施工工序与方法详解

14.5.1　施工工序总安排

以本引水隧道工程为主线结合附属工程对整个工程统一协调、安排（见图1-14-1）。

14.5.1.1　盾构掘进施工安排

表1-14-3　主要施工器具

图1-14-1　施工总体流程图

进场后进行施工场地布置，盾构施工设备安装等准备工作，约2个月内完成所有出洞前的施工准备。

掘进工程结束后，将盾构机内部设备解体退场，盾构机壳体作为隧道封头，进行处理后留驻在主体结构中，而后进行隧道内清理、抹孔等工作。

14.5.1.2　垂直顶升立管施工安排

盾构掘进施工完成后即进行垂直顶升立管施工，分别施工6根立管及上部取水口的安装，之后再在立管四周用块石抛石护坡，并采用牺牲阳极进行保护进水隧道特殊段钢结构管及立管。

14.5.2　施工方法

14.5.2.1　测量方案

（1）施工现场测量控制网建立。根据提供测量控制导线网，在通视条件好且施工活动和车辆行驶不易影响的位置，利用两台T2经纬仪和测距仪采用方位角距离法测放导线点，建立能够通视且不易被施工破坏的现场测量控制网，经监理复核签证后投入使用，并采取必要的保护措施。

（2）井下及隧道内控制导线点测放。

1）盾构初期控制导线点建立。盾构初期控制点指在盾构出洞前和盾构出洞初期对隧道平面和高程进行测量所使用的平面和水准高程点。

2）平面控制点。首先利用T2经纬仪和测距仪从现场平面控制网采用小三角测量方法将控制点引测至盾构工作井前后墙井顶的设计隧道轴线上，前后墙井顶上各引测一个轴线点；然后分别在两个轴线点上架设经纬仪，互为后视点确定视线，锁定转盘后上下转动望远镜，将轴线控制点引测至井下，在工作井井壁上做好控制点标记，以此作为后座及发射架安装的控制线。

在井下盾构设计轴线上不影响设备安装的位置设置一个平面控制点作为盾构初期推进的仪器架设点，采用井壁上的轴线控制点作为后视点，以此控制盾构推进的方向。

3）水准控制点。首先利用S3经纬仪和测距仪从现场平面控制网采用小三角测量方法将控制点引测至盾构工作井后墙井顶上；然后使用钢卷尺和垂球，将水准控制点引测至井下，在工作井井壁上做好控制点标记，以此作为盾构推进轴线高程控制的测量基准。

4）隧道内测量导线点测放。在隧道推进过程中，由于隧道距离较长且隧道平面线性部分为圆弧曲线段，因此无法在井内进行整个隧道的轴线控制测量，故在隧道推进过程中，轴线控制点采用跟踪传递的方法跟踪至隧道前端，隧道轴线平面和高程偏差测量利用隧道前端的控制导线点进行测量。

5）隧道盾构推进轴线控制测量。盾构推进时测量盾构机和隧道管片拼装水平和高程偏差，并及时掌握盾构机及隧道最前端一环管片姿态作为盾构纠偏的依据。

6）盾构机及隧道最前端轴线水平和高程偏差测量。隧道平面偏差：利用J2经纬仪测出设置于隧道最前端和盾构机内的控制点坐标，与该控制点的设计值相比较得出隧道和盾构机相对于设计轴线的偏离值。

隧道高程偏差：利用传递到隧道内的水准控制点，采用S3水准仪，通过在置放于隧道最前端底部和盾构机底部的标尺，测出隧道和盾构机管内低高程，将数值与相对应位置的设计值相比较求得隧道和盾构机的高程偏差值。

7）盾构机及隧道最前端轴线与设计轴线水平夹角和倾角测量。平面夹角：通过比较前后两个测点的偏差值求得。倾角：盾构机的倾角可通过安装与盾构机内的垂球式倾角仪直接读出，隧道最前端倾角通过在隧道最前端顶部悬挂垂球后测量垂球与隧道最前端底部的水平距离后计算得出。

14.5.2.2　隧道衬砌制作施工

本工程钢筋混凝土进水隧道，由795环管片拼装而成。其中标准环管片647环，左转弯楔形管片106环，特殊管片42环。标准段管片每环宽为0．9m，隧道内径为φ4．2m，外径为φ4．8m，壁厚为0．30m。

钢筋混凝土衬砌管片在高精度钢模内制造成型，每环由6块管片（封顶块F、邻接块L1、邻接块L2、标准块B1、B2、B3）拼成。混凝土标号为C50，抗渗标号S8，使用抗硫酸根离子水泥。

特殊管片包括钢管片及复合管片。钢管片由Q235B钢加工而成，采用E43焊条焊接。复合管片由钢管片及钢筋混凝土复合而成。钢结构表面需做防腐处理，表面涂厚浆型环氧树脂漆，干膜厚500μm，采用无气喷涂施工，涂前钢板表面喷砂除锈达Sa2．5级。

14.5.2.3　隧道施工

（1）盾构机选型。在选择盾构机类型时，保持盾构机在隧道掘进过程中开挖面稳定性是最重要的条件。盾构机装置及设备的设计也必须是建立在对隧道穿越土层及隧道覆土厚度的充分了解结合设计的隧道线形和要求的基础上，所以说充分了解地质资料和隧道设计特点是盾构机选型及设计制造盾构机的重要依据。

本工程隧道主要在②淤泥质粉质粘土、④粉质粘土、④1粉土和⑤粉质粘土中穿越，且需穿越防浪堤，因此，对地面沉降要求较高。另外，设计的隧道平面最小曲率半径为600m，对盾构机的设计提出了相应的要求。

根据以上的工程实际特点，根据经济适用的原则，本工程隧道采用网格式盾构机进行施工。

（2）盾构施工。

1）盾构隧道施工工艺见图1-14-2。

2）盾构施工准备工作。

①地面准备工作：

井上、井下建立测量控制网，并经复核、认可。

井上及管片堆场各设置1台跨度为10．35m、起重量为10t的门式行车。门式行车担负管片运输车的卸车、管片及井上井下垂直运输。

本工程盾构出洞口，隧道中心标高为-9．0m，隧道主要埋置于②2淤泥质粉质粘土中。根据设计，在沉井施工阶段，由沉井施工单位将盾构机出洞口用钢穿墙管预埋在井墙中，洞口外侧采用钢板桩加横梁作为钢封门，并随井体下沉。沉井下沉前钢封门内侧用样板铁、平板橡胶、螺栓连接进行止水处理，为防止在沉井下沉过程中钢封门滑移，用加强筋板将钢板桩与预埋穿墙管连接。

为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的管线和建筑物，可采用压密注浆对洞口土体进行地基加固。加固措施因依据现场情况进行，可根据实际情况采取相应调整，另行注浆、打设临时钢板桩等措施，保证盾构出洞过程的安全，防止盾构机出洞口后突然“磕头”造成盾构初始姿态改变，引起隧道掘进困难。

②井下准备工作：

a．洞门密封装置安装。盾构在出洞过程中，工作井洞圈直径与盾构外存有一定的间隙。为防止出洞时泥水大量从洞口外面通过此建筑间隙大量涌入井内，影响开挖面土体的稳定及盾构内的施工，因此必须设置安全、可靠、性能良好的密封止水装置，确保盾构开挖面土体的稳定和施工安全。

盾构出洞前应在穿墙洞周边安装由帘布橡胶板、圆环压板、翻板以及连接销等组成的出洞密封止水装置，作为洞口防水的预防性措施。盾构出洞时，盾构机往前推进，将帘布橡胶板及翻板往穿墙洞内翻卷，利用帘布橡胶板的弹性使帘布橡胶板与盾构机外壳以及后续的+1环管片外壁密贴，从而起到防水、防砂作用。

b．盾构发射架加工、安装、就位。发射架在工厂加工完成后运送至施工现场，利用吊车吊入井内，按照预先测放好的设计轴线调整发射架的轴线，并用水准仪校正好发射架的顶面标高后，采用电焊方式固定于预先埋设于工作井底板上的预埋件上（工作井底板在浇注时已预埋了钢板），为防止盾构机在出洞后初期阶段纠偏产生的水平推力引起发射架偏移而影响隧道施工质量，发射架就位固定后，应对其加设斜撑加固。

c．盾构吊装就位、调试验收。盾构吊入井下后，在盾构基座上正确就位，由专业技术人员调试验收。

图1-14-2　盾构施工工艺流程图

盾构与车架采取二次就位方案，即车架先布置地面上，盾构机与车架之间的液压管路、动力、照明、控制电缆先采用可伸缩柔性连接的方案，当盾构推进足够距离隧道对后井壁轴向力消除后，拆除后盾支撑系统放下车架与盾构进行连接，进入正常掘进。

d．盾构后座及负环管片拼装。后座系统包括钢管支撑、临时管片（负环管片）、天窗式反力架组成，安装完成后应保证第一环永久管片（+1环）后端部与工作井内壁平。

由于后座系统制约着盾构机出洞姿态，因此，安装时应在测放出的轴线基础上进行安装，确保后座系统轴线与设计轴线一致。因工作井采用沉井法施工，在下沉过程中沉井不可避免地会发生偏差，因此安装时应调整钢管支撑，使临时管片（负环）端面与设计轴线垂直，同时应保证+1环管片安装后其后端部伸出工作井内井壁400mm。

在盾构初期掘进阶段，隧道管片与土体间摩阻力无法满足盾构掘进反力要求，为此需将盾构推力传递到工作井后墙以提供掘进反力，在隧道永久管片由后端至后座反力架之间需安装临时管片。

临时管片共8环，其中4环为开口环，4环为闭口环。开口环用管片下部三块组成，每环宽900mm。在开口环安装结束后装闭口环。开口环上部以四根φ400厚壁无缝钢管及两半圆钢管片组成焊成整体结构件作为盾构支撑。

负环拼装时第一环负环的定位相当重要，对后面的管片拼装起着基准面的作用，故要确保其环面的平整度及管片的成圆度。

盾构推进至30m时进行台车转换，为保证台车吊放进入隧道内的空间，转换前应先将顶部钢支撑拆除，并将-3、-4环管片上半部分管片拆除，待台车全部下井并安装于隧道内后，在-2环临时管片于后座墙之间安装钢支撑。

3）盾构出洞。盾构出洞是盾构利用在端头井内临时设置的钢构件和临时管片作后背，向前推进。从穿墙洞口向洞外的土体中贯入，沿着设计轴线方向，向前推进的一系列作业。盾构出洞是整个隧道施工中技术难度大，工序较复杂，又有一定风险的施工阶段。

当盾构机进入洞圈后马上进行洞圈橡胶帘布的整理工作，固定铰链挡板。出洞时盾尾钢刷中必需充满盾尾油脂。

在盾构机切口进入帘布橡胶板90cm左右时，即可进行穿墙洞口临时止水钢板桩的拔桩施工，拔桩时按照先中间后两侧的顺序进行。

钢板桩拔除采用45kW振动锤进行，拔桩时采用定型夹距将钢板桩夹住，夹具上端连接振动锤，用25t履带式自行起重机吊紧振动锤，开启振动锤马达，利用振动锤的振动破坏桩侧摩阻力，收紧吊车索具，将钢板桩缓缓拔出。

钢板桩拔除后盾构机迅速上靠，通过格栅对土体的挤压，使土体进入冲泥舱内，使用水枪冲刷破碎土体后，利用水力机械形成的真空压力将泥浆排出。

盾构机穿墙前，先做以下工作：在洞口内侧装帘布橡胶圈、装止回翻板、钢封门内侧止水拆除、盾构机头部吸泥舱充填砂土。

盾构机推至钢封门处停止推进，在盾构机处及帘布橡胶圈处充填压浆，直至全部拔除钢封门推进盾构机使之嵌入土体并开始盾构初期掘进。

4）盾构初期掘进。质构出洞口至盾构推进约100m阶段称之为盾构初期掘进阶段，这一阶段由于盾构工作井空间的限制，前期盾构机台车无法安装到隧道内，只能临时安装于工作井上部的地面上，待盾构推进至一定长度后进行台车转换。同时由于在盾构掘进初期阶段，盾构机后部已掘进、拼装隧道长度短，管片与土壁摩阻力不足以提供盾构推进所需反力，因此盾构工作井内需设置临时管片和反力架将盾构施工的推进反力传递到工作井后靠墙。

盾构掘进初期阶段可视为盾构掘进的试验阶段，应在这一阶段的掘进施工中掌握施工区域的地质条件对掘进参数的影响，并掌握盾构施工的各种参数，用以指导盾构掘进的施工。

①台车转换。盾构掘进至30m长度时，暂停掘进，在隧道内安装台车轨道，拆除工作井内临时管片上半部分钢支撑，并拆除满环临时管片后二环管片的上半部分，将台车逐节吊下工作井安放在台车轨道上，牵引到隧道前端，逐节连接到盾构掘进机上，使台车与盾构机成为联动装置。在台车转换的同时进行有关设备的转换。

台车转换完成后，在临时管片（负环）后端部与工作井后座墙之间安装钢支撑后继续掘进。

②临时泥水输送系统。盾构掘进初期，由于台车无法下井，导致盾构机自身配备的卧式水力机械无法安装，因此在井内安装一套临时卧式水力机械作为临时出泥装置。盾构掘进至30m进行台车转换后，拆除临时卧式水力机械，转而采用盾构机自身配备卧式水力机械出泥。

③掘进参数掌握。盾构初期掘进时，为了更好地掌握盾构的各类参数，此段施工时应注意对推进参数的掌握，分析地面沉降与施工参数之间的关系，并对推进时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。

盾构初期掘进阶段为施工重点，由于反力架会发生不同程度的变形，会影响隧道成环质量，因此当管片环缝发生错缝时，要及时用石棉橡胶楔形料纠正，以提高成环质量。

④防浪堤段掘进。根据掌握的有关掘进数据来指导防浪堤段掘进，同时在掘进时压注配比强度较高的浆液，形成加强箍，该加强箍有三重作用：一是对由于盾构穿越造成土体扰动的部分大堤进行加固；二是填充隧道外以及隧道周围土体的间隙；三是形成止水圈，防止海水的渗透。为了保证隧道轴线掘进后的相对稳定，在整个隧道的施工过程中，应充分注浆，使盾构机在掘进中产生过土体扰动的土体得以充分加固，所形成的空隙得以充填饱满。

⑤后座系统拆除。盾构掘进至100m长度时，暂停掘进，将盾构工作井内的反力架和临时管片全部拆除吊出，拆除后在工作井内重新铺设电瓶车轨道，使之与隧道内原有轨道连接后再掘进。

工作井内拆除按照以下流程进行：暂停掘进→临时水力机械拆除吊出→临时管片段电瓶车轨道拆除→临时管片拆除吊出→反力架拆除吊出→井内轨枕铺设→井内轨道铺设→卧式水力机械安装→恢复掘进。

5）盾构正常掘进。

①盾构推进和地层变形的控制。隧道掘进采用网格式盾构掘进机，主要利用出泥舱前端格栅上安装的活动胸门的启闭来调节进泥量，进而调节盾构机正面土体受挤压程度，从而调节正面土压力值的大小。这里面包含着推力，推进速度和进土量三者相互关系，对地层变形量的控制有重要作用，因此在盾构掘进时，应根据沉降观测数据及时调整土压力，结合千斤顶顶力情况，控制掘进速度和进土量，进而达到对轴线和地层变形的控制。由于本隧道工程主要在海底施工，故主要是处理好轴线和推进速度、进泥量、推进顶力之间的关系，并保持轴线的稳定。

②网格式盾构机地面变形主要有以下几种措施：对盾构机切口前方地层变形，可采用调整盾构机开挖面土压力来控制，这主要通过控制盾构机前端进泥舱内安装的液压闸门开启大小和盾构推进速度实现。

若遇到流砂、坍方、涌水等现象，可在进泥舱内施加局部气压，用来稳定盾构机开挖面，从而防止开挖面坍方，达到有效控制地层变形的效果。

在盾构掘进过程中进行同步注浆填充管片与土体间空隙，以控制盾构掘进后的地面变形。

加强沉降监测，根据监测数据，及时进行二次补浆，防止后期变形。

③土压力调整。盾构施工要使掘进中的开挖面稳定，对周边天然土层的干扰控制到最小限度，盾构同时还能稳定地掘进，并对地表的影响控制到最小。

本工程采用网格式盾构掘进机，主要利用通过调整盾构掘进速度和调整出泥舱前端格栅上安装的活动闸门的开启大小来调节进泥量，调节盾构机正面土体受挤压程度，从而调节正面土压力值的大小。若在推进过程中遇到流砂或土体坍方现象，为保证开挖面的稳定，应采取气压掘进的方式控制土压力，依靠压力仓内的气压力来平衡正面土体的压力，而达到对盾构正前方开挖面支护的目的，此时可采用设定压力舱内气压值来调节土压力大小。

6）标准段与特殊段连接。

①特殊段第一环定位。作为后续管片定位的基准，必须保证特殊段第1环第一块管片安装位置准确定位，第1环首块管片定位采用垂球寻中法，首先准备一根长为3．5～4．8m的直尺，找出直尺中点并做好记号，拼装第1环首块管片前将直尺水平搁置与标准段最后一环管片末端内圆弧上，在直尺上放置水平尺，沿管片内圆弧转动直尺，使水平气泡居中，转动过程中应始终保持直尺两端与衬砌内圆弧面接触。直尺调整水平后，利用垂球将直尺终点下引至衬砌内表面底部，即为隧道衬砌最底点，从衬砌最底点在衬砌内表面向右引出特殊段第1环首块管片右端面的定位点。拼装时拼装机举起管片，回转拼装机使管片右端面对准标记，相应千斤顶伸出，将管片顶推到位，做好临时连接工作。

②临时连接。设计要求特殊段第1环与标准段末端采用电焊连接，为保证安装精度及方便拼装操作，在特殊段第1环、第2环拼装、推进时采用有一定调整余地的临时连接措施，待第2环拼装完成后进行第3环推进时，拆除临时连接，按照设计要求进行电焊连接。临时连接采用螺栓连接，首先在标准环最后一环管片内表面设置的12块预埋件上焊接厚度为20mm的连接螺孔板，特殊段第1环管片就位后，在该管片相应位置焊接另一块连接螺孔板，利用两块螺孔板穿入螺栓将两环管片连接起来，要求螺栓安装后螺母一直保持紧固状态。

7）衬砌拼装。

①衬砌拼装形式。隧道衬砌标准段由6块预制钢筋混凝土管片拼装而成，垂直顶升段由钢管片拼装而成，成环形式为封顶块纵向全插入。衬砌采用通缝拼装。

②衬砌连接螺栓。初砌管片纵向、横向均采用螺栓连接。标准段管片环向螺栓M30，12只/环，机械性能等级为8．8级；纵向螺栓M27，15只/环，机械性能等级为4．8级。特殊段管片环向螺栓M42，纵向螺栓M36，机械性能等级均为8．8级。螺栓需热浸锌处理，厚度0．07mm。

每只螺栓需配GB41—86等级的螺母两只及垫圈两只。螺母全部电镀锌，厚度0．05mm；垫圈的机械性能等级最低Hv=100，全部热浸锌处理，厚度0．07mm。

③衬砌防水。衬砌环、纵缝防水采用角部棱角分明的框形橡胶弹性密衬垫，密封垫形式采用复合密封。

衬砌手孔最后用C30细石混凝土密实封堵，并将表面抹平抹光。

④衬砌拼装施工。拼装前应清理盾尾底部，并检查举重设备运转是否正常。

初砌拼装前严格检查，检查管片的型号、外观及密封材料的粘贴情况，如有损坏，必须修复才可拼装。

管片大缺角用SC—1混凝土黏结剂修补，密封垫两侧及平面转角处不得有剥落和缺损，密封垫沟槽两侧及底面的大麻点用107胶粘剂加水泥腻子填平，检查合格后方可使用。

拼装每一环中第一块时，应准确定位，拼装次序自下而上，左右交叉对称安装，最后封顶成环。

拼装时，要逐块初拧环向和纵向螺栓，成环后环面平整时，复拧环向螺栓，继续推进时复拧纵向螺栓。

拼装成环后进行质量检测，并记录填写报表。

密封垫表层遇水膨胀橡胶遇水和潮气会膨胀，故逢阴雨天应及时覆盖塑料布，在密封垫表层涂刷缓膨胀剂三度。冬季气温较低时橡胶密封垫施工前必须放入烘房备用。

⑤拼装过程中的控制要求。环面平整度：必须自负环做起，且逐环检查，相邻检查，相邻的踏步应小于3mm，封顶块不能凸出相邻管片的环面，以免邻接块错缝处管片碎裂。

环面超前控制：每掘进五环检查一次超前量，当其值过大时，应用软性楔子给予纠正，从而保证管片环面与隧道轴线的垂直度。

相邻环高差控制：相邻环高差量的大小直接影响到建成隧道轴线的质量，因此必须严格控制环高差。

螺栓连接及密封：成环管片和隧道均有纵、环向螺栓连接，其连接的紧密度将直接影响到隧道的整体性能和质量。因此每环拼装结束后应及时拧紧纵、环向螺栓，在推进一环时，应在千斤顶顶力的作用下，复紧纵向螺栓。当成环管片推出车架后，必须再次复紧纵、环向螺栓。

管片密封橡胶条。遇水膨胀橡胶条软木条等其他密封件按图纸要求粘贴密贴平整，粘贴前清除管片楔口槽中垃圾杂物、积浆不漏贴、不短损。

泥水盾构的管片拼装作业环境不同于其他盾构，泥水系统在施工时易造成工作面区域积水现象，若在拼装作业期间未将水及时排除，往往影响对管片的正确定位，危及管片成环质量。因此，应避免工作区域内大量积水，在增设排水设备前提下，应及时处理好管路渗漏水点，为管片拼装创造良好的作业环境。

8）出土量控制。

盾构每环理论出土量=×4．932×0．9=3．48（m3）

盾构出土量控制在98%～100%之间。(www.xing528.com)

9）泥水输送系统。盾构施工采用水力机械出泥，盾构掘进时，利用推进千斤顶的推进，将盾构机向前推进，盾构机前端格栅切入土层中，使格栅外土体通过挤压进入冲泥舱内，进入冲泥舱内的土体通过安装于盾构机上的水枪冲刷破碎后，利用水力机械内高速水流产生的真空负压力吸入排泥管道排出。

a．进水与排泥系统安装。在胶州湾中距大堤30m位置设置一取水平台，平台上安装2台8sh—6型（35kW、流量240m3/h）单节离心水泵取水，通过φ159法兰钢管送至大堤内现场临时水泵房内，接入水泵房内的高压水泵内作为施工用水。

冲泥舱内的土体通过安装于盾构机上的水枪冲刷破碎后，利用水力机械内高速水流产生的真空负压力吸入排泥管道排出。

由于进水隧道长度715m，距离较长，仅靠高压水泵增压产生的水压力进行冲泥及排泥无法满足施工需要，因此进水隧道掘进施工时，隧道内进水管道在中部安装一台NL100—16型农用泵进行接力增压，以保证水力机械吸泥的负压力。

进水隧道盾构掘进在工作井内安装一只10m3泥浆箱和一台4PH60渣浆泵，排泥管道进入工作井内后直接接入泥浆箱内，排入泥浆箱内的泥浆通过4PH60渣浆泵抽出排至排泥点。

b．渣土排放方案。盾构掘进过程中需要排出大量土体，隧道总出土量约1．4万m3，由于采用水力机械出土，因泥浆含泥量的限制，泥水总量十分巨大，因此排泥场地是盾构掘进施工中的一个重要问题。

经对施工现场进行考察，提出利用在盾构工作井附近的洼地修建沉淀池，盾构掘进产生的泥浆直接通过出泥管道排入沉淀池。沉淀池末端安装3台渣浆泵（75kW），经沉淀池沉淀后产生的余水由渣浆泵排出。

10）盾构推进时的同步注浆和二次注浆。盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后补压浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期沉降的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。特别是大堤内侧及大堤下的注浆，应选择具有和易性好，泌水性小，具有一定强度的浆液进行及时、均匀、充量压注，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填，压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据而定，对盾构多后局部沉降量较大的部位再进行衬砌壁后的补压浆，压浆量的控制根据沉降信息确定。压浆属一道重要工序，须指派专人负责，对压入位置、压入量、压力值均作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保压浆工序的施工质量。单液浆配合比拟采用

膨润土∶磨细粉煤灰∶黑砂土=1∶3．5∶7

含水量40%左右的浆液（实际使用时，根据现场的情况予以及时调整）。

盾构出洞初期为保护大堤，推进时间同步注浆和衬砌后双液注浆双管齐下，以控制大堤的沉降量，当推进过大堤50环后，盾构推进时引起的地表沉降已不能影响大堤时，可只用惰性浆液进行同步注浆来填充建筑间隙，该浆液取材于盾构开挖出的土方，它与细砂和水经过高速搅拌机充分搅拌均匀后方能被压入土体。在盾构掘进的过程中，为了减少地面的后期沉降，还要进行管片壁后二次注浆，注浆参数及注浆点的选择根据实际情况而定。

盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后补压浆须指派专人负责，对压入位置、压入量、压力值均作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保压浆工序的施工质量。

①同步注浆。盾构注浆紧邻盾尾第一环同步注浆。随着盾构推进，脱出盾尾的管片与土体间出现“建筑空隙”即用浆液通过设在第一环的压浆管予以充填。压入衬砌背面的浆液会发生收缩，为此实际注浆量要超过理论建筑空隙体积。但过量压注也会引起地表局部隆起和跑浆。因此除控制压浆数量外，还需控制注浆压力。压注要根据施工情况、地质情况对压浆数量和压浆压力二者兼顾。一般情况下，每环压入量控制在“建筑空隙”的130%～180%，压力约0．3MPa。

遇以下情况为例外：

a．遇松散地层，注浆压力很小而注浆流量却很大时，应考虑增大注浆量，直到注浆压力超过控制压力下限。

b．已经注过浆的管片上部土体发生较大沉降或管片间有较大渗漏时，需进行二次注浆，此时注浆量不受上述限制，只受注浆压力控制。

c．盾构机出洞或进洞时，洞口部位有较大间隙，此时注浆量要根据实际需要量确定。

同步注浆操作规程：

a．注浆作业人员须经专门培训，并熟悉有关操作注意事项。

b．注浆作业须与盾构推进同步进行，浆液注入量应同掘进速度相适应，每段隧道推进前应作出明确规定严格执行。

c．作业人员须随时观察注浆工况。控制好注浆压力和方量，并应与盾构操作者保持取系。

d．一旦发生故障，应立即通知当班班长，要求暂停盾构推进，故障排除后方可复工。

e．注浆量应根据盾壳间隙及地面情况而定，确保环保要求，严格控制地面沉降。

f．浆液压运过程中不应离析和沉淀，浆液凝结时间、结硬强度等均应符合特定工程中的技术要求。

g．首次注浆前，所有管道均须经润滑后方可压注。

h．每班工作结束后，压浆管道均须先用水循环泵洗、清空，再注润滑浆液充满压浆管道以便下次注浆；地面拌浆机、井下运浆车及高位槽贮浆筒等设备均须除浆洗刷、清空，防止堵塞、板结。

i．如实填写盾构施工过程质量控制压浆记录表，并做好每班落手清和交接工作。

②二次注浆。如果地面沉降大时，须采取二次注浆。盾构施工在管片出盾尾5环后，采用单液水泥浆对管片的建筑空隙进行二次注浆，整个区间每隔5环注浆一次。要求浆液满足泵送要求，泌水率小于3‰，浆液一天强度不小于0．2MPa，28天的强度不小于3MPa。

11）隧道内布置

①运输钢轨布置。钢轨规格为24kg/m钢轨中心距均为813mm，外侧钢轨为车架行走轨道。轨枕用18号或20号工字钢加工而成，轨道与轨枕之间用压板螺栓连接。

②隧道照明。隧道照明布置在隧道内侧左上方部位，照明灯具采用40W防潮型荧光灯，每10环布置一只。每120环设一只100A专用分段开关箱。工作井照明采用高压水银灯。

③人行走道。人行走道位于照明灯一侧下方，走道板采用木脚手板，宽度60cm，用铁件固定。

④隧道排水。工作井及隧道内配置足量的排水设备，以保证雨季汛期的隧道安全。

⑤隧道通信。隧道与井上通信联络采用24门自动电话。盾构机控制室微型计算机和井上计算机联网。

⑥隧道通风。由于隧道长度较长，隧道采用压入式通风和轴流风机相结合的通风措施，用轴流风机将盾构头部炎热空气抽排至地面，压缩空气经空气滤清器将空气引送至盾构头部，盾构头部局部区域采用热交换措施（如空调、轴流风扇等），进一步改善工作面的施工环境。

进泥、排泥管道分别铺于左右下方，每5环设置一个托架。

⑦隧道内水平运输。隧道内各配一台牵引力为80kN电瓶车和相配套的管片车、运浆车。

12）垂直吊运和隧道内的水平运输。进水隧道衬砌在堆放场地检查并粘贴止水橡胶圈后，按所需规格型号由布置于管片堆场的10t门吊进行转驳，由布置于井上进行井上下运输的10．35m跨度10t门吊吊入井下，放上水平运输小车。

隧道内的水平运输主要是运送管片、施工材料，货物装于平板车上，由14t兰州电瓶车牵引，电瓶车、平板车的行车轨道选用24kg/m轻轨，单轨布置，轨道间距为813mm。轨道轨枕采用[8槽钢自制，每隔2环安装一道，槽钢在与轻轨交叉处开口，将轻轨底部卡入开口内。轨道安装应达到固定牢靠，轨道顶面平直的要求。运行中对轨道维修、保养指派专人负责，确保运输畅通和安全。

13）隧道施工轴线控制测量。根据建设单位提供的建筑方格网和高程控制网，建立高精度隧道导线控制网，采取强制归心，将点位建立在隧道附近较稳定的建筑物上。高程控制点为Ⅱ等水准网，远离施工区。

通过控制网，用方向线法或投点法，将地面坐标向井下传递，并在井内组成小控制网向隧道内传递。

14）盾构推进测量。在盾构机顶部的中心轴线，固定水平前尺和水平后尺，以控制盾构机横向轴线偏差，在水平后尺部位上悬挂一根水准尺，尺底指向盾构中心，以计算盾构中心标高。

在盾构旁腔内悬吊1m长的垂球，该垂球指向刻划为1m×1．74cm坡度板，用以计算盾构转角改正数和切口、盾尾高程。

每推进1环，要测得向切口和盾尾与设计轴线的偏值，填写报表，及时反馈盾构司机和值班工长。每班施测管片平面及高程偏差。

15）隧道纠偏与轴线控制。在盾构推进过程中，加强对轴线的控制，关键是确保对盾构头部的控制，必须做到勤测勤纠，而每次的纠偏量应尽量小，确保管片环面始终处于曲线半径的径向竖直面内。

每推进1环，根据推进长度计算隧道中某处的轴线三维位置，根据地下控制网结合几何分中的方法确定该处的实际轴线，通过在已拼装隧道前端悬挂垂球测量隧道前端坡度，并计算盾构切口和盾尾与设计轴线的偏差值，填写报表，及时反馈盾构司机和值班工长，保证盾构沿设计轴线推进。

盾构掘进中，由下述方法保证盾构推进轨迹和设计中心线的偏差在设计允许范围内。

①采用调整盾构千斤顶的组合来实现纠偏。盾构共有26个千斤顶，按上、下、左、右四个扇形分布，推进千斤顶的油泵为非变量泵，当盾构需要调整方向时，可通过调整四个区域千斤顶调节泵的使用数量，来调节千斤顶的总顶力。

如盾构偏离设计轴线，而需纠偏时，可在偏离方向相反处，停开该区域部分千斤顶，造成两千斤顶的行程差。

盾构纠偏时，要使千斤顶各区域油泵停开的数量分布呈线性状态，如盾构要向右纠，除左区要较右区有一个较大的使用数量差外，上、下区域的使用也要适当，一般可取左、右区域的平均值。如需上、下纠偏时同理。

②采用微量楔形料进行隧道衬砌纠偏。除采用楔形管片外，还可采用管片环面上粘贴楔形低压棉胶板的方法，使直线段管片成为微量楔形轴线和设计轴线拟合。

石棉橡胶板的压缩率为12%，分段粘贴好的石棉橡胶板经推进过程中千斤顶压缩后，成一平整楔形环面。

楔形垫最大压缩楔形量，可按下式计算

衬砌在制造中，会存在微小的误差（特别是环宽的误差）在衬砌在拼装过程中也会产生误差，这些误差的积累和发展，会导致盾构虽未偏离设计轴线，但盾尾的管片变得越来越难拼装，测量管片的偏差，会发现管片中心线已呈偏离设计轴线的趋势，采取以下预防措施：

a．在每一环衬砌拼装时，测量上一环衬砌与盾构内壳上、下、左、右各点的间隙，若各点间隙均在1cm以上，可视作衬砌轴线与盾构轴线拟合。若测得某点间隙小于1cm，则可视作衬砌已开始偏离盾构轴线，此时可用微量石棉橡胶楔形料进行纠偏，将最大楔形量贴于间隙小处的衬面上。

b．一次最大楔形量不宜大于5mm，若超过5mm，衬砌橡胶止水条的压缩量变小，会失去止水效果。所以在曲线段掘进时当安装楔形衬砌后仍需粘贴纠偏条时，应分数环粘贴，不应一环粘贴过厚。

c．若最大楔形量为5mm（经压缩后为4．10mm）一次可纠偏斜率为：φ4200隧道：0．85‰。

16）盾构机防止旋转等措施。

盾构施工过程中，盾构机可能会产生旋转现象。我们认为虽然盾构机产生旋转但由于管片纵向螺栓连接，管片与管片之间位置应该说是相对固定的，不会产生旋转。但由于纵向螺栓与螺孔之间的间隙以及管片加工、安装时产生的偏差会使盾构机产生一定的旋转积累。对于盾构机的旋转可以用以下几种方法控制。一是用单侧压重法，在盾构机操作舱向上旋转的一侧压重。此种方法简单，而且根据在常熟隧道施工和顶管法施工的经验此种效果较好并且压重块的搬运、增加或撤除比较方便。二是用气压、出土控制、利用进泥舱闸门开启尺寸的变化来控制旋转，这种方法要靠实际操作时经验累积。三是在盾构机拼装操作时，管片均匀向两侧装配，防止单侧受力较多而引起盾构机的旋转。

17）端头止退装置。

当最后一环管安装完成后，将四扇进土门全部开启，以减少正面土压力，并再顶进80cm。

尽量在最短的时间内安装好临时支撑，保证临时支撑均匀受力。

安装止退支撑时，弧板必须与管片端面紧贴，保证临时支撑割除后仍能均匀受力。

最后在盾构机内壁及管片外壁进行压密注浆后，再拆除盾构机内的设备。

（3）垂直顶升立管施工。

在隧道端部设6只垂直顶升立管取水头取水，立管内径1．43m×1．43m。每根立管由一节顶头管节，8节标准管节，一节底座管节及一节特殊管节组成。顶头管节、标准管节及底座管节单节高0．95m，特殊管节单节高0．67m，总高10．17m。

管节混凝土为C50，抗渗标号S8，最大水灰比0．5，采用普通硅酸盐水泥。

管节制作完成后，凡铁件部分，内外均涂环氧树脂漆两遍，干膜厚度500μm，Q235钢施工涂装前采用喷砂除锈，达Sa2．5级。

各管节之间均由法兰连接。法兰共有三种，立管上下法兰，顶头管节外接法兰，立管转向法兰。其中顶头管节外接法兰采用不锈钢制作，其他法兰采有Q235B钢板制作。

为防止水流冲刷立管四周的滩面，在垂直顶升立管施工完毕后，在立管四周用块石抛石护坡。

进水隧道特殊段钢结构管及立管采用牺牲阳极进行保护。每根竖管布置3块A21E—3牺牲阳极，每个进水格栅取水头布置5块A21E—1牺牲阳极，进水隧道特殊段共需布置36块A21E—1牺牲阳极。

垂直顶升施工时根据上升管的顶升力制作顶升扩散底座，配置80t顶升千斤顶6只，另附止水装置、支撑系统、吊装设备、操作平台等，整个系统为拼装移动式。

1）施工流程。隧道底部加固→顶升装置→安装止水装置安装→管节顶升→顶部管节与隧道接口永久处理→阴极保护安装→水下吹泥→隧道满水→摘除临时端帽→安装钢结构→水下抛石整平

2）隧道底部加固。由于垂直顶升，在立管处隧道将受集中荷载，该处荷载组以电气施工设备荷载、管节自重、正面土压力、管壁摩阻力、水压力等组成。

预计顶力为100t，根据隧道结构情况必要时对底部作适当加固，可采用现制的A浆液对隧道周围作补强。

3）顶升架安装。顶升装置组成由底座扩散块，顶升架、千斤顶、油泵车等组成，由自行设计加工。千斤顶采用100t×4，在顶升装置安装时，首先要平整、垫实、强制对中，确保立管的准确度。

4）施工防水。垂直顶升的施工防水是关键工序，本工程采用的防水装置由止水轧兰，内部挡圈、橡胶圈、油浸盘根组成，该装置可确保不漏水。

5）立管顶升。首节管定位后，顶头管节与特殊段开口环钢管片连接，解除该块钢管片与隧道的联系，控制顶力逐渐加大顶力进行垂直顶升，当垂直顶升管节行程末端推进至可用龙门架止退撑支撑管节底部时，进行支撑，退回油缸安装就位次管节，栓接后，用早强防水填料封堵水孔，再行顶升。

6）末节管节与隧道的永久连接。当末节管节顶到位后，立管与隧道管片焊接固定后，在穿墙管与立管之间的间隙用快凝止水浆液压力，作永久处理。

7）取水头部施工。根据该工程水文情况，拟用600t施工方驳配400P拖轮，先对立管周围进行水下吸泥，潜水员配合，然后对河床进行检查验收，以保护立管不受损坏。水上定位准确，块石抛好，潜水员水下平整，摘除封堵帽前，隧道必须充水，平衡内外水压差后，才能摘帽安装喇叭口。

8）牺牲阳极安装施工。

①牺牲阳极储存要保持干燥环境，避免与酸、碱接触，经长期储存的阳极，在使用之前应用砂皮除掉表面的氧化膜。

②阳极焊接之前阳极背面（紧贴被保护体的面）涂2度环氧沥青漆，阳极工作面严禁涂漆。如果工作面被油污染，应清除干净才可使用。

③取水头进水格栅处的阳极块焊接在格栅顶部及方圆节外侧面，阳极块需在格栅安装前预先焊接好。竖管处的阳极块从内侧焊接在管节法兰上，尽量使阳极块保持水平放置。

④采用平贴焊接法安装牺牲阳极，将阳极两端的外露铁芯直接焊接在指定位置上。阳极铁芯每端两侧的焊缝长度不小于80mm，焊缝高度不小于10mm。

⑤牺牲阳极安装焊接完成后，全面检查焊接质量，不得有假焊和焊接缺陷，同时，电焊部分应彻底清除焊渣，并涂环氧沥青漆2度。

14.5.2.4　隧道防水

（1）管片自防水。管片采用以耐久性好为特点的高性能自防水混凝土，通过外掺剂改性提高混凝土的抗渗性，管片混凝土等级为C50，防水等级为S8。同时，应检测管片混凝土的渗透系数或氯离子扩散系数。管片混凝土渗透系数K不大于10～10．35m/s，氯离子扩散系数小于5×10-9cm2/s。

（2）管片纵、环缝防水施工。

1）衬砌环纵缝防水采用角部棱角分明的框形橡胶密封垫，密封垫由氯丁橡胶及遇水膨胀橡胶复合压制成。

2）为防止密封垫角部防水和防止角部受损，需在密封垫外角部覆贴自粘性橡胶薄板。

3）密封垫表层遇水膨胀橡胶遇水和潮气会膨胀，故逢阴雨天应及时覆盖塑料布，在密封垫表层涂刷缓膨胀剂3度。

4）盾构机底部容易积聚泥砂和水，如不及时清除，密封垫间会夹杂泥砂，影响密封效果，所以安装拱底块前应认真清除泥砂。

5）封顶块、邻接块纵缝弹性密封垫内设置尼龙绳或帆布衬里，以限制插入时橡胶条的延伸。

6）弹性密封垫与混凝土管片间用单组分氯丁—酚醛胶粘剂粘结。

7）封顶块两侧的弹性密封垫在拼装前涂表面润滑剂，以减少封顶块插入时弹性密封垫间的摩阻力。润滑剂采用水性涂抹剂，粘度300Pa．s。

（3）隧道、抹孔施工。盾构掘进结束后，需时管片预留的接缝、手孔等处进行嵌缝沟槽手孔封堵等防水处理。全部隧道管片作整环、纵缝嵌缝。

（4）拼装螺丝外露部分的防腐蚀处理。对一些已出现明显腐蚀的螺丝必须首先作防腐蚀处理。螺栓、螺帽、垫圈因已作过镀锌处理，除个别镀锌后受损（包括表面长白毛者）需涂防锈漆外，仅作一般密封防腐处理。

（5）手孔充填处理。隧道手孔，用细石混凝土充填，要求表面平整光滑。

充填细石混凝土前，必须用前述配比好的界面处理剂YJ—302涂刷。

充填细石混凝土前时可留少许高度不填平，以便用水泥浆抹平，使其平整美观。

邻接块上凡隧道照用灯座支架的手孔也应用全部充填（整个工程结束前将拆除灯座，并割断支架，充填细石混凝土时应将支架剩余部分全部封闭）。本次施工应注重周围电路的绝缘，加强安全绝缘措施。