莞惠城际轨道GZH-7盾构施工组织设计.docx

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1、莞惠城际轨道GZH-7盾构施工组织设计（实施性）盾构施组一、主要施工方法1盾构区间隧道我标段采用较接型复合式土压平衡盾构机进行区间隧道施工，盾构机配置了泡沫及浆液注射系统，刀盘切削刀具及开口率适用于淤泥质粉质粘土、中风化泥质粉砂岩层、可硬塑状粉质粘土等地层，扭矩及推力也有较大储备。1.1掘进工况施工过程中，根据地层的塑性和流动性，在刀盘前和土仓内注入膨润土、高浓度泥浆、发泡剂等，与刀盘切削下来的砂土在土仓内搅拌，使其变为塑性土体，通过控制掘进速度和调节螺旋输送机的转速来控制出土量，以调整切削仓土压，使其与工作面地层土压相平衡，达到保持开挖面稳定和控制地层沉降的目的。1.2衬砌管片生产、拼装我标

2、段衬砌管片预制运至现场后，项目部负责管片的洞内运输及拼装。管片生产过程中，项目部派专业人员进行监督、验收，使其达到相关规范及施工要求。管片拼装则利用盾构机上的拼装设备进行。1.3管片背后空隙注浆填充管片脱离盾壳后，其背后与土体间会形成较大空隙，从而引发土体沉陷，为了及时充填管片背后空隙，抑制地层沉陷，盾构机尾配置了同步注浆系统，在盾构机推进的同时向管片背后压注水泥一膨润土浆液。并利用地层变形监测反馈系统对已同步注浆段进行检测，对充填不密实处采用二次注浆，二次注浆通过管片中央的拼装孔进行。1. 4端头加固岔路口站北端有一凹沟，填充以淤泥质粉质粘土，含水量大，属软弱含水层，采用三轴搅拌桩并结合注浆

3、加固。地层条件为可硬塑状粉质粘土及强中风化泥质粉砂岩，采用旋喷桩并结合注浆加固上部粉质粘土层。1.5运输、通风、供电、照明洞内运输采用有轨运输，45T电动机车作为牵引动力，每一编组列车各配置6台IOm3运磴车、2台管片输送车及1台811）3水泥浆罐车,每环弃磴一次运出。洞内通风采用1000和600拉链式软风管混合式通风。施工用电采用IOKV高压电缆进洞，供盾构机使用，同时地面设1台500KVA变压器，经T接后供洞内照明、通风及抽排水等使用。2结构防水盾构隧道防水以高精度、高强度、高抗渗性的管片自防水和管片拼装缝的弹性密封垫防水为主，以管片背后环形间隙注浆作为外防水层，在管片接缝内侧预留嵌缝槽充

4、填密封胶作为辅助防水措施，并对洞门、电力井通道与正线接口处、管片螺栓孔及注浆孔等处进行特殊防水处理。3建筑物及地下管线调查与保护主要对施工影响范围内的所有建筑物及管线进行调查，重点是隧道上方距左右线隧道断面15电以内及车站周边80In范围内的建筑物及给水管、煤气管、砂浆抹管等进行调查。穿过桩基建筑物时需要进行桩基托换,经过扩大基础建筑物时需要进行注浆加固。建筑物及管线的保护，以降低地层变形及车站周边防止地下水过度流失为基础，合理操作盾构机掘进并通过监测系统反馈建筑物和重要管线的变形情况，采取必要的加固保护措施。4过既有铁路线处理措施本区间共穿越5处既有铁路线（广深四线、京九线及联络线），穿越之

5、前需要先对线路上方铁路路基进行托换，采用钻孔桩+大管棚进行托换,施工之前编制可行性托换专项方案。二、施工现场布置及场内外施工组织1、施工现场布置图及说明施工现场布置图见“莞惠城际轨道GZH-7盾构井工区场地布置图”。莞惠城际轨道GZH-7盾构井工区场地布置图2、施工围挡、辅助设施布置实施封闭施工，施工场地周边设围挡，围挡采用彩钢板。2. 1.临时工程及辅助设施布置原则1）严格按场地条件及施工需要合理布置临时工程及辅助设施，施工场地围挡及生活区总面积为186OOm）2）临时工程及辅助设施布置满足施工招标文件的各项要求和规定。3)各部围蔽根据场地条件及主要行车路线，设置大门及洗车台。4)施工场地、

6、场内运输道路、堆土场等采用硅硬化；房前屋后、基坑边缘设砖砌水沟，通往洗车台下的沉淀池内。5)接水点、接电点均设在岔路口站北端施工场地内，从接水点、接电点起布设主供水、供电管线管体上每隔一定距离设一接口位置。2. 2临时工程和辅助设施布置2. 2.1场地围蔽施工场地与道路间设置连续、整齐、牢固、美观的钢围墙，围墙高度不低于1.8%钢围墙保持清洁，出入口设置大门，并设门卫和门卫制度。2. 2.2办公、生活用房及设施3. 办公、生活用房办公用房：二层1栋，计400而。生活用房：二层1栋，计40On)2。4. 食堂、浴室、厕所职工食堂、浴室及厕所采用砖木结构，食堂面积42m2,浴室48m2,厕所481

7、1)2厕所接通水源以供冲洗，厕所内设化粪池，定期喷药，清理，污水经处理后，排入市政排污管网。5. 生产用房及设施(1)料库：砖木结构118m2O(2)机修间：砖木结构50m2o(3)变压器房：豉木结构6411L(4)生产工棚：木材、钢筋加工场地20Om2。(5)材料堆放、钢筋加工、模板修整工棚计20Om2。(6)水泥存储场地55而。(7)试验室：石专木结构42i(8)洗车台及大门施工场地出入口设6m2.5m(宽X高)大门3樟，采用钢管焊铁皮结构，出入口设3.5X7X1(宽X长X深)洗车台，洗车台下为泥水沉淀池，并与场地内排水系统联通，污水经三级沉淀后排入市政排水管网。(9)搅拌站已完成并通过验

8、收的搅拌站一座,满足施工要求。(10)施工供电接电点设在业主负责接电指定位置，10Kv电源引至630KVA箱式变压器。采用三相五线制供电系统，设专用保护线及三级漏电保护开关，在变压器出口设总动力箱，施工工点设分动力箱，从分动力箱用电缆为各负荷供电，另配250KW发电机2台，供临时停电时使用。(11)施工供水一路100mm总水管引至施工现场附近(含计费水表)，从接水点起，布设100主供水管沿盾构前进方向布设，管体每隔一定距离设一闸阀，供各用水点接水之用。生活区、生产区分供水管采用50mm钢管，用水点支管采用25m钢管。(12)场地排水各期围蔽施工场地内设置连续、顺畅的排水沟，排水沟断面为3030

9、cm,用砖砌筑，流水面用M5水泥砂浆抹面。排水沟通至洗车台下的沉淀池。(13)通讯项目经理部、监理及业主办公室各设一部程控电话，负责对内对外联络。项目经理办公室与工地设便携式磁石电话联络。技术人员、主要管理人员配无线对讲机联络。(14)消防设施办公生活区、材料库房、空压机房、配电房、发电机房等重要场所，按规定配足配齐消防器材。三、盾构机和管模1、盾构机的提供方式1. 1盾构机购置经过多方调查，全面比选，我标段已选购1台奥村机械制作株式会社制造的士压平衡式盾构掘进机，型号8810mm,盾构井施工完成并满足盾构施工要求之后该盾构井进场。2、盾构机的选型和主要参数的确定1.1 工程特点及选型依据我标

10、段区间隧道均为两条圆形隧道，内径d）7.7m,外径8.5,区间（DK44+810.307DK51+339）,左右线长度4946单线米,盾构掘进机的选型依据所穿越的地层及周边环境、线路走向、曲线等。1.1.1 盾构穿越地层、线路及周边环境的特点1）线路及周边环境的特点盾构区间始发里程为DK51+339,终点里程为DK44+807.307,盾构区间全长2.47km,盾构始发井位于霞坑村霞坑地堂路北侧，由DK51+340开始往小里程方向掘进,沿途线路经过情况为：经过霞坑村厂房建筑群一两条铁路线一一座小山包一两条铁路线一铁路公园人工湖一一条铁路线一公园路一虾村民房建筑群一一座小山包一板石霞村建筑群一板

11、石大道一香江家私一常平大道一常平车站。共计经过3个村建筑群（霞坑村,虾村,板石霞村），5条既有铁路线（京九线,广深四线，联络线），3条大道（公园路,板石大道，常平大道）,1个公园（穿过人工湖），2座小山包。2）工程地质及水文地质条件(1) DK44+800DK46+650本段线路地貌属于寒溪河冲积平原，地形平坦，主要是居民区、道路、厂房。表层分布有第四系全新统人工堆积层（Q4ml）素填土:灰色、灰黄色，松散，主要由黏性土、碎石、砂等组成，厚度0.70-7.20m,平均厚度2.64m,层底高程0.3816.86m。饱和砂层：粗砂及细砂,含粘土,砂层较厚。(2) DK46+650DK49+500线

12、路沿线经过剥蚀丘陵区及丘间谷地区。地形稍有起伏，主要为居民区、交通道路、林地等。丘陵区主要是残坡积的黏性土和角砾土;谷地区表层主要为第四系的人工填土、软塑硬塑状的黏性土、稍密中密的饱和砂类土,砂土层较厚；下伏基岩为侏罗系下统砂岩、粉砂岩及震旦系混合片麻岩。(3) DK49+500DK51+340线路沿线主要地貌为山前冲积平原局部是剥蚀丘陵去；地形较为平坦，主要为居民区、公路等。平原区主要地层是第四系冲洪积的软塑硬塑状的黏性土、稍密中密的饱和砂类土，下伏基岩是侏罗系下统的砂岩，砂层较厚；丘陵区表层主要是第四系的坡残积的黏性土,下伏侏罗系下统砂岩。1.2地质构造线路位于华南准地台的桂湘赣粤褶皱带东

13、南侧与东南沿海褶皱带西南端的交界区。区内构造活动频繁，加里东运动、印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动均有不同程度的显示。区内以北东向及北西向构造为主，兼有近东西向及近南北向构造。2.水文地质条件2.1地表水线路行进地段均为东江水系，沿线河网密布，河流主要有赤港口河、北海河、厚德河、东莞水道、律涌、厚街水道、东引运河、寒溪河、石马河等，河水水质大多良好，对普通混凝土无侵蚀性。2.2地下水沿线地下水主要为第四系地层中的孔隙潜水，在基岩中赋存有裂隙水。第四系孔隙潜水，主要赋存于东江及其支流的漫滩及阶地上的第四系冲洪积地层中，埋深0.26m,水量较大，其补给方式主要由大气降水及河水补给，排泄以大气蒸发为

14、主；剥蚀丘陵区仅在沟谷两岸赋存有第四系孔隙潜水，埋深12m,水量不大，主要靠大气降水补给，一部分通过蒸发排泄，一部分通过地下径流排泄。基岩裂隙水，主要赋存基岩的裂隙中，水量不大，一般略具承压性，埋深较深Q地下水一般水质较好，可作为生产、生活用水，对普通混凝土无侵蚀性，局部有弱腐蚀性。2.1.2施工要求地表变形量不大于10mm-30mmo隧道推进轴线与设计轴线偏差不大于50mmO2.2选型依据和设计特点盾构机必须具有稳定开挖面、平衡水土压力、平稳穿越软硬变化较大的地层，最大限度减少地表沉陷的功能，必须具有较强的纠偏抗扭与弯道施工的能力，必须具有较好的经济性和较长的使用寿命，必须确保各项作业的安全

15、性和可靠性。选用带面板式刀盘的土压平衡式（EPB）盾构掘进机，可以较好的控制地表的变形。我标段选用日本奥村6881Omm较接型复合式土压平衡盾构机，其特点如下：2.2.1该区间隧道主要通过泥质粉砂岩地质，强度大约40MPao根据地质状况，我们将采用适应硬岩地层的复合型刀盘，刀盘上安装刮刀和铲刀，并安装适合软和中硬岩地质状况的专门的滚刀。2.2.2刀盘设计为闭式刀盘，有8个通道连接刀盘中心部分，刀盘外围部分有8个辅助通道，这样的设计可以保证：1）开挖的渣土能够顺畅流入开挖舱2）对隧道面有一个机械支撑2.2.3在正常的工作环境下，在硬岩地层中掘进时，刀盘、刀座和刀盘支承结构能够抵抗最高单轴抗压强度

16、达到120MPa的强度，不会出现刀盘变形及超出正常的磨损。2.2.4选择刀座为楔型刀座，这种刀座为重载型铸件。其优点：1）高强度2）容易连到两个固定的螺栓（以在更换刀具时减少停机时间并使人工操作更加容易）3）固定螺栓不用承受直接的载荷2.2.5刮刀安装在喳士通道的一侧。双刃滚刀也将被使用，滚刀比刮刀高35mm,滚刀刃间距为100mmo2.2.6本机刀盘设计转速为每分钟02.5转，由8个液压马达驱动，可实现无级变速。在软土区土压较大时可采用低速大扭矩开挖掘进，在遇软岩时可采用高速切削掘进。2.2.7出土方式：螺旋输送机一皮带输送机一轨道电瓶车运输。2.2.8注浆方式：同步注浆，两台注浆泵（12h

17、）,1个注浆罐（8m3）,泵直接从运浆车抽浆。2.2.9具有可升降气压的人闸，用于土压平衡工况进入泥土密封仓排除障碍或更换刀具。2.2.10具有泡沫、膨润土聚合物注入系统2.2.11具有SLS-T_APD隧道掘进自动导向系统。2.3不同开挖模式的工作原理及对盾构机的技术要求盾构掘进机具有土压平衡状态和非土压平衡状态两种工况，能够适应软硬两种地层的施工。2.3.1土压平衡闭合模式闭合模式主要在不稳定的土壤状况或在遇到地下水的时候使用。对土压平衡盾构的闭合模式描述如下：开挖舱内的开挖的渣土产生压力对开挖面进行有效的支撑，从而避免任何意外的泥土涌入开挖舱（舱内完全充满土体）。开挖舱内的工作压力是（使

18、用压力传感器）连续被监测的，这样来控制开挖舱内的压力。通过改变盾构机的掘进速度和/或螺旋输送机的转速，可以调节开挖舱内的压力来适应隧道开挖面的压力。为了降低土体的摩擦（如降低扭矩和刀具的磨损）和改进土壤性质（如处理地下水），需要进行土体改良。2.3.2敞开模式当开挖面的土体的稳定性良好时，土舱中的土体可以不经压力调节由螺旋输送机输送出去。在这种情况下，不用进行土体改良。土压平衡盾构可以以敞开模式操作来减少摩擦和对刀具的二次磨损。掘进时，开挖舱内的1/2或2/3是空的。这时不需要进行压力监测。封闭式刀盘将作为避免在松动土层状况下涌入土壤的机械支撑。在这种模式下，没有有效的隧道开挖面的支撑。根据地

19、质情况，能够实现两种工作状态的互换。从地质资料来看我标段工程只有土压平衡状态一种工况。盾构掘进机具有土压平衡功能，在通过地层断裂带及工作面不稳定时，可以建立土压平衡，确保施工安全和工程质量。土压平衡工法适应在淤泥质粘土、粉质粘土、粉土、粉砂、强风化泥质粉砂岩及中风化泥质粉砂岩中进行掘进，根据磴土的塑性和流动性，在刀盘前和土仓内注入膨润土、泡沫剂等，与刀盘切削下来的岩土在土仓内进行搅拌，使其变为塑性的土体，通过控制掘进速度和调节螺旋机的转速两个方面来控制出土量，以调整切削腔室的土压的稳定，达到保持开挖面的稳定和控制地面沉降的目的，土仓内的土压值需在施工中根据地面的沉降量不断修正，土压值过小会引起

20、地表沉降，土压值过大会引起地表隆起。盾构机在穿越粉质粘土、淤泥质粉质粘土时，地下水较丰富，水压较大，施工时可能出现塌陷、涌水等现象，因此采用土压平衡工况施工，土层加入泡沫或膨润土后，经搅拌具备一定的流动性和抗渗透性，在该段地层中，采用土压平衡工况掘进是非常可靠的。2.4盾构机主要参数的确定2.4.1主要尺寸、技术性能和参数确定见“盾构机技术参数表”。盾构机技术表名称技术参数备注管片设计外径8500mm内径7700mm管片长度1500mm分布5+1盾体前盾体数量1个中盾体数量1个直径8600mm不包括堆焊层长度（前体和中体）6700mm钏接并带用有密封圈盾构类型土压平衡机器最小水平转弯半径350

21、m最大工作压力3bar土压计5个气闸人行门1个DN600气闸连接法兰1个螺旋输送机连接法兰1个前闸门1个盾尾盾构机技术表名称技术参数备注盾尾数量1个型式绞接长度3,600mm密封3排钢丝刷油脂管数量8条(2X4)DN25注浆口4个DN50,单管推进油缸数量32个油缸2X16对油缸，200/170-2200mm分组数量4组油缸顶杆端支承橡胶最大推进力35,180kN350bar行程2,200mm伸出速度80mmmin所有油缸绞接油缸类型被动式数量14个行程150mm刀盘数量1个型式封闭式直径8840mm旋转方向左/右刀具6把中心刀17”双刃滚刀，13把17双刃滚刀，64把刮刀，64把铲刀所有硬岩

22、刀具都可以与齿刀进行更换（软岩刀具）盾构机技术表名称技术参数备注超挖刀1把50MM弧线喷嘴数量4个4个备用中心回转体1个4根泡沫输送管，2根液压输送管刀盘驱动装置数量1个型式液压回转驱动液压马达数量8个额定转矩4,346kNm最大脱困扭矩5,213kNm转速Oto2.5rpm功率630kW2X315kW主轴承型式固定式主轴承寿命10,000小时人闸数量1个型式双仓式直径1,600mm工作压力3bar测试压力4.5bar人数（容纳）3+2主室/紧急室管片安装器数量1台型式中心回转式抓紧系统机械式自由度6盾构机技术表名称技术参数备注旋转角度+/-200比例控制控制装置遥控控制螺旋输送机数量1台型式

23、有轴螺旋式直径700mm功率IlOkW最大扭矩190kNm转速0到19rpm无级调速最大出土量（理论上）250m3/h100%充满时皮带输送机数量1个驱动电动带宽800mm输送速度2.5ms输送量450m3/h后配套设施管片输送台架1个容量：3块管片管片吊车1台带机械抓紧装置液压单元1个包括过滤器和油箱冷却系统（泵/油冷器/阀）1个25新鲜水由工地提供注浆系统1个注浆泵2台双缸注浆泵,OTOn?/h压力测量装置4台盾构机技术表名称技术参数备注砂浆罐1个容量6m3带搅拌器膨润土储存罐/泵1个注浆泵1个IOm3h,5.5kW储存罐1个4m3带搅拌器泡沫发生装置1个泡沫发生器4个水泵1台1331tr

24、min泡沫泵1台3001tr/h空压机2台4.85m3min.7.5bar压力气体调节装置2个DN65在盾体内主轴油脂泵1台盾尾油脂泵1台控制台1个带空调主配电柜1个变压器1台水管卷筒1个工业水（新鲜水和用过的水）软管DN80,本设备不含软管电缆卷筒1个用于200m电缆；本设备不含高压电缆通风管储存装置1个小型起吊装置1个导向系统1个型号SLS-T-APD数据获取系统1个我公司标准配置，中英语配套系统台车数量5+连接桥在轨道上行进，开式结构供电装置盾构机技术表名称技术参数备注初级电压IOkV次级电压400V变压器l,250kVA硅树脂型，IP55控制电压24V/230V照明电压230V阀工作电

25、压24V频率50Hz系统绝缘保护IP55PLCS7（西门子）功率配置（摘录）刀盘驱动系统630kW盾构推进系统55kW管片安装器45kW辅助设备22kW油冷却系统8kW润滑系统4kW螺旋输送机IlOkW泡沫发生装置18kW砂浆设备38kW皮带输送机30kW二次通风15kW空压机60kW电源插座及工地用电75kW合计1,IlOkW2.4.2关键参数的计算盾构所掘进机需要的总推力F：F=F1+F?+F3+En186+698+96+12=1992t在曲线段推进，盾构掘进机的推力为正常推进时的120%,因此,盾构掘进机实际应备的推力为：F=1.2F=1.21992t=2391t取F推为2400t,盾构

26、机提供的动力为F推=3518t所以，盾构机所配备的推力能够满足软土推进施工的需要。推进时盾构掘进机扭矩硬岩掘进所需要的力矩M：T=T1+T2+T3=37+1.35+118.5=156.85tm盾构机提供的额定扭矩为434.6tm,所以能满足软岩掘进施工需要。2.5刀具形式、刀盘布局特点及其对区间不同地质的适应性2.5.1区间隧道主要通过强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩地质，强度大约40MPao根据地质状况，我们将采用适应硬岩地层的复合型刀盘，刀盘上安装刮刀和铲刀，并安装适合软和中硬岩地质状况的专门的滚刀。2.5.2在正常的工作环境下，在硬岩地层中掘进时，刀盘、刀座和刀盘支承结构能够抵抗最高单

27、轴抗压强度达到120MPa的强度，不会出现刀盘变形及超出正常的磨损。1）选择刀座为楔型刀座，这种刀座为重载型铸件。2）刮刀安装在硅土通道的一侧。双刃滚刀也将被使用。滚刀比刮刀高35三,滚刀刃间距为100mmo切削刀具数量：软土刀具（刮刀）：64把双刃滚刀：13把双刃中心滚刀：6把铲刀：16把超挖刀：1把2.6盾构机的可靠性与适应性我标段区间隧道将穿越强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、粉质粘土。项目部选取用的海瑞克盾构机配置了泡沫、膨润土注射系统、带滚刀的刀盘及自动导向系统，在穿越上述质地段时可向地层中注射泡沫或膨润土，用滚刀切削岩石，使盾构掘进顺利进行。掘进以滚刀、切刀和中心滚刀为主，刀盘做

28、低速大扭矩转动，能够很好地适应我标段的地质情况。2.7各部功能描述2. 7.1盾壳盾壳是一个用厚钢板焊接的圆柱形筒体，是盾构受力支撑的主体结构。其作用：1）承受地下水、土压力，盾构千斤顶的推力及各种施工荷载；2）支承和安装各类机电设备及管片；3）保护操作人员的安全。盾壳沿长度方向分前盾、中盾、盾尾三部分。盾尾后端安装有盾尾密封。2.7.2刀盘刀盘用来开挖土体，同时具有搅拌泥土的功能。刀盘是幅条式结构，可在泥土仓内对损坏的刀具进行更换，消除了在盾构掘进机刀盘前端维修保养刀具的危险。切刀对称安装在幅条的两侧，刀盘用螺栓、螺母固定，可以更换。装在泥土仓内的5个土压力传感器，可以使操作人员随时察看舱内

29、的士压力，以便及时并准确地调整开挖参数。2.7.3刀盘驱动系统刀盘驱动系统用以驱动刀盘旋转，对土体进行挤压和切削。主要由大轴承、大齿圈、密封圈、减速器及马达等组成。刀盘用高强度螺栓与大齿圈连接，大齿圈即为大轴承的回转环，马达带动减速器输出轴上的小齿轮，小齿轮与大齿圈啮合，从而驱动刀盘旋转。大轴承既承受刀盘的自重，又承受盾构掘进机的推进力，是盾构掘进机的主要组成部件。为了获得最大的主轴承寿命，设置有密封装置，由加压润滑油系统来润滑。盾构掘进机在开挖软弱围岩时，采用高扭矩，低转速的工况；当盾构切削硬岩时，增大流量，采用低扭矩、高转速的工况。2.7.4钱接装置为了使盾构掘进机适应曲线段的推进，能够灵

30、活转向，把盾构掘进机设计成较接式，从而易于转弯，减小曲线超挖量；并能减少顶进管片的偏压，提高隧道施工质量，也易于对掘进方向随时进行修正。较接装置使盾构掘进机分成前后两段，两段之间通过钱接千斤顶操作，可使盾构掘进机前后两段绕较接中心沿圆弧面上下、左右回转,满足盾构掘进机顺利转弯和坡度的要求，使盾构掘进机转弯方便，减少曲线超挖量及对土体的扰动。盾构掘进机较接处设有机械限位，以保证盾构掘进机推进时前后节绝对不会脱开，并保证达到设计转角位移要求。较接装置设内外两道密封，以防泥水进入。2.7.5人行闸门气压仓在盾构掘进机密封隔板处设有一道人行闸门，闸门处有一气压仓。当在土压平衡工况下施工需要进入泥土密封

31、仓内排除障碍或调换切削刀具时，先将泥土仓内充以压缩空气，用以疏干并支护开挖面土体，然后人员再通过气压仓的加、减压过渡而出入泥土仓。2.7.6推进系统盾构掘进机是通过沿中盾周边布置的盾构掘进机千斤顶支撑在已安装好的管片衬砌上所产生的反作用力而前进的。为了不使千斤顶端部承受管片的集中荷载，造成偏心荷重，支座设计成较接式，并设置支板均匀地将力传递到管片的环面上。把盾构掘进千斤顶分成若干扇区，每个扇区由一只电磁比例减压阀控制，用来调节各组扇区千斤顶的工作压力，从而纠正或控制盾构推进的方向，使符合设计轴线的要求。2.7.7添加剂的注入机构为了改善开挖下来的磴土的塑性化流动，注入设备必须将泡沫或膨润土添加

32、剂注到泥土仓内。泡沫或膨润土添加剂注入机构主要由泡沫剂罐、膨润土箱、压注泵组、输送管路、注入口组成。穿越软土时，在泥土仓内加注泡沫或膨润土等添加剂，可以改善植土的和易性，确保螺旋机的出土顺畅，有效地调节土仓内的压力。当盾构掘进机穿越较硬的土层时，泡沫或膨润土等添加剂可降低刀盘面板与岩土磨擦力，减小刀盘扭矩，同时起到冷却刀具，延长刀头的寿命的作用。2. 7.8螺旋输送机螺旋输送机的主要功能是：一是排土；二是通过调节转速控制出土量，保持密封仓内土压稳定；三是螺旋输送机为密闭式的输送装置，可防止水渗漏到盾构内。螺旋输送机由螺旋叶片、外壳、排土闸门等部件组成。螺旋输送机变速可逆转。泥土入口端装在盾构泥

33、土仓底部，穿过密封隔板固定，倾斜安装。螺旋输送机出硅口安装滑动式闸门，用以防水。螺旋输送机为可伸缩式，当在土压平衡状态时，泥土具有可塑性，螺旋机叶片和集料斗缩回，泥土可顺利排出；在非土压平衡状态时为便于集料，螺旋机叶片和集料斗向前伸出。2.7. 9盾尾密封盾尾密封用以防止地层中的泥土、泥水、地下水和衬砌外围注浆材料从盾尾间隙中漏入盾构。由三道钢丝刷和一道弹簧钢板组成。在每两道密封之间注入密封材料、油脂等，作为防高压水措施，以提高密封效果，并可减少钢丝刷密封件与隧道管片外表面之间的磨擦，延长密封件的寿命。2.7.10背衬充填与注浆系统采用盾构法施工的隧道，是沿着盾构机的外壳进行开挖的，而作为衬砌

34、的管片则是在盾尾内部组装起来的，所以当盾构机推进时，围岩与管片间由于盾尾的抽脱及超挖等原因形成了空隙，这一空隙如不加处理，不可避免上面的围岩要向下沉降，其结果是发生波及地表的沉陷，严重的会危及地表建筑物的安全，因此，及时地进行背衬充填与注浆可以起到压实松动的围岩，以防地表沉陷，提高隧道止水性，防止管片漏水，将管片与围岩一体化，确保管片衬砌的稳定。2.7.11管片拼装机构拼装机的功能是安全且迅速地把管片组装成设计形式，它具有伸缩臂、夹具前后移动以及臂回转的功能。拼装机回转由马达驱动；管片的轴向平移和封顶块的轴向移动，由平移千斤顶操作夹持器来完成；管片的提升由液压油缸操纵。这些液压缸和马达由一个独

35、立的液压泵站供油，简化了管线布置，避免管线的机械运动。2.8盾构机相关图纸见“较接型复合式土压平衡盾构机总装图”和“盾构机刀盘布置示意图2.9管模加工精度和保证措施及相关图纸必须保证管模的加工精度符合图纸的设计要求，我项目部在管模加工生产期间定期进行检查，严格按照业主招标书内容、规范、标准及设计图纸的要求去做。四、盾构施工方案及技术措施1、盾构施工准备针对区间穿越的地层特点及工期要求，在盾构区间开始施工前我们计划在现场把需要配置的盾构施工的地面附属设施及机械设备准备完成。盾构机在出洞前，为了维持隧道与车站接口处地层的稳定，必须对盾构始发端头井部位进行加固。因盾构始发端头井所处地层均较软弱，区间

36、顶部存在厚层淤泥质，加固采用三轴搅拌桩。2、盾构机掘进施工隧道的掘进施工，主要在全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、弱风化泥质粉砂岩、粉质粘土中进行。盾构刀盘针对本工程的地质条件进行了特殊设计，具有以下特征：可在气压下土仓内安全工作，便于土压平衡Q可直接将士压传到土压传感器，易于进入切削面除去障碍物，易于钻探进行土壤处理。刀盘可双向旋转用于防止机器的自身转动。盾构刀盘切削开挖面的岩土，然后在土仓内搅拌，保持一定的土压力，密封土仓壁中设置土压力传感器。由土压力的大小来通过电子讯号控制螺旋运输机的转速（即改变排土量），维持土仓内的恒定的土压力值，达到支护开挖面，控制地面沉降的目的。土体经螺旋运输机

37、输送至皮带运输机，然后输送至土斗内由电瓶车运出。盾构推力由32只千斤顶提供，油缸作用在管片的凸面，克服阻力向前推进，当推至一环衬砌距离后，拼装管片。2.1盾构试掘进施工2.1.1盾构10Om试掘进盾构进洞后，为了更好地掌握盾构的各类参数，施工时注意对推进参数的实时设定优化，地面沉降与施工参数之间的关系，并对推进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，将开始掘进的100nl作为试推段，试推阶段重点是做好以下的几项工作：1）用最短的时间掌握盾构机的操作方法，机械性能，改进盾构的不完善部分。2）了解和认识隧道穿越的土层的地质条件

38、，掌握这种地质下的土压平衡式盾构的施工方法。3）通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，掌握盾构推进参数及同步注浆量参数。2.1.2试掘进阶段的参数确定盾构初始掘进是从理论和经验上选取各项施工参数，在施工过程中根据监测数据及反馈的各种信息，对施工参数及时加以调整。盾构机进洞后，初始掘进分以下几个阶段实施。首先在盾构机穿越加固土层后，以日进度34m的速度推进，对密封仓土压力、刀盘转速及压力，推进速度，千斤顶推力，注浆压力及注浆量等，分别采用几组不同施工参数进行试掘进。通过地表沉降的测量和数据反馈，确定一组适用的施工参数。然后提高日进度为45m,通过施工监测，根据地层条件、地表管线、房屋情况，

39、对施工参数作慎密细微的调整，以取得最佳施工参数。完成上述的工作要点后，将推进速度提高到正常的计划进度5环/日，但以满足地表沉降要求为标准，保证对建构筑物、管线的保护为准则。通过此阶段的试掘进，对隧道的轴线控制，衬砌安装质量均有了各项具体的保证措施，进一步掌握施工参数，能根据地下隧道覆土厚度、地质条件、地面附加荷载等变化情况，适时地调整盾构掘进参数,为整个区间隧道施工进度、质量管理奠定了良好的基础。对区间沿线建构筑物、管线的保护也掌握了初步的规律，并以此指导全过程施工。2.1.3试掘进阶段的施工监测盾构在推进阶段，做好盾构进洞后地表面、地下管线、地面建构筑物的施工监测，对施工中可能产生的各种地表

40、隆沉、变形，及时采取相应的措施及保护手段。试推进阶段是全过程的前奏，所以施工监测显得更为重要。对地表变形监测，采用沿轴线方向布设沉降监测点,包括深层沉降点，并加设横断面监测点；对地下管线，按要求的距离布设沉降点；对建筑物在调查研究的基础上，对轴线两侧盾构机影响区域范围的建筑物，布设沉降监测点。并布设相应的倾斜、裂缝监测点。上述测点的监测，每天不少于2次，并根据需要，适时加密监测频度。由于上述各类变形往往不是即时出现的，也就是说待到变形时，盾构已越过原本造成变形的地下对应作业区，故而需及时地进行分类监测，掌握盾构机掘进作业与地下土层变形、地表变形和地下管线、建筑物沉降等的内在规律，及时反馈信息数

41、据，指导盾构掘进作业。监测工作在盾构作业即将进入影响区开始，直至盾构作业脱离影响区，且地表滞后变形渐趋稳定的整个期间内跟踪测量与监测。2.1.4盾构正常掘进施工盾构机的掘进由两人操纵，盾构掘进施工全过程受控。在推进前，工程技术人员根据盾构机目前的姿态、地质变化、隧道埋深、地面荷载、地表沉降、刀盘扭矩、千斤顶推力等各种勘探、测量数据信息，正确下达每班掘进指令，并即时跟踪调整。盾构机操作人员执行指令，根据土压平衡的原理，确认土压的设定值，并将其输入土压平衡自动控制系统。平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的最重要环节，这里面包含着推力、推进速度和出土量

42、的三者关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用，所以在盾构施工中根据不同土质和覆土厚度、地面建筑物,配合地面监测信息的分析，及时调整平衡压力值的设定，同时精确控制盾构机姿态，控制每次的纠偏量，减少对土体的扰动，并为管片拼装创造良好的条件。根据推进速度、出土量和地层变形的监测数据，及时调整注浆量，从而将轴线和地层变形控制在允许范围内。开启刀盘，旋转切削开挖面的土体；开启推进系统，盾构机在强大的推力作用下，向前顶进；土仓下方的螺旋机将渣土源不断地输运出来；同时同步注浆系统开始向盾尾压注填充浆液。盾构机驾驶员根据掘进指令和前一环衬砌的姿态、间隙状况，及时、有效地调整各项掘进参数，如推进速度、

43、千斤顶分区域油压、加注泡沫或膨润土浆液等。对初始出现的小偏差及时纠正，尽量避免盾构机走“蛇”形，盾构机一次纠偏量不能过大，以减少对地层的扰动。本工程盾构掘进主要由富有经验的盾构驾驶人员进行操作，并且在上机前进行培训，在取得培训合格认可后，才能上机操作。见“掘进控制操作程序图掘进控制操作程序图2.1.5盾构推进主要参数设定1）平衡压力值的设定原则根据地质情况及隧道埋深情况理论计算切口平衡压力：正面平衡压力：P=KOYh；P：平衡压力（包括地下水）；Y：土体的平均重度；h:隧道埋深；KO：士的侧向静止平衡压力系数，一般取0.7；得出盾构在推进中的土压平衡力。盾构在掘进施工中将参照理论计算结合盾构智

44、能化辅助决策系统预测的方法来取得平衡压力的设定值。具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及检测数据进行不断的调整。2）推进出土量控制盾构掘进每环理论出土量=4D2L=46.421.2=38.58m7环，土的松散系数取L2,盾构推进出土量控制在98%100%之间。即每环的实际出土量为45.372n?/环46.296/环。3）推进速度正常推进时速度控制在24cmmin之间。过建构筑物时推进速度控制在lcmmin以内。4）盾构轴线以及地面沉降量控制：盾构轴线控制偏离设计轴线不大于50mm;地面沉降量控制在+10mm-30mmo2.1.6盾尾油脂的压注在区间隧道掘进施工过程中，盾尾密封用以防止地层中的泥土、泥水、地下水和衬砌外围注浆材料从盾尾间隙中漏入盾构。盾尾油脂通过安装在后配套系统中的一个气控油脂泵压注。2.2盾构机掘进姿态精确控制技术2.2.1盾构机掘进姿态偏差盾构机在掘进过程中，由于地层土质变化、千斤顶推力不均、回填注浆不均、盾尾间隙不均以及已拼管片轴线不准等因素影响，不可能完全按设计方向推进，走行轨迹犹如蛇行，产生姿态偏差。姿态的偏差可分为滚动偏差和方向偏差。1)滚动偏差盾构掘进时，刀盘切削土体的扭矩主要是靠盾构壳体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡。当盾构掘进机壳体与洞壁之间产生的摩擦力不能平衡刀盘切削土体产生的扭矩时出现盾构机的滚动。过大的滚