盾构始发专项施工方案

四、盾构始发方案 4.1 盾构施工总体安排 4.1.1 盾构施工工期安排

见附图1 盾构施工工期安排。

4.1.2 盾构总体施工方案

盾构采用整机始发。在盾构完成试掘进后，进入正常掘进阶段。拆除盾构井内

的负环管片、反力架等。在盾构始发时，管片、管线、砂浆等材料从预留出土口吊入隧道内，然后由电瓶车牵引编组列车将管片、管线、砂浆运抵工作面。泥浆管路及电缆线路均从预留口接入隧道内盾构工作面。在拆除负环管片后，盾构隧道进排泥管线均移至盾构工作井，轨线管片等材料从盾构工作井吊入，砂浆从盾构工作井放入编组列车的砂浆车内。

盾构在切入土体时，为确保利用上部千斤顶，整体向前推进，负环管片设置为

全环闭口环，错缝拼装。拼装负环管片前先安装反力架和负环钢环。盾构整机始发方案示意图4-1。

反力架负环钢环负环管片前体中体拖车Ⅰ盾尾连接桥拖车Ⅱ拖车Ⅲ拖车Ⅳ图4-1 盾构整机始发方案示意图

4.1.3 盾构始发场地平面布置

见附图2 镇龙站盾构始发场地平面布置图。

渣土坑：设置两个渣土坑，存土高度4m，总存土量27m3。 出土龙门吊：两台45t龙门吊，布置位置如图，跨度26m。

出渣道路：宽度为5m，行车道为车站底板覆土回填后，采用200mm厚素C20混凝

土铺设。

料库：采用10m*5m活动板房，并设专人管理。 水泥库：采用10m*5m彩钢板房。

砂石料场：采用15.27m*7.2m混凝土硬化场地堆放。 搅拌站场地：采用15m*9m硬化场地。

充电房：采用12m*3m，布置于盾构吊装孔两侧，采用24砖墙砌，内部做防水处理，中部采用12砖墙进行分割成4个3m*3m的水池，可存水冷却。

安全通道：采用标准梯笼，高度应根据现场实际进行设计。

4.1.4 盾构人员准备情况

主要管理人员：项目经理1名，项目总工1名，工区副经理1名，工区土建负责人1名，工区机电负责人1名，技术人员4名，施工队长2名，班长4名，材料员2名，安全员4名，质检人员2名。

主要作业人员：盾构机主司机4名，盾构机副司机4名，管片拼装手4名，电瓶车司机4名，电工4名，电气焊工4名，机械维修保养工12名，线路维护工4名，地下隧道配合工20名，龙门吊司机4名，挖掘机司机4名，盾构砂浆搅拌站8名，地面配合工24名。

4.1.5 盾构设备准备

1、出土用2台45t龙门吊，等待场地具备条件进场安装。

2、出土用电瓶车4列、渣车底盘8节、浆车4节、管片8节车以及渣土斗已整修完成，存放于盾构机整修基地，等待进场；

3、砂浆拌和站，搅拌罐已整修完成，存放于盾构机整修基地，等待进场；

4.1.6 水、电接口

盾构施工用水采用镇龙站自来水接口直接接入使用。

盾构机用电采用10KV高压，由变压器房引至盾构机上接入使用。

4.2 盾构始发流程

见图4-2盾构始发流程图。

洞口土体加固安装盾构始发托架盾构机组装和空载调试洞门凿除安装反力架、洞口密封安装负环管片、盾构机负载调试盾尾通过洞口密封后进行注浆回填

图4-2 盾构始发流程图

4.3 端头地层加固 4.3.1 端头地层加固

考虑镇龙站东侧采用放坡+搅拌桩止水并采用直径500@400搅拌桩基底加固的基坑开挖方案，盾构始发前在主体结构端墙外侧施做1.2m厚模筑C20砼墙后，再回填、反压覆土始发。

4.4 洞门凿除 4.4.1 洞门凿除流程

钻检测孔→洞门第一次凿除→围护桩背水侧钢筋割除→第二次凿除→围护桩迎水侧钢筋割除

4.4.2 洞门凿除时间

1）盾构始发前一个月，用风钻在洞门范围内钻1.5m深的检测孔，观测端头土体加固效果，确保凿除洞门安全；

2）确认端头土体加固达到效果后，进行第一次凿除洞门及背水侧钢筋割除； 3）10kv高压电安装后，盾构始发的前4天，进行第二次凿除洞门； 4）盾构始发的前2小时，割除洞门剩余的钢筋。

4.4.3 洞门凿除

为保证围护结构的稳定，凿洞分两阶段进行。第一阶段在端头井土体加固检验合格

后凿除；第二阶段在盾构机到达前和始发准备完成后快速进行。

开凿前，搭设双排脚手架，由上往下分层凿除，洞门凿除的顺序见图4-3。首先将开挖面墙钢筋凿出裸露并用氧焊切割掉，然后继续凿至迎土面钢筋外露为止。当盾构机刀盘抵达混凝土桩前约0.5~1m时停止掘进，然后再将余下的钢筋割掉，并检查确定无钢筋。

22002136620A546A2200879A说明： 洞门凿除顺序严格按照图示分块进行。A说明：1、阴影部分为第一次凿除部位，保留外排钢筋和保护层。 2、剩余部分为第二次凿除部位。

图4-3 洞门凿除的顺序

洞门凿除过程的应急措施：

洞门破除过程中发现有异常情况后，迅速用木板和型管进行临时支撑，防水洞门掌子面土体发生坍塌，支撑完后确保安全的情况下对洞门掌子面土体进行注浆加固。

若土体压力较大时，采用临时支撑完成后迅速用预先制作好的钢筋网片与钻孔桩的钢筋焊接一起后用木板和钢管支撑稳定。然后在围护结构外围进行注浆加固，同时在洞门里面进行注浆加固。

4.4.4 洞门凿除过程的应急措施

发现有异常情况后，迅速用木板和钢管撑住，防止土体坍塌然后尽快从围护桩外进行注浆加固。

若土体压力较大时，迅速用预先制作好的钢筋网片与围护结构的钢筋焊接一起，用木板和钢管支撑，然后在始发端头、洞门里进行注浆加固。

4.5 始发设施安装及调试 4.5.1 始发架安装

在后配套吊入始发位置后，依据隧道设计轴线定出盾构始发姿态的空间位置，然后推算出始发架的空间位置，利用垫薄钢板调节始发架的标高，达到要求的位置。

盾构始发前对始发架两侧进行必要的加固。利用预埋在车站端头混凝土平台的钢板与始发架进行焊接，并利用H型钢两边支撑保证左右稳定。

4.5.2 反力架安装

在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架安装。在安装反力架时，反力架端面与始发架水平轴垂直，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持平行。

1、安装反力架前，先将反力架位置定位，然后分节安装反力架部件并调节好位置。 2、定位反力架，利用垂线和经纬仪测量调整基准环的平整度，使其与始发架水平轴垂直。调整好后将反力架与底板混凝土平台的预埋件焊接固定。

图4-4 始发架及反力架安装示意图

4.5.3 盾构机调试

1、空载调试

盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试。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，及各种仪表的校正。着重观测刀盘转动和端面跳动是否符合要求。

2、负荷调试

空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负荷调试。负荷调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力。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。通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。负荷调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和隧道线型。

4.5.4 洞门的密封

洞门密封采用橡胶帘布和折叶式扇形压板进行密封，始发洞门密封见下图4-5，到达洞门密封见下图4-6。

4.5.4.1 安装步骤

1）洞门防水密封施工前，先检查材料的完好性，尤其是橡胶帘布是否完好，径向尼龙线密集排列和螺栓孔是否完好。

2）安装前清理完洞口的渣土和疏通A板预留孔并涂上黄油。 3）将螺栓旋入预先埋设在井圈周边的螺母内。

4）安装橡胶帘布及圆环B板，并用薄螺母固定在井壁上。 5）将扇形压板套在装有薄螺母等的螺栓上。 内衬内衬内衬固定环板B90固定环板B16°90固定环板B16°M20M24预埋钢环板A预埋钢环板A折叶压板折叶压板注浆浆液M20钢环板B板折叶压板螺母双头螺栓钢丝绳推进方向4.5.4.2 洞门处防水装置安装注意事项

1）由于橡胶帘布和扇形压板通过它与管片的密贴防止管片背注浆时的浆液外流，所以安装时螺栓必须进行二次旋紧。

2）防止安装扇形压板时损坏橡胶帘布。

3）检查盾构机盾壳表面是否有凸起物，若有凸起物需清理干净，以免撕裂橡胶帘布。

4.5.5 负环管片的拼装

盾构机始发时在反力架和车站内正式管片之间安装6环负环管片（全部为闭口环），

90°16固定螺栓固定螺栓固定螺栓预埋钢环板A折叶压板帘布橡胶密封板盾构盾构进洞时状态管片管片管片拼装后的状态进洞前状态 图4-5 始发洞门密封示意图 钢环板A板钢环板B板折叶压板螺母双头螺栓钢环板A板钢环板B板折叶压板螺母双头螺栓钢环板A板吊环帘布橡胶板吊钢丝绳环推进方向帘布橡胶板吊钢丝绳环推进方向盾构管片帘布橡胶板盾构盾构管片管片图1 盾头未到前图4-6到达洞门密封示意图 图2 盾尾未出前图3 盾尾出来后 每环临时管片分块数与标准管片相同，依次安放在托架上。负环管片拼装时用整圆器和控制盾尾间隙来控制管片拼装的真圆度。在内、外侧采取钢丝拉结和三脚架支撑等加固措施，以保证在传递推力过程中管片不会旋转浮动。

4.5.6 洞口始发导轨的安装

在围护结构破除后，盾构始发架端部距离洞口围岩必然会产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“叩头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨。安设始发导轨时应在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。

4.6 始发施工测量监测 4.6.1 始发施工测量

4.6.1.1 地面导线、高程测量

为确保本工程施工精度，进场后会同设计和业主，进行现场交接桩，办理相关的交桩手续。及时组织测量人员对有关的导线网、水准基点进行测量复核，检查导线点的坐标和水准点高程的准确性，对测得的结果平差后报监理工程师，并将所计算的结果与原始资料进行分析对比，如果误差在规范允许的范围内，则所移交的控制点作为施工放样的基准点，如果超出误差范围，报送设计单位进行修正，直到接受的控制点准确无误后方用于施工中，作为施工测量的依据。

（1）地面平面控制测量采用精密导线网，布设附合导线、闭合导线或结点网，测角中误差≤±2.5″，最弱点的点位中误差≤±15mm，相邻点的相对点位中误差≤±8mm，导线全长闭合误差≤1/40000。

仪器采用莱卡1020+全站仪进行测角、测边，该仪器的主要技术指标为测角精度土1\测边精度2mm+2ppm。

（2）地面高程控制测量采用加密网布成环线网，等级为Ⅱ等或Ⅲ等水准路线，水平误差≤±8L1/2mm。仪器采用索佳B20自动安平水准仪配测微器，精密铟瓦尺，该仪器主要技术指标为S1级，读数至0.01mm，精度为0.5mm，能满足高程贯通测量精度<土25mm。

4.6.1.2 联系测量 （1）车站定向

车站定向分车站盾构井投点和井上井下定向。

①车站投点采用NL垂准仪进行，该仪器标称精度为1：200000，投点时进行，每次共投三次，或按0°、90°、180°、270°四个方向投四点，边长≤2.5mm，取其重心为最后位置，投点误差≤±0.5mm。

②隧道开挖到2/3时采用陀螺经纬仪定向，井上陀螺定向边为精密导线边，井下定向边为在车站内设的导线边。仪器采用GAK1+T2陀螺经纬仪，标称精度20″。每条定向边两端点上定向各一次为一测回，半测回连续跟踪5个逆转点读数。先在井上定向边测定一测回，接着在井下定向边测定两测回，最后在井上定向边测定一测回。每条 边的陀螺方位角采用两测回的平均值。竖井导线定向见图4-7。 地面已知导线边经纬仪竖井洞内待求导线边隧道掘进方向1全站仪隧道掘进方向 图4-7 竖井导线定向示意图 （2）高程传递 通过工作竖井传递高程，将井上水准点的高程传递到井下水准点，采用S1级水准仪。经竖井向下传递高程采用悬吊钢尺（检定过），井上下两台水准仪同时观测读数，读数时为避免读数误差，进行读数三次，每次错动3-5cm以便检核；高程传递进行三次（三次置镜），当三次所测高差较差≤3mm时取其均值作为该次高程传递的成果。整个掘进过程中进行三次高程联系测量。竖井高程传递见图4-8。 井架塔尺 钢卷尺竖井隧道掘进方向 隧道掘进方向重锤水准仪塔尺图4-8 竖井高程传递示意图 4.6.1.3 盾构推进测量 复核线路设计三维坐标： 复核区间施工设计图上的所有三维坐标，项目总工、测量技术负责人签名，若有问题及时上报待审批后方可施工；

隧道内主控测量：按贯通测量预计方案的隧道控制测量的要求实行；

隧道内施工控制测量：以主控点为依据，用2级全站仪测量，测角2测回（左右角各1测回，均值之和与360º的较差小于6″），测边往返各测2测回；

控制点的延伸原则：先施工控制后主控控制，先检测后延伸；

盾构机及反力架的安装测量，方法：矩形控制法。精度：轴线方位角误差≤1′30″，机头平面、高程的偏离值≤±5mm；

掘进过程中盾构机姿态测量。提供瞬时盾构机与线路中线的平面、高程的偏离值，与自动导向系统所测值相比较更有利指导掘进。测量方法：拟合法，用全站仪测量“间接点”三维坐标，用小钢卷尺和水平尺测量盾构机的旋转、打折、俯仰角的计算参数，可求得盾构机的旋转角、打折角、俯仰角，用拟合法的计算程序将“间接点”三维坐标转换为盾构机机头中心的三维坐标及其与线路中心的设计坐标在线路法线面上的水平偏差和竖直偏差。精度：偏离值中误差≤±15 mm。掘进前50米每天测量一次，以后每隔40环测量一次，贯通前50米每天测量一次。其结果及时与ELS的测量结果进行比较，检查ELS是否正常；

掘进过程中环片姿态测量：按周期对环片进行检测，提供环片姿态信息有利于盾构机操作手操作，保证环片成型后的质量。方法：极坐标法：用全站仪直接测量环片的中心坐标和高程，同隧道中心设计三维坐标值比较，其差即为该环管片的平面和高程偏差值。精度：偏离值中误差≤±15 mm。掘进前50米和贯通前50米每天测量一次，中间每20～30环测量一次，两次测量将重复5环。及时提供信息以便指导掘进和注浆，确保隧道施工质量；

ELS的检核测量：施工中对自动导向系统的检核测量是保证环片和盾构机姿态的质量可靠手段；

修改ELS的测站（station）测量参数，定向（oritation）完成后，再进行掘进测量(advance)和方向检测（direction）；

掘进过程中随时进行方向检测，若发现问题及时校正。

自动导向系统(SLS-T)的测量（基本原理）： 通过人工测量的方法将TCA(智能型全站仪)中心位置的三维坐标以及与后视棱镜的坐标方位角输入控制电脑“station”窗口文件保存。TCA定向完成后，再在电脑上启动“advance”，TCA将照准激光标靶，并被

其接受。根据激光束的照电位置可以确定激光标靶水平位置和竖直位置，根据激光标靶的双轴测斜传感器可以确定激光标靶的俯仰角和滚动角，TCA可以测得其与激光靶的距离，以上数据随推进千斤顶和中折千斤顶的伸长值及盾尾与管片的净空值（盾尾间隙值）一起经由专用掘进软件的计算和整理，盾构机的位置就以数据和图表的形式显示在控制室的屏幕上。通过对盾构机当前位置与设计位置的综合比较，盾构机操作手就可以采取相应的操作方法尽快且平缓地逼近设计线路。使之与设计线路偏差保持在工程质量容许值之内，保证隧道按设计施工。理论与实践证明SLS-T的测量精度≤±15mm。

4.6.1.4 地下控制测量

地下控制测量包括地下导线控制测量和地下高程控制测量。 （1）地下导线控制测量

地下施工控制导线是隧道掘进的依据，直线隧道掘进大于200m时，曲线隧道掘进到直缓点时，应埋设洞内导线控制点，直线隧道施工控制点平均边长150m，特殊情况下，不短于100m。曲线隧道施工控制导线点宜埋设在曲线五大桩(或三大桩) 点上，一般边长不应小于60m，导线测量采用全站仪施测，左、右角各测二测回，往返观测平均值较差应小于7mm，每次延伸施工控制导线测量前，应对已有的施工控制导线前三个点进行检测。检测点如有变动，应选择另外稳定的施工控制导线点进行施工控制导线延伸测量。施工控制导线在隧道贯通前应测量三次，其测量时间与竖井定向同步。重合点重复测量的坐标值与原测量的坐标值较差小于10mm时，应采用逐次的加权平均值作为施工控制导线延伸测量的起算值。根据本标段的特点，拟在洞内布设三条地下控制导线。三条导线点间进行附合或闭合导线检测。 （2）地下高程控制测量

地下高程控制测量起算于地下近井水准点，每200m设置一个，也可以利用地下导线点作水准点，水准测量采用往返观测，其闭合差在±20Lmm(L以千米计) 之内，水准测量在隧道贯通前进行三次，并与地面向地下传递高程同步，精度同地面精密水准测量，重复测量的高程点与原测点的高程较差应小于5mm，并应采用逐次水准测量的加权平均值作为下次控制水准测量的起算值。

4.6.2 始发施工监测

4.6.2.1 主要监测项目

监控量测的项目主要根据工程的重要性及难易程度、监测目的、工程地质和水文地

质、结构形式、施工方法、经济情况、工程周边环境等综合而定，力求技术可行，经济合理。综合本标段支护结构形式、施工方法、工程地质和水文地质及工程周边环境，确定其监测项目有。

监测项目包含：地表沉降和管线监测，地面建筑物下沉及倾斜监测，拱顶下沉监测，净空收敛监测，衬砌环内力及应变，隧道底部隆起，土体水平位移，地下水位监测、墙体裂缝、墙体倾斜等。

4.6.2.2 监测布置 1、地表沉降和管线监测

沿两个盾构隧道轴线按5m间距布设地表沉降测点。同时，按30m间距布设地表横向沉陷槽测点，每个断面约9～12个测点。每个联络通道在中间各布置一个断面，每个断面约9个测点，横向间距1～7m。在隧道开挖影响范围内（2倍洞径）的主要地下管线上方地表沿管线轴线按5～10m间距布设地下管线沉降测点。地表及地下管线沉降监测布点应使测点桩顶部突出地面5mm以内采用NA2002全自动电子水准仪和铟钢尺等高精度仪器进行地表和地下管线沉降监测。测试频率：一般情况下掘进面前后<20米时1～2次/天；掘进面前后<50米时1次/2天；掘进面前后>50米时1次/1周；当盾构穿越重要建筑物、地段需要加强的地方可以适当加强测试次数及频率，并根据实际变形情况进行适当的调整。可根据施工条件和沉降情况增加或减少观测次数，随时将地表观测通息报告给施工人员。

2、地面建筑物下沉及倾斜监测

在区间盾构隧道施工影响范围内的房屋承重构件或基础角点、中部及其它构筑物特征部位布设测点。其观测频率与地表沉降观测频率相同。采用NA2002自动电子水准仪和铟钢尺进行量测。

3、拱顶下沉监测

沿隧道方向在左右隧道拱顶按5m间距布设拱顶下沉测点。采用苏光DSZ-2型精密水准仪监测，测试频率：开挖距量测断面前后0～2B时1～2次/天，2～3B时1次/天，3～5B时1次/周，>5B时1次/月（B为洞径）。

4、净空收敛监测

在左、右隧道内拱按4～7m间距布设水平收敛测点，与拱顶下沉测点在同一断面内。采用坑道式收敛仪进行量测。测试频率同拱顶下沉。

5、衬砌环内力及应变

在靠近构筑物或典型断面的左、右隧道内布设管片表面应力测点，每个断面沿管片圆环径向均匀布设4个测点。采用钢筋应力计、围岩土压力盒和钢弦式频率仪进行量测。测试频率同拱顶下沉。

6、隧道底部隆起

在靠近构筑物或典型断面的左、右隧道内布设隧道底部隆起测点，每5米布设1个测点。采用NA2002全自动电子水准仪、铟钢尺进行量测。测试频率同拱顶下沉。

7、土体水平位移

在靠近构筑物或典型断面处布设土体水平位移测点，土体水平位移测点距隧道边线2m左右。土体水平位移采用SINCO倾斜测试仪和PVC测斜管进行监测，土体的水平位移孔布设于盾构隧道的两侧，土体水平位移测点埋设用钻机在预定孔位上钻孔，将测斜管放入孔中，对好导槽方向，盖好顶盖，然后回填密实。

8、基坑内外情况观察

对开挖后工程地质与水文地质的观察，支护裂隙和拱架支护状态的观察描述、对建筑物的裂缝、墙壁的剥落等的描述。观察应在开挖及支护后立即进行。

9、地下水位监测

采用水位计及PVC水位管进行监测。安装和埋设时用钻机钻孔，在钻孔过程中避免出现塌孔。成孔后洗孔，将PVC水位管放入孔中，用砂土回填管与孔壁之间的空隙。当地下水位稳定后，就可以进行测试。

4.6.2.3 监测量测的实施阶段

第一阶段：施工前调查。各监测项目在盾构区间施工前应测得稳定的初始值，且不应少于两次。

第二阶段：施工开始至工程交验。 4.6.2.4 监测周期和注意事项 施工期间要对全过程进行观测。

各项监测工作的监测周期根据施工进程确定，在开挖卸载急剧阶段，间隔时间不应超过3天，其余情况下可延至5～10天。当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密监测。

当有危险事故征兆时，则需进行连续监测。

当周边建筑物出现裂缝时，除了要增加沉降观测的次数外，应立即进行对裂缝变化加以观测，观测裂缝首先要设置观测标志。设置标志的要求：当裂缝扩大时，标志就能

相应地开列或变化，正确地反映建筑物裂缝发展情况，观测方法可用千分尺量测裂缝标志的变化。

各监测项目遇有突发性事件则加强量测，一般每1～2小时监测一次。个别监测项目原则上应根据其变化的大小来确定观测的频率。如收敛位移和拱顶下沉的监测频率可根据位移速度及离开挖掌子面距离而定。

根据施工现场情况，若需特殊监测措施，施工单位应提出补充修改意见，并报监理、设计等单位共同研究确定。

4.7 始发的其他工作

1、盾构机在始发前对始发端头土体加固的效果进行检验，合格后开始掘进。 2、洞门水平运输，采用一列运输列车，铺设临时轨道来完成，运输列车由1节电瓶车、2节管片车、4节碴土车、1节浆车组成。

3、碴土运输用运输列车运至出土口，龙门吊吊装，临时储碴坑存放，自卸汽车外运出土；

4、盾构机已准确定位；

5、地面监测点已布设完毕并获得初始成果； 6、确保始发端头没有降水井；

7、当盾构机盾体脱离洞门密封圈后，开始进行同步注浆。

8、盾构机全部进入洞门后，立即封堵洞门，紧密扇形压板，防止洞门漏浆。当盾尾离开洞门约3米时，对洞口压注聚氨脂或双液浆封堵，同时启动盾尾油脂系统及同步注浆系统。

4.8 初期掘进

4.8.1 初期掘进长度的确定

1、本工程初期掘进长度设定为100米。100米的长度考虑了下几个因素： 1）盾构机和后方台车的长度。

2）管片与土体之间的摩擦力足以支持盾构机的正常掘进。

2、同时将盾构区间的前100米作为掘进试验段，通过设立试验段，以达到以下的目的：

1）掌握在不同地质地层中盾构推进的各项参数的调节控制方法。测定和统计不同地层条件下推力、扭矩的大小；盾构机姿态的控制特点；注浆参数的选择和浆液配比的

优化；同步注浆中出现的问题和解决方法；各种刀具的适应性等。熟练掌握管片拼装工艺及注浆工艺。掌握施工监测与盾构机推进施工的协调方法等。

2）及时分析在不同地层中各种推进参数条件下，地层的位移规律和结构受力情况，以及施工对地面环境的影响，并及时反馈调整施工参数，为全标段顺利施工做好参照。

4.8.2 初期掘进模式的选择

始发井口处隧道主要通过第四系黏性土、砂层及全风化岩层，选择土压平衡模式推进。

4.8.3 初期掘进的参数控制管理

初期掘进为盾构施工中技术难度最大的环节之一，不可操之过急，要稳扎稳打。在初始掘进段内，对盾构的推进速度、土仓压力、注浆压力作了相应的调整。

通过初始推进，选定了六个施工管理的指标：①土仓压力；②推进速度；③总推力；④排土量；⑤刀盘转速和扭矩；⑥注浆压力和注浆量。其中土仓压力是主要的管理指标。

4.8.4 负环管片、始发托架和反力架的拆除

盾构完成100m初期掘进以后开始对负环管片、始发托架和反力架进行拆除，准备正常掘进。拆除负环管片之前，将洞门附近的管片用6根［18槽钢沿隧道纵向拉紧，并拧紧螺栓，防止管片松弛。

1、将反力架后座与车站结构分离，采用切割反力架后撑的型钢，并用千斤顶顶开后，将反力架和车站结构分离100mm左右；

2、将反力架与负环分离约100mm左右；

3、用两条钢丝绳各绕首负环一圈，在横向另加一条钢丝绳作保险绳，整环吊出井口；

4、拆除其它负环各连接螺栓，分别吊出井口； 5、分块拆除始发托架和反力架并调出井口。

4.8.5 同步注浆与二次注浆

采用盾构施工法，在管片和地层之间将产生空隙，该空隙必须充填，否则，隧道周围的地基会有较大变位（主要由盾尾空隙引起）。因此，及时进行背后注浆是盾构工法中必不可少的环节。同时，背后注浆具有提高隧道的止水性能和确保管片衬砌的早期稳定性。背后注浆采用盾尾同步注浆和二次补注浆两种方式。

4.8.5.1 盾尾同步注浆

壁后注浆装置由注浆泵、清洗泵、储浆槽、管路、阀件等组成，安装在第一节台车上。当盾构掘进时，注浆泵将储浆槽中的浆液泵出，通过四条的输浆管道，通到盾尾壳体内的4根同步注浆管，对管片外表面的环行空隙中进行同步注浆，在每条输浆管道上都有一个压力传感器，在每个注浆点都有监控设备监视每环的注浆量和注浆压力；而且每条注浆管道上设有两个调整阀，当压力达到最大时，其中一个阀就会使注浆泵关闭，而当压力达到最小时，另外一个阀就会使注浆泵打开，继续注浆。

盾尾密封采用三道钢丝刷加注盾尾油脂密封，确保周边土层的土和地下水、衬背注浆材料、开挖面的水和泥土从外壳内表面和管片外周部之间缝隙不会流入盾构里，确保壁后注浆的顺利进行。注浆量和注浆压力的大小可以实现自动控制和手动控制，手动控制可对每一条管道进行单个控制，自动控制可实现对所有管道的同时控制。

1、注浆方式

由安装在盾构机外壳上的注入管直接向尾隙注入浆液。该种方式在盾构推进过程中，紧紧跟踪在盾尾区域注浆，及时填充由于多种原因所造成的土体损失，减少地面沉降。

2、注浆设备

背后注浆设备基本上由材料贮藏设备、计量设备、拌浆机、贮液槽（料斗、搅拌器）、注浆泵、注入管、注入控制装置、记录装置等构成。

（1）注入设备

表4-1 注入设备表

编号 1 2 3 4 5 6 名称 纵型筒仓 拌浆机 贮液槽 压送泵 注入泵 输浆管 规格 用途 贮藏材料 混拌水泥、膨润土、水等材料 压送或运输之前的贮存 压送浆液 注入浆液 输送浆液 备注 贮液槽配带搅拌器 7 8 注入管 操作盘 （2）制浆设备 用于注液 启、停及流量、压力等控制 配装减压球阀和压力表 设置在靠近注入口处 本盾构工程中，制浆采用自动混合拌浆系统。该系统不仅仅是背后注浆材料的混拌，同时还将进行泥浆（泥土）材料的混制。

（3）控制系统

背后注浆控制系统由①千斤顶速度测定装置；②注入量调节装置；③自动注入率的设定装置；④变速电动机；⑤压力调节装置；⑥记录装置；⑦ 报警显示装置；⑧A液、B液注入比例的设定装置；⑨雷达监测装置构成。

3、注浆材料 （1）注浆材料

采用水泥粉煤灰砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用P.O42.5，以提高注浆结石体的耐腐蚀性，使管片处在耐腐蚀注浆结石体的包裹内，减弱地下水对管片混凝土的腐蚀。

（2）浆液配比及主要物理力学指标

根据盾构施工经验，同步注浆拟采用表4-2所示的配比。在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边条件等，通过现场试验优化确定。同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标：

表4-2 同步注浆材料配比和性能指标表 水泥（kg） 粉煤灰（kg） 膨润土（kg） 砂（kg） 水（kg） 外加剂 按需要根据试验加入 胶凝时间：一般为3～10h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验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，进一步缩短胶凝时间。

固结体强度:一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa。 浆液结石率:>95%，即固结收缩率<5%。

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%。

4、注浆控制参数 （1）注浆压力

注浆压力略大于该地层位置的静止水土压力，同时避免浆液进入盾构机的土仓中。

最初的注浆压力是根据理论的静止水土压力确定的，在实际掘进中将不断优化。如果注浆压力过大，会导致地面隆起和管片变形，还易漏浆。如果注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上空隙形成速度，又会引起地面沉陷。一般而言，注浆压力取1.1～1.2倍的静止水土压力，最大不超过3.0～4.0bar。

由于从盾尾圆周上的四个点同时注浆，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。在最初的压力设定时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大0.5～1.0bar。

（2）注浆量

根据刀盘开挖直径和管片外径，可以按下式计算出一环管片的注浆量。 V=π/4×K×L×（D1²-D2²）式中: V —— 一环注浆量（m³） L —— 环宽（m） D1—— 开挖直径（m） D2—— 管片外径（m） K—— 扩大系数取1.5～2 代入相关数据，可得:

V=π/4×(1.5～2)×1.5×（6.28²-6²）=6.07～8.10m³/环

根据上面经验公式计算，注浆量取环形间隙理论体积的1.5～2倍，则每环（1.5m）注浆量Q=6.07～8.10m³。

（3）注浆流量

同步注浆非常重要的参数就是要建立注浆流量与盾构推进的关系。如果注浆流量大于盾构推进的速度，则浆液会发生跑浆现象，甚至会穿过盾尾进入盾构机内，污染拼装的工作面；如果注浆流量小于盾构前进的速度，则会在盾尾脱出的部位造成一定的沉降。按盾构推进速度20mm/min计算注浆流量值为35L/min。

（4）注浆时间和速度

在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长

短。做到“掘进、注浆同步，不注浆、不掘进”，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。

注浆量和注浆压力达到设定值后才停止注浆，否则仍需补浆。

同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构完成一环掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。

5、注浆注意事项 （1） 制浆时的注意事项

① 材料投入顺序要正确，计量要准确；拌和时间要连续，不能间断；严格控制搅拌的时间、速度。

② 使用材料应经试验检测合格，杜绝使用过期、不合格的材料； （2）运输、注入时的注意事项

① 使用搅拌装置，保证浆液在运输过程中不出现分离； ② 经常检查从注入孔到泵的输浆管路的畅通状况；

③ 掌握注入孔位置的阀门和泵的工作状况；严密观察注入压力、注入量的波动状况；

④ 注意注入结束时从注入孔阀门的关闭到移动输浆管的工作顺序；取下注入孔的阀门时，应装上柱塞；

⑤ 管片出现破损、上浮等现象时先采取封堵措施后再注浆； ⑥ 当浆液从管片外漏时，应暂停注浆，待采取措施后再行注入； ⑦ 废浆液及时用排污泵通过排污管线排到地面；

⑧ 作业结束后，作业员必须对制浆设备、泵等进行彻底的清洗。 6、注浆标准及效果检查

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，注浆量达到设计值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。

注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力-注浆量-时间曲线，结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。

4.8.5.2 二次补注浆

盾构机穿越后考虑到环境保护和隧道稳定因素，如发现同步注浆有不足的地方，通过管片中部的注浆孔进行二次补注浆，补充一次注浆未填充部分和体积减少部分，从而减少盾构机通过后土体的后期沉降，减轻隧道的防水压力，提高止水效果。

二次注浆使用专用的泥浆泵，注浆前凿穿管片吊装孔外侧保护层，安装专用的注浆接头。

二次注浆一般采用水泥砂浆，二次注浆在推出5-6环后进行，注浆压力一般为0.2～0.4MPa。

4.8.6 洞内运输

（1）洞内水平运输 ①隧道内轨线布置

左右线隧道洞内均采用43kg钢轨铺设单线，轨距为900mm，钢轨枕采用I20型钢，间距为1.2米，用压板螺栓固定钢轨，轨枕间用钢筋拉牢。在始发井铺设双线。便于列车编组会车,出碴、下料等（隧道内铺单线）。

施工中每环开挖量为V=π/4×1.5×6.282=46.4m3，按1.3的虚方系数计算, 虚方量约为60.32m3。列车编组为45T变频电机车牵引4节17m3碴车、1节6m3砂浆车和2节管片车，列车编组见图4-9。盾构掘进每循环的出碴进料运输任务可由一列编组列车完成。

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（1）45T电机车 （2）17立方碴车 （3）6立方砂浆车 （4）管片车

图4-9 重载列车编组示意图

②出渣、进料运输

区间左线、右线出渣、进料均在镇龙站盾构出土口进行。 ③出碴、进料方法及工效分析

当盾构机掘进时，螺旋输送机把碴土卸到碴车内，同时电瓶车牵引碴车缓慢前移，将碴车装满。在碴车装碴的前期，前面的材料车与碴车脱钩卸管片和材料，当碴车装满后再与材料车相接，电瓶车拉至工作井内，由45t龙门吊吊出卸碴，完毕后再将空车放回井内，再由进料口吊装洞内所需材料。一环管片开挖土方一次运走。为加快掘进进度，配备2列编组列车，按最大运距考虑，当一列车装满碴体准备运出时，另一列车已装好材料停放在盾构调头井会让线上，在管片安装完成前此列车可到达工作面，可以继续掘进下一环。这样在盾构掘进过程中始终保持有列车保证出碴，从而确保施工进度。

（2）垂直运输

本标段工程的垂直运输由2台45T完成，45T门吊负责盾构机的进料、出碴及管片装卸。

（3）碴土外运

碴土外运集中在夜间进行，利用挖掘机将碴坑中的碴土装入封闭式运输汽车，然后按照业主拟定路线运输至业主指定的弃碴点，在场地出碴门口设置洗车槽，运输车辆出施工场地前进行清洗，计划安排10方带盖、密封性良好、成色较新自卸汽车外运碴土，避免碴土在运输中洒、漏，以免影响城市环境。

五、施工质量控制措施 5.1 质量方针

以人为本，遵法守规，科学管理，精心组织，确保产品让业主及满意、环境让社会满意、职业健康安全让员工满意。并通过不断创新与追求，持续改进质量、环境、职业健康和安全“三位一体”管理体系的有效性。

5.2 质量目标

分项、分部工程合格率100%。

5.3 质量管理体系

5.3.1 建立项目质量管理体系

本工程中，为确保质量体系持续有效运行，实现工程质量创优目标，项目经理部成立质量领导小组，项目经理及总工程师任正、副组长，成员由质量、施工技术、物资、计划、财务等部门负责人及各作业班长组成，组织创优管理工作。其中：项目经理对本段工程质量承担主要责任，严格实行工程质量终身负责制。定期质量检查、召开质量分析会议，分析质量保证计划的执行情况，及时发现问题，研究改进措施，积极推动项目经理部全面质量管理工作的深入开展。

5.3.2 质量职责分配

建立从项目经理、作业班长到操作工人的岗位质量责任制，明确各级管理职责，建立严格的考核制度，实行优质优价，将质量与经济效益挂钩。质量管理组织机构见图5-1质量管理组织机构。

项目经理部设安全质量部，配2名专职安全质量检查工程师，在施工过程中按照

“跟踪检查、复检、抽检”三个检测等级实施检测任务。在严格内部“自检、互检、交接检”的“三检”制度的基础上，认真接受建设单位和监理单位的质量监督，接受社会质量监

组长：项目经理 副组长：项目副经理. 总工质量检查领导小组 工程部 物机部 安质部 办公室 各施工班组 全体施工人员 图5-1质量管理组织机构

督部门的监督，并自始至终密切配合，严格服从。质量检查工程师直接对项目经理和总工程师负责，行使监督权、检查权和质量检查否决权。质量检查组织机构见图5-1质量管理组织机构图。

5.4盾构机始发质量保证措施

1、盾构机密封刷处已涂满密封油脂。

2、盾构机始发时应缓慢推进。始发阶段由于设备处于磨合阶段，注意推力、扭距的

控制，同时注意各部分油脂的有效使用。掘进总推力控制在反力架承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于始发架提供的扭矩。

3、始发前在刀头和密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损害洞门密封装置。始发

前在始发架上涂抹油，减少盾构机推进阻力。

4、始发架导轨必须顺直，严格控制标高，间距及中心轴线，基准环的端面与线路中

线垂直。盾构机安装后对盾构机的姿态复测，复测无误后才开始掘进。

5、防止盾构旋转，盾构机进入洞门时，正面加固土体强度较高，由于盾构机与地层

间无摩擦力，盾构机易旋转，加强盾构姿态控制，如发现盾构有较大转角，可采用刀盘

正反转的措施进行调整。盾构刚出车站时，掘进速度宜缓慢，同时加强后盾支撑观测，尽量完善后盾钢支撑。

6、在始发阶段，由于盾构机推力小、地层较软，调整盾构机姿态，使用下侧的千斤

顶加朝上的力的同时一边向前推进，防止盾构机磕头。

7、始发初始掘进时，盾构机位于始发架上，在始发架及盾构机上焊接相对的防扭转

装置，为盾构机初始掘进提供反扭矩。

8、盾构机始发在反力架和洞内正式管片之间安装负环管片在外侧采取钢丝拉结和木

楔加固措施，以保证在传递推力过程中管片不会浮动变位。

5.5 初期掘进质量保证措施

1、初期掘进前，对前方地层的地质情况充分了解，不能一概而论，要根据土质情况选择恰当的模式。

2、盾构机正面中心土压力根据计算确定，并根据跟踪测量数据及时调整设定压力，

随时做好二次压浆的准备。

3、在初期掘进阶段，由于反力架会产生不同程度的变形，因而影响隧道成环质量，

若当管片接缝发生问题时，及时用纠正，以提高成环质量，并做好测量工作。

4、确定土压平衡状态下密封仓内的土压力，且密封仓被充满后，开启螺旋输送机出

土，以控制排土速度，来保证密封仓内的土压力和开挖面土压力相平衡。

5、最初的100环管片安装保持良好的真圆度，保证盾构始发位置的准确。如最初的

真圆度保持不好，则往后误差会越来越大，不但造成后续施工越来越困难，也会对管片本身产生破坏。因此最初的管片安装必须做到以下几点：

1）按顺序及操作规范施工； 2）拼装管片后及时进行同步注浆；

3）加强管片真圆度的测量。测量办法有两种:①丈量弦长、间距控制法；②通过测

量盾尾间隙，如各个方向的间隙基本一致，则可说明管片的真圆度较好。