4、盾构机掘进

4、盾构机掘进

1、盾构试掘进

1.1 概述

目前将掘进施工的前100米定为盾构试掘进段

盾构出洞后，为了更好地掌握盾构的各类参数，100米试掘进施工时应注意对推进参数的设定，地面沉降与施工参数之间的关系，并对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围。试推进不仅可以对盾构机的整机性能进行全面的检验，通过试推进检验配套设备的配合能力，及时修正和加强；随时调整浆液配比，以适应不同地质的掘进；还可以观测隧道轴线变化、管片成型工艺，有助于为正常掘进施工总结经验。

试推进是相对于正常掘进而言，由于空间的限制，后备台车开始时安排放在车站施工段，随着试推进的进行，逐步进入隧道内部，掘进到约100m后方可全部进入隧道内部进入正常掘进。

1.2 技术工作

1.2.1盾构靠近洞门

待出洞装置、导轨安装完毕后，盾构以最快速度靠上洞门，缩短洞门暴露时间。

1.2.2防止盾构旋转、上飘

盾构出洞时，由于正面加固土体强度较高，盾构与地层间无摩擦力，使盾构容易旋转，应加强对盾构姿态的测量，如发现盾构有较大转角，可以采用大刀盘正反转的措施进行调整。盾构刚出洞时，推进速度宜缓慢，大刀盘切削土体中可加水降低盾构正面压力，防止盾构上飘，加强后盾支撑观测，尽快完善后盾钢支撑。

1.2.3洞圈封堵

盾构主体全部进入洞门，立即封堵洞圈，焊接扇形钢板，以防洞口漏浆，盾尾离开洞门约3m时，应对洞口压注聚胺酯或双液浆封堵，并同时开启同步注浆及盾尾油脂系统，以免浆液倒灌，堵死浆管。

1.2.4盾构出洞初始

在盾构未进入加固土体区时就应严格控制盾构机的操作，适当对开挖面注水或注入

膨润土泥浆等，并低速推进、低速转动大刀盘，严防超负荷运转，以免产生盾构进入接收井之前，大刀盘被水泥土搅拌桩卡住而强行推进洞的不利现象，亦减少盾构大刀盘磨损。

1.3目的任务

通过初始掘进，完善施工组织设计方案；完善盾构施工各个工种工序岗位的操作规程、作业工法；通过施工监测反馈回的数据及分析成果，总结出最佳掘进参数，包括推进力、推进速度与螺旋输送器转速的关系、刀盘转速、土压力上限下限值，掌握控制土体沉降的方法。

1.3.1平衡土压力的设定原则

平衡土压力的设定是土压平衡式盾构机施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的重要环节，这里面包含着推力、推进速度和出土量三者之间的关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用，所以在盾构施工中要根据不同土质和覆土厚度、各类地面建筑物的情况，并配合监测信息的分析，及时调整平衡压力值的设定。

土仓内土压力一般通过装置在密封土仓内的土压计检测读出，通常较为合适的土压力P0范围是：（水压力+主动土压力）

（1）首先经过理论估算，再根据施工经验判断，确定一个较理想的P0值；

（2）在盾构掘进施工中精心操作，认真测量，以便准确、及时的反馈信息，根据出土量与地表沉降数据对P0作相应调整；

（3）对一定P0值进行动态管理，以适应连续推进情况。

施工中按照招标文件提供的地质情况及隧道埋深情况，从理论上计算切口的平衡压力值，并且在100m时推进过程中逐步调整，并综合分析后以最优的平衡压力值进行施工。

理论计算平衡土压力的公式：

P= k0.γ.h

P：平衡压力（包括地下水）

γ：土体的平均重度

h：隧道埋深

k0：土的侧向静止平衡压力系数

盾构在掘进过程中均可参照以上方法来取得平衡压力的设定值。具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行不断的调整。

1.3.2推进出土量的确定

为了确保开挖面的稳定，进行盾构推进时必须有效地管理排土量的范围。根据盾构机直径计算，每环理论出土量：

Q=π/4×D2×L

D—盾构直径；(m)

L—管片的宽度；（m）

在施工过程中，应根据实际的地面变形值来调节出土量，以满足规范要求，盾构推进出土量宜控制在98%～100%之间。

1.3.3推进速度值的设定

盾构推进速度设定时必须考虑地质条件、地面建筑物影响以及施工进度等因素。在盾构即将离开始发井时，为防止盾构后盾支撑受挤压变形及盾构推力过大，推进速度应控制在1cm/min以内，待盾构主体完全进入土体并脱离加固区方可提高掘进速度。在100米试掘进中，掘进速度一般控制在2～4cm/min范围内。当遇到砂性土或地面有建筑物时推进速度应减慢，可设定为1～2cm/min。

1.3.4注浆压力与注浆量的设定

随着盾构的推进，在管片和土体之间会出现建筑空隙，为了填充这些空隙，就要进行衬砌壁后注浆，以防止地表变形、减少隧道的沉降量、增加衬砌接缝的防水性能、改善衬砌的受力状况、有利于盾构推进纠偏。

（1）注浆压力：

同步注浆时要求在压入口的压力大于该点的静止水压力和土压力之和，做到尽量填补而不是劈裂(如下图)。如果注浆压力过大，管片外的土层将会被浆液扰动而造成较大的后期地层沉降即隧道本身的沉降，并造成跑浆；而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，

2、盾构机正常掘进

2.1主要施工参数的确定

根据初始掘进的经验确定主要施工参数，各施工参数的计算方法和初始掘进相同，详见初始掘进。

2.2盾构掘进方向控制

由于地层软硬不均、隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进不可能完全按照设计的隧道轴线前进，而会产生一定的偏差，当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力恶化，并造成地层损失增大而使地表沉降加大，因此盾构施工中必须采取有效技术措施。

采用操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向

根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的盾构姿态信息，结合隧道地层情况，通过分别操作20个盾构机的推进油缸来控制掘进方向。

在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力；在下坡段掘进时则适当加大上