电厂取水隧道盾构施工方案.docx

江苏常熟电力有限公司取水隧道盾构掘进施工工程施工方案福建四海建设有限公司上海分公司2009-06-30第一章 人员及主要机械设备计划1、人员计划1.1 盾构管理人员配备表序 号管理岗位（职务）人 数1项目经理12副经理23项目技术负责人14施工员45质量员26安全员27资料员19设备材料3合计161.2 盾构施工劳动力计划表序 号工种名称人 数1起重82电工43钳工64机工45冷作工、焊工106测量工107料工48吊车、行车司机69头部配合2410泥浆工及助手611电瓶车工及助手612普工3013机械配合维修人员614电气维护调试人员2合计1262、主要机械设备计划序号设备名称规 格单 位数量备 注1盾构机4930（外径）台23龙门吊（轨距11.5m）10t台24电瓶车14t台25电动空压机10m3台26储气包6m3台27高压增压泵（进水）1.82.5MPa台31台备用8渣浆泵（排污接力）22KW台29渣浆泵（排泥）4PH-60台2（75KW）10泥浆转驳车/台211全站仪KTS442/索加台312水准仪DS3台313箱式变压器1000KVA台114箱式变压器500KVA台115水力机械卧式套216单梁电动葫芦5t行走套317发射架4200（内径）套218后座反力架4200（内径）套219轴流风机SDF/700套220泥浆搅拌机/台421管片车/台422卷扬机1t台623履带吊50t台124振动锤60KW台125生产用车辆326卷扬机3t台227潜水平底污水泵50（扬程34m）台628潜水平底污水泵50（扬程15m）台429农用泵250m3台530螺杆泵3台631汽车吊500T台1租用第二章 盾构施工方案1、施工部署1.1 施工现场布置在盾构施工时，现场布置管片堆场、材料仓库、沉淀池、拌浆棚及拌浆材料堆场及10m3储水箱供拌制浆液用，沿沉井布置10t门吊2部作为井上、下及地面起重设备。拌浆棚采用瓦楞板封闭构筑。1.2 取水平台本工程盾构掘进均需大量用水。因此，这部分施工用水考虑采用堤外长江水源，由于大堤外的滩地比较平缓，为保证施工时在低水位能取水，考虑搭设栈桥做为取水平台，取水平台从长江引水至堤塘内，通过3台农用泵流量250m3/h（一台备用）直接在塘内取水，由159法兰钢管送至大堤内现场临时水泵房内，接入临时水泵房内的高压水泵内作为施工用水。长江取水平台标高可保证在低水位时仍有足够的水量。1.3 临时水泵房由于盾构施工水力机械用水要求为高压水，因此取水输送至施工现场后需采用高压泵增压，因此在施工现场设置一个临时水泵房，临时水泵房平面尺寸为7m×15m，施工时根据需要可作调整，临时水泵房内安装3台多节离心水泵（一台备用），用于盾构施工隧道内的水力机械供水。1.4 排泥场地布置盾构掘进过程中需要排出大量土体，根据环境保护要求，必须对泥浆进行沉淀处理，将符合要求的水循环利用，多余的水排入长江。拟在长江大堤外设泥浆沉淀池（业主协调安排），泥浆池上部采用围堰而成。泥浆需经过三级沉淀，上层清水排出。1.5施工用电因为本工程工期紧张，两条盾构必须同时推进，为满足施工需求，现场布置800KVA的箱变两台，另考虑盾构时应急电源，现场还布置一台200 KW柴油发电机作为隧道内应急照明通风电源备用。其中一条盾构主要设备有：盾构机120KW，低压水泵22KW×1，高压泵180KW×1,空压机75KW×1、砂石泵75KW×1、管内通风44KW×1、充电机30KW×1、转驳泵15KW×1、行车20KW×1、管内接力泵22KW×1、管内照明30KW×1以上共计总容量约633KW，需用系数取0.8）如两条盾构同时施工低压用电总功率为633KW×2×0.8=1013KW。现场其它设备：电焊机、小水泵、泥浆系统、照明等共计100KW。盾构阶段低压总用电负荷1013KW100KW1501263KW（此时办公生活区和土建施工用电约150KW）。管内每隔200米设置100A动力配电箱一只，每10米安装40W防水日光灯一盏，并采用二级漏电保护供电。另外由于电信号操作和安全照明等需24V或36V低压电，在台车配电系统中配置低压供电系统。而隧道距离约为943米，考虑可以采用高压供电，在洞内设高压配电柜。环形道路38.41910T行车台 车行车轨道2、盾构机选型2.1 盾构机选型根据目前掌握的地质资料，本工程隧道主要在2粉砂夹粉土穿越，淤泥质粉质粘土，粉质粘土夹粉砂中掘进。土质较复杂，该土层在开挖过程中可能产生流砂、失稳现象，且将穿越长江大堤，该段对地面沉降要求较高。为确保工程的安全、可靠、顺利，根据本工程的特点及经济适用的原则，结合以往类似的成功经验，我们决定本工程采用2台改进型的网格复合平衡式盾构机，本工程采用改进型网格复合平衡式盾构机进行施工。网格式盾构前端设置格栅，外径4930mm，采用水力出土方式，水力出土方式掘进时开挖面土体通过格栅的挤压进入泥仓内，经过高压水流破碎后由水利机械经管道以泥水形式排出。开挖面的稳定由气压平衡开挖面土水压力通过控制胸板对开挖面的压力以及根据土层情况调整进泥闸门大小从而形成格栅内不同的土塞压力，以保持盾构前端对开挖面的压力与土层水土压力的动态平衡。网格式盾构前端压力与土层的水土压力动态平衡是通过控制盾构总推力、掘进速度、进泥量，气压量的动态平衡实现的。该盾构机较适宜在细砂性土中施工，有制造成本低、操作简便，容易维修等特点。2.2 盾构主要技术参数2.2.1 盾构外形尺寸外径： 4930mm内径： 4200mm拼装间隙 25×2=50mm盾构长度 6800mm盾构机总重量： 110T（不包括台车设备）灵敏度L/D 1.382.2.2 推进系统长行程千斤顶 986.7KN×2150mm×7短行程千斤顶 986.7KN×1250mm×19总推力 25654.2KN单位面积推力 1335.6KN/m2最大推进速度 4.2cm/min2.2.3 拼装机提升能力 34.5KN提升行程 800mm平移行程 1050m钳口行程 100mm回转范围 ±200°回转速度 1.5rpm 扭矩 71.95KN.M2.3 盾构开挖及出泥方式盾构推进过程中，土从网格挤入隔舱内，由布置在密封隔舱上的12把铰接旋转水枪把从网格挤进来的泥土冲刷成泥水（禁止水枪超挖冲刷开挖面），再由水利机械经渣浆泵接力把泥浆水送上地面，排至堤外，高压进水及泥水输送管道均为6无缝钢管（159×4.5mm）。为对付硬土层特增加了长臂水枪，能360度旋转，前后伸缩至隔栅外档，提高冲泥效果。盾构胸板上共设置了8扇闸门，均可启闭，大大增大了胸板开口率的可调解范围和水枪冲泥的范围。通过盾构头部的气压表，便于监测隔栅外气压值变化，合理控制平衡工作面的气压值。用加气压平衡工作面、改变顶进速度及改变网格胸板开口率来控制地面和沉降正面阻力；为控制推进过程中隧道轴线的上浮，在隔舱内下部增加二个可开闭的小闸门，用以释放盾构下部压力，更好地控制隧道轴线。保证盾构穿过大堤时能有效地控制地面沉降，保护大堤，为防止泥浆水在盾构隔舱内产生沉淀，在隔舱底部配有搅拌装置以及旋流器，从而保证泥管的吸口通畅不阻塞。隔舱上部配一定数量的固定水枪以冲刷、稀释进土，为提高泥水系统的工作效率，排泥量与水流量比一般为1:61:8。由于本工程纵坡坡度达到3.15，故管道中部考虑设置泥浆接力泵。2.4 盾构主要部件的结构2.4.1 盾壳和横梁盾构壳体和横梁由大大小小的钢板焊接而成，钢板厚度有12mm、20mm、30mm、40mm等，除了外壳板40mm为Q235A外，其余钢板材料均为16Mn，因此，焊接要求很高，要很好控制焊接变形，才能达到设计要求，也就是盾尾部内径误差在+5+15范围内。2.4.2 网格和胸板在盾壳的前端设有网格和胸板装置，网格大梁焊接在盾壳上，网格大梁最大开孔为300mm×400mm，在网格大梁背面，安装有可任意折装的大小胸板及活动闸门，以便控制正面进土量。2.4.3 密封隔舱在网格胸板的后部，设有一道密封隔舱板，使盾构切口部形成一个泥水舱，在隔舱板上装有12把高压铰接旋转水枪，以及照明灯和观察窗，隔舱板具有气密性，可承受局部气压。2.4.4 盾构千斤顶沿盾构圆周均布置了26台盾构千斤顶，工作压力为30Mpa，每台千斤顶推力为986.7kN，盾构总推力为25654.2kN，这是盾构往前推进的动力，为适应最后一块封顶块全纵向插入式管片的需要，千斤顶有两种行程，上部7台长行程千斤顶，其行程为2150mm，下部19台为短行程千斤顶，其行程为1250mm。2.4.5 管片拼装机管片拼装机采用周边支承式，是用来完成拼装管片的机具，具有回转、提升、平移、夹紧等动作。回转由2台带制动器的液压马达直接传动针轮、针销，驱动拼装机回转，回转范围±200°。提升由2台行程为1050mm的千斤顶，最大提升能力为34.5kN；平移由1台双节千斤顶完成，行程为1050mm。另外还有2台100mm行程的千斤顶。用于夹紧管片，使管片不至于晃动。2.4.6 盾尾密封在盾尾部850mm范围内，设有三道WB-2型钢丝刷密封装置，第三道钢丝刷可以更换，三道密封之间由盾尾油脂泵充填满盾尾油脂，以使达到堵泥浆的目的，在盾构推进过程中，盾尾油脂泵可以不断地补充盾尾油脂而保证盾尾密封的可靠性。2.4.7 液压系统液压系统由轴向柱塞泵供油，驱动26台盾构千斤顶、8台活动闸门千斤顶、5台拼装千斤顶、2台拼装机回转油马达、1台搅拌机油马达和盾尾油脂泵，动作控制全部采用电磁阀控制，按钮集中安装在盾构操纵控制台上，拼装机千斤顶和盾构千斤顶拼装模式采用两地控制，在盾构操纵台上可控制外，在拼装机旁边也可控制，以方便管片拼装机拼装管片。2.4.8 泥水系统高压水由地面泵站通过159×4.5mm高压水管进入盾构，然后经阀门控制进入12把高压铰接式旋转水枪，为提高冲刷效果，在操作平台上可装增压泵。通过水枪把从网格中进入泥水舱的泥土冲刷成泥浆后，由安装在车架上的射流泵、渣浆泵通过159×4.5mm排水管将泥浆排往地面，在射流泵前装有格栅过滤箱，以防较大石块等异物阻塞射流泵、渣浆泵；渣浆泵采用电磁离合器调速，使泥水系统工作处在最佳工作点，以提高工作效率。2.4.9 供电系统（1）根据施工需要，盾构供电采用低压供电至盾构机头部和管内其他设备。（2）为保证井下盾构工作人员安全，电气设备有良好的绝缘、电器设备外壳进行安全接地、盾构内部配电柜、操纵箱的门采用翻边结构，以防水进入柜、箱内，照明电源及操作电源采用36伏安全用电，电磁阀控制电源采用24伏直流。2.5 本盾构与以往盾构的几点改进本次盾构机设计中加以完善和改进，如在装行程检测仪，盾构姿态仪，可获得盾构推进速度、推进行程、盾构姿态；根据其他工程经验在盾构机下部开设放土阀，适时释放盾构下部土压力，可防止隧道轴线上浮，头部增加备用旋转水枪可在下面土压力太大时予以减阻等，使之达到或接近土压平衡盾构机效果，从而保证地面沉降控制，大堤安全和推进轴线控制；另外在格栅外设置注浆系统，为遇到硬土层时提高进土效率而增加，通过可伸缩的逆止阀和注浆孔进行注入水和泡沫剂添加材料等；泥仓两侧设置了纠偏系统，由可启闭的闸门和注浆系统组成。2.5.1电气控制系统：盾构机采用电气集中控制系统，具有远程操作功能和拼装无线遥控功能，主操作台人机界面采用触摸屏，可以操作控制整个盾构系统的各种动作，也可监视整个系统的运行状况。同时还现场控制台，即：推进操作盘及拼装操作盒，拼装操作盒通常是遥控器，另有一个有线操作盒备用。2.5.2推进系统可对系统的26个油缸有选择的执行伸缩功能，26个油缸分为6组，每组油缸推进时有2钟推进压力可供选择，既高压和低压。适当选择每组油缸的推进压力可更加灵活地操控盾构机2.5.3 液压系统以往的网格式盾构俗称土盾构，操纵盾构液压系统大都是手动阀，本次设计液压系统采用土压平衡盾构的液压系统，全部采用电液控制，操纵按钮集中于盾构操纵台上，推进压力也通过油压传感器进接反映在盾构操纵台上，在26台盾构千斤顶上装有2台行程仪，使盾构操作人员在操纵台上能直接了解盾构的推进压力，顶进行程，以及顶进速度。2.6 盾构设备保养制度和维修制度2.6.1 盾构设备保养制度（1）所有操作人员必须持证上岗。（2）所有操作人员必须严格按各岗位的操作规程正确操作。（3）设备保养人员每天按“维修保养操作日点检卡”中的内容对设备进行保养，并填写“维修保养操作日点检卡”。（4）设备保养人员在完成第3条的前提下，于每周二按“维修保养操作周点检卡”中的内容对设备进行全面保养，并填写“维修保养操作周点检卡”。（5）设备保养人员在完成第4条的前提下，于每月的第一个周二按“维修保养操作月点检卡”中的内容对设备进行维修保养，并填写“维修保养操作月点检卡”。（6）设备保养人员还须对点检卡中未列出的机、电设备进行定期保养。（7）点检卡的各项数据必须如实写，按期交给项目组。所有设备保养及施工人员都有责任做好盾构设备的保洁工作。2.6.2 盾构设备维修制度（1）设备维修人员必须持有培训合格证。（2）施工人员在施工过程中若发现设备运转情况异常或设备故障，应及时通知维修人员尽快修理，并填写“设备故障报修单”，不得使设备带伤运行。（3）设备维修人员接报后应尽快对设备进行修理。更新或购买零部件，须经项目部认可。（4）在盾构机上装配修复的零部件，须经项目部认可并出示修复件的测试合格证。（5）设备维修人员在修复工作完成后应及时填写“盾构机械故障情况记录表”。3、盾构隧道掘进施工3.1 盾构隧道施工工艺流程（附图：盾构施工准备工作流程图、盾构施工工艺流程图）57盾构施工准备工作流程图沉井底板浇筑完毕达到一定强度发射架就位盾构机就位盾构机验收、移交临时管片安装后座安装轨道铺设钢支撑安装行车轨道安装行车调试行车调试行车验收临时水泵房安装调试盾构机控制台安装充电平台安装临时送浆系统安装接管道接轨道管片背后注浆螺栓二次复拧上部防水处理管内拆除掘进至设计长度？下部防水处理质量检验结束推进至135m？拆除钢支撑拆除临时管片拆除后座反力架推进至35m？盾构机控制台转换盾构机出洞油压千斤顶推进柱塞伸至规定长度？拼装机安装管片舱外土体挤压进入舱水枪冲刷破碎舱内土同步注浆水力机械出泥千斤顶停止推进拼装机拼装管片进水、排泥管道影响施工？轨道影响施工？准备工作结束盾构施工工艺流程图3.2 盾构施工准备工作3.2.1 地面施工设施准备盾构在推进施工前进行施工用电、用水、通风、排水、排泥等设备的安装工作。循泵房进水间安装2部10t行车供井上下运输。施工必要材料、设备、机具备齐以满足需要，管片、连接件、密封材料等准备有足够的余量，并对正常掘进用材料提出计划，保持后续供应，井上、井下测量控制网建立，并经复核认可，同时对沉降观测点进行布置，部分沉井观测点在前期布置结束。3.2.2 穿墙洞挡土密封装置安装及洞口加固盾构出洞口用钢制穿墙管预埋在井墙中，洞口采用作25a#槽钢双拼为挡土钢封门，钢封门在沉井下沉前安装于沉井外侧，随沉井一起下沉。为防止穿墙洞地下水通过钢板桩拼缝向井内渗流，造成洞外土体流失从而影响洞外土体的稳定性，采用如下方法对钢封门进行止水并对洞口加固。沉井下沉前钢封门25#槽钢之间进行止水处理，为防止在沉井下沉过程中钢封门滑移，用加强筋板将钢板桩与预埋穿墙管连接。并在钢板桩之间涂泡沫堵漏剂避免漏水。沉井下沉至设计标高后，可对钢封门外土体进行加固处理或深井降水措施，确保土体在盾构出洞施工时不会出现坍方现象。洞口土体加固还可以防止盾构机出洞口后突然“磕头”造成盾构初始姿态改变，引起隧道掘进困难。参考（盾构出洞口地基加固示意图、盾构出洞口钢封门详图）3.2.3 发射架加工、安装、就位发射架在工厂加工完成后运送至施工现场，利用吊车吊入井内，按照预先测放好的设计轴线调整发射架的轴线，并用水准仪校正好发射架的顶面标高后，采用电焊方式固定于预先埋设于工作井底板上的预埋件上，为防止盾构机在出洞后初期阶段纠偏产生的水平推力引起发射架偏移而影响隧道施工质量，发射架就位固定后，应对其加设斜撑加固。3.2.4 洞门临时密封止水装置安装盾构在出洞过程中，由于工作井穿墙洞与盾构外沿之间存在较大空隙，为防止盾构出洞时地下水、土体、浆液大量从洞口外面通过此建筑间隙大量涌入井内，影响开挖面土体的稳定及盾构内的施工，给环境造成破坏且引起施工安全问题，因此必须设置安全、可靠、性能良好的密封止水装置，确保盾构切口初始泥水平衡的正确建立和施工安全。盾构出洞前应在穿墙洞周边安装由帘布橡胶板、圆环压板、翻板以及连接销等组成的出洞密封止水装置，作为洞口防水的预防性措施。盾构出洞时，盾构机往前推进，将帘布橡胶板及翻板往穿墙洞内翻卷，利用帘布橡胶板的弹性使帘布橡胶板与盾构机外壳以及后续的1环管片外壁密贴，从而起到防水、防砂作用。参考（穿墙洞口临时止水压圈、翻板加工图；止水帘布装置示意图）3.2.5 盾构机吊装就位、调试验收盾构机在制造厂制造、安装、调试完成后运至施工现场，利用500t力勃海尔起重机起吊后吊入工作井内，搁置于发射架上。盾构吊入井下后，在盾构基座上正确就位，由专业技术人员调试验收。盾构与车架采取二次就位方案，即车架先布置地面上或进水间后隔仓内，盾构机与车架之间的液压管路、动力、照明、控制电缆先采用可伸缩柔性连接的方案，当盾构推进足够距离隧道对后井壁轴向力消除后，拆除后盾支撑系统放下车架与盾构进行联接，进入正常掘进。初始推进距离可在反力支撑上装应力传感器或用其它方法来决定。3.2.6 盾构后座系统安装后座系统包括钢管支撑、临时管片（负环管片）、天窗式反力架组成。由于后座系统制约着盾构机出洞姿态，因此，安装时应在测放出的轴线基础上进行安装，确保后座系统轴线与设计轴线一致。因工作井采用沉井法施工，在下沉过程中沉井不可避免地会发生偏差，因此安装时应调整钢管支撑，使临时管片（负环）端面与设计轴线垂直，同时应保证1环管片安装后其后端部伸出工作井内井壁400mm。引水隧道工作井空间10m，临时管片拼装9环，其中封闭环4环，上部开口环5环，临时管片与后墙之间为钢管反力架，开口环上部端部与反力架之间空缺处用609钢管支撑传递。盾构推进35m时进行台车转换，为保证台车吊放进入隧道内的空间，转换前应先将顶部钢支撑拆除，并将3、4、环管片上半部分管片拆除，待台车全部下井并安装于隧道内后，在2环临时管片于后座墙之间安装钢支撑。引水隧道盾构初期后座布置图（台车转换前）引水隧道盾构初期后座布置图（台车转换后）3.3 盾构出洞盾构出洞是盾构利用在端头井内临时设置的钢构件和临时管片作后背，向前推进。从穿墙洞口向洞外的土体中贯入，沿着设计轴线方向，向前推进的一系列作业。盾构出洞是整个隧道施工中技术难度大，工序较复杂，又有一定风险的施工阶段。当盾构机进入洞圈后马上进行洞圈橡胶帘布的整理工作，固定铰链挡板。出洞时盾尾钢刷中必需充满盾尾油脂。在盾构机切口进入帘布橡胶板85cm左右时，即可进行穿墙洞口临时止水钢板桩的拔桩施工，拔桩时按照先中间后两侧的顺序进行。钢板桩拔除采用60KW90KW振动锤进行，25cm钢板与钢板桩焊接牢固，拔桩时采用定型夹距将钢板夹住，夹具上端连接振动锤，用50t履带式自行起重机吊紧振动锤，开启振动锤马达，利用振动锤的振动破坏桩侧摩阻力，收紧吊车索具，将钢板桩缓缓拔出。钢板桩拔除后盾构机迅速上靠，通过格栅对土体的挤压，使土体进入冲泥舱内，使用水枪冲刷破碎土体后，利用水力机械形成的真空压力将泥浆排出。盾构机推至钢封门100mm处停止推进，在盾构机外及帘布橡胶圈状态。拔除钢封门时，边拔除边填充浆液，补充拔桩后形成的空隙，浆体的凝固强度略大于土体强度，便于盾构推进，洞口上部准备回填土，钢板桩拔除后立即回填并及时注浆加固。如此，直至全部拔除钢封门推进盾构机使之嵌入土体并准备试验段掘进。当盾尾脱出工作井壁后，调整洞圈止水装置中的圆环板，并与洞门特殊环管片焊接成一体，若洞口漏水现象严重则由预设压浆管向洞圈周围内压注化学浆液，以防止土体从间隙中流失而造成地面的坍陷。盾构在加固区推进，要保持盾构姿态，防止盾构姿态急骤改变，以均匀、慢速推进为主，防止压应力过大。3.4 盾构初期掘进盾构出洞口至大堤坡脚约100m为盾构初期掘进阶段。盾构掘进初期阶段可视为盾构掘进的试验阶段，应在这一阶段的掘进施工中掌握施工区域的地质条件对掘进参数的影响，并掌握盾构施工的各种参数，用以指导盾构掘进的施工。3.4.1 掘进参数掌握盾构初期掘进时，为了更好地掌握盾构的各类参数，此段施工时应注意对推进参数的掌握，分析地面沉降与施工参数之间的关系，并对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围。此阶段施工重点要求做好以下的几项工作：（1）掘进前：在隧道轴线上设置观测点，特别在出洞30m范围内加密沉降观察点，每1m设一观察点，每10m设一观察断面，断面宽度为15m直至大堤，在大堤上也设置观测点。掌握大堤沉降规律，在盾构推进时加大测量频率，每日测两次，用测量数据指导盾构掘进。掘进前还应做好各种压浆配比以备掘进中使用，并对盾构仪器、仪表、设备进行反复调试、试车，确保初推进的成功。（2）掘进中：在掘进中对盾构机进土量、前方土压力、推进速度、液压泵泵力、盾构姿态等有关数据进行观察、收集并对观测点进行同步观测、指导掘进施工、及时调整数据，保证地面沉降量控制在允许范围内。掘进中还必须同步注浆、控制沉降量。并备凝固速度快，堵漏迅速的双液浆以备紧急堵漏之用。（3）掘进后：对盾构机掘进后的管片根据沉降量须进行二次补浆（局部如隆起则须放浆使之回复）。在试掘进中，掌握掘进速度、土压力、出泥量、盾构姿态等有关数据，在进入大堤段前放慢速度，保持吸泥舱水气平衡并重新观测试验段沉降情况、衬砌变形、渗漏情况，在定量及定性指导下进一步施工。上述阶段，特别注意信息化施工，尽量多的搜集数据，以地面沉降量、进土量、正面土压力等数据来决定掘进速度，并将收集参数进行讨论分析，重新调整，为进入大堤段掘进作好技术准备。3.4.2 台车转换盾构掘进至35m长度时，暂停掘进，在隧道内安装台车轨道，拆除工作井内临时管片上半部分钢支撑，并拆除满环临时管片后二环管片的上半部分，将台车逐节吊下工作井安放在台车轨道上，牵引到隧道前端，逐节连接到盾构掘进机上，使台车与盾构机成为联动装置。在台车转换的同时进行有关设备的转换。台车转换完成后，在临时管片（负环）后端部与工作井后座墙之间安装钢支撑后继续掘进。3.4.3 临时泥水输送系统盾构掘进初期，由于台车无法下井，导致盾构机自身配备的卧式水力机械无法安装，因此在井内安装一套临时卧式水力机械作为临时出泥装置。盾构掘进至35m进行台车转换后，拆除临时卧式水力机械，转而采用盾构机自身配备卧式水力机械出泥。3.4.4 后座系统拆除盾构掘进至135m长度时（已穿过大堤），隧道外摩阻力已可保证盾构正常掘进所需顶力要求，此时暂停掘进，将盾构工作井内的反力架和临时管片全部拆除吊出，拆除后在工作井内重新铺设电瓶车轨道，使之与隧道内原有轨道连接后再掘进。工作井内拆除按照以下流程进行：暂停掘进临时水力机械拆除吊出临时管片段电瓶车轨道拆除临时管片拆除吊出反力架拆除吊出井内轨枕铺设井内轨道铺设卧式水力机械安装恢复掘进。隧道工作井及隧道内平面布置图3.5 盾构穿越大堤段掘进施工隧道将在新老长江大堤下方穿越，隧道施工可能对大堤产生不利的影响。穿堤段施工应在大堤上和隧道内布置沉降观测点。采取“信息化”施工，随时掌握隧道和大堤的沉降情况，建立沉降报警体系。3.5.1 大堤沉降控制盾构施工的难点是掘进施工需穿越长江大堤，如施工期间堤身损害，后果不堪设想。所以在盾构施工期间保证大堤的安全至关重要。因此盾构施工过程中，堤身的沉降控制是十分关键的。盾构推进过大堤时，确保不冲网格外土体，不让盾构拼装管片时后退，保持气压平衡，控制适当的土压力，使正面土体损失达到最小量。3.5.2 大堤监测和加固措施为了保护大堤安全，除了盾构掘进时在隧道内通过衬砌压浆孔跟踪压浆、二次补浆、以及用双液浆形成加强箍在隧道周边对土体进行加强外，在施工前我们拟在地面上，对大堤内外侧采取加固补强措施，最大限度减少隧道施工对大堤的影响。具体监测和加固措施详见第六章大堤施工监测与保护。3.5.3 盾构掘进施工措施根据目前掌握的地质资料，隧道基本处于细砂和粉细砂层。因此，我们在隧道施工期间采取以下措施来控制大堤的沉降。1、减少隧道施工对大堤的影响最经济有效的手段在于精心组织、科学施工。根据试验段掌握有关掘进数据来指导大堤段掘进，盾构推进经过大堤底部区域时应严格控制各项施工参数，避免欠挖和超挖，减少盾构推进对地层的扰动。2、盾构推进过程中，通过同步注浆和二次注浆，将盾构通过后盾尾间隙的土体损失减少至最少。盾构过大堤时，地表变形量严格控制在要求范围以内。3、隧道将从大堤下穿过，隧道可能对大堤产生不利的影响。因此，除了与出洞段一样同步压浆和二次压浆以外，在大堤段掘进时由隧道向外压注配比强度较高的浆液，形成加强箍，该加强箍有三重作用：一是对由于盾构穿越造成土体扰动的部分大堤进行加固；二是填充隧道外以及隧道周围土体的间隙；三是形成止水圈，防止江水的渗透。为了保证隧道轴线掘进后的相对稳定，在整个隧道的施工过程中，应充分注浆，使盾构机在掘进中产生过土体扰动的土体得以充分加固，所形成的空隙得以充填饱满，改善隧道下卧层软土的压缩性，直接减少下卧层软土的压缩量。4、采取“信息化”施工。在大堤上设置沉降观测点和沉降观测断面，采用精密水准仪和数据采集仪进行监控大堤的沉降，估算大堤的残余沉降，评估大堤残余沉降对隧道的影响。沿轴线方向每5m布监测断面，每个监测断面设一组7点观测点。增加每天监测次数，根据需要可进行与施工同步的跟踪监测。经计算机数据处理分析后作为及时调整盾构参数的依据。5、加强隧道自身的沉降观测，随时掌握隧道的沉降情况，建立沉降报警体系。3.6 盾构正常推进3.6.1 盾构推进和地层变形的控制由于本工程隧道推进在100m长度左右开始穿越大堤，因此在隧道掘进前140m范围内，地面变形控制十分重要，隧道掘进采用泥水切削气压平衡式盾构掘进机，主要利用出泥舱前端格栅上安装的活动胸门的启闭来调节进泥量，进而调节盾构机正面土体受挤压程度，从而调节正面土压力值的大小。这里面包含着推力，推进速度和进土量三者相互关系，对地层变形量的控制有重要作用，因此在盾构掘进时，应根据沉降观测数据及时调整土压力，同时结合格栅外土层压力传感器数值，控制掘进速度和进土量，进而达到对轴线和地层变形的控制。由于过大堤后对江底面沉降无专门要求，主要是处理好轴线和推进速度、进泥量、推进顶力之间的关系，并保持轴线的稳定。网格式盾构机地面变形主要有以下几种措施：（1）对盾构机切口前方地层变形，可采用调整盾构机开挖面土压力来控制，这主要通过控制盾构机前端进泥舱内安装的液压闸门开启大小和盾构推进速度实现。（2）若遇到流砂、坍方、涌水等现象，可在进泥舱内施加局部气压，用来稳定盾构机开挖面，从而防止开挖面坍方，达到有效控制地层变形的效果。（3）在盾构掘进过程中进行同步注浆填充管片与土体间空隙，以控制盾构掘进后的地面变形。（4）加强沉降监测，根据监测数据，及时进行二次补浆，防止后期变形。3.6.2 土压力调整盾构施工要使掘进中的开挖面稳定，对周边天然土层的干扰控制到最小限度，盾构同时还能稳定地掘进，并对地表的影响控制到最小。本工程采用网格式盾构掘进机，主要利用通过调整盾构掘进速度和调整出泥舱前端格栅上安装的活动闸门的开启大小来调节进泥量，调节盾构机正面土体受挤压程度，从而调节正面土压力值的大小。若在推进过程中遇到流砂或土体坍方现象，为保证开挖面的稳定，应采取气压掘进的方式控制土压力，依靠压力仓内的气压力来平衡正面土体的压力，而达到对盾构正前方开挖面支护的目的，此时可采用可采用设定压力舱内气压值来调节土压力大小。盾构施工供气系统布置图3.6.3 掘进速度控制（1）盾构启动时，盾构操作机工必需检查千斤顶是否靠足，开始推进和结束推进前速度不宜过快。每环掘进开始时，应逐步提高掘进速度，防止启动速度过大。（2）一环掘进过程中，掘进速度值应尽量保持恒定，减少波动，以保证切口水压稳定和送、排泥管的畅通。（3）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。（4）在调整掘进速度的过程中，应保持开挖面稳定。（5）每环掘进的距离为1m左右，以便于安装管片为宜。根据盾构机的设计，盾构机最大推进速度为4.2cm/min，因此正常掘进条件下，根据水力机械出泥能力，掘进速度宜控制在2cm/min左右，在盾构机穿越大堤之前，为减小盾构掘进对前方土体的挤压，应适当放缓掘进速度，以控制大堤的变形。3.6.4 出土量控制4200盾构每环理论出土量=/4×d2×L=/4×4.932×0.9=17.18m3盾构出土量控制在95%左右，保证盾构切口上方土体能微量隆起，减少土体后期沉降量。3.6.5 泥水输送系统盾构施工采用水力机械出泥，盾构掘进时，利用推进千斤顶的推进，将盾构机向前推进，盾构机前端格栅切入土层中，使格栅外土体通过挤压进入冲泥舱内，进入冲泥舱内的土体通过安装于盾构机上的水枪冲刷破碎后，利用水力机械内高速水流产生的真空负压力吸入排泥管道排出。1、进水与排泥系统安装堤外取水平台上安装3台22KW、流量250m3/h单级离心水泵（其中一台备用）取水，通过159法兰钢管送至大堤内现场临时水泵房内，接入水泵房内的高压水泵内作为施工用水。冲泥舱内的土体通过安装于盾构机上的水枪冲刷破碎后，利用水力机械内高速水流产生的真空负压力吸入排泥管道排出。由于本工程隧道在细砂层中掘进，该层可压缩性很差，在顶进过程中，正面土体经过挤压后，成为密实体，顶进时会产生较大顶力。因此盾构隧道施工采用水力机械出泥结合局部气压的网格式盾构机，正面开口设可调节液压门，开口率可调节。当遇到顶力过大时，增大开口率，加大出泥量，从而减小正面阻力。由于引水隧道坡度达到3.15%属坡度隧道，仅靠高压水泵增压产生的水压力进行冲泥及排泥无法满足施工需要，因此引水隧道掘进施工时，在隧道出泥管距洞口350m处安装一台渣浆泵增压以保证排泥的出口压力和流量。引水隧道盾构掘进在工作井内安装一只10m3泥浆箱和一台75KW渣浆泵，排泥管道进入工作井内后直接接入泥浆箱内，排入泥浆箱内的泥浆通过渣浆泵抽出排至排泥点。2、渣土排放方案盾构掘进过程中需要排出大量土体，由于采用水力机械出土，因泥浆含泥量的限制，泥水总量大，因此排泥场地是盾构掘进施工中的一个重要问题。经对施工现场进行考察， 在长江大堤外选择原鱼塘场地修建沉淀池，盾构掘进产生的泥浆直接通过出泥管道排入沉淀池。泥浆经过沉淀处理后，符合要求的水循环利用，多余的水排入厂外河道。3.7 衬砌拼装3.7.1 衬砌拼装形式隧道衬砌标准段由六块预制钢筋混凝土管片拼装而成，垂直顶升段由复合钢管片拼装而成，成环形式为封顶块纵向全插入。衬砌采用通缝拼装。3.7.2 衬砌连接螺栓衬砌管片纵向、横向均采用强度较高的螺栓连接。标准段管片环向螺栓M33（12只/环），机械性能等级6.8级；纵向螺栓M30（15只/环），机械性能等级4.8级。3.7.3 衬砌拼装施工（1）拼装前应清理盾尾底部，并检查举重设备运转是否正常。（2）衬砌拼装前严格检查，检查管片的型号、外观及密封材料的粘贴情况，如有损坏，必须修复才可拼装。（3）管片大缺角用SC-1混凝土黏结剂修补，密封垫两侧及平面转角处不得有剥落和缺损，密封垫沟槽两侧及底面的大麻点用107胶粘剂加水泥腻子填平，检查合格后方可使用。（4）拼装每一环中第一块时，应准确定位，拼装次序自下而上，左右交叉对称安装，最后封顶成环。（5）拼装时，要逐块初拧环向和纵向螺栓，成环后环面平整时，复拧环向螺栓，继续推进时复拧纵向螺栓。（6）拼装成环后进行质量检测，并记录填写报表。（7）密封垫表层遇水膨胀橡胶遇水和潮气会膨胀，故逢阴雨天应及时覆盖塑料布，在密封垫表层涂刷缓膨胀剂三度。3.7.4 拼装过程中的控制要求（1）环面平整度：必须自负环做起，且逐环检查，相邻检查，相邻的踏步应小于3mm，封顶块不能凸出相邻管片的环面，以免邻接块错缝处管片碎裂。（2）环面超前控制：每掘进五环检查一次超前量，当其值过大时，应用软性楔子给予纠正，从而保证管片环面与隧道轴线的垂直度。（3）相邻环高差控制：环高差量的大小直接影响到建成隧道轴线的质量，因此必须严格控制环高差。（4）螺栓连接及密封：成环管片和隧道均有纵、环向螺栓连接，其连接的