《軌道交通工程盾構(gòu)施工技術(shù)》 課件 項目4 盾構(gòu)施工

軌道交通工程盾構(gòu)施工技術(shù)項目4盾構(gòu)施工目錄

CONTENTS1

盾構(gòu)豎井施工6

開艙作業(yè)及刀具更換技術(shù)2

端頭加固技術(shù)7

管片分類和構(gòu)造3

盾構(gòu)組裝與調(diào)試8

盾構(gòu)組裝與調(diào)試4

盾構(gòu)始發(fā)9

盾構(gòu)始發(fā)5

盾構(gòu)掘進技術(shù)10

盾構(gòu)掘進技術(shù)目錄

CONTENTS12

端頭加固技術(shù)13

盾構(gòu)組裝與調(diào)試11

盾構(gòu)豎井施工任務(wù)4.1盾構(gòu)豎井施工4.1.1 盾構(gòu)豎井的分類盾構(gòu)豎井按豎井的用途，分為盾構(gòu)始發(fā)豎井、中間豎井和接收豎井3種。盾構(gòu)始發(fā)豎井盾構(gòu)始發(fā)豎井即始發(fā)盾構(gòu)的豎井。始發(fā)豎井的另一個功能是運輸存放盾構(gòu)始發(fā)掘削中需要的各種器械及材料的基地。始發(fā)豎井及其周圍的場地是一個停放出土設(shè)備、起吊設(shè)備、管片、各種機電設(shè)備、背后注漿設(shè)備、原材料等的場地。盾構(gòu)始發(fā)豎井的平面凈尺寸必須滿足上述各項工作的要求。一般情況下在盾構(gòu)兩側(cè)各留1.5

m作為盾構(gòu)安裝作業(yè)的空間。4.1.1 盾構(gòu)豎井的分類盾構(gòu)接收豎井盾構(gòu)接收豎井用于接收在土層中已完成了某一階段推進長度的盾構(gòu)。盾構(gòu)進入接收井后，或?qū)嵤┙怏w，或進行維修保養(yǎng)，或為繼續(xù)推進做準備，或作折返施工。中間豎井對長距離隧道來說因盾構(gòu)檢修、隧道通風(fēng)、路線中途改變掘進方向等需要設(shè)置的豎井稱為中間豎井。由于盾構(gòu)要在中間豎井內(nèi)實現(xiàn)到達、始發(fā)，所以到達方向的內(nèi)空尺寸及始發(fā)方向的內(nèi)空尺寸均應(yīng)滿足作業(yè)要求。盾構(gòu)拼裝前端頭豎井施工地鐵隧道的盾構(gòu)始發(fā)豎井和接收豎井，一般利用地鐵車站兩端端頭井。地鐵車站采用明挖法或蓋挖法修建時，在車站端頭處暫時不澆筑中層板和頂板及相應(yīng)的梁柱混凝土，從而為盾構(gòu)施工留出上下施工的通道即端頭井如圖。4.1.2 盾構(gòu)豎井施工盾構(gòu)拼裝后南水北調(diào)中線穿越黃河工程盾構(gòu)工作井獨立工作豎井施工地鐵隧道的中間豎井、水工盾構(gòu)隧道、公路鐵路盾構(gòu)隧道的始發(fā)井和接收井，由于沒有地鐵車站，無法利用車站端頭井始發(fā)和接收盾構(gòu)，需要修建獨立的工作井。獨立工作井常采用圍護開挖的施工方法。4.1.2 盾構(gòu)豎井施工4.1.2 盾構(gòu)豎井施工獨立工作井也可采用明挖法施工。對于放坡開挖豎井，需要采用先開挖，后結(jié)構(gòu)，最后回填的施工工序。例如：川氣東送管道黃石長江穿越隧道中，南岸始發(fā)井采用明挖法開挖，錨噴初期支護，現(xiàn)澆混凝土二次襯砌作業(yè)的方法。當附近的地表沉降控制要求不很高，獨立的豎井也可采用沉井施工方案。例如：汕頭華能電廠二期工程過海電纜隧道北端盾構(gòu)工作井為圓形沉井結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑為14m，沉井制作高度為37.5m，沉井分三段接高及下沉，下沉深度為37.2

m。任務(wù)4.2端頭加固技術(shù)4.2.1 端頭加固設(shè)計端頭加固的要求及方法端頭加固的要求會因工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件等因素有所不同，概括而言，加固后的土體應(yīng)滿足以下4方面的要求：加固土體需滿足強度要求。加固土體需滿足整體穩(wěn)定性的要求。加固土體需滿足止水和滲透性的要求，特別對于富水砂土地層。加固土體需滿足變形特征的要求，通常指盾構(gòu)土艙內(nèi)土壓建立前。4.2.1 端頭加固設(shè)計加固方法選擇常用的加固方法有高壓旋噴樁、深層攪拌樁、降水法、凍結(jié)法、注漿法等，應(yīng)用時可以采用一種工法或多種工法相結(jié)合的加固手段。對于軟土地區(qū)，常用的加固方式有水泥土深層攪拌樁+高壓旋噴樁，素SMW工法樁（三軸攪拌樁）+高壓旋噴樁，高壓旋噴樁，等等。采用最多的是水泥土深層攪拌樁+高壓旋噴樁（或注漿）的加固方式；當受地面環(huán)境限制時，也可采用凍結(jié)法進行加固。高壓旋噴樁特點：①可指定加固某一深度的土層；②

滲透系數(shù)很小的細顆粒土層無法進行灌漿加固，而高壓旋噴可以；③在間距狹小處可施工；④

結(jié)合定噴法，可有效地形成垂直向、水平向或封閉式隔水墻；⑤使用方便，移動靈活。范圍：適用于砂土、黏性土、淤泥土及人工填土等土質(zhì)。4.2.1 端頭加固設(shè)計深層攪拌樁特點：①

固化樁與原地基構(gòu)成復(fù)合地基，改善承載力和變形模量；②能自立支護擋土；③樁體連接成壁后有隔水帷幕作用；④

施工中無振動，無噪聲、無污染，對周邊建筑物和地下管線影響小；⑤施工機具簡單，操作方便，造價低。范圍：適用于黏性土、砂性土等地層。4.2.1 端頭加固設(shè)計降水法特點：①

盾構(gòu)工作井施工中，防止井內(nèi)涌泥或產(chǎn)生流砂；②

盾構(gòu)隧道施工中，穩(wěn)定開挖面土體，防止盾尾漏泥漏水；③井點降水尤其適用盾構(gòu)的進出洞施工。范圍：適用土層為粉砂、砂質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土。4.2.1 端頭加固設(shè)計凍結(jié)法特點：①

可有效隔絕地下水，其抗?jié)B透性能是其他任何方法不能相比的；②

凍土帷幕的形狀和強度可視施工現(xiàn)場條件，地質(zhì)條件靈活布置和調(diào)整，凍土強度可達5～10

MPa，能有效提高工效；③

凍結(jié)法是一種環(huán)保型工法，對周圍環(huán)境無污染，無異物進入土壤，噪聲小，凍結(jié)結(jié)束后，凍土墻融化，不影響建筑物周圍地下結(jié)構(gòu)。范圍：適用于地下水大、但流動性較小的地層；粉細砂層。4.2.1 端頭加固設(shè)計4.2.1 端頭加固設(shè)計加固范圍確定合理的加固范圍是確保盾構(gòu)始發(fā)安全的一個關(guān)鍵因素，加固范圍主要包括橫向加固范圍、縱向加固范圍及豎向加固范圍。（1）穩(wěn)定性計算的力學(xué)模型。對于土體穩(wěn)定的加固設(shè)計，可以建立比較理想的土體滑動破壞模型同時根據(jù)土體的不同性質(zhì)，將其分為黏性土體和砂性土體，分別建立兩種不同的力學(xué)模型。通過模型對穩(wěn)定性進行深入分析，推導(dǎo)出土體失穩(wěn)的破壞范圍，從而根據(jù)結(jié)果確定科學(xué)合理的加固范圍。4.2.1 端頭加固設(shè)計（2）橫向加固范圍。為了保證橫向土體的穩(wěn)定性，必須提前進行必要的加固工作，橫向加固范圍一般取盾構(gòu)直徑外圍3

m，即盾構(gòu)左右兩側(cè)各3

m。（3）縱向加固范圍。洞門圍護結(jié)構(gòu)拆除后，盾構(gòu)刀盤尚未進入始發(fā)端頭地層時，進行加固的目的主要有以下2個：①

滿足強度和穩(wěn)定性的要求；②

滿足止水的要求，防止地層中的水滲入到施工區(qū)域和盾構(gòu)工作井。4.2.1 端頭加固設(shè)計當盾構(gòu)貫入始發(fā)端頭地層時，首先要根據(jù)強度和穩(wěn)定性計算出相應(yīng)的縱向加固范圍。同時將其與盾構(gòu)的主機長度對比，會出現(xiàn)以下2種情況：①

當計算所得縱向加固范圍小于盾構(gòu)主機長度時，根據(jù)幾何準則要求和實際工程經(jīng)驗，可以根據(jù)經(jīng)驗公式進行計算L=LD+（3～4）b式中 L——縱向加固范圍；LD——

盾構(gòu)長度；b——

管片的環(huán)寬。②

當計算所得縱向加固范圍大于盾構(gòu)主機的長度時，取計算所得的縱向加固長度與經(jīng)驗公式計算值中的較大值。4.2.2 端頭加固施工高壓旋噴樁施工（1）施工工藝流程。高壓旋噴樁可分為單管法、二重管法和三重管法，主要區(qū)別在于單管法主要噴射水泥漿，二重管法主要噴射水泥漿和空氣，三重管法主要噴射水泥漿、空氣和水，施工流程基本一致。高壓旋噴樁施工流程4.2.2 端頭加固施工（2）施工控制要點。①

在正式施工前，應(yīng)做1～3個點的高壓旋噴注漿試驗，驗證施工效果是否滿足設(shè)計要求。②

在鉆進前應(yīng)進行低壓射水試驗，檢查噴嘴是否通暢、壓力是否正常。③ 鉆進過程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，應(yīng)邊射水邊鉆進，壓力應(yīng)控制在0.5

MPa左右。④

水泥漿應(yīng)在旋噴前半小時內(nèi)配制，漿液拌制時應(yīng)嚴格按照配合比進行。⑤

噴射注漿前要檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，設(shè)備壓力和排量必須滿足設(shè)計要求。4.2.2 端頭加固施工⑥

噴漿管插入到設(shè)計深度后，及時輸送漿液、水和氣，噴頭在預(yù)定深度噴射時，只旋轉(zhuǎn)不提升，停留1～3

min后再提升，確保下部固結(jié)體質(zhì)量。⑦

在噴射過程中，應(yīng)隨時觀測或測定注漿管轉(zhuǎn)速、提升速度，水、漿、氣壓力及流量等情況并做好記錄⑧

在噴射提升注漿管時，拆卸注漿管速度要快，重新進行噴射的上下搭接長度應(yīng)不小于0.3

m，防止固結(jié)體脫節(jié)。⑨

噴射注漿施工結(jié)束后應(yīng)及時清洗注漿設(shè)備和管道，在漿液罐中注入適量清水，開啟高壓泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至沖洗干凈。4.2.2 端頭加固施工2.

深層攪拌樁施工（1）施工工藝流程。攪拌樁按照加固材料的狀態(tài)可分為漿體攪拌樁和粉體攪拌樁，按施工機械葉片攪拌方向不同又可分為單向水泥土攪拌樁和多向水泥土攪拌樁，施工步驟略有差異。深層攪拌樁施工工藝流程（噴漿型）如圖高壓旋噴樁施工流程4.2.2 端頭加固施工（2）施工控制要點。①施工前應(yīng)根據(jù)加固深度選擇合適的設(shè)備。②

養(yǎng)護一定時間后進行開挖觀察，進行抽芯取樣、標準貫入試驗檢測，以確定施工配合比等各項參數(shù)和施工工藝。③

施工場地應(yīng)找平，并鋪設(shè)枕木，確保機身水平、攪拌軸垂直度滿足要求。④

當遇到較硬土層下沉太慢時，方可適量沖水，但應(yīng)考慮沖水對成樁樁身強度的影響。⑤

水泥漿制備必須有充分的攪拌時間，以保證水泥漿液攪拌的均勻性。4.2.2 端頭加固施工⑥當攪拌頭下沉到設(shè)計深度后，應(yīng)將攪拌頭略為提升20

cm左右。⑦為確保加固土體的均勻性，應(yīng)至少重復(fù)攪拌下沉和提升一次。⑧

每班加固完畢或停機時間較長時應(yīng)及時清洗深層攪拌機、拌漿設(shè)備和管道。降水施工（1）施工工藝流程。根據(jù)地層情況、土體滲透性、降水深度、周邊環(huán)境等不同，降水方法可選用輕型井點降水、噴射井點降水和管井降水等方法。高壓旋噴樁施工流程4.2.2 端頭加固施工（2）施工控制要點。①

鉆孔設(shè)備應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況和現(xiàn)場條件，選擇使用沖擊鉆機等。②井管吊裝前應(yīng)包裹濾網(wǎng)③

井管下入后應(yīng)及時在井管與井壁間填充濾料，濾料應(yīng)具有一定的磨圓度粒徑應(yīng)大于濾網(wǎng)的孔徑。④

洗井工作應(yīng)在填充礫石后立即進行，以防井壁泥質(zhì)硬化，造成洗井困難⑤

潛水泵在安裝前，需對水泵本身和控制系統(tǒng)做一次全面細致的檢查⑥可進行正常抽水作業(yè)。⑦試抽正常后進行正式降水，水位沒達到設(shè)計深度以前，每天觀測三次水位，水位達到設(shè)計深度后，每天觀測一次水位。4.2.2 端頭加固施工注漿施工（1）施工工藝流程。注漿按原理分可分為滲透注漿法、劈裂注漿法和擠密注漿法等，按加固施工方式可以分為豎向、水平或斜向注漿加固等。袖閥管注漿施工流程4.2.2 端頭加固施工（2）施工控制要點。①

鉆孔可選用工程地質(zhì)鉆機或錨桿機，鉆頭選用合金鉆頭或金剛石鉆頭，在鉆孔過程中應(yīng)做好記錄，以供注漿作業(yè)參考。②成孔合格后應(yīng)盡快向孔內(nèi)注入套殼料，防止注漿時漿液到處流竄。③

下管前應(yīng)確保袖閥管管節(jié)之間連接可靠，避免套殼料進入袖閥管內(nèi)。④

待套殼強度達到規(guī)定后，開始第一次開環(huán)注漿，采用帶有雙向止?jié){的專用注漿管，止?jié){塞宜采用臺階式止?jié){橡膠塞以防止止?jié){塞翻轉(zhuǎn)⑤對注漿過程中出現(xiàn)的問題及時進行分析處理。⑥注漿完成后應(yīng)將水管插至袖閥管底，清洗袖閥管內(nèi)的殘留漿液，以備重復(fù)注漿。清洗后需蓋好袖閥管上蓋，防止雜物進入。4.2.3 加固效果檢測端頭加固施工完成后，應(yīng)該采取措施對端頭加固效果進行檢測：（1）加固完成28

d后，需專業(yè)檢測單位在隧道中心線及隧道外兩側(cè)土體加固范圍內(nèi)對加固土體進行鉆芯取樣，每個盾構(gòu)加固端取樣7點，每點取樣3組，鉆孔直徑100

mm，深度不小于加固深度，檢測其抗壓強度和抗?jié)B性。（2）盾構(gòu)始發(fā)、到達前，對端頭加固質(zhì)量進行水平超前探孔檢查，探明基巖與軟土交界面是否有水的存在。任務(wù)4.3盾構(gòu)組裝與調(diào)試4.3.1 始發(fā)基座及井下軌道安裝構(gòu)組裝前，在組裝井內(nèi)精確放置始發(fā)基座并定位固定，然后鋪設(shè)軌道。盾構(gòu)始發(fā)基座（也稱始發(fā)架）的形式如圖所示。導(dǎo)軌要根據(jù)隧道設(shè)計軸線及施工要求定出平面、高程、坡度來進行測量定位。盾構(gòu)始發(fā)基座始發(fā)架4.3.1 始發(fā)基座及井下軌道安裝始發(fā)基座的主機支架安裝完成后，在始發(fā)工作井內(nèi)鋪設(shè)軌枕和軌道，采用兩條行走線共四股軌道兩條線中心重合，一條供電瓶車使用，一條供盾構(gòu)后配套臺車使用，軌距應(yīng)與使用車輛相匹配。軌道敷設(shè)后將1臺電瓶車和1臺管片運輸車吊裝下井。井下軌道鋪設(shè)示意后配套設(shè)備吊裝后配套臺車進場后，先安裝風(fēng)管、皮帶機和皮帶架等不影響吊裝的部件，再將后配套臺車吊起一定高度，穩(wěn)定后安裝輪對，然后將臺車吊入井內(nèi)，放在行走軌道上，由電瓶車拖拉到始發(fā)工作井后方。4.3.2 盾構(gòu)組裝盾構(gòu)臺車吊裝設(shè)備連接橋、螺旋輸送機吊裝設(shè)備連接橋和螺旋輸送機的長度一般大于始發(fā)工作井的長度，吊裝時應(yīng)同時使用履帶吊的主鉤和副鉤，保證連接橋傾斜著下井。在螺旋輸送機下井前，將管片運輸車推動吊裝井下方，放上枕木，準備接收螺旋輸送機。4.3.2 盾構(gòu)組裝螺旋輸送機吊裝中盾吊裝中盾吊裝時應(yīng)利用履帶吊的主鉤進行吊裝作業(yè)，利用副鉤配合主鉤進行翻身作業(yè)。施工時采用計算確定的鋼絲繩和卸扣分別連接中盾上的4個吊裝吊耳和2個翻身吊耳，同時利用主、副鉤起吊將中盾抬起，在離地面約0.2m后，主鉤緩慢提升，副鉤緩慢下降，反復(fù)進行起大鉤、松小鉤動作直至將整個中盾豎立起來，解開小鉤上的卸扣，中盾翻身完畢。4.3.2 盾構(gòu)組裝中盾吊裝前盾下井組裝前盾吊裝方法與中盾基本相同，前盾下井時要保證刀盤驅(qū)動等部件已經(jīng)安裝到位，法蘭盤面已經(jīng)清洗干凈。在組裝前盾過程中由于刀盤主軸承密封油滲出較多，施工時可在前盾下方設(shè)置棉絮，方便清理油漬。盾構(gòu)前盾吊裝如圖所示。4.3.2 盾構(gòu)組裝前盾吊裝刀盤下井組裝吊裝過程中可用兩根溜繩連接在刀盤3點和9點位置，避免吊裝時造成碰撞及方便安裝時定位使用。盾構(gòu)刀盤吊裝如圖所示。4.3.2 盾構(gòu)組裝刀盤吊裝管片拼裝機、盾尾下井組裝在地面將管片拼裝機及其導(dǎo)軌組裝好，并用工字鋼將拼裝機的兩根行走導(dǎo)軌臨時連接，避免吊裝時出現(xiàn)變形。吊裝時應(yīng)特別注意檢查拼裝機上欄桿是否牢靠，避免掉落造成事故。盾構(gòu)管片拼裝機吊裝如圖所示。4.3.2 盾構(gòu)組裝管片拼裝機吊裝4.3.2 盾構(gòu)組裝尾盾吊裝螺旋輸送機組裝刀盤安裝完成后，將井下軌道延伸到尾盾內(nèi)部，再用電瓶車將螺旋輸送機從拖車內(nèi)部緩慢移動到尾盾內(nèi)部一定位置，另一端用副鉤起吊，預(yù)緊完畢后，再用液壓扭矩扳手復(fù)緊一遍。設(shè)備連接橋與主機連接在尾盾與中盾連接完成后，開始安裝始發(fā)反力架立柱、上橫梁等剩余部件。最后利用千斤頂將盾構(gòu)主機整體向后移動，靠近反力架，方便負環(huán)管片的拼裝，移動到位后再將設(shè)備連接橋與管片拼裝機上的拖行油缸連接，采用炔氧焰割除盾構(gòu)主機外殼上的吊耳，并打磨平整。至此盾構(gòu)組裝施工基本完成。4.3.3 盾構(gòu)調(diào)試1.

空載調(diào)試（1）調(diào)試前的準備。①

供油：主油箱加油，主油箱設(shè)在后配套臺車上，油品按照盾構(gòu)說明書要求進行添加。②

管線連接檢查：對所有管路、連接件螺絲緊固情況作最后徹底檢查。③油脂供應(yīng)設(shè)定：刀盤密封內(nèi)外圈的供脂頻率均設(shè)定相同參數(shù)。④

通電、旋轉(zhuǎn)方向確認：刀盤驅(qū)動馬達旋轉(zhuǎn)方向與設(shè)計工作要求相一致。⑤

盾構(gòu)各壓力設(shè)定：根據(jù)設(shè)計要求，分別設(shè)定推進千斤頂壓力、超挖刀千斤頂壓力、螺旋機出口閘門千斤頂壓力等各項壓力值。4.3.3 盾構(gòu)調(diào)試（2）電氣部分的調(diào)試。①高壓系統(tǒng)的測試。②低壓供電系統(tǒng)的調(diào)試。（3）液壓部分的運行調(diào)試。①觀察液壓油位是否充足。②

檢查所有油泵進油口均處于開啟狀態(tài)。③

檢查所有控制閥門處于正常狀態(tài)。④

檢查液壓泵驅(qū)動電機轉(zhuǎn)向是否正確。⑤

逐個檢查液壓泵運轉(zhuǎn)是否正常。4.3.3 盾構(gòu)調(diào)試⑥

檢查各個液壓閥組開關(guān)動作是否靈敏正常。⑦

檢查液壓管路接口是否有油液泄漏情況。⑧檢查冷卻系統(tǒng)是否正常工作。（4）各系統(tǒng)的調(diào)試。①

盾構(gòu)電氣系統(tǒng)的測試②

刀盤驅(qū)動部分的調(diào)試③推進系統(tǒng)的調(diào)試④

管片拼裝機功能的調(diào)試⑤

螺旋輸送機功能的測試⑥

膨潤土注入系統(tǒng)的調(diào)試4.3.3 盾構(gòu)調(diào)試⑦盾構(gòu)鉸接功能的測試⑧皮帶輸送機的測試⑨泡沫系統(tǒng)的測試⑩漿液注入系統(tǒng)的測整機聯(lián)動調(diào)試整機聯(lián)動調(diào)試的主要目的是檢查各種管線及密封的負載能力，使盾構(gòu)的各個工作系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)達到滿足正常生產(chǎn)要求的工作狀態(tài)。通常在試掘進過程中進行整機聯(lián)動調(diào)試，調(diào)試過程中需采取嚴格的技術(shù)與管理措施保證過程質(zhì)量和施工安全。任務(wù)4.4盾構(gòu)始發(fā)4.4.1 始發(fā)洞門圍護結(jié)構(gòu)拆除洞門鑿除施工前需采用鉆芯取樣的方法檢測土體加固強度是否滿足設(shè)計加固要求，并打設(shè)水平探孔，確保無水流出。洞門鑿除可選用人工用風(fēng)鎬破除，對于地層條件好，時間較緊的情況可選用機械破除。洞門鑿除一般分3個階段進行。混凝土鑿除一般分塊按圖所示順序進行。洞門分塊鑿除順序示意4.4.2 洞門密封裝置安裝為防止首次注漿封閉洞門時漿液從管片外側(cè)與洞門圈之間的空隙泄漏，始發(fā)前需在洞門圈結(jié)構(gòu)上安裝洞門密封裝置。洞門密封裝置有壓板式和折葉式兩種，折葉式密封裝置應(yīng)用更加普遍。密封裝置安裝完成盾尾通過密封裝置盾尾脫出密封裝置4.4.2 洞門密封裝置安裝洞門密封裝置一般分兩次進行施工。首先在始發(fā)工作井洞門圈結(jié)構(gòu)施工時進行預(yù)埋件及固定環(huán)板安裝，固定環(huán)板的螺栓孔應(yīng)采取措施防止混凝土澆筑時被污染。當洞門鑿除完成、洞門渣土清理干凈后，再完成洞門密封裝置剩余部分構(gòu)件的安裝。洞門密封裝置現(xiàn)場實施如圖所示。密封裝置安裝完成盾尾通過密封裝置盾尾脫出密封裝置4.4.3 始發(fā)基座安裝在洞門范圍內(nèi)的圍護結(jié)構(gòu)破除后，盾構(gòu)始發(fā)基座端部距離洞口圍巖會產(chǎn)生一定的空隙，為保證盾構(gòu)在始發(fā)時不至于因前端懸空而產(chǎn)生“叩頭”現(xiàn)象，需要在始發(fā)洞門內(nèi)安設(shè)始發(fā)基座。混凝土基座需要等待強度增加，造成掌子面暴露時間長，但因混凝土強度較低，一般不會有頂死現(xiàn)象發(fā)生。始發(fā)基座安裝4.4.4 始發(fā)掘進施工始發(fā)掘進是盾構(gòu)法隧道施工的重要階段，始發(fā)掘進又可細分為加固段掘進和初始掘進兩個階段。主要任務(wù)有：收集盾掘進參數(shù)及地層變形量測數(shù)據(jù)，判斷土壓、注漿量、注漿壓力等設(shè)定值是否妥當，并通過測量盾構(gòu)與襯砌的位置，及早把握盾構(gòu)掘進方向控制特性，為正常掘進控制提供依據(jù)。始發(fā)掘進段的長度決定因素主要有兩個：一是襯砌管片與周圍地層的摩擦阻力二是后配套臺車的長度4.4.4 始發(fā)掘進施工加固段掘進施工加固段掘進從負環(huán)管片拼裝開始，直至盾構(gòu)主機進入地層、洞門封堵完成為止。盾尾油脂填充飽滿滾轉(zhuǎn)運動的發(fā)生將會影響盾構(gòu)掘進作業(yè)，因此在始發(fā)前需要在盾構(gòu)主機左右兩側(cè)各焊接3～4個防滾轉(zhuǎn)裝置。盾構(gòu)防滾轉(zhuǎn)裝置（1）負環(huán)管片拼裝。負環(huán)管片拼裝按照斷面形式不同可分為整環(huán)、半環(huán)、整環(huán)與半環(huán)結(jié)合3種方式。按照管片拼裝點位不同可分為通縫拼裝和錯縫拼裝兩種方式，錯縫拼裝方式傳力更加可靠，使用較為普遍。負環(huán)管片拼裝方式如圖所示。4.4.4 始發(fā)掘進施工（a）整環(huán)拼裝（b）半環(huán)拼裝負環(huán)管片一般采用混凝土管片或鋼管片，均可多次周轉(zhuǎn)使用。在負環(huán)管片與反力架之間的空隙應(yīng)用早強砂漿或鋼板填滿，每環(huán)負環(huán)管片拼裝成型后應(yīng)采用鋼絲繩捆扎保持真圓度，如圖所示。4.4.4 始發(fā)掘進施工負環(huán)管片拼裝施工（2）加固段掘進控制要點（以土壓平衡盾構(gòu)為例）。①

盾構(gòu)開始掘進加固土體時，適當添加泡沫等潤滑劑至土艙，螺旋機暫不啟動出土，觀察土壓變化情況，直到切削土體填充土艙使土壓力達到一定數(shù)值以平衡盾構(gòu)正面土壓。②

盾構(gòu)始發(fā)掘進時的總推力應(yīng)控制在始發(fā)反力架的承載能力以內(nèi)，同時應(yīng)確保在此推力下刀具切入所產(chǎn)生的扭矩小于始發(fā)基座能夠提供的反扭矩。③

在盾構(gòu)推進、建立土壓過程中，應(yīng)仔細觀察始發(fā)反力架、始發(fā)基座、洞門密封的變形及渣土狀態(tài)等情況，發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)適當降低土壓力或泥水壓力、減少推力、控制推進速度。4.4.4 始發(fā)掘進施工4.4.4 始發(fā)掘進施工④

盾構(gòu)到達加固土體的中間部位時，可逐漸提高土艙壓力。在加固段掘進結(jié)束后基本達到正常掘進設(shè)定值。⑤

當盾尾完全進入洞門密封后，應(yīng)調(diào)整洞門密封，及時通過同步注漿系統(tǒng)對洞門進行注漿封堵洞門。⑥

當盾構(gòu)推進至15環(huán)左右時，應(yīng)對1～10環(huán)管片進場二次注漿，二次注漿應(yīng)遵循多次、均勻、少量原則。初始掘進施工（以土壓平衡盾構(gòu)為例）加固區(qū)掘進完成后，盾構(gòu)正式進入普通地層施工，需要施工技術(shù)人員通過試驗掘進盡快掌握、摸索、了解、驗證盾構(gòu)適應(yīng)性能及施工規(guī)律，為后期做好盾構(gòu)施工控制奠定基礎(chǔ)。負環(huán)管片拆除負環(huán)管片的拆除總體分兩次進行，先拆除不影響電瓶車軌道的上部管片，然后拆除該區(qū)域的電瓶車軌道，再拆除下部管片。場負環(huán)管片拆除施工如圖所示。4.4.4 始發(fā)掘進施工負環(huán)管片拆除施工任務(wù)4.5盾構(gòu)掘進技術(shù)4.5.1 掘進模式根據(jù)特定的盾構(gòu)施工環(huán)境，土壓平衡盾構(gòu)可以采用不同的掘進模式，包括開放式、半開放式和完全土壓平衡式3種掘進模式。（1）開放模式。嚴格意義上的開放式掘進，是典型的硬巖掘進機采用的掘進方式。（2）半開放模式。半開放模式通常又稱為半閉胸式或欠土壓平衡模式。（3）完全土壓平衡模式。完全土壓平衡模式通常又稱閉胸模式，就是盾構(gòu)土艙內(nèi)的土壓力與工作面的水土壓力保持平衡，相對于前兩種模式是真正意義上的土壓平衡掘進模式。4.5.2 參數(shù)設(shè)定和優(yōu)化盾構(gòu)總推力盾構(gòu)向前行進是依靠安裝在支承環(huán)周圍的千斤頂頂推力，各千斤頂推力之和Fd

F1

F2

F3

F4

F5

F6就是盾構(gòu)的總推力。盾構(gòu)的設(shè)計推力Fd可按下式確定：Fd——

盾構(gòu)的總推力（kN）；F1——

盾構(gòu)外殼與周圍地層的摩阻力（kN）；F2——

盾構(gòu)正面刀盤面板推進阻力（kN）；F3——

管片與盾尾間的摩阻力（kN）；F4——

切口環(huán)貫入地層的貫入阻力（kN）；F5——

變向阻力（kN）；F6——

后接臺車的牽引阻力（kN）。4.5.2 參數(shù)設(shè)定和優(yōu)化盾構(gòu)總推力也可按經(jīng)驗公式求得：Fd=Pj×π×D2/4式中Pj——

開挖面單位截面積的經(jīng)驗推力，取值范圍為700～1

300

kPa；D

——

盾構(gòu)刀盤直徑。土艙壓力土艙壓力是控制開挖面平衡的關(guān)鍵參數(shù)。刀盤切削下來的渣土充滿土艙，與此同時，螺旋輸送機排土。掘進過程中始終維持切削土量與排土量相等來確保切削面的穩(wěn)定及防止地下水的涌入。4.5.2 參數(shù)設(shè)定和優(yōu)化土艙壓力P0主要取決于刀盤開挖面前的水土壓力，一般取刀盤中心處的水土壓力為準，可按經(jīng)驗公式計算：P1=k0×γ×h式中P1——

開挖面土壓力（包括地下水）（kN/m2）；k0——

土的靜止側(cè)壓力系數(shù)；γ

——

土的平均容重（kN/m3）；h

——

刀盤中心點處的埋深。4.5.2 參數(shù)設(shè)定和優(yōu)化3.

刀盤扭矩T=T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7T——

刀盤的設(shè)計扭矩（kN·m）；T1——

盤形滾刀切削土體所需的扭矩（kN·m）；T2——

由于刀盤自重所產(chǎn)生的抵抗旋轉(zhuǎn)的扭矩（kN·m）；T3——

刀盤正面推力所產(chǎn)生的抵抗旋轉(zhuǎn)的扭矩（kN·m）；T4——

刀盤密封裝置抵抗旋轉(zhuǎn)的扭矩（kN·m）；T5——

刀盤所受的摩擦扭矩（kN·m）；T6——

刀盤開口處切削渣土所需的扭矩（kN·m）；T7——

土艙內(nèi)的攪動力矩（kN·m）。4.5.2 參數(shù)設(shè)定和優(yōu)化掘進速度盾構(gòu)掘進速度=刀盤轉(zhuǎn)速×掘進度（又稱貫入度，即刀盤每轉(zhuǎn)的進尺）。在選定刀盤轉(zhuǎn)速后，盾構(gòu)操作手唯一能直接控制的就是調(diào)整掘進速度電位器的值。正常掘進速度應(yīng)控

制

在 35～

60mm/min。正常推進階段采用試掘進施工掌握的最佳參數(shù)。通過加強施工監(jiān)測，不斷地完善施工工藝，控制地面沉降。盾構(gòu)掘進參數(shù)控制程序4.5.2 參數(shù)設(shè)定和優(yōu)化主要的參數(shù)調(diào)整優(yōu)化措施如下：（1）針對不同的地質(zhì)條件，采用不同的刀具。（2）適當提高掘進土艙壓力，以防止涌砂突水，并在掘進中不斷調(diào)整優(yōu)化。（3）維持切削土量與排土量的平衡，以使土艙內(nèi)的壓力穩(wěn)定平衡。（4）盾構(gòu)的掘進速度主要通過調(diào)整盾構(gòu)推進力、轉(zhuǎn)速（扭矩）來控制，排土量則主要通過調(diào)整螺旋輸送機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。（5）密切觀察螺旋輸送器的土塞和出土情況以調(diào)整添加劑的摻量。（6）推進速度控制在

20～50

mm/min，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果和排土情況調(diào)整。螺旋機轉(zhuǎn)速根據(jù)設(shè)定土壓力與推進速度匹配。4.5.3 盾構(gòu)掘進施工（1）盾構(gòu)推進由操作司機在盾構(gòu)中央控制室內(nèi)進行。（2）盾構(gòu)應(yīng)根據(jù)當班指令設(shè)定的參數(shù)推進，推進出土與注漿同步進行。（3）出土量管理是盾構(gòu)掘進的根本，以渣土體積控制為主、重量復(fù)核為輔。（4）盾構(gòu)掘進過程中，推進坡度要保持相對的平衡。（5）掘進時需向刀盤、土艙或螺旋輸送機內(nèi)注入添加劑以使開挖土體具有良好的流塑狀態(tài)、低的透水性和低的內(nèi)摩擦角。（6）為防止盾構(gòu)掘進時地下水及同步注漿漿液從盾尾竄入隧道，須在盾尾鋼絲刷位置壓注盾尾油脂，確保施工中盾尾與管片的間隙內(nèi)充滿盾尾油脂，以達到盾構(gòu)的密封功能。4.5.3 盾構(gòu)掘進施工（7）掘進中的沉降控制措施。（8）施工人員應(yīng)逐項、逐環(huán)、逐日做好施工記錄。（9）常見問題及處理方法：①

根據(jù)保護刀具、降低刀具磨損的要求，必須將刀盤扭矩控制在某一容許范圍內(nèi)②

若螺旋輸送機被卡住，無法正常出渣，可反復(fù)伸。③

若啟動刀盤時刀盤被卡住，則將部分推進千斤頂收縮④

若鉸接千斤頂拉力較大，說明刀盤的擴孔能力較差，則應(yīng)檢查刀盤的邊緣刀是否磨損過量而應(yīng)該更換。4.5.4 渣土改良渣土改良目的渣土改良是保證盾構(gòu)施工安全、順利、快速的一項不可缺少的最重要技術(shù)手段，具有如下目的。（1）使渣土具有流塑性和較低的透水性，形成較好的土壓平衡效果而穩(wěn)定開挖面，控制地表沉降。（2）減少渣土的滲透系數(shù)。（3）改善渣土的流塑性。（4）改善渣土的流動性和減少其內(nèi)摩擦角，提高掘進效率。4.5.4 渣土改良渣土改良材料通常使用的添加材料有膨潤土、黏土、陶土等天然礦物類材料、高吸水性樹脂類材料、水溶性高分子類材料、表面活性類泡沫材料。（1）盾構(gòu)施工中常用渣土改良劑的分類。一般使用的材料大致可以分為以下4類。①

礦物類②

高吸水性樹脂類③

水溶性高分子類④

界面活性材料類4.5.4 渣土改良（2）適合使用膨潤土改良的地層。①細粒含量少的土體。②透水性高的土體。（3）適合使用泡沫改良的地層。①

泡沫更適合于顆粒級配相對良好的土體。②

泡沫更適合平均粒徑較大的土體。③

泡沫更適合含水量較高的土體。（4）適用聚合物改良的地層渣樣分析盾構(gòu)法施工中，對掘進所排出的渣土樣本進行地質(zhì)水文分析，對指導(dǎo)盾構(gòu)施工尤為重要。對隧道內(nèi)掘進排出渣樣進行分析時，應(yīng)結(jié)合該區(qū)段范圍的地質(zhì)縱斷面圖及相應(yīng)鉆孔地質(zhì)資料進行綜合分析，以確定盾構(gòu)當前位置的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，并預(yù)測盾構(gòu)掘進前方的地質(zhì)情況。隧道渣樣分析與流程4.5.4 渣土改良4.5.5 姿態(tài)控制盾構(gòu)姿態(tài)控制目的當偏差超過規(guī)范允許值時就會造成管片出現(xiàn)裂紋、被壓碎、隧道侵限、盾構(gòu)自動停機等不利于盾構(gòu)施工的因素。而在糾偏時會增大對地層的擾動，從而導(dǎo)致地表沉降加大，因此在盾構(gòu)施工時必須采取有效措施控制盾構(gòu)掘進姿態(tài)。姿態(tài)控制參數(shù)（1（2（3）

姿態(tài)測量系統(tǒng)。）

盾構(gòu)左右兩腰千斤頂行程差。）

盾構(gòu)俯仰角α和滾動角β。4.5.5 姿態(tài)控制盾構(gòu)姿態(tài)控制（1）盾構(gòu)縱坡控制。盾構(gòu)在一環(huán)推進中采用同一坡度來控制高程，對地層擾動最小，但施工難度較大，不過能較好地控制地面沉降。在確定坡度時要先觀察盾尾上下的間隙情況，可以采用合理的注漿位置，改變盾尾同步注漿各位置的注漿量來改善姿態(tài)；也可以在設(shè)計坡度允許范圍內(nèi)，采用抬坡或者壓坡的掘進參數(shù)。4.5.5 姿態(tài)控制（2）盾構(gòu)平面軸線控制。用盾構(gòu)左右千斤頂?shù)男谐滩顏砜刂贫軜?gòu)平面位置的運動軌跡。行程差是指掘進本環(huán)與前一環(huán)原有行程差的變化量，而不是累計量。

2

1式中——

本環(huán)累計行程差；——

前環(huán)累計行程差。

2

1在左轉(zhuǎn)彎曲線段掘進時，則適當加大右側(cè)油缸推力；在右轉(zhuǎn)彎曲線掘進時，則適當加大左側(cè)油缸的推力；在直線平坡段掘進時，則應(yīng)盡量使所有油缸的推力保持一致。4.5.5 姿態(tài)控制盾構(gòu)姿態(tài)糾偏糾偏時應(yīng)注意以下事項：（1）采取分區(qū)操作推進油缸來調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)，糾正偏差。（2）當滾動超標時，采用盾構(gòu)反轉(zhuǎn)的方法進行糾偏。（3）根據(jù)開挖面地層情況及時調(diào)整掘進參數(shù)，調(diào)整掘進方向時應(yīng)設(shè)置好預(yù)警值，以控制最大偏移值。（4）盾構(gòu)蛇行修正及糾偏時應(yīng)緩慢進行，如修正過急，蛇行程度增加。（5）推進油缸油壓的調(diào)整不宜過快、過大。（6）盾構(gòu)始發(fā)和到達之前須進行人工控制測量定位，減小累計誤差。4.5.6 同步注漿同步注漿目的同步注漿的主要作用在于：（1）防止和減少地層沉陷，保證環(huán)境安全。（2）確保管片環(huán)獲得早期穩(wěn)定，改善管片環(huán)的受力條件，防止管片局部破損。（3）有利于盾構(gòu)掘進方向的控制。同步注漿示意4.5.6 同步注漿注漿方式采用盾尾同步注漿方式及時注入漿液填充環(huán)形建筑空間漿液材料的種類及其性質(zhì)（1）具有良好的長期穩(wěn)定性及流動性，適當?shù)某跄龝r間。（2）具有良好的填充性能。（3）具有一定的早期強度。（4）在地下水環(huán)境中，不易產(chǎn)生稀釋現(xiàn)象。（5）固結(jié)后體積收縮小，滲水率小。（6）漿液無公害。性能：4.5.6 同步注漿注漿參數(shù)（1）注漿量。盾構(gòu)掘進的理論空隙量 V=πL（R2-r2）L——管片幅寬；R——

盾構(gòu)外半徑；r——

管片外半徑。式中理論上講，漿液只需100%填充總空隙即可。4.5.6 同步注漿水泥細砂粉煤灰膨潤土水外加劑120～260600～850240～32040～60400～470根據(jù)需要添加（2）漿液配比。一般同步注漿漿液可采用硬性漿液，例如中風(fēng)化泥巖、砂巖地層漿液配比可參考表。表漿液配合比 單位：kg/m3（3）注漿壓力。為了保證注漿的連續(xù)性，每環(huán)掘進前期的注漿壓力宜稍低一點，后期注漿壓力再提高到設(shè)計壓力值。4.5.6 同步注漿（4）注漿速度。同步注漿的速度q（L/min）應(yīng)與盾構(gòu)掘進速度相匹配，應(yīng)保證同步注漿均勻。同步注漿設(shè)備盾構(gòu)推進時，通過安裝在盾尾內(nèi)的內(nèi)置式注漿管向管片與地層間的環(huán)形建筑空間注入足量的填充漿液。每條注漿管上安裝高壓力表和閥門，該管通過軟管與盾構(gòu)1#拖車上配置的注漿泵分別相連，注漿泵可手動控制，也可自動控制。6.

同步注漿施工工藝4.5.6 同步注漿漿液的拌制漿液的運輸與儲存同步注漿施工步驟7.

同步注漿質(zhì)量保證措施（1）在開工前制定詳細的注漿作業(yè)指導(dǎo)書。（2）制訂詳細的注漿施工工藝流程和注漿質(zhì)量控制程序，（3）成立專業(yè)注漿作業(yè)組，（4）嚴格做到“推進即注漿，不注漿則不推進”。（5）保證注漿作業(yè)順利連續(xù)不中斷進行。4.5.6 同步注漿注漿方式采用盾尾同步注漿方式及時注入漿液填充環(huán)形建筑空間漿液材料的種類及其性質(zhì)（1）具有良好的長期穩(wěn)定性及流動性，適當?shù)某跄龝r間。（2）具有良好的填充性能。（3）具有一定的早期強度。（4）在地下水環(huán)境中，不易產(chǎn)生稀釋現(xiàn)象。（5）固結(jié)后體積收縮小，滲水率小。（6）漿液無公害。性能：任務(wù)4.6開艙作業(yè)及刀具更換技術(shù)4.6.1 常壓換刀施工土壓平衡盾構(gòu)常壓換刀施工流程如圖所示。常壓換刀施工流程4.6.2 帶壓換刀施工土壓平衡盾構(gòu)氣壓換刀施工流程如圖所示。常壓換刀施工流程4.6.2 帶壓換刀施工氣壓換刀注意事項包括：（1）盾構(gòu)設(shè)備應(yīng)滿足氣壓進艙作業(yè)的功能要求。（2）氣壓作業(yè)開艙前，應(yīng)確認地層條件滿足氣體保壓的要求，不得在無法保證氣體壓力的條件下實施氣壓作業(yè)。（3）地層加固、降水等準備工作完成后，進行刀盤前和土艙內(nèi)的渣土輸出，在出渣過程中，邊出渣邊補充氣壓，并隨時注意土艙壓力變化。（4）氣壓作業(yè)的工作壓力應(yīng)先根據(jù)準備開艙作業(yè)位置的地質(zhì)和水文條件，計算出土艙的理論工作壓力作為壓力設(shè)計值。4.6.2 帶壓換刀施工（5）氣壓作業(yè)應(yīng)配置氣壓作業(yè)主管、操艙員、進艙作業(yè)人員和醫(yī)護人。（6）達到進艙條件后，首先由專業(yè)技術(shù)人員帶壓進艙，對掌子面的地質(zhì)情況和穩(wěn)定性進行檢查、確認，同時對刀盤、刀具磨損情況進行檢查，確定換刀方案和帶壓換刀前的各項準備工作。（7）氣壓換刀與常壓換刀施工的區(qū)別主要在于人員、工具和材料等通過人閘的氣壓轉(zhuǎn)換出入土艙的過程。（8）操艙員進行加壓和減壓操作時，應(yīng)嚴格按照設(shè)備安全操作規(guī)程進行，并要通過電話與人閘內(nèi)的人員始終保持聯(lián)系，隨時了解他們的身體狀況。（9）艙內(nèi)照明設(shè)施的電壓應(yīng)不得高于24

V。4.6.2 帶壓換刀施工（10）進艙人員的工作時間和減壓時間應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求，施工前應(yīng)根據(jù)確定的工作壓力制定減壓程序。（11）在加壓和減壓過程中，人閘內(nèi)的人員可通過調(diào)節(jié)加熱系統(tǒng)控制艙內(nèi)溫度，保持適宜狀態(tài)。人員經(jīng)過主艙進入土艙流程人員、工具及材料經(jīng)過準備進入土艙流程人員離開土艙流程任務(wù)4.7管片分類和構(gòu)造4.7.1 管片分類按斷面形式分類管片按斷面形式的不同可分為箱形（含中字形）、平板形、波紋形。箱形管片是指因手孔較大而呈肋板形結(jié)構(gòu)的管片。手孔大不僅方便螺栓的穿入和擰緊，而且也節(jié)省了大量的材料，并使單塊管片重量減輕。箱形管片通常使用在大直徑隧道中，但若設(shè)計不當時，在盾構(gòu)推進油缸的作用下容易開裂。平板形管片是指手孔較小而呈曲板形結(jié)構(gòu)的管片，由于管片截面削弱小，對盾構(gòu)推進油缸具有較大的抵抗能力，正常運營時對隧道通風(fēng)阻力也小。4.7.1 管片分類按材質(zhì)分類管片按材質(zhì)的不同，主要可分為鋼筋混凝土管片、鐵制管片（鑄鐵管片、球墨鑄鐵管片）、鋼管片、復(fù)合管片。目前較常使用的管片主要有鋼管片、球墨鑄鐵管片和鋼筋混凝土管片。（1）鋼筋混凝土管片。由于施工條件和設(shè)計方法的不同，鋼筋混凝土管片具有不同的形式，按管片手孔成形大小區(qū)分，可大致分為箱形和平板形兩類。鋼筋混凝土管片成本低、耐久性好，可構(gòu)建實用、無障礙襯砌。4.7.1 管片分類（2）鑄鐵管片。近年來已逐步為鋼筋混凝土管片代替。（3）球墨鑄鐵管片。球墨鑄鐵管片的特點是強度好、耐久性好、制作精度高；與混凝土管片相對密度量小、掘削面小，承受特殊荷載的地點可選用。其缺點是成本較高，焊接困難。（4）鋼管片的優(yōu)點是重量輕、強度高、組裝運輸容易、可任意安裝加固材料、加工容易；缺點是耐銹蝕性差、成本昂貴、金屬消耗量大。4.7.1 管片分類（5）復(fù)合管片常用于區(qū)間隧道的特殊段，如隧道與工作井交界處，旁通道連接處、變形縫處，垂直頂升段以及有特殊要求的泵房交界和通風(fēng)井交界處等。直線環(huán)和轉(zhuǎn)彎環(huán)為適應(yīng)盾構(gòu)隧道的設(shè)計線形，襯砌環(huán)分為直線環(huán)和轉(zhuǎn)彎環(huán)，轉(zhuǎn)彎環(huán)又可分為左轉(zhuǎn)彎環(huán)和右轉(zhuǎn)彎環(huán)等。直線襯砌環(huán)結(jié)構(gòu)示意（單位：mm）右轉(zhuǎn)彎襯砌環(huán)結(jié)構(gòu)示意（單位：mm）左轉(zhuǎn)彎襯砌環(huán)結(jié)構(gòu)示意（單位：mm）4.7.2 管片構(gòu)造管片構(gòu)成目前我國盾構(gòu)隧道襯砌的主要是由管片拼裝組成的管環(huán)。管環(huán)通常由標準塊、鄰接塊和封頂塊（K形管片）構(gòu)成，管片之間一般采用螺栓連接。封頂塊K形管片根據(jù)管片拼裝方式的不同，有從隧道內(nèi)側(cè)向半徑方向插入的徑向插入型和從隧道軸向插入的軸向插入型以及兩者并用的類型。半徑方向插入型為傳統(tǒng)插入型，早期的施工實例很多。徑向插入型封頂塊為了縮小錐度系數(shù)，通常其弧長為標準塊、鄰接塊的1/3～1/4；而軸向插入型封頂塊，其弧長可標準塊、鄰接塊同樣大小。4.7.2 管片構(gòu)造管環(huán)的分塊管環(huán)的分塊數(shù)應(yīng)根據(jù)隧道的直徑大小，螺栓安裝位置的互換性（錯縫拼裝時）而定。管環(huán)的分割數(shù)即管塊數(shù)n=x+2+1。其中，x為標準塊的數(shù)量，襯砌中有2塊鄰接塊和1塊封頂塊。x與管片外徑相關(guān)，外徑大則x大，外徑小則x小。鐵路隧道工一般取3～5塊，對上下水道、電力和通信電纜隧道工一般取0～4塊。管環(huán)分塊時需要考慮相鄰環(huán)縱縫和縱向螺栓的互換性，同時盡可能地考慮讓管片的接縫安排在彎矩較小的位置。4.7.2 管片構(gòu)造管片的寬度及厚度盾構(gòu)法隧道的管片不僅要承受長期作用于隧道的所有荷載、防止地下涌水，而且在施工過程中還必須承受盾構(gòu)前進中推進油缸的推力及襯砌背后注漿時的壓力，管片的厚度要根據(jù)盾構(gòu)外徑、土質(zhì)條件、覆蓋土荷載決定，但它必須首先能承受施工時推進油缸的推力。管片的厚度過薄，極易在施工過程中損傷及引起結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，所以必須加以注意。管片的寬度從拼裝性、彎道施工性方面講，越小越好；而從降低管片制作成本、提高施工速度、增強止水性能方面講，則是越大越有利。4.7.2 管片構(gòu)造管片接頭管片接頭上作用著彎矩、軸向力以及剪切力，但其結(jié)構(gòu)性能根據(jù)接面的對接狀態(tài)和緊固方法有很大的不同。為了提高管片環(huán)的剛性，管片接頭多用金屬緊固件連接。為了達到管片拼裝高效化、快速化的目的，開發(fā)了多種金屬緊固件。管片有環(huán)向接頭和縱向接頭。接頭的構(gòu)造形式有直螺栓、彎螺栓、斜插螺栓、榫槽加銷軸等。斜插螺栓在歐洲是最常用的接頭形式。我國環(huán)向接頭采用單排螺栓較為普遍，布置在管片厚度1/3左右的位置（偏于內(nèi)弧側(cè)），每處螺栓的接頭數(shù)量不少于2根。4.7.2 管片構(gòu)造傳力襯墊傳力襯墊材料粘貼在管片的環(huán)、縱縫內(nèi)以達到應(yīng)力集中時的緩沖作用，它不屬于防水措施。不同位置，不同受力條件，不同使用習(xí)慣，傳力襯墊材料性質(zhì)、厚度、寬度各有不同。傳力襯墊任務(wù)4.8管片生產(chǎn)4.8.1 鋼筋骨架加工（1）鋼筋骨架制作工藝流程為：原材料檢驗→調(diào)直、斷料→彎弧、彎曲→部件檢查→部件焊接→鋼筋骨架成型焊接→鋼筋籠檢驗。（2）鋼筋在運輸、存儲及加工過程中應(yīng)防止銹蝕、污染。（3）完成后對部件逐一核驗，合格品方可用于后續(xù)鋼筋骨架制作。（4）焊接過程中焊縫不得出現(xiàn)燒傷、咬肉、假焊、夾渣現(xiàn)象。（5）鋼筋骨架焊接成型后驗收合格的做好標識并分類堆碼在存放區(qū)。管片鋼筋骨架焊接胎架4.8.2 模具清理、涂刷脫模劑（1）管片出模后，應(yīng)立即對模具進行清理，并用壓縮空氣吹干凈，特別是每一個接縫處和密封膠條，必須清潔無夾渣。吊裝孔座、手孔座需采用專用工具清除內(nèi)部污垢。鋼模首次使用前應(yīng)認真清除防銹保護膜。（2）模具清理干凈后涂刷脫模劑，以薄而均勻、無集油和流掛為合格。涂刷完成后應(yīng)安排專人檢查模具拐角、棱角處是否涂抹到位。4.8.3 模具組裝模具合模按應(yīng)按照先端頭模板、后側(cè)面模板的順序進行，合模時注意保持拼縫部分潔凈，模具螺栓的擰緊力矩應(yīng)符合設(shè)計要求。需特別注意鋼模橡膠防水密封條為易損件，應(yīng)每天檢查并有足夠的備用件。如有破損應(yīng)立即更換，避免因防水密封條破損而引起漏漿現(xiàn)象發(fā)生。管片模具示意4.8.4 鋼筋骨架、預(yù)埋件安裝（1）鋼筋骨架入模前應(yīng)安裝保護層墊塊，鋼筋骨架側(cè)面及端面使用齒輪形墊塊，底部使用支架形墊塊。（2）吊裝就位后檢查鋼筋骨架位置、保護層厚度。（3）定位芯頭部必須全部插入到手孔座的模孔內(nèi)，防止連接不緊出現(xiàn)縫隙造成漏漿。（4）安裝完成后由專人對鋼筋骨架、預(yù)埋件進行隱蔽驗收，合格后進入下道工序。管片模具示意4.8.5 混凝土拌制、轉(zhuǎn)運（1）混凝土采用攪拌站現(xiàn)場拌制，攪拌站各計量系統(tǒng)應(yīng)定期標定，砂、石、水泥、外加劑等原材必須經(jīng)檢驗合格方可使用。每班施工必須嚴格按照試驗室提供的施工配合比進行作業(yè)。（2）冬季拌制時，應(yīng)采用溫水攪拌，攪拌時先加入砂、碎石，然后加入水泥、外加劑攪拌，攪拌時間不得低于1

min，拌制完成后應(yīng)及時澆筑。（3）混凝土拌制完成后裝入料斗，通過專用導(dǎo)軌運送至混凝土車間備用，混凝土應(yīng)隨用隨拌，避免放置時間過長影響質(zhì)量。4.8.6 混凝土澆筑及成型（1）混凝土澆筑前應(yīng)檢查鋼筋籠及預(yù)埋件，預(yù)埋件須與固定座連接牢固。（2）混凝土應(yīng)分層下料以減少表面氣泡。（3）振搗過程中若發(fā)生變形或位移時應(yīng)立即停止振搗并處理。（4）按照粗、中、細3道工序分別進行抹面，粗抹面使用高強鋼板刮尺，刮平去掉多余混凝土，并進行粗磨。（5）混凝土澆筑完成后約1小時拔出彎芯棒，清理干凈后涂抹黃油以備下一循環(huán)使用。管片混凝土表面收面4.8.7 蒸汽養(yǎng)護（1）混凝土澆筑振搗完成后靜停3～4小時，加蓋養(yǎng)護罩進行升溫蒸養(yǎng)。（2）蒸養(yǎng)分靜停、升溫、恒溫、降溫4個階段。管片混凝土表面收面（3）管片蒸養(yǎng)過程中應(yīng)安排專人如實記錄各測量的溫度。4.8.8 脫模、噴涂標識（1）管片同條件混凝土試件強度達到40%方可拆模。（2）管片脫模前應(yīng)先松開灌漿孔固定螺桿，打開端頭板，再拆卸側(cè)板，在脫模時嚴禁硬撬硬敲，以免損壞管片及鋼模。（3）管片脫模必須使用專用吊具，將吊具與管片的起吊預(yù)埋件相連，由專人指揮起吊；若使用真空吸盤機則必須保證脫模的垂直角度以及起吊的重心位置，并定期檢查真空吸盤及起吊保護裝置性能，確保施工安全。管片混凝土表面收面4.8.8 脫模、噴涂標識（4）起吊管片應(yīng)在專用的翻轉(zhuǎn)架上翻轉(zhuǎn)成側(cè)立狀態(tài)，拆除注漿孔模芯，并清除管片外露鐵件表面的砂漿。翻轉(zhuǎn)架與管片接觸部位須墊設(shè)柔性保護材料。（5）管片翻轉(zhuǎn)完成后換用專用吊具將側(cè)立的管片吊至待檢區(qū)進行尺寸和外觀檢驗，管片表面應(yīng)光潔平整，無蜂窩、露筋、裂紋、缺角。管片翻轉(zhuǎn)示意4.8.9 管片水池養(yǎng)護用門吊將管片吊裝至水池中養(yǎng)護7

d，管片入水時表面溫度與水的溫差應(yīng)小于20

°C，水池水應(yīng)淹過管片頂部。養(yǎng)護過程中專人定期測量水溫，確保水溫滿足要求。管片吊裝過程中應(yīng)保持平穩(wěn)，以防造成破損。管片水池養(yǎng)護圖4.8.10 噴淋養(yǎng)護、存儲混凝土管片在水池中養(yǎng)護7d后，用門吊起吊管片，放置在翻轉(zhuǎn)架翻轉(zhuǎn)后轉(zhuǎn)運到臨時堆放場的噴淋養(yǎng)護區(qū)，由專人負責噴淋養(yǎng)護，保持管片表面濕潤，冬季時應(yīng)采取保溫措施，防止養(yǎng)護池和管片表面結(jié)冰。管片堆放場地應(yīng)堅實平整，排水流暢，支墊穩(wěn)固可靠。管片按吊運、安裝順序和型號分別堆碼，可采用側(cè)面立放或內(nèi)弧面向上碼放，管片之間用柔性墊條相隔，上下層墊木應(yīng)在一條垂線上，管片側(cè)面立放嚴禁超過4層，內(nèi)弧面向上平放嚴禁超過6層。堆垛間留有運輸通道并滿足吊車的吊距要求，合格印戳和型號清楚易見。4.8.11 管片生產(chǎn)質(zhì)量要求序號項目允許偏差/mm1主筋間距±102箍筋間距±103分布筋間距±54骨架長、寬、高+5～10（1）管片制作所用水泥、集料、水、外加劑、摻合料、鋼筋及管片修補材料應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《預(yù)制混凝土襯砌管片》（GB/T

22082—2017）相關(guān)要求。（2）高精度鋼模具的寬度和弧弦長允許偏差均為±0.4

mm，在合模后采用內(nèi)徑千分尺在快速校驗刻痕點處檢測。（3）鋼筋骨架制作偏差應(yīng)滿足表要求。表

鋼筋骨架制作偏差及檢驗方法4.8.11 管片生產(chǎn)質(zhì)量要求（4）管片混凝土強度等級應(yīng)符合設(shè)計要求，檢驗方法應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《盾構(gòu)隧道管片質(zhì)量檢測技術(shù)標準》（CJJ/T

164—2011）。（5）管片的外觀質(zhì)量應(yīng)滿足相關(guān)要求，檢驗方法應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《盾構(gòu)隧道管片質(zhì)量檢測技術(shù)標準》（CJJ/T

164—2011）。（6）管片尺寸允許偏差應(yīng)滿足表要求，檢驗方法應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《盾構(gòu)隧道管片質(zhì)量檢測技術(shù)標準》（CJJ/T

164—2011）。表

尺寸允許偏差序號項目性質(zhì)檢驗項目允許偏差/mm1主控項目寬度±12厚度-1～+33一般項目鋼筋保護層厚度±54.8.11 管片生產(chǎn)質(zhì)量要求（7）管片水平拼裝尺寸允許偏差應(yīng)滿足表要求，檢驗方法應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《盾構(gòu)隧道管片質(zhì)量檢測技術(shù)標準》（CJJ/T

164）。表 水平拼裝尺寸允許偏差序號項目允許誤差/mm1成環(huán)后內(nèi)徑±22成環(huán)后外徑-2～+63環(huán)向縫間隙0～24縱向縫間隙0～2（8）管片的滲漏檢驗結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計要求，檢驗方法應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《盾構(gòu)隧道管片質(zhì)量檢測技術(shù)標準》（CJJ/T

164—2011）。4.8.11 管片生產(chǎn)質(zhì)量要求（9）管片的抗彎性能應(yīng)滿足設(shè)計要求，檢驗方法應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《盾構(gòu)隧道管片質(zhì)量檢測技術(shù)標準》（CJJ/T

164—2011）。（10）管片的吊裝螺栓孔抗拔性能檢驗應(yīng)滿足設(shè)計要求，檢驗方法應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《盾構(gòu)隧道管片質(zhì)量檢測技術(shù)標準》（CJJ/T

164—2011）。任務(wù)4.9管片拼裝相關(guān)知識管片拼裝是盾構(gòu)掘進施工中的重要工序，不僅與盾構(gòu)隧道成型質(zhì)量密切相關(guān)，而且對盾構(gòu)繼續(xù)向前推進有著直接影響。管片拼裝施工流程如圖所示。管片拼裝施工流程4.9.1 管片拼裝方式管片拼裝有通縫拼裝和錯縫拼裝兩種方式，當采用錯縫拼裝方式進行管片選型和排版時需要確定各環(huán)管片的拼裝位置，為方便拼裝位置描繪，通常采用比擬時鐘點位的方式進行描述。成都地鐵某線路的管片拼裝點位如圖所示。管片拼裝點位示意4.9.2 管片運輸管片進場驗收后存放于管片堆場，由地面綜合班工人粘貼防水密封條和緩沖襯墊，防水密封條在密封槽內(nèi)應(yīng)套箍并粘貼牢固，不得有起鼓、超長或缺口現(xiàn)象，且不得歪斜、扭曲，粘貼質(zhì)量檢查合格后方可允許吊裝下井。管片防水密封條及緩沖襯墊粘貼4.9.2 管片運輸為方便管片拼裝機，管片在吊運過程中應(yīng)注意放置順序，按照拼裝順序抓取管片。管片拼裝順序一般為B2塊→B1塊→B3塊→L1塊→L2塊→F塊，所以吊裝時標準塊在前，封頂塊在后，如圖所示。吊運裝車順序示意4.9.2 管片運輸?shù)跹b一般采用兩根柔性滌綸雙扣吊帶，每塊管片之間橫向加墊2～3道

10cm×10

cm方木，如圖所示。管片吊運施工4.9.3 管片拼裝作業(yè)管片拼裝應(yīng)自下而上進行，由下部開始，先拼裝底部標準塊，再對稱拼裝標準塊和鄰接塊，最后拼裝封頂塊，如圖所示。11點位拼裝1點位拼裝4.9.3 管片拼裝作業(yè)管片拼裝機通過鎖緊擰入管片吊裝孔的吊裝螺栓頭來鎖固管片，拼裝機操作手通過遙控器控制管片拼裝機實現(xiàn)管片升降、平移、回轉(zhuǎn)、仰俯、橫搖和偏轉(zhuǎn)，讓管片在三維空間的6個自由度上能夠靈活動作，確保管片拼裝時精確就位。某管片拼裝機遙控器4.9.3 管片拼裝作業(yè)管片拼裝連接落實緊固如圖所示，采用氣動扳手擰緊。管片拼裝連接螺栓施工封頂塊是整環(huán)管片的最后一塊，操作空間較小，拼裝時應(yīng)先縱向搭接2/3管片環(huán)寬，然后徑向上推至預(yù)定位置，最后縱向插入。當如遇阻礙時應(yīng)緩慢抽出后進行調(diào)整，嚴禁強行插入和上下大幅度調(diào)整，以免松動甚至損壞止水條。4.9.4 管片拼裝過程中的注意事項管片吊裝螺栓頭應(yīng)確保擰緊，，避免管片旋轉(zhuǎn)過程中吊裝螺栓頭單（1） 獨承受管片重量，防止吊裝螺栓頭被拔出。（2）同一環(huán)內(nèi)各塊管片的相鄰位置應(yīng)符合設(shè)計圖紙要求，不可互換。（3）管片拼裝過程中應(yīng)控制好管片環(huán)面的平整度，以及環(huán)面的超前量和橢圓度。（4）每環(huán)管片拼裝結(jié)束后應(yīng)及時擰緊各個方向的螺栓，整環(huán)管片脫出盾尾后應(yīng)再次復(fù)擰連接螺栓。4.9.5 管片拼裝質(zhì)量要求（1）管片不得有內(nèi)外貫穿裂縫、寬度大于0.2

mm的裂縫及混凝土剝落現(xiàn)象。（2）螺栓的扭矩力矩應(yīng)符合設(shè)計要求。（3）管片拼裝允許偏差應(yīng)符合表中的要求。表 管片拼裝允許偏差檢驗項目允許偏差襯砌環(huán)橢圓度±5‰襯砌環(huán)內(nèi)錯臺/mm5襯砌環(huán)間錯臺/mm6任務(wù)4.10管片拼裝質(zhì)量缺陷及修復(fù)4.10.1 拼裝質(zhì)量缺陷分類鋼筋混凝土管片缺陷，除采取必要的措施加以預(yù)防外，對已經(jīng)出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷必須按規(guī)定的步驟和方案認真進行處理，確保管片質(zhì)量缺陷處理后，不給運營遺留安全隱患，詳見表。表 管片質(zhì)量缺陷分類及處理方案名稱處理權(quán)限處理方案管片裂縫非構(gòu)件主要受力部位且不影響結(jié)構(gòu)性能或使用功能的裂縫管片修補專項施工方案管片碎裂掉塊混凝土管片表面破損，缺棱掉角等非構(gòu)件主要受力管片錯臺混凝土管片錯臺超限結(jié)構(gòu)滲漏裂縫、施工縫及后澆帶滲漏、變形縫滲漏、不密實滲漏、預(yù)埋件、穿墻管滲漏、管片接縫滲漏、盾構(gòu)隧道區(qū)間洞門滲漏結(jié)構(gòu)滲漏水治理方案4.10.1 拼裝質(zhì)量缺陷分類管片裂縫管片破損環(huán)向錯臺徑向錯臺接縫漏水注漿孔漏水4.10.2 管片缺陷原因分析管片碎裂管片碎裂掉塊的主要產(chǎn)生原因如下：（1）管片在脫模、儲存、運輸過程中發(fā)生碰撞，致使管片的邊角缺損。（2）拼裝時管片在盾尾中的偏心量過大。（3）定位凹凸榫的管片，在拼裝時位置不準。（4）管片拼裝時相互位置錯動。（5）在封頂塊與鄰接塊接縫處的環(huán)面不平，是導(dǎo)致鄰接塊兩角容易碎裂的原因（6）拼裝好的鄰接塊開口量不夠，在插入封頂塊時間隙偏小。（7）拼裝機在操作時轉(zhuǎn)速過大，拼裝時管片發(fā)生碰撞邊角崩落。4.10.2 管片缺陷原因分析管片錯臺管片錯臺是指管片拼裝后同一環(huán)相鄰管片或者相鄰環(huán)管片之間內(nèi)弧面不平整的現(xiàn)象，前者稱為環(huán)向錯臺，后者稱為縱向錯臺。形成原因主要有以下幾點：（1）管片拼裝不規(guī)范。（2）管片上浮。（3）盾構(gòu)姿態(tài)控制不佳。（4）管片法面與盾構(gòu)掘進方向不垂直。4.10.2 管片缺陷原因分析管片接縫滲漏管片接縫滲漏的原因主要為以下幾項：（1）管片拼裝的質(zhì)量不好、管片之間的縫隙不均勻。（2）管片碎裂，破損范圍達到粘貼止水條的止水槽時。（3）糾偏量過大，所貼的楔子墊塊厚度超過止水條的有效作用范圍。（4）止水條粘貼質(zhì)量不好，粘貼不牢固。（5）止水條質(zhì)量不符合質(zhì)量標準。（6）對已貼好止水條的管片保護不好，使止水條在拼裝前已遇水膨脹，管片拼裝困難且止水能力下降。4.10.3 管片開裂、掉塊處理管片開裂、掉塊修補前，必須由施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、業(yè)主單位共同組織對管片質(zhì)量缺陷進行鑒定。經(jīng)鑒定，屬于一般性質(zhì)量缺陷的管片碎裂（碎裂深度＜30

mm或面積＜0.2m2），可由施工單位按圖的施工工藝流程進行修復(fù)。鋼筋混凝土管片碎裂、掉塊修復(fù)流程4.10.4 管片錯臺處理錯臺處理標準：經(jīng)處理后的錯臺標準滿足襯砌環(huán)間錯臺不大于15

mm，襯砌環(huán)內(nèi)錯臺不大于10

mm?？紤]到后期隧道運營時列車行駛安全，結(jié)合國內(nèi)其他地區(qū)地鐵施工經(jīng)驗，隧道上部180°范圍的錯臺不作修補處理，只對錯臺引起的滲漏水進行治理；隧道下部180°范圍的錯臺進行修補處理及滲漏水治理。管片錯臺處理施工工藝流程如圖所示。管片錯臺處理施工工藝流程4.10.5 管片滲漏處理（1）確認結(jié)構(gòu)滲漏水情況，標記滲漏水部位。（2）在周圍無明水的環(huán)縫位置，鉆孔至彈性密封墊處，設(shè)置漿液阻斷點。（3）在滲漏接縫處按照500～1

000

mm距埋設(shè)注漿嘴，并使用聚合物防水砂漿封閉接縫。（4）加壓灌注改性環(huán)氧樹脂堵漏材料，多次注漿，直到完全堵住滲漏水。（5）漿液固化后，清理注漿針頭及多余材料，保持基面清潔干燥。管片滲漏處理施工流程任務(wù)4.11盾構(gòu)接收4.11.1 加固接收技術(shù)加固接收主要內(nèi)容包括：接收井外地層加固、洞門鑿除、盾構(gòu)接收基座安裝