盾构施工控制要点

盾构施工准备技术准备了解工程条件，包括水文地质条件、施工场地条件、管片运输与渣土消纳条件、噪音影响、供电、供水、排污条件、民扰、扰民问题、拆迁占地等；地面建筑物与地下管线调查，地下管线必须逐一现场核实；在盾构掘进前必须进行地下空洞探测；编制施工组织设计和临电施工组织设计风险源识别与分析，编制专项方案(包括工程自身风险和盾构开仓检查、换刀带来的风险)编制项目进度计划（特殊地层必须考虑刀盘、刀具检修以及由其引起的施工占地协调、管线改移等对整个工程工期的影响）制定盾构施工过程管理措施与控制目标编制盾构施工辅助工程专项施工方案（包括盾构机及龙门吊、砂浆搅拌站等大型设备运输、组装及解体方案、盾构始发和接收端头加固方案、始发与接收方案、联络通道和其它附属工程施工方案、弃土坑施工方案、盾构防水等、需要中途进行刀盘刀具检修的还需编制专项方案）建立质量保证体系与绿色、环保和文明施工体系物资准备盾构机及大型运输、吊装设备选用盾构施工配套垂直运输设备、水平运输设备选型与采购（龙门吊、塔吊、电瓶车、管片车、渣土车等），需注意点制造与采购工期，一般在6个月左右电瓶车选择必须考虑多个工程的使用以及隧道纵坡对其牵引力的影响浆液制备与泵送设备（搅拌站、浆液输送泵、浆液车）盾构始发、过站、接收用钢结构（反力架、反力环、机座、过站小车）盾构机后配套管线及运输通道（供水管、排水管、盾构机供电电缆、隧道内照明、轨道、枕木、走道板、管钩等）盾构配件及耗材（刀具、常用配件、盾尾密封油脂、泡沫、膨润土、润滑油脂等）现场临时用电、临时用水材料，应急发电设备。

场地内装载、搬运设备（装载机、叉车、挖掘机）工地通用机械（空压机、电焊机、切割机等）人员准备建立组织机构制定岗位职责管理人员安全教育、业务培训作业工人安全教育、业务培训持证上岗所有人员签订劳动合同，办理工伤等各项保险场地布置盾构施工场地布置应统筹考虑，协调合理，绿色施工。

主要包括：垂直运输系统、拌浆系统、临时水电系统、冷却系统、排水系统、消防系统、弃土坑、管片堆场及其他设施等。

盾构施工工艺及控制要点盾构施工主要工艺流程有：下井组装、联动调试、初始掘进、正常掘进、到达接收、解体吊装、盾构过站、管片生产下井组装控制要点吊装作业前，吊装方案必须经专家论证批准。

盾构吊装由具有资质的专业队伍作业，每班作业前按起重作业安全操作规程进行安全技术交底，严格按有关规定执行。

根据盾构机部件重量及场地条件确定吊车的吊装能力，经过验算选择合适的吊车。

吊装作业区应做地基承载力检测，且保证作业区内地下无空洞，并铺设钢板，防止地层不均匀沉陷。

探明吊装作业区地面架空线与地下管线情况，对影响范围内的管线进行保护和监测。

盾体吊装前应对始发基座进行精确定位和固定牢固。

大件吊装时应对始发井进行严密的观测，掌握其变形与受力状态。

盾构吊装时，在大型部件上加4根缆绳，严格控制被吊部件的旋转、摆动，确保准确到达指定位置。

联动调试内容及控制要点盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试。

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、以及各种仪表的校正。

着重观测刀盘转动和端面跳动是否符合要求。

空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负载调试。

负载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。

检验盾构机供电系统、液压系统、弱电控制系统、同步注浆系统、泡沫系统、管片运输拼装系统等是否能够正常工作。

不仅对各个系统做单独调试，还必须做整机试运转，尤其注意刀盘能否正常转动。

联动调试必须由专业人员或在厂家指导下进行。

始发准备及初始掘进控制要点洞口端头加固应达到设计要求。

洞门破除前要进行加固区域的取芯试验和洞口水平打孔观察，确保洞门破除安全。

洞门破除后，检查洞门内周边的钢筋等是否清除干净，以免妨碍盾构掘进时刀盘转动。

洞口密封装置的安装要牢固，采用压板式密封装置时，随着盾尾脱离或进入竖井，及时调整压板的位置。

负环管片拼装位置要准确，脱出盾尾后必须及时支撑、固定。

盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。

要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发基座、始发洞口发生干涉或是否有其它异常情况，确保盾构安全的向前推进。

为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置,在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。

盾尾钢丝刷需安装牢固,在拼负环前人工将盾尾钢丝刷中填充满盾尾油脂。

盾构在未完全进入洞门前，在盾壳上焊接防扭转装置，并随盾构的推进逐次割除。

始发时盾构坡度可略大于设计坡度, 在穿越加固区域施工时,土压力设定值应略低于理论值,推进速度不宜过快, 施工过程中根据地层变形量等信息反馈,对土压力设定值、推进速度等施工参数进行调整。

盾构完全进入洞门1～2环后可进行初始注浆，选取注浆压力时要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的承受能力。

前10环注浆压力不宜过高，宜采用速凝型浆液。

在中心刀距离土面30～40cm时，开始转动刀盘，并及时加入添加剂，并注意推力、刀盘扭矩的控制。

盾构在初始掘进阶段须对地表变形进行监测，沿轴线方向须布设沉降点，并加设横断面监测点。

盾构始发阶段应注意控制盾构推进的初始推力、刀盘扭矩等参数。

正常掘进控制要点高度重视渣土改良：砂卵石地层必须注意卵石和砂子一起排出土仓，膨润土添加量不宜过大，防止刀盘“结泥饼”；粘土层中注意适当提高泡沫中空气的含量，防止刀盘“结泥饼”。

减小刀盘扭矩，降低刀盘磨损，可通过调整添加剂注入量、降低推进速度、选取合理的土压值来控制。

一般刀盘扭矩控制在盾构机设计额定扭矩的60％以内。

推力控制在盾构设计范围内，一般在设计总推力的80％以内。

控制盾构的转动角，及时纠偏，保持良好的盾构掘进姿态。

加强管片等物资进场检查和管片拼装质量控制，做好管片选型。

加强出土管理与注浆管理，严格控制地面沉降。

如需进仓作业、严格按程序进行开仓作业。

做好盾构机及配套的龙门吊、砂浆站、电瓶车等设备的维修保养，确保连续快速施工。

加强对电瓶车驾驶人员的安全责任心教育，严格按照操作规程操作，严禁超速、超载运行，确保施工安全。

加强安全用电管理，尤其是对盾构机10KV高压电的管理。

到达接收控制要点盾构推进至距接收井80～100m时，进入盾构推进的到达施工阶段，进行全线贯通测量，根据盾构的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进，纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。

在盾构距离接收井50～60m时，选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速度，以确保盾构掘进姿态良好为控制重点。

盾构刀盘距离贯通里程小于10m时，专人负责观测接收洞口的变化情况，始终保持与盾构司机联系，及时调整掘进参数。

在拼装的管片进入加固区域后，浆液宜改为速凝型浆液。

当最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次注浆孔，注入双液浆进行封堵。

注浆的过程中要密切关注洞门的情况，如发现有漏浆可立即停止注浆，等待浆液凝固后方可继续补注。

盾构机进入接收井后及时对洞门口附近土体进行二次回填注浆，避免洞口地面下沉。

盾构接收基座高程宜比隧道轴线略低3～5cm。

盾构到达前，现场准备砂袋、水泵、水管、方木等应急物资和工具。

盾构过站控制要点车站底板的准备，主要包括场地平整并在底板上铺设钢板，为盾构过站小车提供平整且强度足够的滚动面。

盾构平面移动和推进的准备，在过站小车下部铺垫钢板，并涂抹黄油，保证盾构能够平移。

除此之外在底板铺设的钢板上安装推进反力座，左右两个推进油缸在推进时，要保证盾构及过站小车左右两侧移动的同步性。

将盾构接收到过站小车并固定好，保证移动过程中盾构与过站小车不发生相对移动。

过站小车底部固定的钢板应打磨处理光滑。

质量通病及防范措施盾构基座变形、盾构后靠支撑位移及变形、盾构出洞段轴线偏离设计、盾构进洞时姿态突变、盾构掘进轴线偏差、注浆效果不佳、单液注浆浆管堵塞、双液注浆浆管堵塞、管片端面不平整、纵缝质量不符合要求、环缝质量不符合要求、错缝拼装管片碎裂、圆环整环旋转、管片椭圆度过大、管片接缝渗漏盾构基座变形在盾构进出洞过程中，盾构基座发生变形，使盾构掘进轴线偏离设计轴线。

原因分析：盾构基座的中心夹角轴线与隧道设计轴线不平行，盾构在基座上纠偏产生了过大的侧向力；盾构基座的整体刚度、稳定性不够，或局部构件的强度不足；盾构姿态控制不好，盾构推进轴线与基座轴线产生较大夹角，致使盾构基座受力不均匀；对盾构基座的固定方式考虑不周，固定不牢靠。

预防措施：盾构基座形成时中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向一致，当洞口段隧道设计轴线处于曲线状态时，可考虑盾构基座沿隧道设计曲线的切线方向放置，切点必须取洞口内侧面处；基座框架结构的强度和刚度能克服出洞段穿越加固土体所产生的推力；合理控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致；盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实，保证接触面积满足要求。

后背支撑位移及变形在盾构出洞过程中，盾构后靠支撑体系在受盾构推进顶力的作用后发生支撑体系的局部变形或位移。

原因分析：盾构推力过大，或受出洞千斤顶编组影响，造成后靠受力不均匀、不对称，产生应力集中；盾构后靠混凝土充填不密实或填充的混凝土强度不够；组成后靠体系的部分构件的强度、刚度不够，各构件间的焊接强度不够；后靠与负环管片间的结合面不平整。

预防措施：在推进过程中合理控制盾构的总推力，且尽量使千斤顶合理编组，使之均匀受力；采用素混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙，除充填密实外，还必须确保填充材料强度，使推力能均匀地传递至工作井后井壁。

在构件受力前还应做好填充混凝土的养护工作；对体系的各构件必须进行强度、刚度校验，对受压构件一定要作稳定性验算。

各连接点应采用合理的连接方式保证连接牢靠，各构件安装要定位精确，并确保电焊质量以及螺栓连接的强度；尽快安装上部的后盾支撑构件，完善整个后盾支撑体系，以便开启盾构上部的千斤顶，使后盾支撑系统受力均匀。

盾构出洞段轴线偏离设计盾构出洞推进段的推进轴线上浮，偏离隧道设计轴线较大，待推进一段距离后盾构推进轴线才能控制在隧道轴线的偏差范围内。

原因分析：⑴洞口土体加固强度太高，使盾构推进的推力提高。

而盾构刚出洞时，开始几环的后盾管片是开口环，上部后盾支撑还未安装好，千斤顶无法使用，推力集中在下部，使盾构产生一个向上的力矩，盾构姿态产生向上的趋势；⑵盾构正面平衡压力设定过高导致引起盾构正面土体拱起变形，引起盾构轴线上浮；未及时安装上部的后盾支撑，使上半部分的千斤顶无法使用，将导致盾构沿着向上的趋势偏离轴线；⑷盾构机械系统故障造成上部千斤顶的顶力不足。

预防措施：正确设计出洞口土体加固方案，设计合理的加固方法和加固强度。

施工中正确把握加固质量，保证加固土体的强度均匀，防止产生局部的硬块、障碍物等；施工过程中正确地设定盾构正面平衡土压；及时安装上部后盾支撑，改变推力的分布状况，有利盾构推进轴线的控制，防止盾构上浮现象；正确操作盾构，按时保养设备，保证机械设备的完好。