盾构区间施工工艺.docx

盾构区间施工工艺
10.1盾构机选型
10.1. 选型原则
（1）选择的盾构机型必须满足工期和安全要求，确保隧道临近建（构）筑物稳定、
安全，使隧道建设与社会和谐共存；
（2）选用的盾构要求其性能与本工程的工程地质、水文地质条件要求相适应；
（3）盾构机所装备的功能，应满足曲线小半径推进的要求；
（4）选用的盾构应具有良好的安全性和可靠性，并考虑经济；
（5）盾构制造商的知名度、业绩、信誉和技术服务；
（6）满足使用的条件下，考虑经济合理性。
概述
经综合比较，土压平衡盾构可节省泥水处理设备费用，造价比泥水盾构低，掘进速度较快。对周围环境无污染。通过选择合适的盾构主体、刀具、推进系统、添加剂、辅助设备和措施，可以适宜本区间的卵石地层。国内盾构施工工程实践证明，土压平衡盾构已大大地显示出安全、技术、经济上的优越性。泥水平衡盾构在主要为高水压饱和粉细砂地层中对控制开挖工作面稳定性、地表沉降方面及保证施工进度方面明显优于土压平衡盾构，且更能保证施工安全。
结合本区间地层的特性，本区间盾构机推荐采用土压平衡盾构机。根据具体的土压、水和现存负载、目前操作负载，超过3bar大气压的操作负载来设计盾构的钢结构。盾构机由三部分组成：前体、中体、盾尾。
10.2盾构施工准备
场内主要设施施工
10.2.1. 龙门吊轨道基础
龙门吊要求具有良好的轨道基础，断面设计和布筋均要达到设计要求。为此，在盾构施工场地提供后，提前安排施工龙门吊轨道基础，保证有足够的混凝土强度时间。轨道平整度要控制在±3mm内。
10.2.1. 集 土坑
为满足日出土量的需要，现场设置具有较大容量的集土坑。集土坑采用钢筋
混凝土基础。集土坑高出地面部分采用型钢、预制混凝土板或砖砌墙作为围档。
10.2.1. 办公与生活设施及场地硬化
办公与生活设施按招标文件规定，满足业主代表与驻地监理工作生活需要，职工居住面积要达到长沙市的要求。为保持场地环境整洁，并综合考虑场地承载力要求，需对场地进行全面硬化。
主要配套设备安装
10.2.2. 龙门吊安装与检验
盾构施工场地每台盾构机配备2台龙门吊，负责出土及装卸管片、钢轨等材料。龙门吊安装前要向主管部门报装，并邀请对安装调试过程进行监督，以利于及时通过检验，投入使用。
10.2.2. 同步注浆砂浆拌合站
每个盾构区间使用1套砂浆拌合站。布置好材料堆放场地，做好除尘密封设施，减少环境污染。
10.2.2. 电力系统
积极配合业主与电力部门取得联系，寻找合理路由，严格按照用电安全规程做好电力系统布置。
盾构始发、接收端头土体加固
在盾构施工中，始发和到达时的事故发生率很高，且多呈规模大的事故。其原因多半是地基不稳定，为避免发生事故的发生，盾构进出洞时，洞地基土须预先采取地基加固处理。加固后需养护30天以上。另外，盾构机吊入、吊出场地满足吊机作业地面承载力要求。
10.2.3. 加固的原则
（1）根据隧道埋深及盾构隧道穿越地层情况，确定加固方法和范围。
（2）在充分考虑洞门破除时间和方法，选择合适的加固方法和范围，确保盾构机进出洞的安全和洞门破除的安全。
10.2.3. 土体加固方案
区间初始端头加固的施工方法采用旋喷桩* 8@6，咬合布置，按照设计图纸进行布置。
10.2.3 .旋喷桩施工
（1）技术参数
采用P. 0.42.膺通硅酸盐水泥配浆，浆液水灰比为1.0提升速度0.25m/min,旋转速度为15r/min旋喷桩的孔位偏差＜50mm，桩体垂直度＜1%。同一桩体需数次喷射时，上下桩体的搭接大于2mm。
（2）旋喷工艺流程
见【图10.2-2旋喷桩施工流程图】。
（3）旋喷施工方法
1）清理平整场地，清除地下障碍物，对地下管线进行迁移或保护，测定旋喷桩桩位。
2）采用XY -1型钻机，钻孔至设计孔底标高以下0.3m处，成孔检验合格后钻机移至下一桩位。
3）旋喷机就位，调试水、水泥浆压力和流量满足设计要求。
4）下管旋喷，提升速度为0.25m/min，注浆压力＞20MPa，流量＞180L/min,浆液配方试验确定。
5）旋喷至设计顶标高以上0.3〜0.5m处停机，将旋喷管提出地面。

图10.2-2旋喷桩施工流程图

（4 ）施工技术措施
1）施工前根据现场环境和地下埋设物的位置等情况，复核高压喷射注浆的设计孔位。施工前予先挖设排浆沟及泥浆池，施工过程中将废弃的冒浆液导入或排入泥浆池，沉淀凝结后运至场外存放或弃置。
2）旋喷桩相邻两桩施工间隔时间不小于48h,间隔不小于4〜6m。
3）钻机安放保持水平，钻杆垂直，其倾斜度不得大于1.5%。施工前检查高压设备及管路系统，其压力和流量满足设计要求。注浆管和喷嘴内杂物清除干净，注浆管接头的密封圈良好。
4）正式施工前进行试桩，以确定合理的水压力，提升速度，浆液配比和压力等参数。
5）旋喷过程中保证桩体的连续性，若因故停止，第二次旋喷的接桩长度必须大于2mm。
6）施工中若出现大量冒浆，立即停止并采取措施。
7）钻孔位置和设计位置的偏差不大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等均详细记录。
8）高压喷射注浆完毕，迅速拔出注浆管彻底清洗注浆管和注浆泵，防止凝固堵塞。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，必要时在原孔位采用冒浆回灌或二次注浆等措施。
10.2.3. 洞门加固效果的检测
（1）地面检测方法
注浆完成并达到设计强度后进行加固效果检查，分别在两个注浆孔上，离孔芯分别为15cm、30cm、45cm的地方，进行全取芯钻孔观察岩芯，检查土体处理的连续性。将离桩芯30cm且深度位于隧道埋深处的两块岩芯送实验室进行压力测试，最后用水泥砂浆回填钻孔，试验室的抗压强度RC须达到1.0〜1.5MPa。在加固体的强度达到要求以后，需对加固体抗渗性进行检查，在竖井每一个洞眼的范围内水平钻9孔，长度深入到加固体后0.5m，孔径50cm。
（2）洞内检测方法
在盾构施工开凿洞门前，进行加固效果检查。
1）洞门加固效果检查内容：
①加固体强度。
钢筋

说明：1、函 1僵除筋序严格门照图示除的顺序
2、阴影部分为第一次凿除部位，保留外排钢筋和保护层。
（4）为方便盾构进润、剩桐分为第始发凿除部位接收井在盾构进出洞部位的护坡桩钢筋和车站结构此段钢筋建议应用玻璃纤维筋，以减少盾构进出洞处井壁的破除量，缩短进出洞时间。
台发设施的安装
（1）始发基座安装
清理基坑后始发基座依据隧道设计轴线安装定位好。考虑始发基座在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及抵抗盾构旋转的扭矩，所以在盾构始发之前，对始发基座两侧用H型钢进行加固。
始发基座的型式见【图10.M盾构始发基座安装图】。
（2）反力架安装
在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。反力架端面应与始发基座水平轴垂直。反力架与车站结构上预埋的钢板焊接牢固，保证反力架脚板安全稳定。
详见【图10.2-5反力架安装正立面图】、【图10.籽 反力架安装纵剖面图】
（3）洞门密封
洞密封采用折叶式密封压板，其密封原理【图10.2-7始发洞密封原理】所示。
其施工分两步进行，第一步在始发端墙施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，预埋件必须与端墙结构钢筋连接在一起;第二步在盾构正式始发之前，清理完洞的碴土，完成洞密封压板及橡胶帘布板的安装。
管片拼装后的状态

图10.27始发洞密封原理
10.3盾构施工测量方案
施工测量要求
（1）轨道交通工程测量施测环境复杂，精度要求高。测量采用三维坐标法进行测量。
（2）因各标段的施工时间和施工方法不同，为避免差错，工作中不仅要作好本标段的测量，还要按照监理工程师的要求与临近标段进行贯通联测，做好工程测量的相互衔接。
（3）轨道交通工程盾构隧道限界要求严格，净空断面尺寸测量采用解析法测量。
（4）布设足够的控制点，并精心做好标记，加强对控制点的保护和检查。为保证测量精度，配备先进的测量仪器，使用先进的测量技术。
（5）负责保存好本合同段内全部的三角网点、水准网点和自己布设的控制点，防止移动和损坏，一旦发生损坏，及时报告监理，并协商补救措施，及时处理。
（6）全部的控制点三维坐标经监理工程师检查合格后，才能开展后序工作。
（7）严格按照相关技术规范要求进行测量工作，并做好测量资料的管理。
控制测量
10.3.2. 平面控制测量
施工准备阶段，会同甲方、设计单位和监理，进行现场交接桩，办理相关的交接桩手续。及时组织测量人员对所交的导线网、水准基点进行测量复核，对复核结果平差后报监理工程师，并将所计算的结果与原始资料进行分析对比，如果误差在规范允许的范围内，则将所移交的控制点作为施工放样的基准点。如果超过误差范围，由设计单位进行修正，直到接受的控制点准确无误后方可用于施工中，作为施工测量的依据。
在不受盾构掘进施工影响的地方布设施工测量导线网，以首级控制点为基准，布设成直伸型附合线路。附合导线平均边长不大于350m，点位布置完毕后，以已知的导线网点（GPS点）作为基准点，使用全站仪全圆法测量每个水平角，往返测量每条边长；用精密水准仪往返测量每个点的高程。将测量数据进行平差，计算出每个点的精确三维坐标，报监理确认后方可使用。为了保证本标段与相邻标段的贯通，导线测量的控制点贯通连接到相邻标段所用的两个以上控制点。高程控制测量
以首级控制水准网为基准设加密水准网，并且联测到相临标段所使用的水准控制点一个以上。将水准网布成附合线路，往返观测，附和闭合差应《士 8L1/2mm（L为附和线的路线长度，以公里计算），使用仪器、水准尺及操作方法精度指标均按精密水准测量标准。
10.3.2. 联系测量
联系测量是将地面测量数据传递到隧道内，以便指导隧道施工。具体方法是将施工控制点通过布设趋近导线和趋近水准路线，建立近井点，再通过近井点把平面和高程控制点引入车站底板上，为隧道开挖提供井下平面和高程依据。
（1）导线定线测量
地面趋近导线应附合在精密导线点上。近井点应与GPS点或精密导线点通视，并使定向具有最有利的图形。
趋近导线测量用全站仪进行测量，测角四测回佐、右角各两测回，左、右角平均值之和与360°的较差应小于6〃），测边往返观测各二测回，往返观测平均值较差小于7mm。用严密平差法进行数据处理。
为保证测量精度和优化现场作业，施工联系测量均采用全站仪投点方法进行。
用全站仪进行导线定向时其精度应达到精密导线测量的精度。
在盾构施工期间，为提高地下控制测量精度，保证隧道准确贯通，应根据工程施工进度，在每个区间应进行多次联系测量，复测次数随距贯通距离的减少而增加，一般1km以内取三次。
对地下的控制导线点进行复核时，只能从车站或车站出入进行联系测量。如果车站通视良好，并且保证投点时仪器俯仰角小于30°，可用全站仪直接联测地下和地上导线点；否则可采取在车站侧墙中间倒一次点，然后将坐标再传入隧道里的方法；或者采用全站仪、铅垂仪和陀螺经纬仪相结合的方法。使用后两种方法时，为了使视线距离更长，点位设置于车站内衬结构上的对角位置；设点时和土建统筹布置，保证斜视线永远畅通。本车站采用全站仪、铅垂仪和陀螺经纬仪相结合的方法。
盾构机在调头时，也要分别将洞内导线通过车站预留与洞外导线进行联测，调整洞内控制点数据，指导盾构掘进方向，从而提高贯通精度。
(2)高程传递测量
高程传递测量应包括地面趋近水准测量和地下趋近水准测量。
测定趋近近井水准点高程的地面趋近水准路线，应附合在地面相邻的精密水准点上。趋近水准测量采用二等精密水准测量方法进行施测。
高程传递时采用在车站内悬吊钢尺的方法进行。用检定过的钢卷尺，悬吊与钢尺检定时相同质量的重锤，地上地下安置两台水准仪同时读数，将高程传递至井下的水准控制点上，在井下建立2〜3个固定水准点。
传递高程时，每次独立观测三测回，每测回测得地上、地下水准点的高差较差应小于3mm。取三次观测的平均值作为地下水准点的高程。
施工测量
10.3.3. 洞内控制测量
(1)洞内平面控制点测量
为了消除和减弱折光差对对横向贯通误差的影响，将洞内控制导线点布设在隧道的两侧稳定的衬砌环片上，交叉前延。点位采用强制对中托架，在通视条件允许的情况下，每约150m布设一点，曲线段适当缩短点间距。以车站内逐次重复定向测量成果的加权平均值建立的基线边为坐标和方位角的起算依据。观测采用全站仪进行测量，测角四测回左、右角各两测回，左、右角平均值之和与360°的较差应小于6〃 ),测边往返观测各二测回。其观测方法和精度应符合二级或以上导线的技术要求。
盾构掘进时，盾构机身后有较长的后配套，测量控制点无法做在隧道两侧，可以把控制点以吊蓝的形式固定在隧道的顶部，仪器及后视棱镜依然采用强制归心。将自动导向系统的全站仪安置在其上，指导盾构机掘进。
(2)洞内高程控制测量
洞内高程测量以车站内逐次重复传递水准点的加权平均值为起算依据。施工控制水准点宜每2m设置一个。测量时可采用精密水准仪及其水准尺进行往返观测，其闭合差应在±12L1/2mm之内。
盾构掘进施工测量
(1) 盾构机姿态和衬砌环片的测量
盾构掘进时为优化掘进参数需对盾构机姿态和衬砌环片进行测量。由于选配了较先进的测量导向系统，盾构机掘进的过程中能适时测出盾构机的瞬间姿态。为保证盾构机姿态的准确无误，需每周一次对盾构机姿态进行复测。
衬砌环片的测量包括测量衬砌环的中心偏差、环的椭圆度、环的高度和坡度等，利用全站仪及其辅助工具，通过测出环片上一些特征点的三维坐标，从而通过几何计算确定环片安装位置的正确性，并为安装人员提供操作校正参数。
(2) 成型环片的测量
成型环片的测量主要测定环片安装位置是否符合设计要求。具体方法是使用全站仪、反射片、水平尺测得成型环片中心的坐标，用水准仪及水准尺测其高程，通过已测的数值与隧道线路的设计值相比，便可得成型环片平面和高程的偏差。为以后竣工和铺轨提供依据。
(3) 联络通道及泵房的施工测量
通过盾构隧道里的导线测放出联络通道的开挖中心线和起拱线位置，开挖期间用激光指向仪指导施工方向。普通水准仪测量其起拱线的标高，由于人工开挖，所以每5m测一对起拱线的标高。
隧道贯通测量
区间长度在11~13m之间，可用常规的测量方法，即在隧道贯通前约50m左右要增加施工测量的次数，并对控制导线进行全线复测，对观测值严密平差，
直至保证隧道贯通。
贯通后，应根据两侧控制点进行横向贯通误差，纵向贯通误差及高程贯通误差测量。
竣工测量
.线路中线测量
以施工控制导线点为依据，布设隧道内中线点，中线点的间距直线上平均150m，曲线上除曲线元素点外不应小于60m。各区间施工控制中线点组成附合导线。
中线点组成的导线应采用全站仪进行观测，并对观测值进行简易平差，将成果上报相关单位。
隧道净空断面测量。
以铺轨基标为依据，直线段每12m，曲线上包括曲线元素点每5m应测设一个净空横断面，隧道断面结构变化处或变坡处应加净空横断面。测量时可采用全站仪及钢尺等辅助工具进行施测。测量成果上报给相关单位。
测量施工组织
为做好盾构施工测量工作，保证盾构机准确进入接收井，做到盾构施工万无一失，选派有经验的测量专业人员组成盾构施工测量技术领导班子，专门领导和研究盾构施工测量技术工作，及盾构施工测量中出现的各种问题。测量仪器选用性能稳定、精度高的进全站仪及其配套的辅助设备。所有的仪器和工具都严格按照国家计量法进行检定。
10.4盾构机及配套设备组装及调试
组装工作的总体安排
现场条件概况
盾构组装时现场的面积约有25m 2,在组装的过程中合理的协调，精心施工。
盾构机组装的准备工作
（1）组装所需工种及人员
盾构机在组装的过程中，人员的配置尤为重要。对电气工程师、机械工程师（含液压工种）、电焊工、吊车司机、信号工都有较高的要求。我公司的电气工程师、机械工程师（含液压工种）都有很丰富的盾构组装施工经验，有能力圆满的完成盾构组装任务。盾构机始发组装专业人员组成。如【表10.41始发组装专业人员列表】：
表10.41始发组装专业人员列表
序号
工种
人数
备 注
1
机械、液压工程师
6

2
电气工程师
6

3
测量工程师
3

4
现场管理人员
4
兼调度
5
专业焊工
8

7
现场电工
4

8
起重指挥工（信号工）
4

9
机械、电气组装人员
30

10
专业吊装人员
4

11
材料供应人员
2

12
安全员
2

合计
74人
注：起重吊具由吊车租赁公司提供，本表不含吊车司机，电焊工要求至少中

级以上，以保证焊缝的质量，其它工种要求持证上岗。
（2）盾构机组装所需机具
在盾构机组装的过程中，需用的主要机具如表10.4-2：
表10.4-2盾构机组装所需机具列表
序号
设备名称
工具规格、型号
数量
备注
1
3吨吊车

1
租用
2
150吨吊车

1
租用
3
80吨吊车

1
租用
4
电焊机

4

5
气焊设备

2

6
手拉葫芦
30kg
4

7
手拉葫芦
60kg
2

8
手拉葫芦
15kg
4

9
两腿吊带钩式成套锁具
两绳、3t、3m
1

10
两腿吊带钩式成套锁具
两绳、1.5t 3m
1

11
高强U型卡环
HA2 1 3/4，250kg
4

12
高强U型卡环
HA2 2 1/8,95kg
4

13
高强U型卡环
HA2 3/4, 4750 kg
4

14
合成纤维吊装带
2t, 3m
4

15
合成纤维吊装带
4t, 8m
2

16
千斤顶
40t
1

17
中继千斤顶
85t
1

18
手泵+ 20t千斤顶

1

19
力矩扳手
140-760Nm 3/4”
2
驱动头为3/4”
20
力矩扳手
750-20 Nm 1”
1
驱动头为1”
21
液压螺栓拧紧套筒
1套

22
撬杠
1250mm
2

23
螺杆千斤顶
5t
1

24
油脂注入枪
3mm油脂管
1

25
管路螺纹密封胶罐

5

26
手持式切断机切片
D125
50

27
螺栓拧紧装置M42

1

28
高压螺栓拧紧装置
HDL -16
1

29
焊机
WTU -457
1

30
焊接装置
CADDY 2A
1

31
U型卡环
320kg
2

32
U型卡环
4kg
2

33
移动式弯曲机

1

上表只是主要的部分机具，在组装的过程中，还要有连接油管、连接电缆的专用工具，在组装盾构机螺旋输送机时还需要4根牵引绳。
盾构机组装工序
10.4.2. 材料准备
组装所需材料主要由工程技术人员根据组装进行的步骤提前制订材料计划，从而确保组装工作的顺利进行。另外，现场还应配备足够的方木、木板、彩条布、防雨布、脚手架管用于防雨、搭台等。
盾构机组装时首先进行盾构机主机的组装。盾构机共有6块，组装时依次将盾构中体、盾构前体和刀盘吊入井内，依次连接成一体。盾尾两块在地面焊接成一体，在吊入盾尾前先将拼装机和螺旋输送机吊入井内进行安装，然后再把盾尾吊入井内安装。
10.4.2. 主机的吊装
在台车组装完成后撤走80t吊车，在工作井布置一台3t履带吊（回转半径为9m时，起吊能力为120t；回转半径为10.7m时，起吊能力为113.85），另外再布置一台150t履带式吊车（回转半径为8m时起吊能力为48.5）。在吊车布置的过程中3t布置在工作井，150t吊车布置的位置要确保其回转半径能和3t吊车能有较大的重叠区域。
(1)吊机、锁具的选择与配备
1) 履带吊机的选择
根据盾构机本体各部件的外型尺寸、重量及场地尺寸，盾构机本体最终就位的工作井高度，决定选择1台3t履带吊机配合1台150t履带吊机共同参与施工。吊装方式：三大主件为两台吊机联合抬吊。
2) 索具的选择
针对盾构机本体主件的特点，在三大主件中，以盾构机前体为最重件，重量约为80t,按此负载我们初步选用6根14m长，直径©32.5mm, 6x37+1，公称抗拉强度170kg/mm2的起吊钢丝绳，6个25t级的U型卡环。3t吊车的最短臂杆为21m, 150t吊车的最短臂杆为18m。
2台吊车的额定荷载起重性能见【表10.4-3 3t吊车额定荷载起重性能表】、
【表10.4^ 150吊车额定荷载起重性能表】：
表10.4-3 3吊车额定荷载起重性能表
工作半径R (m )
5.5
6.1
7.6
9.14
10.7
12.2
13.7
额定提升能力(t)
272
246
199.86
145.42
113.85
94.17
79.65
表10.4^ 150t吊车额定荷载起重性能表

工作半径R (m )
5
6
7
9
10
12
14
16
额定提升能力(t)
150
140
123.6
82.5
70.5
54.6
44.5
37.5
注：3t吊车的最短臂杆为21m ; 150T吊车的最短臂杆为18m。
(2)吊车的提升高度及下放深度的验算：
在吊装盾构机本体部分时，3t吊车在12m的工作半径下工作即可。由于盾构机的前体直径为6.21m,起吊钢丝绳的长度的一半为7mm ,这样吊钩距地面的距离为13.2m,此时杆头距地面的距离为21.7m(查3T吊车的性能表),可见3t吊车的提升高度满足要求。
吊车吊装前体工作井就位的垂直高度约为13m。3T吊车的吊钩此时采用3滑轮6倍率的钢丝绳穿挂方法，其主卷扬钢丝绳的长度配备为 4m ,则吊钩与杆头的距离为13+21.7-13.2=21.5m,此时主卷扬的钢丝绳的长度为21.5x
6+21=150m，由此可见3t吊车的下放深度也是足够的。
（3）盾构机主机吊装的具体步骤
1）由于吊装时，吊车及所吊盾构机部件对地面的载荷加大，为提高地面的
承载能力，减小地面超载对车站结构的影响，在吊车摆放位置，需对地基进行加
固处理，以满足吊车吊装作业时对地面承载力的要求。
2）盾构中体吊装（重量约85t）
在吊装中体时3t吊车与150t吊车配合，在空中实现转体。由3t吊车直接将其吊放至井下盾构始发基座上。见【图10.44盾构前体和中体吊装】。
车站始发端头井

图10.4-1盾构前体和中体吊装
用3t吊车挂住中体外侧吊点，150t吊车挂住中体内侧的吊点，两台吊车配合工作，待组件吊离车体时，3t吊车提升3m时停止，然后150t吊车逐渐放松起吊钢丝绳，将被吊组件逐渐直立，使其底端距地面1m左右，去掉150t吊点，用人工调整中体的吊装角度，然后在中体的两侧固定两根牵引绳，以控制中体在工作井内吊装时的姿态。将中体吊入工作井内的始发机座上，盾构机中体长度为3.3m，考虑到以后吊装刀盘及中心轴的需要，将盾构中体与工作井内衬距离预留为 4.8m。
中体吊时需注意：150t吊车和3t吊车的配合要默契，动作要缓慢，严禁速度过快，信号工要积极配合，要及时给出信号。要保证吊点焊接位置的准确性，否则盾构机的初始定位就有偏差（始发的滚动角不为0），因此测量定位要准确。
3）盾构前体的吊装（重量约65t）
盾构机前体长度约3.1m。3t吊车与150t吊车配合，在空中实现转体，由3t吊车直接将其吊放至井下盾构始发基座上，吊放方法同上。在前体吊装就位后如果与中体螺栓孔位置有偏差需在前体两侧焊接支撑点采用液压千斤顶调整前体的位置，直到二者能穿螺栓进行连接。在前体和中体连接完成后考虑下一步组装刀盘时回转接头的长度和方便安装（刀盘及回转接头的总长度约为2 0 0 0mm），前体距工作井距离为0 0 0mm。
4）刀盘的吊装
将刀盘的中心回转接头与刀盘连接完成以后即可以吊装刀刀盘在两侧固定两根牵引绳控制刀盘的吊装角度，采制保车吊装盾构机刀盘。当刀盘
就位后用螺栓将其与前体连接。见【图10.4-2刀盘的吊装】。
车站始发端头井

图10.4-2刀盘的吊装
5）组装螺旋输送机在刀盘与前体连接完成之后，用两只1吨的液压千斤顶将盾构机已经连接好的部分均匀移动直到刀盘靠到洞门为止，以保证有足够的空间吊放螺旋输送机。所需的推力约为f=（ 60+62+85）x 0.15=31.05吨。在吊入螺旋输送机之前在螺旋输送机两端固定两根牵引绳，用150吨吊车吊入螺旋输送机，人工控制螺旋输送机的吊装角度，在吊入的过程中吊车速度应缓慢，防止磕碰。在盾构密封仓钢板上焊接4个固定手拉葫芦点，螺旋输送机吊入预定位置后，固定好4个手拉葫芦，将螺旋输送机的位置作适当的调整，直至与前体的螺栓孔完全对接上，然后用连接螺栓将其与前体连接。见【图10.4-3螺旋输送机的吊装】。
车站始发端头井

图10.43螺旋输送机的吊装
6）拼装机的吊装
吊装管片拼装机时，先用150吨吊车将拼装机行走梁吊入始发端头井（应在拼装机行走梁上固定两根牵引绳，在吊入工作井时便于控制），并和“H”型支架用螺栓连接。然后吊入拼装机回转体，将其套入行走梁并固定。见【图10.44拼装机的吊装】。
车站始发端头井

图10.44拼装机的吊装
7）盾尾的吊装
在螺旋输送机组装完成后，将盾尾吊入井内，与盾构机中体相连，最后完成组装工作。见【图10.45盾尾的吊装】
车站始发端头井

图10.45盾尾的吊装
8）盾构机本体组装完成以后，即可连接1#台车与本体之间的电缆及各种管路。考虑到出土的需要，在1#台车与本体之间采用转接电缆（约60m），本体向前掘进的过程中，转接电缆随着本体向前移动而台车仍留在新街车站内。
9）在完成台车与本体的各种连接以后，连接盾构机与地面的水循环系统、电力供应系统及盾构机与地面的数据传输系统。至此完成盾构机的组装工作，具备盾构机整体调试的条件。
盾构机调试方案
盾构机运抵施工现场后经过组装并对所有管线检查完毕后，即可进行调试工作。调试工作由盾构机生产厂家负责，同时施工单位的机械、电气工程技术人员配合共同完成。盾构机调试完毕后，应达到盾构机生产厂家规定的性能要求。调试工作的包括以下具体内容：
10.4.3 .供电系统的调试
（1）高压系统的测试
盾构机高压供电系统是保证设备正常工作的首要条件。测试的内容包括高压电缆、接头、电缆盘、高压开关柜及变压器的绝缘及功能调试。在高压部分工作确认正常以后便可进行下一步的调试工作。
（2）低压供电系统的调试
包括照明系统（含紧急照明）、动力系统、弱电供电系统。
10.4.3. 盾构本体部分的检测
包括前体、中体、盾尾的外形检查、土舱及刀盘开、人闸仪表及管路的检查、盾尾油脂控制检测、盾尾设施及其控制的检查、螺旋输送机闸门控制的检测、供气系统的检查、土压传感器的检测、推进千斤顶及铰接千斤顶性能的检测、各种管路的检查（弯曲度、可伸展性、表面磨损情况）。
10.4.3. 刀盘的检测
包括刀盘刀具（仿形刀、齿刀、周边刀、中心刀）的数量及外观检查。
10.4.3. 盾构机电气系统的测试
PLC控制软件、人机界面和导向系统软件的调试;各类传感器的测试和校准；各类电磁阀、流量计的检测、校准；盾构机控制系统内部电气联锁关系的测试；盾构数据采集系统的连接和测试。
10.4.3. 刀盘驱动部分的调试
包括刀盘驱动的功能调试、齿轮油系统的检查、刀盘密封油脂输送泵的检测、刀盘密封油脂泵性能的测试、刀盘驱动液压马达及行星减速齿轮的检查、仿形刀的调试。
10.4.3. 推进系统的调试
包括各个动力系统泵阀组的调试、液压油冷却及过滤系统的测试、推进调速系统的调试、推进千斤顶功能的调试。
10.4.3. 管片拼装机功能的调试及管片存放机的调试
包括管片拼装机各种功能和伸缩、回转和前后移动等各种动作的测试和调试。
10.4.3. 螺旋输送机功能的测试
包括螺旋输送机转速、油压、伸缩动作、正反转和出土闸门启闭等的测试。
10.4.3. 膨润土注入系统的调试
包括膨润土注入系统注入压力、流量、膨润土泵电机转向、调速功能和各个阀门的启闭等调试和测试。
盾构机铰接功能的测试
包括盾构机各铰接油缸动作和铰接功能的测试。
皮带输送机的测试
包括皮带输送机速度、转向、就位情况和松紧度等的测试。
泡沫系统的测试
包括泡沫系统水泵、气路、泡沫发生器的功能，泡沫压力、流量以及各泡沫注入点阀门启闭，泡沫发生剂发泡性能和注入管路工作情况等的测试。
浆液注入系统的测试
包括浆液罐电机、控制面板、浆液压力传感器和注浆泵压力、流量等测试。辅助配套设施的测试
含管片吊装机的测试、吊装机吊具的检查、砂浆搅拌罐的检查、后配套通风系统的检查。
盾构机导向系统的测试
盾构机的导向系统是盾构掘进时轴线控制的依据，在盾构始发前应结合盾构机组装调试测试导向体统与盾构机控制室之间的数据传递情况，测试导向系统各组成部分的工作状态，并进行导向系统的初始化工作。
整机试运行及带载运行
在各系统分别调试完毕后，进行整机试运行，按正常掘进状态依次启动各系统，测试各系统的配合、连锁等情况，最后结合盾构始发进行带载运行。
10.5盾构掘进施工
盾构机始发与试验段掘进
盾构始发的工艺流程
详见【图10.H盾构始发工艺流程图】

图10.5-1盾构始发工艺流程图
10.5.1. 始发阶段的掘进、出碴及运输
根据业主提供的施工场地和盾构始发井条件以及盾构机自身结构的特点，制定盾构始发掘进阶段的出碴、运输方案。
（1）始发、出碴及运输方案的确定
根据业主提供的始发场地，综合考虑各方因素，现拟定采用分体始发方案，即先将盾构机主机吊入盾构始发井中进行组装，并安装反力架，在同地面的后备套各管路连接，进行调试、始发。推进后再陆续将后备套等吊入始发井组装。
（2）盾构始发出碴、运输
始发阶段的出碴、垂直运输、井下水平运输均与正常施工相同。
10.5.1. 始发掘进技术要点
（1）要严格控制始发基座、反力架和负环的安装定位精度，确保盾构始发
姿态与设计线路基本重合。
(2) 第一环负环管片定位时，管片的后端面应与线路中线垂直。负环管片轴线与线路的轴线重合，负环管片采用通缝拼装方式。
(3) 盾构机轴线与隧道设计轴线基本保持平行，盾构中线比设计轴线适当抬高2~ 3cm。
(4) 盾构在基座上向前推进时，各组推进油缸保持同步。
(5) 初始掘进时，盾构机处于基座上。因此，需在基座及盾构机上焊接相对的防扭转支座，为盾构机初始掘进提供反扭矩。
(6) 始发阶段，设备处于磨合期。要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效使用。掘进总推力应控制在反力架承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于基座提供的反扭矩。
(7) 盾构进入洞门前把盾壳上的焊接棱角打平，防止割坏洞门防水帘布。
10.5.1. 弑验段掘进参数的选择分析
(1 )盾构机掘进的前1m作为试掘进段，通过试掘进段拟达到以下目的：
1) 用最短的时间对新盾构机进行调试、熟悉机械性能。
2) 熟悉本工程的地质条件，掌握各地质条件下土压式盾构的施工方法。
3) 收集、整理、分析及归纳总结各地层的掘进参数，制定正常掘进各地层操作规程，实现快速、连续、高效的正常掘进。
4) 熟练管片拼装的操作工序，提高拼装质量，加快施工进度。
5) 通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，反映盾构机始发时以及试推进时对周围环境的影响，掌握盾构推进参数及同步注浆量。
(2)盾构机在完成前1m的试掘进后，将对掘进参数进行必要的调整，为后续的正常掘进提供条件。并做好施工记录，记录内容有：
1) 隧道掘进
——施工进度
油缸行程、掘进速度
——盾构推力、土压力
——刀盘、螺旋机转速
——盾构内壁与管片外侧环形空隙(上、下、左、右)
2）同步注浆
——注浆压力、数量、稠度
——注浆材料配比、注浆试块强度（每天取样试验）
3）测量
——盾构倾斜度
隧道椭圆度
——推进总距离
——隧道每环衬砌环轴心、的确切位置（X、Y、Z）
正常掘进与主要施工工艺
掘进模式的选择
土压平衡盾构机具有敞开式、半敞开式及闭胸式三种掘进模式。为了获得理想的掘进效果、保证开挖面稳定、有效控制地表沉降及确保地面建筑物安全，必须根据不同的地质条件选择不同的掘进工况。本工程盾构机在全程推进过程中使用闭胸式模式掘进。通过试验段的掘进选定六个施工管理指标来进行掘进控制管理：a、土仓压力；b、推进速度；c、总推力；d、排土量；e、刀盘转速和扭矩；f、注浆压力和注浆量，其中土仓压力是主要的管理指标。
（1）土压平衡模式的实现
土压平衡模式掘进时，是将刀具切削下来的土体充满土仓，由盾构机的推进、挤压而建立起压力，利用这种泥土压与作业面地层的土压与水压平衡。同时利用螺旋输送机进行与盾构推进量相应的排土作业，始终维持开挖土量与排土量的平衡，以保持开挖面土体的稳定。
（2）土压平衡模式下土仓压力的控制方法
土仓压力控制采取以下两种操作模式：
1）通过螺旋输送机来控制排土量的模式：即通过土压传感器检测，改变螺旋输送机的转速控制排土量，以维持开挖面土压稳定的控制模式。此时盾构的推进速度人工事先给定。
2）通过推进速度来控制进土量的模式：即通过土压传感器检测来控制盾构千斤顶的推进速度，以维持开挖面土压稳定的控制模式。此时螺旋输送机的转速人工事先给定。掘进过程中根据需要可以不断转化控制模式，以保证开挖面的稳
定。
(3) 掘进中排土量的控制
排土量的控制是盾构在土压平衡模式下工作的关键技术之一。根据对碴土的观察和监测的数据，要及时调整掘进参数，不能出现出碴量与理论值出入较大的情况，一旦出现，立即分析原因并采取措施。
理论上螺旋输送机的排土量QS是由螺旋输送机的转速来决定的，掘进的速度和P值设定后，盾构机可自动设置理论转速N。
QS根据碴土车的体积刻度来确定。
QS应与掘进速度决定的理论碴土量Q0相当，即：
Q0=AxVxn0
A-切削断面面积
n0-松散系数
V灌进速度
通常理论排土率用K =QS/Q0表示。
理论上K值应取1或接近1,这时碴土处于好的塑流状态。事实上，地层的土质不一定都具有这种性质，这时螺旋输送机的实际出土量与理论出土量不符，当碴土处于干硬状态时，因摩擦力大，碴土在螺旋输送机中输送遇到的阻力也大，同时容易造成固结堵塞现象，实际排土量将小于理论排土量，则必须依靠增大转速来增大实际排土量，以使之接近Q0，这时Q0 <QS , K >1。当碴土柔软而富有流动性时，在土仓内高压力作用下，碴土自身有一个向外流动的能力，从而碴土的实际排土量大于螺旋输送机转速决定的的理论排土量，这时Q0 >QS ,K <1。此时必须依靠降低螺旋输送机转速来降低实际出土量。当碴土的流动性非常好时，由于螺旋输送机对碴土的摩阻力减少，有时会产生碴土喷涌现象，这时转速很小就能满足出土要求。
碴土的出土量必须与掘进的挖掘量相匹配，以获得稳定而合适的支撑压力值，使掘进机的工作处于最佳状态。当通过调节螺旋输送机转速仍达不到理想的出土状态时，可以通过改良碴土的可塑状态来调整。
(4 ) 土压平衡模式的技术措施
1) 进行开挖面稳定设计，控制土压力，采用土压平衡模式掘进，严格控制
出土量，确保土仓压力以稳定开挖面来控制地表沉降。
2）向土仓和刀盘面注入泥浆和泡沫，形成隔水泥膜，防止水从地层中渗出，提高土仓