1、始發及試驗掘進階段施工方案目 錄一、工程概況4三、天東區間盾構始發場地平面布置情況53.1平面布置概況53.2盾構始發場地布置6四、盾構機下井組裝調試64.1 作業要求64.2盾構下井組裝施工方法及施工流程64.3盾構機調試6空載調試64.3.2 負載調試6五、盾構機始發前準備工作85.1始發線路設計85.3 洞門預埋件布置方案95.4 洞門圍護結構鑿除105.5 始發臺安裝105.6 反力架安裝105.7 洞門密封安裝115.8 洞門水平探孔125.9 負環管片安裝12負環拼裝12施工流程13施工方法135.11導向槽的施工165.12盾構機初期向前推進的技術措施16六、洞門的防、止水施工1

2、76.1 防、止水目的及設計176.2施工方法187盾構機試掘進207.1初始掘進地質資料207.2開挖面穩定管理措施227.3盾構姿態控制237.4、盾構機的姿態調整措施258、同步注漿施工288.1、概念及目的288.2、注漿方式288.3、注漿材料及配合比選擇288.4、注漿設備298.5、注漿參數的確定309、監控量測309.1、監測目的及內容309.2、測點布置原則339.3、測點布置339.4、沉降監測的精度設計349.5、監測組織機構3510、測量控制措施3610.1、盾構機形態的控制測量3610.2、管片安裝測量3711、管片拼裝3812、運輸組織3912.1、管片堆放及運輸3

3、912.2、運輸系統4013 施工組織與工期安排4214、質量保證體系和保證措施4314.1、質量保證體系4314.2、組織管理架構及人員分工表4314.3.質量保證措施4515 安全保證體系和保證措施4615.1.安全施工組織機構4615.2.安全生產保證體系4615.3安全施工的保證措施46技術保證措施46勞動保護安全措施49施工現場的安全措施49施工機械安全保證措施50施工機械和交通車輛的安全保證51高空作業安全保證措施5115.3.7 隧道施工安全保證措施5216、環境保護措施53一、工程概況東莞市城市快速軌道交通R2線2304標土建工程施工項目包括下天區間盾構吊出井天寶站區間及附屬工

4、程、天寶站及車站附屬工程、天寶站東城路站區間及附屬工程、東城路站及附屬工程。下天區間盾構吊出井天寶站區間里程范圍為右線R2YDK9+740.48R2YDK10+790.3，全長1049.82m, 左線R2ZDK9+751.44R2ZDK10+790.3，全長1038.86m，區間隧道采用盾構法施工，線路縱斷面為V形坡，最大坡度為15，線路埋深為13.519m，隧道頂覆土8.514m，區間隧道主要穿越在<6-6>砂質粘性土層中。線路出東寶路站后沿莞龍路向西南方向前進，到達莞龍路與東城中路交匯路口處以R-600的半徑轉至南北走向的東城中路上，隨后進入溫南路口位置的溫南路站，最小曲線半徑

5、為R600m。在R2YDK10+216里程處設聯絡通道兼廢水泵房，采用礦山法施工。區間隧道局部下穿永昌汽車維修服務中心的一棟A2淺基礎房屋，其余建筑物與隧道平面近距最小為4.72米，場地條件較好。天寶站位于東城中路和溫南路交匯處，埋設于東城中路下呈南北向布置。車站范圍內控制管線為沿東城中路東、西兩側各一根直徑2.2m，埋深約3.5m 的給水管。車站有效站臺中心里程為R2YDK10+908.50，車站總長195.7m，標準寬度19.7m，主體結構為地下兩層單柱兩跨鋼筋混凝土結構形式，車站兩端均為盾構始發井。車站共設置4個出入口，2組8個風亭。車站主體采用明挖法施工，圍護結構為800mm厚的地下連

6、續墻+豎向3道內支撐。附屬工程大部分采用明挖順筑法施工，圍護結構為800950鉆孔灌注樁，樁間施工600雙重管旋噴樁止水帷幕，豎向設置兩道內支撐；通道下穿2200東江供水管段采用礦山法施工。天寶站東城站區間里程范圍為右線R2YDK10+986R2YDK12+400.70，長1414.7m,左線R2ZDK10+986R2ZDK12+400.70，長1420.04m（長鏈5.34m），區間隧道采用盾構法施工，線路縱斷面為V形坡，最大坡度為22，線路埋深為13m15.5m，隧道頂覆土8m10.5m，區間隧道主要穿越在<6-6>砂質粘性土、<10-1>全風化混合片麻巖和<

7、10-2>強風化混合片麻巖中。線路出溫南路站后，沿東城中路向南前進，先后通過萬園東路路口、東縱路口后，到達位于東城中路和東城路口北側的東城路站。在R2YDK11+521.44里程處設1#聯絡通道，在R2YDK11+842處設置2#聯絡通道兼廢水泵房，聯絡通道采用礦山法施工。區間線路大多沿直線前進，最小曲線半徑R1300m。東城路站位于東城中路與東城路的交叉路口北側，埋設于東城中路下呈南北向布置。車站有效站臺中心里程為R2YDK12+513.00，車站總長189.9m，標準寬度20.7m，主體結構為地下兩層雙柱三跨鋼筋混凝土結構形式，車站兩端均為盾構吊出井。車站共設置了4個出入口，3組風亭

8、。 車站主體圍護結構采用800mm厚的地下連續墻，內設三道支撐的形式。車站附屬圍護結構采用800950鉆孔灌注樁，樁間施工600雙重管旋噴樁止水帷幕，豎向設置兩道內支撐。二、總體施工部署本標段兩區間均采用盾構法施工，在天寶站南、北端頭設置盾構始發井。區間工程施工使用的是德國海瑞克公司生產的6280土壓平衡式盾構機，刀盤外徑為6280mm。盾構機分為刀盤、前體、中體、后體、連接橋、拖車1、拖車2、拖車3、拖車4、拖車 5，總長度為75m，總重量約500t。根據工程總體布署，本工程區間盾構隧道共4次始發掘進，每個區間左、右線各一次。盾構始發場地設在天寶站，先行在天寶站南端始發掘進施工天寶站東城站區

9、間，掘進施工完成后，盾構轉場回天寶站北端，從天寶站北端始發掘進施工天寶站下橋站盾構吊出井區間，盾構機到達后從下橋站吊出井后吊出。天寶站車站南半段基坑車站主體結構已全部封頂（約100m），滿足盾構機在井下整機始發的條件，兩臺盾構機均采用整機始發，先始發左線、再始發右線。總體策劃詳見下圖：三、天東區間盾構始發場地平面布置情況3.1平面布置概況 在天寶站南半段車站主體結構施工時，分別在南端始發井端頭頂板和中板預留盾構吊裝孔，左、右線盾構吊裝孔口尺寸均為長×寬=7500mm×11500mm。3.2盾構始發場地布置盾構始發場地布置詳見下頁圖：四、盾構機下井組裝調試4.3.1空載調試盾

10、構機組裝完畢后即可進行空載調試。空載調試的目的主要是檢查設備是否能正常運轉。主要調試內容為：配電系統、液壓系統、潤滑系統、冷卻系統、控制系統、注漿系統運行是否正常以及各種儀表的校正。電氣部分運行調試：檢查送電檢查電機分系統參數設置與試運行整機試運行再次調試。液壓部分運行調試：推進和鉸接系統螺旋輸送機管片安裝機管片吊機和拖拉小車泡沫、膨潤土系統和刀盤加水注漿系統皮帶機等。4.3.2 負載調試空載調試完成并證明盾構機滿足初步要求后，即可進行盾構機的負載調試。負載調試的主要目的是檢查各種管線及密封設備的負載能力，對空載調試不能完成的調試項目進一步完善，以使盾構機的各個工作系統和輔助系統達到滿足正常生

11、產要求的工作狀態。通常試掘進時間即為對設備負載調試時間。負載調試時將采取嚴格的技術和管理措施保證工程安全、工程質量和線型精度。五、盾構機始發前準備工作5.1始發線路設計具體詳見下圖5-1：5.9 負環管片安裝負環管片為標準環管片。管片為300mm厚，內徑為5400mm，外徑為6000mm。在拼裝第一環負環管片前，在盾尾管片拼裝區下部180°范圍內縱向臨時焊接6根長1.4m、40mm直徑的鋼管做墊塊，保證盾尾內側與管片間的合理間隙，見圖5-7。在盾構機內拼裝好整環后利用盾構機推進千斤頂將管片緩慢推出盾尾，由于始發支座軌道與管片外側有130mm的空隙，為了避免負環管片全部推出盾尾后下沉，

12、在始發臺導軌上點焊圓鋼，或架設管片托架，以填充始發支座軌道與管片外側的空隙，將負環混凝土管片托起。為了保證負環管片能與與反力架鋼負環完全接觸并不發生錯位，在鋼負環的5點位和7點位外側焊接兩塊鐵板，同時用木楔子填設三角架與負環管片的間隙，用以防止管片的的下沉。同時可以防止因管片下沉造成的管片螺栓孔與鋼負環的螺栓孔的錯位。精度可以控制在第二環負環以后管片將按照正常的安裝方式進行安裝。隨著負環管片的拼裝負環鋼管片將很快靠在反力架上，負環進一步拼裝，盾構機快速地通過洞門進行始發掘進施工。圖5-7 負環管片定位示意圖負環拼裝本工程負環管片安裝采用六塊方案，分別為:一塊封頂塊（K塊，15O），兩塊鄰接塊（

13、B、C塊，64.5O），三塊標準塊（A1、A2、A3塊，72O）。管片拼裝方式采用通縫拼裝方式，管片封頂塊位于隧道豎向軸線偏左18O位置上。管片安裝順序先就位底部管片，再自下而上左右交叉安裝，每環相鄰管片應控制環面平整度和封口尺寸，最后插入封頂管片成環。負環管片安裝示意圖見圖5-8。圖5-8 負環管片安裝順序圖施工流程施工準備負環管片吊裝負6環管片點位定位管片拼裝伸出千斤頂管片位置調整復緊連接螺栓三角木方穩固鋼絲繩加固。施工方法.1施工準備根椐測量，調整盾構機及始發托架，反力架，軌道等機具，確保中心位置與隧道設計中心位置一致。準備沙袋、水泵、水管、方木、型鋼，鋼絲繩、千斤頂等加固的物資和工具。

14、準備洞內、洞外的通訊聯系工具和洞內的照明設備。管片在預制廠經過質檢后，合格，由專門的平板運輸車將其運至施工現場臨時存放。堆放的上下兩塊管片之間要墊上墊木。管片安裝前將管片、連接件備齊，盾尾雜物清理干凈，檢查管片拼裝機的舉重臂等設備運轉正常后方可進行管片安裝。始發基座、托架、反力架等機具安裝加固到位，其強度，剛度，抗彎度滿足盾構的推力要求。.2安裝步驟由專人對管片類型、齡期、外觀質量等情況，進行檢查，檢查合格后才可卸下，由16t龍門吊將管片放在自制管片運輸車上（因車站結構尺寸不足，2#拖車往內改移約35cm所致），每次運輸一塊，然后由管片吊機將管片吊運至拼裝機上進行拼裝。安裝第一環管片（T6），

15、并用千斤頂后推 ，使之與基準環相連。 收回千斤頂，安裝第二環負環管片（T5）。盾構推進第四環（T4），當行程為0.4m時,盾構機刀盤與洞門密封裝置接觸。盾構機推進第五環（T3），當行程為0.7m時,盾構機刀盤開始切削土體。掘進T2時，開始用螺旋機出土，并保證倉內壓力在0.1MPa左右。當安裝完T0后，開始掘進永久第一環。.3拼裝方法將操作盤上的掘進模式轉換為管片安裝模式，此時千斤頂可用盾構機內的控制盤控制。收回第一塊管片安裝區域內的千斤頂。安裝器卡住管片輸送上的管片后經旋轉和平移，將第一塊管片送到安裝位置。將第一塊管片與上一環在徑向和環向對齊后，利用安裝器縱向移動壓縮到位。此時用水平尺將第一塊

16、管片與上一環管片精確找平。伸出千斤頂，插入并擰緊縱向螺栓。松開安裝器，準備起吊第二塊管片。收回第二塊管片安裝區域的千斤頂。第二塊管片與上一環管片和第一環管片大致對準后，并微調對準各螺栓孔。伸出千斤頂，插入并擰緊縱向螺栓。同樣方法安裝第三、四、五塊管片。第四、五塊管片為封頂塊的相鄰塊，為保證封頂塊的安裝凈空，安裝第五塊管片時一定要測量兩相鄰塊前后兩端的距離（應分別大于488mm和959mm，且誤差小于+10mm），并保持兩相鄰塊的內表面處在同一圓弧面上。在兩相鄰塊的側面和封頂塊的兩側面均勻涂抹潤滑劑。封頂塊先徑向居中壓入安裝位置，搭接長度小于1.2m（故一般要求千斤頂行程大于1800mm時才停止

17、掘進），調準后再沿縱向緩慢插入。如遇阻礙應緩慢抽出后進行調整。嚴禁強行插入和上下大幅度調整，以免損壞或松動止水條。伸長千斤頂，插入并擰緊縱向和環向螺栓。移動保圓器并撐緊。將操作盤上的管片安裝模式轉換成掘進模式。掘進下一環。在掘進過程中，對脫出盾尾的管片螺栓進行多次復緊。.4質量控制措施混凝土負環管片逐環在盾構機內安裝，利用盾構機推進千斤頂推出，直到頂靠在基準環上，并在脫出盾殼的管片的內、外側用鋼絲拉結和鋼管支撐等進行加固，以保證在傳遞推力過程中管片不會浮動變位。以便將千斤頂推力均勻傳遞到反力架上。始發基座導軌必須順直，嚴格控制標高、間距及中心軸線。始發前在基座鋼軌上涂抹黃油，以減少盾構推進阻力

18、。負環管片脫出盾構機后，周圍無約束，在推力作用下，易變形，為此將在管片兩側用H200×20型鋼與車站結構連接加固，并采用手動鐵葫蘆，用20鋼絲繩沿環中部與始發托架及基座加固箍緊。構機在未完全進入洞門之前，應在殼體上焊接防扭轉裝置，并隨盾構機的推進逐次切除。管片拼裝允許誤差：項目允許偏差備注相鄰環管片高差4mm相鄰環的環面間隙1.0mm內表面測定縱縫相鄰塊間隙02mm對應的環向螺栓孔的不同軸度 1.0mm臨時管片除T0外，可不貼密封條，但需粘貼緩沖墊，螺栓不用止水墊圈。管片底部與鋼軌間用木塞或鋼塞堵緊，以防管片下沉。管片拼裝作業，要正確伸、縮千斤頂，嚴格控制油壓和伸出千斤頂的數量，確保

19、拼裝時盾構不后退。裝管片前應對盾殼底部的垃圾進行清理，防止雜質夾雜在管片間。管片的運輸翻轉，要用專門機具，保證管片的運輸翻轉過程中的平穩。地面堆放管片時上下兩塊管片之間要墊上墊木。要保證基準環的準確位置；要求環面平整，環面與隧道設計軸線垂直，發現誤差，及早制作楔子糾正環面。加強培訓和業務學習，現場操作人員配備檢測設備，現場安排人員統一指揮，保證管片拼裝一致。加強培訓和業務學習，現場操作人員配備檢測設備，現場安排人員統一指揮，保證管片拼裝一致。5.11導向槽的施工為避免始發施工時盾構機由鋼性托架進入端頭圍巖時盾構機可能會發生的“栽頭”現象，在車站內襯墻位置設置一C30砼導向槽。導向槽的寬度為80

20、cm（如圖5-9示），范圍為洞門600范圍。具體見插圖5-9：導向槽施工示意圖。圖5-9：導向槽施工示意圖在鑿除完圍護結構后，即在內襯墻位置施工C30砼導向槽，施工時應將該位置預留的連接鋼筋向洞內彎折。5.12盾構機初期向前推進的技術措施當拼裝第三環負環時，盾構機需要向前推進一定距離才能進行第三環的拼裝，盾構機推力一般控制在500噸以下，刀盤在抵住掌子面前不做旋轉。在拼裝第二、三環負環時，為了使每環之間縱向接觸緊密，同時防止盾構機在拼裝時往前移動，在盾構機左右兩側下部縱向焊接兩塊擋塊抵住托架。當刀盤抵住掌子面并旋轉切削巖土時，為了防止盾構機盾體發生扭轉，盾體左右兩側橫向焊接兩塊擋塊抵住托架的左

21、右加強橫梁。為了防止盾構機發生磕頭現象，盾構機在推進過程中C組油缸推力必須大于A組油缸的推力，同時扭矩控制在2000KNM以下，盾構機推進速度控制在20mm/min以下。六、洞門的防、止水施工6.1 防、止水目的及設計盾構機初始掘進時，由于始發井內襯墻預留孔洞直徑為6620mm，盾構機前體直徑為6250mm，所以當盾構機前體進入內襯墻后，將會在內襯墻與盾構機前體機殼間形成185mm的空隙。洞口段主要為6-6砂質粘性土。為了防止在始發掘進時水和土體從間隙處流失，需增設臨時密封裝置。根據廣州地鐵、深圳地鐵等地的施工經驗及本工程的實際情況，洞口密封采用簡便有效的橡膠密封簾布板配折葉式密封壓板。簾布橡

22、膠板是由氯丁橡膠加棉紗線、尼龍線復合而成，通過它和管片的密貼來防止盾尾過洞前的滲漏水以及盾尾過洞后管片背后注漿時的漿液外流。折葉式壓板壓緊簾布橡膠板，保證簾布橡膠板在注漿壓力下不翻轉。折葉式密封壓板詳見圖6-1：扇形壓板側視圖、正視圖。6.2施工方法密封裝置的施工分兩步進行：第一步：在始發端墻施工工程中，做好始發洞門預埋鋼環板的埋設工作。預埋鋼環板詳請見圖6-2：洞門預埋鋼板圖。 圖6-2洞門預埋鋼板圖第二步：在盾構正式始發之前，清理完鑿除的洞門碴土，修平洞圈范圍內外露鋼筋頭及凹凸不平的砼面后，依次在洞圈安裝橡膠簾布環狀板、折頁式壓板等組成的密封裝置，見圖6-1：扇形壓板側視圖、正視圖作為盾構

23、始發施工階段臨時的防水措施,洞門止水裝置詳見圖6-3：盾構始發洞門止水裝置圖。洞口的臨時止水分為兩個階段：第一階段：盾構機始發掘進時,由于盾構機機體(前中體+盾尾)長7.6米，盾尾尚未過洞，洞門的防水措施完全依賴于由橡膠簾、壓板組成的臨時止水裝置。由于洞口段土體地下水發育、自穩性相對較差，同時受預埋鋼環和盾構機機體安裝時偏心的影響，橡膠簾變形，導致密封性能下降而引起水土流失，此時應將橡膠簾布重新調整，使其與盾殼螺栓壓板A預埋環B橡膠密封環A預埋環A名 稱 技 術 要 求1.盾構機外殼須光滑，以利于保證密封效果；2.為了有利于盾構機的通過，可在橡膠密封環的相應側面涂黃油；3.進洞時盾構機相對洞門

24、預埋環的偏心量不得超過50mm；4.安裝密封環時注意其上凸緣的朝向。序號代 號組合件簾布橡膠板材 料數量盾體外徑K刀盤外徑圖6-3：盾構始發洞門止水裝置圖密合。調整后仍不能止水時，應對盾殼外的空隙注漿封堵，注漿孔采用盾構機中體機殼前端預留的6個超前地質鉆探孔進行，由于盾頭與洞門橡膠簾均處于密封狀態，漿液不會外流，通過注漿實行了該段的防水堵漏。注漿過程詳見插圖插圖6-4：洞門防水圖。圖6-4：洞門防水圖第二階段：盾尾過洞后，及時利用盾尾的四條注漿管對管片外圍空隙進行同步注漿，同步注漿后仍然存在滲漏水時應進行二次補強注漿。二次補強注漿采用獨立的雙液泵進行，漿液采用水泥、水玻璃雙漿液，水泥:水玻璃體

25、積比為4:1，滲水量較大時漿液初凝時間不大于20s。安裝密封裝置的注意事項:安裝前應先測量預埋鋼環的偏心量及圓度，其復合偏差 不得超過50mm； 盾構機外殼須保持光滑，以利于保證密封效果；為了避免刀盤在推進過程中割傷橡膠密封環，應在橡膠密封環的相應側面涂黃油；安裝密封環時注意其上凸緣的朝向。7盾構機試掘進地質差異條件不大。<6-6>砂質粘性土（Qel）灰黃色、紅褐、黃褐夾暗黑色等，硬塑狀，局部可塑狀，質地不均，含1020%的石英礫、砂，由下伏混合片麻巖風化殘積而成。巖芯呈土柱狀，分布于沖洪積層砂、粘土層之下，厚度變化極大，厚3.725.9m，埋深0.512.7m。<10-1&

26、gt;全風化混合片麻巖（Zd）褐色、褐黃色，硬塑狀態，原巖結構基本破壞，但尚可辨認，礦物中除石英外絕大部分已風化成粘性土，長石手捏略具砂感。巖芯呈堅硬土條狀，泡水易軟化、崩解，合金鉆進容易，局部夾強風化巖塊，上下左右呈現軟硬不均的現象。場地內層狀分布于殘積土之下，厚度變化大，厚0.710.7m，埋深5.326.9m。天寶站南端頭及始發試驗段左線地質情況詳見附圖7-2：天寶站始發端頭地質橫斷面圖天寶站南端頭及始發試驗段地質情況詳見附圖7-1：天寶站始發端頭地質橫斷面圖。圖7-1：右線地質斷面圖圖7-2：左線地質斷面圖7.2開挖面穩定管理措施 盾構機進入加固體（加固體長10米），由于隧道位處<

27、;6-6>、<10-1>地層，自穩性較差，采用全封閉模式掘進；及時建立土壓平衡模式進行掘進，前8環盾構機保持小推力和低轉速，推力控制在500噸左右，刀盤轉速控制控制在1.21.6左右。土倉頂部壓力控制之間，同時根據土倉壓力的變化適當調節螺旋機的轉速，同時盾構機掘進應采用土壓平衡模式進行掘進。在始發掘進參數選取控制按始發掘進控制圖表進行。為正常掘進積累可用數據，選取適宜的掘進參數。始發掘進控制程序圖表根據地質資料和始發端加固情況，出加固體后，及時建立土壓平衡。土倉壓力與地層變形測量應反復對照確定。 始發時刀盤接觸工作面初期，停止螺旋輸送機排土，通過觀察土倉裝滿渣土且土倉內壓力與

28、理論土壓力基本相等時，方可逐步啟動螺旋輸送機，打開排土閘門，通過該辦法對比和計算實際出土量和理論出土量，是土壓管理的重要前提措施。 遇水較多，如果出現清水涌出，以卸壓排土為主，如遇到泥水夾帶而出，將排土閘門關閉，并在頂部加氣止水，若洞口密封泄氣嚴重，應立即停止加氣作業，并繼續滿倉掘進。 2）盾構機進入隧道 30m 盾構機入洞 30m 后，第二階段的掘進逐步調整相關參數，由于始發階段地質條件較好，一般采取敞開式或半敞開式掘進，在停機時間長（超過 4 小時以上），出現螺旋機出土口泥水噴涌的前兆，采取半敞開式掘進，土倉上加氣壓，最不利情況才采取土壓平衡模式。各種模式參數見下表 7-2：表 7-2 盾

29、構入洞 30m 掘進模式參數表掘進模式盾構推力（kN）刀盤轉速（r/min）扭矩（knm）螺旋機轉速(rpm)土倉壓力(Bar)7.3盾構姿態控制 始發掘進前人工復核盾構機在始發托架的位置，并與盾構機 VMT 系統測量的位置相互校準后方可始發掘進，在始發階段應進行多次反復校準測量。檢查盾構機托架的穩固情況，確保焊點牢固，復核托架導軌延伸到掌子面，防止出現始發進洞栽頭。 保持盾構機 4 組千斤頂油缸均衡頂伸，用力均勻，確保刀盤中心和盾尾中心的位移在允許范圍內，在剛進洞前期，盾體在始發托架上，是無法使用鉸接油缸進行糾偏的，所以，如果栽頭或偏移過大，糾偏難度很大，因此，必須做好始發措施防止糾偏的發生

30、。、盾構機產生姿態偏差的原因a.滾動偏差盾構機滾動偏差是由于刀盤切削開挖面土體產生的扭矩大于盾構機殼體與隧道洞壁之間的摩擦力矩而產生的。在盾構機尚未進入土層時，磨擦力更小，僅靠機體自重而產生與鋼軌的磨擦力；在端頭加固地段，由于土層穩定性較好，盾構機殼體與洞壁之間只有部分產生摩擦力提供摩擦力矩，當此力矩無法平衡刀盤切削土體產生的扭矩時將引起盾構本體的滾動，過大的滾動會影響管片的拼裝，也會引起隧道軸線的偏斜。b. 方向偏差方向偏差產生的主要原因有：盾構機始發由剛性的始發基座進入相對軟弱的土層時，會產生“低頭”現象。始發段內開挖面巖、土層分界面起伏大，開挖面的地層軟硬不一致會引起豎向偏差；掌子面左右

31、側地層軟硬不一還會引起水平偏差。受盾構刀盤自重的影響，盾構也有低頭的現象，引起豎向偏差。盾構機通過豎曲線頂點進入下坡段時，易引起盾構機豎向的偏差。在曲線上掘進時，在盾構推進過程中由于不同部位推進千斤頂參數設定的偏差易引起水平方向的偏差。由于盾構主體表面與地層間的摩擦阻力不均衡，開挖掌子面上的土壓力以及切口環切削欠挖地層所引起的阻力不均衡，都會引起水平及豎直方向的偏差；當盾構機的水平方向角或豎直方向角偏差大于規范值時，要及時進行糾正。、盾構機的姿態監測方法根據其他單位施工經驗，結合本標段區間隧道的具體情況，擬采用SLS-T隧道自動導向系統和人工測量輔助進行盾構姿態監測。本工程的盾構機帶有自動測量

32、激光導向系統，該系統配置了導向、自動定位、掘進程序軟件和顯示器等，能夠全天候在盾構機主控室動態顯示盾構機當前位置與隧道設計軸線的偏差以及趨勢。據此調整控制盾構機掘進方向，使其始終保持在允許的偏差范圍內。隨著盾構推進導向系統后視基準點需要前移，必須通過人工測量來進行精確定位，為保證推進方向的準確可靠性，擬每周進行兩次人工測量，以校核自動導向系統的測量數據并復核盾構機的位置、姿態。確保盾構掘進方向的正確。人工輔助測量進行盾構姿態監測方法如下：1 滾動角的監測采用電子水準儀測量高程差，進行滾動圓心角計算的方法監測。可在切口環隔墻后方對稱設置兩點（測量標志），使該兩點的連線為一水平線并且其長度為一定值

33、L，測量兩點的高程差，即可算出滾動角。見圖7-1。圖7-1 盾構機滾動測量示意圖A、B為測量標志，a、b為盾構機發生滾動后測量標志所處的新位置，Ha、Hb為測出的兩點的高程，為盾構機的滾動圓心角。=arcSin（HbHa）/L如果HbHa0，那么盾構機逆時針方向滾動，如果HbHa0，那么盾構機順時針方向滾動。2、豎直方向角、水平方向角的監測采用全站儀測量盾構機的切口環后方隔墻及中體后方鉸接處斷面中心點三維座標與線路設計中線座標的變化，可得到盾構機的方向偏差。7.4、盾構機的姿態調整措施7.4.1、滾動偏差調整由于盾構機未進入土層時，殼體與始發基座鋼軌磨擦力小，考慮到反扭矩的因素，刀盤應綬慢加力

34、，使扭矩、推力綬慢增大，并在盾構機殼體上焊接角鋼與車站底板相連，以防盾體轉動，并隨著盾體的前進依次切除。當盾構機滾動偏差超過0.5°時，盾構機會報警，提示盾構機操作手必須對刀盤進行糾偏，盾構機滾動偏差采用刀盤反轉的方法糾正。7.4.2、方向偏差調整根據線路條件所做的分段軸線擬合控制計劃、導向系統反映的盾構姿態信息，結合隧道地層情況，通過分區操作盾構機的推進油缸來控制掘進方向。控制盾構機方向的主要因素是控制推進千斤頂的推度，通過調整各推進油缸的推度來調整盾構機掘進機的姿態。為此，盾構機的推進油缸已分成四個區，油缸分區詳見圖7-3推進油缸分區示意圖。圖7-3：推進油缸分區示意圖推進油缸采

35、用一臺電液比例調速泵供油，將每個區域的推進油缸編為一組，每組油缸設一個電磁比例減壓閥，用來調節各組推進油缸的工作壓力，借此控制或糾正掘進機的前進方向。其中2、7、12、17位置的油缸安裝有位移傳感器，通過油缸的位移傳感器我們可以知道油缸的伸出長度和盾構的掘進狀態。14只鉸接油缸連接中體及盾尾，沿圓周方向均布四只行程傳感器監測四個方位油缸的行程，以了解盾構機折彎狀況并提供管片選型依據。掘進中鉸接油缸處于被動狀態，對于盾構機的調向沒有影響通過對油缸的分區操作，達到調節推進方向的目的。其原理如下：在上坡段掘進時，適當加大盾構機下部油缸的推力和速度；在下坡段掘進時則適當加大上部油缸的推力和速度；在左轉

36、彎曲線段掘進時，則適當加大右側油缸推力和速度；在右轉彎曲線掘進時，則適當加大左側油缸的推力和速度；在直線平坡段掘進時，則應盡量使所有油缸的推力和速度保持一致。根據自動導向系統量測的結果和在控制室監示器上顯示出來的盾構機當前位置和設計位置以及相關的數據和圖表，平緩地調整各分區千斤頂的推度，能夠讓盾構機盡可能靠近設計線路掘進。(1)、盾構機豎直方向控制措施： 為防盾構機由剛性的始發基座上進入土層時低頭現象，預先將始發基座標高提高20mm，并將坡度適當增大。 一般情況下，盾構機的豎向軸線偏差應控制在±20mm以內，傾角應控制在±3mm/m以內。特殊情況下，傾角亦不宜超過±

37、;10mm/m，否則會引起盾尾間隙過小和管片的錯臺破裂等問題。 開挖面土體比較均質或軟硬差別不大時，盾構機應與設計軸線保持平行。 當盾構機遇到上硬下軟的地層時，為防止盾構機機頭下墜，適當加大底部千斤頂的推力。 當開挖面上軟下硬時，為防止機頭偏上，可適當增大頂部千斤頂的推力。 操作盾構機時，還應注意上部千斤頂和下部千斤頂的行程差，兩者不能相差過大，一般宜保持在±20mm內，特殊情況下不宜超過6cm, 否則說明盾構機豎直方向調整過急。 盾構機通過凸形豎曲線頂點進入下坡段時，后方的管片受推進千斤頂向上的分力易上浮，凹形豎曲線頂點后方的管片受向下的分力易下沉，此時盾構機刀盤應緩慢加力，使推力

38、緩慢增大， 以避免過大的推力造成管片及盾構機的豎向偏差。 當開挖斷面內地層上下軟硬差距很大時，即使千斤頂的壓力和盾構機的傾角達到很大，仍無法將盾構機的姿態調整到合理位置，此時應考慮更換刀具或者在硬巖部位使用超挖刀。(2)、盾構機水平方向的控制措施： 在直線段，盾構機的水平偏差可控制在±20mm以內，水平偏角可控制在±3mm/m以內，否則會因盾構機急轉引起盾尾間隙過小和管片錯臺破裂等問題。 在緩和曲線段及圓曲線段，盾構機的水平偏差應控制在±30mm以內，水平偏角應控制在±5mm/m內，曲線半徑越小控制難度越大。 由直線段進入緩和曲線段或圓曲線段時，根據地層

39、情況（其決定盾構機的轉向難易程度），調節好各分區油缸千斤頂的行程和推力，使管片的中心軸線更好地與隧道軸線擬合。 盾構機由曲線段進入直線段時，盾構機操作原則應同第三步的原則類似。 當開挖面內的地層左右軟硬相差很大而且又是處在曲線段時，盾構機的方向控制將比較困難，此時可降低掘進速度，合理調節各分區的千斤頂壓力，必要時可將水平偏角放寬到±10mm/m，以加大盾構機的調向力度。 當第5條中的操作原則仍無法將盾構機的姿態調到合理位置時，將考慮在硬巖區域使用超挖刀。、糾偏注意事項 在轉換刀盤轉動方向時，應保留適當的時間間隔，切換速度應緩慢均勻。 根據盾構機前的掌子面地層情況及時調整掘進參數、掘進

40、方向，避免引起更大的偏差。 對于盾構機蛇形運動的修正，應以長距離慢慢修正為原則，如果修正過急，蛇形反而會更加明顯。在直線推進的情況下，應選取盾構機當前所在位點與設計線上遠方的一點作一直線，然后再以這條直線為新的基準點進行線形管理。在曲線推進的情況下，應使盾構機當前所在位置點與遠方點的連線同設計曲線相切。8、同步注漿施工8.1、概念及目的盾構機的刀盤開挖直徑為6280mm，管片外徑為6000mm，當管片在盾尾處安裝完成后盾構機向前推進，管片與土層之間形成建筑間隙，快速采用漿液材料填充此環形間隙，此工藝即為同步注漿工藝，目前同步注漿采用單液漿液。其目的在于：（1） 防止和減少地層沉陷，保證環境安全

41、。（2） 保證地層壓力較為均勻地徑向作用于管片，限制管片位移和變形，提高結構的穩定性。（3） 作為隧道第一防水層，加強隧道防水。8.2、注漿方式采用盾尾同步注漿方式及時注入單液漿填充環形建筑空間。即在盾構機推進時，通過安裝在盾殼的4條內置式注漿管向盾尾的環形建筑空間注入填充漿液材料。每條管上有高壓力表和閥門，該管通過軟管與4臺砂漿泵分別相連，砂漿泵可手動控制，也可自動控制。同步注漿完成后，利用聲波探測，對未注滿處利用管片吊裝孔進行二次補注單液漿(在砂質地層中應盡量一次性注滿)。8.3、注漿材料及配合比選擇為保證漿液質量，施工中應根據始發時地層的實際情況選擇漿液配合比，特別是和易性適宜的漿液，達

42、到易于壓送、不離析、不沉淀、不堵管。襯背注漿漿液一般分為單漿液(同步注漿)和雙漿液(兩大類：同步注漿漿液配比單漿液是指多由粉煤灰、砂、水泥、水、外加劑等在攪拌機等攪拌器中一次拌合而成的漿液。這種漿液又可分為惰性漿液和硬性漿液。惰性漿液即漿液中沒有摻加水泥等凝膠物質，是早期強度和后期強度均很低的漿液。硬性漿液即在漿液中摻加了水泥等凝膠物質，具備一定早期強度和后期強度的漿液。現場根據具體情況采用以下幾組不同單液漿的配合比如表8-1所示。同步注漿漿液凝固時間為610小時。表8-1單液漿的配合比 主要材料配合比1配合比2配合比3配合比4水泥50100147102粉煤灰510400291423水2002

43、30425487膨潤土20304548砂220240873731膠凝時間10h6h10h 15min12h 35min 二次補強注漿漿液配比雙漿液是指由水泥砂漿等攪拌成的A液與由水玻璃等組成的B液混合而成的漿液。雙漿液又可根據初凝時間的不同分為緩結型（初凝時間為30-60s）和瞬凝型（初凝時間小于20s）膠凝時間越長，越容易發生漿液向密封土艙泄漏和向土體內流失的情況，限定范圍的填充越困難。而且在沒有初凝前，容易被地下水稀釋，產生材料分離。因此，目前多采用瞬凝型漿液注漿。但膠凝時間過短，也會造成注入還沒結束，漿液便失去了流動性，導致填充效果不佳。幾組常用雙液漿主要材料配合比如表8-2所示。 表8

44、-2雙液漿主要材料的配合比主要材料配合比1配合比2配合比3配合比4水玻璃8010060150水泥250250100100膨潤土150150100100粉煤灰00500500砂00400400水500500550550膠凝時間14s25s60s105s當發現注漿不足或注漿不理想時，要采用二次補強注漿來滿足工程質量要求。二次補強注漿根據始發時地層情況選擇材料和漿液配比，二次補強注漿漿液選用純水泥漿或水泥-水玻璃雙液漿。水泥漿漿液水灰比選用0.60.8，采用雙液漿時，水泥與水玻璃體積比為4:1，水玻璃玻鎂度為32。8.4、注漿設備漿液由地面專用的漿液攪拌設備拌制，由漿液車輸送至洞內儲漿罐儲藏備用，同

45、步注漿采用配屬于盾構機上的同步注漿設備進行注漿。二次注漿采用配制的專用注漿泵進行注漿。8.5、注漿參數的確定注漿壓力注漿壓力是注漿施工主要的控制指標,理論上對于自穩性差的地層，注漿壓力應與開挖面的水土壓力之和平衡，實際上，注漿壓力應比理論值稍大。另外，同步注漿壓力應考慮盾尾油脂腔內的壓力。根據本工程始發地段的地質水文情況，同步注漿壓力控制在0.150.3MPa左右。二次補充注漿主要考慮管片的最大承受力，根據計算，二次補充注漿的壓力不大于0.5MPa。同步注漿量盾構機在推進過程中，除了排出洞身斷面上的土體外，還存在著其它方面的土體損失，這些土體損失主要來源于以下幾個方面：一是盾尾管片安裝后形成的

46、空隙；二是曲線地段推進超挖引起的土體損失；三是盾構機糾偏產生的土體損失；四是盾構機蛇形運動產生的土體損失。這些額外部分的土體損失是通過同步注漿來獲得補償平衡的。同步注漿的注漿量由理論計算而來，即盾殼的建筑空隙體積乘以1.52.0的系數。每環同步注漿量計算如下：Q=K×V（K為注漿率，取1 .5）V=×（D2-d2）×L/4D為盾構機的切削外徑（D=6280mm）d為管片外徑（d=6000mm）則V=4.05m3Q=6.07m3注漿量應根據地表隆陷監測情況進行調整和動態管理。9、監控量測9.1、監測目的及內容、監測目的 初步了解盾構隧道施工中地表隆陷情況及其規律性。

47、 初步了解施工過程中不同深度地層的沉降和水平移位情況。 初步了解施工過程中地下水位的變化情況。 初步了解管片的變形情況。 指導現場施工，保障施工的正常進行。、監測內容(1) 地面沉降、隆陷變形機理 a、開挖時的土、水壓力不均衡：由于盾構機推進量與排土量不等，使開挖面土壓力、水壓力與壓力倉的壓力產生不均衡，導致開挖面失去平衡狀態，從而發生地基變形。當土壓力+水壓力<壓力倉的壓力時，地基隆起；反之下沉。 b、盾構推進時對圍巖的擾動：盾構的殼體與圍巖摩檫和圍巖的擾動，特別是蛇行修正和曲線推進時進行的超挖，是會產生圍巖松動引起地基下沉或隆起的。c、盾尾（建筑空間）的發生和壁后注漿不充分，使受盾殼

48、支承的圍巖朝著盾尾空隙變形（應力釋放引起的彈性變形）而產生地基下沉。粘性土地基中的壁后注漿壓力過大將引起地基隆起。d、管片螺栓緊固不足，襯砌變形、變位。e、地下水位下降，地基的有效應力增加引起的固結沉降。由上述可知，盾構施工引起地表變形主要可分為五種類型，各種類型沉降、隆陷產生的原因與機理見下表9-1。表9-1 盾構施工引起變形的原因與機理沉降、隆陷類型主要原因應力擾動變形機理先期沉降地下水位降低孔隙水壓力減少，圍巖有效應力增加壓縮和壓密、下沉盾構開挖面沉降或隆起工作面處施加壓：過多隆起 ，過小沉降圍巖應力釋放、擾動負荷土壓力彈塑性變形盾構通過時沉降施工擾動，盾構與圍巖（土體）間剪切動，出碴擾

49、動壓縮盾尾空隙引起的沉降圍巖（土體）失去支撐，管片背后注漿不及時應力釋放彈塑性變形后續沉降結構變形、地層擾動、空隙水壓下降等土體固結壓縮和蠕變下沉地層受擾動而引起應力變化是產生位移的主要原因。對于盾構區間始發階段，上表五種沉降都會產生。(2) 地面沉降監測在盾構進場時開始進行該項監測。盾構始發時，因盾構土倉壓力、注漿壓力過大及土倉壓力過小、地層損失過大，地下水位,掘進時對土體的擾動等原因造成地面沉降監測。按變形測量規程中測站高差中誤差0.5mm的精度要求，采用精密水準儀、銦鋼尺由高程監測網的控制水準點按國家二等水準測量的技術要求對監測點進行逐點量測。地面布設高程監測控制網，按至少三個固定點作為

50、基準點且基點保證不在施工影響范圍之內。根據基準點，測定工作點和觀測點。據監測點的高程變化值，通過數據處理分析，計算實際沉降值，并分析產生的原因，確保隧道施工的安全狀況。盾構始發階段是監測的重要階段，并其隧道埋深相對較小，因此地層變形相對會較大，應對以上各項監測內容進行嚴密監測。盾構始發時破除洞門時，應在洞門位置設置多個監測點，進行土體水平及垂直位移的監測，并在地面上相應位置設置地表沉降監測點，并將點位加密，保證監測資料的準確，以保證盾構始發的正常進行。(3)管線沉降監測(以DN2200供水管為例)由于區間左線在小里程段約600m范圍DN2200供水管進入隧頂范圍,為保證施工期間該管線的安全,必

51、須對該管進行沉降監測。1）監測布點 對于天寶站始發段范圍東側供水管需要遷改管段，在新管敷設時每隔10m在其管壁安裝鋼筋抱箍，再在抱箍上焊接垂直的鋼筋引出地表作監測的點用，垂直引出端套上PVC管，管內用細砂填實。對于未遷改的管段，必須采用地質雷達探測準確管線的走向，埋深，然后得用垂直鉆孔設備在管段上方鉆孔徑為100mm的鉆孔，孔深為管頂面30cm至地表面，然后預埋PVC管，利用高壓水從PVC管內向孔底沖水，其目的是將管頂面回填的細砂層沖開，然后從PVC管插入鋼筋，鋼筋底部采用水泥漿固結，測PVC管內鋼筋的沉降即代表管線的沉降，其鉆孔間距仍為30m每處。橫穿隧道上方的管段監測布點可依據隧道橫斷面以

52、左、右線各隧道中線為準，每隔5m橫向布點，其方法與前面相同。地下管線監測點位布置圖2）監測技術要求在掘進施工過程中必須堅持信息化施工，通過對管線的沉降數據分析及時的調整掘進參數。在管線處于隧道上方或管線橫穿隧道上方的地段掘進時，對管線沉降監測頻率小于6h/次；按施工進度對地表進行監測，根據地表監控量測數值，如發現管片在脫出盾尾后，地表沉降幅度每天在10mm沉降值20mm時，對隧道管片進行二次補注漿，以控制地表繼續沉降，同時加大地表及管線監測頻率；施工沉降值超過30mm時(允許沉降值為：-3010mm)，及時報與相關部門、分管領導和監理；在監測范圍內繪制沉降曲線，對比分析絕對沉降值和相對沉降值；

53、派專人對地表進行24小時巡查，對水管管線監測經常根據監測數據及時調整。3）地表沉降控制措施在施工過程中，10mm地表累計沉降值20mm時，對隧道相應里程管片進行二次注雙液漿，以控制地表沉降，24mm地表累計沉降值后，每天沉降值仍大于10mm，采用原袖筏管注雙液漿進行地表加固。注漿完成以后，對地表進行修復處理。9.2、測點布置原則 按監測方案在現場布設測點，當實際地形不允許時，在靠近設計測點位置設置測點，以能達到監測目的為原則。 為驗證設計參數而設的測點布置在設計最不利位置和斷面，為指導施工而設的測點布置在相同工況下最先施工部位，其目的是為了及時反饋信息，以指導施工和修改設計。 地表變形測點的布

54、置既要考慮反映對象的變形特征，又要便于采用儀器進行監測，還要有利于測點的保護。 測點布置應于盾構掘進通過前完成，以便及時反饋信息。 測點在施工過程中一旦被破壞，應及時在原來位置或在盡量靠近原來的位置補設測點，以保證監測資料的連續性。9.3、測點布置在不受地鐵施工影響相對穩定的位置，埋設至少3個地面基點。基點采用鋼筋混凝土深埋作為水準點，埋設深度應大于1米，以粗螺紋鋼埋設，并用混凝土澆灌。監測點采用在地表挖30cm50cm樁坑澆入混凝土，混凝土內插入專用不銹鋼沉降測頭，其測頭為半球形，測頭露出混凝土約2cm至3cm。1）、地面沉降點布置根據測點布設原則及地面地質情況，于線路左右設置主測斷面一個，

55、設置11個量測點，地面測點項突出地面4mm（詳見圖9-1），進行各項監測。并于線路中線上每隔5m設置一個沉降觀測點。根據測點布設原則及地面地質情況，于線路里程DK10+997.562；DK11+027.562及DK11+062.562各設設置一個主測斷面，每個主測斷面設置11個量測點，地表測點項突出地面4mm，并于線路中線上每隔5m設置一個沉降觀測點。在施工場地內的測點在布設時應破除場地地面混凝土（破除時應注意場地內地下管線的保護），測點應布置在土層中，以使監測數據能正確反應施工情況。圖9-1隧道始發段地面沉降監測點布置圖9.4、沉降監測的精度設計（1）、測量精度在施工期間，地表的沉降、隆起觀測等，都要嚴格按照國家二等測量規范(GB12897)的精度進行。其余量測項目參照國家相關規范確定量測精度，各項監測項目精度見下表：表9-2 監測精度表監測項目精度地面沉降監測精度±1.0mm土體分層沉降監測精度±1.0mm（2）、量測頻率各項監測項目在施工前測得穩定的初始值，并且不少于兩次，各項監測工作頻