掘进参数研究方法简介

（1）合理设置土压力，防止超挖。

在盾构推进的过程中，根据理论计算、前期掘进数据和监测数据及时调整土压力值，从而科学合理地设置土压力值及相宜的推力、推进速度等参数，防止超挖，以减少对土体的扰动。

土压力控制应分为左线正常段掘进、右线正常段掘进与下穿段掘进。

a.左线正常段拟定土压设定的理论值可由下列公式计算得出：

左线正常段隧道埋深为12～9.07 m（隧道顶部埋深）。

②33 黏质粉土静止侧压力系数为0.48，②22 粉质黏土静止侧压力系数为0.6。

②33 黏质粉土天然重度为19.5 kN/m3，②22 粉质黏土天然重度为18.1 kN/m3。

正面土压力：

式中　P——土压力；

　　　γ ——土的平均重度；

　　　h——隧道埋深；

　　　K0——土的侧向静止土压力系数。

代入公式后计算得出：

b.右线正常段拟定土压设定的理论值可由下列公式计算得出：

右线正常段隧道埋深为10.1～12.25 m（隧道顶部埋深）。

代入公式后计算得出：

c.下穿段拟定土压设定的理论值可由下列公式计算得出：

下穿房屋段隧道埋深为8.9～6.5 m（隧道顶部至房屋基础底埋深）。

代入公式后计算得出：

根据试验段总结数据，掘进过程中土压增加0.025 MPa 左右刀盘顶部和前方地面单次沉降速率较小，因此实际掘进中土压控制在0.09～0.11 MPa。

现场掘进土压力应由土木值班工程师根据当时掘进隧道埋深、螺旋输送机出土渣样及地表沉降等情况综合计算确定，同时现场土压力控制应使用试验段统计参数作为参考。

d.本工程使用的管片外径为6 200 mm，环宽为1 500 mm。中铁234 号盾构机刀盘的直径为6 470 mm，每环的出土量：

式中　k——可松性系数，取1.1；

　　　d——刀盘直径；

　　　L——管片环宽。

代入计算式计算出每环出土量为54.22 m3。

中铁 41 号盾构机刀盘的直径为6440 mm，代入计算式计算出每环出土量为53.72 m3。(www.xing528.com)

每环出土量直接反映了盾构机在掘进施工过程中是否超挖，因此必须严格控制每环的出土量，并做好记录。

e.同步注浆材料采用水泥、粉煤灰、膨润土和砂等按一定比例配成的可硬性浆液作为同步注浆材料，该浆液具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和良好的防止地下水浸析的特点。

同步注浆采用惰性浆液，实现保压注浆，保证管片与地层之间的空隙能够及时填充，注浆压力0.2～0.3 MPa，结实强度不小于2 MPa。

经标定现场拌和站每盘装料体积为0.417 m3，经过试验段多次试验，浆液初凝时间控制在7～8 h，确定下穿段同步注浆配合比如表4.5.4 所示。

表4.5.4　下穿段同步注浆配合比情况

下穿段使用的管片外径为6 200 mm，环宽为1 500 mm。中铁234 号盾构机刀盘的直径为6 470 mm，根据试验段总结数据，浆液损填充系数为108%，每环的同步注浆方量：

式中

　　　γ ——浆液损耗系数，取1.08；

　　　d——刀盘直径（m）；

　　　L——管片环宽（m）；

　　　Φ——管片外径（m）。

代入计算式计算出每环同步注浆量为4.35 m3。

中铁41 号盾构机刀盘的直径为6 440 mm，代入计算式计算出每环同步注浆量为3.86 m3。

综上，盾构掘进参数如表4.5.5。

表4.5.5　盾构掘进参数

（2）渣土改良。

为保证一个正常的工作范围，减少刀盘的磨损，在掘进过程预先对掌子面土体进行改良，通过对刀盘前方土体注入泡沫剂，以减少刀盘的扭矩，降低刀盘的油压，并使渣土具有适当的和易性。如掘进遇细砂较多，拌制黏度在90～120 s 的膨润土浆液用于保压，实验室根据现场试验情况确定CMC 盾构制浆剂及膨润土掺入比例。

（3）推进速度：

下穿建（构）筑物时保证推进速度的稳定，严格控制盾构推进方向，减少纠偏，保证纠偏值控制在5 mm/环。

在下穿建筑物的推进过程中，每30 m 测量一次盾构机的推进方向，尽可能减少纠偏，同时在盾构下穿期间，保持匀速推进，控制在45 mm/min 内，从而保证盾构机平稳地下穿建筑物。

（4）控制好盾构姿态，确保盾尾间隙均匀。

盾构推进过程中的同步注浆及二次补浆是控制地面沉降的主要因素，以往的经验显示，盾构推进过程中的盾构姿态不好易造成盾尾处漏浆，地面沉降，因此在盾构下穿建筑物期间，确保盾构推进轴线与设计轴线相吻合，盾尾四周间隙均匀，避免蛇形及俯仰。另外，通过加大盾尾油脂压注量来防止浆液通过盾尾流失。同时采用性能较好的盾尾油脂。

（5）加强施工过程管理，确保盾构连续穿越。

盾构推进过程中长时间的停机易造成地面大量的沉降，进入下穿房屋段前对设备进行故障排查，会同设备供应商共同检测修理，对可能出现的故障预先做好修理准备，对主要设备零件的备件在施工前配备齐全。

（6）严格控制同步注浆量、注浆压力和浆液质量，在盾构推进过程中及时填充隧道壁后建筑空隙；若监测数据表明地面沉降仍较大，进行二次注浆，并按“多点、均匀、少量、多次”的原则有序进行，直至土体变形稳定。

（7）严格控制管片拼装精度，确保防水材料处于最佳工作状态，防止管片渗漏水造成上方土体的沉降。

（8）在盾构下穿建筑物期间，进行24 h 隧道内及地面建筑群人员巡视，一旦发现异常迹象，立即上报项目部领导，并根据情况采取适当措施进行处理。