管片外侧向内侧安装长杆吊装螺栓；最先拆除的第一环管片时，先用吊车吊好管片，吊稳后，拆掉所有的连接螺栓，再以门吊缓慢匀速的将管片吊起；顶部管片拆除时，先安装好吊装螺栓，用门吊将管片吊稳后，拆掉纵向螺栓，松开环向螺栓，缓慢的将管片提起一定的高度，并以手拉葫芦链逐步调整管片的姿态；拆除前必须对所有施工人员进行安全培训，并严格按照高空作业规程施工，专职安全员全过程监控；所有吊装机具在使用前必须由项目安全负责人员进行认真的检查，钢丝绳、卸扣等不得有损伤。吊装螺栓加工质量必须通过设物部检查。所有吊装机具在使用前必须通过安质部检查通过才能进行施工使用。3.12盾构始发注意事项盾构始发试掘进是工程的一个重点，从盾构组装到试掘进的每一步都需要精心组织，在施工过程中要特别注意以下事项：（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；（3）盾构组装质量和安全是控制的重点，特别是结构件间的连接、焊接和各密封系统要专人控制；（4）洞门密封的安装要保证质量。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置；在盾壳、管片通过洞门密封的阶段要加强管理，确保其密封效果；（5）在拼装第一环负环管片时，由于上半部的管片没有约束，为防止两块邻接块失稳，可在管片拼装机归位之前，在反力架上焊接两个“L”型构件以稳定管片，管片拖出盾尾后要及时约束，避免大的变形；（6）负环钢管片与反力架间要保证受力均匀；反力支撑要牢固可靠；（7）洞门凿除要快速，杂物要清理干净，特别是钢筋等，避免掌子面长时间暴露；（8）盾构组装完毕之后，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”，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之间，应留出刀盘的位置，以保证始发时，刀盘可以旋转；在盾壳上焊接防扭装置，防止盾构机旋转，并在进入洞门密封前将其割掉。同时应加强盾构机姿态的测量，如发现盾构有较大转角，可以采用刀盘正反转的措施进行调整，同时推进速度要放慢；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；（9）始发试掘进过程中要加强监测，及时分析、反馈监测数据，动态地调整盾构掘进参数，并为后续正常快速施工提供依据。3.13常见问题的预防或处理3.13.1加固效果不好端头土体加固的效果不好是在始发过程中经常遇到的问题。采取的主要措施是必须根据端头土体情况选择合理的加固方法，而且要加强过程控制，特别是要严格控制一些基本参数。对于加固区与始发井间形成的必然间隙要采取其它方式处理。3.13.2开洞门时失稳开洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失二种，其主要原因也是由端头加固效果不好所致。在小范围的情况下可采用边破除洞门砼，边利用喷素砼的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时，只有封闭洞门重新加固。3.13.3始发后盾构机“叩头”始发推进后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头”的现象，根据地质条件不同有些可能出现超限的情况。为此，通常采用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的方法尽量避免“叩头”或减少“叩头”的影响。3.13.4密封效果不好洞门密封的主要目的也是在始发掘进阶段减少土体流失。当洞门加固达到预期效果时，对于洞门环的强度要求相对较低，否则要在盾构推进前彻底检查和确定洞门环的状况。在始发过程中若洞门密封效果不好时可即时调整壁后注浆的配合比，使注浆后尽早封闭，也可采用在洞门密封外侧向洞门密封内部注快凝双液浆的办法解决。3.13.5盾尾失圆在正常情况下，盾构机组装阶段，由于盾尾内部没有支撑，由于盾尾的自重，盾尾圆度会出现失圆现象。在盾尾焊接前，应对盾尾圆度进行测量，并进行调整，调整完成后才能进行焊接。焊接时应使用两把焊枪分别在同一侧焊缝的内外两侧同时进行，并采用分段焊接的方式先进行位置固定，以减少焊接时对盾尾产生的变形。一般盾尾竖直方向和水平方向的直径偏差不宜超过20mm，如发现严重偏差，只能再对盾尾进行割除，调整圆度后再重新进行焊接。3.13.6支撑系统失稳支撑系统在某些情况下由于盾构机推进中的瞬时推力或扭矩较大而产生失稳，这样将导致整个始发工作的失败。对于支撑系统的失稳只能从预防角度进行，同时在始发阶段对支撑系统加强人工观测，如发现异常，应立即通知操作手停止掘进，对支撑系统进行加固处理后，再进行掘进。3.13.7地面沉降较大由于始发施工的特殊性，始发阶段的地面沉降值均较大，因此在始发阶段需尽早建立盾构机的适合工况并严密注意出土量及土压情况，同时加大监测频率，控制地面沉降值。盾构隧道始发技术是盾构法施工技术的关键，也是盾构施工成败的一个标志，必须要全力做好。同时还应确保盾构连续正常地从非土压平衡工况过渡到土压平衡工况，以达到控制地面沉降，保证工程质量等目的。 始发技术包括洞口端头处理（在非硬岩的软土、砂层、软岩类地层中）、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的设计加工、就位；支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、技术准备等，直到始发推进。第四章 监控量测（根据监测方案再修改）4.1盾构始发主要监测项目盾构始发段地表无重要建筑、构筑物，无地下管线。施工监测重点关注始发段掘进对地层变位以及竖井结构的影响，监测项目以地表沉降以及竖井结构监测为主。4.2监测实施方法4.2.1地表沉降监测1、测点埋设在隧道始发掘进100m范围内，隧道区间中心轴线地表土体沉降监测