盾构机掘进技术共57页文档

后松区间左线盾构掘进技术交底书交底编号Hsdg-项目名称 深圳地铁11号线11306标第 1 页 共 7页工程名称 后亭站~松岗站区间左线盾构设计文件图号 / 施工部位 区间左线 交底日期 2013/8/10一、技术交底范围:本交底为深圳地铁11号线11306标后松区间左线盾构掘进施工技术交底。

二、设计情况：左线起讫里程ZCK47+268.1～ZCK49+306.36，全长2040.13m （含长链ZCK49+001.870=ZCK49+000.000，长链1.870m ）。

其中，由于YDK47+720～YDK48+075(ZDK47+665～ZDK48+081)位于硬岩段采用矿山法施工，盾构空推管片拼装通过。

其中，在YCK47+795处设臵一竖井兼联络通道，以处理硬岩段。

三、施工工艺：1、盾构掘进施工工艺流程图盾构掘进盾构机千斤顶伸至规定长度拼装机安装管片嵌缝、填充手孔质量检验卸入储土坑挖掘机装车外运龙门吊吊运出井渣土车装土电瓶车牵引运输螺栓复紧调整管片位置同步注浆根据测量结果调整盾构轴线姿态皮带运输机运输隧道轴线测量螺旋输送机出土电瓶车运输管片就位龙门吊吊运下井管片外观检查安装密封止水条反馈土仓压力推进速度设定运至现场贮存交验质保书地面沉降观测建筑物监测管片出厂二次注浆盾构掘进施工工艺总流程图2、控制纠偏量在盾构始发100米的试掘进过程中，必须严格控制盾构机的纠偏，每环的最大纠偏量不应大于3mm 。

穿越过程中严禁使用超挖刀，以防对土体产生大的扰动。

2、总推力此过程中盾构机的总推力控制在15000KN之内,减小总推力会相应减小刀盘扭矩，从而减少对土层的扰动。

3、掘进速度匀速推进，控制速度在45mm/min以内，并以总推力为依据。

4、盾构出土掘进过程中每环的出土量理论值为：46.46方。

为减少土间的扰动，现控制出土量为理论值的98%，同时考虑泡沫与水的改良，每环出土68.3m3左右。

出土采用6m*2*1.5m的土斗进行出土，首先有皮带输送机将土运送至盾尾的电瓶车土斗内，再由电瓶车运送至出土口，由龙门吊将土斗吊出，龙门吊将土运送至地面后，将土通过倒土架直接倒入渣土坑内，龙门吊出土过程中必须由专人进行指挥，指挥人员必须配备对讲机。

盾构掘进施工方案一、工程概述盾构工程是指利用盾构机进行地下洞穴的掘进与施工，主要适用于地铁、隧道、排水沟等建设项目中。

盾构工程具有高效、安全、环保等特点，成为现代城市建设不可缺少的工程技术。

本文将针对盾构掘进施工方案进行详细阐述。

二、工程准备1.土质调查：在盾构掘进前，需要对工程区域的土质进行详细调查，了解地下情况，包括土层厚度、土质类型、水位等信息。

2.施工图设计：根据土质调查结果，进行盾构掘进的施工图设计，确定掘进的路径和施工参数。

3.材料采购：根据施工图设计确定的盾构掘进方案，采购所需的材料和设备，包括盾构机、支撑材料、消防设备等。

4.人员培训：为工程人员进行相关培训，包括盾构机的操作、安全防护等知识。

三、施工流程1.地表准备：在工程现场，清理地表杂物，搭建围挡，并进行防护措施，确保施工期间的安全。

2.盾构井施工：在指定位置进行盾构井的开挖，采用机械方式进行，确保井壁平整。

3.盾构机安装：将盾构机的各部件组装完毕，进行调试和测试，确保各项功能正常。

4.盾构机进洞：将组装完毕的盾构机推入盾构井中，根据盾构图纸指示进行定位和调整。

5.掘进开始：启动盾构机，进行掘进作业。

根据施工图纸指示，控制盾构机的前进速度和转向，确保掘进的方向和深度正确。

6.支护施工：在盾构机掘进的同时，进行支护的施工。

根据土质情况，选择合适的支护材料和方法。

7.掘进结束：当盾构机掘进到设定的终点时，停止盾构机的作业。

进行检查和测试，确保掘进的质量和安全。

8.盾构机回撤：盾构机回撤至起始位置，进行拆卸和调整，以备下次的施工使用。

9.工程收尾：清理工程现场的杂物，进行环境整治工作，确保工程质量和安全。

四、安全措施1.盾构井防护：在盾构井开挖过程中，进行严格的防护措施，防止坍塌事故的发生。

2.盾构机操作人员安全：盾构机操作人员必须经过专业培训和考核，严格按照操作规程进行工作，确保人员安全。

3.盾构机检查和维护：对盾构机进行定期检查和维护，确保各项功能正常，避免机械故障的发生。

盾构机掘进技术掘进参数的选择是根据地质情况来选择；地质情况的判断一是根据地质资料，二是根据掘进参数和渣土状态来判断。

由于盾构机的可操作性很强，掘进参数的选择不能一概而定，需根据不同的地质情况，不同的刀具磨损情况，以及掘进过程中的现状，选择相应的掘进参数。

掘进速度和设备的保护都与掘进参数的选择有直接的关系，所以掘进中一定要根据现场状况，灵活正确地选择掘进参数。

1、掘进模式的选择a 、敞开模式该模式适用于能够自稳、地下水少的地层。

该掘进模式类似于TBM掘进，盾构机切削下来的碴土进入土仓内即刻被螺旋输送机排出，土仓内仅有极少量的碴土，土仓基本处于清空状态，掘进中刀盘所受反扭力较小。

由于土仓内压力为大气压，故不能支撑开挖面地层和防止地下水渗入。

b 、半敞开模式半敞开式有的又称为局部气压模式，该掘进模式适用于具有一定自稳能力和地下水压力不太高的地层。

其防止地下水渗入的效果主要取决于压缩空气的压力。

掘进中土仓内的碴土未充满土仓，尚有一定的空间，通过向土仓内输入压缩空气与碴土共同支撑开挖面和防止地下水渗入。

c 、土压平衡模式该掘进模式适用于不能稳定的软土和富水地层。

土压平衡模式是将刀盘切削下来的碴土充满土仓，并通过推进操作产生与土压力和水压力相平衡的土仓压力来稳定开挖面地层和防止地下水的渗入。

该掘进模式主要通过控制盾构推进速度和螺旋输送机的排土量来产生压力，并通过测量土仓内土压力来随时调整、控制盾构推进速度和螺旋输送机转速。

在该掘进模式下，刀盘所受的反扭力较大。

2、特殊地层的掘进掘进时要随时注意刀盘扭矩、螺旋机扭矩、推进速度、土仓压力、铰接的变化，渣土状况和盾构机姿态等，根据相应的状况及时调整掘进参数。

确保刀盘和刀具不超载，掘进方向不超线。

a 、软硬不均地层软硬不均地层就是指盾构机掘进断面的地质不均,断面的上部、中部、下部、左边、右边的围岩强度变化大，如上部是6Z－2，下部是9Z－2。

掘进中刀盘的扭矩变化大，盾构机有较大滚动和震动现象和间断的响声，掘进方向很难控制，渣土中会有较大的石块出现。

盾构掘进技术施工要点一、土压平衡盾构掘进（一）土压平衡式掘进特点土压平衡盾构，是将开挖下来的土砂充满到开挖面和隔板之间泥土仓，根据需要在其中注入改良材料，用适当的土压力确保开挖面的稳定性。

通过贯穿隔板设置的螺旋输送机，可在推进的同时进行排土。

在施工时，必须在开挖两层隔板之间充满土砂，对其进行加压达到满足开挖面的稳定需要的状态。

为了获得适合于盾构推进量的排土量，要对土压力和出土盘进行计量，对螺旋式排土器的转数和盾构的推进速度进行控制，达到平衡状态，同时，还要掌握刀盘扭矩和推力等，进行正确的控制管理以防止开挖面的松动和破坏。

（二）土仓压力管理（1）在土压平衡盾构的施工中，为了确保开挖面的稳定，要适当地维持压力舱压力。

一般，如果土仓压力不足，发生开挖面的涌水或坍塌风险就会增大。

如果压力过大，又会引起刀盘扭矩或推力的增大而发生推进速度下降或地面隆起等问题。

（2）土仓压力管理的基本思路是：作为上限值，以尽量控制地表面的沉降为目的而使用静止土压力；作为下限值，可以允许产生少量的地表沉降，但可确保开挖面的稳定为目的而使用主动土压力。

（3）掌握开挖面的稳定状态，一般是用设置在隔板上的土压计来确定土仓压力。

（4）推进过程中，土仓压力维持有如下的方法：①用螺旋排土器的转数控制；②用盾构千斤顶的推进速度控制；③两者的组合控制等。

通常盾构设备采用组合控制的方式。

（5）要根据各施工条件实施良好的管理。

另外，需要确认伴随推进所产生的地基的变形、排土状态、刀盘扭矩以及其变化情况，及时在推进中修正土仓压力。

（三）排土量管理（1）为了一边保持开挖面的稳定一边顺利地进行推进，则需要适量地进行排土，以维持排土量和推进量相平衡。

可是，由于围岩的重度在掘进中会有一定的波动，以及受添加剂的种类、添加量或排土方式等因素的影响，排出渣土的重度也会发生变化，所以要恰当地掌握排土量是比较困难的。

另外，作为排土，其状态可在半固体状态到流体状态之间变化，其性状是各种各样的。

盾构掘进方案1、正常掘进1.1正常掘进的准备当盾构掘进80m后，在始发井处置道岔，在工作井内铺设4天导轨，将初始掘进中使用的一列电瓶车改为两列，同时布置2列平板车，其中每列车为8个平板车，分别为1辆浆液车，5两土斗车，2两管片车。

45t天车负责出土，10t天车负责下管片及辅料。

1.2掘进参数的设定通过计算，初步确定盾构机掘进参数如下：（1）盾构掘进每环的排土量：V=Kx(πxD2/4)xL式中：K ----切削土体松动系数，考虑地下水，掘进过程中加入泥浆，润滑材料等因素，L-----掘进每环的长度（1.5m）D-----盾构机外径（6.28m）（2）盾构注桨量：V=Kx(π)式中：D-----盾构开挖直径（6.28m）d-----管片外直径（6m）r-----管片外半径（3m）R-----盾构开挖半径（3.14m）K-----扩散系数（1.1~1.4）（3）土压仓内加泡沫、泥浆加泡沫、泥浆对改善土体塑流行，保证出土质量很重要。

根据工程地质与水文地质条件，结合盾构机性能，盾构掘进施工中，可采用单独加泡沫、泥浆或者是同时加入。

（4）其他措施1、盾尾密封油脂控制。

确保密封油脂充足，注入压力适当，根据压力控制注入孔位置；2、施工前做好刀盘刀具、注浆控的防护；3、如果刀盘扭矩不易降下来，考虑在土压舱内加泥；4、根据出土情况控制螺旋闸门开合度以及是否在螺旋处加泥；2贯通掘进盾构掘进至接收井80—100米时进行贯通掘进阶段，立即确定盾构机头的坐标位置和姿态，并根据测量结果确定盾构推进方案，保证盾构机顺利、安全、准确进入接收井。

贯通掘进前的准备工作（1）预先提前一个月完成盾构接收井洞口土体加固施工；（2）按照盾构操作要求暂停掘进；（3）进行全线贯通测量；（4）根据测量结果，确定贯通掘进方案，调整盾构机参数为贯通掘进的参数；（5）作好防止洞口地面坍塌的准备。

贯通掘进时注意降低盾构掘进速度，以利于盾构姿态的控制；当盾构掘进至进洞口6—10米时，降低盾构掘进的控制土压值，即要防止因土压低而造成管片外围岩的下沉，又要防止因土压高而造成洞口土体的提前破坏。

6 盾构掘进施工6.1 盾构掘进控制技术标准及管理措施盾构掘进控制技术标准及管理措施见表3。

表3 掘进控制技术标准及管理措施6.2 盾构机状态6.2.1 经安全管理中心第三次检查验收后方可进行穿越房屋段的掘进施工。

6.2.2 穿越房屋段掘进施工过程中，盾构机不允许停机。

6.3 土仓压力的设定设定土压值0P 应控制在以下范围内：（水压力+主动土压力）<0P <（水压力+被动土压力）。

施工过程中根据实时地层情况调整土仓压力不能超过设定土仓压力的10%，否则必须向业主代表提出申请。

6.4 掘进速度在盾构穿越房屋段，掘进速度宜控制在2~3cm/min ，若要超出此速度必须向业主代表提出申请。

6.5 排土控制渣土的排出量必须与掘进的开挖量相匹配，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。

6.6 渣土改良6.6.1添加剂应选择在国内有良好信誉的并经过检测的钠基膨润土制成的泥浆和知名品牌的泡沫剂，正式推进前必须把泡沫剂使用品牌报安全管理中心审批，审批后方可使用。

6.6.2泡沫剂添加量要求如下：1/3≤粉细砂断面＜1/2时，添加量须≥10kg/环；1/2≤粉细砂断面＜2/3时，添加量须≥12kg/环；粉细砂断面≥2/3时，添加量须≥15kg/环。

泡沫剂添加量要求不仅适用于控制区，同样也适用于非控制区。

6.7 盾尾刷每次盾构始发前，无论盾尾刷的新旧程度如何，都必须重新更换3道新的盾尾刷，且选用在国内有良好信誉的进口知名品牌。

预购盾尾刷品牌必须报安全管理中心审批，否则不能通过盾构机验收。

6.8 盾尾油脂6.8.1在盾构穿越房屋段，盾尾油脂必须满足盾尾密封要求，必须使用进口或国产知名品牌盾尾油脂，禁止使用劣质油脂。

6.8.2盾尾油脂用量及质量要求：盾构出洞及进洞前20环所用油脂应不低于22元/kg，用量应≥35kg/环；控制区内必须使用25元/ kg以上的油脂，每环用量必须≥35kg；其它非控制区内所用油脂应不低于22元/kg，用量应不低于26kg/环。

第一节盾构掘进施工主要工艺1、盾构始发与到达掘进技术1.1 始发掘进所谓始发掘进是指利用临时拼装起来的管片来承受反作用力，将盾构机推上始发台，由始发口贯入地层，开始沿所定线路掘进的一系列作业。

本工程中每台盾构机都要经过两次始发掘进，第一次是盾构机组装、调试完后从三元里站始发，第二次是盾构机通过广州火车站后二次始发。

1.1.1 始发前的准备工作（1）始发预埋件的设计、制作与安装盾构机始发时巨大的推力通过反力架传递给车站结构，为保证盾构机顺利始发及车站结构的安全，需要在车站的某些位置预埋一些构件。

同时盾构机盾尾进入区间后为减小地层变形需要立即进行回填注浆，为了防止跑浆也需要在车站侧墙上预埋构件以实现临时封堵。

三元里车站始发预埋件大样及预埋位置如图：隧盾-施组-SD01、02所示。

（2）洞门端头土体加固三元里车站隧道端头上覆2米厚〈8〉类土（岩石中等风化带），开挖后侧壁基本稳定。

始发前不对端头进行加固。

（3）端头围护桩的破除始发前需要对洞门端头围护桩予以拆除，确保盾构机顺利出站。

三元里站端头围护桩厚1.1米，洞门预留孔直径6.62米。

计划对围护桩进行分块拆除如图7-1-1。

环形及横向拉槽宽度50cm，竖向拉槽宽度20cm，竖向槽沿围护桩接缝凿除。

盾构机推进前割断连接钢筋，拉开钢筋砼网片，清理石碴并处理外露钢筋头，避免阻挂盾壳。

围护桩拆除后，快速拼装负环管片，盾构机抵拢工作面，避免工作面暴露太久失稳坍塌。

拉槽图7-7-1 凿除分块示意图1.2 盾构机始发流程盾构机始发前首先将反力架连接在预埋件的位置，吊装盾构机组件在始发台上组装、调试；然后安装400宽的负环钢管片，盾构机试运转；最后拆除洞门端墙盾构机贯入开挖面加压掘进。

盾构机始发流程见下图：盾构机始发时临时封堵操作工艺流程如下：盾构机通过后临时封堵防止跑浆原理如图：隧盾-施组-SD03。

1.3 盾构机始发掘进（1）试验段掘进1）三元里站试验段掘进从三元里站起前100米隧道作为掘进试验段，通过试验段掘进熟练掌握在不同地层中盾构推进各项参数的调节控制方法，掌握管片拼装、环形间隙注浆等工艺。