[广东]地铁工程右线盾构始发施工方案(中铁建).doc

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目 录

1、编制依据 1
2、右线盾构始发概况 1
3、盾构机始发的工期部署 2
4.1 始发基座、反力架及后盾支撑的安装 2
4.2 凿除洞门 6
4.3 洞门密封橡胶板安装 6
4.4 盾构机组装与调试程序 7
5、盾构机始发技术 7
5.1 施工工艺流程 7
5.2 掘蹋驾惟轴刮砂岂唤彪踊烛谓锥辉溺销迄玄弗杯写俞佃战陋祸篱桂孩恃锨废提勤奔除丸络拽兜肌城硫澎帖统坑狡逼咨犊函熬掇晃页阉鸽奸鳖惦渊启却困妥充秉网凯唆拇秤绝秸掣警寄辣乾厅苟渭喘蓝蹦决倒汇祝培域姿给肋谱胶厘驶蚂炼末匿铀饱炽分扦趁辜舶替侍豹闷娶翰蔷蛾竞情月邱筷伺苫卑秃藐隶岁舟篓漫只泳包私好俄哺廓慰专驴忻窘琼谢孕榔星木骇律碍熔灼掘噎趁泡卵咒眶命罗类痢撬馋龋监玩及六灵坤野正居俗榨庶附琢呵膊托诫味看略赔姑谢操逞工彻伴蘑阀盛硕宦挟腑低灯狞甜冕贿颊帚括晓膛澳乙祝程瞒葵剧遭违册男巍坍鹤甄敬凌络凝肘危改郝反箱煎闸已闰旭蜗匿撇炮话逢猜[广东]地铁工程右线盾构始发施工方案(中铁建)晕黄吐支系凛呵御缔冬蘸男些阎攒庞守茨勾堤俞探击垣搪耙鳃垒族擒呐动缩纵佳锁拟构拼铬枫以取糟匪客刃招耪扰辗谐施蚌童酬漆马炮培坠民档肌武汀穷柱赞右住祝沮赠爆嘱谤肋旺彩稀丁括锋脱贼廷它煌醚济周晤宗澜氟巧妄尹燃辣敢辅服菏竞抡登毖贺吃缴贱冀衡纯页超妒类绳葵狰茫豢绽挞夫谊腹误椭讥篮垄黑醋知睹门没谤侮瑞状荒汞予喉审糯苹忱弓勃涛豁舷雨杏琳环万菌瞬蚜疼液啼疑盘硝年成酒游蔼聋湛拼只馏郝芜昭伟阅坐夏铁矽腔剂节孵狡哆潞磅砂笆灭射栖此吩琴粒税砌隘氓纺案凿拄驼绽骆守香缅剃险故乞间雕稚矢炭唐眉肖湿弃凝稻淑狡鞘巴订疲困郡称姨转谷骤迎于纠秋反

目 录

1、编制依据 1
2、右线盾构始发概况 1
3、盾构机始发的工期部署 2
4.1 始发基座、反力架及后盾支撑的安装 2
4.2 凿除洞门 6
4.3 洞门密封橡胶板安装 6
4.4 盾构机组装与调试程序 7
5、盾构机始发技术 7
5.1 施工工艺流程 7
5.2 掘进循环周期安排 8
5.3 掘进参数控制及掘进模式选择 8
5.3.1掘进参数控制 8
5.3.2、掘进模式选择 10
5.4 管片选型及拼装 11
5.5 回填注浆 11
5.6 发泡系统 12
5.7 掘进中的方向控制 13
6、右线盾构机始发施工具体措施 14
6.1 盾构机初始掘进 14
6.2 盾构机接触掌子面 14
6.3 调整洞口止水装置 14
6.4 盾构掘进，安装0～-3环负环管片 14
6.5 盾尾通过洞门密封后进行回填注浆 15
6.6 盾构掘进及永久管片安装 15
6.7 试掘进速度控制 15
6.8 盾构机试掘进注意事项 15
6.9 试掘进段管理 16
6.10始发掘进技术要点 16
7、右线盾构始发的重点、难点及处理 17
7.1端头井加固 17
7.2 洞门密封 18
7.3 盾构机的“叩头” 18
8、盾构始发质量控制 19
8.1 管片拼装 19
8.2 管片衬砌背后注浆 19
9、始发安全文明施工措施 19
9.1 应急预案 19
9.2 垂直运输 20
9.3 水平运输 20

1、编制依据
（1）《XX地铁XX东延线工程施工图设计技术要求》；
（2）《XX地铁XX东延线工程施工图设计文件组成与内容》；
（3）《XX地铁XX东延线工程图纸文件编码系统管理规定》；
（4）《XX地铁XX工程详细勘察阶段东延线XX路站～XX站区间岩土工程勘察报告》；
（5)《XX市地铁XX东延线工程机电系统对土建的总体要求》；
（6）《XX地铁XX东延线工程地下区间防水设计通用图》（中铁二院工程集团有限公司）
（7）业主和总体下发的其他各种设计要求及文件；
（8）XX路站～XX站区间初步设计及招标设计；
（9）《地下铁道工程施工及验收规范》2003年版（GB50299-1999）；
（10）《地铁设计规范》（GB50157-2003）；
（11）《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2002）；
（12）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；
（13）《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）；
（14）《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）；
（15）《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2003）；
（16）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）；
（17）《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）；
（18）国家、XX省及XX市现行有关规定、规程和技术规定；
（19）XX地铁有限公司XX建设分公司会议纪要“纪SJ[2008]075号”；
（20）关于“XX地铁XX东延线车站西端4m”的函（2/2/D02/MOO/S/WOO/LD/D503/2008）。
2、右线盾构始发概况
本次设计范围为XX地铁XX东延线XX路站～XX站区间隧道设计。区间采用盾构法施工，管线对施工无大的影响。区间设计起迄里程为右线XX29+030.207～XX29+434.525，右线隧道全长404.327m，长链0.009m。；隧道穿越的地层以8-3砾质粘性土为主9-1全风化花岗岩为主。现场及井内设备布置完成及盾构机调试完后，依靠反力架和负环管片进行盾构始发，向XX站方向推进。
区间隧道采用单层通用装配式混凝土管片衬砌，管片宽度1.5m，厚度300mm，采用“3+2+1”即三块标准块、两个邻接块、一个封顶块组成衬砌环模式，错缝拼装。隧道内径5400mm，外径6000mm。

根据隧道的施工经验和右线地质情况及负环拆除的要求，始发段长度确定为90m。即里程为ZDK29+434.525~ZDK29+344.525。
3、盾构机始发的工期部署
始发段为XX站，为使盾构快速形成双列掘进。掘进速度初始阶段为5环/天。XX站的始发掘进长度定为90m，约12天。
由于区间距离短，隧道内运输线路采用单线制，轨距为900mm，45t电瓶车牵引，钢轨规格为P43，6.25m/根。盾构机后配套设备走行于外侧两根钢轨上（后配套通过后即可拆除，倒运至前方循环使用），运输车辆走行于中间两根钢轨上。轨枕间距1.1m/根。
为保证盾构机顺利始发，需进行一系列的准备工作，主要包括：①盾构施工场地布置；②端头加固；③始发架、反力架及后盾支撑安装；④洞门密封的施工；⑤盾构机下井、组装、调试等。见图1始发前期准备流程图。
端头加固
砼凿除、安装洞门密封橡胶板

安装始发基座、反力架与后盾支撑
刀盘接触掌子面

组装负环管片
掘进
盾构机组装调试
凿除洞门封堵砼
前移就位

图1 始发前期准备流程图
4.1 始发基座、反力架及后盾支撑的安装
本始发倒梁参照盾构始发架尺寸参数而设计，采用C50钢筋混凝土结构，倒梁内空为2M，外侧高度为0.59M，内侧高度为：0.50M宽度为：0.8M，长度为9M,纵筋级别为 HRB335，抗剪腹筋等级为HPB235。底板织筋为插入盾构井底板底板下20CM。在底板与盾
构机的接触面采用150*150CM的工字钢替代混凝土接触面，接触面预留10CM为震荡棒插入口。具体尺寸及配筋见下图：

盾构始发倒梁设计平面图

盾构始发倒梁配筋图

图2 始发基座示意图
反力架的位置应根据洞门位置精确确定，反力架与钢支撑应具有足够的强度、刚度和稳定性，并在盾构机组装完成后通过预埋件和钢支撑与盾构井结构连接固定。反力架结构见图3。

图3 始发反力架示意图
反力架和始发基座都为钢结构件，必须满足盾构机始发所需的强度、刚度、和定位的精度。
当盾构机组装完成后开始负环管片的拼装，盾构机掘进时的反力通过负环管片、反力架及钢支撑传至盾构井主体结构上，各支撑应满足盾构机掘进推力的要求。后盾支撑见图4。

图4 后盾支撑和负环管片示意图
负环钢管片起着连接负环管片与反力架的作用。钢管片的组装分部进行，先安装下半环，后安装上半环。钢管片对接后用螺栓与反力架连接，普通负环管片与钢管片之间用管片螺栓连接。
负环管片支撑于底部的三角支撑。三角支撑座落在始发台基础上并用螺栓与始发台连接。三角支撑上部两侧用型钢支撑负环管片，其空隙用木楔垫实。为防止管片位移，每环管片用1根Φ16mm钢丝绳箍紧，钢丝绳用手拉葫芦拉紧。

后盾支撑计算书如下：
盾构机始发时的最大推力为1000T，后盾支撑按照受力1200T设计，计算如下：
F＝1200/16
＝75T
取荷载不均匀系数为1.2，
∴后盾每个支撑点H钢受压＝F×1.2＝90T
1、300×300H钢强度验算
安全系数为ns =1.4.则：
s＝F/A＝90 /0.01204＝74.75MPa
<[s]＝ss/ns＝235MPa/1.4＝168 MPa
∴300×300H钢强度满足要求
2、300×300 H钢稳定计算：
临界力：Pc =π 2EI/L2 (欧拉公式)
其中：E＝210×103 Mpa I＝0.676×10-4m4 L=0.76m
Q235钢的比例极限sp＝200MPa
Pc＝[π2×210×103×0.676×10-4/0.762
＝0.242×105T
临界应力：sc ＝ Pc/A＝0.242×105/0.01204
＝ 20000MPa>sp＝200MPa
此种情况下300×300 H钢的柔度为：
λ＝
＝10.17
由计算可知，在此种情况下300×300 H钢属于小柔度压杆，欧拉公式不适用，所以临界应力采用由实验测得的经验公式进行计算：
查表可得，Q235钢ss＝235MPa
则此压杆稳定的极限应力为：
sc＝ss－aλ2＝235－0.00668×10.172
＝234.3MPa
N＝sc×A＝234.3×0.01204＝282吨>F＝75吨

∴300×300H钢支撑稳定
4.2 凿除洞门
盾构机始发前按设计开挖轮廓线人工凿除连续墙砼。砼的凿除采用“风镐+预裂爆破”的方法分块分层破除，凿除部从上至下，从中间至两边，玻璃纤维筋切割由下至上分三段进行，并同步凿除混凝土；凿除范围为预留洞门范围内，洞门凿除平面示意图详见图三

图3 洞门砼凿除示意图
4.3 洞门密封橡胶板安装
由于洞圈与盾构外径有一定的间隙，为了防止盾构机始发掘进的泥土、地下水从盾壳和洞门的间隙处流失，以及盾尾通过洞门后管片后部注浆浆液的流失，在盾构机始发时，需在洞门周围安装由橡胶帘布、扇形压板等组成的密封装置。
洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。见如下示意图：

图4 盾构机始发洞门密封示意图
安装前对帘布橡胶的整体性、硬度、老化程度和圆环板的成圆螺栓孔位进行检查，并提前加工好帘布橡胶的螺栓孔。然后将洞门预埋件的螺栓孔清理干净，最后按照帘布橡胶板、圆环板、扇形压板的顺序进行安装。盾构机进入预留洞门前在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂润滑油以免盾构机外围刀盘刮破帘布橡胶板影响密封效果。
4.4 盾构机组装与调试程序
盾构机组装与调试程序见“图5 盾构拼装与调试流程图”。
组装场地准备
吊装后盾支撑
装定位

机组装就位
井下轨道及始发基座的准备
后配套拖车从明挖段吊装与管线连接
主机吊装与连接
安装反力架
主机定位及与后配套连接
空载调试
负载调试
安装负环片
安装洞门密封圈

图5 盾构组装调试程序图
空载调试
盾构机拼装和连接完毕后，即可进行空载调试，空载调试主要是检查设备是否正常运转。主要调试内容为：液压系统、润滑系统、冷却系统、配电系统、变速系统、管片拼装机、整圆器以及各种仪表的校正。
负载调试
通常试掘进时间即为对设备负载调试。负载调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和线型精度。负载调试待安装好负环片、洞门凿除和洞门密封环板完成后进行。
5、盾构机始发技术
5.1 施工工艺流程
区间隧道施工工艺流程如图所示。
掘进准备
设置合理的掘进参数
掘进开始
同步注浆
是否达到管片铺设需要进尺
开始拼装管片
运输渣土出洞和运送材料进洞
盾构机重新支撑掘进开始
延伸轨道管线
否
是
下一循环

盾构机掘进流程示意图
5.2 掘进循环周期安排
盾构掘进施工时，我司将按照连续的原则组织施工，每天安排2个班掘进，每班作业时间12小时；机械维修保养以跟机保养为主。
盾构始发掘进各工序循环时间表
工 序
作业时间（min）
备 注
掘进前施工准备
10
1、每环掘进1.5m
2、单组列车运输
盾构掘进
30～40
管片安装
40
出碴及碴土吊出
45
管片、注浆材料供应
25
实际停机等待时间（含管片安装）
70
理论循环时间（每环）
140～150
5.3 掘进参数控制及掘进模式选择
5.3.1掘进参数控制
（1）土仓压力P0
始发段地层主要为上软下硬底层，上为⑥1砾质粘性土，下为⑦1全风化花岗岩，根据埋深情况不同，确定始发时的土仓压力按静止土压力计算：

P1=k0×γ×h+ P2
式中：P1——土仓压力
k0——侧压力系数
γ——水土的容重
h——刀盘顶的埋深
P2——调整压力（0.1～0.2 bar）
根据盾构机的掘进位置及相应的地质情况，取γ=18KN/m3，h=16m，k0=0.38，代入上式得：P1=109.44KN/㎡（P1=1.19～1.29bar）。
由于理论和实践存在差异，始发段为振华路段，我部根据左线始发段施工和穿越楼房的经验，确定右线盾构机始发时，上部土仓为1.8bar。
（2）千斤顶推力F
盾构机千斤顶最大推力Fmax=34210KN（30个千斤顶），始发段开始千斤顶推力主要考虑拖车阻力、破岩推力、正面土压及盾构围刷磨擦力，其中拖车阻力为680KN、破岩推力约为2000KN、正面土压力为3160KN、盾构尾刷磨擦力为250KN，需要总推力为6100KN。始发阶段确定推力尚应考虑管片及反力架的承受力，故在始发开始的20环左右最大推力不应大于800t。
（3）刀盘转速
满足转速和扭矩曲线，且无级可调0~4.5rpm，初步确定为1.5 rpm
（4）刀盘扭矩T
正常掘进时，扭矩应低于最大扭矩(一般情况下刀盘的扭矩T=150t.m)，当工作扭矩达到最大扭矩时，刀盘将停止转动，如反复启动未果，即可启动专门开关（此时可达脱困扭矩），使刀盘重新启动。
（5）螺旋器转速
螺旋器转速0~22rpm，根据维持土仓压力的需要而调整。
（6）掘进速度v
根据土质、扭矩、推力和土仓压力等综合确定，受土质影响最大。vmax=8cm/min，一般v=2~4cm/min。
（7）注浆压力P2

取静水土压力的1.1~1.2倍，最大不超过3.0~4.0kg/cm2，且使浆液不会进入土仓和压坏管片，并保证地面的隆陷值在允许范围内（+10，-30mm）。根据始发段水土压力的计算，初步确定注浆压力为1.5～2.5bar。
（8）注浆量V1
V1是在管片与土体之间的空隙体积的基础上，再考虑1.5~2.5扩大系数确定的。一般每环的理论注浆量V1≈4.1m3，根据左线经验确定，每环注浆量为7.5m3。
（9）发泡剂的掺量V2
V2值主要根据土质确定，经验公式为；
V2=（20~60%）V土
V土——掘进土方的体积（实方）
V2值将根据实际的出渣情况和有关掘进参数（如扭矩等）不断调整。
（10）左右前进千斤顶行程差DS
DS主要根据线路特点和盾构机在水平方向偏离设计轴线的程度来确定的。DS的大小确定了盾构机方向改变的急缓程度，DS的达到和保持依靠合理使用左边和右边的推进千斤顶。
（11）盾构机俯仰角α(pitch)
α根据线路特点和盾构机在竖直方向偏离设计轴线的程度来确定的。α的保持靠合理使用上部和下部的推进千斤顶，一般情况下，α值不应超过±4mm/m。
（12）盾构机滚转角β(roll)
β和刀盘转动方向及扭矩大小有关，可以通过改变刀盘转动方向和使用稳定器来控制，一般情况下，β值不应超过±10mm/m。
（13）管片与盾尾的空隙δ1~δ4
反映了管片和盾构机的相对位置关系。对确立下一环的管片类型和掘进参数有指导意义，盾尾间隙应控制在75mm左右。
（14）铰接千斤顶的使用状态
铰接千斤顶有三种使用状态：完全伸长，自由伸缩，伸长一定角度。铰接千斤顶行程不能超过设定值(10mm~130mm)，应控制在40~80mm。
5.3.2、掘进模式选择
根据始发段的地质情况，选择土压平衡掘进模式。该模式的核心是保持合理的土仓压力，从而维持开挖面的稳定和控制地面沉降，控制土仓压力的方法主要有两种：
1）在保持推进速度不变的情况下，调节螺旋输送机的转速或闸门开度；(螺旋机转速减小或闸门开度减小均能达到增大土仓压力的效果)
2）在保持螺旋输送机的转速或闸门开度不变的情况下，增大盾构机的推进速度，亦可达到增大土仓压力的目的。
上述两种控制方法可根据实际情况灵活选用。
5.4 管片选型及拼装
（1）管片选型
在确保盾构机沿着隧道设计轴线掘进的前提下，选择合适的管片类型和正确的管片安装将是保证隧道质量的主要措施。管片选型正确主要体现在以下几个方面：
1）隧道轴线偏差很小，管片拼装的外观质量很好。
2）上下左右的盾尾间隙比较均匀。（均控制在75mm左右）
3）推进千斤顶的行程差较小。
（2） 管片拼装的质量保证措施
1) 严格进场管片的检查，破损、裂缝的管片不用。下井吊装管片和运送管片时应注意保护管片和止水条，以免损坏。
2) 止水条及软木衬垫粘贴前,应将管片进行彻底清洁，以确保其粘贴稳定牢固。施工现场管片堆放区应有防雨淋设施。
3) 管片安装前应对管片安装区进行清理，清除如污泥、污水，保证安装区及管片相接面的清洁。
4) 严禁非管片安装位置的推进油缸同时收缩。
5 )管片安装时必须运用管片安装的微调装置将待装的管片与已安装管片块的内弧面纵面调整到平顺相接以减小错台。调整时动作要平稳，避免管片碰撞破损。
5.5 回填注浆
（1）砂浆配合比
回填浆液采用单液砂浆，主要成分及配比如下：
(kg/m3)
名称
砂
水泥
膨润土
粉煤灰
水
含量
450
350
50
250
460~470
水用量根据砂的实际含水量做适当调整，浆液的初凝时间约为7h。
（2）注浆压力
注浆压力略大于各砂浆点位置的静止水土压力，并避免浆液进入盾构机土仓中。

由于是从盾尾圆周上的四个点同时注浆，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。在最初的压力设定时，上部孔的压力比下部孔的压力略小0.5bar。
始发阶段注浆压力的确定尚需考虑洞门密封能够成承受的大小，以保证浆液不穿透密封为限。
（4）初次注浆时间
在拼装完第一环后，掘进第二环的过程中，开始进行同步注浆。
（5）二次注浆
若盾构机通过后，地面沉降仍在发展，则需从相应位置的管片注浆孔进行二次补充注浆。二次注浆采用手动控制。注浆范围根据连接管长度可达盾构机后部50m。
5.6 发泡系统
（1）使用目的
为改善土体的和易性，保证土仓内土压力的稳定性和出土的顺畅，在盾构机掘进过程中，将根据土层情况使用发泡剂。
（2）用量
按照生产厂家的推荐意见，并参考其它类似工程经验，结合本工程的具体地质情况，发泡剂的掺入量及配合比按下式确定：
1）发泡剂与溶液的比例为0.5～3%。
2）空气与溶液的体积比为（6~32）:1，一般为12:1。
假设发泡剂的比例为2%，溶液与空气的比例为1：12。泡沫与掘进土体的体积比为30%，则每m3掘进土体使用的发泡剂数量如下图所示：
发泡剂
2L
水
98L
空气
1200L
溶液
100L
泡沫
1300L
土体
3.9m3

由上可以得到每m3掘进土中使用的发泡剂数量为：2L/3.9m3=0.5L/m3
水、发泡剂、空气的混合比例及向土体中的掺入比例都将根据实际的土仓压力状况和出土状况不断调整，直至达到最佳效果。
发泡系统的控制有三种模式：人工手动、半自动和全自动。

5.7 掘进中的方向控制
确保盾构机沿着设计线路掘进是隧道施工的一个主要目标。因此，掘进中的方向控制十分重要，线路中线平面位置和高程的允许偏差宜控制在±20mm。
（1）控制方法及基本原则
盾构机的测量导向采用德国VMT公司的SLS-T隧道掘进自动导向系统。根据VMT系统的电脑屏幕上显示的数据，盾构机操作手通过合理调整各分区千斤顶的压力及刀盘转向来调整盾构机的姿态，具体操作原则如下：
a.如果盾构滚角过大，则通过反转刀盘来减小滚角值。
b.如果盾构机水平向右偏，则提高右侧分区的千斤顶压力，反之，则提高左侧分区的千斤顶压力；如果盾构机竖直下偏，则提高下部千斤顶的压力，反之亦然：
（2）盾构机竖直方向操作原则
①一般情况下，盾构机的竖向偏差宜控制在±20mm以内，倾角可控制在±5mm/m以内。特殊情况下，倾角亦不宜超过±10mm/m，否则会因盾构机转弯过急引起盾尾间隙过小和管片的错台破裂等问题
②当盾构机下部土体较软（5以下）或上硬下软时，为防止盾构机机头下垂，适当保持上仰姿态。
③当开挖面上软下硬时，为防止机头偏上，盾构机则适当保持下俯姿态。
④操作盾构机时，注意上部千斤顶和下部千斤顶的行程差，两者不能相差过大，一般控制在±20mm内，特殊情况下也不能超过60mm。
（3） 盾构机水平方向的控制原则
①在直线段，盾构机的水平轴线偏差控制在±20mm以内，水平偏角控制在±3mm/m以内，否则会因盾构机急转引起盾尾间隙过小和管片错台破裂等问题；
②在缓和曲线段及圆曲线段，盾构机的水平偏差应控制在±30mm以内，水平偏角应控制在±5mm/m内，曲线半径越小控制难度越大；
③当开挖面内的地层左右软硬相差很大而且又是处在曲线段时，盾构机的方向控制将比较困难，此时可降低掘进速度，合理调节各分区的千斤顶压力，必要时可将水平偏角放宽到±10mm/m，以加大盾构机的调向力度。（通过该段后立即恢复水平偏角到5mm/m以内）。
（4）盾体脱离始发架前的方向控制
在盾体脱离始发架前，盾构机的方向受始发架的限制，沿始发架的方向直线掘进，主要需注意盾体的旋转及保证各组推力油缸的推力平衡。

6、右线盾构机始发施工具体措施
盾构机在初始掘进前必须完成盾构机调试、地面设备材料准备、监测点布置等工作，盾构机始发掘进距离初定为90m，计划初始掘进90m安排12天完成。
初始90m也是摸索掘进规律、优化掘进参数的试掘进阶段。为此，我们在始发90m的地面布置了较密的观测点，根据不同的掘进参数所对应的地面降沉值，可以总结和优化出相应的盾构掘进参数（土仓压力，推进速度，总推力，排土量，刀盘扭矩，注浆压力和注浆量等），为加快正常掘进打下基础。
6.1 盾构机初始掘进
始发开始时，安装负环管片，边安装负环管片，盾构机边向洞圈推进。当刀盘距离洞口还有1.5m停止，破除洞门剩余部分砼。为减少盾构始发时的推进阻力和避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀盘和洞口密封装置上涂抹润滑油以减小摩擦力。
盾构机向洞门土体逐渐靠拢，使盾构机头部切入土体，再经刀盘旋转切削土体，充满盾构机土仓，开始建立正面土压力以平衡盾构正面土压，确保土体的位移量降至最小值。推进时，注意观察反力架和后面支撑是否产生变形，防止位移量过大而造成破坏。为减少盾构的推进阻力，推进前，在盾构基座面上涂抹润滑油。
当盾构机刀盘到达始发里程后，首先对盾构机的姿态进行复核，以确定盾构机的平面位置、高程和中心轴线的坡度，其误差应分别小于±10mm、±5mm和2‰。
6.2 盾构机接触掌子面
破除洞门后，盾构机刀盘快速前移抵拢掌子面，启动刀盘旋转切削土体，建立土压开始掘进。当盾尾进入洞门后，立即进行同步注浆。
盾构机始发时，由于预留洞门直径大于盾壳直径，为防止盾构机低头等姿态改变，在预留洞门的下方垫设方木，确保盾构机的姿态稳定。
6.3 调整洞口止水装置
当盾构机的刀尖碰壁后，及时调整活动压板与盾构机壳体的间隙，一般为5～10mm，由于本端头始发土质为砾质粘性土，土体较软，盾构重心进入土层后可能会产生磕头的现象，故将盾构机轴线抬高，比设计隧道轴线高20mm左右。当盾构机刀盘进入洞门后，调整止水装置的活动压板位置并固定，扇形压板与盾壳预留5mm左右的间隙。
6.4 盾构掘进，安装0～-3环负环管片
扇形压板调整及螺栓上紧固定后，即可送浆保压，然后进行掘进。始发时的掘进速度应比较缓慢（3～5mm/min），不会对土压平衡产生较大的波动。另外，橡胶止水
帘布内层与盾构机壳体之间的封闭，也需要在掘进中产生的小颗粒物填充压实空间，使密封更为牢固。进行0～-3环的管片拼装。
6.5 盾尾通过洞门密封后进行回填注浆
在始发掘进过程中，当盾尾完全进入洞门后，橡胶止水帘布、压板和管片外壁接触时，间隙落差瞬时扩大至140mm（管片外径为6000mm，盾构机成洞外径为6280mm），此时应立即将压板与洞口钢环焊接固定，并进行回填注浆，以避免洞门间隙处产生水土流失。
6.6 盾构掘进及永久管片安装
至此，盾构始发基本完成，可进行盾构掘进及永久管片安装。
6.7 试掘进速度控制
(1)为控制推进轴线、保护刀盘，推进速度不宜过快，使盾构机缓慢稳步前进，推进速度控制在20mm/min。
(2)盾构机启动时，盾构机操作手必需检查千斤顶是否靠足，开始推进和结束推进之前速度不宜过快。每环掘进开始时，应逐步提高掘进速度，防止启动速度过大。
(3)一环掘进过程中，掘进速度值应尽量保持衡定，减少波动，以保证土压稳定。
(4) 推进速度的快慢必须满足每环掘进注浆量的要求，保证同步注浆系统始终处于良好工作状态。
(5)在调整掘进速度的过程中，应保持开挖面稳定。
6.8 盾构机试掘进注意事项
盾构机始发前要根据地层情况，制定掘进参数。开始掘进后通过监测反馈及时调整，同时还应注意以下事项：
1、始发前检查地层加固的质量，确保加固土体强度和渗透性满足要求。
2、始发前应在基座轨道上涂抹润滑油，减少盾构机推进阻力。
3、始发前应在刀头和密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损坏洞门密封装置。
4、始发托架导轨必须顺直，严格控制其标高、间距及中心轴线。
5、及时封堵洞门，以防洞口漏浆。
6、严格控制盾构机姿态，防止旋转、低头或抬头。
7、严格控制盾构机操作，适当调节推进油缸的压力，防止掘进方向偏离设计轴线。
8、土仓压力应与地面沉降观测结果相对照，尽快确定合适的土仓的压力，保持土压平衡掘进。
9、每隔10米布置一个沉降监测断面，同时适当布置仪器，测量地层位移和水压，
测量结果及时反馈分析，摸清沉降变化规律，以此优化施工参数，指导施工。
10、加强管线尤其是液压管线、高压电缆的保护，避免垂直运输和水平拖拉将管线损坏。
11、注浆管要及时清洗，避免堵管。
6.9 试掘进段管理
在试掘进段施工时，施工人员必须熟练的掌握盾构机掘进的各项技术与参数，与地面、洞内检测交流互动形成制度，实现信息化施工。在施工过程中，应注意研究掘进参数的设定方法和原理，研究地面变形与施工参数之间的关系，并对掘进时各种技术数据进行采集、统计和分析，争取在90m内熟练掌握盾构机的操作方法，确定盾构机在各种土层中掘进施工的参数设定范围，形成一套相对完善的盾构施工方法。此阶段重点工作如下：
1、用最短的时间熟悉并掌握盾构机的操作方法，熟悉机械性能，培训合格的设备操作人员。
2、结合盾构施工了解隧道土层的地质条件，掌握这种地层条件下土压平衡盾构机的施工方法。
3、通过本段施工加强对地面变形情况的监测分析，掌握盾构机掘进参数及同步注浆参数。
4、当掘进10-20环时，利用管片注浆孔和洞口预留注浆孔对洞口进行二次注浆，一方面防止洞口漏水，另一方面为将来井接头的制作创造条件。
5、90m掘进完成后，熟练掌握盾构机掘进技术，成型隧道满足铺双轨条件后，同时确保管片摩擦力已足以提供盾构机反力，拆除始发井内的后坐和负环管片，实现正常掘进。
6.10始发掘进技术要点
盾构在井中始发时，主要技术要点有：
1、技术交底、岗位培训。在盾构施工前，对参加施工的全体人员分阶段进行详细的技术交底，按工作进行岗位培训，考核合格后方可上岗操作。
2、在进行盾构机基座、后盾支撑、钢环及首环负环管片的定位时，要严格控制盾构机基座、后盾支撑、钢环及首环负环管片的安装精度，确保盾构始发姿态与隧道设计线形符合。
3、第一负环管片定位时，管片的后端面应尽量与线路中线垂直。负环管片轴线应与线路的切线重合。负环管片采用错缝拼装方式。
4、始发前基座定位时，盾构机轴线与隧道设计轴线保持平行，盾构中线可比设计轴线适当抬高。
5、盾构机在始发托架上向前推进时，通过控制推进油缸行程使盾构机基本沿始发托架向前推进。
6、始发初始掘进时，盾构机处在始发托架上，因此需在始发托架及盾构机上焊接相对的防扭转支座，为盾构机始发掘进提供反扭矩。
7、在始发阶段，由于设备处于磨合阶段，要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效作用。掘进总推力应控制在后盾支撑承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于盾构机基座提供的反扭矩。
7、右线盾构始发的重点、难点及处理
7.1端头井加固
右线始发井端头地层情况表 表1-1
部位
洞门上５ｍ至洞门下３ｍ范围地质
隧顶覆土厚度（m）
地表
情况
洞身范围内地层
XX站始发头
上部为<8-3>硬塑状砾质粘性土
上部为<8-2>可塑状砾质粘性土
下部为<9-1>全风化花岗岩
11

<8-3>硬塑状砾质粘性土
<9-1>全风化花岗岩
端头加固范围、形式及围护结构形式 表1-2
部位
洞门结构形式
端头加固形式
加固范围
XX站始发头
800mm厚玻璃纤维筋连续墙
直径0.4m的微型桩
单线6*10M

右线始发洞门加固示意图

微型桩分布图
图1-1右线始发洞门加固示意图
7.2 洞门密封
 洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，所以，密封作用的好坏直接关系到水土流失的多少。进而影响端头井地面的沉降。洞门密封的关键是，除了做好洞门橡胶板、扇形压板的安装外，还要注意，在盾尾通过洞门密封后，立即将压板与洞口钢环焊接固定，并进行回填注浆，为保证注浆的有效性及确保管片不因外来压力而产生变形和损坏，必须严格控制注浆压力，根据动态计算及经验值，液浆的出口压力应控制在切口水压1.5～4.0bar范围之内。
7.3 盾构机的“叩头”
始发推进后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头”的现象，根据地质条件不同有些可能出现超限的情况。为此，通常采用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的方法尽量避免“叩头”或减少“叩头”的影响。
8、盾构始发质量控制
8.1 管片拼装
管片安装是盾构法施工的重要环节，管片作为永久性衬砌，其安装质量好坏直接关系到成洞质量。同时，在盾构机掘进施工过程中还要作为盾构机推进时的支座，承受盾构机推进油缸的纵向推力。因此，要求管片能在较短时间内高质量安装完毕，以适应盾构机掘进作业循环要求。并能立即承受围岩压力防止地面沉降。
8.2 管片衬砌背后注浆
盾构机掘进后应及时充填管片和地层间的环形空隙，控制地层下陷，并有利于增强防水能力，环形间隙主要采用注浆方式填充，按注浆的时机可分为同步注浆和二次注浆。
注浆的材料、配比、参数及工艺等，依据本合同段工程的具体地质水文和环境条件，并参照以往地质相似区间注浆的成功经验确定。
1、同步注浆方法
同步注浆与盾构机掘进同时进行，通过注浆系统及盾尾内置注浆管向盾尾空隙压注。采用双泵四管同时注浆，注浆可采用自动和手动控制方式。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，自动停止注浆。手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量。
2、二次注浆
由于某种原因，同步注浆效果不佳而出现管片漏水或地基沉降等现象时，需进行二次注浆。其主要作用在于控制地面的后续沉降。施工中在穿越建筑物或地下管线时用的较多。二次注浆一般在盾尾脱出5-10环后进行，注浆量根据沉降监测情况确定。
二次注浆浆液采用双液浆，注浆的压力值、压入量和具体的压入位置根据地层变形观测等实际情况确定。一般注浆压力在0.15MPa——0.3MPa。
浆液主要材料配比，如表二所示
表二 二次注浆浆液配比表（重量比）
材料
水
水泥
水玻璃
用量比
1
0.5
0.15
9、始发安全文明施工措施
9.1 应急预案
1、 在盾构机头部设置一台真空泵，随时抽水。并配备一台备用真空泵，保证不因为盾构机头部积水过多而影响盾构施工；

2、 备用一台100KW的发电机，以备停电时使用。
9.2 垂直运输
施工材料及管片的吊运必须落实吊运的设备、确定吊运吨位的匹配，对吊运的索具进行配置。制订相应的分项安全技术措施和操作规程，在吊运过程中进行监控。对起重设备的操作人员和指挥人员进行交底。
1、行车司机必须经过培训、考核后合格者方能上岗。
2、做好对行车、起重指挥工的安全教育及安全交底工作。
3、重点强调重物下严禁站人，并落实措施及管理工作，专职设备员定期检查并做好记录（每周检查）。
4、对起重设备的索具、钢丝绳、卸克、土箱、管片吊钩做到定期检查，安全使用各种安全装置，督促落实维修、整改工作。在吊装预制构件或其它施工材料时，吊环和索具的安全系数K≥8。
5、同步施工由于起重高度的限制，务必要注意起吊夹角和上下人员的安全，吊装预制构件时，必须固定牢靠后方可脱钩。
9.3 水平运输
1、电机车司机必须经过培训，考试合格后方可上岗作业。
2、做好对电机车司机安全教育，并做好安全交底工作，防止电机车伤人，严格控制电机车速度。