盾构始发技术要点

泥水盾构始发与试掘进技术及控制要点摘要：本文介绍了泥水盾构始发与试掘进施工过程中的关键技术，包括始发端头加固及降水、盾构始发定位、反力架安装与加固、洞门密封、负环管片拼装、同步注浆、洞门封堵、管片拼装以及初始试掘进等技术，并提出了保证各个关键环节有条不紊进行的控制措施。

关键字：泥水盾构；始发；试掘进；1前言泥水盾构施工技术因具有无需特殊体改良、地质适应性强、依靠泥水在开挖面形成泥膜抵抗土水压力、开挖面稳定性高等优点，在城市大型隧道及大型过江过河隧道修建中均得到了广泛应用，如上海地区已经建成的上海长江隧道、大连路隧道、复兴东路隧道等[1]。

无论是土压平衡盾构还是泥水平衡盾构，始发与到达既是施工的两个关键环节，也是施工的重难点之一[2]。

在地铁施工中，始发试掘进作为盾构工法的关键工序，不仅仅关系到周边建筑及施工的安全，而且还直接影响到施工的质量、进度、安全以及经济效益[3]。

广深港客运专线狮子洋隧道采用先进的泥水盾构始发技术，严格控制始发的各个风险点，并进行事前分析、预防和方案预控，通过精心组织，始发取得一次性成功[4]。

本文提出了在高承压水始发与试掘进的关键技术要点以及控制措施，如采用的始发洞门密封装置结构、安全可靠，在泥水盾构始发的过程中，可通过自身密封结构和外部注入孔的综合调节使用，充分保证泥水盾构始发安全，降低施工风险等。

这些关键技术要点以及控制措施在实际施工过程中得到成功的应用。

2始发技术控制2.1始发端头加固及降水2.1.1端头加固泥水盾构一般情况始发端头采用旋喷桩、素墙结合降水的加固方式，端头加固平面图如图1所示。

素墙分为洞门素墙和U形素墙。

洞门素墙采用C15混凝土，厚800mm-1200mm地下连续墙。

为保证素墙接缝处的止水效果在素墙接缝外侧采用Φ800@500m三重管法高压旋喷桩补强加固。

加固范围：盾构掘进方向围护结构外13m，加固宽度为U形素墙内全断面加固，隧道范围内上下各3m。

盾构始发接收技术一、盾构始发技术盾构始发是指利用反力架和负环管片，将始发基座上的盾构，由始发竖井站推入地层，开始沿设计线路掘进的一系列作业。

盾构始发在施工中占有相当重要的位置。

1）盾构始发方式盾构始发方式根据盾构主机、后配套及相关附属设施是否一次性放置于地下，分为整体始发和分体始发；根据临时拼装的负环管片是否采用半环方式，分为整环始发和半环始发；根据盾构始发的线路不同，又可分为直线始发和曲线始发。

（1）整体始发与分体始发①整体始发。

整体始发是指将盾构主机和全部台车安装在始发井下，盾构始发掘进时带动全部台车一起前进的施工技术。

当具备整机始发条件时，尽量采用整体始发，以便充分发挥盾构施工安全、快速、高效的优势。

目前盾构施工中，采用的整体始发主要有利用车站整体始发和利用“始发竖井+反向隧道+出土井”的整体始发两种方式（图6.13）。

图6.13 盾构始发井+反向隧道+出土井整体始发方式示意图利用“始发竖井+反向隧道+出土井”的整体始发方式只需增加一个出土竖井的投资，在出土井施工场地许可的情况下，可以在始发井和出土井同时施工的情况下，从两个工作面相向施工70 m左右的反向隧道，能大大节约工期。

因此，在车站条件不具备盾构机整体始发时，可优先考虑“始发竖井+反向隧道+出土井”的整体始发方式。

②分体始发。

盾构按常规整体始发需要80 m长的始发竖井或车站空间。

如此长的竖井不但造价昂贵，而且在繁华的城市中很少具备这样条件的场地。

车站也有可能因场地拆迁或总工期控制等因素一时不能提供盾构整体始发空间，这时就需要采用分体式始发。

分体始发是将盾构主机与全部或部分台车之间采用加长管线连接，盾构主机与全部或部分台车分开前行，待初始掘进完成后再将盾构主机与全部台车在隧道内安装连接进行正常掘进（图6.14）。

盾构分体式始发时，盾构主机与地面台车之间采用的电缆、油管等管线需加长连接，在盾构掘进80 m 左右后拆除负环，将后配套台车吊入始发井内，并拆除台车与盾构主机相接的加长管线，对台车与盾构主机重新进行连接，然后按正常掘进模式掘进。

盾构始发掘进要点
1、盾构始发掘进时的总推力应控制在反力架承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切人地层所产生的扭矩小于始发基座提供的反扭矩。

2、在盾构推进、建立土压过程中应注意对洞门密封、始发基座、反力架及反力架支撑的变形、渣土状态等情况进行认真观察，发现异常，应适当降低土压力(或泥水压)、减小推力、控制推进速度。

3、由于始发基座轨道与管片有一定的空隙，为了避免负环管片全部推出盾尾后下沉，可在始发基座导轨上焊接外径与理论间隙相当的楔木，使楔木将负环混凝土管片托起。

4、在盾构内拼装好整环后利用盾构推进油缸将负环管片缓慢推出盾尾，直至与反力架接触面接触，并用管片螺栓连接固定。

负环及以后管片将按照正常的安装形式进行安装。

5随着负环管片的拼装，应不断用准备好的木楔填塞负环管片与始发基座轨道及三角支撑之间的间隙，待洞门围护结构完全拆除后，盾构应快速地通过洞门进行始发掘进施工。

6、始发前盾尾钢丝刷必须用手涂盾尾密封油脂，且必须达到涂抹质量，饱满、均匀，每一根钢丝上均粘有油脂。

7、严禁盾构在始发基座上滑行期间进行盾构纠偏作业。

8、盾构始发过程中，严格进行渣土管理，防止由于渣土管理控制不当造成地表沉降或隆起;开始掘进后，必须加强地表沉降监测，及时调整盾构掘进参数。

9、当盾尾完全进入洞门密封后，调整洞门密封，及时通过同步注浆系统对洞门进行注浆，封堵洞圈，防止洞门密封处出现漏泥水和所注浆液外漏现象的发生。

同时严禁有松开推进千斤顶的动作。

10、在始发阶段由于盾构设备处于磨合阶段，要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效使用。

盾构始发施工方法与技术措施1）盾构始发流程
本工程盾构始发施工具体工艺流程详见下图。

盾构始发施工流程
2）施工方法及要点
盾构始发施工方法及要点详见下表。

盾构组装顺序示意图
盾构始发施工方法及要点
以防止盾构机主机在基座上产生旋转。

防止碰撞。

配电系统，
前的条件验收工作，始发条件经自检，检查结果全部达到要求，报监理初审，
检测其标高、
吊机收紧后，用氧焊割除或拆除螺栓。

先拧紧螺栓，
盾构始发易出现基座变形、姿态突变等质量通病，其主要预防技术措施详见下表。

盾构始发施工质量通病及预防技术措施。

盾构始发、过站、起吊技术研究由于地铁隧道绝大部分在城市中,受交通及空间影响,盾构机的始发、过站、起吊在很多地方会遇到困难,进而影响我们的工法及投资。

要更好的解决这个问题需要设计人员详细了解盾构机的构造尺寸及施工方法.过站一般是在交通条件不允许或是受工期影响较大时采用的工法.在交通及空间允许的情况下应尽量考虑站外过站,减小车站基坑深度.掉头分站内掉头和站外掉头,站外掉头和正常盾构接收始发基本一样,主要是站内掉头不一样,站内掉头要考虑盾构掉头的空间.主要运用在地面无吊出条件的情况.这个工法对车站结构布置要求较高.转场一般在运用在盾构掘进长度较长的情况,为了提高出土及管片吊装的效率采用的工法.一、盾构机主要技术参数（设备规格）由于西安主要采用小松盾构机,所以主要介绍该型盾构机,小松盾构机的吊装可归纳为主机、连接桥、后配套拖车三套系统吊装；（1）主机三大组件：第一节：刀盘+切口环（前体）直径=6340mm，长度L=1460（φ6370mm）+3450mm。

第二节：支承环（中体）直径φ=6340mm，长度L=3300mm。

第三节：盾尾（后体）直径φ=6340mm, 长度L=2904mm。

（2）主机与拖车间连接桥：连接在主机及1号拖车之间，主要装备有初级皮带运输机、二级管片吊运机及拖车与主机间的所有动力电缆、液压管线等。

该双轨梁是本台盾构机尺寸较长的大件之一，长14m。

（3）后配套拖车系统：第一节：装备有操作室、空压机、储气罐及盾尾油脂泵系统等，长度6.5m、宽4.2m、高3.84m；第二节：装备有同步注浆泵、润滑油脂泵系统等，长度 6.5m、宽度4.2m、高3.84m；第三节：装备有液压油箱及液压泵站系统及掌子面土体改良系统等，长度6.5m、宽度4.2m、高3.84m；第四节：装备有变频器配电柜及箱式变电站，长度 6.8m、宽度4.2m、高3.84m；第五节：装备有低压配电柜、高压电缆储存装置等，长度6m、宽度4.2m、高3.84m；用来出渣的皮带输送机装备在每台后配套拖车的上部。

调整掘进方向，始发阶段空间定位意义在于保证盾构机始发掘进的隧道线形满足设计规范，不超限。

(1)盾构机始发时一般处在直线段或者缓和曲线段，在直线段盾构机始发采取盾构机轴线与设计轴线平行或者重合的方式来始发。

(2)在缓和曲线段采取盾构机轴线与隧道设计轴线相切的方式来始发（切线始发）。

(3)在小曲线段，盾构机始发采用盾构机轴线割隧道轴线的方式来始发（割线始发）。

割线的确定根据隧道设计轴线的曲线半径、盾构机体长度、盾构机调整方向的操作因素来考虑。

Cad制图的方法，简单、精确。

(4)考虑始发井主体结构、维护结构的目的在于确定其结构施工成果是否偏差过大，影响洞门密封的安装，保证洞门密封效果。

(5)盾构机沿轴线方向的定位对盾构始发影响不大，但准确的定位会对洞门施工产生影响，主要指零环与主体结构在轴线方向上的距离，洞门施工时是否需要切割或拆除零环。

2、始发托架和反力架的安装定位一般在始发井主体结构施工时即进行始发托架、反力架安装预埋件的安装固定。

盾构机始发托架、反力架的安装定位依赖于预埋件安装位置和强度，因此预埋件需定位准确，安装牢固；盾构机始发托架的安装定位，依据盾构机始发空间位置来确定，在安装方面主要考虑其固定牢固；反力架的安装定位需考虑盾构机始发的空间位置，选择合理的固定方式，以保证足够的始发反力，从受力的角度分析，反力架的安装需满足抗弯、抗剪、抗拔；反力架的基准钢环平面要与盾构机始发方向垂直，基准环的空间位置，与待拼装的负环位置要准确对应。

3 洞门密封的安装、洞门破除、始发负环管片的拼装1、洞门密封的结构图1 洞门密封结构2、安装注意要点定位准确、安装牢固。

3、洞门破除检查确定地层稳定的条件下方可破除洞门，洞门破除要遵循快速破除，及时清理，迅速推进、刀盘快速顶到掌子面为原则。

4、负环管片拼装方法在盾尾刷上直接拼装。

图2 负环管片拼装负环管片一般采取错缝拼装，根据负环管片拼装成果为直线选用管片，考虑隧道设计轴线线形因素，可在-1环开始调整管片类型和拼装点位，拟合施工曲线。

地铁项目盾构机分体始发关键技术摘要：随着城市建设的高速发展，国内外地铁隧道已基本采用盾构法施工。

盾构始发模式分为两种：一种为整机始发；另一种为分体始发，当盾构始发不在车站或者始发场地受限时，将盾构主机及部分拖车吊入到始发端，另一部分拖车安装在地面上或者后方隧道内，避开出土井，在盾构隧道达到一定的长度后进行二次或多次分体始发，大大提升工程施工效率。

关键词：地铁；土压平衡盾构；分体始发1、盾构机参数标准的地铁盾构机开挖直径为6280mm，整机长度约为75m~90m。

2、盾构机分体始发技术策划2.1始发方式的确定盾构始发井始发场地狭小，可利用场地无法实现整机始发，为提高盾构机生产效率及加快掘进施工进度，须采用二次分体始发的方式。

2.2盾构始发准备工作盾构下井组装始发前须对洞门的平面、高程进行复核。

连接桥与盾体间需用延伸油管连接，管路架高放置在隧道两侧。

双轨梁不能直接与盾体相连，所以需要加工临时托架。

为便于区分管线类型，利于排除管线故障，避免二次转接时出现连接错误，需对分体始发的各种管线做好标识。

标识采用不同颜色的塑料带制作，并加以说明。

同步注浆管路准备备用管路，以保证同步注浆管堵塞时可及时更换。

2.3始发地面布置盾构吊装及始发区域场地兼设竖井、管片堆场、渣土池、配电房、盾构机后备套放置区等。

因场地限制可将盾构机1#、2#、3#、4#、5#台车放置地面，须满足管片堆放、渣土外运等场地使用功能。

2.4始发井下布置井下放置盾构机刀盘、前盾、中盾、盾尾、螺旋机（土压盾构机）等部件，须满足出土条件。

2.5管线的布置盾构机分体始发采用管线延伸的办法，临时将主机和地面的液压管线和电气线路连接，并在地面拖车完全下井后拆除临时管线及电气线路。

地面摆放的各节台车之间管线（油、水、气及控制电缆）正常连接，然后使用螺纹式接头高压油管（35Mpa）与小井口钢管接驳，可供盾体掘进满足整机长度距离，大大节省了接管的时间，提升工作效益。

区间盾构机始发、始发段施工技术总结一、盾构机始发必备条件及细节二、盾构机始发地面设备及细节安排三、始发掘进盾构机各项参数确定四、始发段掘进（软土）各项参数确定五、始发段注浆及外加剂使用六、盾构机出加固体后洞门封堵情况七、始发段管片拼装效果八、始发段中线标高控制技术九、盾构机始发总体评价一、盾构机始发必备条件及细节通常来讲，盾构机正常始发必须具备下列11项条件。

1、盾构始发的车站工作井强度达到设计要求，盾构始发的隧道洞口中线、标高经过复核无误。

2、盾构始发掘进方案已经上报并审批。

3、测量、监控量测方案已经上报并审批。

4、工作井下测量控制点已经复核无误，可以指导掘进。

5、端头加固完成并经过三个月的固结，检测报告合格，同时符合设计要求。

6、洞门水平探孔根据情况可钻3~4m深，无流水渗出，洞门砼或桩已经凿除。

7、始发架、反力架完全经经计算强度、刚度符合要求，并正确安装到位。

8、始发前技术培训，安全技术培训，书面工作指令和技术交底完善。

9、盾构始发各工序人员组织合理，盾构机经过调试各项功能健全，盾构始发所需各项材料到场并经过材料检测。

10、盾构始发需要编制专项应急预案并备好应急物资。

11、相关的配套设施完备。

在完善以上工作后，还有具体细节也缺一不可，主要有下列问题。

1、车站通往井下的人行钢梯要安装牢固，踏步距离、高度合理。

2、洞门橡胶帘布及折页钢板安装完成。

如图。

3、工作井负环安装完成，钢丝绳拴紧、负环固定防倾侧。

如图。

4、地面监控量测布置点收取初始数据。

始发架/洞门水平探孔无流水防水橡胶帘布/折页钢板二、盾构机始发地面设备及细节安排盾构机主体安装和调试需要专业人员操作，新机完成此项工作大概要40天时间。

与此同时，相匹配的其他设备可以平行安装调试。

如地面搅拌站、龙门吊、电瓶车及充电设施、出碴池、管片堆放场地等。

盾构机主体长7.8m盾构机开口率28%，总功率达1110Kw，中盾与盾尾采用铰接方式，刀盘直径6420㎜，前盾直径6390㎜，最小曲线半径350m，VMT 测量系统。

盾构始发方案随着城市建设的不断发展，地下空间的利用成为了一个重要的问题。

盾构机作为地下隧道施工的主力机械，其始发方案的制定对于施工的顺利进行至关重要。

本文将从盾构始发方案的要点、策略以及技术要求等方面进行论述，并探讨如何做到最佳效果。

一、盾构始发方案的要点盾构始发方案是指在开始进行施工前对地层情况、施工工艺、施工步骤等进行详细的分析和规划。

要制定一个合理的盾构始发方案，需要考虑以下要点：1. 地层勘探：通过地质勘探和地下水勘探等手段，了解地层的结构和物性，包括岩土层厚度、坚硬程度以及可能存在的地下水位等信息。

这将有助于确定盾构机的类型和参数，以及后续的工程施工。

2. 起始井设计：盾构始发需要一个起始井，其位置和形式的选择需要充分考虑施工的便利性以及与周边环境的协调性。

同时，起始井的设计还需要考虑盾构机的进出口尺寸和运输设备的安排等。

3. 盾构机的选择：根据地层特点、隧道长度和直径等因素，选择适用的盾构机型号。

不同类型的盾构机适用于不同的工程条件，因此需要根据实际情况进行选择，并结合盾构机的性能参数进行调整。

4. 施工工艺和施工步骤：制定详细的施工工艺和施工步骤，包括盾构机进出井、顶管装设、推进速度等方面的安排。

合理的施工工艺和施工步骤可以最大限度地提高施工效率和质量。

二、盾构始发方案的策略1. 全面了解地质情况：在制定盾构始发方案之前，需要对施工区域的地质情况进行全面的了解。

这包括地层的岩土类型、含水层的位置以及地下水位的变化等。

只有充分了解地质情况，才能制定出适合的盾构始发方案。

2. 根据需求确定盾构机型号：不同工程需求适合不同类型的盾构机。

一些大直径盾构机适用于较坚硬的地质条件，而一些小直径盾构机则适用于松软地层。

根据实际需求选择合适的盾构机型号，可以提高施工的效率和质量。

3. 制定详细的施工计划：盾构始发需要有一套详细的施工计划，包括施工的时间节点、装备的调度、人员的安排等。

只有做好充分的准备，才能确保施工的顺利进行。

1.1.1盾构始发掘进技术要点（1）在进行始发台、反力架和首环负环管片的定位时，要严格控制始发台、反力架和负环的安装精度，确保盾构始发姿态与隧道设计线形符合。

（2）负环管片安装前，在盾尾内侧标出负9环管片的位置和封顶块的偏转角度，管片安装顺序与正常掘进时相同。

第一环负环管片定位时，管片的后端面应与线路中线垂直，负环管片采用错缝拼装方式。

负9环管片拼装完成后，用推进油缸把管片推出盾尾，并施加一定的推力把管片压紧在反力架上，即可开始下一环管片的安装。

（3）始发前基座定位时，盾构机轴线与隧道设计轴线保持平行，盾构中线可比设计轴线适当抬高。

（4）在盾尾壳体内安装管片支撑垫块，为管片在盾尾内的定位做好准备。

安装拱部的管片时，由于管片支撑不足，要及时垫方木进行加固。

管片在被推出盾尾时，要及时进行支撑加固，防止管片下沉或失圆。

同时也要考虑到盾构推进时可能产生的偏心力，因此支撑应尽可能的稳固。

（5）在始发阶段由于推力较小，地层较软要特别注意防止盾构低头。

（6）盾构在始发台上向前推进时，通过控制推进油缸行程使盾构机基本沿始发台向前推进。

（7）始发初始掘进时，盾构机处于始发台上，因此需在始发台及盾构机上焊接相对的防扭转支座，为盾构机初始掘进提供反扭矩。

（8）在始发阶段由于设备处于磨合阶段，要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效使用。

掘进总推力应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台提供的反扭矩。

（9）盾构始发前要根据地层情况，设定一个掘进参数。

开始掘进后要加强监测，及时分析、反馈监测数据，动态地调整盾构掘进参数。

（10）盾构组装前在基座轨道上涂抹油脂，减少盾构推进阻力；始发前在刀头和密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损坏洞门密封装置。

（11）始发掘进时采用32T龙门吊进行出碴，洞内水平运输采用小碴斗出碴。

盾构机始发注意事项一、始发前检查1、掌子面要求确保刀盘在抵达掌子面前可自由空转。

即导轨前端与掌子面至少间距大于750mm，在这750mm之内，不允许掌子面的岩土侵入刀盘旋转空间。

所有掌子面上，仰拱处铁器物件必须保证清理干净。

2、盾构机要求A、盾构机与始发台间必须有两个限制措施：一，防止盾构机掘进时旋转的防转块，焊接时与始发台切向间距3mm。

二，防止安装管片时，推进缸将盾构机刀盘过量切入岩土，引起刀盘旋转困难，需有防止盾构机前进块。

B、始发前调试阶段，确保所有泡沫管均畅通，若检查发现有任一泡沫管未通，必须将其贯通后再安装塑料止回片。

C、确保膨润土系统可正常使用，否则易于造成在始发阶段注浆管堵塞。

3、始发台要求始发台必须确保固定在站台两侧地梁上，前端与端墙固定。

4、橡胶密封圈要求盾构机盾壳与橡胶密封圈之间不能有任何杂物，否则初期注浆必然外漏。

二、始发1、安装负环管片始发前首先安装负环管片。

第一，二环负环管片后推时，操作推进缸人员必须与管片观察人员密切配合，避免将管片推至与盾尾撞击，下部油缸前推，顶部油缸随时跟进，推至行程末端时，用两只3t吊链通过上部管片螺栓孔挂住，保持管片位置，再由上至下逐步松开推进油缸逐块安装管片，安装完第二环管片后，第二环管片推至与第一环管片连接后，将第一、二环管片一起后推，当管片露出盾尾时，及时加填木楔，防止管片下坠，直至与反力架连接。

然后安装第三环管片。

安装这三环管片时，所有顶于管片上油缸只用单油缸撑靴，压力限制在20bar。

管片固定时，必须保证防止盾构机前移块已与盾构机密贴。

2、掘进A、未顶住管片的推进缸微贴于管片上，旋转刀盘，卸去刀盘防止前移旋转块，检查盾构上下，左右是否有将在1.5m掘进行程内抵达橡胶密封而未切除的焊接物，及时割除，打磨光滑。

（当盾构机已有一半进入隧道时，必须保证盾构机左右两侧各有三块防转块）。

B、盾构机往前掘进时，主机左右两侧需有人观察，后配套需有人观察管线（高压电缆，水管）情况，特别应注意水管在盾构机前移时挂在拖车上拉断。