北京地铁盾构始发方案

XX地铁四号线第二十标段
XX～XX区间盾构始发方案
第一章盾构始发
盾构机始发是盾构施工的关键环节之一。

其主要内容包括：盾构始发前土体加固、安装盾构始发架、盾构机下井安装及调试、安装密封胶圈、安装反力架、拼装负环管片、盾构机试运转、拆除洞门临时墙、盾构机始发掘进。

本标段采用一台盾构机从XX站左线下井第一次始发，过XX站，至龙背村盾构接收井调头，从龙背村盾构接收井第二次始发，二次过XX站，再推进至XX站解体出井。

始发采用安装临时钢制反力架和组装临时管片的始发方案。

盾构机长8.325m，后配套长62.5m，反力架高6.75m，宽0.9m，XX站始发井长11.35m，宽7.3m。

XX车站底板为2‰下坡，始发线路前240m为3‰下坡。

一、始发流程：
图01 盾构机始发流程图
二、洞门土体加固
XX站始发端头土体加固的施工措施和验收办法，详见XX站端头加固施工方案。

三、洞门的凿除
1、洞门凿除流程图：
清除洞门表面网喷混凝土钻检测孔洞门第一次凿除洞门第二次凿除第三次割除钢筋
2、洞门凿除的时间
1）20XX 年9月26日，清除洞门表面网喷混凝土，在围护桩之间用风钻钻1.8m 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； 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。

3、钻检测孔
为了确保钻孔人员的安全，先剔除洞门表面不稳定的网喷混凝土块，然后用风钻钻9个观测孔，孔位如洞门检测孔位图，每孔的流水不超过30L 时（通过观测流水不成线），允许凿除洞门。

洞门检测孔位图
1236547
8
9
4、洞门凿除
1）第一次凿除洞门
凿除前对洞门处的防水毯进行安全处理，用刀子分成12大块，用膨胀螺栓固定在洞门壁上，确保后期做洞门时防水毯的连接质量。

洞门采用人工凿除，凿除时按先上后下、先中间后两侧的顺序进行。

洞门凿除顺序如洞门凿除顺序图，第一次凿除的范围见一次凿除
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。

6、洞门凿除施工安全要求
①电焊工、架子工等所有特殊工种必须持证上岗；
②距洞口2m处，设立安全警戒线；
③在剔除洞门上不稳定的网喷混凝土块时，注意有无大块下滑，如有大块滑移迹象，及时通知值班技术人员，现场分析有无安全隐患；
④对检测孔24小时现场观测，如果有泥沙或大水流出，用事先准备好的棉纱和木屑封堵检测孔；
⑤作业人员佩带好安全帽、安全带、工作服、绝缘鞋、防护罩等；
⑥二次凿除后，如果盾构机不能及时始发，派专人观测洞门土体变形情况，同时作好地面沉降监测，如果地面沉降超过30mm，启动应急措施；
⑦在洞门凿除前5天至盾构始发通过端头区的时间内，加强始发端头降水。

7、文明施工和环保要求
①注意及时清理现场的垃圾；
②端头地面的沉降不得超过30mm；
③确保噪音在6:00-22:0小于75dB，22:00-6:00小于55dB。

四、始发设施的安装
（一）车站底板预埋件安装
预埋件沿线路方向间距为800mm，垂直线路方向间距3036mm，在车站底板上预埋500mm×500mm×12mm的钢板。

平面示意如下图：
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，见始发架示意图。

利用预埋在车站底板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。

为了防止盾构机栽头，将始发架的安装高程进行抬高2cm。

始发架示意图(一)
32.353
28.998
30.553
轨面高程轨道中心线高程托架底高程
始发架示意图(二)
（三）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、反力架在工厂加工后进行试拼装合格并检查基准环的平整度合格后方可进场。

2、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）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。

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。

五、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9环负环管片（全部为闭口环），每环临时管片分块数与标准管片相同，依次安放在托架上。

并在内、外侧采取钢丝拉结和钢管支撑等加固措施，以保证在传递推力过程中管片不会浮动变位。

六、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、碴土运输准备工作就绪；
3、盾构机已准确定位；
4、地面监测点已布设完毕并获得初始成果；
5、当盾构机盾体脱离洞门密封圈后，开始进行同步注浆。

6、盾构机全部进入洞门后，立即封堵洞圈，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。

七、盾构机始发注意事项
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（500t），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。

盾构始发示意图如下：
轨面设计线
小托架主托架小托架
围护桩
侧墙
盾 体
10mm钢板
30mm砂子找平层20mm钢板
盾构始发示意图
小托架10mm钢板
30mm砂子找平层20mm钢板
主托架小托架
围护桩
轨面设计线
盾 体
侧墙
盾构始发1.4m示意图
第二章 初期掘进
一、初期掘进长度的确定
（一）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（L=74m ）。

2、工作井井口处布置双线道岔的需要。

3、管片与土体之间的摩擦力足以支持盾构机的正常掘进。

（二）同时将XX～XX区间左线的前200米作为掘进试验段，此段由盾构机生产厂家人员操作盾构机，通过设立试验段，在于以下的目的:
1、熟练掌握操作方法。

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。

2）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。

3）熟练掌握管片拼装工艺及注浆工艺。

4）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。

二、初期掘进模式的选择
XX站始发井口处隧道主要通过粉质粘土、粉土层，选择土压平衡模式推进。

三、初期掘进时注意事项
（一）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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。

（五）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。

四、初期掘进的控制管理
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，指标为：推进速度20～30mm/min，土仓压力：0.XX～0.18Mpa，注浆压力：0.15～0.3Mpa。

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。

五、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。