第11章 盾构掘进、到达、调头及解体施工

11.1盾构机始发与试验段掘进

11.1.1盾构始发的工艺流程

参见图11.1-1。

图11.1-1 盾构始发工艺流程图

11.1.2 始发阶段的掘进、出碴及运输

根据业主提供的施工场地和盾构始发井条件以及盾构机自身结构的特点，制定盾构始发掘进阶段的出碴、运输方案。

该地铁盾构施工组织设计共计17章，需要下载本文完整word版请点击下面隐藏链接

1、始发方案

根据业主提供的始发场地，综合考虑各方因素，现拟定采用全地下始发方案。首先右线始发，在田贝站到达并调头后左线始发。

2、盾构始发出碴、材料运输方案

右线使用一台25T汽车吊完成始发阶段的出碴、管片及材料的垂直运输。其洞内水平运输使用一台45T电瓶车完成。

11.1.3 始发阶段刀盘刀具的配置

由于始发阶段隧道洞身均处于粉质粘土层〈6-1〉、〈6-2〉及全风化花岗岩〈11-1〉地层，刀盘完全可以按软土地层配置刀具，但考虑地层中可能有球状风化岩存在以及后续施工段可能存在中风化、微风化花岗岩侵入的情况，刀盘周边配置单刃滚刀，其余盘位配置羊角刀与刮刀。

11.1.4 始发阶段掘进模式

由于始发阶段隧道洞身及隧顶3m范围均处于花岗岩残积层〈5H-1〉、〈5H-2〉、〈4-1〉软土地层,其自稳能力较差，为确保施工安全，采用土压平衡模式掘进。

11.1.5 始发掘进技术要点

1、盾构托架安装前应检查洞门土体加固效果、应精确实测洞门轮廓，如果其偏差值超过设计要求，应采取措施处理妥当后方可进行下步工作。

2、要严格控制始发基座、反力架和负环的安装定位精度，确保盾构始发姿态与设计线路基本重合。

3、第一环负环管片定位时，管片的后端面应与线路中线垂直。负环管片轴线与线路的轴线基本重合，但只可偏上，误差控制在20mm以内。负环管片采用错缝拼装方式。

4、盾构机轴线与隧道设计轴线基本保持平行，盾构中线比设计轴线适当抬高1.5～2cm。

5、始发前必须采取人工测量对自动测量导向系统进行多次复核，确保该系统工作正常、数据可靠；始发初期，每环也必须进行人工测量复核，直至盾构自动测量导向系统确实挤入到正常工作状态为止。

6、盾构在基座上向前推进时，各组推进油缸保持同步。

7、初始掘进时，盾构机处于基座上。因此，需在基座及盾构机上焊接相对的防扭转支座，为盾构机初始掘进提供反扭矩。

8、始发阶段，设备处于磨合期和校核期，必须设置各施工参数的警戒值，确保不出现较大偏差或导致不良后果，一旦施工参数接近或达到警戒值或系统显示的相关施工参数不一致，必须查明原因后方可继续推进。须设置警戒值的施工参数包括：最大推力、最大扭矩（包括刀盘和螺旋输送机）、推进千斤顶最大压力差、推进千斤顶最大行程差、盾尾间隙最大值最小值、土舱压力最大值最小值、最大注浆压力、最小注浆量、最大排碴量、最大推进速度、最大滚动角、最大俯仰角等。

9、要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效使用。掘进总推力应控制在反力架承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于基座提供的反扭矩。

10、盾构进入洞门前把盾壳上的焊接棱角打平，防止割坏洞门防水帘布。

11.1.6 试验段掘进参数的选择分析

1、盾构机掘进的前100m作为试掘进段，通过试掘进段拟达到以下目的：

（1）用最短的时间对新盾构机进行调试、熟悉机械性能。

（2）熟悉本工程的地质条件，掌握各地质条件下该复合式盾构的具体施工方法。

（3）收集、整理、分析及归纳总结各地层的掘进参数，制定正常掘进各地层操作规程，为实现快速、连续、高效的正常掘进提供依据。

（4）熟练管片拼装的操作工序，提高拼装质量，加快施工进度。

（5）通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，反映盾构机始发时以及试推进时对周围环境的影响，掌握盾构推进参数及同步注浆量。

2、盾构机在完成前100m的试掘进后，将对掘进参数进行必要的调整，为后续的正常掘进提供条件。并做好施工记录，记录内容有:

（1）隧道掘进

——施工进度

——油缸行程、掘进速度

——盾构推力、土压力

——刀盘、螺旋机转速

——盾构内壁与管片外侧环形空隙（上、下、左、右）

（2）同步注浆

——注浆压力、数量、稠度

——注浆材料配比、注浆试块强度（每天取样试验）

（3）测量

——盾构倾斜度

——隧道椭圆度

——推进总距离

——隧道每环衬砌环轴心的确切位置（X、Y、Z）

11.2 盾构正常掘进施工

11.2.1 掘进模式的选择

复合式土压平衡盾构机具有敞开式、半敞开式及土压平衡三种掘进模式。为了获得理想的掘进效果、保证开挖面稳定、有效控制地表沉降及确保地面建筑物安全，必须根据不同的地质条件选择不同的掘进工况。盾构区间隧道穿越的地层软硬不均、复合交互地质变化频繁，因此盾构机在全程推进过程中交叉使用土压平衡模式、半敞开式和敞开式掘进。通过试验段的掘进选定了六个施工管理指标来进行掘进控制管理：a、土仓压力；b、推进速度；c、总推力；d、排土量；e、刀盘转速和扭矩；f、注浆压力和注浆量，其中土仓压力是主要的管理指标。

（1）土压平衡模式

1）适应的工程情况

a、洞身处于〈2〉～〈6H〉、〈6Z〉号自稳定性差的地层。

b、当地层可能有较大涌水时。

c、穿越重要建构筑物时。

2）土压平衡模式的实现

土压平衡模式掘进时，是将刀具切削下来的土体充满土仓，由盾构机的推进、挤压而建立起压力，利用这种泥土压与作业面地层的土压与水压平衡。同时利用螺旋输送机进行与盾构推进量相应的排土作业，始终维持开挖土量与排土量的平衡，以保持开挖面土体的稳定。

3）土压平衡模式下土仓压力的控制方法

土仓压力控制采取以下两种操作模式：

a、通过螺旋输送机来控制排土量的模式：即通过土压传感器检测，改变螺旋输送机的转速控制排土量，以维持开挖面土压稳定的控制模式。此时盾构的推进速度人工事先给定。

b、通过推进速度来控制进土量的模式：即通过土压传感器检测来控制盾构千斤顶的推进速度，以维持开挖面土压稳定的控制模式。此时螺旋输送机的转速人工事先给定。

掘进过程中根据需要可以不断转化控制模式，以保证开挖面的稳定。

4）掘进中排土量的控制

排土量的控制是盾构在土压平衡模式下工作的关键技术之一。根据对碴土的观察和监测的数据，要及时调整掘进参数，不能出现出碴量与理论值出入较大的情况，一旦出现，立即分析原因并采取措施。

理论上螺旋输送机的排土量Q_S是由螺旋输送机的转速来决定的，掘进的速度和P值设定后，盾构机可自动设置理论转速N。

Q_S 根据碴土车的体积刻度来确定。

Q_S应与掘进速度决定的理论碴土量Q₀相当，即:

Q₀=A×V×n₀

A-切削断面面积

n₀-松散系数

V-推进速度

通常理论排土率用K =Q_S/Q₀表示。

理论上K值应取1或接近1，这时碴土具有低的透水性且处于好的塑流状态。事实上，地层的土质不一定都具有这种性质，这时螺旋输送机的实际出土量与理论出土量不符，当碴土处于干硬状态时，因摩擦力大，碴土在螺旋输送机中输送遇到的阻力也大，同时容易造成固结堵塞现象，实际排土量将小于理论排土量，则必须依靠增大转速来增大实际排土量，
以使之接近Q₀，这时Q₀＜Q_S，K＞1。当碴土柔软而富有流动性时，在土仓内高压力作用下，碴土自身有一个向外流动的能力，从而碴土的实际排土量大于螺旋输送机转速决定的的理论排土量，这时Q₀＞Q_S，K＜1。此时必须依靠降低螺旋输送机转速来降低实际出土量。当碴土的流动性非常好时，由于螺旋输送机对碴土的摩阻力减少，有时会产生碴土喷涌现象，这时转速很小就能满足出土要求。

碴土的出土量必须与掘进的挖掘量相匹配，以获得稳定而合适的支撑压力值，使掘进机的工作处于最佳状态。当通过调节螺旋输送机转速仍达不到理想的出土状态时，可以通过改良碴土的可塑状态来调整。

4）土压平衡模式的技术措施

a、进行开挖面稳定设计，控制土压力，采用土压平衡模式掘进，严格控制出土量，确保土仓压力以稳定开挖面来控制地表沉降。

b、向土仓和刀盘面注入泥浆和泡沫，形成隔水泥膜，防止水从地层中渗出，提高土仓内碴土的稠度来改善碴土的止水性以及在螺旋输送机上安装保压泵碴装置，以使土仓内的压力稳定平衡。

c、选择合理的掘进参数，确保快速通过，将施工对地层的影响减到最小。

d、定期使螺旋输送机正反转，保证螺旋输送机内畅通，不发生堵塞。

e、适当缩短浆液胶凝时间，保证注浆质量。

f、向土仓和刀盘注入泡沫和水改善土体的流动性，防止泥土在土仓内粘结。

（2）半敞开模式

1）半敞开模式适用的工况

a、洞身处于〈7H〉、〈7Z〉号地层中。

b、当洞身处于软硬不均地段。

c、具有一定自稳能力和地下水的压力不太高的地层，其防止地下水渗入的效果取决于压缩空气的压力。

2）半敞开式模式的实现

采用该模式的前提是对应的地层有相当的自稳能力，且其强度较大，其工作面的稳定依赖外界支撑的程度相对于软弱土层要少且如采用大推力掘进，则刀盘扭矩将有可能升的很高。此模式下必要时稳定正面的部分压力由压缩空气来实现，气压控制标准值为静水压力值与松散土柱压力值之和。

3）半敞开式模式的技术措施

半敞开式掘进模式介于土压平衡和敞开式之间，采用滚刀、刮刀混合破岩切削。为既能稳定开挖面和防止地下水渗入，又能避免出碴时螺旋输送机发生喷涌，压缩空气压力控制在1～1.5bar以内。在该模式掘进时，注入泡沫对碴土进行改良。遇到地层变换、涌水较大时，及时转换模式掘进。

（3）敞开模式

1）敞开模式适用的工况

a、当洞身处于〈8H〉、〈9H〉地层中。

b、能够自稳、地下水少的地层。

2）敞开式模式的实现

盾构机切削下来的碴土进入土仓内，即刻被螺旋输送机排出。土仓内仅有极少量碴土，基本处于清空状态，掘进中刀盘和螺旋输送机所受的反扭力较小。

3）敞开式模式的技术措施

敞开式掘进模式采用滚刀破岩，采用高转速、低扭矩推进。采用敞开模式掘进时，易产生掘进中的盾构机滚动和较大震动现象。施工中如不慎引起盾构机滚动，可使刀盘反转来纠正。

同步注浆时浆液可能渗流到盾壳与周围岩体间的空隙甚至刀盘处，为避免此现象发生可适当增大浆液粘度、缩短注浆时间、适当减低注浆压力来解决。

在硬岩敞开式掘进时，刀具磨损较大，温度高，岩碴不具软塑性，因此注意观察、检查，及时换刀，注入泡沫和膨润土冷却、润滑及降磨。

根据上述分类，结合本工程地质情况，盾构穿越地层主要为<5H-1>、<5H-2>、<6Z>、<6H>、<7Z>，且<7Z>地层在隧道洞身范围内不连续，每段长度较小，故本工程只采取土压平衡模式。

11.2.2 刀盘刀具的配置

由于本标段隧道洞身均处于花岗岩残积层花岗岩残积层〈5H-1〉、〈5H-2〉、花岗岩全风化层〈6H〉、花岗岩强风化层〈7H〉、混合花岗岩残积层〈5Z-1〉、〈5Z-2〉、混合花岗岩全风化层〈6Z〉、混合花岗岩强风化层〈7Z〉地层，局部中风化花岗岩层〈8H〉、花岗岩微风化层〈9H〉、中风化混合花岗岩层〈8Z〉、混合花岗岩微风化层〈9Z〉侵入隧道底板，同时考虑到（混合）花岗岩残积层、（混合）花岗岩全风化层地层中可能有球状风化岩存在的情况，刀盘周边配置单刃滚刀，其余盘位配置羊角刀与刮刀；但在南~同区间左线南方医院人行天桥与1#联络通道（与泵房合建）之间，花岗岩微风化层〈9H〉侵入隧道底板范围较大，盾构到达南方医院人行天桥加固区后，须将羊角刀全部换成双刃滚刀，盾构到达1#联络通道加固区后再将除周边滚刀以外的滚刀全部换成羊角刀。

11.2.3 碴土改良和管理

在盾构施工中尤其在复杂地层及特殊地层盾构施工中，为了保持开挖面的稳定，根据围岩条件适当注入添加剂，确保碴土的流动性和止水性，同时要慎重进行土仓压力和排土量进行管理。

（1）碴土改良的目的

1）使碴土具有良好的土压平衡效果，利于稳定开挖面，控制地表沉降；

2）提高碴土的不透水性，使碴土具有较好的止水性，从而控制地下水流失；

3）提高碴土的流动性，利于螺旋输送机排土；

4）防止开挖的碴土粘结刀盘而产生泥饼；

5）防止螺旋输送机排土时出现喷涌现象；

6）降低刀盘扭矩和螺旋输送机的扭矩，同时减少对刀具和螺旋输送机的磨损，从而提高盾构机的掘进效率。

（2）改良的方法与添加剂

碴土改良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓内或螺旋输送机内注入泡沫或膨润土浆液或高分子材料TAC溶液或它们的混合物，利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合，其主要目的就是要使盾构切削下来的碴土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力，以满足在不同地质条件下盾构掘进可达到理想的工作状况。

（3）碴土改良的主要技术措施

根据本工程的地质条件和盾构施工的经验，采取如下主要技术措施。

1）在含水地层采用土压平衡模式掘进时，拟向刀盘面、土仓内和螺旋输送机内注入泡沫或较高浓度的高分子材料TAC溶液，并增加对螺旋输送机内注入的泡沫量，以利于螺旋输送机形成土塞效应，防止喷涌。

2）在粘性土地层中掘进时，拟采取向刀盘面和土仓内注入泡沫或较低浓度高的分子材料TAC溶液改良碴土，增加了碴土的流动性，减少摩擦力，利于碴土的排出，减少泥土的堵塞。

3）在粘粒含量较少的砂层或硬岩段掘进时，拟采取向刀盘面、土仓内注入泡沫和膨润土浆液，或膨润土浆液和高分子材料TAC溶液来改良碴土，增加了碴土的流动性、减少透水性、减少摩擦力、利于碴土的排出，防止喷涌。

4）防泥饼措施

当盾构穿越的地层主要有泥岩、泥质粉砂岩、砂岩、粘土层、花岗岩残积层时，盾构掘进时可能会在刀盘尤其是中心区部位产生泥饼，此时，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率，甚至无法掘进。施工中拟采取的主要技术措施：

★加强盾构掘进时的地质预测和泥土管理，特别是在粘性土中掘进时，更应密切注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态。

★在这种地层掘进时，增加刀盘前部中心部位泡沫注入量并选择比较大的泡沫加入比例，加注较低浓度的高分子材料TAC溶液，减少碴土的粘附性，降低泥饼产生的几率。

★一旦产生泥饼，及时采取对策，必要时采用人工处理的方式清除泥饼。

★必要时螺旋输送机内也要加入泡沫或加注较低浓度的高分子材料TAC溶液，以增加碴土的流动性，利于碴土的排出。

★防止添加剂管堵塞，选择高质量的泡沫剂高分子材料TAC。

11.2.4 掘进过程中姿态控制

由于隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进会产生一定的偏差。当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力恶化，并造成地应力损失增大而使地表沉降加大，因此盾构施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向，及时有效纠正掘进偏差。

（1）盾构掘进方向控制

结合本标段盾构区间的特点，采取以下方法控制盾构掘进方向:

1）采用自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测

该系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够全天候在盾构机主控室动态显示盾构机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。据此调整控制盾构机掘进方向，使其始终保持在允许的偏差范围内。

随着盾构推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位。为保证推进方向的准确可靠，拟每周进行两次人工测量，以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态，确保盾构掘进方向的正确。

2）采用分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向

根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的盾构姿态信息，结合隧道地层情况，通过分区操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向。

推进油缸按上、下、左、右分成四个组，每组油缸都有一个带行程测量和推力计算的推进油缸，根据需要调节各组油缸的推进力，控制掘进方向。

在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力；在下坡段掘进时则适当加大上部油缸的推力；在左转弯曲线段掘进时，则适当加大右侧油缸推力；在右转弯曲线掘进时，则适当加大左侧油缸的推力；在直线平坡段掘进时，则尽量使所有油缸的推力保持一致。

（2）盾构掘进姿态调整与纠偏

在实际施工中，由于管片选型错误、盾构机司机操作失误等原因盾构机推进方向可能会偏离设计轴线并超过管理警戒值；在稳定地层中掘进，因地层提供的滚动阻力小，可能会产生盾体滚动偏差；在线路变坡段或急弯段掘进过程中，有可能产生较大的偏差，这时就要及时调整盾构机姿态、纠正偏差。

1）参照上述方法分区操作推进油缸来调整盾构机姿态，纠正偏差，将盾构机的方向控制调整到符合要求的范围内。

2）在曲线段和变坡段，必要时在轴线允许偏差范围内可提前进入曲线段掘进来纠偏。

3）当滚动超限时，就及时采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。

（3）方向控制及纠偏注意事项

1）在切换刀盘转动方向时，应保留适当的时间间隔，切换速度不宜过快，切换速度过快可能造成管片受力状态突变，而使管片损坏。

2）根据掌子面地层情况应及时调整掘进参数，调整掘进方向时应设置警戒值与限制值。达到警戒值时及时实行纠偏程序。

3）蛇行修正及纠偏时缓慢进行，如修正过程过急，蛇行反而更加明显。在直线推进的情况下，应选取盾构当前所在位置点与设计线上远方的一点作一直线，然后再以这条线为新的基准进行线形管理。在曲线推进的情况下，使盾构当前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。

4）推进油缸油压的调整不宜过快、过大，否则可能造成管片局部破损甚至开裂。

5）正确进行管片选型，确保拼装质量与精度，以使管片端面尽可能与计划的掘进方向垂直。

11.2.5 管片拼装

管片选型确定后，管片安装的好坏直接关系到隧道的外观和防水效果。一般情况下，管片安装采取自下而上的原则，具体的安装顺序由封顶块的位置确定。管片采用C50钢筋混凝土，防水等级S12，宽度为1500mm，厚度为300mm，内径为5400mm，外径为6000mm。区间采用左转环、右转环、标准环三种管片，转弯环管片最大的楔形量为38mm。每环管片由六块组成，分别为三块标准块、两块邻接块和一块封顶块。管片采用错缝拼装方式，每环管片环向接缝采用10根M24弯螺栓连接，纵向接缝用12根M24弯螺栓连接。

（1）管片安装程序

参见图11-2。

（2）管片安装方法

管片由管片车运到隧道内后，由专人对管片类型、龄期、外观质量和止水条粘结情况等项目进行最后一次检查，检查合格后才可卸下。管片经管片吊车按安装顺序放到管片输送机上，掘进结束后，再由管片输送机送到管片拼装机工作范围内等待安装。

图11-2 管片安装工艺流程图

1）管片选型以满足隧道线型为前提，重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。

2）管片安装必须从隧道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。安装第一块管片时，用水平尺与上一环管片精确找平。

3）安装邻接块时，为保证封顶块的安装净空，安装第五块管片时一定要测量两邻接块前后两端的距离（分别大于C块的宽度，且误差小于+10mm），并保持两相邻块的内表面处在同一圆弧面上。

4）封顶块安装前，对止水条进行润滑处理，安装时先径向插入4/5，调整位置后缓慢纵向顶推。

5）管片块安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力大于稳定管片所需力，达到规定要求，然后方可移开管片拼装机。

6）管片安装完后，在管片脱离盾尾后要对管片连接螺栓进行二次紧固。

（3）管片拼装质量控制

1）成环环面控制：环面不平整度小于6mm。相邻环高差控制在5mm以内。

2）管片拼装允许误差见表11-1。

表11-1 管片拼装允许误差

3）止水条及衬垫粘贴前，应将管片进行彻底清洁，以确保其粘贴稳定牢固。施工现场管片堆放区应有防雨设施。

4）管片安装前应对管片安装区进行清理，清除如污泥、污水，保证安装区及管片相接面的清洁。

5）严禁非管片安装位置的推进油缸与管片安装位置的推进油缸同时收缩。

6）管片安装时必须运用管片拼装机的微调装置将待装管片与已安装相临管片内弧面平顺相接，以减小错台。调整时动作要平稳，避免管片碰撞破损。

11.2.6 盾构同步注浆

当管片脱离盾尾后，在土体与管片之间会形成环形空隙。同步注浆的目的是为了尽快填充环形间隙使管片尽早与地层共同作用，防止地面变形过大而危及周围环境安全，同时作为管片外防水和结构加强层。

（1）注浆材料及配比设计

1）注浆材料

采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用42.5抗硫酸盐水泥，以提高注浆结石体的耐腐蚀性，使管片处于耐腐蚀注浆结石体的保护中，减弱地下水对管片混凝土的腐蚀。

2）浆液配比及主要物理力学指标

根据盾构施工经验，同步注浆拟采用表11-2所示的配比。在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边条件等，通过现场试验优化确定。同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标：

表11-2     同步注浆材料配比和性能指标表

A．胶凝时间:一般为3～10h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间。

B．固结体强度：一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa。

C．浆液结石率：>95%，即固结收缩率<5%。

D．浆液稳定性：倾析率（静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）小于5%。

（2）同步注浆主要技术参数

1）注浆压力

注浆压力略大于该地层位置的静止水土压力，同时避免浆液进入盾构机的土仓中。

最初的注浆压力是根据理论静止水土压力确定的，在实际掘进中将不断优化。如果注浆压力过大，会导致地面隆起和管片变形，还易漏浆。如果注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上空隙形成速度，又会引起地面沉陷。一般而言，注浆压力取1.1～1.2倍的静止水土压力，最大不超过3.0～4.0bar。

由于从盾尾圆周上多点同时注浆，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不尽相同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。在最初的压力设定时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大0.5～1.0bar。

2）注浆量

根据刀盘开挖直径和管片外径，可以按下式计算出一环管片的注浆量。

V=π/4×K×L×（D₁²-D₂²）式中:
V —— 一环注浆量（m³）

L —— 环宽（m）

D₁—— 开挖直径（m）

D₂—— 管片外径（m）

K—— 扩大系数取1.5～2

代入相关数据，可得:

V=π/4×(1.5～2)×1.5×（39.4-36）
=6.0～8.0m³/环

根据上面经验公式计算，注浆量取环形间隙理论体积的1.5～2倍，则每环（1.5m）注浆量Q=6.0～8.0m³。

3）注浆时间和掘进速度

在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长短。做到"掘进、注浆同步，不注浆、不掘进"，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。

注浆量和注浆压力达到设定值后才停止注浆，否则仍需补浆。

同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构完成一环掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。

4）注浆结束标准及注浆效果检查

采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设计值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。

注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力—注浆量-时间曲线，结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。

必要时，对拱顶部分可采用超声波探测法通过频谱分析进行检查，对未满足要求的部位，进行补充注浆。

（3）同步注浆方法、工艺

壁后注浆装置由注浆泵、清洗泵、储浆槽、管路、阀件，继续注浆。

盾尾密封采用三道钢丝刷加注盾尾油脂密封，确保周边地基的土砂和地下

水、衬背注浆材料、开挖面的水和泥土从外壳内表面和管片外周部之间空隙不会流入盾构里，确保壁后注浆的顺利进行。

图11-3 同步注浆示意图

注浆量和注浆压力的大小可以实现自动控制和手动控制，手动控制可对每一条管道进行单个控制，而自动控制可实现对所有管道的同时控制。注浆工艺流程及管理程序见"图11-4管片衬砌背后同步注浆工艺流程及管理程序"。注浆效果参见图11-5。

图11-4 管片衬砌背后同步注浆工艺流程及管理程序

图11-5 注浆效果图

（4）同步注浆的注意事项

1）在开工前制定详细的注浆作业指导书，并进行详细的浆材配比试验，选定合适的注浆材料及浆液配比。

2）制订详细的注浆施工工艺流程及注浆质量控制程序，严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出P（注浆压力）－Q（注浆量）－t（时间）曲线，分析注浆速度与掘进速度的关系，评价注浆效果，反馈指导下次注浆。

3）成立专业注浆作业组，由富有经验的注浆工程师负责现场注浆技术和管理工作。

4）根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工工艺，发现情况及时解决。

5）做好注浆设备的维修保养，注浆材料供应，定时对注浆管路及设备进行清洗，保证注浆作业顺利连续不中断进行。

6）每环掘进之前，都要确认注浆系统的工作状态处于正常，并且浆液储量足够，掘进中一旦注浆系统出现故障，立即停止掘进进行检查和修理。

11.2.7 二次注浆

盾构机穿越后考虑到环境保护和隧道稳定因素，如发现同步注浆有不足的地方，通过管片中部的注浆孔进行二次补注浆，补充一次注浆未填充部分和体积减少部分，从而减少盾构机通过后土体的后期沉降，减轻隧道的防水压力，提高止水效果。必要时每五环进行一次二次注浆，甚至间隔更短。二次注浆时间原则上在管片退出台车前进行。

二次注浆使用后配套注浆泵，注浆前凿穿管片吊装孔外侧保护层，安装专用注浆用接头。

二次注浆采用水泥浆，必要时采用水泥——水玻璃双液浆，注浆压力一般为0.2～0.4MPa。

11.2.8 地层与建筑物隆陷控制

（1） 盾构机掘进前，掌握施工影响范围内的地面建筑物、地下管线、地下障碍物、地下设施等，必要时进行物探，对重要建筑物采取事前保护措施。

（2）建立严格的地面沉降量测控网，及时定期的进行监测，掌握隧道施工时和建成后对周围环境及对隧道本身的影响。注意对盾构前方监测点监测数据的分析。如果盾构前方监测点地面变形控制在（-5mm～+5mm），则盾构在通过时地面变形可控制在（+10mm～-30mm），否则要调整掘进参数，控制地面沉降，要求更加严格的环境下，并另外确定控制值。

（3）地面变形接近+5mm～-20mm时，尽快找出原因并采取相应措施。

（4）加强掘进参数的管理，尤其是土仓压力设定要合理，通过优化盾构掘进参数来保持开挖面的稳定，从而控制地层和建筑物的隆降。

（5）在拱部以上为软弱地层时，采取向开挖面、土仓和螺旋输送机内注入泡沫和高浓度的膨润土来改良碴土，保证仓内土压平衡及土体的和易性，从而控制地层和建筑物的沉降。

（6）根据初始段的掘进，对盾构施工所采用的参数进行不断优化调整，以使盾构在全线掘进中，随地质、埋深、环境条件的变化而动态的、适时调整施工参数，将地面沉降控制在+10mm～-30mm范围内。盾构穿越建筑物和构造物时，运用优化盾构施工参数的方法，满足环境要求。

（7）盾构始发及接收时，若洞口地基土较差，采取注浆加固措施，确保始发和接收洞口的安全。施工中在盾构快进入加固体土体时严格控制盾构机的操作，采取适当对开挖面注水或膨润土泥浆，低速掘进，低速转动大刀盘等措施。

（8）加强同步注浆及二次注浆管理来控制地层的隆陷

为了减少和防止地面沉降，在盾构掘进中，要尽快在脱出盾构后的衬砌背面环形空隙中充填足量的浆液材料。根据地质条件，确定浆液配比，注浆压力、注浆量及注浆起止时间对同步注浆能否达到预期效果起关键作用。

（9）注意盾构在曲线上推进及盾构纠偏

盾构在曲线上推进时，土体对盾构和隧道的约束力差，盾构轴线较难控制，因此推进速度要减缓，纠偏幅度不要过大，加大注浆量、加强纠偏测量工作等，以减少地层损失，严格控制地面沉降。

（10）防止从管片接头、壁后注浆孔等漏水而引起地层下沉，进行管片安装和防水施工按施工要求进行，保证施工质量。若出现管片漏水及时采取二次注浆，达到防水效果。

（11）对建筑物、构造物基础进行注浆加固

根据建筑物结构类型及对沉降的敏感程度、沉降的允许值，制定建筑物及地面变形警戒值。建立完善的监测网，及时反馈信息，及时进行跟踪注浆及补充注浆。

11.2.9 刀具的更换

刀具是切削土体的主要工具。刀具布置在刀盘上，根据其位置和工作原理，可分为滚刀（滚刀又分为中心滚刀、正面滚刀和边缘滚刀）、刮刀和边缘刮刀三种。滚刀主要用来切削岩层（强风化以上硬地层），刮刀主要用于切削土层（全风化以下软地层），刀具的锋利和磨损程度将直接影响到盾构机的掘进效率。

刀具检查和更换分为定期和不定期。定期检查是指根据具体地质情况和掘进长度而定，在地质情况变化时和经过长距离的掘进后预先确定在安全的地方进行刀具的检查和更换；不定期检查主要依据盾构掘进状态，比较各种掘进参数，如发现异常的情况后应立即对刀具进行检查，发现需要进行刀具更换则在最近处的安全地方进行刀具的更换。在换刀前要在拟换刀地点进行补勘调查，必要时进行地面加固处理。

本标段盾构隧道穿过的地层主要为风化岩层和粘性土层，地面主要为交通主干道，并临近密集房屋区，掘进过程中要时刻注意地层的变化，及时检查、更换刀具，合理选择更换刀具的地点。

（1）刀具磨损量的预测

δ=K·π·D·N·L/V

δ:磨损量（mm）（最外周部）

K:磨损系数（mm/km）

D:盾构外径（m）

N:刀盘转速（rpm）

L:推进距离（km）

V:推进速度（mm/min）

根据对该地层的判断计算，在微风化花岗岩地段，磨损系数K值取0.35mm/km～0.45mm/km，刀盘转数为2.5rpm，推进速度取30mm/min，磨损量警戒值按10mm考虑，推算出掘进12m～18m需要检查或更换刀具；在强、中风化岩地段，磨损系数K值取0.25mm/km～0.35mm/km，刀盘转数为2.5rpm，推进速度取45mm/min，磨损量警戒值按12mm考虑，推算出掘进40m～45m需要检查或更换刀具；在粉质粘土层地段，磨损系数k值取0.15mm/km～0.25mm/km，刀盘转数为2.5rpm，推进速度取60mm/min，磨损量警戒值按15mm考虑，推算出掘进80m～120m需要检查或更换刀具。

（2）刀具检查与更换总体安排

根据盾构掘进的速度、距离、刀具的磨损程度、地面环境情况和地层条件等因素来决定刀具的更换时间和更换地点。

由于本工程基本处于广州大道北主干交通路下，除矿山法+拼管片联合施工段外，隧道中部以上及隧顶3m以下地层基本为花岗岩残积土、全风化花岗岩，局部为强风化花岗岩，同和盾构接收段约有150m左右隧顶1m~3m为2~3m厚中粗砂层，隧道中部以上及隧顶3m以下地层稳定性较差，除联络通道加固区处外，均需要加压开舱进行刀盘刀具的检查和更换。因此，道具检查和更换方案如下：

梅花园站～南方医院站区间：

在矿山法初支段常压开舱进行刀盘刀具的全面检查与更换，其余地段原则上每推进100m进行一次加压进仓的刀具检查与更换，同时要求进入上软下硬地层前必须进行一次刀具检查与更换，上软下硬地层施工期间，每推进5环进行一次刀具检查与更换。

南方医院站～同和站区间：

左线隧道：在南方医院人行天桥桩基托换加固区、两个联络通道加固区常压开舱进行刀盘刀具的全面检查与更换；其余地段原则上每推进100m进行一次加压进仓的刀具检查与更换，同时要求进入上软下硬地层前必须进行一次刀具检查与更换，上软下硬地层施工期间，每推进5环进行一次刀具检查与更换。

右线隧道：在两个联络通道加固区常压开舱进行刀盘刀具的全面检查与更换；其余地段原则上每推进100m进行一次加压进仓的刀具检查与更换，同时要求进入上软下硬地层前必须进行一次刀具检查与更换，上软下硬地层施工期间，每推进5环进行一次刀具检查与更换。

（3）刀具检查和更换主要遵循以下程序：

1）停止掘进。做好检查和换刀的各项准备工作。

2）进入土仓。根据拟定检查、换刀地点地层情况，如果地层稳定，可直接打开仓门并排空土仓内的渣土，进行刀具检查及更换；如果地层较稳定，采用压气作业，检查人员将通过气压仓进入土仓；如果地层不稳定，则在采取地面或地下超前加固、喷射混凝土等措施后，再采用压气作业，检查人员将通过气压仓进入土仓，进行刀具检查及更换。

3）检查刀具。对刀盘清洗后，逐个检查刀具，并做好记录。

4）根据刀具磨损情况，确定换刀的类型和编号。

5）换刀原则：在稳定地层可采取先拆后换原则；在不稳定地层，采取拆一把换一把的原则以便地层变化较大时可及时恢复掘进。

6）试转和复紧。在刀具更换完成并经工程师检查后，可清理土仓，关闭仓门（稳定地层可先不关闭）。试转刀盘若干圈后，再安排人员进入土仓复紧刀具，确认上紧后，退出土仓，关闭仓门。

7）恢复掘进。开始阶段将刀盘转速和千斤顶推力要由小到大逐渐增加，避免对刀具的损坏。

带压刀具检查和更换程序参见图11-6。

盾构在掘进〈8H〉、〈9H〉、〈8Z〉、〈9Z〉地层时，刀具磨损较快。因此盾构机在穿越该地层时，将准备充足的刀具作为备用。在穿越过程中，要定期开仓检查刀具。在完成刀具更换后，要及时维修旧刀具和补充新刀具，确实保证盾构机的掘进效率。

图11-6 带压刀具检查和更换程序

在不稳定地层中采用压气作业方式检查或更换刀具时，为了确保安全，防止气压突发性降低，应在作业之前，向盾尾密封刷各腔之间注入聚合物类，加强了盾尾的密封性能。

我们已在北京地铁四、五号线盾构施工中与有丰富压气作业经验的盾构专家及兄弟单位建立了良好的合作关系，此法应用应该保证安全。

（4）刀具检查前开挖面地层处理

1）为加强地层的稳定和减少加气压过程中的气体漏失，在停机开仓前1天开始加气建立并稳定前方工作压力。

2）在停机开仓前排土作业，降低土仓内土面，保证土仓闸门能够打开。在排土过程中继续观察并稳定前方工作压力。土面降低完成和土压稳定后，即完成对开挖面土体的地层处理。

（5）试压处理

1）检查整个人闸、料闸及土仓阀控元件是否处于能正常工作的状态；

2）检查开挖面地层的漏气量，确定空压机的工作能力。

3）检验人员安排的合理性，同时让各岗位人员提前适应各自岗位的工作、提高各岗位人员工作及相互配合的熟练程度。并对仓内作业人员的主观感受，进行调查，给出综合评价。

4）在刀具检查前对人闸及土仓加压设备的试运行，并对所用设备进行适当的保养，以便设备可以正常运转。

A、土仓内试压

首先，用水清洗两根连通土仓与变送器连接的软管。清洗完后，启动空压机，将控制调节器的气管球阀打开，并将调节器打到自动档，将所应达到的土压设置好，然后打开向土仓内加气的球阀，开始向土仓内加气。土仓内的试验压力分为0.03Mpa、0.05Mpa、0.09Mpa几个阶段分别进行试验，最终将土仓内的压力设定为0.1Mpa，并长时间保压。试验过程中，时刻注意土仓内的压力变化，观察调节器的压力显示值是否为试验设定值并观察能否稳定。此时，人闸外的阀控人员需查看土仓压力记录仪，通过观察加压曲线来判断土仓的压力变化及稳定情况。一般情况下压力有可能不是很稳定，待其稳定后停止操作。但要求必须有机械工程师在现场观察土仓内压力变化。加压完成后，将变送器上方的的软管再次用水清洗干净并用气冲掉管内剩余残留物。将执行器处的球阀关闭，将控制器各指针归零并关闭控制球阀。关掉空压机。

另外此试验过程中，试验人员要记录工作空压机的启动频率，通过土仓的耗气量来判断空压机的供气量是否符合要求。

B、人闸内试压

a、将人闸密封门关好，各个气阀关好，并认真检查。

b、启动空压机准备向舱内加压。

c、按照加压方案，对人闸分阶段加压。加压时间要求控制。直至舱内压力基本稳定后，停止加压。

d、在稳压的情况下，机械工程师细心观察，检查人闸的气密性。如有漏气马上做密封处理，以保证加压工作正常进行。

e、按"洗仓"方案对舱内进行换气处理，此过程注意保持舱内压力不变。

f、将料闸密封门关好，然后给料闸加压。整个加压过程尽可能在短时间内完成。当料闸内的压力与人闸的压力基本相等时，打开两者之间的阀门，使两者的压力完全一样。

g、根据减压方案进行减压时，时间可以相应减少。当压力表读数达到0.02 Mpa时，注意要放慢减压速度。当压力表示数为零时，打开人闸、料闸的密封门。

h、清理人闸内部物品，保持仓内清洁。

i、查看人闸、料闸的压力记录仪的加压曲线，判断人闸、料闸的工作及加压、减压过程是否正常。

（6）刀具检查过程中的气压控制

1）土仓内气压控制

通过人闸外与土仓闸板相连的空气调节、控制阀组进行控制，步骤如下：

A、仓闸板与变送器连接管路的清洗

将两者之间的连接管路拆除，同时将闸板上的球阀打开，用工业用水清洗，之后，连接好管路，通以工业气体，用其将闸板上的喷嘴、管路中残留的工业水吹净，之后关闭闸板上的球阀。

B、空气调节、控制阀组的气压压力的设定

分别打开两条工业用气管路的控制球阀，调节空气过滤单元的减压阀，使其减压后的压力为0.4 Mpa,调节其后的减压阀，使其减压后的压力为0.12～0.14Mpa。

C、加压方式

边向土仓内注入浓的膨润土泥浆，边通过螺旋输送机排土仓内的土体，使土仓内压力降低0.01～0.02 Mpa后停止排土，开始加气压，如此反复直至使土仓内的工作液面降低到2/3处。（可通过闸板上的观测阀进行液面的观测）

D、土仓内气压建立

打开闸板上的球阀，向土仓内加注工业用气，同时打开一条工业用气管路的控制球阀，此时可看见调节器的红色指针逐渐靠近绿色指针，并经过短时间的振荡，最终与绿色指针重合。此时，经过几分钟的观察，如红色指针仍然稳定，证明土仓内的压力已经建立完毕。

2）人闸内气压控制

由操作人员通过人闸自身的压力控制阀及压力显示仪表，按照我国的高压氧仓管理与应用规则进行控制。具体的步骤如下：

A、加压前的准备工作

首先，用空气质量检测仪检测空气质量，确定质量达到要求后工作人员方可进入。检查人闸的进气减压阀的压力设定是否正常，管路是否漏气，进排气控制阀、联络电话、压力显示仪表、排气流量记录仪、各仓室压力记录仪、人闸外的供气空压机是否工作正常，土仓内清洗刀具用管路是否连接完毕。照明系统是否连接完毕，各仓门密封是否良好。另外，工作用的连接平台、检查刀具及使用的工具准备好并放入人闸内。人闸外的相关人员（包括土仓闸板处空气阀组监控人员、后配套空压机控制联络人员、紧急医疗救助人员）就位完毕。检查相关人员进入人闸，关闭仓门准备加压。由人闸外的阀控人员填写人闸加压前设备检查表格。

B、人闸加压

人闸外的控制人员用电话通知人闸内人员作好加压准备工作。打开盾构机中体内向人闸供气的控制球阀，向人闸提供气源，同时人闸内的工作控制人员打开进气阀，开始加压。在0.03 Mpa以下时，升压速度要缓慢，以适应人闸内工作人员咽鼓管的调压。在0.03 Mpa以上时，升压速度可适当加快。

C、人闸内稳压

当加压到预定的压力,待人闸内的压力与土仓的压力相同后，关闭进气阀，进入稳压阶段。人闸内的工作人员打开人闸内与土仓之间压力平衡阀，使土仓与人闸内的压力相同。之后，开启人闸门，转动刀盘，工作人员即可进行刀具的检查工作。

D、人闸内的减压

人员出人闸，需进行减压。目前根据不同的工况，我国有五种安全减压法：匀速减压法、阶段减压法、水面减压法、氧气减压法、不减压潜水法。由于盾构机检查氮气ATA安全系数为1.6，小于1.8，故人闸减压可采用不减压潜水法。

E、洗仓

洗仓是指对人闸进行换气的操作。检查工作人员在土仓内从事工作及在人闸内进行加压、减压过程中，由于工作人员及控制人员较多，工作及加压、减压过程时间相对较长，在稳压过程中，必须进行"洗仓"，以提供足够清洁的空气。在稳压过程中，实行稳压换气，以稀释人闸内工作人员呼出的废气并提高人闸内的氧气浓度。在其过程中，人闸内的工作人员要通过联络电话与人闸外的工作人员进行电话联系。具体稳压换气的方法是：人闸外的阀控人员同时打开土仓闸板上的球阀或人闸外的进排气阀，时刻观察土仓或人闸内的压力显示仪，确保其压力动态平衡。

11.2.10 洞内出碴、运输及弃土外运

（1）洞内水平运输

1）隧道内轨道布置

左右线隧道洞内均采用43kg钢轨铺设单线运输轨道，钢轨中心距为900mm，钢轨枕采用I20型钢，间距为1.0米，用压板螺栓固定钢轨。在始发完成后，在南方医院站内及始发掘进段铺设道岔，形成调车车场，便于列车编组会车、碴车出碴、下材料等。

2）洞内运输列车编组

施工中单线每环开挖量为46.43m³，按1.5的虚方系数计算，
虚方量约为69.65m³
。每条隧道配置2列运输列车。一列车由2辆管片车、1辆浆液车、1辆材料车、1辆牵引机车组成；另一列车由5辆碴土车和1辆牵引机车组成，总长约47m。

3）出碴、进料方法

当盾构机掘进时，皮带输送机把碴土卸到碴车内，同时电瓶车牵引碴车缓慢前移，将碴车装满。当碴车装满后，由电瓶机车拉至工作井内，由45t龙门吊吊出卸碴。一环管片开挖土方一次运走。另一列车由工作井口吊装洞内所需材料，当碴土列车到达车场后，开始向盾构工作面开进。盾构设有管片存储器，盾构推进结束即可开始管片安装，材料列车到达后，卸车工作与管片安装同步进行，在管片安装完成前材料卸车工作已完成，且卸空后的碴土列车已到达工作面，管片安装结束即可继续掘进下一环。这样在盾构掘进过程中始终保持有列车保证出碴、进料，从而确保施工进度。

4）工效计算

电瓶车牵引速度为8km/h，往返最大距离为2.5km，考虑其它因素，往返时间计划为40min。装碴、卸管片及浆液与掘进时间同步，约30min。龙门吊出碴、装管片及浆液需40min。

（2）垂直运输

本标段工程的垂直运输由2台45t龙门吊完成，另配一台10t的龙门吊协助管片及设备卸车。

（3）碴土外运

碴土外运主要集中在夜间进行，必要时全天运输。利用挖掘机将碴坑中的碴土装入封闭式运输汽车，然后按照业主拟定路线运输至业主指定的弃碴点，在场地出碴门口设置洗车槽，运输车辆出施工场地前进行清洗，计划安排带盖的密封性良好自卸汽车外运碴土，避免碴土在运输中洒、漏，以免影响城市环境。

11.2.11 隧道通风、循环水、照明

根据盾构施工的特点，在隧道内布置"三管、三线、一走道"，三管即φ100的冷却水管、φ100的排污管和φ800的通风管。三线即10KV高压电缆、380/220V动力照明线和43Kg的运输轨线。

（1）隧道通风

1）隧道内通风环境要求

根据盾构施工特点，在施工中采用压入式通风来解决防尘、降温及人员、设备所需要新鲜空气。

2）隧道通风设置

A．每条隧道配备1台2×37KW轴流风机和直径φ800mm拉链式软风管进行压入式通风，风机设在南方医院站始发井隧道结构内。

工作面需要的风量采用最小断面风速法进行计算：

Q_需=V_min×S=0.25×28×60=420m³/min

其中:最小断面风速取0.25m／s，开挖断面面积约为28m²
。

表11-4 隧道内通风环境要求

通风机的风量考虑通风管的漏风，风机风量为：

Q_机=（Q_需＋Q_漏）×μ=（420+420×2.5%×L/100）×1.5=577.5m³/min

其中：L为掘进长度，取1500m计算，每100m漏风率取2.5％，μ为风机储备系数。

B．风管直径φ800，洞外采用铁皮风筒，入口段200米采用加强型软管，洞内采用软风管。

C．风管采用储存筒盛装，一次装100米运入洞内，安装在后配套尾部，随盾构机的掘进延伸。

D．风管用铁皮卡连接，洞外采用门式支架架设，洞内借助管片连接螺栓吊挂风管，焊接吊环间距5米，其间用φ6mm盘条连接。

（2）隧道给排水

1）始发工作井底设沉淀池，设排水设备用φ100mm钢排水管直接抽至地面沉淀池，沉淀符合环保要求后，排入市政排水系统。

2）对隧道反坡段排水及开挖面渗漏水，利用盾构机自身排水设备加装φ100mm钢排水管直接抽至始发井底沉淀池。

2）顺坡段设一挡水墙汇水，隧道最低点设集水坑，再用水泵抽至始发井底沉淀池。

3）为防止富水区突然涌水，以及反坡段的施工作业水、渗漏水危及设备，在盾构机下部一侧增设一台备用排水泵，当积水量超过盾构机自身排水能力时，

启动该泵排水，出水管与原排水管连通。

4）为满足供水要求，在冷却水箱处的供水管增设管道增压泵。为满足隧道清理用水等，每隔60m在水管上安装水阀，并连接水管以备清洗管片和冲刷运输掉碴等。

（3）隧道照明

10KV高压电缆采用侧壁悬挂式，悬挂方式和位置严格按照国家相关规范进行。。

a.照明线路在隧道井口正一环处，设置一台双电源自动切换箱。从地面变电所接入分别来自二路不同受电系统，来保证隧道照明的不间断（电力电缆采用VV223×252+2×162接入）。

b.配线方式，采用BV3×162+2×102五线制（即L1-L1，N，PE）。

c.电箱配置，每百米配置一台分段配电箱，供照明安装和动力用电使用。

d.灯具安装，每6环设置电支架1只和安装防水型40W日光灯一只，配置10A插入式熔断器保护。隧道施工断面布置参见图11-8。

11.3 盾构在矿山法初衬隧洞内推进

本标段梅花园站～南方医院站区间隧道左线在里程ZDK-2-974～ZDK-3-319.766、右线在里程YDK-2-985～YDK-3-330.6,围岩类别为Ⅱ～Ⅳ级，主要为〈9Z〉微风化混合花岗岩，岩石天然单轴极限抗压强度最高达到142Mpa，盾构在此地层条件下掘进，刀具磨损严重，掘进速度慢，且在控制不当的情况下易造成刀具非正常损坏，进一步可能对刀盘造成磨损或损坏。因此考虑在YDK-3-307.9处广州大道北路东侧设置施工竖井及横通道，采用矿山法掘进硬岩段，形成隧道初衬，然后盾构拼管片通过，以盾构管片为隧道二衬结构。

11.3.1 施工步序

图11-9 盾构过矿山法初衬隧洞段施工步序图

11.3.2 盾构机步进

在矿山法初衬隧洞完成、导台强度达到设计要求后开始盾构步进。为防止盾构发生滚动或损坏导台，先调整左右铰接千斤顶的行程差，保证盾构在导台上沿轴线方向顺利推进。盾构推进时，开启所有千斤顶，并保持各区域油压基本相同；推进过程中要密切注意盾构机刀盘周边与初衬、成环管片与盾尾间的间隙。

当盾构全部穿越矿山法初支隧道，其切口进入原状土地层后，应停止掘进，待其后方隧道周边建筑空隙达到充分充填后，方可恢复掘进，直至穿越掌子面进入正常盾构法施工段。

11.3.3 管片拼装

盾构在初衬隧洞内拼装管片与正常盾构法施工无大的差异，只因盾构在初衬隧洞内不能作大幅纠偏动作，故管片选型及确定封顶块拼装位置显得尤为重要。当盾尾单边间隙缩小到30～35ｍｍ时，则需进行管片选型和封顶块位置调整，若推进方向右侧的盾尾间隙在30～35ｍｍ时，应根据前一环管片的类型及封顶块位置，选择左转楔型环管片，相反则选择标准环管片。由于在无正面土压力的状态下推进，管片的压密程度相对较低，故必须加强连接件的紧固，并用高速气动扳手对连接件进行复紧；为保证管片止水带的压密防水效果，初支隧道每隔20m左右设一道反力装置，通过该反力装置提供的阻力将该20m左右范围的管片防水密封条压紧至设计要求，在取消该反力装置前，须将该20m左右范围的管片螺栓全部重新复紧。

11.3.4 背衬回填

随管片拼装，随进行管片与矿山法初支间的背衬回填工作。背衬回填通过充填豆粒石和注浆实现。

管片与初支之间空歇充填豆粒石、注浆均在管片推出盾尾后在盾构隧道内进行。豆粒石粒径5～10mm，豆砾石采用混凝土喷射机通过管片中心吊装孔进行，原则上在两腰及顶部喷射注入，但必须确保环向空歇填充饱满。

11.3.5 管片背填注浆

管片背填注浆全部采用二次双液注浆泵通过管片中心注浆孔完成，要求在管片螺栓最终复紧后进行。为防止管片上浮，首先进行拱顶注浆，然后进行下部注浆，拱顶注水泥—水玻璃双液浆，下部注水泥砂浆，注浆压力控制在1~2bar,注浆过程中严密监控管片状态，并根据监测数据调整每次注浆量和注浆压力，当注浆压力达到设定值（1～2 bar）或注浆量达到豆粒石理论空隙率的80%以上时，即可暂停注浆。水泥砂浆配比为水泥：膨润土：粉煤灰：砂：水=120：60：381：779：460。双液浆胶凝时间控制在15~20秒。

11.3.6 补充注浆

由于管片背填注浆时，盾构机前方是敞开的，管片注浆效果肯定不理想，必须对管片进行补充注浆。每10环管片，在管片吊装孔开口检查注浆效果，若注浆效果不好，则进行补充注浆。补充注浆采用水泥浆，通过普通注浆泵，采用人工操作方式进行。浆液配比为水泥（硅酸盐425号）∶水=1∶0.6。当注浆压力达到设定值（注浆初始压力设定为0.1～0.2 Mpa，正常压力控制在0.2～0.3 Mpa，最高压力不超过0.3 Mpa）时，即可暂停注浆。

盾构机通过矿山法段后，对管片的姿态、渗水、碎裂、错台进行检查，管片垂直偏差、水平偏差基本控制在±50mm 以内。

11.4 盾构机到达及接收施工

11.4.1 盾构到达施工流程

盾构机到达施工是指从盾构机到达下一站接收井之前50m到盾构机贯通区间隧道进入车站或吊出井时被推上盾构接收基座的整个施工过程。其工作内容包括:盾构机定位及接收洞门位置复核测量、地层加固、洞门处理、安装洞门圈密封设备、安装接收基座等，到达施工流程盾构到达施工流程参见图11-11。

图11-11 盾构到达施工流程图

11.4.2 盾构到达的准备工作

（1）盾构机定位及接收洞门位置复核测量

在盾构推进至盾构到达范围时，对盾构机的位置进行准确的测量，明确成洞隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系，同时对接收洞门位置进行复核测量，确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。在考虑盾构机的贯通姿态时注意两点:一是盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差，二是接收洞门位置的偏差。综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整。纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。

（2）进洞段的土体加固

到达前提前进行端头加固，并确保加固效果满足盾构机到站掘进要求。

（3）洞门破除

在盾构机到达后，对洞门进行破除，破除的方法与工艺见第10章第10.5节——洞门凿除与始发设施的安装。

（4）洞门密封的安装

为防止盾构机进洞时推出的碴土损坏帘布橡胶板，洞门防水装置在洞门第一次破除，碴土被完全清理干净后安装。安装方法同于始发洞门。

（5）接收基座的安装

接收基座的中心轴线应与隧道设计轴线一致，同时还需要兼顾盾构机出洞姿态。接收基座的轨面标高除适应于线路情况外，适当降低20mm，以便盾构机顺利上基座。为保证盾构刀盘贯通后拼装管片有足够的反力，将接收基座以盾构进洞方向+5‰的坡度进行安装。

要特别注意对接收基座的加固，尤其是纵向的加固，保证盾构机能顺利到达接收基座上。

11.4.3 盾构到达施工

（1）根据盾构机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。

（2）在盾构机距离端头墙50米时，选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速度，控制在20mm/min以下，推力逐渐降低，缓慢均匀地切削洞口土体，以确保到达端墙的稳定和防止地层坍塌。

（3）盾构进入到达段后，加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导掘进。

（4）盾构机刀盘距离贯通里程小于10m时，在掘进过程中，专人负责观测出洞洞口的变化情况，始终保持与盾构机司机联系，及时调整掘进参数。

（5）在拼装的管片进入加固范围后，浆液改为快硬性浆液，提前在加固范围内将泥水堵住在加固区外。

（6）当管片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，一旦发现有漏浆的现象立即停止注浆并进行处理。

（7）当盾构前体盾壳被推出洞门时通过压板卡环上的钢丝绳调整折叶压板使其尽量压紧帘布橡胶板，以防止洞门泥土及浆液漏出。在管片拖出盾尾时再次拉紧钢丝绳，使压板能压紧橡胶帘布，让帘布一直发挥密封作用。

（8）由于盾构到站时推力较小，洞门附近的管片环与环之间连接不够紧密，因此作好后20环管片的螺栓紧固和复拧紧工作。并用槽钢沿隧道纵向拉紧后20环管片，使后20环管片连成整体，防止管片松弛而影响密封防水效果。

图11-12 密封橡胶帘布示意图

11.4.4 盾构到达施工注意事项

（1）
盾构到达前检查端头土体加固质量，确保加固质量满足设计要求。

（2）
到达前，在洞口内侧准备好砂袋、水泵、水管、方木、风炮等应急物资和工具。

（3）
准备洞内、洞外的通讯联络工具和洞内的照明设备。

（4）
增加地表沉降监测的频次，并及时反馈监测结果指导施工。

（5）
橡胶帘布内侧涂抹油脂，避免刀盘刮破帘布而影响密封效果。

（6）
在盾构机刀盘距洞门掌子面0.5m时应尽量出空土仓中的碴土，减小对洞门及端墙的挤压以保证凿除洞门混凝土施工的安全

（7）
在盾构贯通后安装的几环管片，一定要保证注浆饱满密实，并且一定要及时拉紧，防止引起管片下沉、错台和漏水。

11.5盾构机调头施工

依据工程总筹划，本工程滨康路站～西兴站区间所使用的盾构机在滨康路站北端吊装口组装、调试及始发，在西兴站东端头井接收、调头、二次始发，最后在滨康路站吊装口解体、吊出。

11.5.1调头准备

（1）盾构调头施工准备在临近盾构接收及结构施工预埋时开始进行：

①在盾构接收及始发井的结构范围（主要为侧墙、洞门底下侧及井后侧底板台），按需要预埋钢板，以作为基座型钢固定之用；

②考虑后续施工方便，盾构接收基座兼做右线盾构始发基座，基座设计需符合两者刚度、强度需要。基座高度比设计高度低20mm，确保盾构的顺利接收；

③在盾构接收井（端头井）满铺20mm厚钢板，以作为盾构调头平台。钢板板块之间焊接平滑，整体平整度好。如底板平整度不好，采用通长钢轨垫平；

④在接收基座底焊接整块20mm厚5m×10m的钢板，以作为盾构水平旋转的滑移面。钢板需平整、顺滑，基座设计需充分考虑底板垫平高度及基座钢板厚度；

⑤如盾构接收基座比设计高度低差大于20mm时，则考虑平整垫高基座，并通过切削基座滑轨（盾构接收滑移面）微量调整基座高度，但基座垫设高度不宜过大，以防重心过高，基座不稳；

⑥在接收基座安装就位前，将基座钢板下方均匀涂抹黄油，以降低盾构调头时的摩擦力；

⑦在盾构接收完毕后，拆除基座平移、旋转范围内所有障碍及支撑。

⑧本工程盾构调头采用千斤顶水平支顶，以实现盾构平移、旋转，亦可采用卷扬机拉拽方式，此方法需在车站结构施工时预埋卷扬机固定用预埋件，但此方法调头对车站结构有一定影响，且预埋件设计位置与实际情况难免出现误差，致使调头不能顺利进行。

参见图1.6.1-23、图1.6.1-24。

图1.6.1-23 接收基座水平就位平面示意图

图1.6.1-24 接收基座水平就位断面示意图

（2）各种设施的拆除、运输

①管线的拆除

盾构主机全部到达接收基座后，首先将盾构与基座用联结板焊接连成一整体，待将盾构推进千斤顶全部缩回后，便可切断盾构设备的高压电源，然后拆除盾构主机与台车及各台车间的各种管线连接。

待盾构调头完成后始发前恢复。为便于恢复，管线拆除前必须做好相应的一一对应标志。

②皮带运输系统及盾构主机与1#台车连接架的拆卸、运输

管线拆除完成并将各台车单独固定好后便可进行盾构主机与1#台车之间的皮带架、管片运输梁、连接拉杆的拆卸工作。拆卸时首先拆除皮带运输系统的皮带，然后拆除盾构主机与台车之间的管片运输梁、皮带架、连接拉杆。拆除时全部利用管片中心提升孔设吊点，相应的手动葫芦为吊具。

管片运输梁、皮带架、连接拉杆拆卸后即装车运至滨康路站出井，然后从地面运至西兴站，再从预留孔处下井组装。

皮带运输系统的其余各节机架全部解除连接，除机头架须拆除、装车运至滨康路站出井、然后从地面运至西兴站、再从预留孔处下井组装外，其余各节均随相应台车一起调头。

待盾构调头完成后始发前恢复皮带运输系统及盾构主机与1#台车间的连接拉杆、管片运输梁。

③台车走道架、板的拆除

各台车的行人走道架、板须在台车进站前拆除。待台车进入右线隧道后恢复。

（3）调头材料、机具准备

①两台套50t千斤顶；

②千斤顶支撑架（加工成型）；

③黄油若干；

④接力工字钢轨若干。

11.5.2盾构机调头施工

盾构机的调头分为两个组成部分，即盾构主机的调头和后配套的调头。盾构主机的平移旋转是通过重置千斤顶支撑架位置，利用千斤顶水平顶进实现的。支撑架直接焊接在端头井满铺的钢板上。推进前，在本次推进的基座钢板轨迹范围均匀涂抹黄油。

（1）盾构主机的调头施工

盾构机在调头井内的调头步骤参见【图1.6.1-25盾构机调头步序图】，调头文字描述如下：

①待盾构机主机整体推到基座上，就位后，将盾构机与基座焊接，使盾构机和基座连成一个整体，并解除基座的约束。

②以侧墙作为支撑点，用两个千斤顶推动基座，使其纵向平移4m左右，露出螺旋输送机。

③以侧墙为支撑点，使盾构机逆时针旋转13º左右。（大约以距离刀盘3m的中轴线处为旋转点）。

④以侧墙为支撑点，使盾构机在车站内平移至车站端头中间部位。

⑤在钢板上焊接支撑点，用千斤顶进行盾构机旋转，每次旋转30º左右，依次重新布置千斤顶支撑点，旋转盾构机使其呈东西向。

⑥盾构机纵向移动5m左右，继续用千斤顶进行盾构机的旋转，每次旋转30º左右，依次重新布置千斤顶支撑点，旋转盾构机至其呈南北向。

⑦在钢板上焊接支撑点，用千斤顶使盾构机横向移动至右线始发隧道轴线处。

⑧以底板台阶为支撑点，用千斤顶使盾构机纵向移动，进行盾构机始发就位，连接电缆、各种管路（油管、水管、油脂管、气管、注浆管），调试正常后准备始发。

11.5.3后配套的调头施工

后配套台车的调头及移至右线均在西兴站东端盾构接收/始发井完成。总体调头顺序为：

1#台车→2#台车→3#台车→4#台车→6#台车→5#台车

1）左线接收井段铺设台车纵向移动轨道

图1.6.1-25 盾构机调头步序图

调头步骤1

调头步骤2

调头步骤3

调头步骤4

调头步骤5

调头步骤6

调头步骤7

调头步骤8

调头步骤9

调头步骤10

调头步骤11

调头步骤12

调头步骤13 调头步骤14

盾构主机完成180度的旋转作业后即可开始安装左线接收井范围内的后配套台车纵向移动的轨道架及轨道，并将其与左线盾构隧道内的轨道和接收井北侧的轨道连成一体。

2）1#后配套台车的调头作业

在盾构接收/始发井的左右线各准备一辆电瓶车。首先在左线用电瓶车将1#后配套台车牵引至轨道端头的台车移动、调头架上，到位后，台车四内角各用1个1t导链将台车与台车移动、调头架连成一整体，并用自制卡轨器锁住台车防止其在台车移动、调头架上滑动。然后利用已焊在铺好的钢板上的一对牵引钩，用2个5t导链将台车向前直移7.5m，其后再在台车两侧各设一导链，其牵引点与台车中心对称，同时操作两导链，产生一个力矩使台车围绕其中心旋转，每次沿同一方向旋转30度，通过3次完成其90度的调头。其后再继续通过设置导链将台车直移至右线，再通过设置导链产生力矩使台车沿上次转动方向再转90度，其后使台车移动、调头架上的轨道与左线台车调头板端已铺好的轨道对齐，然后解除台车与台车移动、调头架的连接，利用右线的电瓶车将1#台车拉入右线预定位置。

3）2#～4#后配套台车的调头作业

2#～4#后配套台车的调头作业与1#台车相同。

4）5#、6#配套台车的调头作业

首先在左线用电瓶车将5#后配套台车牵引至轨道端头的台车移动、调头架上，到位后，台车四内角各用1个1t导链将台车与台车移动、调头架连成一整体，并用自制卡轨器锁住台车防止其在台车移动、调头架上滑动。然后在台车的两侧面用500mm长的20#工字钢将台车与台车移动、调头架的钢板以焊接的方法连成一整体，每侧不少于3个连接点，以确保连接台车左右两部分的梁拆除后，台车左右两部分都是稳定的。其后利用已焊在铺好的钢板上的牵引钩，用两个5t导链将台车向前直移17m。

将另一个相同的台车移动、调头架移至左线轨道端头并与之相连，再用电瓶车将6#后配套台车牵引至该台车移动、调头架上，到位后，台车四内角各用1个1t导链将台车与台车移动、调头架连成一整体，并用自制卡轨器锁住台车防止其在台车移动、调头架上滑动；然后在台车的两侧面用500mm长的20#工字钢将台车与台车移动、调头架的钢板以焊接的方法连成一整体，每侧不少于3个连接点，以确保连接台车左右两部分的梁拆除后，台车左右两部分都是稳定的；其后拆除连接台车左右两部分的梁，将台车分成左右两半，再将连接台车移动、调头架左右两半钢板的连接板割开，使台车左右两半能独立移动；其后利用5t导链先将台车左半部分向前直移8.5m，然后在该台车两侧各设一导链，其牵引点与台车中心对称，同时操作两导链，产生一个力矩使台车围绕其中心旋转，每次沿同一方向旋转30度，通过6次完成其180度的调头。其后再设置导链将台车直移至左线，继续再通过设置导链产生力矩使台车沿上次转动方向再转90度，然后使台车移动、调头架上的轨道与右线台车调头板已铺好的左轨对齐并连接；同理将6#台车的右半部分移动、调头、再移动至右线末端，并使台车移动、调头架上的轨道与右线已铺好的右轨对齐并连接；然后微调台车左右两半的位置，将台车移动、调头架的钢板恢复成一整体，再恢复左右两半的连梁，其后解除台车与台车移动、调头架的连接，利用导链将6#台车拉入右线预定位置，至此，6#台车调头完毕。然后同理完成5#台车的调头、移动。

11.5.4调头安全措施

1）所有人员进入现场必须佩戴安全帽；

2）在进行吊装之前应对吊装工具进行检查，如有损坏及时更换；

3）吊车操作人员须持有上岗证，吊装时须配有信号工；

4）在进行焊接作业时须开用火证。

5）在进行机械操作期间，必须执行工程机械的基本安全规程、操作规程，施工人员必须遵守国家、建设部和杭州地区有关安全施工的规定和文明施工现场的要求。

6）操作人员应熟悉机械设备的性能和工艺要求，施工人员必须持有上岗证，焊工必须有专业证书。施工中应严格遵守各专业设备施工规程和操作规程。

7）施工期间非操作人员不得进入施工区，以免发生危险。

8）施工前，须对施工人员进行班前安全教育。安全员或工长进行抽查。

9）施焊时，氧气瓶和乙炔瓶摆放应按焊接规范进行，焊工须持有焊工证。

11.6左线盾构二次始发施工

因西兴站所能提供的盾构始发场地有限，在盾构调头后的始发拟采用全地下分离式始发方式，即盾构主机与后配套台车暂时分离，利用临时管路连接，待盾构掘进100m始发段（试验段）后进行盾构主机与后配套台车的正常联结。在始发期间，直接从螺旋输送机口出渣装斗。

除需二次连接盾构主机与后配套台车间管路外，渣土及材料运输方式与正常运输有所区别。参见图1.6.1-26、1.6.1-27。

图1.6.1-26 西兴站站内运输线路平面示意图（出渣）

图1.6.1-26 西兴站站内运输线路平面示意图（进料）

在左线盾构隧道施工完毕，进入右线隧道施工时，在西兴站东段铺设"N"型道岔，在隧道出渣、进料过程中，为避免电瓶车顶推重车，利用电A、电B、电C共3辆电瓶车、2列拖车（每列编组为4节土斗+1节浆液车+2节管片车）进行作业。则每列车在出渣和进料过程中，与其它电瓶车及车节之间形成不同编组。

1）出渣列车编组：

（1）在A列车（4节土斗+1节浆液车+2节管片车）出渣时，B列车（4节土斗+1节浆液车+2节管片车）进料，为实现两列车岔开，则B列车停留在工作停留区；

（2）A列车在右线工作区分解为电A+4节土斗、1节浆液车+2节管片车；

（3）1节浆液车+2节管片车停留在右线工作区，电瓶车A拖拉4节土斗到道岔区，将4节土斗与电瓶车A断开，并与预先等候在道岔区的电瓶车C连接；

（4）电瓶车A返回右线工作区，与1节浆液车+2节管片车连接，并拖拉到道岔区，将1节浆液车+2节管片车与电瓶车A断开，与4节土斗连接，实现新的列车编组C列车；

（5）由电瓶车C拉C列车列组进入左线隧道出渣。此时，电瓶车A停留在道岔区。

2）进料列车编组：

（1）在C列车列组出渣过程中，在工作停留区停留B列车退回并进入到道岔区；

（2）将列车分解为1节浆液车+2节管片车、4节土斗、电瓶车B；

（3）将出渣时停留在道岔区的电瓶车A与1节浆液车+2节管片车连接，并拖拉至右线工作区，再将电瓶车A与1节浆液车+2节管片车分开；

（4）电瓶车A返回到道岔区，将电瓶车A与4节土斗连接，并拖拉至右线工作区，与之前的1节浆液车+2节管片车连接，实现新的列车编组A列车；

（5）由电瓶车A拉A列车列组进入右线隧道进料。此时，电瓶车B停留在道岔区。

3）综合列车出渣、进料过程，电瓶车A完成出渣2次，电瓶车B和电瓶车C各进料1次为一个循环，此时，电瓶车A接力2次，电瓶车B、C各接力1次。

11.7 盾构机的解体出场

11.7.1盾构机拆卸总体思路

1）南通区间隧道贯通后，盾构机置于接收基座，移至工作区域，然后进行拆卸。

2）拆卸顺序与组装顺序相反，后装的先拆，先装的后拆。

3）采用300吨吊机和150吨吊机配合吊装的方案。

4）拆卸之前对整机各部、各系统管路、电路与组件进行详细标识。

5）拆卸以拆卸作业指导书为依据有序进行。

11.7.2 拆卸原则

1、拆卸方案以厂商原始技术资料为依据。

2、在不影响起吊、包装、运输及保证设备不致变形的情况下，尽可能不拆得太零散。

3、拆卸方案围绕二次组装来制定。

4、拆卸方案与拆卸记录资料妥善保存，作为二次组拼的依据。

11.7.3 拆卸顺序

1、先清除刀盘泥碴。

2、断开盾构机风、水、电供应系统。

3、管线与小型组件拆除。

4、盾构主机吊出工作井，运往指定地点再组装或拆卸、解体、检修、包装。

5、后配套系统分节吊出。

6、零部件清理、喷漆、包装、储存。

11.7.4 拆卸工作注意事项:

1、在隧道贯通前，需全面仔细复查、补全盾构机、电、液各部件的标识。

2、拆卸专用拖车、牵引车连接装置准备完好。

3、检查各种管接头，堵头短缺数量、规格并补齐加工。

4、贯通前进行主机，后配套及其辅助设备的带负荷性能测试，以全面鉴定各机构、设备的性能状态，为拆卸后及时维护、修理和制定配件计划提供依据。

5、无论何种零部件储存前均需检查标识。

6、零件入库存放前检查零件性能状态，并对短缺损坏的零件列出配件清单。

11.8 特殊地段的掘进

本工程盾构所穿越的主要特殊地段主要有：

1、粘性土（岩）层

在南方医院站～同和站区间，盾构机主要穿越可塑状花岗岩残积土层〈5H-1〉、硬塑或坚硬状花岗岩残积土层〈5H-2〉；梅花园站～南方医院站区间盾构始发和接收段也将穿越〈5Z-2〉（隧顶）、〈5H-1〉和〈5H-2〉地层

在以上砂质粘性土地层中的盾构掘进，需特别注意"泥饼"现象产生。

2、软硬不均地段

本标段在南方医院站～同和站区间隧道断面内地层多处存在"上软下硬"现象，隧道顶部多穿越〈5H-1〉或〈5H-2〉、〈6H〉层，隧道下部多穿越〈7H〉、〈8H〉，甚或〈9H〉层。

在上软下硬的地层中掘进时，由于盾构正面岩石强度差异大，因而在同样的推力作用下，土体所产生的压缩变形不同，从而导致盾构在掘进时反作用力分布不均，姿态难以控制，对相对软弱地层会产生较大扰动，甚至由于土压的失衡会造成土方的大量亏方，造成地面较大的沉降或塌方。而在发生姿态超标的情况下进行纠偏则会更大的扰动软弱土层，造成严重的地面沉降或塌方。

3、含球状风化岩（孤石）地层

本标段梅花园站～南方医院站区间地质钻孔揭示有强风化岩层中球状分化孤石发育。在YDK-2-793左线位置上方的钻孔MCZ2-N048中显示的孤独石位置在左线隧道结构范围内，但体量较小，厚度为3m，孤石为中风化混合花岗岩<8Z>，天然单轴极限抗压强度最高值为31.6Mpa。

在南方医院站～同和站区间右线隧道上方的一个初勘钻孔MCZ2-N074（ZCK-4-319）中在全风化岩层<7H>中发现球状风化花岗岩孤石，孤石为微风化花岗岩层<9H>,岩石天然极限抗压强度最大达到为145.7MPa，但孤石顶板位置基本与隧道底板平齐，仅侵入隧道底板以上0.38m。

其它未做详勘和补勘钻孔部位也可能存在孤石。

舱内的球状风化岩极易造成排土口堵塞，舱外的球状风化岩将与盾构刀盘做相对运动，造成刀具严重磨损、甚至因刀盘受力不均而损坏。

4、穿越建（构）筑物

本标段盾构掘进施工影响范围内的主要建构筑物有：云东小区A栋、旧广从路4#天桥、旧广从路排水暗渠、南方医院内科楼、南方医院门诊楼、南方医院天桥、京溪路暗渠、白云区同和镇百灰场村经济合作社综合楼、圣地亚哥商场、圣地亚哥中心、圣地亚哥酒店，为确保盾构施工不影响地面建筑，避免造成地面沉降超过允许值，危机建（构）筑物。

5、富水地段

本标段盾构大部分穿越裂隙水丰富地段，大量的、不可预测的水很可能造成喷涌。在富水岩层掘进时，管片很容易产生上浮。

以上特殊地段的盾构掘进控制措施参见第3章。

11.9 对盾构掘进过程中突发险情的预案

11.9.1 盾构隧道过建（构）筑物时的应急预案

1、根据地面建（构）筑物与隧道的相对位置、地面建（构）筑物结构形式及基础类型、围岩条件、施工方法等，对沿线建（构）筑物在施工过程中可能产生的变形情况做尽可能精确的预测。在建（构）筑物周围设置测点，观测盾构穿越前后地表发生的不均匀水平位移和沉降量，据以判定建（构）筑物的安全性，同时对隧道施工影响范围以内的所有建筑物及构筑物建筑群进行沉降及倾斜监测，建（构）筑物变形监测在盾构机开挖面附近每天进行及每周进行后期观测直到沉降稳定，当建（构）筑物的某一部位或构件变形过大时，迅速采取有效的维修加固措施，确保建（构）筑物结构安全和正常使用。

2、项目部成立应急领导小组，由一名项目副经理任组长，小组成员由项目部各部门负责人参加，各部门选择有责任心的人参加应急小组。提前对可能出现的险情制定应急方案并进行演练，预备应急物资，并事先和建筑物业主建立有效的联系，一旦出现险情，应急小组人员立即就位，各负其责，立即组织实施应急方案，排除险情。对出现严重险情或有其趋势的房屋，迅速将建筑物内人员疏散，设置安全警戒线，严禁其它人员进入警戒范围内，并马上组织对房屋进行加固。

3、沉降控制标准

（1）隧道施工引起的地表沉降和隆起均应控制在环境允许的范围内，应根据周围的环境、建筑物的基础和地下管线对变形的敏感程度，采取稳妥可靠的措施。盾构法施工时，一般情况下地表沉降量应控制地表沉降值不超过30mm，地表隆起值不超过10mm。

（2）盾构通过建筑物时应根据其对沉降的允许值制定建筑物的地表变形的警界值，房屋倾斜不超过3‰。盾构推进中实行信息化施工，加强量测工作。盾构机掘进时会产生地表纵、横向沉降槽，判断盾构施工对建筑物的影响除有地表最大沉降值外，还需注意沉降槽坡率，及沉降的速率。由于房屋位于沉降槽不同部位，所以除产生最大沉降外，还会产生不均匀沉降。对砖混结构房屋来说不均匀沉降将是对房屋更为有害，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）的规定允许沉降值如下：

1）砖混结构、条形基础：

基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值：0.002

2）框架结构、桩基础：

0.002 L L-相邻桩基础的中心距离（mm）。

针对建筑物自身结构情况和以往施工经验，确定表12-5为盾构通过建筑物监测主要控制标准和采取的相应措施。

表11-5 主要控制标准和采取相应措施

11.9.2 人员进入土仓带压作业的预案

施工组织中预先安排了换刀和检查工作面状况的地点，并在盾构到达该地点之前进行土体加固，确保地层稳定，在土仓内不必带压作业。但在土压平衡模式下掘进期间，遇到特殊情况，需要更换刀具、检查工作面状况及排除意外故障时，或在预定的、但地面不具备加固条件的的换刀地点进行刀具的检查与更换时，人员需要在土仓内带压作业。

1、人闸构造和功能

人闸由主舱和预备舱组成，两舱被压力门分隔开。主舱利用法兰与中间舱进行连接，中间舱直接焊接在压力密封隔板上，主舱通过密封隔板上的一扇门可以进入土仓。预备舱从侧面与主舱连接在一起，使得进入预备舱必须首先通过主舱才能实现。预备舱用于在压缩空气起作用的过程中向内或向外传送工具以及应急。

根据舱的大小，主舱可以进3人，材料舱可以进2人。主舱和预备舱都是分开操作的，内部都配有通讯系统、排气阀和通风阀、时钟、气压表、温度计、供暖等设备。

排气阀和通风阀只在意外情况发生后人员被堵在里面时使用；正常情况下，进出人闸都有舱门负责人来操作；舱门负责人操作两舱的排气阀和通气阀、通讯系统、气压表、人闸通风用的流量表、以及带式录入系统等设备

人闸通过安装在台车上的空气压缩机站供应压缩空气，管路配有相应的滤清器和安全阀。

2、人员带压作业操作顺序

（1）调节保压系统

检查和清洁盾构前体压力挡板后的压缩空气调节站，确认此系统工作正常后关闭所有的阀门，防止碴土进入管路中。

为了检查刀盘或更换刀具的方便，须把土舱的碴土经螺旋输送机按要求排出一定的数量，停止刀盘和螺旋输送机并关闭螺旋输送机的舱门，此时舱内的土压将会降低。

打开保压系统的所有阀门，调节压缩空气站，使得土舱的气压保持或略高于原来的土压。

继续升压，直到土舱顶部的土压传感器显示气压值为压缩空气站调节值。

（2）人员舱操作

人员舱的操作由受过专门培训的人舱管理员执行，管理员需要用到的操作和显示元件均放在人员舱的外面。

检查所有部件（显示仪/条形记录器/加热系统/钟/温度计/密封和阀门）功能。

必须严格遵守和执行国家有关空气舱升/降压的规定和所有安全规则。

通过了压缩空气测试并经过了相关培训的人员方可进入人员舱工作（暂时患有流感或穿着湿衣服等不能进入）。

（3）主舱

1）主舱升压

工作人员进入主舱，打开主舱内的双倍条形记录器并检查是否正常工作，纸张是否充足。

关闭主舱室的舱门并确定正确锁好。

人员舱管理员要通过电话一直与坐在主舱中的人员保持联系。

人员舱管理员慢慢地打开通气主阀门，并按照说明缓慢地增加主舱室的压力直到到达预定的压力值（随时监测主舱内人员的健康状况，一旦出现任何微小的不适现象立即中断）。

主舱内的工作人员可按照要求调节加热系统。

主舱与土舱之间进行压力补偿后，主舱的人员便可打开两者之间的闸门。

当主舱室的压力等于土仓的压力时，工作人员方可进入土仓工作。

人员舱管理员停止条形记录器。

2）主舱降压

工作人员离开土仓进入主舱。

关闭主舱与土仓之间的门和压力挡板上作压力补偿用的舱门。

主舱内的人员通过电话与人员舱管理员联系。

人员舱管理员打开条形记录器。

人员舱管理员打开泄压阀门开始缓慢地降低主舱中的压力，并同时观察压力表和流量计。

与此同时，人员舱管理员打开通风阀门开始通风，但不升高压力。

继续调节通风阀门直到使得主舱压力能稳定而缓慢下降，流量计的值必须保持0.5立方米/每分钟/每人。

当主舱内的压力降低到一定的值后，人员舱管理员调节阀门保持此时压力值。同时观察流量计保持通风良好。

在压力保持阶段，必须观察压力表和调节阀门保持压力的正常。在降压过程中主舱内的人员可打开加热系统，温度范围在15～28℃之间。

此后，可打开主舱的舱门，人员离开主舱。

人员舱停止条形记录器，填写记录表（日期/时间/压力/人数等）。

3）预备舱

预备舱用于当土仓与主舱正在压力下工作时容纳材料、工具和工作人员等；预备舱的升压和降压操作与主舱的操作类似。

4、通过人员舱运输刀具/工具/材料

a、主舱压力升到设定值且保持稳定后打开主舱与土仓的舱门。

b、把需要的刀具/工具/材料/人员送到预备舱，关闭舱门。

c、按照预备舱升压操作使预备舱压力达到设定值且保持稳定。

d、打开材料舱和主舱之间的门，通过主舱把所需刀具/工具/材料和人员送到土舱。

e、人员进出和材料运输必须保持人员舱通道畅通无阻。

f、遵循操作规程和安全规定且防止材料/工具坠落或滚走的情况发生。

4、安全技术措施

（1）必须严格控制土舱与人员舱的压力，一般控制在0.8～1.6bar，舱内工作时间严格控制在2～4小时。

（2）有压状态下进入土仓内作业前，土仓内的碴土排至仓高的1/5以下。

（3）在有压状态下进入土仓内的工作人员必须经过体检并具有相应的作业资质，在工作前要进行严格的技术交底。

（4）严格控制减压监视。

5、医疗方案

（1）气压作业对人体的危害

1）氮麻醉：氮气会造成与酒精中毒类似的麻醉效果，影响正常行动。

2）氧中毒：如果长期处在氧浓度大于25%，压力大于1bar的环境中，即可发生人体肺部氧中毒，如果浓度和压力更大，则还会引起中枢神经中毒。

3）动脉气体拴塞：任何深度吸收的空气都可膨胀，若不让其自由逸出，可使肺膨胀和肺泡压力上升，可能导致气体进入肺静脉，形成血栓。特征，早期的神志丧失，可伴有或不伴有抽搐或其他中枢神经系统症状，有时可以发生从行为改变到轻偏瘫的轻度症状和体征。

4）减压病：因周围压力降低，促使溶解于血液或组织中的气体形成气泡所致的疾病。特征，为疼痛和或神经系统症状。

5）气哽：一种呼吸道减压病，虽然罕见但后果严重。

6）瘙痒、皮疹和少见的疲劳

7）气压性骨坏死：一种无菌骨坏死。邻近关节面的病损可损害关节，引起长期疼痛和严重丧失劳动力。

（2）预防

1）人闸操作员接受系统培训，掌握减压病的防治方法，学会使用"急救再加压表"。

2）保证压缩空气的足量供应，补偿压气泄漏。

3）必须配备柴油备用空压机，以用停电时的紧急减压撤离。

4）注意遵守安全建议

5）严格遵守减压规程

6）做好加压供气（高压管路系统、装备检查、检修、保养、配气）及加压技术保证等工作。

（3）气压作业人员基本守则

1）.进行压气作业之前8小时不得饮用酒精饮料。

2）进行压气作业之前不要长时间加班。

c、压气工人应当确认他们已得到适当的休息和睡眠。如果对身体的不适不能确定，压气工人不得进入压气环境。如果有任何疑问，应在进入工作之前请教压气作业主管。

3）高压下不要进行重体力劳动

4）十分注意火灾危险

5）压气中工作时，需饮用大量的不含酒精和不燃烧的饮料。

6）减压之前更换干燥、洁净和暖和的衣服。

7）压气下不要抽烟。

8）减压过程中不要睡觉。

9）减压后6小时不要从事剧烈运动

10）减压后24小时之内不得乘坐飞机

（4）治疗

在施工前与附近医院取得联系，如需进行加压作业，请医院的同志携带相关设备，进驻施工现场。一旦出现情况及时有效的进行处理。

及时送入高压舱中再加压治疗唯一有效的方法，并且应该越快越好，以免发生严重而持久的损害。必要时尚需辅以其他对症治疗措施，如补液或注射血浆以治疗休克等。出舱后，应在舱旁观察6～24小时，如症状复发，应立即再次加压治疗。如有肌肉关节痛
，在加压后，可进行全身热水浴
，并可用按摩及理疗等。

11.9.3 盾构机较长时间停机的处理预案

由于一些特殊原因，需要安排盾构机较长时间停机。采取以下措施，保持停机期间的地层稳定和盾构机设备的正常运转。

（1）停机前，依据具体的停机时间制定详细的停机方案与计划，安排监测组和盾构队组织专人负责停机期间的工作。

（2）做好停机前的最后一环的掘进，调节停机时的土仓压力比设定压力略大于0.2～0.3bar。

（3）根据同步浆液的初凝时间，安排停机5～7小时后，再掘进50～100mm。掘进过程不进行注浆和出土，防止浆液凝固盾尾密封刷。

（4）如果停机时间较长，通过中盾和前盾的膨润土加入系统，在盾体周围注满泥浆，保持地层稳定，同时防止周围土体与盾体固结，避免盾构机再次掘进时土体摩擦力过大。

（5）间隔一定时间后，在刀盘内添加泡沫，通过刀盘旋转搅拌土仓内的碴土，防止形成泥饼。

（6）加强对盾构机土仓压力的监视和调整，根据地层情况确定土仓压力警戒值。当土仓压力低于警戒值时，通过膨润土系统加入泥浆来保持土仓压力。

（7）加强对地面的监测，及时反应地层的变形情况。

（8）如果停机时间超过3天，需要定期做小距离的推动。

（9）停机期间，按正常保养程序对盾构机进行保养。

11.10 盾构机的维护保养

盾构机是盾构工程的关键机械，必须要维持盾构机的正常使用，才能保证工程的工期和隧道质量。因此必须按照规定的盾构机维护保养制度认真合理地维护盾构机，保证设备完好率和利用率。现拟定本标段盾构机的维护保养内容如下：
表12-6 盾构机最初的维护操作项目表

表11-7 盾构机使用前和使用后的维护作业项目表

表11-8 盾构机必需的维护作业项目表

表11-9 盾构机日保养和日检查项目表

表11-10 盾构机周保养和周检查项目表

表11-11 盾构机月保养和月检查项目表

表11-12 盾构机季度保养和季度检查项目表

表11-13 盾构机每半年的维护保养和检查项目表

表11-14 盾构机每年的维护保养和检查项目表