盾构机掘进与管片拼装施工方案

南京地铁二号线TA04标盾构区间盾构掘进与管片拼装施工方案

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中铁三局南京地铁二号线TA04标项目经理部

二ОО七年二月

盾构施工在经过前100米的初始掘进后，就转入到正常掘进施工阶段。一个完整的掘进循环，包括如下作业：盾构机设备系统的维护检查；盾构机掘进并出土；浆液运输和同步注浆；管片输送及拼装就位。

一、盾构掘进施工

1 盾构机设备系统的维护检查

在盾构机掘进之前，对盾构机进行维护检查工作，主要是清洁、润滑、检查、养修。维修保养严格遵守说明书。

维护人员通过自诊断软件系统显示的信息分析出各机构的工作状态，进而有针对性的特别维护。

2 盾构机掘进与出土

2.1 盾构机正常掘进前的参数设定

在掘进之前，根据初始掘进的相关数据，在控制室的PC上进行设定。

具体设定项目如下：

1）输入推进参数

2）输入温度参数

3）输入压浆注入参数

4）输入刀盘参数

5）输入盾尾密封参数

6）输入铰接油缸参数

7）输入泡沫系统参数

8）输入土压和螺旋输送机参数

2.2 盾构机的操作顺序(启动、停机顺序)

2.2.1 盾构掘进启动顺序

1）启动通风系统

2）启动冷却水系统

3）启动滤清器系统

4）启动润滑系统

5）启动推进油泵

6）启动辅助系统油泵

7）启动主轴承润滑

8）启动刀盘1号、2号驱动油泵

9）启动螺旋输送机油泵

10）启动盾尾密封油脂

11）选择刀盘转速1或2，选择刀盘的旋转方向

12）启动皮带机

13）通过电位器启动刀盘（并确定转速）

14）打开螺旋输送机闸门（根据舱内土压而定）

15）选择推进模式

16）启动螺旋输送机

17）启动泡沫系统或膨润土系统（必要时）

2.2.2 盾构掘进停止顺序

1）停机顺序与开机顺序相反。

2）需要特别确认螺旋输送机闸门、泡沫系统或膨润土系统已关闭。

2.3 盾构机掘进

2.3.1姿态控制

1）应用VMT系统对盾构机姿态进行即时监控。

2）合理编组千斤顶，大体如下：

要将盾构向左转动，A组千斤顶伸长量要大于其它三组千斤顶。

要将盾构向右转动，C组千斤顶伸长量要大于其它三组千斤顶。

要将盾构向上转动，B组千斤顶伸长量要大于其它三组千斤顶。

要将盾构向下转动，D组千斤顶伸长量要大于其它三组千斤顶。

3）根据VMT显示的盾构机转动方向，调整盾构机刀盘的旋转方向：要将盾构机顺时针转动，刀盘应逆时针转动。

要将盾构机逆时针转动，刀盘应顺时针转动。

2.3.2 土压力控制

在盾构机正常掘进时应设置适宜的土压，并维持土压力稳定，保证正常掘进时附近的地表沉降控制在要求范围内。

本工程区间隧道上层土质自立性较差，容易被扰动，所以施工时的土压控制尤为重要。

施工时主要从以下几方面来控制：

1）螺旋输送机转数控制，最大为19rpm。

2）千斤顶推进速度控制，一般控制在2～4cm/min。

3）两者的组合控制。

4）取土量、超挖量的控制（每环理论方量为38.6m3）。

5）地面沉降监测数值。

掘进前，按照地质情况、水文情况、隧道的埋深测算出理论土压值，以理论土压值控制土仓内的压力，随着推进时产生的地面沉降、排土状况、刀盘扭距等情况及时修正土压值，做到信息化施工。盾构司机要严格按照推进指令上的数据控制土压，发现问题，及时与技术部门联系。

2.3.3 正常掘进推力控制

盾构机正常掘进的推力主要由下述因素决定：盾构外周（盾壳外层板）和土体之间的摩擦阻力或粘附阻力、盾构正面阻力、管片和盾壳内侧钢板之间的摩擦阻力。

盾构司机应根据施工中具体情况合理控制掘进推力。

2.3.4 盾构千斤顶的推进速度及刀盘转速的控制

盾构千斤顶的推进速度及刀盘转速与盾构机的性能密切相关，同时也受工程地质及水文地质条件的影响。始发伊始，对参数设定首先要依据理论计算值进行设定，在始发完成后的正常掘进阶段可对各种参数进行对比优化，调整推进速度与推力、刀盘转速与扭矩的关系式，定出推进速度和转速的范围。

2.3.5盾尾注浆压力分析与取值

盾尾注浆压力主要是受地层的水土压力的影响，注浆压力的设定以能填满管片与开挖土层的间隙为原则。注浆压力的计算参考规范中的公式并在施工过程中通过测试和试验来确定和优化参数。

2.3.6泡沫添加剂的使用

泡沫添加剂可以改良土体，改变开挖面土体的各项性能，保证土仓内土压力的稳定性和出土的顺畅。

2.3.7盾构掘进轴线控制

为保证隧道轴线的方向，建立一套严密的人工测量和自动测量控制系统，严格控制测量的精度，合理布设洞内的测量控制点和导线，根据工程中的实际情况合理控制测量和复核的频率。在直、曲线施工时采取如下措施：

1）直线段掘进施工

盾构掘进施工过程中的轴线控制是整个盾构施工过程中的一个关键环节，盾构在施工中大多数情况下不是沿着设计轴线掘进，而是在设计轴线的上、下、左、右方向上摆动，因此在盾构掘进中要采取一定的控制程序来控制隧道轴线的偏离。

在掘进过程中关键是要严格控制千斤顶的行程、油压，根据测量结果调整盾构机及管片的位置和姿态，按“勤纠偏、小纠偏”的原则，通过严格的计算合理选择和控制各千斤顶的行程量，从而使盾构和隧道轴线沿设计轴线在容许偏差范围内平缓推进。切不可纠偏幅度过大，以控制隧道平面与高程偏差而引起的隧道轴线折角变化不超过0.4%。

2）曲线段掘进施工