盾构始发流程详见图10.3.4。
图10.3.4 盾构始发流程图
1.盾构始发现场平面布置
盾构始发前保证端头盾构井位置100 m 主体结构施工完毕，支架模板等全部拆除完毕，施工场地地面设置两台50 t 龙门吊，一台龙门吊负责临时出土口吊土，另一台龙门吊从始发井口吊管片以及其他小型材料。车站端头设置一座砂浆拌和站，根据现场场地合理规划高压配电房、机加工场区、管片场地、油脂场地、充电间位置、渣土坑位置、钢轨及走道板场地、砂石料仓位置等。将管片场、充电间、材料存放场等置于龙门吊工作范围内。如图10.3.5。
图10.3.5 盾构始发场地布置图
2.盾构基座安装及轨道铺设
1）始发基座安装
（1）始发基座设计制作
盾构中心线与始发井底板距离为3740 mm，即盾构中心线与始发托架底面为3 740 mm。端头井底板长13 500 mm，反力架厚度800 mm，反力架至结构支撑面距离1 600 mm，始发基座距隧道洞门预留可调距离为600 mm，反力架与始发架之间500 mm可调位置，始发架的长度=13 500－1 600－800－600－500=10 000（mm）。盾体支撑采用43 kg/m 重轨，重轨截面中心线过盾体中心，并且垂直于轨道支撑面。
始发基座长10 m、宽4 300 mm、高964.4 mm，纵向分开两段，盾构中心线与始发基座底面距离为3 470 mm。端头井底板长13 500 mm，始发基座前端距隧道洞门距离为500 mm，基座尾端距离横梁3 000 mm、距离反力架端面800 mm。始发基座图如图10.3.6 所示。
图10.3.6 始发基座图
（2）始发基座安装
工艺流程：测量放线→工字钢铺设连接→基座下井→基座安装→位置粗调→复核测量→基座位置细调→测量再次复核→基座固定焊接→台车及盾体下井。如图10.3.7所示。
图10.3.7 盾构始发示意图
为防止盾构机始发叩头，始发时为保证始发线型准确，实际始发前端刀盘中心标高不做调整，以设计为准，同时基座尾部降低2 cm（根据实际洞门的测定情况调整），始发坡度由设计2‰坡度变为4‰坡度，保证抬头始发趋势。布置图如图10.3.8。
图10.3.8 始发基座高程调整示意图（农业东路站左线为例）
2）站内轨道铺设位置
钢轨下采用3.9 m 热轧槽钢切槽作为钢枕。槽钢钢枕间距1 m 布设，钢轨与钢枕之间采用标准扣件进行固定；槽钢中心中心线要与隧道中心线重合。轨道铺设和道岔设计见图10.3.9、10.3.10。
图10.3.9 站内轨道铺设横断面图
图10.3.10 道岔设计图
3）隧道内轨道铺设
盾构隧道内台车轨道间距2 180 mm（2 080 mm），轨面标高高于管片内缘最低点439.4 mm，轨枕采用钢制牛腿与螺栓孔焊接牢固，间距依照螺栓孔布设；电瓶车轨道间距970 mm，轨面标高高于管片内缘最低点343.5 mm，轨枕采用1 200 mm 长16b工字钢，纵向间距1 m 切角布设。站内轨道与盾构隧道内轨道在端头井与结构之间横梁开始依照坡度平顺连接。如图10.3.11 所示。
图10.3.11 盾构隧道内轨道布设
3.盾构下井组装
牵引机车下井→电池组下井安装→三列渣土车依次下井连接→砂浆车下井连接→两列管片车依次下井连接→调试运行。
4.反力架安装
1）反力架设计
盾构始发反力架由两根立柱和两根横梁以及水平支撑组成。立柱与横梁采用高强螺栓连接，主梁及立柱采用45b 工字钢+钢板组合，斜撑采用Φ508 mm 钢管，总质量23.33 t（含斜撑），所有连接在设计时要求连接处强度不得低于母体强度，具体设计如图10.3.12。
图10.3.12 反力架横断面图及纵剖面图
2）反力架安装工艺
反力架安装流程如图10.3.13 所示。
图10.3.13 反力架安装流程图
隧道洞门到结构支撑面共计13.5 m，始发基座的长度为10 m，反力架厚度800 mm。反力架撑在结构隔墙、负二层板端、底板横梁、地板上，内侧面通过3 根（底面4 根）1.6 m 长Φ508 mm（t=30 mm）钢管撑在结构隔墙，外侧面采用两根斜撑撑在结构底板预埋钢板，顶面采用4 根钢管撑撑在负二层板端；反力架后端面至结构底板横梁距离1.6 m，前端面至始发基座尾端0.6 m，始发基座与隧道洞门（侧墙）距离0.5 m。负环管片排布如图10.3.14。
图10.3.14 负环管片排布图
5.始发洞门凿除及止水帘布安装
1）洞门破除
洞门破除流程见图10.3.15。
操作平台采用扣件支架搭设，搭设3 排支架，步距1 200 mm，横向间距900 mm，纵向间距900 mm、600 mm，内外排设置纵向剪刀撑，支架底部设置扫地杆，车站侧设置3 道钢管斜撑，防止操作平台倾覆，支架上水平铺设竹跳板。操作平台支架布置图见图10.3.16。
图10.3.15 洞门破除流程图
图10.3.16 洞门破除操作平台布置图(www.xing528.com)
2）洞口密封止水装置
洞口密封是为盾构在始发时防止壁后注浆砂浆外泄所用。洞口密封防水帘布的施工埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起，盾构正式始发之前，应先清理完洞口的渣土，再完成洞口密封的安装。
3）洞门破除方法
洞门破除采用风镐并结合人工修凿的方法破除地下连续墙（钻孔桩）。
在进出洞防水装置完成后，破除影响盾构范围内钢筋混凝土，破除采用分层从里到外、从上到下的方式依次进行，按顺序破除混凝土及割除钢筋，并将破碎混凝土和钢筋吊出。完成最后一层混凝土破除后，要及时检查洞门破除的净空尺寸，修整洞门密封并确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围。
6.洞口始发导轨的安装
在围护结构破除后，盾构始发基座端部距离结构墙400～500 mm，结构墙厚700～800 mm，围护结构厚度800～1 200 mm，总计距1 900～2 500 mm。为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“叩头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨。
7.盾构油脂涂抹
为避免盾构机掘进过程中同步注浆浆液回流，需要在盾尾处经盾尾刷同步注入盾尾油脂。为保证盾尾密封良好，始发时需要在盾尾刷位置填塞手涂的盾尾油脂。如图10.3.17 所示。
图10.3.17 盾尾油脂涂抹位置图
8.负环管片安装
本工程采用全环始发方式，均采用标准环混凝土管片，衬砌环的接缝连接采用弯螺栓连接，包括16 个环缝连接螺栓（M30）和12 个纵缝连接螺栓（M30）。
管片基本设计参数见表10.3.1，负环管片拼装见图10.3.18。
表10.3.1 管片基本设计参数
图10.3.18 负环管片拼装及钢丝绳紧固管片、支垫木楔
9.洞门注浆封堵
1）同步注浆
在盾构始发掘进待盾尾通过防水帘布完全进入土体后立即开始进行同步注浆，同步注浆一般注单液浆。
2）双液注浆
待盾尾通过防水帘布完全进入土体后，并继续推进2～3 环后，启动二次注浆系统向洞口密封处的环形间隙注双液浆，直至注浆压力达到 0.5 MPa。压力不宜太大，注入速度不宜太快，安排专人在洞门处观察，发现漏浆立即停止。停5 min 后继续注入，如此反复几次，直到压力达到要求时完成。
10.盾构始发推进
1）盾体防扭转装置
为防止刀盘切入土体力矩过大，导致盾体旋转，在盾体上焊接防扭转装置（200 mm×100 mm×10 mm 钢板，间距1 500 mm）。其中200 mm 的方向垂直于盾体方向焊接，防转装置应能承受盾构机的扭矩并能将扭矩传递给盾构基座。当盾构机推进至防转块距洞门密封500 mm 左右时，必须割除防转块，并将割除面打磨光滑。如图10.3.19。
图10.3.19 盾构始发防转楔块
2）盾构始发姿态测量
盾构机姿态初始测量包括测量水平偏差、俯仰度、扭转度。盾构机的水平偏差、俯仰度是用来判断盾构机在以后掘进过程中是否在隧道设计中线上前进，扭转度是用来判断盾构机是否在容许范围内发生扭转。
3）盾构始发掘进参数设置
（1）土压力的设定
在盾构始发时土体加固段初始应建立较低的土压，设定为0.07～0.09 MPa，盾构刀盘离开加固区时应建立较高的土压并维持土压力稳定，保证始发井附近的地表沉降在要求范围内，其土压力设定为0.13～0.19 MPa。土压力应根据实际掘进操作的具体情况进行细部调整。
（2）始发掘进推力的设定
盾构始发的推力主要由下述因素决定：盾构外周（盾壳外层板）和土体之间的摩擦阻力或黏附阻力、盾构正面阻力、管片和盾尾刷之间及盾构与始发基座轨道之间的摩擦阻力。由于反力架是按照3 000 t 推力设计的，因此总推力严禁超过2 500 t。
（3）刀盘扭矩
盾构的切削刀盘扭矩主要由土体的剪切阻力产生，其经验公式如下：
由于盾构机穿越的地层主要为密实砂层，故α取1.3，代入上式扭矩F1≈305 t·m。施工时以此值为目标值控制刀盘切削。
（4）盾构千斤顶的推进速度及刀盘转速的设定
在本始发段中，隧道洞身范围内地层主要为粉质黏土、细砂，由于处于始发掘进阶段，推进速度初始设定10～20 mm/min，初始设定刀盘转速应不大于1.0r/min。
（5）出土量的设定
本工程使用的管片外径为6 200 mm，环宽为1 500 mm。刀盘的直径为6 440 mm（6 480 mm），每环的出土量：
式中：k 为可松性系数，取1.1～1.3；d 为刀盘直径；L 为管片环宽。
根据施工经验，为保证土仓压力，出土时控制出土量为理论的96%左右，计算出每环出土量为51～62 m3，在运输组织设计中，电瓶车组配置4 列18 m3 容量的渣土车，总容量为72 m3。
（6）盾尾注浆压力、注浆量分析与取值
初始盾尾注浆压力设定为 0.25～0.35 MPa，盾尾同步注浆理论量为每环 3.57 m3（4.18 m3），根据施工经验注浆时每环应按 5.4～7.5 m3 控制（150%～180%）。同时要求同步注浆速度必须与盾构推进速度一致。
（7）添加剂使用方案
在富水砂层掘进中，若只使用膨润土做渣土改良剂，会使土仓内水土比变大，加大喷涌风险；只使用高分子聚合物渣土改良效果也并不理想，高分子聚合物可以中和掉渣土中多余水分，但渣土易离析沉淀，渣土的可塑性始终不佳；在富水砂层中掘进，为达到理想的渣土改良效果，还需配合使用膨润土浆液同高分子聚合物。
（8）洞口密封处压浆
待盾尾通过防水帘布完全进入土体后，并继续推进2～3 环后，启动二次注浆系统向洞口密封处的环形间隙注双液浆，直至注浆压力达到 0.5 MPa，压力不宜太大，注入速度不宜太快，安排专人在洞门处观察，发现漏浆立即停止，停5 min 后继续注入，如此反复几次，直到压力达到要求时完成。
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