盾构掘进作业指导书

盾构掘进施工作业指导书一、盾构机简介针对本工程段地质、水文条件、地上建筑物、地下构筑物及周边环境等情况及本工程的特点和难点。

采用日本小松公司生产的加泥式土压平衡盾构机，可满足从砂层到软土层的掘进。

盾构机主机图及刀盘图：盾构机主机图盾构机刀盘图二、盾构施工准备2.1 补充勘察区间隧道勘探孔沿区间两侧边线布置，勘探点孔距约为40m轴线（投影距离），一般在隧道边界线外侧3～4m处布置。

勘探孔沿隧道左右线两侧边线“之”形布置。

大约每160m 处布置一条勘探横断面。

联络通道、中间风井处单独布置勘探孔。

根据工程的特点和风险点可在施工阶段进行一定数量的补充地质勘探，以进一步查明沿线地质情况。

根据地质情况及施工需要在联络通道、车站各端头、中间风井及过河段各补勘1个孔。

1、补充地质勘探的布孔原则（1）隧道洞身穿越区域砂层分布变化地段；（2）可能含有承压水地段（3）盾构始发端、到达端位置和联络通道位置。

（4）沿线岩土分层界线起伏变化超过5m（尤其在隧道洞身范围内）。

（5）原勘探孔距超过50m的，地层有一定变化的地段。

（6）部分钻孔没有穿过隧道底板，周围应补充钻孔，查明地质界线。

（7）计划换刀地点周围，过影响范围房屋基础地段。

（8）过重要建筑以及构造物位置，需要桩基处理位置。

（9）始发井附近可以尽量参考车站相关地质资料。

2、补充调查范围和内容（1）通过补勘详细查明岩土特征、地层分布、构造特征等参数。

（2）查明岩土物理力学性质，尤其是抗压强度和完整性，从而确定掘进模式和掘进参数。

（3）所有钻孔钻探完毕后，采用325普通混凝土水泥浆注浆封孔，并将地面补平以恢复原貌。

2.2 技术准备（1）设计单位详细进行施工图设计并进行设计交底后，由项目总工组织，设计施工图纸进行全面会审，认真领会设计意图。

（2）结合地质补充钻探、地面建筑物及地下管线调查资料，掌握工程地质及水文地质、周围环境等工程条件，紧抓工程特点、重点和难点，制定相应施工技术措施，对每一分项进行施工安排计划，确定施工方案、施工方法、施工工艺以及采取的技术措施。

（3）根据业主的工期要求、工程特点，综合考虑各种因素，编制工程进度计划，制定施工措施。

（4）编制出的实施性施工组织设计经讨论研究，反复论证后，报监理工程师及业主审批后执行，确保施工过程处于受控状态。

（5）技术攻关部针对技术难点进行专题攻关，制定施工方案，编制施工组织设计。

2.2 设备与材料准备1、盾构机的设计与制造（1）新购盾构机与制造商密切配合，制定周密的制造计划，派项目部机电副总工带领机械、电气工程师各二名负责现场监造工作，控制盾构机制造的各个环节，确保盾构机制造的质量和进度。

（2）在盾构机设计过程中，安排与盾构机制造商进行多次设计联络，进一步综合考虑地质条件、线路走向、线路长度、地面建筑及地下管线、地面沉降控制标准等各种因素，审核其设计方案，不断完善其功能，对其最终设计方案应经有关专家评审。

（3）盾构机设计、制造期间，邀请业主代表和有关专家到盾构机制造厂家进行监造和评审。

2、其它配套设备的选型与制造为确保其它配套设备的按时到场，尤其是确保所选设备对本工程的适用性，项目部成立一个以机电部部长带领二个机电工程师的设备采购小组，专门负责配套设备的选型和制造。

（1）根据施工场地布置，提前做好45t龙门吊的设计和招标工作。

根据施工组织安排制定龙门吊的生产计划，确保龙门吊按时到场。

（2）根据施工组织设计，确定电瓶车、运碴车、搅拌设备等配套设备的型号，提前生产和采购，做到按时到场。

2.3 盾构施工前的调查（1）尽快和业主、监理办理测量桩点的交接。

采用全站仪、水准仪等测量仪器对业主所交桩点进行复测，复测成果上报业主和施工监理审定。

（2）根据施工图纸的平面图将线路在地面放样出来，以便进行建筑物、管线的调查和监测点的埋设。

（3）做好前期的测量工作，为盾构始发做好准备。

前期的测量工作主要包括建立测量控制网、联系测量、洞门精度测量、盾构机导轨测量、反力架测量。

三、盾构始发3.1 盾构始发工艺流程图3-1盾构始发工艺流程图3.2 端头加固方案根据工程地质情况及盾构机盾体尺寸，为保证施工安全，本标段盾构端头井采用直径800mm＠600mm三重管高压旋喷桩进行土体加固。

加固范围为：始发端长9m，接收端长6m，宽为左右线轴线外侧6.1m之间的范围，加固深度到隧道底板以下3m，隧道顶板以上3m。

加固完成后通过地面垂直取芯和水平探孔的措施对加固体进行检验，加固效果必须满足：（1）加固土体无侧限抗压强度≥1.2Mpa；（2）渗透系数≤1.0×10-8cm/s。

3.3 始发设施的安装1、始发台安装始发前，清理基坑后始发托架依据隧道设计轴线安装定位好。

考虑始发托架在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及抵抗盾构旋转的扭矩，所以在盾构始发之前，对始发托架两侧用H型钢进行加固。

始发托架的型式见图3-2，加固的方式见图3-3。

图3-2 始发托架的安装、定位图3-3 始发托架的加固2、反力架安装在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。

反力架端面应与始发台水平轴垂直。

反力架与车站结构上预埋的钢板焊接牢固，保证反力架脚板安全稳定。

反力架的型式见图3-4，反力架加固的方式见图3-5。

图3-4 反力架的结构型式图3-5 反力架的加固反力架（后座）设计制造必须满足以下几个要求：①要有足够的强度、刚度，保证传力的可靠性。

②留有足够的空间，使垂直运输和水平运输方便通过，尤其保证后续台车的通过。

③盾构推进轴线和后座壁保持垂直，保证盾构推进方向的准确。

④反力架基面要有足够的平整度，保证管片的拼装质量。

⑤反力架的结构型式要根据始发井的结构型式进行设计，要做到因地制宜。

⑥反力架的结构最好做成组装的型式，便于吊装和安装。

反力架的安装时间根据始发井的大小来确定，盾构机下井前先安装反力架的基座，盾构机下井调试好后，安装好反力架剩余部分，并对反力架进行加固，保证能提供足够的反力。

盾构始发托架不仅用作安装和稳妥地搁置盾构，更重要地是通过设在托架上的导轨使盾构推进出洞时能获得正确地导向。

因此盾构托架除了要满足承受盾构自重外，还要满足盾构在导向钢轨上移动时摩擦力的作用引起的位移。

盾构始发之前，先用H型钢制作始发架托台，严格控制始发托台的平整度。

然后将始发架吊下井放在托台上。

同时在盾构推进过程中,在中盾和前盾盾壳上加焊抗扭转的牛腿。

导轨需要根据隧道的设计轴线、盾构出洞时的施工条件等因素决定其平面、高程和坡度。

在围护结构破除后，始发台与开挖面的空间很大，为保证盾构在始发时不至于刀盘和盾体悬空太多而产生盾构“磕头”现象，需要将导轨接长至洞口。

同时要求导轨末端留有足够的空间，以满足刀盘的旋转。

（3）洞门密封洞口密封是对洞口起始推进段与盾构机或管片之间的间隙采取的防渗措施，防止地层的地下水和背后注浆砂浆外泄，确保施工可靠和安全，即在盾构机开始推进后不久，就可以对开挖面加压，盾构机尾部通过之后，立即进行壁后注浆，尽早稳定洞口。

洞口密封采用折叶式密封压板如图3-6所示，其密封原理图3-7所示。

螺母帘布橡胶板圆环板双头螺柱螺母垫圈固定板销套翻板图3-6 折页式密封压板其施工分两步进行，第一步在始发端墙施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，预埋件必须与端墙结构钢筋连接在一起。

第二步在盾构正式始发之前，清理完洞口的碴土，完成洞口密封压板及橡胶帘布板的安装。

图3-7 始发洞口密封原理洞口密封装置安装应该注意的几个问题：①检查材料的完好性，尤其橡胶帘布是否完好，径向尼龙线密集排列和螺栓孔是否完好。

②盾构机盾尾超越洞圈阶段，注意调整扇形压板的位置。

③帘布橡胶板和扇形压板螺栓必须进行二次旋紧螺栓。

④防止安装扇形压板时损坏帘布橡胶板。

⑤在盾构机机头外壳表面涂抹上黄油，以免撕裂帘布橡胶板。

（3）洞门凿出采用风镐对车站围护结构进行凿除，其凿除施工如下：①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3-8。

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。

②洞门第一次凿除于盾构始发前7天，主要凿除外部保护层，外侧主筋及部分混凝土，凿除地下连续墙厚度为500mm，凿除结束后，要安装橡胶帘布和压板。

③第二次凿除洞门洞门第二次凿除主要凿除素混凝土，凿除厚度为250mm。

凿除剩余混凝土，凿除完毕后，用风镐修整洞门周圈混凝土面，使洞门周围圆顺。

④第三次凿除洞门洞门第三次凿除外围残留钢筋混凝土要迅速，将余下的钢筋割掉，并检查确定无钢筋。

将洞门周围钢筋沿洞门圆周方向切割修整圆顺，尽量缩短洞门土体无支撑时间。

⑤洞门凿除过程的应急措施：1）发现有异常情况后，迅速用木板和钢管撑住，防止墙外土体坍塌然后尽快从围护墙外进行注浆加固。

2）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。

说明： 洞门凿除顺序严格按照图示分块进行。

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。

AA A图3-8 洞门凿除的顺序（车站围护结构为连续墙）3.4 盾构初始掘进盾构初始掘进应注意以下几个方面的问题：①为保证联络通道点位的准确性，必须正确计算正洞第一环拼装的点位。

②在拼装第3环负环时开启超挖刀，要求超挖刀全开（125mm）。

③在盾尾完全进洞后，即拼装第3环正环后开始同步注浆，同步注浆压力，注浆量要适宜。

④在始发过程中所有负环必须贴传力衬垫，确保管片环面光滑。

⑤在始发过程中，扇形压板要及时归位，所有折页压板要及时复紧，大木楔要及时塞住，钢丝绳也要及时拉紧。

⑥盾构始发采取小推力、低扭矩向前推进。

刀盘进入洞门前，在刀头和绞接密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损害洞门密封装置。

⑦推进过程中，跟踪加固负环管片。

在负环管片脱出盾尾后，及时用钢丝绳拉结和木楔子等进行加固，以保证在传递推力过程中管片不会浮动、下沉变位。

3.4.1 掘进参数控制⑴土仓压力（主要控制指标）上部土压力为0.15MP，根据实际情况可及时调整，使地面沉降或隆起控制在规定范围内，避免超挖或欠挖。

⑵掘进速度保持平稳掘进，掘进速度保持在10～20mm/min。

减少纠偏，减少对土体的扰动，保持土体密实。

⑶总推力总推力控制在1200～1300T，最大推力不能超过1700t。

⑷出土量出土量38～43立方。

根据对渣土的观察和监测的数据，及时调整掘进参数，不能出现出碴量与理论值出入较大的情况，一旦出现，立即分析原因并采取措施。

⑸刀盘转速和扭矩刀盘扭矩为1800～2300KN*m，转速设为0.8转每分钟。

⑹盾构姿态的控制轴线允许偏差（水平偏差：-10～-15mm，垂直偏差：-15～-20mm）俯仰角（小于3mm/m，水平偏角：小于3mm/m）⑺注浆压力及注浆量注浆压力0.08～0.12Mpa，注浆量3.5～4.8立方。