高水压下泥水盾构掘进技术
黄学军
（中铁隧道集团二处联合掘进机二公司北京东燕郊 101601）
摘要:介绍在高水压下隧道泥水盾构施工存在的问题和解决方案
关键词:泥水盾构高水压隧道掘进技术
1.概述
盾构法隧道在穿越江河或海底时，隧道的静水压力通常很大。首先盾构自身的密封系统性能良好是隧道安全施工的重要保证，同时，由于盾构在高水压下施工，给施工增添了许多难度。选择合适的泥水压力和掘进参数、制定可行的隧道防水方案、选择合适的注浆方案和浆液配比，防止盾构在掘进过程中出现顶部及周围土体坍塌、隧道上浮等，保证盾构隧道的安全施工。当盾构穿越的土体为砂层，更应该根据具体的土层性质及地下水压力的大小选择合适的掘进参数并制定针对性的措施防止掌子面前方土体在高水压作用下发生的土体坍塌甚至流砂等一系列工程事故。
2.高水压下盾构法施工难点
（1）掌子面的稳定
盾构在掘进过程中，掌子面一直处于平衡状态，但由于盾构所处于高水压下，地下水的涌出及泥砂等被带出，会造成掌子面坍塌、地表陷降或下沉。因此，盾构在超高水压下掘进，必须采取措施来维持掌子面，它是泥水盾构在超高水压下砂层中掘进的一个难点。
（2）防止隧道周围土体坍塌
盾构在超高水压下掘进，当穿过的岩层为砂性土层时，由于盾构施工的扰动、纠偏力度过大或者盾构隧道背填注浆的不密实，同时受到高水头压力作用，隧道周围土体易发生土体坍塌，造成地表沉降。通过对地层情况的勘察分析，制定可行的方案，防止盾构穿越地段隧道周围土体发生坍塌。
（3）防止隧道上浮
盾构在超高水压区掘进时，由于隧道受地下高压水及泥浆的包裹，所以隧道较长时间内处于悬浮状态。同时，由于同步注浆浆液的初凝时间较长，注浆压力控制不当，浆液随地下水窜入建筑物外围地层中，造成隧道上浮。
（4）泥浆的泄露和喷出
为保证掌子面前土体的稳定，泥浆压力必须与切口水（土）压力保持平衡，当泥浆压力过大，同样也会造成泥浆向隧道后方流窜，甚至通过盾尾泄露至隧道内或通过隧道顶部岩层窜出地表。防止此类现象的发生是保证盾构安全施工的一个重要因素。
（5）盾尾密封及铰接密封等部位的抗高水压
盾构法施工区别与矿山法施工，优点就在于其施工的安全性。由于盾构的密封性能好，所以将盾构外部的泥土及地下水全部封堵在盾壳外部。因此，保证盾构良好的密封性能是盾构法施工成败的关键，在高水压下施工又提高了对盾构密封材料的要求。
（6）管片接缝防水
盾构隧道是通过拼装的管片实现隧道的一次成型。在高水压下，保证隧道的防水及抗渗等级是衡量工程质量的一项重要的标准。而管片接缝部位是盾构隧道防水的薄弱部位，加强管片接缝防水工作，提高隧道防水能力。
3.盾构在高水压下掘进技术
3.1稳定掌子面控制措施
为保证盾构能顺利通过，在对该地段进行详细探测后，拟采取以下处理措施：选择合适的推
进速度，选择合适的泥水压力，加强泥水质量控制等：
（1）采用复合式泥水盾构掘进时，根据地质和水文条件及地层压力下，适当调整泥水压力，保证泥水压力与掌子面土压力及水压力之和平衡，并保持其稳定性，在盾构掘进过程中，还要注意保持送排泥量的均衡，加强出土量的监测，以防泥浆压力损失过大，造成掌子面失稳。
（2）盾构在高水压区，穿过砂性土层时，更易造成掌子面失稳，因此，必须减慢掘进速度，降低盾构推力和刀盘转速，防止由于掘进过快，造成掌子面失稳，一般控制在20mm/min之内。城陵矶长江穿越工程地层为多泥质板岩，具有良好的自稳性，且岩石的单轴抗压强度较低，掘进速度一般控制在30mm～40mm之间，同时，泥水压力选择稍大于盾构切口静水压力0.2bar左右，保证帐子面岩层的稳定。
（３）掘进时做好泥水质量管理，控制好最大颗粒粒径、粒径分布、泥浆水密度和泥浆水压力，并做好以下参数的测量和控制：①泥浆比重；②粘性；③屈服值（YV）；④含砂量；⑤过滤特性。盾构在砂层中掘进时泥浆比重ρ宜控制一般控制在1.2～1.30g/cm3，城陵矶长江穿越工程大部分地层为中等风化的泥质板岩，泥浆比重选择较小，控制在1.05～1.1 g/cm3。
（4）通过设置在刀盘外周的土压计和盾构进排泥浆量分析，确定掌子面坍塌情况，对壁后注浆进行预测管理。对配备超前钻孔注浆系统的盾构设备可通过盾构上半部开设注浆孔，从盾构向掌子面注浆加固上半部掌子面，来处理掌子面坍塌。
（5）加强盾尾注脂质量管理，防止泥浆通过盾尾流入隧道，造成掌子面和隧道上部土体坍塌和沉陷。
（6）利用土体探测装置，检查正面土体的稳定情况
推进过程中，当干砂量过大时，提高地层探测装置的使用频率，以便及时掌握切口正面土体坍塌情况，并及时根据具体施工情况及时进行调整参数，使干砂量的数据接近理论值，减少正面土体塌方的可能。
3.2防止隧道周围土体发生坍塌控制措施
（1）按设计值设定切口水压，并根据推进时的地下水位变化情况进行相应调整，严格控制泥水压力的波动值，防止切口水压偏低无法支撑掌子面土体，造成土体塌陷；防止切口水压较高，对土体扰动过大，造成土体坍塌。
（2）由于泥水及地下高压水的冲蚀，浆液达不到及时稳固隧道的目的，盾构穿过砂性土层地段时，由于顶部为自稳性较差的粉土及砂土，容易造成顶部坍塌，增加了隧道掘进的不安全性。加强背填注浆质量管理，不仅要充填建筑间隙及控制地表沉降，而且还要使浆液不受泥水的侵蚀，尽快具有一定的早期强度，控制隧道的上浮量，缩短隧道的稳定期。必要时再补充以二次注浆，使注浆体充填均匀，形成稳定的防水层，达到加强隧道衬砌的目的。
（3）加强超高水压区地表沉降观察。当发现隧道沉降大于5cm时应适当增加同步注浆量，必要时进行补压浆。
（4）严格盾构的操作，加强对盾构姿态的合理控制，控制盾构掘进纠偏量，严格控制超挖量，同时防止盾尾漏浆，控制隧道沉降。
（5）加强泥浆管理，防止超挖。
加强超高水压地段泥浆质量控制、送排泥监控，适当提高泥浆比重和并控制其粘度，保证泥膜质量，加强送排泥监控，提前计算掘进速度与进排泥的关系，发现排泥异常，及时调整参数，防止超挖造成塌陷。
（6）盾构穿越断层及破碎带。
城陵矶长江穿越隧道工程盾构共穿越19条断层，最大的在轴线方向的长度为22m。盾构在穿越较大断层时宜采取快速通过的方式，盾构掘进速度40mm/min，并严格控制切口压力及背填注浆质量控制。盾构在穿越该区域后及时进行二次补强注浆，在注浆过程中作好隧道内沉降及管片变形监测、保证已成型隧道的结构安全。
3.3控制隧道上浮量控制措施
（1）施工期间严格控制隧道轴线，使盾构尽量沿着设计轴线推进，每环均匀纠偏，减少对土体的扰动；
（2）提高同步注浆质量，要求浆液有较短的初凝时间，使其遇泥水后不产生裂化，并要求浆液具有一定的流动性，能均匀地布满隧道一周，及时充填建筑空隙；
（3）当发现隧道上浮量较大，且波及范围较远时应立即采取对已建隧道进行补压浆措施，以割断泥水继续流失路径；
（4）在同步注浆的基础上，结合聚氨脂注浆在隧道周围形成环箍，每隔10～20m打一道环箍，使隧道纵向形成间断的止水隔离带，以减缓、制约隧道上浮，从而控制隧道变形；
（5）加强隧道纵向变形的监测，并根据监测的结果进行针对性的注浆纠正。如调整注浆部位及注浆量，配制快凝及提高早期强度的浆液；
（6）加强地表或江底地形沉降监测。
3.4防止泥浆泄露和喷出控制措施
（1）推进时根据地下水位变化情况，对切口水压进行相应调整，严格控制切口水压波动范围，该值控制在-0.2kg/cm2～+0.62kg/cm2，并使其略低于注浆压力，谨防浆液大量后窜影响注浆效果。
（2）提高同步注浆质量
每环推进前，需对注浆浆液进行取样试验，严格控制其初凝时间和浆液稠度，在注浆过程中，合理掌握注浆压力，使注浆量、注浆速度与盾构掘进速度相匹配。严格控制同步注浆压力，并在注浆管路安装安全阀，以免由于注浆压力过高而顶破覆土；
（3）管片外侧粘贴止水海棉
为防止盾尾漏浆，必要时在管片外弧面粘贴止水海棉，以便盾尾漏浆时吸水膨胀封堵。
（4）均匀足量压注盾尾油脂
盾尾油脂压注采用自动和手动模式相结合，适当加大盾尾油脂的压注量，盾尾局部漏浆时，及时采用手动模式在漏浆部位补注油脂。
（5）居中拼装管片，保证盾尾间隙均匀
管片居中安装，以防盾构与管片间隙一边过大，一边过小，造成盾尾间隙不均匀而降低盾尾密封效果，甚至损坏盾尾尾刷，施工时将盾尾间隙差值控制在20mm之内。
（6）严格控制出土量，原则上按理论出土量出土，可适当欠挖，保持土体的密实，以免地下水渗透入土体并进入盾构；
（7）若出现机械故障或其它原因造成盾构停推，应采取措施防止盾构移动。
当发生江底冒浆时，采取的主要对策：
（1）当发现江底冒浆时，如果是轻微的冒浆，在不降低掌子面水压下能进行推进，则向前推进，同时适当加快推进速度，提高拼装效率，使盾构尽早穿过冒浆区。
（2）当冒浆严重，不能推进时：将掌子面水压降低到（土压+水压）平衡为止；提高泥水比重和粘度；为了能使盾构向前推进，检查掘削干砂量，确认有无超挖；掘进一定距离后进行充分的壁后注浆；将掌子面水压返回到正常状态，进行正常掘进。
（3）当发现江水由盾尾处流入隧道时，应首先分析当前情况，组织力量进行抢险。抢险过程中，在漏水部位相应压注聚胺脂；同时安排好排水工作，保证进入盾构的江水顺利排出隧道。
3.5防止盾构密封系统失效控制措施
（1）由于城陵矶长江隧道工程最大水头压力为0.66MPa,盾尾密封采用4道蜜蜂钢丝刷，保证盾尾密封防水性能的可靠性。
（2）盾构在设计生产前必须严格遵照地堪资料所提供的最高地下水压力进行。盾尾密封及铰接密封所承受的最大水压力必须大于隧道的最大切口水压力；
（3）通过地质资料的分析，盾构在通过超高水压前，必须做好刀具和盾尾密封的检查工作。
（4）在江中段推进时，在每块管片外侧垫放止水海绵条，封堵管片与盾尾间存在的间隙，必要时，在管片与盾壳间隙内填塞钢丝球，以加强盾尾密封效果
（4）严格控制盾构密封注脂量。
3.6管片接缝防水控制措施
（1）管片间的防水主要通过安置在管片侧面的防水材料进行封堵地下水，首先选择的防水材料必须经过检验合格符合防水要求后方可使用。
（2）管片在下井前和拼装前均应设专人检验，管片防水材料粘贴是否合格，对翘边或脱落的必须处理后方可进行下井拼装。
（3）管片拼装必须严格执行规范要求，控制管片间的错台和接缝的大小，管片错台＜3mm，管片接缝开口＜3mm，管片拼装无贯穿裂缝，无大于0.2mm宽的裂缝及剥落现象。
（4）制定详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出P（注浆压力）—Q（注浆量）—t（时间）曲线，分析注浆效果，反馈指导下次注浆。
（5）认真作好管片嵌缝防水处理工作。
（6）对隧道内的漏水点进行补注浆处理，注浆材料可选用水泥水玻璃双液浆。
3.7盾构在高水压地层中常压敞开式换刀注意事项
城陵矶长江穿越隧道工程由于地层多为泥质板岩，结构稳定性好，所以多采用常压下换刀。但盾构多次穿越断层、破碎带、脉状透水体（区），因此，必须采取必要措施，保证常换刀工作的安全。
（1）盾构换刀区域必须提前计划，通过超前地质分析，选择在地层结构单一且稳定性好的地段。
（2）盾构在停机换刀前，必须对盾构后部的隧道进行补充注浆，并进行效果检查，防止由于注浆效果不佳，造成前后部位水路连通，使常压敞开式换刀工作无法进行。
（3）在换刀前，通过部分打开盾构密封仓内排浆的闸阀，检测刀盘前部的水压力并释放气压，在确定刀盘前方的水（气）压力满足要求时，方可开仓检查或更换刀具。
（4）开仓后安装必要的排水及通风设施，使刀盘前部工作环境满足工作的条件。
（5）在换刀过程中，必须随时对刀盘内进行有害气体检测，防止在换刀过程中使用明火造成危险。
4.工程实例
4.1工程概况
城陵矶长江穿越隧道是国家重点建设项目西气东输工程的忠（县）武（汉）天然气管道干线潜江支线工程。隧道下穿长江，江南段1711.379m采用盾构法施工。
隧道埋深在28m～60m之间，盾构施工段水压最高达0.66Mpa，盾构穿越区上覆第四系冲湖积覆盖层。基岩为古代冷家溪群易家桥组上段(Ptlny3)浅变质岩，岩性以绿泥石泥质板岩为主，部分为白云石质泥质板岩，局部分布浅变质粉砂岩。
4.2高水压下盾构主要施工方法介绍
盾构采用德国海瑞克公司生产的泥水平衡盾构，盾构刀盘直径为3.246m，盾构主机间的连接采用铰接的方式，盾尾设四道密封钢丝刷，经验算完全可以承受0.66mP的压力。盾构可采用泥水加压模式或泥水模式掘进，泥水加压模式通过控制气压来控制泥水仓压力，达到平衡掌子面水（土）压力。泥水加压模式较泥水模式优势在于可以通过盾构自身的控制系统，自动调节泥水仓气压来达到调节掌子面泥水压力的效果。由于城陵矶长江穿越隧道的主要地层为中等风化岩层，通常采用了泥水模式进行掘进施工。
盾构背填注浆有同步注浆和二次补强注浆。同步注浆采用盾构配备的两台注浆泵，盾尾段四个注入点，在盾构推进过程中进行同步注浆施工，浆液采用水泥砂浆。二次补强注浆采用砂浆车通过管片预留注浆口对管片背后进行二次注浆，注浆材料选用双液浆。通过实际施工证明，注浆效果明显，隧道内未出现明显渗漏水现象。
拼装管片采用楔性管片，最大楔形量为10mm，每环共有6片（3种类型）。管片采用错缝拼装。管片侧面粘贴遇水膨胀橡胶，经过检验和工程实践证明，该种防水材料满足承受0.66Mpa水压力。
城陵矶长江穿越隧道工程为我国迄今为止已建泥水盾构施工的最长过江隧道工程，工程地质条件复杂，水压力大。城陵矶长江穿越隧道的顺利完工为我国在泥水盾构施工领域积累了丰富的经验。
参考文献：
1 楼如岳《最新泥水盾构技术》
2 〖日〗土木学会《隧道标准规范及解说》
3 上海市建设委员会《盾构法隧道工程施工及验收规程》
4 城陵矶长江穿越隧道实施性施工组织设计
高水压下泥水盾构掘进技术 黄学军 （中铁隧道集团二处联合掘进机二公司北京东燕郊 101601） 摘要:介绍在高水压下隧道泥水盾构施工存在的问题和解决方案 关键词:泥水盾构高水压隧道掘进技术 1.概述 盾构法隧道在穿越江河或海底时，隧道的静水压力通常很大。首先盾构自身的密封系统性能良好是隧道安全施工的重要保证，同时，由于盾构在高水压下施工，给施工增添了许多难度。选择合适的泥水压力和掘进参数、制定可行的隧道防水方案、选择合适的注浆方案和浆液配比，防止盾构在掘进过程中出现顶部及周围土体坍塌、隧道上浮等，保证盾构隧道的安全施工。当盾构穿越的土体为砂层，更应该根据具体的土层性质及地下水压力的大小选择合适的掘进参数并制定针对性的措施防止掌子面前方土体在高水压作用下发生的土体坍塌甚至流砂等一系列工程事故。 2.高水压下盾构法施工难点 （1）掌子面的稳定 盾构在掘进过程中，掌子面一直处于平衡状态，但由于盾构所处于高水压下，地下水的涌出及泥砂等被带出，会造成掌子面坍塌、地表陷降或下沉。因此，盾构在超高水压下掘进，必须采取措施来维持掌子面，它是泥水盾构在超高水压下砂层中掘进的一个难点。 （2）防止隧道周围土体坍塌 盾构在超高水压下掘进，当穿过的岩层为砂性土层时，由于盾构施工的扰动、纠偏力度过大或者盾构隧道背填注浆的不密实，同时受到高水头压力作用，隧道周围土体易发生土体坍塌，造成地表沉降。通过对地层情况的勘察分析，制定可行的方案，防止盾构穿越地段隧道周围土体发生坍塌。 （3）防止隧道上浮 盾构在超高水压区掘进时，由于隧道受地下高压水及泥浆的包裹，所以隧道较长时间内处于悬浮状态。同时，由于同步注浆浆液的初凝时间较长，注浆压力控制不当，浆液随地下水窜入建筑物外围地层中，造成隧道上浮。 （4）泥浆的泄露和喷出 为保证掌子面前土体的稳定，泥浆压力必须与切口水（土）压力保持平衡，当泥浆压力过大，同样也会造成泥浆向隧道后方流窜，甚至通过盾尾泄露至隧道内或通过隧道顶部岩层窜出地表。防止此类现象的发生是保证盾构安全施工的一个重要因素。 （5）盾尾密封及铰接密封等部位的抗高水压 盾构法施工区别与矿山法施工，优点就在于其施工的安全性。由于盾构的密封性能好，所以将盾构外部的泥土及地下水全部封堵在盾壳外部。因此，保证盾构良好的密封性能是盾构法施工成败的关键，在高水压下施工又提高了对盾构密封材料的要求。 （6）管片接缝防水 盾构隧道是通过拼装的管片实现隧道的一次成型。在高水压下，保证隧道的防水及抗渗等级是衡量工程质量的一项重要的标准。而管片接缝部位是盾构隧道防水的薄弱部位，加强管片接缝防水工作，提高隧道防水能力。 3.盾构在高水压下掘进技术 3.1稳定掌子面控制措施 为保证盾构能顺利通过，在对该地段进行详细探测后，拟采取以下处理措施：选择合适的推
大盾构掘进注浆技术交底-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
表格编号 技术交底书 1311 第 1 页项目名称广州市轨道交通地铁四号线南延5标项目经理部 共页交底编号4N5B-GCB- 工程名称广州市轨道交通四号线南延段施工5标土建工程 设计文件编号/ 施工部位大盾构始发掘进技术交底 交底日期2015年月日 技术交底内容： 1、技术交底范围 本交底适用于广州轨道交通四号线南延段施工5标【中间风井-南沙客运港站】大盾构区间盾构始发注浆及盾构掘进同步注浆施工。 2、工程概况 本次施工设计范围为中间风井～南沙客运港区间隧道全长1491.466 m，中风井-客运港站采用开挖直径11.71m泥水盾构施工；从中间北端头始发，始发后沿海港大道前进，掘进至YDK65+998.776后以800m的曲线半径右转至科技大道，最终掘进至南沙客运港站吊出。 3、施工准备 (1)砂浆准备 原材准备 1）砂要求采用细度模量 1.6～2.3 的细砂，不允许夹杂有 5mm 以上的豆石或杂物，需要时需对砂子进行过筛处理； 2）水泥、粉煤灰、膨润土不可有结块现象，细骨料中不可有大粒径的异物。 砂浆拌制 1）浆液配合比严格按工程师通知配合比配制； 2）原材料计量误差要控制在规范要求范围内； 3）投料顺序按水、水泥、砂依次进行；
图4.2 同步注浆系统点位布置图 （2）注浆时只需用双活塞注入泵将储存在砂浆箱中的浆液通过管路泵送到盾壳上的同步注浆点既可。 （3）注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式，自动控制方式即预先设定注浆压力，由控制程序自动调整注浆速度，当注浆压力达到设定值时，自行停止注浆。手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量，以防注浆速度过快，而影响注浆效果。一般不从预留注浆孔注浆，以大大降低从管片渗漏水的可能。为了能够适应不同的注浆量和压力要求，注浆量和压力也可以在控制操作电脑屏上进行人工调整。 （4）同步注浆通过盾尾注浆孔在盾构推进的同时压注，在每个注浆孔出口设置压力传感器，以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制，从而实现对管片背后的对称均匀压注。为防止注浆使管片受力不均产生偏压导致管片错位造成错台及破损，同步注浆时对称均匀的注入十分重要。 盾尾 盾尾注浆 浆液注入 1 2 3 4 6 5
第一章编制依据 1、广州市轨道交通六号线盾构7标段【天平架～燕塘～天河客运站】盾构区间土建施工项目招标文件、招标图纸、地质勘查报告、补遗书及投标文件。 2、广州市轨道交通六号线盾构7标段【天平架～燕塘～天河客运站】盾构区间土建工程承包合同。 3、广州市轨道交通六号线盾构7标段补充地质勘测资料、管线调查及现场调查资料。 4、广州市轨道交通六号线盾构7标段施工设计图纸。 5、国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及广州地区在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定。 6、我公司在广州地铁建设中的成功的施工经验和研究成果及现有的施工管理水平、技术水平、科研水平、机械设备能力。 第二章工程概况 一、始发端头工程地质、水文概况 ㈠工程地质 根据《广州市轨道交通线网岩土工程勘察总体技术要求》的地铁沿线岩土分层系统和沿线岩土层的成因类型和性质、风化状态等，本基坑内各岩土分层及其特征如下： <1>人工填土层（Q4ml） 主要为杂填土和素填土，颜色较杂，主要为褐黄色、灰色、灰褐色、褐红色等，素填土组成物主要为人工堆填的粉质粘土、中粗砂、碎石等，杂填土则含有砖块、砼块等建筑垃圾或生活垃圾，大部分稍压实～欠压实，稍湿～湿。本层标贯击数6～18击，平均击数11击。 <4-2>河湖相沉积土层（Q3+4al） 呈深灰色、灰黑色，主要为淤泥及淤泥质土组成，组成物主要为粘粒，含有机质、朽木，饱和，流塑状，局部夹薄层细砂。标贯实测击数1～2击，平均击数为1.5击。 <5H-2>硬塑～坚硬状花岗岩残积土层 黄褐色、红褐色、灰白色、灰褐色、黑褐色等色，组织结构已全部破坏，矿物成分除石英外大部分已风化成土状，较多细片状黑云母，以粉粘粒为主，含较多中粗砂、砾石。残积土遇水易软化崩解。主要为砾质粘性土、砂质粘性土、粘性土，呈硬塑～坚硬状。
盾构机掘进基本操作指导书 （包括刀盘转速、掘进速度、油缸推力、方向姿态等控制） 1、安全操作规程 1.1．基本注意事项 （1）．遵守岗位内安全规程 ●盾构机操作、维修人员必须是受过专业训练的，必须具备相应的操作资格。 ●进行机械操作或维修时，请遵守相关的技术资料和项目部下发的文件中所 有安全规则、注意事项及顺序。 ●身体不适、服用药物（催眠药）时及酒后不要操作， 因为发生危机时，容易造成判断失误。 ●多人共同作业时，一定要设指挥员，根据制定的方案操作。 （2）．设臵安全联锁装臵 ●请确认所有的防护装臵、防护罩是否装在正常位臵。如果破损，请马上修理。 ●请认真了解盾构联锁、溢流阀等安全装臵。 ●请勿随便调节盾构联锁装臵、溢流阀。 解除盾构联锁装臵请参照盾构联锁装臵的使用说明。 ●一旦误用安全装臵，将会造成重大人身事故。 （3）．电气、液压的设定，不要随便变更 ●为防止电气火灾，请勿变更热继电器等设定值。 ●为防止盾构机损伤，请勿变更溢流阀压力等液压设定值。 （4）．正确穿戴工作服和安全保护用品 过肥的服装、饰品等有可能被机械部件上的物品钩住，有油的工作服因易 燃，也不得穿用。 ●请勿忘记根据工作内容穿戴保 护眼镜、安全帽、口罩、手套等。 特别是用锤子打击销子等金属片、 异物时可能飞散，必须使用保护眼 镜、安全帽、手套等保护用具。
1.2．盾构掘进过程中的注意事项 （1）．掘进中必须特别注意的事项 ●掘进中，机器有时会突然侧滚。所以进入掘进机内时，请充分注意因突然侧滚造 成的跌倒、滚落。 特别是在高处时，必须要用安全带。 ●因传送带或土沙压送泵运转中的振动，造成后续台车的翻到，伤及 作业者的危险性是存在的，请切实装好防翻部件，并认真确认。（2）．注意电机的散热 ●电机散热装臵周围闭塞时，就不能散热，有损伤内部、发生火灾的可能， 因此，请保持电机散热装臵的正常运转，不要挡住电机前后风路。（3）．推进油缸靴撑和管片间的注意事项 ●推进油缸靴撑和管片间有夹住手脚的危险。注意不要把手脚臵于其间。（4）．注意异常声音、异常情况等 ●如果对器具的异音、异常不加以注意，零部件将可能破损而飞散，并有因部件 飞散而造成人员伤害的危险。 机器发生异音、异常时，请立即中止掘进，进行点检、维修。
万方数据
万方数据
构转向困难，应该更换边滚刀和周边刮刀。隧道最小转弯半径５５０ｎｌ，如通过以上步骤还不能转向，就需要使用仿型刀，设定开挖角度范围，增大开挖面直径辅助盾构转向。 图１掘进方向控制 Ｆｉｇ．１Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ ２．３同步注浆量及压力的控制 在掘进过程中，控制好同步注浆量及注浆压力，及时填充掘进留下的空隙，保证管片的稳定性，提高隧道的防水性能，是控制地面沉降的必要手段。盾构机同步注浆系统有６根注浆管，圆周方向分布在盾构机尾盾上，注浆量根据开挖直径、管片外径计算出理论注入量。实际则需根据地层特点、盾构姿态等来控制，基本原则是注入量不小于理论注入量，确保顶部两根管路的注入量。注浆压力通常大于同等水平位置开挖舱泥水压力０．０２～０．０３ＭＰａ，压力低则注入量不够，过高会损坏盾尾密封刷或通过地层空隙进入开挖仓。因砂浆凝固会导致注浆管路堵塞，因此每掘进１环，在掘进的最后２０ｃｍ就停止注浆。在盾构机完成掘进拼装管片时，每隔４５—７５ｒａｉｎ注一次，每次每根管注入０．０１一Ｏ．０２ｍ３。盾构掘进时也应留意注浆量，如遇到松散砂卵石地层或有地下空洞等导致注入量增加时应放慢掘进速度以保证填充密实。因盾构自重，砂浆会向下流，一般盾构上部注浆量要占到总注入量的一半以上，只有保证顶部注入量，才能最大限度地减少地表沉降。 ２．４盾尾密封油脂系统 盾尾密封有３道，前、中、后，每一道的压力设定非常重要，假如设定压力过小，油脂注入量少，盾尾密封刷易损坏出现漏浆涌水现象。压力过大，油脂消耗量增大，造成经济损失。３道密封的压力设定以开挖仓土压力及注浆压力为依据，最外层压力应比开挖仓底部压力高约０．１ＭＰａ，中层取开挖仓底部压力或等于外层设定压力，内层则比中间层压力减少０．１ＭＰａ或与之相同，压力设定完毕后还应统计油脂消耗，并适当调整注脂泵的压力。经计算，每掘进１环，盾尾油脂理论消耗量在１００～１１０ｋｇ（视掘进时间而定），可以依据该值调整注脂泵压力保证注入量即可…。 ２．５泥水循环系统的控制 根据目前掘进距离统计，盾构机停止掘进８０％的原因来自泥水循环系统，包括泵站停机、管路破损、泵及管路堵塞、泥水处理设备故障等（见图２）。 图２泥水循环控制系统 Ｆｉｇ．２Ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｓｌｕｒｒｙｃｙｃｌｅ ２０１０年第１２卷第１２期６７万方数据
穗莞深城际轨道交通SZH-3标虎长盾构区间 盾构掘进施工技术交底 一、概况 虎长盾构区间采用两台直径8810mm的日本奥村土压平衡盾构机掘进施工。左右线两台盾构机先后从明挖段工作井始发，掘进至虎门商贸城站南端头井吊出。区间左线长度为2893.084m、右线长度为2894.2m，衬砌结构为C50钢筋混凝土预制管片，内径7700mm、外径8500mm。 盾构掘进施工分为始发，掘进和接收三个阶段，施工中根据每个阶段施工特点采取针对性的技术措施，保证施工安全，满足质量和环保要求。在盾构起始段200m进行试掘进，并根据试掘进调整，确定掘进参数。在盾构到达接收工作井100m前，对盾构轴线进行测量并作调整，保证盾构准确进入接收洞门。 二、施工准备 1、人员准备： ⑴项目部管理人员：工区长，副工区长，工区总工，现场工程师。 ⑵盾构掘进队：带班员，拼装员，电瓶车司机，注浆员等。 ⑶盾构地面队：搅拌站调度、搅拌手，龙门吊司机、司索工，电瓶车充电员等。 ⑷盾构机修队：盾构机械维修员。 ⑸盾构电工队：盾构电气检修员。 ⑹盾构吊装队：广东力特吊装公司。 ⑺盾构组装队：上海力行公司。 ⑻盾构测量队：地面沉降测量员，盾构姿态测量员，管片姿态测量员等。 2、施工机具准备： ⑴两台直径8810mm日本奥村土压平衡盾构机 ⑵搅拌站一座 ⑶电瓶车两台 ⑷循环水箱一个 ⑸发电机一台及配套发电机房一座 ⑹电瓶车充电房一座 ⑺龙门吊四台
⑻350吨履带吊一台 ⑼地面自生产加工房一座 三、施工工艺 1、盾构吊运与组装 根据盾构部件情况、场地情况，制定详细的盾构组装放啊，然后根据相关安全操作规程使用350吨履带吊，200吨汽车吊，60吨龙门吊将盾构机各部件吊运至基坑内，并由力行组装队对盾构机进行组装。 2、盾构机现场调试 根据盾构机主要功能及使用要求制定调试大纲，主要调试内容如下： ⑴盾构壳体 ⑵切削刀盘 ⑶管片拼装机 ⑷螺旋运输机 ⑸皮带运输机 ⑹同步注浆系统 ⑺集中润滑系统 ⑻液压系统 ⑼铰接装置 ⑽电气系统 ⑾渣土改良系统 ⑿盾尾密封系统 对各系统进行空载调试，然后进行整机空载调试，详细记录盾构运转状况，并进行评估。 3、盾构始发 制定详细的始发方案，使用反力架作为盾构机的推进支撑面，精确确定盾构始发标高等已定参数，始发掘进前对洞门土体进行质量检查，对洞门加固的旋喷桩做抽芯检测，制定洞门密封破除方案，使用止水帘布扇形压板对洞门进行密封，确保始发安全。始发掘进时对盾构姿态进行复核。在负环管片定位时，确保管片环面与隧道轴线垂直。始发掘进时重点保护6，7号台车之间的延长管线，对盾构掘进，壁后注浆，管片拼装，出土及材料运输进行工序磨合，尽量在正常掘进时做到环环相扣，工序衔接得当。始发掘进时严格控制盾构的姿态和推力，加大检测力度，根据监控结果调整掘进参数。
盾构分体始发专项施工方案 第一章编制依据 1、广州市轨道交通六号线盾构7标段【天平架～燕塘～天河客运站】盾构区间土建施工项目招标文件、招标图纸、地质勘查报告、补遗书及投标文件。 2、广州市轨道交通六号线盾构7标段【天平架～燕塘～天河客运站】盾构区间土建工程承包合同。 3、广州市轨道交通六号线盾构7标段补充地质勘测资料、管线调查及现场调查资料。 4、广州市轨道交通六号线盾构7标段施工设计图纸。 5、国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及广州地区在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定。 6、我公司在广州地铁建设中的成功的施工经验和研究成果及现有的施工管理水平、技术水平、科研水平、机械设备能力。 第二章工程概况 一、始发端头工程地质、水文概况 ㈠工程地质 根据《广州市轨道交通线网岩土工程勘察总体技术要求》的地铁沿线岩土分层系统和沿线岩土层的成因类型和性质、风化状态等，本基坑内各岩土分层及其特征如下： <1>人工填土层（Q4ml） 主要为杂填土和素填土，颜色较杂，主要为褐黄色、灰色、灰褐色、褐红色等，素填土组成物主要为人工堆填的粉质粘土、中粗砂、碎石等，杂填土则含有砖块、砼块等建筑垃圾或生活垃圾，大部分稍压实～欠压实，稍湿～湿。本层标贯击数6～18击，平均击数11击。 <4-2>河湖相沉积土层（Q3+4al） 呈深灰色、灰黑色，主要为淤泥及淤泥质土组成，组成物主要为粘粒，含有机质、朽木，饱和，
流塑状，局部夹薄层细砂。标贯实测击数1～2击，平均击数为1.5击。 <5H-2>硬塑～坚硬状花岗岩残积土层 黄褐色、红褐色、灰白色、灰褐色、黑褐色等色，组织结构已全部破坏，矿物成分除石英外大部分已风化成土状，较多细片状黑云母，以粉粘粒为主，含较多中粗砂、砾石。残积土遇水易软化崩解。主要为砾质粘性土、砂质粘性土、粘性土，呈硬塑～坚硬状。 <6H>花岗岩全风化带（γ53-2） 呈黄褐色、褐灰色、红褐色、黑褐色等，原岩组织结构已基本风化破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土柱状，遇水易软化崩解。局部夹强风化花岗岩碎块。 <7H>花岗岩强风化带（γ53-2） 呈黄褐色、褐灰色、红褐色、黑褐色等，原岩组织结构已大部分风化破坏，矿物成分已显著变化，风化裂隙很发育，岩石极破碎，岩块可用手折断。钾长石用手捏成砂状，斜长石、云母多已风化成高岭土或粘土。局部夹全风化花岗岩。岩芯呈半岩半土状，岩芯遇水易软化崩解。 <8H>花岗岩中等风化带（γ53-2） 呈浅褐色、灰褐色等，中、细粒结构，块状构造，岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，风化裂隙被铁染，并充填少量风化物。斜长石矿物风化较深，钾长石、云母矿物风化轻微。岩质硬，锤击声稍脆，不易击碎。局部夹强风化岩。岩芯较破碎，呈短柱状、碎块状。 <9H>花岗岩微风化带（γ53-2） 岩石组织结构基本未变化，断口处新鲜，岩质坚硬，锤击声脆。岩芯呈长柱状、短柱状。 ㈡工程水文 地下水按赋存方式分为第四系松散土层孔隙水，块状基岩裂隙水。第四系冲积—洪积砂层为主要潜水含水层，冲积—洪积砂层含粘粒较多，富水程度较差，渗透系数仅为0.5～2.0m/d。块状基岩裂隙水主要赋存在燕山期花岗岩强风化带及中等风化带，水力特点为承压水，地下水的赋存不均一。在裂隙发育地段，水量较丰富，属承压水，渗透系数为1.09m/d。 区间场地环境类别为Ⅱ类。地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。
盾构掘进管片拼装等施工方案作业方案 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
盾构掘进、管片拼装、壁后注浆、成型隧道施工方案施工方案 盾构掘进 掘进流程见图2-1-1。 用于本合同段掘进施工的土压平衡盾构的开挖土仓由刀盘、切口环、隔板、土压传感器及膨润土添加、泡沫注入系统组成。根据本合同段隧道地层条件，需选择土压平衡模式进行本合同段区间隧道的掘进。土压平衡掘进模式中土仓压力 的保持首先需选定土仓压力，掘进过程中通过调整推进力实现推进速度控制、通过调整螺旋输送机转速实现出碴量控制。具体方法如下： （1）土仓压力值P的选定 P值应能与地层土压力和静水压力相平衡，设刀盘中心地层静水压力、土压力之和为P0，则P＝KP0，K一般取～。掘进施工过程中土仓压力根据试掘进时取得的经验参数并结合盾构所在位置的埋深、土层状况及地表监测结果进行调整与控制。
（2）推进速度控制 图2-1-1 盾构掘进控制程序图 土压力设定 土压力控制 掘进速度控制 监视
为保持土仓压力的稳定，掘进速度必须与螺旋输送机的转速相符合，同时必须兼顾注浆，确保浆液能均匀填实管片与地层的空隙，根据施工的实际情况确定并调整掘进速度控制推进油缸的推力。 （3）出碴量的控制 每环掘进出碴量根据试掘进段取得的参数进行控制。出碴量控制可通过推进速度与螺旋输送机转速来实现。 （1）姿态监控系统 盾构姿态监控通过SLS-T自动导向系统和人工测量复核进行盾构姿态监测。随着盾构推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位。为保证推进方向的准确可靠，拟每30～50m进行一次人工测量，以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态，确保盾构掘进方向的正确。 （2）调整与控制 盾构共16组推进油缸，分五区，每区油缸可独立控制推进油压。盾构姿态调整与控制便可通过分区调整推进油缸压力事项盾构掘进方向调整与控制。 （3）纠偏措施 1）滚动纠偏 刀盘切削土体的扭矩主要是由盾构壳体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡，当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时将引起盾构本体的滚动。盾构滚动偏差可通过转换刀盘旋转方向来实现。 2）竖直方向纠偏 控制盾构机方向的主要因素是千斤顶的单侧推力，它与盾构机姿态变化量间的关系非常离散，需要靠人的经验来掌握。当盾构机出现下俯时，可加大下侧千斤顶的推力，当盾构机出现上仰时，可加大上侧千斤顶的推力来进行纠偏。同时还必须考虑到刀盘前面地质因素的影响综合来调节，从而到达一个比较理想的控制效果。 3）水平方向纠偏
中铁十局集团有限公司 CHINA RAILWAY TENTH GROUP CO.LED 大连地铁201标盾构100m试掘进 技术参数总结 中铁十局集团济南铁路工程有限公司 二O一一年五月
一、工程概况 大连市地铁二号线西安路站～交通大学站区间，本区间隧道起讫里程为DK16+803.630～CK18+462.893。本区间主要采用盾构法施工，在靠近交通大学站一端采用矿山法。本盾构区间隧道起讫里程为DK16+803.630～CK18+130.000，右线全长1326.370m，左线全长为1342.225m。区间左线设置断链，在左DK17+616.398=左DK17+600.000处设置长链16.398m。区间在DK16+796.63处设盾构始发井，在DK16+992处设区间联络通道，在DK17+481.662处设区间风井兼联络通道及泵房，在DK18+135.5处设盾构接收井。 西安路站至交通大学站区间平面线路出西安路站后沿南北向向南，通过半径为300m的曲线转入偏东西方向，再通过半径450m曲线接入黄河路，到达交通大学站。区间纵断布置形式呈“V”字形，最大纵坡为25‰。区间为双线地下隧道，左右线路为上下重叠至区间终点左右线逐渐分离并行。盾构段隧道开挖断面直径为6m，盾构隧道衬砌的管片采用厚300mm，宽1200mm，每环由6片管片拼装而成，拼装方式采用错缝拼装。
本盾构100m试掘进阶段主要在300m小半径曲线上，下坡段坡度为5‰。右线隧道从始发井开始至100m试掘进主要穿越?7中风化钙质板岩。?7中风化钙质板岩岩性特征：灰色，层状结构，层理和节理裂隙较发育，矿物主要为云母、石英、方解石，遇稀盐酸起泡，局部夹石英岩脉，岩芯呈柱状。揭露层顶高程-24.90～9.70m，层顶埋深 3.70～33.50m。根据岩石抗压强度结果，本场地中等风化板岩为较软岩，岩芯较完整，局部较破碎，岩石质量等级为Ⅳ级。根据设计 院提供的资料，中风化钙质板岩最大天然抗压强度为36Mpa。
精心整理大型泥水盾构施工中的 泥 水 分
第一章绪论 一、泥水加压式盾构及其泥水分离处理系统概述 盾构法施工已有170余年历史，随着科学水平的不断提高，盾构技术也得到不断发展和完善。至今，盾构已发展成为软土地层修建隧 施工提供了广阔的舞台。 泥水加压式盾构是在机械掘削式盾构的前部刀盘后侧设置隔板，它与刀盘之间形成压力室，将加压的泥水送入泥水压力室，当泥水压力室充满加压的泥水后，通过加压作用和压力保持机构，来谋求开挖面的稳定。盾构推进时由旋转刀盘切削下来的土砂经搅拌装置搅拌后
形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地面。在地面调整槽中，将泥水调整到合适地层土质状态后，由泥水输送泵加压后，经管路送到开挖面泥水压力室，泥水在稳定开挖面的同时，将刀盘切削下来的土砂搅成浓泥浆，再由排泥泵经管路输送到地面。被送到地面的泥水，根据土砂颗粒直径，通过一次分离设备和二次分离设备将土砂分离并脱 在实际施工中，泥膜的形成是至关重要的。当泥水压力大于地下水压力时，泥水理论按达西定律渗入土壤，形成与土壤间隙成一定比例的悬浮颗粒，在“阻塞”和“架桥”效应的作用下，被捕获并积聚于土壤与泥水的接触表面，泥膜就此形成。随着时间的渐渐推移，泥膜的厚度不断增加，渗透抵抗力逐渐增强，当泥膜抵抗力远大于正面
土压时，产生泥水平衡效果。 2、泥水管理控制 （1）、进浆泥水指标 泥浆能否在渗入土壤时形成优质泥膜，能否稳定切口前方土体， 泥水的比重是一个主要控制指标。掘进中进泥比重不易过高或过低，前者将影响泥水的输送能力，后者将破坏开挖面的稳定。 泥水比重的范围应在1.15～1.30 g/cm3，下限为1.15 g/cm3，上限根据施工的特殊要求而定，在砂性土中施工、保护地面建筑物、盾构穿越浅覆层等，可达1.30 g/cm3。甚至可达1.35 g/cm3。
第一章地质描述 第一节概述 一、概述 二、线路段工程地质条件 （一）、地形、地貌 。 （二）、岩土体工程地质特征 （三）、水文地质特征 区间地质描述 区间地质描述详见表7-1-1、表7-1-2；土体主要物理力学性质指标表7-1-3、7-1-4。。 一、科技路站 第三节补充地质勘察
第二章工程特点 第一节工程主要技术难点及对策 第二节工程的主要特点 一、交叉多，干扰大 集中体现在结构交叉多、工序交叉多、接口界面交叉多、专业交叉多、前期与后期交叉多，施工相互干扰较大。执行关键工期计划所发生的各规定部分的工期偏差，会影响其它作业。结构的多交叉，存在空间效应与体系转换问题。 二、地处市区，环境特殊 主要体现在地面建筑物密集，施工对周围环境的影响必须严格控制，文明施工要求严格，环境保护标准高。 三、任务重，系统性强 全部工程要求在33个月内完成。其中，盾构机需要引进，鉴定、安装、调试，前期试掘进进度会放缓，中间加快，出洞又会放缓，还要调头、转场，工序复杂，任务重。采用盾构机施工，这是隧道工厂化施工的模式，其系统性特别强，环节与环节之间的衔接、匹配是否合理，直接影响施工效率，直接影响施工的安全、质量、速度。四、地质复杂，施工难度大 地铁隧道主要穿越Ⅱ4、Ⅲ1层。Ⅱ4层以上主要为砂性土，其渗透性强，富水性好，围岩稳定性极差。Ⅱ4、Ⅲ1层水平分层，盾构机易磕头；且局部地区覆盖层过浅。施工中容易造成地面隆起或沉降。 第三章施工准备 施工准备工作是否充分、到位，将直接影响施工总体安排，影响主体工程能否按时开工，影响到工程开工后能否顺利进行，施工前必须做好各项准备。我局中标后，迅速组成项目部开展各项工作。在最
盾构隧道掘进机的发展史 1818年,英国工程师布伦诺尔设计出一种挖掘机，在泰晤士河底下挖掘隧道。他观察过一种名叫凿船虫的蛀木软体动物，发现这种虫子利用圆管形硬壳支撑孔洞四周的特朵铖，继续向前钻进。于是受到启发，制造了一个箱形铁壳(称为盾构)，利用千斤顶在松软的土壤中向前推进。挖掘工人则在铁壳内一面挖掘，一面在隧道内壁衬砖。这便是人类的第一台盾构机。1825年至1841年间，利用布仑诺尔设计的盾构凿通韦平到罗瑟海斯的世界第一条水下隧道，长约1100米。 1865年，英国桥梁工程师巴洛发明一种盾构，并注册了专利，这种盾构是圆筒形，直径较布仑诺尔设计的为小，不用砖铺砌隧道内壁，而用铁块砌块。巴洛和工程师格雷特黑德利用这种盾构在一年之内凿通泰晤士河床下的第二条隧道。格雷特黑德还改进了挖隧道技术，以压缩空气抵消外面的水压。1890年，伦敦用这种技术建成了世界上第一条地下铁道。 盾构机全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。 用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。 盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时文撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。 据了解，采用盾构法施工的掘进量占京城地铁施工总量的45%，目前共有17台盾构机为地铁建设效力。虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功效提高8到10倍，而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。不过，大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。 盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。
隧道盾构掘进施工主要工艺 1、盾构始发与到达掘进技术 1.1 始发掘进 所谓始发掘进是指利用临时拼装起来的管片来承受反作用力，将盾构机推上始发台，由始发口贯入地层，开始沿所定线路掘进的一系列作业。本工程中每台盾构机都要经过两次始发掘进，第一次是盾构机组装、调试完后从三元里站始发，第二次是盾构机通过广州火车站后二次始发。 1.1.1 始发前的准备工作 （1）始发预埋件的设计、制作与安装 盾构机始发时巨大的推力通过反力架传递给车站结构，为保证盾构机顺利始发及车站结构的安全，需要在车站的某些位置预埋一些构件。同时盾构机盾尾进入区间后为减小地层变形需要立即进行回填注浆，为了防止跑浆也需要在车站侧墙上预埋构件以实现临时封堵。 三元里车站始发预埋件大样及预埋位置如图：隧盾-施组-SD01、02所示。 （2）洞门端头土体加固 三元里车站隧道端头上覆2米厚〈8〉类土（岩石中等风化带），开挖后侧壁基本稳定。始发前不对端头进行加固。 （3）端头围护桩的破除 始发前需要对洞门端头围护桩予 以拆除，确保盾构机顺利出站。三元里 站端头围护桩厚1.1米，洞门预留孔直 径6.62米。计划对围护桩进行分块拆除 如图7-1-1。 环形及横向拉槽宽度50cm，竖向 拉槽宽度20cm，竖向槽沿围护桩接缝凿 除。 盾构机推进前割断连接钢筋，拉开 钢筋砼网片，清理石碴并处理外露钢筋 头，避免阻挂盾壳。围护桩拆除后，快 速拼装负环管片，盾构机抵拢工作面，避免工作面暴露太久失稳坍塌。拉槽 图7-7-1 凿除分块示意图
1.2 盾构机始发流程 盾构机始发前首先将反力架连接在预埋件的位置，吊装盾构机组件在始发台上组装、调试；然后安装400宽的负环钢管片，盾构机试运转；最后拆除洞门端墙盾构机贯入开挖面加压掘进。 盾构机始发流程见下图： 盾构机始发时临时封堵操作工艺流程如下： 安装反力架、始发台 盾构机组件的吊装 组装临时钢管片、 盾构机试运转 拆除端头维护桩 盾构机贯入开挖面加压掘进（拼装临时管片） 盾尾通过入，压板加 固、壁后回填注浆 端头地层加固 检查开挖面地层 始发准备工作 拆除端头围护桩 掘 进 安装螺栓、橡胶帘布板及钢压板 上拉压板，置于盾构机通过位置 盾尾通过始发口 下拉压板 盾尾同步注浆
目录 第一章综合说明 (3) 第一节施工组织设计编制说明 (3) 第二节工程概况 (5) 第二章工程重点、难点分析 (10) 第一节项目总体施工组织难度大 (10) 第二节砂卵石地层盾构施工 (10) 第三节盾构始发、到达施工 (11) 第四节盾构穿越建（构）筑物及管线施工 (11) 第五节盾构穿越河流施工 (13) 第六节盾构与现状10号线叠交 (14) 第三章总体部署、主要施工方案及工期计划安排 (16) 第一节总体部署 (16) 第二节总体目标 (21) 第三节施工组织机构 (21) 第四节主要施工方案 (27) 第五节总体施工进度计划 (27) 第四章设备配置情况 (28) 第一节盾构机配置情况 (28) 第二节其它设备配置情况 (46) 第五章劳动力计划、材料计划、资金计划 (48) 第一节劳动力计划 (48) 第二节材料计划 (50) 第三节资金计划 (50) 第六章盾构掘进施工 (52) 第一节盾构机的选型 (52) 第二节盾构施工准备 (53) 第三节盾构掘进施工工艺流程 (55) 第四节管片进场验收、存放及拼装 (100) 第五节盾构区间隧道洞内运输及外运弃土的施工方法 (105) 第七章施工监控测量 (107) 第一节施工测量 (107) 第二节施工监测 (110) 第八章风险识别与分析 (117) 第一节 D4~D5区间 (118) 第二节 D5~D6区间 (118) 第九章风险管理措施及实施细则 (119) 第一节风险管理措施 (119) 第二节风险管理实施细则 (123) 第十章事故应急处理预案 (128) 第一节盾构进出洞容易发生的一些透水、坍塌等事故 (128) 第二节盾构推进中建（构）筑物、管线变形过大，沉陷破坏事故 (128) 第三节掘进过程中突发进水事故 (129) 第十一章地下管线及周围建（构）筑物保护措施 (131) 第一节周围建（构）筑物、管线概况 (131) 第二节周围建（构）筑物、管线等的保护目标 (131) 第三节周围建（构）筑物、管线等的保护责任制 (131) 第四节周围建（构）筑物、管线等的调查方法与内容 (131) 第五节周围建（构）筑物、管线等民用、公共设施保护方案 (132) 第六节周围建（构）筑物、地下管线保护施工技术措施 (133)
泥水盾构泥水系统技术 傅德明 上海申通地铁集团公司 2010.3 1 泥水盾构简介 ?1818年，英国的布鲁诺从蛀虫钻孔得到启示，提出盾构掘进隧道设想。 ? 1825--1843年，布鲁诺在伦敦泰吾士河下用盾构法修建458m长的矩形隧（11.4m× 6.8m）。 ? 1830年，英国的罗德发明“气压法”辅助解决隧道涌水。
1874年Greathead提出泥浆盾构专利 1896年，开始应用刀盘式盾构掘进机 不 ?20世纪60年代初，穿越不稳定和含水地层的隧道工程辅助技术有：降水法、气压 法、地层加固法和冻结法。 ?气压法最经济有效，由于安全和健康等原因，希望有一种能不干扰地面和使工人不 在气压下施工的隧道掘进机，欧洲国家提出“局部气压方法”，但这种对工作面不能提供不变的和有规则的支护。 ?英国隧道专家建议在隔舱板前用喷水“水力盾构”，但水不能支护开挖面，无法阻 止开挖面不停地流动。这种情况与充满水的挖槽相类拟，从而提出在开挖面用类同槽壁法的支护，这样就诞生了泥水加压盾构掘进机。 ?1967年，英国开发成功首台泥水加压平衡盾构。 ?1974年，日本开发成功首台土压平衡盾构。 ?1987--1991年，英国、法国采用11台盾构掘进深50km长的英法海峡隧道，创造单 台盾构连续掘进21km的记录。 ?1989--1996年，日本采用8台世界最大直径14.14m泥水加压盾构，掘进东京湾海 峡隧道，2条隧道各长9.4km。 英国体系泥水盾构
?1964年英国Mott, Hay和Anderson的John Bartlett 申请了泥水加压平 衡盾构掘进机原理专利(英国专利号1083322)。 ?1971年开挖直径4.1m、长140m的试验段。英国体系泥水加压平衡盾构掘 进机与同类德国体系相对照，其研制的特征是有长槽的鼓轮状的切削头、提取来自压力室的泥浆，有粗和细两套分离装置，以及以控制弃土出口压力(阀或泵)的方法保持开挖面的压力。当时，英国由于缺乏能适合促进这种技术的隧道工程，这种技术的发展受到了限制。 日本体系泥水盾构 ?日本工程师相信液体支护隧道开挖面的原理、他们称为“泥水加压平衡盾 构”(即泥水加压平衡盾构)。 ?1970年日本铁建公司在京叶线森崎运河下，羽田隧道工程中采用了直径 7.29m的泥水加压盾构施工，土质为冲积粉砂土层和洪积砂层，N值为2-50，施工 长度为865× 2条=1712延米，见图1。 ?直径7.29m泥水加压盾构掘进机，在隧道施工中获得了极大的成功，它是 当代时最大直径的泥水加压平衡盾构。 ?纵观日本在近30年的泥水盾构发展，自日本泥水盾构问世以来，泥水盾 构一直持续发展。
大型泥水盾构施工中的 泥 水 分 离 处 理 系 统
第一章绪论 一、泥水加压式盾构及其泥水分离处理系统概述 盾构法施工已有170余年历史，随着科学水平的不断提高，盾构技术也得到不断发展和完善。至今，盾构已发展成为软土地层修建隧道的一种专用施工机械，盾构施工法也已成为当今城市隧道和地铁工程中不可缺少的一种施工法。 为了满足城市隧道建设的地表沉降控制和加快施工速度，泥水加压式盾构逐渐发展并成熟，泥水加压式盾构用泥浆代替气压，用管道输送代替轨道出土，加快了掘进速度，改善了劳动条件和施工环境，能较好地稳定开挖面和防止地表隆陷，成为当今一种划时代的盾构新技术。 1996年，上海采用直径11.22m泥水加压式盾构，成功穿越7m 浅覆土河床和4.2m超浅覆土软土地层，完成延安东路南线水底公路隧道施工，标志着中国隧道施工技术已达到国际先进水平。 近来，上海市相继开始建设大连路和复兴东路越江隧道工程，并采用直径11.22m泥水加压式盾构施工，为该施工工艺在软土地基中施工提供了广阔的舞台。 泥水加压式盾构是在机械掘削式盾构的前部刀盘后侧设置隔板，它与刀盘之间形成压力室，将加压的泥水送入泥水压力室，当泥水压力室充满加压的泥水后，通过加压作用和压力保持机构，来谋求开挖面的稳定。盾构推进时由旋转刀盘切削下来的土砂经搅拌装置搅拌后
形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地面。在地面调整槽中，将泥水调整到合适地层土质状态后，由泥水输送泵加压后，经管路送到开挖面泥水压力室，泥水在稳定开挖面的同时，将刀盘切削下来的土砂搅成浓泥浆，再由排泥泵经管路输送到地面。被送到地面的泥水，根据土砂颗粒直径，通过一次分离设备和二次分离设备将土砂分离并脱水后，排去分离后的水，经调整槽进行再次调整，使其成为优质泥水后再循环到开挖面。 二、泥水平衡机理及指标 1、泥水平衡机理 泥水平衡盾构是在切削刀盘与隔板之间形成的密封舱中，注入满足施工要求压力的泥浆，使其在开挖面形成泥膜，支承正面土体，并由安装在正面的大刀盘切削土体表层泥膜，由刀盘开口进入密封舱与泥水混合后，形成高密度泥浆，由排泥泵及管道输送至地面进行处理，整个过程通过建立在地面中央控制室内的泥水平衡自动控制系统统一管理。盾构掘进机设有操作步骤设定，各操作步骤间设有联锁装置，制约因误操作而引起事故，施工安全可靠。 在实际施工中，泥膜的形成是至关重要的。当泥水压力大于地下水压力时，泥水理论按达西定律渗入土壤，形成与土壤间隙成一定比例的悬浮颗粒，在“阻塞”和“架桥”效应的作用下，被捕获并积聚于土壤与泥水的接触表面，泥膜就此形成。随着时间的渐渐推移，泥膜的厚度不断增加，渗透抵抗力逐渐增强，当泥膜抵抗力远大于正面
掌握土压仓内土砂塑性流动性的方法 塑流化改良控制是土压平衡式盾构施工的最重要要素之一，要随时把握土压仓内土砂的塑性流动性。一般按以下方法掌握塑流性状态。 1．根据排土性状 取样测定（或根据经验目视）土砂的坍落度，以把握土压仓内土砂的流动状态。采用的坍落度控制值取决于土质、改良材料性状与土的输送方式。 2．根据土砂输送效率 按螺旋输送机转数计算的排土量与按盾构推进速度计算的排土量进行比较，以判断开挖土砂的流动状态。一般情况下，土压仓内土砂的塑性流动性好，盾构掘进就正常，两者高度相关。 3．根据盾构机械负荷 根据刀盘油压（或电压）、刀盘扭矩、螺旋输送机扭矩、千斤顶推力等机械负荷变化，判断土砂的流动状态。一般根据初始掘进时的机械负荷状况和地层变化结果等因素，确定开挖土砂的最适性状和控制值的容许范围。 泥水平衡盾构掘进中泥浆的作用 泥水平衡式盾构掘进时，泥浆起着两方面的重要作用： 一是依靠泥浆压力在开挖面形成泥膜或渗透区域，开挖面土体强度提高，同时泥浆压力平衡了开挖面土压和水压，达到了开挖面稳定的目的；二是泥浆作为输送介质，担负着将所有挖出土砂运送到工作井外的任务。 因此，泥浆性能控制是泥水平衡式盾构施工的最重要要素之一。 泥水平衡盾构掘进对泥浆的性能指标要求 泥浆性能包括： 物理稳定性、化学稳定性、相对密度、黏度、pH值、含砂率。
土压平衡式盾构出土运输方法与排土量控制 土压平衡式盾构的出土运输（二次运输）一般采用轨道运输方式。 土压平衡式盾构排土量控制方法分为重量控制与容积控制两种。重量控制有检测运土车重量、用计量漏斗检测排土量等控制方法。容积控制一般采用比较单位掘进距离开挖土砂运土车台数的方法和根据螺旋输送机转数推算的方法。我国目前多采用容积控制方法。 泥水平衡式盾构排土量控制方法 泥水平衡式盾构排土量控制方法分为容积控制与干砂量（干土量）控制. 容积控制方法如下，检测单位掘进循环送泥流量Q1与排泥流量Q2，按下式计算排土体积Q3：Q3= Q2－Q1 对比Q3与Q，当Q＞Q3时，一般表示泥浆流失（泥浆或泥浆中的水渗入土体）；Q＜Q3时，一般表示涌水（由于泥水压低，地下水流入）。正常掘进时，泥浆流失现象居多。 干砂量表征土体或泥浆中土颗粒的体积 干砂量控制方法是，检测单位掘进循环送泥干砂量V1与排泥干砂量V2，按下式计算排土干砂量V3，V3= V2－V1 对比V3与V，当V＞V3时，一般表示泥浆流失；V＜V3时，一般表示超挖。 盾构管片拼装成环方式 盾构推进结束后，迅速拼装管片成环。除特殊场合外，大都采取错缝拼装。在纠偏或急曲线施工的情况下，有时采用通缝拼装。 盾构管片拼装顺序 一般从下部的标准（A型）管片开始，依次左右两侧交替安装标准管片，然后拼装邻接（B型）管片，最后安装楔形（K型）管片。
第一章编制说明及编制原则一、编制依据 ⑴《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）； ⑵《地下铁道工程施工及验收规范》（GB 50299-2003）； ⑶《复合地层中的盾构施工技术》竺维彬鞠世建著； ⑷《深圳地铁盾构隧道技术研究与实践》刘建国著； ⑸《西平站~蛤地站区间隧道纵断面及特殊地段处理措施》 ⑹《西平站~蛤地站区间地质勘察报告》 二、编制原则 ⑴坚持科学、先进、经济、合理与实用相结合的原则。 ⑵强化组织指挥，加强管理，保工期、保质量、保安全。 ⑶优化资源配置，实行动态管理。 ⑷采用监控措施和信息反馈及超前预报系统指导施工。 ⑸安全质量、文明施工、环境保护满足政府与业主的要求。 第二章工程概况 一、标段位置及范围
东莞市快速轨道交通R2线2307标段位于东莞市南城区，线路自东莞大道与西平二路口的西平站，沿东莞大道从东北往西南方向前进，过西平三路口、穿环城路高架桥、宏北路口后到达东莞大道与宏三路口的蛤地站。标段位置见图2-1所示。 标段工程全长2262.808m，由一站一区间（西平站、西平站～蛤地站区间）组成。西平站采用明挖顺作法施工，西平站~蛤地站区间隧道为两条单线隧道，地面条件为双向八车道主干道，中央绿化带较宽阔，两侧各设有一条辅道。区间采用盾构法施工，对中间硬岩段（左线367m、右线260m）则采用矿山法开挖，盾构空载推进衬砌。设风机房兼矿山法施工竖井1座、联络通道兼废水泵房1处、单独联络通道2处。标段工程范围见图2-2所示。 西平站 蛤地站 图2-1 标段工程位置图
西平站 区 间 终 点 里 程 Z D K 1 7 + 8 6 9 . 8 9 2 Z D K 2 + 1 6 3 . 3 9 9 区 间 起 点 里 程1 # 联 络 通 道 Z D K 1 9 + 3 9 8 . 6 2 4 . 3 # 联 络 通 道 蛤地站 2 # 联 络 通 道 左线 1528.732m 右线 1500.108m 左线 232.976m 右线 222.976m 左线 513.399m 右线 492.699m 矿 山 法 终 点 里 程 Z D K 1 9 + 6 5 . 中 间 风 机 房 矿山段盾构段 盾构段 矿 山 法 起 点 里 程 Y D K 1 9 + 3 7 . Y D K 1 9 + 6 4 . 矿 山 法 段 终 点 里 程 区 间 终 点 里 程 Y D K 1 7 + 8 6 9 . 8 9 2 中 间 风 井 起 点 里 程 中 间 风 机 房 终 点 矿 山 法 起 点 里 程 Z D K 1 9 + 4 1 7 . 2 4 Z D K 2 + 1 3 2 . 6 9 9 区 间 起 点 里 程 图2-2 标段工程范围图 二、设计概况 根据隧道所处的环境条件、地质条件、断面大小及埋深情况，隧道洞身大部分穿越中微风化花岗片麻岩，最大岩石饱和单轴抗压强度值为117Mpa，且部分地段上软下硬，盾构机掘进困难，故采用矿山法完成隧道开挖、初支，盾构通过拼装管片。左右线隧道均利用中间风井作为施工竖井进洞开挖。 矿山法隧道内净空尺寸为直径6400mm，在盾构机外径6280mm的基础上考虑120mm的盾构机工作空间；在矿山法隧道底部60°范围内设有半径3150mm，厚150mm的混凝土导向平台，用于引导盾构机按正确路线参数推进。 矿山法隧道左右线总长度484.526米，共有A型、B型、C型三种断面形式，矿山法隧道按锚喷构筑法进行施工，根据地质条件情况，盾构空推初支段分为A、B、C型衬砌类型进行施工。A型衬砌适用隧道全部处于中、微风化地层且顶板岩层较厚段，采用台阶法进行开挖；B型衬砌适用于隧道拱部范围处于强风化地层段，采用短台阶法进行开挖；C型衬砌适用于隧道拱部处于土层及全风化地段，采用环形台阶法进行开挖。其断面形式如图2-3、2-4、2-5所示。