土压平衡盾构施工工艺

土压平衡盾构施工工艺

3.6.1工艺概述

土压平衡盾构施工中,由刀盘切下的弃土进入土仓，形成土压，土压超过预先设定值时，土仓门打开，部分弃土通过螺旋机排出土仓，从而保持土仓内土压平衡，土仓内的土压反作用于挖掘面，防止地层的坍塌。

3.6.2作业内容

一、启动皮带机、刀盘、螺旋输送机等机电设备，根据测量系统面板上显示的盾构目前滚动状态选择盾构旋向按钮，一般选择能够纠正盾构滚动的方向；开启螺旋输送机的出渣口仓门并开始推进。

二、根据测量系统屏幕上指示的盾构姿态，调整各组推进油缸的压力至适当的值，并逐渐增大

推进系统的整体推进速度。

三、在盾构的掘进过程中，值班工程师及设备主管人员随时注意巡检盾构的各种设备状态，如泵站噪声情况，油脂及泡沫系统原料是否充足，轨道是否畅通，注浆是否正常等。操作室内主司机应时刻监视螺旋输送机出口的出渣情况，根据测量系统屏幕上显示的值调整盾构的姿态。发现问

题立即采取相应的措施。

四、掘进完成后停止掘进按以下顺序停止掘进：停止推进系统、逐步降低螺旋输送机的转速至零、停止螺旋输送机、关闭螺旋输送机出渣口仓门、停止皮带机、停止刀盘转动。

3.6.3质量标准及验收方法

1、盾构本体滚动角不大于 3 度。

2、盾构轴线偏离隧道轴线不大于 50mm。

3、盾构推进过程中壁后注浆不小于设计方量，设计方量根据地质情况、地表监测情况调整。

4、根据横向偏差和转动偏差，应采取措施调整盾构姿态，防止过量纠偏。

5、盾构停止掘进时应采取适当措施稳定开挖面，防止坍塌。

6、必须对盾构姿态和管片姿态进行人工复合测量。

3.6.4工艺流程图

以两趟列车完成一个掘进循环为例。

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图3.6.4-1 掘进控制流程图

3.6.5工序步骤及质量控制说明

一、工序步骤

1.掘进准备工作就绪后，先启动水平运输设备，后启动螺旋输送机。

2.由盾构司机按有关盾构设备操作规定对推进系统进行检查和操作后即开始掘进，同时观察螺旋输送机排渣情况是否正常。

3.推进完成后，使盾构停留在管片安装模式下，并随时观察土仓内土压变化采取保压措施，- 222 -

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防止掌子面坍塌，同时开始管片安装。

二、质量控制

1. 在推进过程中应控制盾构轴线与设计轴线的偏差值，使之在允许范围内。

2. 按优化参数控制掘进速度、出土量、注浆压力、注浆量和时间等，并做好记录。如表

3.6.5-1。

表 3.6 .5 - 1

施工记录项目表

序号 隧道掘进 同步注浆 测量 1 施工进度 注浆压力 盾构倾斜度 2 油缸行程 注浆量 隧道椭圆度 3 掘进速度

浆液性质 推进总长度 4 刀盘、螺旋输送机转速

浆液配比

本环轴心坐标

5

盾尾间隙

/

/

3. 每环掘进结束及中途停止掘进时，应按程序操作各种机电设备。

4. 遇到设备故障或意外地质条件变化时，必须停止掘进，经处理后才能继续掘进。

5. 中途停止时间较长时，开挖面及盾尾应采取防止土体流失的措施。

6、应根据工程地质和水文地质条件，注入适当添加剂，保持土质流塑状态。

7. 盾构掘进施工过程中严格受控，工程技术人员根据地质变化、隧道埋深、地面荷载、地表沉降、盾构机姿态、刀盘扭矩、千斤顶推力等各种勘探、测量数据信息，正确下达每班掘进指令，并即时跟踪调整。

8.盾构机操作人员严格执行指令，谨慎操作，对初始出现的小偏差应及时纠正，应尽量避免盾构机走“蛇”形，盾构机一次纠偏量不宜过大，以减少对地层的扰动。 3.6.6 施工机械及工艺装备

土压平衡盾构机的主要部件和系统结构如下： 1. 刀盘切削系统：位于切口环内，由盘体、切削刀、仿形刀、传动箱、主驱动装置、集中润滑系统组成。

2. 推进系统：由若干组推进千斤顶分成 4~5 组组成。

图 3.6.6-1 刀盘切削系统 图 3.6.6-2 推进系统 3. 加泥与同步注浆系统：膨润土或泡沫剂与切削下来的密封舱内土体充分搅拌，使之成为可塑、渗透性极小的渣土，并保持一定的动态平衡压力，控制开挖面土体不塌陷和地面不发生较大沉降。注浆系统分盾尾同步注浆和管片二次注浆,主要是保证地面沉降在允许范围内。

4. 螺旋输送机系统：将切削下来的渣输送到皮带机或编组列车内,是控制密封舱内保持一定

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土压与开挖面土压和水压平衡的关键系统。

图 3.6.6-3 螺旋输送机系统 图 3.6.6-4 管片吊机及管片拼装系统 5. 管片吊机及管片拼装系统：用于隧道管片拼装. 由回转盘体、悬臂梁、提升横梁、举重钳， 以及千斤顶等组成。

6. 盾尾密封系统：是盾构形成密封的关键,结构型式为三排二室钢丝刷等结构形式。

图 3.6.6-5 盾尾密封系统 7. 皮带运输机系统：用来输送土体。 8. 数据采集与监控系统：是盾构工作的控制系统. 可对挖掘数据进行采集、数值运算、逻辑控制、故障报警、实时画面显示与数据输出等管理工作。

9. 后续台车系统：主要为盾构机各种后配套设备的台车编组。

10、注脂及集中润滑系统 该系统起润滑及建立压力抵御外部泥砂入侵的作用。

11、冷却系统 盾构中的冷却系统是用于消除一些设备和动力装置在盾构掘进中产生的大量热量，以保证盾构正常运转。

12、供电系统 包括高压供电和低压配电。高压宜采用 10kV 电压供电，也可根据施工现场所在地区变电所供电电压的实际情况调整盾构供电电压。

13、导向系统 盾构导向测量系统是在传统方位测量技术的基础上，结合电气自动化技术、计算机技术而发展起来的一种用于盾构施工轴线导向辅助监测的装置。

14、冷却水系统 冷却水系统由冷却水塔和循环管路组成，为盾构施工提供日常用水及冷却用水。

15、通风系统 通风系统用来置换隧道内部空气、降温。有风机和风管组成。风机功率根据隧道进尺长度调整。

16、人仓 连接土仓的密闭空间，开仓更换刀具时人员停留及进出的通道。