地铁四号线大学城专线土建工程综合施工技术（40页）.doc

1、xx地铁四号线大学城专线综合施工技术1工程概况xx轨道交通四号线大学城专线【仑头大学城盾构区间】土建工程，北起仑头后底岗盾构始发井，经仑头村穿越仑头海至官洲岛，通过官洲站后经官洲村、官洲河等地，至大学城站结束。区间设计起讫里程YDK16+110YDK18+936.5，线路全长2826.5m。其中：YDK16+110YDK16+191.6（81.6m）为盾构始发井,YDK16+191.6YDK17+608.8和YDK17+734.7YDK18+618.8（2301.3m）为盾构法区间隧道,YDK17+608.8YDK17+734.7（125.9m）为官洲站，YDK18+632.900YDK18+

2、936.500为矿山法隧道，区间包括7个联络通道、两个废水泵房。区间线路设竖曲线4个，最小竖曲线半径为3000m，最大纵坡为42.65。区间线路间距为12.7m15.7m，隧道拱顶覆土7m50m。盾构法施工隧道采用300mm厚管片，管片环宽1.5m，管片分块采用一个封顶块、两个邻接块、三个标准块即5+1模式。拼装形式采用错缝拼装，管片的块与块之间以12根M24的环向螺栓相连，环与环间以10根M24的纵向螺栓连接； 2 工程地质环境2.1地形地貌本段仑头后底岗盾构始发井官洲站为侵蚀剥蚀成因的低台地，地形起伏较大，风化基岩埋深较浅，表层分布有坡积土层，低洼地段分布有少量软土。该段地形起伏稍大，地表

3、高程一般为12.8616.68m。官洲河河床及局部低洼地段分布有少量软土。线路主要穿越仑头村、仑头海河床、官洲村、官洲河河床及少量果园。仑头村、官洲村多层居民建筑密集。2.2地质构造 大学城专线位于华南褶皱系（一级构造单元）湘桂粤褶皱带（二级构造单元）粤中拗陷（三级构造单元）增城台山隆断束（四级构造单元）的东莞盆地（五级构造单元）西端。构造格架由近东西向的白垩系红层组成的珠江向斜褶皱南翼及上元古界震旦系变质岩东西向片麻岩理褶皱（流褶皱）组成，并被北西向北亭断裂、化龙断裂所切割，广三断层在本区间贯穿，断层以北为白垩系紫红色泥质砂岩，以南为震旦系混合岩。断裂构造控制着地层展布与珠江水道的形成与河网

4、空间分布。根据区域地质资料，广三断层走向近东南向，倾向南，倾角5080度。该断层平面走向近东西向，破碎带宽度约46m。地质勘察揭露的构造岩主要为碎裂岩，有少量断层泥，根据岩矿鉴定结果，断层带的碎裂岩为碎裂结构、变余细砂状结构，碎裂岩的成分有红层和混合岩。断层的上盘为红层，下盘为混合岩。2.3岩土分层及其特征2.3.1 岩土层特征本标段工程地质划分为9个岩土层，每个岩土层分别按岩土层代号、岩土名、时代成因、岩性描述如下：(1)人工填土层主要为第四系全新统人工填筑的素填土，少量杂填土。局部地段为耕土。呈灰色、棕红、褐黄等色。该层位于地表，分布广泛。(2)全新世海陆交互相沉积层该层共分为5个亚层，各

5、亚层的特征及分布如下：2-1A淤泥层：呈灰深灰、灰黑色，流塑，略具腐臭味，局部含腐植质及贝壳碎片。主要分布于仑头海两岸。该层厚度1.708.10m，平均3.55m，顶面埋深08.0m。2-1B淤泥质土层：呈灰深灰色、灰黑色，流软塑状，局部含腐植质及贝壳碎片，多夹薄层粉细砂。位于人工填土层下，主要分布于官洲河北岸及河床等处。该层厚度1.806.70m，平均4.83m，顶面埋深05.2m。2-2淤泥质粉细砂层：呈灰深灰色、灰白等，饱和，呈松散状，级配一般，含淤泥质约1030%，局部较少为粉细砂。2-3中粗砂层：呈灰色、灰白色，饱和，松散，含蚝壳及少量泥质，级配较差，分布广泛。2-4粉质粘土、粘土层

6、：呈黄色、棕红、灰白等色，湿，可塑状为主，成分主要为粘粒和粉粒，粘性较好，仅零星分布。(3) 晚更新世冲洪积砂层该层为陆相冲洪积形成，土性以中粗砂为主，局部为砾砂，呈土黄色、灰白色，饱和，稍密状为主，局部中密，泥质含量较少，级配较差。零星分布。(4) 晚更新世坡积土层该层为陆相坡积形成，土性主要为粉质粘土，呈褐黄、灰黄、褐灰等色，稍湿湿，可塑状为主，局部硬塑状，粘性较好，局部含砂粒。(5) 残积土层该层按其土性和状态特征的差异可分为4个亚层：5-1可塑粉质粘土层：由白垩系红色泥质砂岩风化残积形成，呈褐红、棕红、土黄色等，湿，可塑状，质较纯，粘性较好。5Z-1可塑砂质粘性土、粘性土：由震旦系混合

7、岩风化残积形成。呈褐黄、紫红、棕红等色，湿，可塑状，含石英细砾，为砂质粘性土，局部不含石英细砾为粘性土，粘性差较，遇水易软化崩解。5-2硬塑粉质粘土层：由白垩系红色泥质砂岩风化残积形成，呈褐红、棕红色，稍湿，呈硬塑状，质较纯，粘性好。5Z-2硬塑砂质粘性土、粘性土层：由震旦系混合岩风化残积形成，土性主要为砂质粘性土，局部不含石英细砾，为粘性土，呈褐黄、褐红等色，稍湿，多呈硬塑状，粘性较差，遇水易软化崩解。(6) 岩石全风化带6红层全风化带：岩性为白垩系上统三水组西濠段泥质粉砂岩、细砂岩等，呈褐红色，已风化成土状，岩石组成结构已基本破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土状。6Z混合岩全风化带：岩性为震旦

8、系混合岩，褐黄、褐红见灰白等色，原岩风化完全，岩芯呈坚硬状，手捏易碎，遇水易软化崩解。(7) 岩石强风化带7红层强风化带：为白垩系上统三水西濠段地层，岩性为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和细砂岩，呈褐红色、青灰色，已风化成半岩半土状，岩石组织结构已大部分破坏，但原岩结构清晰，岩芯以碎块状和短柱状为主，风化裂隙发育，裂隙面多呈灰褐色。7Z混合岩强风化带：岩性为震旦系混合岩，呈褐黄、褐红见灰白等色，岩石已遭强烈风化，风化裂隙发育，岩芯多呈土夹碎块状，手捏易碎。(8) 岩石中风化带8红层中等风化带：为白垩系上统三水组西濠段地层，岩性为泥质粉砂岩和砂岩，呈青灰色、褐红色，碎状结构，厚层状构造，泥质、钙质胶结，

9、岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，节理裂隙较发育，岩芯较新鲜，多呈短柱状或柱状，裂隙面具褐色风化膜，锤击声较脆，轻击不易碎。8Z混合岩中等风化带：呈黄色、褐灰、青灰色等，岩石中粗粒结构，块状构造，矿物成分基本未变化，节理裂隙较发育，岩芯较新鲜，多呈碎块状，局部短柱状，裂隙面具褐色风化膜，锤击声较脆，轻击不易碎。 (9) 岩石微风化带9红层微风化带：为泥质粉砂岩、细砂岩、中砂岩和少量粗砂岩。泥质粉砂岩呈褐红色、紫红色，砂岩呈青灰色、褐红色，结构清晰，少有风化裂隙，岩芯呈柱状、长柱状，岩石完整而坚硬，敲击声脆。9Z混合岩微风化带：呈青灰色、褐灰色、少量灰白色，中粗粒结构，块状构造，裂隙多较

10、发育，岩芯呈短柱状、碎块状为主，部分长柱状，岩石多破碎，敲击声脆。2.3.2 岩土分界从岩土的物理力学性质、土石工程等级及可挖性方面综合考虑，基岩全风化带与残积土层相似，已具土的属性，因此，把6层底面定为岩土分界线，即16归属土类，79为岩层。在地质断面上，以6与7间的分界线定为土、岩分界线。2.4 水文地质按地下水赋存方式划分，本区段地下水类型主要有两种：一种是赋存于第四系土层及全风化混合岩中的孔隙潜水，另一种为赋存于第四系砂层中的弱承压水和基岩裂隙承压水。按地下水含水层介质的不同，该段主要含水地层为海陆交互沉积砂层2-2，孔隙含水层及中风化混合岩带8Z裂隙含水层，其余土层、全风化岩及微风化

11、岩含水微弱，可视为相对隔水层。本区间地下水的主要补给来源以大气降雨为主，次为官洲河水的渗透补给。其中第四系孔隙水的主要补给为大气降水、官洲河水及含水砂层的侧向补给，流向原则上受地形控制。渗透系数的选用以抽水试验、室内渗透试验结果为主，渗透系数的具体选用见下表所示。主要地层渗透系数（k）选用表层 号岩土层k建议值（m/d）2-2淤泥质粉细砂0.50 2-3砂层8.03-2砂层3.0广三断层破碎带1.505Z-1、-2砂质粘性土、粘性土0.0378强、中风化粉砂层0.57Z8Z强、中风化混合岩0.799Z微风化岩0.3按岩土工程勘察规范有关腐蚀性评价标准，综合评定本段环境水对混凝土和混凝土中的钢筋

12、均无腐蚀性。2.5 气象水文xx地区地处亚热带，属海洋季风性气候。全年降水丰沛，雨季明显，日照充足。夏季炎热，冬季一般比较温暖。年平均气温21.8，极端最高气温38.7。xx地区降水量大于蒸发量，大气降水是地下水的主要补给来源，年平均降雨量为1694毫米；降雨量在年内分配不均匀，多集中在汛期，约占全年总降雨量的7090%，最大月雨量大部分发生在5、6月间。仑头海宽约410m，最大水深约10.8m；官洲河河宽175.45m，水深59m，最深10m。2.6 主要不良地质2.6.1 软土层淤泥和淤泥质土等软土分布范围较广，该类土具有低强度、高压缩性、灵敏度较高及存在震陷的特点，在震动作用下可能会产生

13、触变现象。在隧道多数地段围岩不为软土，故对工程影响较小。2.6.2 砂土液化砂层分布广泛，透水性中等，富水性好，易失稳和因排水固结造成地面沉降；在官洲河附近分布有淤泥质粉细砂层，呈松散状，综合判断液化等级为中等。由于砂层之下均分布有较厚的残积砂质粘性土，为相对的隔水层，故对工程影响较小。2.6.3 地下水仑头盾构始发井至官洲站段地下水主要赋存于砂层、中风化混合岩中，砂层属中等透水，其余为弱透水，隧道结构顶板在SCK17+100400段切穿砂层（属中等透水），涌水量较大。官洲站至大学城段环境水对工程可能存在的影响主要出现在官洲河段。虽然其结构顶板以上存在46m厚的砂质粘性土等相对隔水层，但隧道外

14、水压力较大，若施工引起围岩一定程度的变形，在水压力的作用下，隔水层的渗透性将因围岩变形而增大，若因此而引起地下水与地表水直接水力的联系，那么隧道将出现不同程度的涌水、涌土问题。另外，强风化混合岩因含水层厚度较大，隧道涌水量较大。2.6.4 岩、土的崩解混合岩残积土、全强风化混合岩遇水具崩解性，受水影响其强度会迅速降低，稳定性较差，不利于围岩的稳定。开挖时若不及时支护或疏干地下水，则可能引起较大范围的坍塌失稳现象。2.6.5 仑头后底岗硬岩根据第二次补充勘察报告结果显示，本工程盾构过仑头村后底岗地段中风化8Z层属较软岩，微风化混合岩9Z层属较硬岩坚硬岩。此地段微风化混合岩9Z层强度变化较大，在补

15、充勘察范围内，隧道通过处微风化混合岩9Z层强度及硬度较高的地段有两处：右线的中间段，其天然抗压强度单值为51.598.1MPa，平均值为78.2MPa；左线ZDK16+400段，其天然抗压强度单值为58.5MPa77.5MPa，平均值为67.1MPa。岩石硬度大，对刀具的磨损大。3 盾构机简况在xx轨道交通四号线大学城专线【仑头大学城盾构区间】工程使用的是两台德国海瑞克产6280土压平衡盾构机。3.1 盾构机构成盾构机由主机及后配套辅助系统构成。主机包括：刀盘、刀盘驱动、壳体、推进系统、人员仓、螺旋输送机、管片安装机。后配套辅助系统包括：出碴系统、碴土改良系统、管片运输系统、同步注浆系统、液压

16、泵站、注脂系统、控制系统、供电系统、压缩空气系统、水系统、通风系统。3.1.1盾构机主要构件相关参数盾构机外径6260mm盾尾内径6060mm盾尾间隙30mm盾构全长11655mm3.1.2盾体组成部分（1）前盾和中盾部分带有焊接压力壁的切割部分是刀盘驱动的基座，它将搅拌舱和工作面舱分开，它需要产生压力以支撑隧道掌子面。切割部分还承担刀盘接触产生的压力。 30个推进油缸以中部法兰形式联接在盾体尾部，活塞杆的一端用一个橡胶轴承联接。 推进油缸的顶脚作用在5+1个管片上。它们可以单个控制或者按数量和压力分成4组，顶进和控制隧道开挖作业。（2） 盾尾盾尾是一个整块焊接结构件，它通过一个被动铰接与前部

17、盾壳连接在一起。盾尾装有3排密封刷，其间充满可连续供应的密封油脂，它们与隧道外径形成密封和润滑。油脂泵安装在后配套台车上。3.1.3 刀盘刀盘是根据xx施工现场的具体地质条件进行设计制造。刀盘结构设计为带有进料口的切割式圆盘。其开口率约为26%。带有4条支撑臂的厚壁法兰板支座用来联接主驱动和刀盘。4条支撑臂结构均为厚壁钢管，可以将油液和泡沫剂等液体供到刀盘结构上。刀盘的进料口即进碴通道有4个，这4个开口在刀盘的外边缘是进料的主要通道，它们可以将开挖下来的渣土导入到刀盘背后的土仓里。刀盘开口最大宽度是200mm，这就保证了通过刀盘的碴土也可以通过螺旋输送机（螺旋输送机能通过的最大砾石直径为210

18、mm）。在刀盘后部的中心，装有一个旋转接头装置，用来把来至于盾体内的液压油和泡沫剂等液体供给旋转的刀盘。3.1.4 刀具切刀安装在进碴口的左右两边，且均匀间隔的布置在整个进碴口的长度范围内。外边缘另配备刮刀，它可以从背面更换。刀盘上配有一个行程为50mm的液压式可延伸超挖刀。超挖刀可用于曲径开挖。为满足xx的地质要求，刀盘上另备有单刃和双刃的盘形刀。刀盘的后部装有4个搅拌棒。3.1.5 刀盘驱动刀盘驱动系统与刀盘通过法兰盘栓接。主要部件如下：大齿圈、主轴承、密封及其支撑装置、用于安装刀盘法兰盘、密封钢环、外部和内部封闭系统、带轴承的小齿轮，带液压马达的齿轮箱刀盘驱动为液压式，采用闭式循环系统，

19、主泵为三个流量可控液压泵。它可以实现以不同的速度两个方向上旋转。3.1.6主驱动输出功率刀盘驱动为全液压闭式循环系统。三台输出功率为315kW的电机驱动三台变量油泵，它们都安装在后配套台车的液压站上。8个液压驱动的马达均为变量马达。变量泵和变量马达的结合，形成闭式恒功率系统，并使得刀盘速度可以在0-6.1rpm之间调整。刀盘最大可用扭矩是5300kNm。最大速度是6.1rpm。3.1.7 管片安装机(1) 管片安装机安装在拼装机移动横梁上，用来安装单层管片衬砌。它的运动与施工现场的条件特别适应，能将管片准确的放到恰当的位置上。所有动作的行程和能力储备都经过精心计算，可以确保其动作精确到位。管片

20、安装机的横梁用作水平移动架。它的突缘与后部支撑架相连。盾构与拖车间所有的连接都通过管片安装机中部的开口部分。盾体与拖车的联结点铰接在移动梁上。(2) 内套缩管的两端用轭架连接在一起。轭架用作管片安装机头部支撑。拼装机头可以准确地完成管片安装时的横向轴的旋转和纵向轴的上下运动以及管片的抓紧与松开。3.1.8 后配套设备3.1.8.1 结构拖车系统主要包括：运输管片的桥吊将管片运到管片安装机的短管片供料机轨道放置区带有电气和液压元件的5个拖车。这些元件都是土压平衡盾构操作、碴车装运站、高压电缆储存、水管卷筒、通风管、控制室，背衬注浆设备、发泡剂站等所必需的。 一号拖车 一号拖车装有下列部件：控制室

21、、同步注浆设备、管片卸货吊机二号拖车二号拖车装有下列部件：用于主驱动的泵驱动液压动力站（带4000L液压油箱）、用于推进柱塞、管片安装机、螺旋输送机和附属设备的泵驱动液压动力站、过滤冷却循环系统、主轴承润滑油脂泵站、聚合物泵、发泡剂设备 三号拖车三号拖车有以下部件：配电柜、中型电压配电装置 四号拖车四号拖车有以下部件：变压器、空压机、高压电缆卷筒 号拖车五号拖车有以下设备：支撑皮带输送机、水管卷筒、辅助轨道装卸起重机3.1.8.2 螺旋输送机螺旋输送机安装在刀具部分压力壁的突缘上，从盾构的底部到皮带输送机的出碴点，倾斜角约为23度。它包括以下部件；安装/连接凸缘（焊接在切割部分）、中部、出碴筒

22、、驱动、带心螺旋、出碴筒门阀。螺旋直径和钻心直径的限制，沿一边的最大弃碴颗粒为210mm。3.1.8.3 皮带输送机皮带输送机将弃碴从螺旋输送机出碴点运到等着的碴斗里。螺旋输送机是一整块带有电驱动装置的结构体。皮带输送机的主要部件：皮带结构、排碴部分、张拉站。3.1.8.4 泡沫发生系统本系统用于泡沫的控制生产，此泡沫是作为盾构掘进的土支撑的调节媒介。通过把泡沫加到土压盾构的开挖舱和开挖面，这种支撑媒介“塑性土”的延展性，透水性和弹性得到改善而且要求的驱动力也将减小。泡沫系统将由控制板设置或维持操作，包括：半自动控制、自动控制。3.1.8.5 注浆系统隧道与围岩间的环形空隙将通过四根注浆管连续

23、注浆填满，为适应不同注入量（掘进速度）之目的，整个设备根据压力控制注入量。最小和最大注浆压力可以预先选择。3.2 技术参数表隧道掘进系统最高工作压力包含后援系统在内的总长度最大推进速度3 bar约80m80 mm/min盾 构盾体总长度（不含刀盘）钢材质量隔板上定子的数量每台盾构机的土压传感器数量预留超前钻机孔数量约7,925mmS355J2G34个5个6个前盾构部分前盾构部分的外径（不含硬质焊敷层）前部盾构长度盾构敷层的钢材厚度压力隔板的钢材厚度前盾构部分的钢结构重量螺旋输送机的直径通道闸门的尺寸6.250 mm1.710 mm60 mm80 mm约570kNDN 900 mmDN 600

24、mm中间盾构部分中间盾构部分的外径（不含硬质焊敷层）中间盾构部分的长度盾构敷层的钢材厚度中间盾构部分钢结构的重量6.240 mm2.580 mm40 mm约320kN尾部机壳尾部机壳的外径（不含硬质焊敷层）尾部机壳的长度尾部机壳敷层的钢材厚度尾部机壳钢结构的重量6.230 mm3.665 mm40 mm约300kN人行气闸公称宽度通道室容积主室容积最高工作压力.试验压力DN1.600mm2,1 m4,25 m3 bar4,5 bar推力缸推力油缸的数量带行程测量系统的推力油缸的数量油缸规格行程组数350bar时的最大推力回缩速度，7个油缸最高伸出速度30个4个 220/180mm2.000 m

25、m4 约34.200 kN2.000 mm/min80 mm/min盾构铰接油缸油缸数量油缸规格行程带行程测量系统的推力油缸的数量250bar时，盾构铰接油缸的总张力14个 180/80mm150 mm4个7.200 kN刀盘标称直径重量旋转方向结构用钢材开口比率格栅条泡沫注射口数量 6.280mm约 573 kN左/右S355J2G325 %Hardox 4008个刀具中心刀具双刃滚刀数量刀具相对刀盘前端面的凸出量刀圈直径软岩石中心刀（可顶靠在软土中的刀盘上进行更换）刀具数量刀具相对刀盘前端面的凸出量硬岩石刀具滚刀数量刀具相对刀盘前端面的凸出量刀圈直径正面割刀（可顶靠在软土中的刀盘上进行更换

26、）割刀数量刀具相对刀盘前端面的凸出量切削刀数量工具高度边刮刀左/右工具高度超挖刀（4环碟状）数量行程4个175 mm17”4个140 mm31个175 mm17”20个140 mm64个140 mm8个 / 8 个145 mm1个50 mm旋转接头泡沫通道液压通道4个2个刀盘驱动装置装机功率（3x 315 kW）双级行星齿轮转速起动力矩力矩1力矩2945 kW8个0 6.1 1/min5.400 kNm4.500 kNm2,000 kNm拼装机类型：液压，浮动中心伸缩臂式拼装机自由度数量液压比例抓取系统纵向行程径向行程拼装机回转角度 （旋转机架）最高旋转速度（空载）拼装机机头回转角度 倾斜拼装

27、机机头倾斜拼装机机头62.000 mm1.200 mm+/- 2000 2 1/min+/- 2,5+/- 2+/- 2,5螺旋输送机装机功率长度螺旋输送机的标称直径螺旋线螺距最高转速 / 可连续调整最大扭矩起动力矩螺旋管处的加注开口检查口满载容量最大粒径允许工作压力检查压力旋向315 kW约12,290mm 900 mm630 mm0 22 1/min198 kNm225 kNm2x 4 个 / 2“600x400300 m/h210 mm4.5 bar6.75 bar左/右螺旋输送机卸料闸门1和2缸数油缸油缸行程每道门2个 80/45 mm800 mm可伸缩螺旋输送机缸数油缸油缸行程200

28、bar时的每缸作用力2个 160/90mm1.000 mm800 kN螺旋输送机前闸门缸数油缸油缸行程2个 130/70mm400 mm输送带装机功率长度输送能力带宽带速30 kW约58m400 t/h800 mm0 2.5 m/s齿轮油供给齿轮润滑齿轮油供给量主传动装置容积行星齿轮驱动装置的齿轮油加注20 l/min220 l8x 13 l液压油供给液压油箱容积推力油缸供给量供给泵的供给量（刀盘驱动装置+螺旋输送机）刀盘驱动装置供给量 （闭路）刀盘驱动装置转向油供给量 盾构关节供给量螺旋输送机驱动装置供给量 （闭路）拼装机供给量螺旋输送机闸门辅助液压装置供给量 液压油箱过滤回路供给量灰浆加注

29、装置供给量切削刀具供给量（单独的液压动力装置）4,000 l180 l/min1.300 l/min3.264 l/min41 l/min23 l/min1.088 l/min245 l/min63 l/min660 l/min145 l/min41 l/min油脂供给刀盘驱动装置与螺旋输送机耗油量主传动装置的油脂桶容积尾部机壳密封复合物的消耗量尾部机壳密封复合物的桶容积约26 cm/min60 ltr.约35 ltr./ Ring200 ltr.工业用空气 / 压缩机装机功率空气压力压缩机能力空气罐2x 55 kW7.5 bar10 m/min1 m工业冷却水水量要求（作业现场）最高水流温度

30、冷却回路泵装机功率工作压力最小 40 m/h25 C30 m/h5,5 kW3 bar发泡加注点数 / 刀盘加注点数 / 压力隔板加注点数 / 螺旋输送机泡沫枪数量发泡剂储存箱离心泵 / 发泡的装机功率离心泵的最大容量液体泵装机功率+风扇发泡剂容积泵8个4个2 x 4个4个1 m7,5 kW133 l/min0,42 kW5 - 300 l/h排水排水泵 / 盾构的供给速率驱动模式30 m/h压缩空气辅助通风装机功率规格15 kW 600 mm管片起重机承载能力起重驱动装置装机功率提升速度行程行走驱动装置装机功率行走速度最大增加量2x 2,5 to2x 3 kW最大 6,3 m/min3 m2

31、x 1,2 kW最大 25 m/min+/- 5 %轨道起重机（龙门架5）功率行程2x 0,75 to.3 m管片给料机能力/管片行程总长度总宽度高度3个1.860 mm约5.220 mm约1.660 mm481 mm电控制电压照明阀电压系统保护（电动机）变压器装机功率一次电压二次电压频率24 V230 V24 VIP 552.000 kVA10 kV400 V50 Hz装机功率液压刀盘驱动装置 （3x 315kW）液压螺旋输送机驱动装置螺旋输送机卸料泵给料泵液压推力油缸转向泵拼装机液压系统灰浆加注液压系统辅助液压装置的液压系统液压油过滤器和冷却回路顶切削刀具液压系统齿轮油多路油脂泵辅助通风液

32、体泵+风扇泡沫设备离心泵灰浆罐搅拌机压缩机（2x 55kW)冷却回路泵双水管盘输送带其它耗电设备约总计：945 kW315 kW132 kW75 kW75 kW5,5 kW45 kW30 kW22 kW11 kW7,5 kW4 kW0,25 kW15 kW0,37 kW7,5 kW7,5 kW110 kW5,5 kW2,2 kW30 kW200 kW约 2.050 kW4 端头加固4.1 始发端端头加固 4.2 官州站到达端（北端）端头加固4.3 官州站始发端（南端）端头加固5 盾构掘进5.1洞门破除洞门破除施工工艺流程见下图。合格端头地层加固检查后配套吊装下井凿除洞门范围内地连墙墙身A部混凝

33、土，同步切割钢筋盾构机吊装下井搭脚手架凿除地连墙B部混凝土切割第二层钢筋及钢筋头盾构机始发地层加固盾构机安装、调试完成90t吊车吊“油炮”下井不合格5.2 盾构始发5.2.1始发台及反力架的安装始发台采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力和推进时的摩擦力以及盾构机推进时的扭力。由于盾构机重达320多吨，所以始发台必须具有足够的刚度、强度。此外，在始发台的两侧每隔2m加设20a工字钢作为横向支撑，支撑在始发井结构的竖墙上，提高始发台的稳定性。安装始发台前先由测量组在车站底板设立控制护桩，根据护桩精确定位然后由工班将始发台安设在预定的位置上，并由测量组进行复核，在完成定位之后，将始发台固定。在盾构机

34、主机组装时，在始发台的轨道上涂硬质润滑油以减小盾构机在始发台上向前推进时的阻力。盾构机在始发井的始发位于曲线段，宜使盾构机进入内衬墙前端面的延长线与设计隧道中心线相切，从而保证盾构机在始发井内以直线前进，又尽量靠近设计隧道中心线。根据补充地质勘探资料，洞门下部基本为微风化泥质粉砂岩，盾构中心比设计轴线高20（见下图）。为保证盾构机掘进抵达掌子面后以及重心脱出始发台架后不“低头”。 反力架提供盾构机推进时所需的反力，因此反力架具有足够的刚度和强度,安装反力架时，用经纬仪双向校正两根立柱的垂直度，使其形成的平面与盾构机的推进轴线垂直，反力架的向下倾斜角度为1.2%。为了保证盾构机始发姿态，安装反力

35、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，水平偏差3。 右线始发台架定位检查数据5.2.2 盾构机的吊装该盾构机尺寸大，重量重，盾构机需要分件吊装。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。用250t履带式液压吊机为主，单独将大型设备吊装下井；用一台90t汽车式液压吊机为辅，配合用250t履带式液压吊机进行翻身、吊装工作。由于受始发井结构施工进度影响4#、5#台车由5区口利用40t龙门吊从左线吊出倒入右线。这

36、样既满足施工技术的要求，又满足经济的需要。盾构机吊装顺序：后配套组装主机组装液压系统安装其它配套系统安装。后配套组装顺序：始发台安装3#台车2#台车1#台车4#台车5#台车（4#、5#台车由5区口吊入）。主机组装顺序：钢桥吊和起重机轨（放置在始发井内）螺旋输送机（放置在始发井内）后体（放置在始发台的一边）中体安装前体安装刀盘安装安装器及安装器导轨后体安装螺旋输送机安装钢桥吊和起重机轨后配套与主机连接反力架安装 5.3 掘进模式的选择及操作控制盾构机为土压平衡式盾构机，可进行三种模式的操纵即敞开式（OPEN）、半敞开式（SEMI-OPEN）和土压平衡式（EPB），每一种掘进模式具有不同的特点和适

37、用条件。5.3.1 敞开式掘进模式 敞开模式掘进示意图 在敞开模式中，开挖室没有加压。刀盘开挖的物料落至开挖室底部，然后由螺旋输送机排出。 在敞开模式掘进中，要求岩层的自稳能力比较好，一般在刀盘上安装滚刀。 刀盘和螺旋输送机的转速均处于高速区工作，以提高刀盘的破岩及螺旋输送机的效率。 敞开掘进同土压平衡掘进相比，可以降低盾构机的动力消耗和机器零部件的损耗。5.3.2 半敞开式掘进模式压缩空气加压掘进模式示意图 盾构机可在气压平衡模式下运行，也可称作半敞开模式。在这种情况中，开挖室中渣土高度保持正好在螺旋输送机入口上方足够高度，以维持开挖室里空气压力的密闭性。 该掘进模式处于土压平衡模式与敞开掘

38、进模式之间，要求盾构机和螺旋输送机的转速处于用中间值设定。 该模式的掘进，既能很快的向土压平衡掘进模式转变，又能很快的向敞开式掘进模式过渡。 这种掘进模式可以向刀盘前方和土仓内注入添加剂，以减少刀盘的磨损和加快排土速度，从而减少掘进动力的消耗。5.3.3 土压平衡掘进模式土压平衡掘进模式示意图5.3.3.1碴土改良碴土是维持工作面稳定的介质。为了有效维持稳定的土仓压力和碴土排出顺畅，土仓内的碴土必须具备良好的流塑性、低的内摩擦力、低的透水性。一般情况下碴土不一定具有这些特性，需要向开挖面或土仓内注入泡沫或其他添加剂，并通过刀盘和土仓内搅拌棒进行强制搅拌，使碴土具有可塑性和不透水性，螺旋机栓塞作

39、用良好、排土顺畅，土仓内的压力容易控制和稳定。5.3.3.2 挖掘开始挖掘开始于启动刀盘旋转和盾构机推进，用挖出的碴土充满土仓以产生限定压力，然后螺旋输送机开始旋转与掘进速率匹配并保持限定压力。一般要依据前一挖掘阶段采集的数据优化而定。刀盘开始旋转，确定旋转速度，推进油缸和螺旋输送机停止运转。一旦土仓里的土压达到限定压力要求，即可开动螺旋输送机，并调整其旋转速度以保持土仓中的限定压力。5.3.3.3 挖掘过程中在挖掘过程中，使土仓的进土量和出土量保持平衡，就必须仔细监控土仓中的土压和螺旋输送机的排土量，挖掘过程中采取以下措施： 盾构机掘进速度根据保持刀盘前方稳定所需的限定压力而设定。刀盘上还要

40、储备足够的动力，以处理突然发生的问题。 螺旋输送机的转速设定为可以排出和被挖掘泥土与注入物质相等的弃土量。在选定转速之前，要了解螺旋输送机在实际地层条件下的排碴效率。 当限定压力因地层条件、螺旋输送机排碴效率或土仓里的混合条件发生变化而变化时，就必须及时优化螺旋输送机的转速。 如果调整螺旋输送机的转速不能使限定压力达到要求时，就改变盾构机掘进速度。5.3.3.4 开挖监控 限定压力限定压力有三种效果： 与地下水压保持平衡，防止盾构机周围的地下水循环以及大量地下水涌入土仓干扰刀盘前方的稳定。 平衡水平土压力，防止刀盘前方坍塌。 分担洞顶的稳定性，防止其坍塌而导致沉降，甚至危及地面。限定压力的数值

41、选择由地下水位和隧道的相关位置给出的静水压力和地层平衡压力的最大值可以确定。一般来说，完全平衡很难做到且没有必要，施工时要力求使设定值尽可能合理。在过高压力下操作盾构机会导致土仓严重发热，设备结构与切削刀具的严重磨损，以及刀盘和土仓卡壳的危险，也会造成过大的地面隆起；反之，会造成地层沉降过大或围岩坍塌。 土压控制盾构机的承压隔板在不同位置安装了土压传感器。在控制室里的监视屏上显示其压力，可帮助操作人员选择必需的限定压力；操作人员亦应经常检查螺旋输送机“栓塞”和弃土流动性的变化。如果有必要，要改变盾构机的掘进参数。 挖方量控制在整个施工过程中，操作人员必须检查盾构机是否按开挖路径排出泥土而没有超

42、量。检查出土量的一般方法是清点一个挖掘行程内装满泥土的矿车数量，可在一个行程结束之际才得出结果。三种掘进模式的主要工作参数 参数模式推 力（t）扭 矩（tm）刀盘转速（rpm）土仓压力(bar)螺旋机转速(rpm)开敞式800150011021035无412半敞开式10001800210380130.81.6612土压平衡式12002100300420121.63.56125.4 盾构机正常掘进施工方法5.4.1 盾构正常掘进施工准备在完成200米的试掘进后，将对始发设备进行调整，为其后的正常掘进准备条件，调整工作包括： 拆除临时管片、始发托架和反力架； 移动后续台车； 在盾构始发井和车站内铺

43、设双线轨道； 其他各种管线的延伸和连接。5.4.2 盾构机掘进控制盾构掘进由操作司机在中央控制室内进行。由工地技术人员计算初设正面土压力+水压力值。土压力值根据隧道埋深、土层性质和地面超载计算。设定值约为计算值的1.051.1倍。开始施工时，在盾构机的正面及盾构体的上下方设置土、水压力传感器监控平衡系统。打开出土闸门，依次开启皮带输送机、螺旋输送机和大刀盘，推进千斤顶，调整好各千斤顶的工作油压。此时大刀盘切削土体，盾构前进。盾构机根据设计的正面土压力自动控制出土速度和掘进速度。盾构机的行程、上下左右四个区域千斤顶压力、螺旋输送机转速、盾构扭转、俯仰等参数将显示在显示屏上，盾构机司机及时做好参数

44、记录，并参照仪表显示、人工测量资料和施工经验调整盾构机姿态和各项参数，使盾构机始终按设计的轴线推进。5.4.2.1直线段推进和地层变形的控制推力、推进速度和出土量三者的相互关系，对盾构施工的轴线和地层变形量的控制起主导作用，所以在盾构施工中要根据不同土层和覆土深度、地面建筑物、监测信息的分析及时调整土仓压力值和注浆量的设定。同时要求推进坡度保持相对稳定，控制一次偏量，以减少对土体的扰动，为管片拼装创造良好条件，据此达到对轴线和地层变化在最佳状态下的控制。5.4.2.2 曲线段推进和地层变形的控制当盾构机在曲线段推进时，根据曲线的施工特点调整推力、推进速度、出土量和注浆量，并根据地层变形信息数据

45、及时调整各种施工参数，以期在尽量短的时间内将土压平衡值和注浆量调整至曲线推进的最佳状态。盾构的曲线推进实际上是将处于曲线的切线位置上的管片进行折线拟合。因此推进的关键是确保对盾构头部的控制，由于曲线推进盾构环环都在纠偏，为此必须做到勤纠，而每次的纠偏量不能过大，管片纠偏通过盾构机SLS-T系统计算，利用封顶块位置的转向实现。从而达到有效控制轴线和地层变形的目的。5.4.2.3盾构掘进中的方向姿态控制由于盾构隧道岩层变化大，软硬不均，有曲线及坡度变化，盾构机掘进时易发生方向偏差，因此在施工中应严格控制盾构机的姿态，并正确纠偏修正蛇行，以免产生过大的地层损失而引起地层变形。5.4.2.4盾构机产生

46、姿态偏差的原因和偏差标准 滚动偏差盾构机滚动偏差是由于刀盘切削开挖面土体产生的扭矩大于盾构机壳体与隧道洞壁之间的摩擦力矩而产生的。在8、9地层中岩层稳定性较好，盾构机壳体与洞壁之间只有部分产生摩擦力提供摩擦力矩，当此力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时将引起盾构本体的滚动，过大的滚动会影响管片的拼装，也会引起隧道轴线的偏斜。一般情况下，当滚动偏差超过0.5时，应及时对滚动偏差进行纠正。方向偏差方向偏差产生的主要原因有： 小曲线上掘进时，在盾构推进过程中由于不同部位推进千斤顶参数设定的偏差易引起掘进方向的偏差； 由于盾构主体表面与地层间的摩擦阻力不均衡，开挖掌子面上的土压力以及切削欠挖地层所引起

47、的阻力不均衡，都会引起一定的偏差； 由于开挖面岩层分界面起伏大，开挖面的岩层软硬不一致会引起方向偏差； 受盾构刀盘自重的影响，盾构也有低头的现象，引起竖向偏差。当盾构机的水平方向角或竖直方向角偏差大于规范值时，要及时进行纠正。5.4.3 盾构机的姿态监测方法 滚动角的监测采用电子水准仪测量高程差，进行滚动圆心角计算的方法监测。可在土仓隔墙后方对称设置两点（测量标志），使该两点的连线为一水平线并且其长度为一定值L，测量两点的高程差，即可算出滚动角。盾构机滚动测量示意图A、B为测量标志，a、b为盾构机发生滚动后测量标志所处的新位置，Ha、Hb为测出的两点的高程，为盾构机的滚动圆心角。=arcSin

48、（HbHa）/L如果HbHa0，那么盾构机逆时针方向滚动，如果HbHa0，那么盾构机顺时针方向滚动。 竖直方向角、水平方向角的监测采用全站仪直接测量盾构机的竖直方向角、水平方向角的变化，可得到盾构的方向偏差。 自动监测盾构机带有自动测量激光导向系统，该系统是在一固定基准点发出激光束的基础上，计算机器的位置来工作。知道了机器位置，便可计算其对设计线路的偏差，并将信息反馈在显示器上，操作人员通过控制系统进行调整。测量机器位置，使用目标装置（激光靶板）和倾角罗盘装置。激光靶板测量激光束的射入点和射入角，内置测斜仪测量机器在两个方向的转角。自动监测与人工监测相互辅助，可提高盾构机姿态监测的精度。5.4

49、.4盾构机姿态调整措施与方向变化 滚动偏差当盾构机滚动偏差超过0.5时，盾构机会报警，提示盾构机操作手必须对刀盘进行纠偏，盾构机滚动偏差采用刀盘反转的方法纠正。 方向偏差控制盾构机方向的主要因素是控制推进千斤顶的推力，通过调整各推进油缸的推力来调整盾构机掘进机的姿态。一般的原则是，当盾构机出现下俯时，可以加大下侧推进油缸的推力，当盾构机出现上仰时，可加大上侧推进油缸的推度来纠竖直方向的偏差。但控制盾构机的方向需要有丰富经验的操作人员实现，操作人员要根据自动导向系统量测的结果和在控制室监示器上显示出来的盾构机当前位置和设计位置以及相关的数据和图表，平缓地调整各分区千斤顶的推力让盾构机接近设计线路

50、。 方向控制所采取的措施在盾构掘进机上安装目前比较适用的SLS-T导向系统，并实现电脑程序化和自动化控制。同时采用人工测量复核，以确保掘进方向的准确。 采用人工监控，主要是控制盾构的滚动角、水平方向角、垂直方向角，也就是在盾构机上安设固定的测量控制点，以检测盾构的偏转。 采用自动监测，主要在盾构机上安装STS-T激光导向系统，其采用以下基础坐标系来精确定位和方向控制。 偏差调整滚动偏差调整：开挖掌子面推进的支撑反力由管片提供，刀盘切削土体的扭矩主要是盾壳与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡。在岩层较好的地层，盾壳与岩层之间也有部分摩擦力提供力矩。当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时，将引起盾体

51、滚动，滚动过大就会影响管片拼装，从而引起隧道轴线偏斜。若盾壳已发生偏转，则采用刀盘反转，慢慢调正。 纠偏注意事项在转换刀盘转动方向时，应保留适当的时间间隔，切换速度应缓慢均匀；根据盾构机前的掌子面地层情况及时调整掘进参数、掘进方向，避免引起更大的偏差；对于盾构机蛇形运动的修正，应以长距离慢慢修正为原则，如果修正过急，蛇形反而会更加明显。在直线推进的情况下，应选取盾构机当前所在位置点与设计线上远方的一点作一直线，然后再以这条直线为新的基准点进行线形管理。在曲线推进的情况下，应使盾构机当前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。5.4.5盾尾密封脂的压注盾尾密封脂是隧道防水的一道重要屏障，盾尾密封

52、脂的压入由盾构机司机在控制室控制，可由注脂泵根据计算机设定压力自动压注，也可根据推进时间手动控制。同时注意以下几点： 保证密封脂质量， 控制好盾构机姿态，防止盾构机猛调猛纠，尽量使盾尾与管片的间隙均匀。 注浆压力不能过高，防止盾构机盾尾密封刷被击穿。5.5 特殊地段施工方法5.5.1穿越建筑物的措施 在盾构机掘进到建筑群之前委托房管部门或权威部门对地面建筑物进行检测、录像、拍照和记录，对其鉴定并签字，以备后查。根据鉴定的情况再决定是否需要进行加固。并调查建筑物的基础形式，当发现桩基侵入隧道时，处理完成后，方可通过。 在盾构机到达建筑物之前调整好姿态，严格线形控制，减少轴线偏差并及时纠偏，尽量减

53、小盾构纠偏量以减小对周围土体的扰动。 在穿越建筑物群时，采用土压平衡掘进模式，以保证地面的稳定。 在掘进过程中严格进行同步注浆，设定合理的注浆量和注浆压力。准确设定土仓压力值，严格控制土压平衡确保开挖面稳定。 加强对建筑物的变形、沉降的监测，根据监测信息及时优化施工参数，盾构穿越后，仍需监测一段时间，直到沉降变形基本稳定为止。 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。5.5.2 盾构机在上软下硬地层中掘进的措施盾构机穿越上软下硬的地层是指开挖面下部分为硬岩（8Z,9Z），上部分为软岩（6Z,7Z）,即开挖面岩石抗压强度差别很大，岩层分界较明显。这种“软硬不均，上软下硬

54、”且含水量较大地质极易引起隧道顶部软弱而超挖，局部塌方，地表过量沉降甚至地表沉陷。主要从以下方面考虑： 以合理的刀具配置掘进软弱不均上软下硬的地层，避免出现推不动时才更换刀具。在软岩地层换刀要提前加固。 在上软下硬的含水地层里掘进，极易发生喷涌，大量的喷涌造成水土流失也是地表塌陷的重要因素之一（对喷涌问题已有专门讨论，不赘述）。盾构机在这种软硬不均，上软下硬的地层中掘进，常出现盾构机姿态难以控制的情况，具体体现在蛇形量过大，水平和高程偏差超限（规范要求不得超过50mm），因此在此类地层中掘进应控制好推进速度，合理分配各分区千斤顶推力，避免抬头，同时切忌大扭矩，大推力推进，发现偏差时应及时纠正，

55、不得过急过猛地纠正偏差。 采用土压平衡模式掘进，严格控制出土量，及时调整进尺和出土量的关系。盾构机进入到上部为土层，下部为强风化、中风化岩层，这种情况下防止盾构机抬头和走偏是施工控制的关键。及时有效地调整各项施工参数，特别是前仓压力的设定和千斤顶推力的合理分配。为了防止盾构机抬头，适当加大顶部千斤顶的顶推力，平衡盾构机由于前方土体上软下硬而作用在上下千斤顶不均衡的压力，保证盾构机平稳推进。5.5.3穿越仑头村后底岗硬岩段施工 硬岩段岩层自稳能力好，采用敞开式掘进模式推进。 隧道穿越7、8、9地层时，为延长刀具的使用寿命，还可在施工中向刀盘前加入水或泡沫，减小刀盘扭矩，降低刀具温度，以延长刀具寿

56、命。 隧道穿越微风化地层时，刀具磨损较多，因此在掘进过程中，需合理选择推力，加强刀具管理，充分利用滚刀切割硬岩，及时添加泡沫减小摩擦力延长刀具寿命。 施工中，根据微风化岩强度高的特点，合理配置刀盘及刀具，同时加强设备管理，做好设备故障诊断及定期保养，提高设备利用率。5.6常见事故预防及处理措施5.6.1 防止盾构机结泥饼施工技术措施盾构机穿越易结泥饼的、地层时，盾构机掘进时就可能会在刀盘特别是刀盘的中心部位产生泥饼，当产生泥饼时，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率，甚至无法掘进。施工中拟采取的主要技术措施为： 在到达这种地层之前把刀盘上的部分滚刀换成齿刀，增大刀盘的开口率。

57、加强盾构掘进时的出土管理，密切注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态。 刀盘前部中心部位布置有数个泡沫注入孔，在这种地层掘进时可以适量增加泡沫的注入量，减小碴土的黏附性，降低泥饼产生的几率。 刀盘背面和土仓压力隔板上设有搅拌棒,以加强搅拌强度和范围,并通过土仓隔板上搅拌棒的泡沫孔向土仓中注射泡沫,改善渣土和易性,增大渣土流动性. 必要时螺旋输送机内也要加入泡沫，以增加碴土的流动性，利于碴土的排出。 一旦产生泥饼，可空转刀盘,使泥饼在离心力的作用下脱落.开挖面确保稳定下可采用人工进仓处理的方式清除泥饼。5.6.2防止盾构机螺旋输送器喷涌的技术措施由于基岩裂隙水发育，且得到珠江水系的补给，富水性好，

58、相对隔水层减弱了沙层与基岩裂隙水的水力联系，但隔水层厚度不一致且常缺失，因此这种地层在盾构机没有连续掘进以及同步注浆不密实形成流水通道，水压较大，土质不良，进入土仓的渣土不具有一定的塑性（粘土矿物质含量少，密水性差），承压水与无塑性渣土容易形成螺旋输送器喷涌。针对这种情况拟采用下列措施： 隧道下坡并处于硬岩含水地层中必须切断管片与围岩间隙汇集的地下水与开挖面的水力联系，管片处于硬岩含水层中长度越长，管片背后存储的水力和压力就越大，这就要求同步注浆效果必须达到完全封闭衬砌空隙并阻水，避免土仓与管片背后形成水力通道。 采取土压平衡模式掘进，严格控制进尺、出土量，保证盾构机连续均衡快速通过该区域。

59、及时对盾尾密封刷添加足量的油脂，确保盾尾的密封性，防止因盾尾密封性不好发生涌水、涌沙现象。 如果发现有涌水现象，将螺旋输送器前端退出土仓，并关闭土仓闸门。启用保压泵，将渣土直接泵送至渣土车。在关闭螺旋输送器的情况下继续掘进，让切削下来的土体挤出土仓内的水，但要预防仓内压力过高，造成盾构机前方隆起、冒浆和击穿盾尾密封等事故。 加强地面监测，及时进行信息反馈。5.6.3盾构机掘进过程中管片上浮控制措施 盾构机在掘进地过程中，隧道管片位移多数情况下是管片上浮，主要受工程地质、水文地质、衬背注浆质量、盾构机姿态控制等方面的影响。 引起管片位移的因素分析 衬背环形建筑空间当管片脱出盾尾后，由于盾构掘进过

60、程中的蛇形运动，超挖以及理论间隙，管片与地层间存在一环形建筑空间，在软岩地层中，这一环形建筑空间在管片脱出盾尾后，如果不及时进行同步注浆填充环形建筑空间，拱顶围岩极有可能产生变形引起地表过量沉降。但这种变形消除了隧道管片与围岩的建筑空间，有利于及时约束管片上浮的趋势。但在硬岩地层中，管片脱出盾尾后，环形建筑空间在相对长的时间内是稳定的，如不及时填充此空间，脱出盾尾的管片是处于无约束的状态，给管片的位移提供了可能的条件。 硬岩含水地层在透水地层中盾构机掘进形成的环形建筑空间在充满水或初凝时间很长的浆液的情况下，假定隧道管片全部浸泡在盾构掘进形成的“圆形坑道”之中，当管片所受到的浮力大于管片本身的

61、自重，隧道管片在全断面地下水（或未凝固的浆液）的工况下，管片本身就有上浮的趋势。 衬背注浆工艺从注浆工艺来分析，引起管片上浮的原因有两个，一是注浆量不足。在盾构机掘进的过程中，实际注浆量应该达到理论建筑空隙量的150200。该区间盾构开挖断面扣除管片外径面积每一环的理论空隙量为4.05m。考虑到运输和管道输送、压注过程中的损失，进入到衬背环形建筑空间的浆液量不能完全填充密实管片与围岩间的建筑空间，尤其是隧道顶部分。这也给管片提供了上浮空间。二是注浆压力不足。盾尾注浆孔口的注浆压力应大于隧道埋深处的水土压力，考虑到现场对注浆压力的管理和控制不能完全和理论值吻合，导致衬背浆液不能密实的充填圆形建筑

62、空隙，造成管片上浮。 控制管片上浮的措施 选择合适的浆液性能在浆液性能的选择上应该保证浆液的充填性、初凝时间与早期强度、限定范围防止流失（浆液的稠度）的有机结合，才能保证隧道管片与围岩共同作用形成一体化的构造物。盾构隧道衬背注浆的浆液配比应进行动态管理，依据不同地质、水文、隧道埋深等情况的变化而不断调整浆液性能，以控制地表的沉降和保证管片的稳定。 控制盾构机姿态盾构机过量的蛇形运动必然造成频繁的纠偏，纠偏的过程就是管片环面不均的过程。所以要求要盾构机掘进过程中必须控制好盾构机的姿态，尽可能的沿隧道轴线作小量的蛇形运动。发现偏差时应及时逐步纠正，不得过急过猛得纠正偏差，人为造成管片环面受力严重不

63、均。 管片上浮后的处理措施一旦发现管片上浮，必须立即停止盾构机掘进，对已上浮的管片通过注浆孔二次注浆，注浆顺序应顺隧道坡度方向从隧道拱顶至二侧最后压注拱底。当打开拱底注浆孔无渗水时，可以终止注浆。5.6.4盾构机滚动预防及处理措施 在掘进过程中，有针对性的加注泡沫减小刀盘扭矩，消除产生盾构机发生滚动的外力因素。 及时注浆，确保注浆量，采用活性浆液等措施增大盾构周边摩擦力控制盾构滚动。 通过改变刀盘旋转方向来纠正盾构滚动。 放慢推进速度，采用刀盘正、反转的措施对盾构机滚动进行控制。5.6.5 注浆管堵塞预防及处理措施 堵管原因分析 浆液配合比采用同步注浆工艺进行衬背注浆，对浆液的性能要求是浆液不

64、易离析、易压送、充填性好、早强、经济性好。综合平衡选择浆液性能是确保同步注浆质量的关键。 浆液运输浆液的运输包括地面拌和站经输送泵泵入储料罐，再由下料管放至井下的浆液运输车，然后运至隧道内，经砂浆泵泵入盾构机储料罐中。由于砂浆经过多次倒运，运输管路弯曲且运输环节多，浆液在运送过程中静置时间过长，极易引起浆液的离析。 注浆管路被污染工序交接和班组交接时，管路未进行清理，造成管路中残留的浆液在管壁固结沉淀。 材料品质中粗砂粒径不适应盾构机配置的同步注浆管路。另外砂未经过筛分，粗粒混入浆液引起管路阻塞。 盾构机同步注浆管路系统由于盾构机内空间狭窄，各种管路错综复杂弯头很多，浆液长期在管路中沉积极易形

65、成浆垢。 其他机器故障停机或人为的注浆停顿都会造成浆液在管路中凝固堵管。由于隧道周边围岩地质和水文情况的不断变化，围岩渗透和扩散浆液的能力不尽相同，注浆压力及注浆量也应随着不同地质条件作相应的调整。不相适应的浆液配比和注浆参数也是造成堵管的原因之一。 预防堵管措施 浆液运输管路的铺设，要避免管路弯曲造成浆液流速缓慢而沉淀。地面储料罐至井下浆液车中途下料要采用大口径输送管放浆，缩短放浆时间，同时将浆管口尽可能靠近浆液车底部，打开闸门即可依靠浆液自重放浆。 紧凑安排工序，缩短浆液在隧道内的运输时间。在洞口和砂浆车位置设置电源插座，专供砂浆车搅拌电机用，保证砂浆车搅拌器正常连续工作，避免因施工停顿时

66、间过长而引起浆液离析。 砂浆车向盾构机储浆罐泵浆时，降低出浆管高度，同时开启搅拌机搅拌浆液。 在不影响其他管路及运作空间的前提下，适当改善同步注浆管路，减少弯头、增大管径，避免浆液在管路中沉积、堵塞。 保证盾构机及后配套设备的正常连续运行。坚决避免盾构机在推进过程中人为的停机造成同步注浆工序中断而浆液凝固堵塞。6 盾构施工测量 测量控制的重点是：盾构机的始发姿态、掘进姿态、管片姿态。6.1 始发前的盾构姿态控制始发前的盾构姿态主要是靠盾体始发托架和反力架的的安装精度来控制的，同时反力架的安装精度还直接影响到环片的拼装姿态，因此对于盾体始发托架及反力架的控制尤为重要。在进行完始发定向联系测量后,

67、根据底板平面及高程控制点对始发托架进行定位。在盾体组装完成前，开始进行反力架的定位。始发托架及反力架的安装要全过程进行监控，保证始发托架和反力架的左右偏差控制在10mm之内，高程偏差控制在5mm之内，反力架的与隧道设计轴线法平面偏差2。6.2 正常掘进过程中的导向系统监控及维护盾构导向系统是隧道质量保证的重要因素之一，在掘进过程中对导向系统的监控及维护尤为重要。在掘进过程中，对VMT导向系统运行的可靠性进行定期检查，即盾构姿态的人工检测。盾构姿态人工检测工作一周进行一次，同时利用环片检测的方法每天对导向系统运行的可靠性进行检测。除了定期对盾构姿态进行人工检测，同时还对TCA激光站及定向棱镜的稳

68、定性进行检查。在始发前，导向系统的激光站及定向棱镜安装在始发井内，不要轻易进行改动。6.3 掘进过程中的环片检测在掘进过程中，每天对环片姿态进行检测，及时为后续盾构掘进设置参数提供指导，同时利用环片姿态对盾构导向系统工作的可靠性进行监控，当最后拼装的环片（即与推进油缸邻接的环片）姿态值与盾构姿态后参考点偏差值较大时，可以怀疑导向系统工作的可靠性，并及时进行相关的人工检测工作。6.4 地面监测 始发井周围房屋的监测从渔具厂车间沉降观测成果汇总表看，累计沉降值最大点为16.5mm，最小为1mm。从整体来看沉降已基本稳定。 始发井搅拌站沉降监测通过对搅拌站沉降点进行观测，累计沉降量最大点为12.8m

69、m，最小点为4.6mm； 始发井南端的公路始发井南端的公路即为全线监测布置的第一主断面是横向布设在左右线中线上的，平均每间隔5米布设了一个监测点，用0.8m直径20mm的螺纹钢打入土体0.75m,并用混凝土加以保护。共11个点(点号依此是GJ-0-GJ-10)。一天监测两次,上下午各一次。通过对断面的监测,累积沉降最大的为GJ-4沉降为9.9mm，最小GJ-0为2.1mm，都小于预警值20mm。考虑到路面经常有重型车通过对其产生的影响，可以肯定在盾构掘进的前200m，地面公路是稳定的。 加工厂厂房加工厂厂房是横向分布在左右线线路上的(成条状)，厂房在线路方向上的长度为6m，监测点布设在承重结构

70、上，累积沉降最大的C8点10mm，最小的点4mm，都远远小于预警值20mm。通过对以上四组不同的监测对象的沉降情况来看，在始发井南端的地层都很稳定，同时考虑到隧道埋深，可以推测盾构在通过仑头村时，对地表的扰动很小，相关盾构掘进参数设置可以确保盾构施工的安全。7 隧道质量7.1 隧洞管片安装质量控制措施管片安装质量指满足要求的管片安装到了准确的位置，主要控制措施有： 止水条的位置、种类是否正确； 止水条与管片是否牢固连接； 管片是否有不符要求的裂缝、破损等缺陷； 管片的类型是否正确（标准环或左、右转弯环）； 管片的标志是否齐全，是否已达龄期。 管片运输中要轻吊轻放，避免碰撞。 安装管片时要缓慢、

71、均匀，对好位置后才可上螺栓。 插入螺栓困难时，要分析原因，仔细调整位置，切忌大幅移动，强行插入。 要避免管片间有较大错台。要避免安装过程中损坏止水条。管片安装质量主要控制措施具体如下：达到龄期并检验合格的管片由平板车运到场地，再由龙门吊卸到专门的管片堆放区。在卸下之前将对管片逐一进行的外观检测，不符合要求（裂缝、破损、无标志等）的管片将被立即退回。标准和左、右转弯管片应分开堆放，以方便吊运和存量统计。管片贴上止水条和缓冲垫后，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。运送管片到盾构机附近后，用专门设备卸到靠近安放位置的管片输送平台上，掘进结束后，再由管片输送器送到管片安装器工

72、作范围内。管片拼装时先就位底部管片，然后自下而上左右交叉安装，每环相邻管片要均匀摆布并控制环面的平整度和封口尺寸，最后插入封顶管片成环。插入封顶管片前在其两侧均匀涂抹肥皂水作为润滑剂以利于拼装。管片在现场安装前仍要进行一次检查，在确认管片质量完好无缺和止水条粘结无脱落后，才允许安装，管片拼装成环时，其连接螺栓先逐片初步拧紧，脱出盾尾后再次拧紧。当后续盾构掘进至每环管片拼装之前，对相邻已成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧。管片在盾尾内拼装完成时，偏差控制为：高程和平面50mm；每环相邻管片高差5mm，纵向相邻环管片高差6mm。对掘进过程中出现的管片裂缝和其它破损，要及时观察纪录并提醒盾构

73、机操作手注意，并要选择合适时间对管片进行修补。7.2 隧洞管片安装质量情况盾构施工右线试掘进阶段，隧洞掘进及管片安装质量整体较好。隧洞在掘进拼装前期出现了个别错台超标、管片破损及局部漏水现象。在出现上述情况后，对产生原因进行分析，及时调整工班在掘进时盾构机的掘进参数，并加强盾构掘进姿态、管片拼装的选型的控制，在后来的掘进中避免了管片错台超标及管片破损的质量问题。对管片局部漏水进行了二次注双液浆，对同步注浆配合比进行调整并加大注浆量，避免了漏水再发生。8 施工管理施工管理的好坏直接影响到工程是否得以顺利开展，是否能在保证安全、保证质量的情况下取得最佳的经济效益。8.1组织机构项目经理部由项目经理

74、、书记、总工程师、总机械师、总会计师组成，下设工程部、机电部、办公室职能部门。指 挥 长 李 永 利项目经理 李 海 峰 总机械师 韩 冰总工 王新线 副总工 姚明会总会计师 郝文礼工程部 徐 亮物资部 靳建民机电部 王 成合同部 黄宏军办公室 林宏伟财务室 郝文礼一工班 郑 浩二工班 谈家龙三工班 刘 彪四工班 黄 胜 施工组织机构图8.2 劳动力组织项目部机电设备部负责盾构法施工的组织、管理及设备保障工作，工程技术部负责施工技术方案的制定、盾构施工技术指导、量测、试验以及相关内业资料的收集整理和上报。机电设备部下设四个盾构施工工班，二个地面施工工班、一个维修班；工程技术部下设量测班、试验室

75、、一个管片维护组；项目部另设一个渣土外运队。施工高峰期项目部总人数155人，其中管理人员26人，施工生产人员117人，后勤保障人员12人。各工班岗位人员组成如下： 盾构施工工班机电设备部下设四个盾构施工工班，1、2工班负责右线隧道施工，3、4工班负责左线施工，各线工班倒班作业并各设一名机电副部长负责现场施工的日常管理。工班作业内容为盾构机推进、管片安装、洞内运输、轨道及辅助设施铺设、同步注浆和卫生清理等工作。工班作业人员组成如下表：盾构施工工班劳动力分配表 序号岗位名称人数备注1土建工程师兼工班长12盾构机司机13管片拼装手14注浆工25油缸操控手16管片工47电瓶车司机28调车员29洞口勤务

76、工2合 计164=64人 地面综合施工工班地面综合施工工班负责渣土、构件、材料和配套设备的垂直吊运、地面水平运输及存放；注浆浆液制备；管片的装卸、堆码、下井；管片维护组专职负责软木橡胶垫的粘贴和管片的保护及修补工作。各工班人员组成如下表：地面综合施工工班劳动力分配表 序号岗位人数备注1地面工班长12龙门吊司机33搅拌站司机14装载机司机15拌浆工26管片吊装工27场地勤务工2合 计122=24人 维修班机电设备部下设维修班，负责现场所有设备、机器的维修保养工作。维修班劳动力分配表序号岗 位人数备注1电气工程师兼维修班长12电气工程师13机械工程师24机修工45电、焊工46充电工2合 计14人8

77、.3 施工管理在施工过程中，除了遵循有关规定外，还针对盾构施工的特点，制定了一些管理规定，包括盾构安全操作规程、操作手管理规定、盾构机维修保养管理制度、盾构机施工岗位职责、盾构施工作业指导程序、管片安装质量缺陷处罚管理制度等。这些制度的建立健全为作业人员日常操作规定了标准和行动指南，为工程的安全质量进度提供了有力保障。9 几点体会经过仑大项目的掘进施工，对盾构机及其配套设备有了较深的认识与体会，对盾构施工管理也有了一个提高。 盾构施工是一个动态管理的过程。从掘进到管片的安装、测量与地面监测数据的相互关系，都是密不可分的统一运作过程，这就要求施工过程中实行动态管理，根据掌握的地质情况、施工和测量数据，随时对掘进参数和施工环节做相应调整。 测量工作对盾构施工起到了真正的指导和监督作用，因此，准确、及时的施工测量与监测是盾构姿态正确与否的关键。 掘进参数的不同取得的结果也不同，可见合理的推力、刀盘转速和泡沫加入是取得较快掘进速度的关键。对于土压平衡盾构施工尤其重要，有效的碴土改良将起到事半功倍的效果。 不断地从管理、技术等方面加强质量管理工作，如对操作手作进一步培训、从盾构机姿态和管片姿态的关系深入分析、从千斤顶的推力与受力管片姿态的关系进行进一步的探讨，确保隧道施工的质量达到有关的规范和设计要求。 盾构机及其配套系统的合理配置和良好的工作状态是盾构掘进得以顺利实施的关键。