1、盾构始发掘进方案盾构始发掘进方案1、始发施工工艺流程盾构始发施工主要工艺流程如下图所示：盾构始发施工工艺流程图2、始发准备工作2.1盾构始发场地盾构始发前，有计划的进行盾构始发场地建设。盾构始发场地布置图详见盾构场地布置图。2.2洞门加固区间盾构端头井加固采用三轴搅拌桩+旋喷包角的加固方案。盾构始发端加固平面尺寸为1012.2m，接收端平面尺寸为1212.2m，竖向高度为12.2m，搅拌桩采用850600，旋喷桩采用600400，加固区插入盾构底部为3m。加固后的地基应具有良好的均匀性和自立性，其无侧限抗压强度0.8Mpa，渗透系数1.010-6cm/s。盾构始发前应再次检测加固地层各项指标，
2、并进行水平探孔试验进行检测，保证探孔无水流出。当检验不合格时需采用地面竖向注浆加固或水平注浆等措施进行加强。搅拌桩端头加固平面图 搅拌桩端头加固剖面图2.3施工降水施工针对本工程盾构端头部位基坑外侧地下水水位高的风险特点，在始发端头部位布设6眼降水井，接收端头部位布设5眼降水井在盾构洞门破除前开始进行的抽水，降低土层的含水量，防止洞门破除后因地下水水位过高而出现突涌事故。本工程考虑采用管井对盾构端头部位的地下水进行抽排，在盾构端头部位形成降水漏斗，并保证在盾构进洞时将隧道部位地下水水位降至底板底标高以下。根据一般降水施工及基坑开挖情况，结合本工程地质特征、基坑加固情况，同时考虑施工、技术、经济
3、条件并考虑基坑开挖深度、井损、水力梯度及本地区成井施工等众多因素的影响，盾构端头井的降水井深度为24m。始发、接收端降水井平面布置图 2.4盾构始发前测量盾构始发前，按业主及公司要求，完成导线点加密、监测点埋设、控制网复测、监测点初始值测量等外业工作，并将测量成果报公司、监理、第三方等单位报审，审批后实施。2.4.1盾构机始发设施的定位测量，其中包括盾构导轨及反力架的安装测量。由于反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发台时，盾构中心坡度与隧道设计轴线坡度应保持一致。考虑隧道后期沉降因素，盾构中心轴线应比设计轴线抬高1020mm，反力架左右偏差控制在10m
4、m以内，高程偏差控制在5mm之内，始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角2，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差1，水平趋势偏差3 ； 2.4.2盾构机内参考点复测，指盾构机拼装竣工后，应进行的测量工作。其主要测量工作应包括盾构机各主要部件几何关系测量等； 2.4.3自动测量导向系统的正确性与精度复核，主要对导向系统中的仪器和棱镜位置测量； 2.4.4盾构机始发位置及出接收圈测量（1）在盾构机就位前，应精确测量预留出洞圈的三维坐标，并与设计值比较，洞口直径至少测量水平和垂直两个方向，若实测洞圈的偏移量超过规范要求或失圆明显，需报设计院予以确认、回复，以便盾构机始发时做适当调整；（2）在精确测定洞口的
5、三维坐标后，需要确定盾构进、始发的轴线，定出盾构始发位置，本标段盾构均为直线始发，故该线盾构进始发均采取按原设计方位调整。2.4.5盾构始发姿态复核及计划线输入盾构始发前必须对盾构机始发姿态进行测量校核，始发姿态测量报告作为始发验收条件之一。盾构导向系统计划线数据必须两级复核、双向确认；之后采用独立方式从导向系统内将计划线数据拷贝导出，最终确认其正确性）。具体详见盾构区间测量方案。2.5始发架、反力架固定安装2.5.1盾构始发架安装（1）盾构机组装前，依据隧道设计轴线底面、洞门位置及盾构机的尺寸，然后反推出始发基座的空间位置（在洞门前1m左右）。施工盾构井底板时，按照测量放样的基线在盾构始发位
6、置设置预埋件。在盾构安装过程中基座采用“井”字形水平支撑进行加固，安装位置按照测量放样的基线，吊入井下就位焊接，基座上的轨道按实测洞门中心向高抬升20mm居中放置，并设置支撑加固，准确定位后将始发基座与底板预埋钢板焊接连接；始发基座底部要垫平稳，避免扭曲；盾构机主机组装时，在始发基座的轨道上涂硬质润滑油以减小盾构机始发推进时的阻力；始发掘进时，基座两侧加三角支撑，以固定支撑负环。（2）在钢梁上设置钢轨作为盾构机导向轨道。基座就位后通过横向和斜向进行加固，两边使用横梁与始发洞口的预埋件进行焊接加固（始发井部分地段基座直接支撑在侧墙上）。基座平面结构图基座剖面结构图2.5.2盾构始发架固定（1）始
7、发基座安装盾构机组装前，依据隧道设计轴线与洞口定出盾构始发姿态的空间位置，然后反推出始发基座的空间位置。始发基座的安装注意始发段所处的线路平、纵面条件。由于始发基座在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩，所以在盾构始发前，必须对始发基座两侧与车站预埋件及钢支撑进行连接固定，考虑到盾构机可能叩头的影响，始发基座的安装高程可根据端头地质情况进行适当抬高1020mm。盾构始发基座具有足够的刚度和强度，导轨必须顺直。（2）始发基座的水平位置固定原则：始发基座的中心要与隧道纵曲线平行。始发基座支撑盾构机的两纵梁（导轨），基座底部需要与始发井底面的预埋钢板焊接在一起。防止盾构机始发时基座
8、的移动。3、盾构反力架安装该反力架为南内环街站双塔西街站区间左右线使用。区间左线采用直径6440mm土压平衡式盾构机掘进。区间右线采用直径6380mm土压平衡式盾构机掘进。根据本公司在其他城市轨道交通施工的成熟经验，认为本标段反力架采用厚40mm和20mm钢板焊接制作，采用直径630mm壁厚12mm钢管做后支撑能够满足始发要求。3.1反力架安装过程：3.1.1定位放线根据方案及几何尺寸放出反力架位置，施工范围内有干扰物体及时进行清除，使反力架处于一个稳定的平面上。3.1.2安装反力架（1）反力架由4部分组成(左上、左下、右上、右下)，采用门式起重机对反力架进行安装，顺序为：右下、左下、右上、右
9、下，下吊完成后使用导链进行安装。安装完毕后拧紧螺栓。（2）连接方式采用螺栓连接及焊接，焊接要求满焊、饱满。吊装时注意施工安全，待连接完毕后再松钢丝绳。3.1.3焊接加固支撑与反力架之间采取焊接方式进行连接，与底板的连接步骤如下：先凿除底板混凝土，露出底板钢筋，然后与钢筋焊接成整体。顶部的支撑直接顶至中板结构上。反力架正面示意图反力架侧面示意图反力架系统俯视图反力架安装示意图3.2盾构反力架固定（1）反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定。在负9环和盾构井结构之间加设反力架，在反力架后侧布置钢管斜撑。（3）在盾构主机与后配套连接之前
10、，开始进行反力架的安装。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。盾构机在推进时，监测反力架的变形，防止变形过大而造成破坏，推进一环，测量一次，反力架直至达到稳定后，方可停止观测，如变形过大，立即停止掘进并采取加固措施，方可恢复推进。 （3）由于反力架和始发托架为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发托架时，反力架左右偏差控制在10mm之内，高程偏差控制在5mm之内，上下偏差控制在10mm之内。始发托架水平轴线的垂直方向与反力架的夹角2，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差2，水平趋势偏差3。（4）反力架底部的横梁和立柱下端，采用630钢管
11、支撑支顶在底部台阶处，位置确定之后，再焊接固定后部两排斜撑。斜撑采用630钢管支撑，反力架上部支撑在中板结构上。（5）钢管中间部位焊接环形钢板增加抗弯强度,在环形钢板与钢管之间焊接三角形筋板加强，焊接管纵向焊缝为V形坡口,钢管两头焊接20mm厚钢板，与反力架竖梁和车站边墙的预埋钢板连接,钢管纵向对接焊缝为II 级，端头手腿部分角焊，焊缝为II级，其余为III级。焊接钢管的加工精度为椭圆度不应大于2D/1000(D为钢管直径)。（6）反力架加固完成后需进行质量验收并出具焊接探伤报告，验收内容详见附件反力架验收记录表。（7）反力架加固质量验收不合格且未见焊接探伤报告的不允许使用，反力架受力计算详见
12、附件反力架受力计算书。3.3盾构机吊装下井、组装、调试验收始发架及反力架安装完毕后，进行盾构机的吊装下井、组装及调试，为盾构机始发做好准备。具体详见盾构机吊装、组装调试及吊拆施工安全专项方案。3.4洞门止水帘幕安装（1）盾构始发前安装临时防水装置，临时防水装置由预埋的钢圈、帘布橡胶板、翻板和连接销等组成。可以起到施工阶段临时的防泥水、防漏浆的作用。（2）在安装前，应测量预留螺栓孔的位置偏差，如发现偏差过大的，应相应调整环形密封橡胶板上孔的位置。安装步骤为：密封橡胶板安装扇形压板拧紧螺栓。（3）因本区间地下水丰富、水压较大，翻板安装完毕后，用直径8mm的圆钢两根焊接在翻板上，使所有翻板连接成一体
13、，防止水压或洞门封堵时将翻板挤掉，影响防水效果。止水帘布圆钢焊接位置示意图止水帘布安装示意图始发洞门止水装置与盾构机位置关系图4、洞门破除4.1洞门加固效果检查始发前进行水平抽芯检测，检测合格后，在洞门破除在洞门中心位置及其它区域进行水平探孔（水平探孔数量为7个，取芯深度2.5m），水平钻孔穿越连续墙，探孔布置在5米左右的圆中（盾构隧道开挖的圆直径为6.43米），直径为50mm。查看端头井土体加固的效果，防止有涌水、漏沙等情况出现,每孔的流水不超过30L/时（通过观测流水不成线）。在加固土体检验结果满足设计要求时才可进入下一道施工工序，若水平取芯检验成果不能满足相关要求，则需重新进行端头加固。
14、待所有加固完成后方进行洞门混凝土破除。现场配备木塞、棉被等物资，以便出现透水现象时及时进行封堵。始发洞门水平探孔布置图4.2洞门破除施工平台搭设为保证洞门及结构安全，洞门破除采用人工破除，故需搭设工作平台。洞门破除工作平台采用483.5mm钢管扣件式脚手架，双排钢管“田”字形搭设，宽度0.81m，设3层平台，2道剪刀撑及4道斜撑，每层平台铺设木板，临边设置1.2m高护栏，并按照要求挂设密目网。洞门破除平台搭设示意图如下：洞门破除平台搭设示意图脚手架位于井底，故不考虑风荷载。Sd=1.1（SGk+1.15SQk）Rd/m其中：Sd荷载效应设计值 SGk恒荷载标准值产生的作用效应 SQk施工荷载标
15、准值产生的作用效应 Rd脚手架强度设计值（冷弯薄壁型钢管） m材料强度附加分项系数，钢管脚手架取值如下： m=1.1705*（SGk+SQk）/（SGk+1.15SQk） SGk=0.35kN/，施工荷载标准值SQk=3kN/，钢管抗压强度Rd=0.205*106kN/，m=1.0319.则Sd=4.18kN/Rd/m=21.06 Sd=Rd/m脚手架强度达到要求。平台落地斜撑之间用钢管连接限制长曲比，落地端需作用在车站结构上。根据计算，脚手架稳定性满足作业需求。由于在进行洞门破除时，盾构机已组装完毕，故相关连接件可根据刀盘的位置进行调整，使其与盾构机刀盘相连接，达到更稳定的效果。洞门破除操作
16、平台完成后，由安质部对其进行检查验收，验收合格后方可进行洞门破除作业。4.3洞门破除施工顺序（1）洞门破除以人工风镐方式进行。三把风镐同时作业，风源以12m3/min空压机提供。施工组织采取两班制，24h连续作业。（2）洞门破除时分四区依序进行，分区如图1所示。I区为洞门下部地连墙外侧，II区为洞门顶部地连墙，III区为洞门上部地连墙，IV区为洞门下部剩余地连墙。破除顺序为：I区II区III区IV区。洞门破除平台搭设示意图4.4洞门破除钢筋割除注意事项（1）凿除时保留最接近土体的钢筋，不准将钢筋切除，待洞门混凝土全部破除后再一次性把最靠近土体的钢筋全部割除。（2）气割割除背土面钢筋应该先割下部
17、，再割两侧，后割上部。切割的废弃钢筋捆绑吊出竖井。使用气割作业时，注意对洞门预埋钢环的保护，防止烧坏预埋钢环等。（3）背土面钢筋割除完成后按块继续进行混凝土的破除。（4）最后将最靠近土体的钢筋割除，进行清理后，即可始发。（5）钢筋及预埋件割除须彻底，以保证预留门洞的直径。4.5洞门封堵预案如果加固区土体的自立性较差，则需采取注浆加固措施。注浆计划采用双液浆进行补注浆。注浆位置：沿洞圈缝斜向打入注浆管，主要在洞门开凿的一圈缝及几大分块之间打设，达到固结洞圈内部土体的效果。注浆配比：水：水泥：水玻璃=0.5:1:1，注浆压力0.2-0.3Mpa，初凝时间为5-10分钟，浆液流量为10-15L/mi
18、n。5、始发负环管片拼装根据始发端头井结构尺寸，本区间6台次盾构始发后支撑均为9环负环（每环1.2米）整环错缝拼装。5.1负环管片的拼装方法负环管片总体施工步骤为：负9环、负8环、负7环、负6环、负5环、负4环、负3环、负2环、负1环，其中负1环嵌入洞门钢圈600mm，负环管片拼装采用错缝拼装方式，管片纵、环向均采用M24螺栓连接，管片拼装方式均为12点位置。每环负环管片的安装顺序为：先就位底部管片，再自下而上左右交叉安装，最后插入封顶管片成环。5.1.1安装管片定位圆钢因盾尾内径与管片外径之间有6.6厘米间隙，在拼装第一环负环管片时，需要在盾尾下部盾壳内避开千斤顶撑靴位置（导向槽位置）焊接1
19、.5米长的32圆钢4根，沿盾构方向放置，尾部靠在盾尾刷附近。圆钢靠近撑靴处与盾壳点焊2个点，以方便负环管片安装完成后将其移除。5.1.2负9环管片的安装（1）由专人对管片类型、龄期、外观质量等情况进行进场检验，检查合格后由龙门吊将管片放在管片运输车上，每辆平车可重叠3片，一次牵引二辆平车运输一环管片至安装部位，经管片吊车按安装顺序放到管片输送平台上，运至管片安装机位置。（2）拼装落底块A2负9环管片封顶块F在16点位置，落底块中线与隧道铅垂中线重合。负9环负环砼管片测量定位时，管片的后端面应与线路中线垂直，在管片安装机位置定出隧道中线，落底块A2中线螺母与之对应，确保后期管片安装角度符合设计要
20、求。（3）拼装标准块A1、A3A1在盾尾左侧，A3在盾尾右侧。每安装一块管片，立即将管片环向连接螺栓插入连接孔，并戴上螺帽用电动扳手紧固。管片安装到位后，应及时伸出相应位置的推进千斤顶撑靴固定管片，防止管片倾覆，然后方可移开管片安装机。（4）拼装邻接块B1、B2及封顶块F安装管片上部2块邻接块及1块封顶块时，上半环没有纵向螺栓固定管片，所以在拼装邻接块时，先将其与标准块的环向螺栓连接。因为盾壳内径与管片外径产生的间隙为33mm，管片厚300mm，抬升10mm便于封顶块的插入，所以邻接块上部用单边长为323mm两根L型2cm厚的钢板勾住，钢板焊接在盾壳上。封顶块就位后，割除L型钢板，两块邻接块落
21、下与封顶块搭接密实，用螺栓连接。（5）负9环管片后移负9环管片拼装完成后，盾构机用拼装模式将负9环管片后推，顶靠在反力架上，立即在反力架圆板上的B1、B2块上部及封顶块中间位置焊接厚度为2cm、边长为200mm*200mm的等边三角钢板，使管片脱出盾尾后不会下沉，另外，管片脱出盾尾后立即在两侧的管片与发射架的缝隙之间塞入三角木楔（每环管片中间及相邻两环管片连接处放置，共计30块），保证管片中心在设计轴线上。负环拼装点位统计表序号环号拼装点位1-9162-853-7104-6125-516-467-3118-239-111负环管片垫设楔块参考照片负环管片排环图管片分块示意图5.2负环管片加固5.
22、2.1加固前的施工准备（1）在加固负环管片前准备好所需的材料、工具、设备，做好人员分工，明确各自职责。（2）由机械技术员和安全员对吊索吊具等进行检查，合格后方能投入使用。（3）清理盾构井内杂物，提供负环加固的工作场地。5.2.2加固负环的施工步骤（1）支垫负环管片在拼装好第二环负环管片后，让盾构机继续向前掘进，使盾尾密封刷脱离第一环管片，将150mm100mm的三角木楔楔进负环与始发架架之间的空隙内，左右两侧各楔两个木楔。（2）紧固钢丝绳用2根20m18的钢丝绳绕过负环管片顶部，将绳头分别留在支撑架左右两侧，每个绳头上穿上紧线器，将紧线器的另一端紧固在支撑架上，旋转紧线器，将钢丝绳拉紧。盾构机
23、继续向前掘进，重复上述步骤，直至盾尾进入洞门后，将负环管片全部用钢丝绳固定。5.2.3负环管片拼装及加固技术要求（1）混凝土负环管片逐环在盾构机内安装，利用盾构机推进千斤顶推出，直到顶靠在基准环上，并在推出盾壳的管片外侧用钢丝绳、木楔进行加固，以保证将千斤顶推力均匀传递到反力架上和盾构推进中管片不发生过大的位移；（2）始发基座导轨必须顺直，严格控制标高及中心轴线；（3）始发前在基座钢轨上涂抹黄油，以减少盾构推进阻力；（4）负环管片除临近正环的第一环外，可不贴防水密封条，但需粘贴传力衬垫，螺栓不用止水垫圈；（5）管片拼装作业，要正确伸、缩千斤顶，严格控制油压和伸出千斤顶的数量，确保拼装时盾构不后
24、退。（6）拼装管片前应对盾壳底部的垃圾进行清理，防止杂质夹杂在管片间；（7）管片拼装手操作应符合规程要求；（8）要加强巡视工作，保证基准环的准确位置；（9）在盾构机完全进入土体前，不得调整盾构机的姿态，保证直线进入。6、车站轨道铺设及道岔布置隧道内运输线路除车站底板、盾构车架后10m及道岔处为四轨，其他均为两轨，轨距为900mm，45t牵引机车，43kg/m钢轨，6.25m/根。盾构机后配套设备行走在外侧两根钢轨上，运输车辆行走在中间钢轨上，轨枕采用槽钢加工，轨枕间距为1.2m每根。每根槽钢之间用16的螺纹钢筋焊接连成整体进行加固。7、盾构始发掘进7.1始发掘进参数选择盾构初始掘进是从理论和经
25、验上选取各项施工参数，始发前须先针对地质情况对盾构施工参数进行模拟计算，选取始发施工参数，盾构主要推进参数计算；并将计算出的盾构掘进主要推进参数汇总如下表所示：盾构始发主要掘进参数参考值盾构机掘进参数表序号项目始发接收掘进正常掘进风险源掘进1推力5001200t10001300t12001500t2掘进速度520mm4050mm3050mm3注浆压力0.20.3mpa0.20.25mpa0.20.3mpa4注浆量左线4.35.1m3右线2.83.5m左线4.35.1m3右线2.83.5m左线55.5m3，右线3.54.0m5刀盘扭矩15002500kn*m15001800kn*m1500180
26、0kn*m6刀盘转速0.61.3min-10.51.4min-10.61.2min-17土压力0.080.10mpa0.120.14mpa0.120.15mpa8铰接01。02。01。9泡沫水：原液=97：3溶液：空气=1：10水：原液=97：3溶液：空气=1：10水：原液=97：3，溶液：空气=1：1010螺旋机510min-1613min-1512min-111出土量左线4347m，右线4246m左线4347m，右线4246m左线4347m，右线4246m施工过程中根据测量数据及反馈信息对以上初拟数据进行不断优化调整施工参数，并在施工过程中对盾构施工主要参数进行记录，形成盾构推进参数记录表
27、，以便总结推进参数。7.1.1初期试掘进长度的确定（1）本工程盾构机初期掘进长度均设定为100米。100米的长度考虑了下几个因素：A、盾构机和后方台车的长度（L=80m）。B、工作井内井口处布置双线道岔的需要。C、管片与土体之间的摩擦力足以抵抗盾构机正常掘进的推力。（2）同时将区间的前100米作为掘进试验段，此段由盾构机生产厂家人员操作盾构机，通过设立试验段, 在于以下的目的：A、熟练掌握操作方法。B、掌握在不同地质地层中盾构推进的各项参数的调节控制方法。C、测定和统计不同地层条件下推力、扭矩的大小；盾构机姿态的控制特点；注浆参数的选择和浆液配比的优化；同步注浆中出现的问题和解决方法；各种刀具
28、的适应性等。D、熟练掌握管片拼装工艺及注浆工艺。E、掌握施工监测与盾构推进施工的协调方法等。依此及时详细分析在不同地层中各种推进参数条件下地层的位移规律和结构受力情况，以及施工对地面环境的影响，并及时反馈调整施工参数，提前制定盾构区间掘进参数组段划分数据。为全线顺利施工做好参照。7.1.2盾构始发掘进过程中施工参数优化调整控制程序如下图所示：盾构掘进参数优化调整程序图7.2始发掘进技术措施（1）始发前在基座轨道上涂抹黄油，减少盾构推进阻力，在刀头和帘布橡胶板上涂抹黄油，避免推进时刀头损坏洞门帘布橡胶板。（2）当盾构进入洞圈立即进行洞圈帘布的整理工作。（3）在始发阶段，由于土体加固，始发掘进时采
29、取低推力、低速度向前推进，尽量减少对土体的扰动。（4）始发初始掘进时，盾构机处于始发基座上，因此需在始发基座及盾构机上焊接相对的防扭转支座（铰接附近左右各一个），为盾构机初始掘进提供反扭矩。在盾构机推进过程中要对即将进入洞口的防扭支座割除打磨，以免损坏帘布密封。盾构始发防扭转支座示意图（5）始发阶段要注意对推力、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始发架提供的反扭矩。（6）始发掘进过程中还必须对反力架进行全程监视，如有异常立即停止推进并及时进行加固处理，确保始发顺利。（7）盾构始发期间，由于加固区强度高
30、，应慢速、小推力、小扭矩推进，根据掘进情况逐步调整掘进参数。7.3洞门封堵及负环拆除7.3.1洞门封堵（1）因本区间地下水丰富，故计划盾构机主体全部进入土体，且拼装完成4环管片即开始进行洞门封堵。此时，管片脱出盾尾约2环，先采用同步注浆方式注入理论注浆量一半的浆液（2m3左右），少量多次，边注浆边掘进。待拼装完成8环管片后开始采用双液浆封堵，洞门封堵注浆渗透系数按2.0控制，封堵完毕后在管片顶部开孔查看封堵效果，如有空洞或渗漏水现象出现，再次进行双液浆封堵直至无空洞或渗漏水现象出现。（2）根据洞门渗漏情况严格控制注浆压力和注浆量（少量多次进行、同步注浆压力控制在2bar以内），避免压力过大击穿橡胶板或尾刷。注浆过程中现场人员全程值班监控洞门渗漏水情况及洞门翻板稳定情况，在二次注浆管片开孔过程中防止管片壁后水或浆液喷出伤人。（3）同步注浆浆液及二次注浆浆液配合比暂定如下表所示：同步注浆浆液配比(kg/m)表水泥砂粉煤灰膨润土水控制稠度10060045060500121洞门二次注浆浆液配比1:1水泥浆液水玻璃(40B左右)与水1:1稀释初凝控制时间1120s10/7.3.2反
