（一）盾构施工准备
1.技术准备
（1）了解工程条件。
（3）地面建筑物与地下管线调查。
（4）风险源识别与分析，编制专项方案。
（5）编制项目进度计划。
（6）制订盾构施工过程管理与控制目标。
（7）编制盾构施工辅助工程（包括进出洞、联络通道和其他附属工程、盾构防水等）专项施工方案。
（8）建立质量保证体系与绿色、环保和文明施工体系。
2.物资准备
（1）盾构机及大型运输、吊装设备。
（2）盾构施工配套垂直运输设备、水平运输设备（龙门吊、电瓶车、管片车、渣土车等）。
（3）浆液制备与泵送设备（搅拌站、浆液输送泵、浆液车）。
（4）盾构始发、过站、接收用钢结构（反力架、反力环、基座、过站小车）。
（5）盾构服务管线及运输通道（供水管、排水管、盾构机供电电缆、隧道内照明、轨道、枕木、走道板、管钩等）。
（6）盾构配件及耗材（刀具、配件、盾尾密封脂、泡沫、膨润土、润滑油脂等）。
（7）现场临时用电、临时用水材料，应急发电设备。
（9）工地通用机械（空压机、电焊机、切割机等）。
3.人员准备
（1）建立组织机构。
（2）制定岗位职责。
（3）管理人员安全教育、业务培训。
（4）作业工人安全教育、业务培训。
（5）持证上岗。
4.场地布置
盾构施工场地布置应统筹考虑，协调合理，绿色施工。主要包括：垂直运输系统、拌浆系统、临时水电系统、冷却系统、排水系统、消防系统、弃土坑、管片堆场及其他设施等。
盾构由钢柱、钢梁、盾壳、子盾构、液压推进系统、辅助机构六大部分组成。装配在第一节框架桥前端的盾构，作为带土顶进时掘进面与路基的施工支护，同时也担负顶推导向。
根据不同地质情况设计盾构长度以确保中心土天然支护作用是“桥式盾构法”的关键。盾构的横向截面成简支梁桥形，其外廓尺寸与刚架桥外廓尺寸基本相同，“桥形”梁跨中滞后挖掘的大断面土体（中心土）从盾构入土直到出土前均保持1：0.75坡比，并滞后子盾构掘进面一段距离开挖，它与盾构共同平衡周边土压，成为掘进面的强大支护体系。
（二）盾构施工
盾构施工方法由以下几个步骤组成：
（1）在置放盾构机的地方打一个垂直井，再用混泥土墙进行加固；
（2）将盾构机安装到井底，并装配相应的千斤顶；
（3）用千斤顶之力驱动井底部的盾构机往水平方向前进，形成隧道；
（4）将开挖好的隧道边墙用事先制作好的混凝土衬砌加固，地压较高时可以采用浇筑的钢制衬砌加固来代替混凝土衬砌。
如图7-1-3所示为盾构施工的主要工艺流程。
图7-1-3 盾构施工的主要工艺流程
1.下井组装（图7-1-4）
图7-1-4 盾构机吊装下井
下井组装控制要点：
吊装作业前，吊装方案必须经专家论证批准。
盾构吊装由具有资质的专业队伍作业，每班作业前按起重作业安全操作规程进行安全技术交底，严格按有关规定执行。
根据盾构机部件重量及场地条件确定吊车的吊装能力，经过验算选择合适的吊车。
吊装作业区应做地基承载力检测，且保证作业区内地下无空洞，并铺设钢板，防止地层不均匀沉陷。
探明吊装作业区地面架空线与地下管线情况，对影响范围内的管线进行保护和监测。
盾体吊装前应对始发基座进行精确定位和固定牢固。
大件吊装时应对始发井进行严密的观测，掌握其变形与受力状态。
盾构吊装时，在大型部件上加4根缆绳，严格控制被吊部件的旋转、摆动，确保准确到达指定位置。
2.联动调试
盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试。主要调试内容为：液压系统、润滑系统、冷却系统、配电系统、注浆系统、以及各种仪表的校正。着重观测刀盘转动和端面跳动是否符合要求。
空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负载调试。负载调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力，使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。
联动调试控制要点：
检验盾构机供电系统、液压系统、弱电控制系统、同步注浆系统、泡沫系统、管片运输拼装系统等是否能够正常工作。
不仅要对各个系统做单独调试，还必须做整机试运转，尤其注意刀盘能否正常转动。
联动调试必须由专业人员或在厂家指导下进行。
3.始发准备
（1）端头加固
在盾构始发和到达之前，一般要根据洞口地层的稳定情况评价地层，并采取有针对性的加固处理措施。加固区地层应满足强度和渗透性的要求，加固完成后要对地层进行取芯并进行强度试验（图7-1-5）。常用的加固方法有搅拌桩、旋喷桩、注浆法、SMW工法、冷冻法等（如图7-1-6）。
（2）洞口破除
根据经验，一般在盾构始发和到达前10天左右开始洞口围护结构的破除。
（3）始发导轨安装
在围护结构破除后，为保证盾构在始发时不至于因刀盘悬空而产生盾构“低头”现象，需要在始发洞口内安设始发导轨。
（4）洞口密封装置的安装
洞口密封装置是为盾构在始发和到达时防止浆液和泥水外泄所用，常用的有压板式和折页式两种。
图7-1-5 取芯检测
图7-1-6 加固后土体
4.负环拼装
负环管片安装准备：一般情况下，负环管片在盾壳内的正常安装位置进行拼装。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏盾尾刷，保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木（或型钢），以使管片在盾壳内的位置得到保证。负环管片在盾构千斤顶作用下向后移动过程中，要注意不要使管片从盾壳内的方木（或型钢）上滑落。
5.始发掘进
随着负环管片和正环管片的安装，刀盘开始切削到土体，螺旋输送机开始出土，盾构开始掘进，直至初始掘进完成。
始发准备及初始掘进控制要点：
（1）洞口端头加固应达到设计要求；
（2）洞门破除前要进行加固区域的取芯试验和洞口水平打孔观察，确保洞门破除安全。洞门破除后，检查洞门内周边的钢筋等是否清除干净，以免妨碍盾构掘进时刀盘转动；
（3）洞口密封装置的安装要牢固，采用压板式密封装置时，随着盾尾脱离或进入竖井，及时调整压板的位置；
（4）负环管片拼装位置要准确，脱出盾尾后必须及时支撑、固定；
（5）盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发基座、始发洞口发生干涉或是否有其他异常情况，确保盾构安全的向前推进；
（6）为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力；
（7）盾尾钢丝刷需安装牢固，在拼负环前人工将盾尾钢丝刷中填充满盾尾油脂；
（8）盾构在未完全进入洞门前，在盾壳上焊接防扭转装置，并随盾构的推进逐次割除；(www.xing528.com)
（9）始发时盾构坡度可略大于设计坡度，在穿越加固区域施工时，土压力设定值应略低于理论值，推进速度不宜过快，施工过程中根据地层变形量等信息反馈，对土压力设定值、推进速度等施工参数进行调整；
（10）盾构完全进入洞门1～2环后可进行初始注浆，选取注浆压力时要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的承受能力。前10环注浆压力不宜过高，宜采用速凝型浆液；
（11）在中心刀距离土面30～40cm时，开始转动刀盘，并及时加入添加剂，并注意推力、刀盘扭矩的控制；
（12）盾构在初始掘进阶段须对地表变形进行监测，沿轴线方向须布设沉降点，并加设横断面监测点；
（13）盾构始发阶段应注意控制盾构推进的初始推力、刀盘扭矩等参数。
6.正常掘进
（1）渣土改良
渣土改良是盾构顺利掘进的重要环节，常用的渣土改良材料有泡沫、膨润土、高分子材料等，施工中根据不同的地层，加入不同的渣土改良材料。北京地区的砂卵石地层一般通过同时添加泡沫和高密度膨润土也来改良土体，增加土体流动性和黏滞力，降低刀盘、刀具磨损，并使砂子和卵石同时排出土仓（图7-1-7、图7-1-8）。
图7-1-7 渣土改良
图7-1-8 渣土改良
（2）土压管理
1）土压设定与土压修正
土压力计算公式
P=P0=K0×σcz=K0（Σγi×hi）
γi、hi为上覆土层的天然容重和土层厚度，K0为侧压力系数。
在掘进施工之前，应根据沿线隧道埋深、地质和水文等参数，计算出土压设定值，列表以指导施工。盾构施工中的土压及其管理影响因素多、涉及面广、每个项目甚至不同的区段都有很大的变化，需要综合考虑方能取得一个合理的初始值，并在实施过程中逐步获得一个有效的土压值。一般按照静止土压值进行推进控制，土体自稳性好的以松弛土压值进行控制，特殊地段按照主动土压控制。
2）盾构掘进的出土管理
满足土压管理下的合理出土速度，主要靠控制螺旋输送机的转速来调节，出土管理是进行土压管理的有效措施。
（3）掘进控制
掘进时应控制好掘进方向，在直线掘进时避免盾构蛇行，在曲线掘进时适当设置变向提前量，尽量减小纠偏幅度。在盾构掘进中常纠偏、小角度纠偏从而达到减少地层扰动和地面沉降的效果。提前量的大小应在实践中不断总结，提前量应与隧道稳定时的反方向偏移量相吻合。
隧道曲线掘进和大角度纠偏易引起管片安装的错台和整体隧道的反方向偏移，也应引起高度重视。
（4）注浆管理
1）惰性浆液与硬性浆液
惰性浆液：优点——满足充填空隙的要求；对盾尾刷的危害小；不会“糊住”盾尾。缺点——凝固慢；稳定管片作用差；易造成隧道的偏移，尤其是隧道纠偏和曲线掘进时。硬性浆液：优缺点与惰性浆液正好相反。
2）注浆量及注浆压力
考虑到纠偏引起的地层损失、盾构壳体拖泥引起的地层损失、浆液体积收缩和具体的地层特点等因素，注浆时实际注浆量应为理论空隙体积的120%～180%，通常采用150%。注浆压力应为保证足够注浆量的最小值，同时应与开挖仓内的土压力相匹配。注浆速度应是使浆液充填速度与盾构掘进速度一致。注浆速度过快，注浆压力必然上升，易造成盾尾漏浆；注浆速度过慢，注浆充填效果不易达到要求，易引起地面沉降。
3）二次补浆
盾构施工后期沉降（盾尾后30～40m范围内）主要来自土体固结。虽然沉降发展速度较慢，但累计值占到总沉降量的30%～50%左右，及时二次补浆（特殊情况要三次补浆）是防止隧道后期沉降的有效措施。
（5）管片拼装
管片安装头必须拧紧，为避免管片旋转过程中安装头单独承受管片重量，应将四条压板均匀地接触管片，避免拼装过程中吊装头被拔出，破坏管片引起安全隐患。
管片拼装过程中，第一块管片的位置尤为重要，它决定本环其他管片的位置及缝的宽窄。管片高于前一环相邻管片则C块的位置不够，若低于相邻块，则造成纵缝过大，防水性能降低。因此，第一块应平整好，防止形成喇叭口。
连接螺栓应先逐步初步拧紧，脱出盾尾后再次拧紧。当后续盾构掘进至每环管片拼装之前，应对相邻已成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧，拧紧力矩达到300N·M。
管片C块安装方法为先纵向搭接1/3，然后安装器环向将C块推顶到预定位置再纵向插平。C块及B1，B2相应相邻面止水条，应在安装前涂润滑剂，润滑剂为黄油或肥皂液，在管片纵向止水条上涂抹好。
安装时注意小心轻放，避免损坏管片和止水条；其他非操作人员不得进入安装区；吊运管片时，吊运范围内不得站人。
（6）开仓工作
盾构掘进过程中会遇到刀具磨损、刀盘结泥饼、泡沫管堵塞等情况，在广州、深圳等复合性地层中和北京砂卵石地层中施工时这些问题较易发生，需要进仓作业才能解决问题，开仓作业分为常压开仓（图7-1-9）和压气开仓。图7-1-10所示为气体检测。
图7-1-9 常压开仓作业
图7-1-10 气体检测
首先视开挖面地质情况决定是否向刀盘前方注入稠膨润土液，如开挖面为风化岩层不需注入，如松散地层则需注入，待挖掘室内排土完成后开始通风进行仓内气体监测，方法同常压开仓。排土完成后向挖掘室内充入压缩空气，调节到设定压力后观察压力是否稳定，压力稳定到设定值后需要进行地层稳定性试验，保压2小时后压力无变化且地层无异常方可进行下一步操作；压气人员3人一组，仓门开启后组长首先在仓门口观察开挖面的稳定情况，如发现围岩不稳定则立即关闭仓门，同时上报，待项目部及相关方研究后再进行下一步行动；初步判断围岩稳定后方可进行下一步工作；依据减压规范的来安排仓内作业人员的工作时间和减压时间；在压气作业过程中若有人员感到身体不适时，应立即电话通知操仓员，操仓员安排该人员减压出仓。加、减压过程中人员感到身体不适时，应立即电话通知操仓员，操仓员应降低加、减压的速度。
（7）正常掘进控制要点
高度重视渣土改良：砂卵石地层必须注意卵石和沙子一起排出土仓，膨润土添加量不宜过大，防止刀盘“结泥饼”；黏土层中注意适当提高泡沫中空气的含量，防止刀盘“结泥饼”。
减小刀盘扭矩，降低刀盘磨损，可通过调整添加剂注入量、降低推进速度、选取合理的土压值来控制。一般刀盘扭矩控制在盾构机设计额定扭矩的60%以内。
推力控制在盾构设计范围内，一般在设计总推力的80%以内。控制盾构的转动角，及时纠偏，保持良好的盾构掘进姿态。
加强管片等物资进场检查和管片拼装质量控制，做好管片选型。
加强出土管理与注浆管理，严格控制地面沉降。
如需进仓作业、严格按程序进行开仓作业。
做好盾构机及配套的龙门吊、砂浆站、电瓶车等设备的维修保养，确保连续快速施工。
加强对电瓶车驾驶人员的安全责任心教育，严格按照操作规程操作，严禁超速、超载运行，确保施工安全。
加强安全用电管理，尤其是对盾构机10k V高压电的管理。
7.到达接收
到达接收方式：一般采用直接接收的方式，特殊情况下可采用接收装置接收。
（1）到达接收准备
·端头加固
·洞口破除
·接收基座安装
·洞口密封装置的安装
（2）到达接收控制要点
盾构推进至距接收井80～100m时，进入盾构推进的到达施工阶段，进行全线贯通测量，根据盾构的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进，纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。
在盾构距离接收井50～60m时，选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速度，以确保盾构掘进姿态良好为控制重点。
盾构刀盘距离贯通里程小于10m时，专人负责观测接收洞口的变化情况，始终保持与盾构司机联系，及时调整掘进参数。
在拼装的管片进入加固区域后，浆液宜改为速凝型浆液。
当最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次注浆孔，注入双液浆进行封堵。注浆的过程中要密切关注洞门的情况，如发现有漏浆可立即停止注浆，等待浆液凝固后方可继续补注。
盾构机进入接收井后及时对洞门口附近土体进行二次回填注浆，避免洞口地面下沉。
盾构接收基座高程宜比隧道轴线略低3～5cm。
盾构到达前，现场准备沙袋、水泵、水管、方木等应急物资和工具。
8.盾构过站
盾构过站包括盾构主机过站、台车过站及盾构的检修等任务。盾构过站的移动方法多种多样，根据盾构移动的动力主要以辅助千斤顶顶推为主，也有以盾构机自身千斤顶做动力顶推。根据盾构托架与车站底板之间的滑移方式可分为托架下垫滑动托板式、托架带轮行走式和使用滚杠移动式等。目前常见的为过站小车过站。
盾构过站控制要点：
（1）车站底板的准备，主要包括场地平整并在底板上铺设钢板，为盾构过站小车提供平整且强度足够的滚动面。
（2）盾构平面移动和推进的准备，在过站小车下部铺垫钢板，并涂抹黄油，保证盾构能够平移。除此之外在底板铺设的钢板上安装推进反力座，左右两个推进油缸在推进时，要保证盾构及过站小车左右两侧移动的同步性。
（3）将盾构接收到过站小车并固定好，保证移动过程中盾构与过站小车不发生相对移动。
（4）过站小车底部固定的钢板应打磨处理光滑。
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