盾构机施工（精选8篇）
我局盾构机分布分散，人力、设备资源没有形成合力，相比较下，3公司使用盾构机施工较早，有一套成熟的人力资源管理模式。但是，当前五公司，武汉公司分别有盾构区间项目需要施工，这两个公司在盾构施工方面缺乏经验，能不能把局所有的盾构机统一由一个机构进行管理，各种资源容易形成合力，再就是有成熟的施工经验和人员，能够实行单机核算，通过单机核算规范施工现场、物资、预算合同等部门的一些工作方法和流程，完善基础管理工作，堵塞漏洞，并为项目定额提供数据支持。
1、单机核算的方法 1.1 单机核算的概念
单机核算是对1 台（套）机械设备在施工生产过程中的各种消耗支出和创造产值收入的比较，它与设备在企业中的投入和产出有直接关系，是设备管理的重要环节。盾构施工单机核算是指对盾构机及其配套设备在施工过程中的各种材料物资的消耗和维修保养所发生的费用。
1.2 单机核算的组成要素
核算要素分为收入和支出，收入要素是设备的产出，即产值；支出要素是设备完成产值所消耗的原材料、社会资源、人工劳动等，即成本。盾构施工单机核算是单位工程量内每台盾构机及其后配套设备机械的产值与成本的核算，产值与成本之差即为收益（效益）。1.3 单机核算的方法
此项工作主管部门为预算合同部，相关部门为材料部、机械部和现场施工管理人员。
（1）工程部现场施工管理人员每天及时填写《工程机械运行日志》《工程施工进度与用工情况表》，保证数据的真实性、准确性。每月20 号将所填资料送交预算合同部。（2）设备材料部
计算每台自有设备的月折旧费，记录大修费和经常修理费及修理占用时间，核算安拆及辅助设施费的月摊销费用，掌握操作手工资情况。每月20 日填写《设备成本费用月统计表》送交预算合同部。做好每台设备在完成进度产值所消耗和使用的各种配件、材料等名称、规格型号、编号，领用时间、数量。在领用材料中必须建立“以旧换新”的制度，防止“多领少用”的现象，同时细心做好物品出库手续，每月20 日将记录复印件送交预算额合同部。（3）预算合同部
① 根据现场提供的工程机械运行日志，做好《设备运行单机统计台帐》。
② 根据单机统计台帐和设备部提供的《设备成本费用月统计表》及外租设备的摊销费用，核算自有机械的实际月成本费用和外租设备的利用率等，为项目领导在施工管理决策方面提供参数。单机核算在盾构施工管理中的应用在盾构施工管理过程中的单机核算，主要核算两个方面： 盾构消耗材料的核算与盾构施工机械设 备维修费用的核算。2.1 核算内容
消耗材料费用主要包括：
（1）盾构机正常掘进所需的消耗物资，主要包括盾尾密封脂、HBW、EP2、水、电等。
（2）管片拼装及注浆所需的消耗物资，主要包括砂、水泥、膨润土、水玻璃、联接螺栓等。
（3）周转材料的消耗，主要包括轨枕、轨道、走道板及支架、定轨器、轨道压板、鱼尾板、联接螺栓防护红绳、水管及附件、水管支架、风筒及挂钩、高压电缆及挂钩、高压转接箱、照明线、灯架及照明灯、电话线、电箱、电缆、托架、反力架、洞门止水装置（B 板、扇形压板、洞门止水橡胶帘布板）等。
（4）其它消耗物资包括充电房材料消耗，以及氧气、乙炔、焊条等其它不能再回收利用的小五金材料及意外抢险消耗物资等。2.2 核算方法
盾构机姿态控制包括盾构机体滚动角控制及轴线偏差控制。 (1) 机体滚动角是指盾构机在掘进过程中土体反作用于刀盘而传递至中体发生的滚动偏差, 如盾构机滚角过大, 则机体不能够保持正确的姿态, 直接影响管片拼装质量。 (2) 轴线偏差是指盾构机体轴线 (盾构机盾尾中心与刀盘中心的线段) 与设计轴线的的偏差。
1 影响盾构机姿态的因素
1.1 不同的地层条件
盾构机在掘进过程中同一断面中出现两种或以上不同性质的地层, 肯定会引起姿态变化, 特别是差异较大的更为突出。如上软下硬地层 (上部为淤泥质层或砂层, 下部为风化岩层) , 则盾构机的轴线方向易向上偏移。
1.2 土压变化
在掘进过程中的保持土压力稳定, 防止突变。出渣控制不好, 多出或少出, 引起盾构参数变化都有可能导致盾构机姿态的变化。
1.3 人为控制因素
盾构机操作手的技术水平与经验直接应将到盾构姿态的发展趋势, 其中包括了盾构机操作手如何通过盾构机现有姿态、盾尾间隙及千斤顶行程等因素去判断, 然后作出正确的管片选型是盾构机姿态趋势发展好与坏的关键。
2 盾构机姿态控制的一般细则
盾构机的方向纠偏直线段时应控制在±30mm以内, 在缓和曲线及圆曲线段, 盾构机的方向纠偏应控制在±50mm以内 (广州地铁施工掘进姿态检验批主控项目要求) 。尽量保持盾构机轴线与隧道设计轴线平行, 否则, 可能因为盾构姿态偏差导致盾尾间隙过小, 造成管片错台及崩角。
当掌子面土体较为均匀, 土体强度不高的情况下 (一般低于30MPa) , 盾构机的姿态控制相对容易, 此时, 通过合理调节各分区的千斤顶推力, 保持盾构机轴线吻合设计轴线, 同时注意管片选型应符合盾尾间隙要求, 防止盾尾间隙过小造成的干涉, 间接影响盾构姿态。
当开挖面遇到硬软程度不均而且又是处在曲线段时, 盾构机姿态控制比较困难。此时, 可降低掘进速度, 合理调节各分区的千斤顶推力以及正确管片选型, 当出现偏差过大时, 纠偏不可过急, 有必要时可考虑使用超挖刀。
当盾构机遇到上软下硬土层时, 为防止盾构机“抬头”, 要保持下俯姿态;反之, 则要保持上仰姿态。掘进时要注意上下两端和左右两侧的千斤顶行程差不能相差太大, 一般控制在±20mm以内。
在小半径曲线段掘进时, 应提前转弯, 即根据曲线半径的大小不一样让盾构机向转弯方向偏移一定量, 一般曲线半径大于2000mm的, 偏移量取10~15mm, 曲线半径小于500mm, 偏移量取25~35mm。
在盾构机姿态控制中, 推进油缸的行程以及盾尾间隙控制是重点。对于1.5m宽的管片, 千斤顶行程应控制在1750mm左右, 行程差控制在0~40mm内, 行程过大, 使得后盾与管片之间的夹角增大, 受力不均, 导致管片错台以及崩角。
3 不同地质条件下盾构机掘进姿态的控制
3.1 淤泥质土层 (或砂层) 中盾构机掘进姿态的控制
盾构机在软弱地层或者砂层中掘进时, 由于地层自稳性能差, 为控制盾构机姿态偏差在允许范围内 (±100mm) , 避免盾构机蛇形量过大造成对地层的过量扰动, 宜将盾构机掘进速度控制在30~35mm/min之间, 刀盘转速控制在1.5r/min左右。由于软弱地层中无法给盾构机提供足够的纠偏反力, 完全依赖于管片的反力纠偏, 一旦轴线偏离则纠偏难度大, 因此该段地层中掘进时, 五组千斤顶推力应较为均衡, 避免掘进过程中因千斤顶行程差过大 (≥50mm) 而造成推力轴线与管片中心轴线不在同一直线上。在掘进过程中应根据实际情况加注一定量的添加剂以保持出土顺畅, 尽量保持盾构机的连续掘进, 另外要严格控制出土量防止超挖, 同时须控制同步注浆量以保证管背间隙被有效填充。
3.2 全断面硬岩地层中盾构机掘进姿态的控制
全断面硬岩地层属于均一岩层, 盾构机在该类地层中掘进, 其轴线姿态能较好地控制, 在掘进时保持各分区千斤顶推力均匀, 总推力和掘进速度均匀, 即可保持盾构机较好的姿态。
该类地层中滚角发生变化大且快, 需频繁反转刀盘来调节滚角偏差。且注意刀具磨损情况, 如发生刀具的局部磨损或脱落, 特别为边缘滚刀和刮刀的偏磨, 也可造成盾构姿态的偏差, 故在千斤顶推力均匀的情况下, 如发生姿态偏差或不受控, 则需要开仓检查刀具, 必要时更换新刀及使用超挖刀。
4 管片选型
在盾构施工中, 正确的管片选型对盾构机保持良好的盾构趋势及姿态纠偏极为重要, 一旦选型失误, 盾构机姿态将持有一段距离的失控, 纠偏相当困难。
管片包括标准环管片与转弯环 (右转弯、左转弯) 管片, 转弯环最大楔形量为38mm。当掘进隧道曲线或者盾构姿态纠偏时, 通过应用标准环和转弯环来拟合隧道。
图1为右转弯环管片安装顺序图。
由图1可得知, 不同的安装K块点位, 管片最大楔形位置不同;管片通过不同点位的拼装, 就可以实现隧道的调向。左转弯环管片与右转弯环相反, 标准环无楔形量。
管片选型的原则有:
4.1 管片选型要适合隧道设计线路
在盾构施工前, 先行对设计隧道进行管片拟合, 通过拟合, 就大致上知道整个隧道需要多少标准环、左转弯环、右转弯环。盾构施工中, 管片的选型基本上与拟合管片选型相符。
以APM3标隧道工程最小圆曲线段为例 (最小圆曲线半径400m, 长度130m) 计算出标准环与转弯环的布置。
式中:A———一环转弯环拼装后管片轴线的偏转角度。
计算得出:A=0.4031
根据圆心角计算公式:
将A=0.4031代入上式, 得出L=2.812m, 每隔2.812m需要拼装一环转弯环, 管片长度1.5m, 也就是说, 在400转弯半径的圆曲线上转弯环与标准环的比例为1:1。
4.2 管片选型要适应盾构机趋势
千斤顶行程及盾尾间隙偏差不大的情况下, 当盾构机的趋势偏向右, 则应选择右转弯管片;反之, 则选择左转弯管片。这样才能保证在掘进完下一环后保持好盾尾间隙、千斤顶油缸与管片面的受力均匀。
4.3 管片选型要适合千斤顶行程、盾尾间隙
管片选型的首要条件就是要适合千斤顶行程与盾尾间隙。
以德国海瑞克S181/S182盾构机为分析对象, 此类盾构机共有五组油缸, 分为A、B、C、D、E组, 如图3所示。
盾构机就是依靠这五组千斤顶油缸推在管片上产生的反力向前推进的。每组油缸都有行程测量系统用以控制推进行程, 千斤顶行程与盾尾间隙有着密切的关系。举个例子, 当D组的行程比A、B组的行程大时, 则平面上盾构机轴线与管片轴线不平行, 成一定的夹角, 盾构机的趋势向右 (相对于管片轴线) , 此时盾构机往前掘进过程中, 盾尾间隙的变化趋势是右边盾尾间隙变小, 左线盾尾间隙增大。此时, 通过管片安装顺序图, 应选择最大管片环宽位置放在千斤顶行程较大的位置, 管片选型:R1或R11。
盾尾间隙是管片选型的一个重要依据。当选型不当, 盾尾间隙过小时, 就会造成盾尾刷被挤压摩擦破坏, 管片错台等现象。每次管片安装前, 应对盾尾管片的上、下、左、右四个位置的盾尾间隙进行测量, 当盾尾间隙最大差达到30mm以上, 则需要安装转弯环进行调节。基本的原则是:将最大管片环宽位置放在盾尾间隙较小的位置。
管片选型的三个原则相辅相成, 在实际盾构施工中, 需综合考虑盾构参数, 如设计轴线走向、盾构机姿态趋势、千斤顶行程差及盾尾间隙等, 作出最有利的盾构机姿态发展的管片选型。
5 盾构姿态纠偏措施
当盾构机姿态与设计线路出现偏差时, 就得对盾构机姿态进行纠偏, 针对海瑞克S181/182被动铰接盾构, 重点采取以下措施, 进行姿态控制和纠偏。对推进油缸进行检查与维修, 使调整推力时, 能够及时调整到位, 并且能够保持稳定, 推进压力及形成数据准确。
盾构机姿态在超过±50mm时, 应马上调整推力, 并配合管片及调整铰接, 逐步调小到允许范围之内;姿态在超过±75mm时, 应立即停止掘进, 向技术部及项目部汇报, 在分析总结原因并确定下一步纠偏掘进措施或方案后, 再按照拟定措施掘进。
当盾构机姿态已经调整到向隧道设计轴线方向 (判别方法为盾构机姿态为负时, 趋势值为正;盾构机姿态为正时, 趋势值为负) 时, 及时减小趋势值, 在盾构机姿态接近隧道设计轴线 (±10mm) 时, 将趋势值调整到±2之内。正常掘进时, 严格控制盾构机水平 (竖直) 方向的趋势值控制在±5之内, 极特殊情况因纠偏需要也不能超过±10。对因测量移站造成PLC显示姿态的变化, 根据测量部门总结经验规律, 操作人员借鉴并参考。
同时, 根据盾构机掘进的特点, 纠偏过程中, 在以下几个方面注意进行控制:
(1) 在正常掘进过程中, 保持盾构机竖直方向姿态的趋势在±2 (‰) 左右, 防止盾构机掉头。
(2) 水平姿态控制在±20mm以内, 转弯段向圆心方向增加20mm左右, 为管片在脱出盾尾后应力释放而向外侧 (切线方向) 位移预估一定的提前量, 避免管片姿态超限。
(3) 在盾构机姿态趋势大于7 (或小于-7) 时应暂停掘进, 分析出造成的原因后, 调整油缸编组的推力或铰接行程, 使趋势值在±5之间变化。
(4) 盾构机纠偏, 水平及竖直姿态调整量控制在不大于10mm/环, 一般在7~9mm/环;盾构机姿态的趋势值 (水平及竖直) 的变化必须控制在±2/环 (趋势值为正则减, 为负则加) 以内。
(5) 推进油缸最大行程控制在1700~1850mm之间, 行程差0~30mm, 保证在行程差达到最大值时基本上用一环转弯型管片 (最大可调整长度38mm) 即可调整好, 使下一环管片受力面与推进油缸及盾构机掘进方向基本垂直。
(6) 推进油缸左右两侧压力差控制在50bar以内, 上下压力差控制在100bar以内。铰接行程长度0~140mm, 控制在40~80mm, 行程差:0~50mm, 以保证盾体 (前体及中体) 与盾尾轴线夹角不致过大。
6 实例分析
以APM3标盾构隧道工程为例, 工程左线掘至512环时, 当时盾构机的姿态为:水平方向-29/-24 (趋势-1) ;垂直方向-37/-54 (趋势2) , 因为临近出洞, 盾构机操作手需立即将盾构机水平方向纠偏至+10mm, 操作手在掘进过程中加大A, B组千斤顶油缸压力, 但盾构机的水平趋势仍未能由-1调节至1, 相反, 水平趋势由-1增至-3。通过分析495~511环盾构姿态及管片选型数据, 发现495~504环盾构姿态都很好, 管片选型亦无误, 原因在于505~509环的管片选型, 505环开始管片已经有偏右 (相对设计轴线) 的趋势了, 操作手没有分析到, 仍在506~509选型右转弯管片来调节垂直方向偏差, 而没有留意到同时将水平方向的管片趋势向右扩大, 直至512环才发现, 详见表1;此时, 管片趋势与设计轴线偏差大, 且盾构机A、B组千斤顶油缸行程比D组大35mm, 故不能再加大A, B组千斤顶油缸压力, 否则导致行程差过大, 千斤顶油缸与管片受力不平衡, 容易引起管片破裂、错台。只能通过拼装左转弯环调整千斤顶行程差以及拟合设计轴线, 慢慢将盾构机姿态纠正。
通过以上实例分析, 盾构机操作手在掘进过程中管片选型未综合考虑拟合设计轴线造成盾构机姿态进入难于纠偏的状态, 所以, 盾构机操作手在姿态控制上不但要掌握盾构通过不同地层的掘进控制, 还要综合考虑设计轴线走向、盾构机的趋势、千斤顶行程差及盾尾间隙等方面因素, 作出正确的管片选型。
7 结束语
在盾构施工中, 盾构机掘进姿态的控制是一件极为重要的工作。盾构机的掘进姿态主要通过调整五组千斤顶油缸推理来实现, 管片选型调整千斤顶油缸行程差与盾尾间隙是为了更好的配合盾构姿态的调整。盾构机操作手在掘进过程中的每一个决定都关系到盾构机姿态控制的好坏, 所以盾构机操作手的操作技能、经验及综合素质为决定盾构掘进姿态好坏与成型隧道质量的关键。
参考文献
[1]周文波, 编著.盾构法隧道施工技术与应用, 2004, 11.
关键词：盾构机；施工；设备解体
1.工程概况
北京地铁四号线20标段范围为一站两区间。其中北宫门站～龙背村区间隧道单线长度为506.7m，此区间包括一座地下二层框剪结构的盾构接收井。北～龙区间原设计工筹为盾构机从北宫门车站右线始发，到达北～龙区间盾构接收井后进行掉头从而完成左线的掘进。
2.原设计正常工序流程
盾构接收工艺按照业内正常的做法，即在盾构机出洞到达前，要完成盾构接收井的围护和主体结构，并且做好盾构的接收准备。（如洞门的凿除、接收架的安放、固定、洞门帘布的安装等）具体见盾构接收施工流程图为：施工准备→盾构接收井施工→洞门部分凿除→洞门密封的安装→接收托架安装→到达段掘进→贯通后步上接收托架。
3.实际工筹安排
在实际施工过程中盾构接收井施工范围受到部队加油站拆迁的影响，导致接收井无法施工。项目上考虑了将接收井沿线路方向前后移动的设想，并邀请专家、设计、监理及业主一起讨论，实地踏勘考察，由于周边交通道路及河流等环境的影响，不具备迁移条件。考虑已经影响到隧道洞通及洞内安装、铺轨等一系列目标节点工期，为了保证施工进度，各方经过专题讨论后同意，决定盾构机从北宫门车站北端头右线始发，到达北～龙区间盾构接收井后停机。一旦拆迁问题解决，立刻组织接收井围护结构、土方开挖及支撑施工，从而开挖出盾构机后进行解体、吊装，运至北宫门车站北端头左线二次下井始发完成剩余隧道的掘进；左线始发、掘进的同时，接收井进行主体结构施工。（详见图3.1）
4.施工过程中采取的保障措施。
4.1 确保盾构机准确无误的到达停机位置所采取的措施。
（1）停机前做好洞内的控制测量；
（2）加强人工测量检测盾构机的导向系统是否正常；
（3）确定盾构机的停机里程；
（4）根据盾构机的几何关系和导向系统的显示里程，推算出盾构机的实际掘进里程，最终使其到达指定的停机位置；
（5）停机后做好盾构机上方的地面监控量测。
4.2 在不具备安放接收架的情况下安全的开挖出盾构机并且进行解体、吊装所采取的措施。
盾构接收井地质情况在地勘报告中显示地面下10米至21.6米范围内为砂卵石层，盾构机停机位置埋深在10米，主要地层为粉细砂及卵石层。盾构接收井内的土方开挖作业意味着盾构机即将被挖出，进一步等待的将是解体、吊装。在不具备安放接收架的情况下，结合了地质情况的特点，为了保证盾构机在开挖、解体及吊装过程中的安全，采用了盾构下方土体注浆加固及支撑的方式来保证安全。解决了在不具备安放接收架的情况下成功的完成了盾构机解体、吊装的安全问题。
施工方案
a、北-龙区间盾构接收井盾体下部注浆加固深度为4.4m，纵向间距250mm，横向间距500mm两排布设；分别倾斜和垂直打入砂卵石层中，深入基底下1m，斜管与直管梅花形交错布置，进行注浆加固；临时支撑采用［28b三角支架间距0.8m沿盾体两侧进行支撑，三角支架之间采用同材料连接钢架进行连接，形成整体支撑体系，以保证在开挖盾体及解体过程中的安全。
施工工艺及浆液参数如下：
b、双液注浆
施工参数
加固范围：盾体下部砂卵层；加固深度：4.4m；
浆液选择：水泥-水玻璃双液浆；浆液配比：水灰比0.8∶1~1∶1；
水玻璃浓度35~40Be’；水泥浆与水玻璃的体积比为1∶0.6；
注浆压力：0.8-1.0 MP； 凝结时间：30-40s
孔位布置：间距500X250； 扩散半径：600mm
土层孔隙率：60%-85%； 土层填充率：0.9
浆液注入率：0.63；浆液消耗系数：1.1
4.3盾构机在地下长时间停机采取措施。
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。
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。
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。
盾构停机时间较长，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。
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。
加强对地面的监测，及时反应地层的变形情况。
每隔3天，需要定期做小距离的推动。
停机期间，按正常保养程序对盾构机进行保养。
4.4主体结构未施工的环境下，在深基坑周边完成盾构机解体、吊装重物作业所采取的安全措施。
由于盾构机已经停放在龙背村接收井里，无法按照正常的程序解体、吊装（正常工序即施工完主体结构后再进行接收）。鉴于此情况，为确保基坑安全，吊装过程不向基坑施加侧压力，实施了施工吊车承台桩及承台梁的方案。主要施工方法是在吊车支点位置施工承台桩，承台桩为直径1000mm的钻孔灌注桩，将其与承台梁连接，承台梁中心及周边采用300mm厚C25混凝土回填。承台桩打桩深度与接收井围护桩一致，承台梁与冠梁采用泡沫板进行隔离，防止吊装过程中挤压冠梁而形成不安全因素！
4.5盾构机进出洞的控制。
4.5.1盾构进、出洞端头加固
①盾构机端头进出洞土体加固采用旋喷桩配合搅拌桩方式进行加固，靠近车站及接收井端头采用单排800@600双管旋喷桩，搅拌桩采用三轴850@600。加固后的土体有良好的自立性，密封性、均质性，无侧限抗压强度不小于1MPa，渗透系数小于10-8cm/sec。
②加固范围为：盾构对盾构始发、接收端头沿盾构方向均9米，加固宽度为盾构隧道结构每侧3m，竖向加固范围为盾构隧道结构上下各3m。
③同时在加固体外侧设置一圈闭合的止水帷幕，并加强盾构进出洞端头范围降水措施，沿加固范围四周布5口降水井，对端头处地下水进行降水施工。
4.5.2盾构机进、出洞姿态控制
①盾构机进洞前首先对洞门进行实际测量，掌握洞门的实际位置与设计存在的误差值，来指导和调整盾构机在始发架上的姿态。保证盾构机刀盘中心线与隧道中心轴线的关系满足进洞要求。
②根据我公司以往在华北地区的施工经验，盾构机进洞前将始发架抬高2cm,使盾构机以蛇形姿态进洞，防止盾构机载头现象。
③加大对反力架的监测频率，防止盾构机在进洞时反力架的变形、移位，影响盾构机的姿态。
④在盾构出洞前50m，测量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。
⑤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,控制好盾构姿态。
4.5.3进、出洞参数控制
（1）进洞参数控制
盾构进洞时，初始切削土体刀盘转速不宜过大，增加泡沫的用量，不出土，逐步建立土压平衡。根据施工经验，主要参数控制为：推力小于500t，刀盘转速1.0转/min，速度10mm/min。
（2）出洞参数控制
①在盾构机出洞前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，同时加强洞内盾构掘进方向的测量。
②加快信息反馈。加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导盾构机掘进。
③加强观测。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，及时调整参数。
④加强浆液管理。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。
⑤密切关注洞门情况。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。
⑥及时压紧橡胶帘布。通过压板卡环上的钢丝绳在盾体出洞及管片拖出盾尾时两次拉紧，以防止洞门泥土及浆液漏出。
4.5.4进、出洞风险规避措施
（1）加固体检查评价：在人工凿除洞门之前，采用垂直抽芯和水平观察孔的手段对加固体的效果进行认真分析和评价，确保加固体质量满足质量标准要求。
（2）增加必要的辅助施工手段，如加固体孔隙、间隙二次注浆；盾构端头深井降水等技术措施。
（3）洞门凿除顺序和凿除时间合理安排，减少掌子面的暴露时间，并严密跟踪监测其变形情况。
（4）盾构始发时，应快速组织，使盾构及时推进到掌子面。
（5）将盾构始发姿态抬高20mm，且始发托架与加固体之间设置导轨，防止盾构机“磕头”。
（6）加强负环拼装质量控制，通过加贴软木衬垫的方式，利用钢环调整好管片姿态。
（7）采用低推力、低转速、低速度推进。
4.5.5进出洞应急处理措施
（1）当洞门局部坍塌时，立即采用喷射混凝土封闭洞门，同时采用木板和方木进行支撑加固。
（2）洞门出现少量涌水且为清水时，采用PVC管进行引流。
（3）洞门出现大量涌水并带有泥砂、流量逐渐增大时，首先用棉纱、木楔和堵漏剂封堵，同时用砂袋或喷射混凝土封堵；随后依据涌水情况从地面进行钻孔注浆。
（4）洞门坍塌、涌水无法控制时，及时将盾构机推入掌子面封闭洞门。
5.总结
盾构机司机岗位职责负责盾构机的安全操作及掘进施工。认真学习盾构施工的每一项技术交底内容，并严格按交底内容施工。每天在操作盾构机运行前，按照操作规程检查设备状况，风、水、电、泡沫、盾尾油脂、主轴承密封油脂、主轴承润滑油脂、仪表显示等，及时发现设备隐患； 4 负责当班盾构机掘进过程中泡沫、盾尾油脂、主轴承密封油脂、主轴承润滑油脂消耗情况的记录，发现异常状况及时上报机电部；施工过程中，随时监控机械设备的运转情况。发现异常情况，上报工班长申请机电部安排处理。协助配合机电部维修人员进行盾构机的维修保养工作。负责本班的盾构机运转记录的填写。要求认真、及时、准确填写相关表格。8 协助工班长组织好交接班。积极参与盾构施工掘进技术的研究，并根据洞内施工的实际情况，提出掘进改进措施。遵守项目部各项规章制度。认真完成主管部门交办的各项施工任务。
1.土压平衡盾构机（以下简称盾构机）技术要求的说明
1.1盾构机技术要求以南昌轨道交通工程、周边环境及地质条件要求，兼顾满足南昌轨道交通其他线路区间、周边环境及地质条件要求及各项施工条件。
1.2本技术要求为南昌轨道交通3号线盾构区间掘进的盾构机最低技术规格和施工要求。1.3本技术要求对盾构机部件结构不作具体的规定，但其必须满足本标准对盾构机所需的功能、性能、配置等要求。
1.4本技术要求仅限于主要部件、总成、系统的功能、性能、配置等，未描述部分应自动满足南昌轨道交通3号线工程、周边环境及地质条件。2.新机技术规格要求 2.1整机
盾构机技术规格必须满足南昌轨道交通3号线工程、周边环境及地质条件要求，兼顾满足南昌轨道交通其他线路区间、周边环境及地质条件要求及各项施工条件。 盾构机的各项安全性能指标必须满足国家及南昌地区相关安全使用和施工规范要求。 盾构机应满足南昌地铁三号线管片规格：外径Φ6000mm，内径Φ5400mm，宽度1200/1500mm，纵向螺栓分度36°。 盾构机最大推进速度应≤80mm/min。
盾构机最小掘进转弯半径应≤250m；适用隧道纵向坡度应≥±45‰。 盾构机最大工作压力应≥0.5Mpa。
盾构机主要部件及总成使用寿命应≥10km或10000小时。 盾构机主要部件应采用世界知名厂商品牌及产品。 盾构机主要结构件材料应采用国内知名厂商品牌及产品。2.2刀盘
2.2.1基本结构
刀盘支腿数量≥4个，≤6个。
宜采用复合式刀盘，刀盘开口率应≥30%。
复合式刀盘滚刀的安装刀座宜采用单楔块方式。软岩刀具的安装可采用螺栓紧固或销轴安装方式。 刀盘应配置仿形刀，仿形刀有效伸出量应≥100mm，仿形刀伸出量可在主控室设定和控制。
刀盘喷口数量应≥5个，且分布合理；泡沫喷口和膨润土喷口采用单管单泵，其中独立的泡沫喷口≥3个，独立的膨润土喷口≥2个。喷口装置总成必须可从刀盘背部抽出更换。喷口应设有防冲击防磨损保护装置。
刀盘必须配置盘体磨损检测装置，≥2个；应配置刀具磨损检测装置，≥2个。 刀盘主动搅拌棒≥4根。 2.2.2刀盘耐磨保护
复合式刀盘面板应敷焊耐磨复合钢板；外圈梁外圆表面后端应配置一整圈宽度≥60mm的硬质合金保护刀耐磨环，其余耐磨环可采用HARDOX材料或复合耐磨钢板；外圈梁后端表面应敷焊耐磨复合钢板。
辐条式刀盘刀梁应敷焊耐磨耐磨网格，外圈梁外圆表面后端应配置一整圈宽度≥60mm的硬质合金保护刀耐磨环，其余耐磨环可采用HARDOX材料或复合耐磨钢板；外圈梁后端表面应敷焊耐磨复合钢板。 2.2.3刀具配置
复合式刀盘应配置滚刀或可更换撕裂刀、切刀、边刮刀；可增配撕裂刀。外圈梁处可配置可更换或焊接的保径撕裂刀。
辐条式刀盘应配置撕裂刀、切刀、边刮刀；外圈梁处必须配置可更换或焊接保径撕裂刀。 复合式刀盘应配置仿形刀≥1把，并配备一定量的球齿滚刀。
复合式刀盘的滚刀规格应≥17英寸，滚刀刀间距应在100~130mm范围内，滚刀刃口硬度应≥HRC55。
中心刀区域以外的切刀应全覆盖开挖面，单向覆盖率应≥200%。 中心刀区域以外的撕裂刀应全覆盖开挖面，单向覆盖率应≥100%。
弧形边刮刀在刀盘弧形区域的单向覆盖率应≥400%，直形边刮刀单向覆盖率应≥400%。 滚刀刀座除可安装滚刀外，也可安装可更换撕裂刀。
除焊接撕裂刀外，其他所有刀具为固定式切刀、主刀或可更换式切刀的有机组合。 2.2.4刀盘许用受力条件
刀盘推力荷载按照全盘17英寸滚刀额定荷载核定，扭矩荷载按照脱困扭矩核定，共同加载进行受力分析计算。
在上述推力荷载和扭矩荷载共同作用下，刀盘最大应力荷载应≤200Mpa。 刀盘偏载推力荷载按照下半盘17英寸滚刀额定荷载、上半盘无荷载核定，扭矩荷载按照脱困扭矩核定，共同加载进行受力分析计算。
在上述偏载推力荷载和扭矩荷载共同作用下，刀盘最大应力荷载应≤240Mpa。 2.2.5刀盘结构材料
刀盘结构材料级别不应低于Q345B。2.3旋转接头
旋转接头添加剂通道数量应≥5个。 旋转接头液压通道应≥4个。
旋转接头应设有刀盘周向位置指示装置。
旋转接头添加剂密封动态压力应≥0.5Mpa，静态压力应≥1.6Mpa。2.4土仓中心区域高压水喷射装置
土仓中心隔板（或刀盘法兰板）区域应设置高压水喷射防泥饼装置。其中中心喷射孔1个，中心周边喷射孔≥2个。 高压水压力应≥1.6Mpa。2.5主驱动
刀盘驱动可采用液压驱动或变频电驱动方式。刀盘必须可实现无级调速，可顺、逆时针转动。
采用变频电驱动时，每个驱动组必须配置扭矩限制装置，宜配置一组制动装置。 变频电驱动功率应≥600kW；液压驱动功率应≥630kW。 主轴承应采用三排滚柱轴承，轴承直径宜≥2800mm。 主轴承设计使用寿命必须≥10000h。 主驱动密封压力应≥0.5Mpa。 主驱动额定扭矩应≥5500kNm。 主减速器设计使用寿命应≥10000h。 主电机绝缘防护等级应≥IP55。
主轴承润滑油系统应具备循环冷却、过滤功能。2.6盾体
盾体宜采用倒锥形设计。
盾体可采用主动铰接或被动铰接方式。
盾体上部应至少设置6个周向超前注浆孔，盾体下部宜设置周向超前注浆孔。前盾隔板应至少设置5个正面超前注浆孔。
推进油缸的分度能满足错缝拼装的要求，且每个分度点均应有居中的油缸对应。 布置的推进油缸轴线中心宜与管片的厚度中心基本一致，油缸撑靴应不直接顶在管片接缝上，撑靴面积的压强应≤25MPa。
土仓隔板上的膨润土注入口应≥于2个，泡沫注入口应≥2个。
前盾隔板下部螺旋输送机进口两侧应设置各1个聚合物注入喷口装置及防喷涌装置。 盾体上应设计有盾壳外膨润土注入孔装置，注入口的数量应≥10个。
土压传感器设计数量应≥5个，且上部传感器位置不低于盾体顶部1m，其中上部及两处可更换土压传感器设置。
土仓压力隔板上应预留各种功能孔，包括带压进仓所需风、水、电通道，聚合物孔、改良加水孔等。
盾尾刷应≥3道，盾尾油脂每腔注入口数量≥于6路。盾尾密封系统应具有自动及手动注脂的功能。尾刷密封压力≥1.0Mpa。
尾盾同步注浆管宜采用内置式，必须配置有高压水清洗装置。注浆口≥4个点位，每个点位应有2路注浆管，一用一备。除此外，尾盾顶部宜再布置1路或2路注浆管。 盾体切口外圆表面应敷焊宽度≥50mm、厚度≥5mm的满堆焊耐磨层。土仓底部前盾内表面90°范围内应敷焊耐磨耐磨网格。2.7人舱
人舱必须采用双舱形式，主舱容纳人数≥2人，副舱可容纳2人。 土仓上部仓门应设计为向人舱方向开启。
人舱宜在前盾的上部布置；应配置成熟的全气动压力调节装置；在网电断电时系统仍能正常工作，确保带压换刀时仓（舱）内人员安全撤离。 人舱的最大工作压力应≥0.45Mpa。 人舱内应设有刀具运输轨道。2.8螺旋输送机
螺旋输送机直径应≥700mm，宜采用尾部驱动。
宜采用轴式螺旋叶片，螺旋输送机出渣口必须配置双闸门。闸门关闭时的密封压力≥0.3Mpa。
螺旋输送机配置的添加剂注入孔≥3个，其中包含聚合物喷口装置。 螺旋输送机应至少前后各配置1个土压传感器 螺旋输送机必须配置前闸门。螺旋输送机应具有伸缩功能。 螺旋输送机设计应≥15个节距。
螺旋输送机前端叶片轴3m长度范围内应配置耐磨合金块,其余叶片也应采取相应的耐磨措施。螺旋输送机前中段筒体内壁应设置有耐磨板，后段筒体内壁也应采取相应的耐磨措施。
螺旋输送机应配置保压泵接口或防喷涌装置接口。 螺旋输送机出料闸门必须具备停电紧急关闭功能。2.9管片拼装机
管片拼装机宜采用中心回转式。
管片拼装机必须有6个自由度，纵向行程≥2000mm，并能满足在隧道内更换两道尾刷的要求。
管片拼装机旋转角度应≥±200°。 管片拼装机最大旋转速度应≥1.8r/min。
管片拼装机必须有无线控制装置，并预留有线接口。 管片拼装机提升力≥24kN，旋转扭矩≥270kNm。
管片拼装机与连接桥之间应设置人行通道，内侧应设有高度不低于1m的栏杆。 管片拼装机应设置尽可能方便的管片拼装操作平台和相应的栏杆。 管片拼装机必须具备无线、有线控制功能。2.10管片吊机
管片运输系统应配置单、双梁吊机。
管片吊机行走装置宜采用链轮链条驱动方式，应满足最大纵坡50‰的使用。 管片吊机起吊应设置双速，提升高度必须满足装载不低于3片重叠管片的管片车自由出入及管片装卸。
管片吊机必须配置无线和有线两种控制方式。 管片吊机提升力≥32×2 kN，单梁≥50kN。2.11皮带输送机
皮带输送机带宽应≤800mm，最大带速应≤3m/s。 皮带机斜坡段倾角必须≤10°。
皮带机驱动功率应≥37kW，宜采用变频控制。
皮带机应设置有效的刮泥、清洗、调偏装置，同时还应有打滑报警、防跑偏装置、张紧装置和紧急停止装置，起到对设备保护作用和防止意外情况的发生。2.12后配套拖车及连接桥
后配套拖车和连接桥应设计为可拆装式，以便于现场组装或盾构机到达后可以顺利地在到达井内完成拆卸。
后配套拖车和连接桥的各个部位都必须与隧道内壁有不小于100mm的安全距离。 后配套设备安装应适应车站标准段边墙距隧道轴线≤2.15m的要求，满足后配套设备不需拆卸（可移动）就能满足始发及维保要求。
后配套拖车在安装设备后的内净空尺寸与编组列车的最大横断面外形尺寸的单边左右侧间隙≥100mm。顶部间隙≥200mm。 第一节拖车前端应设置防溜车装置。
安装设备后后配套拖车必须设置从后端至主控室的人行通道，人行通道可拐弯。人行通道最窄处的横向尺寸应≥600mm，高度应≥2000mm。人行通道底板应设有防滑设置。主控室处的人行通道最窄处的横向尺寸应≥450mm。
后配套拖车在电瓶车司机操作侧边、司机头部高度处的所有结构或设备的空隙处应设置防护档板类装置，防止司机头部伸入。 后配套拖车应预留安装紧急发电机位置。2.13推进系统
推进油缸行程应≥2000mm。
推进油缸应至少分为4组分区，每组必须设有一个带行程传感器的油缸，行程传感器应采用内置式。
推进系统单位面积推力（总面积为开挖横断面面积）≥1200kN/㎡。 推进油缸与靴板的连接必须设有万向铰接装置。
采用被动铰接方式的推进油缸径向弹性支撑卡板宜设置为可移动卡板。2.14铰接系统
如果采用被动铰接，铰接油缸的主动拉力不小于10000kN；如果采用主动铰接，主动铰接推力≥最大推力的75％。
铰接油缸应至少设置4根带传感器的油缸，传感器应采用内置式。 铰接密封承压能力应≥0.5Mpa。铰接密封至少应设置手动注脂孔装置。 铰接密封后端必须设置聚氨酯等添加剂注入孔装置。2.15注浆系统 同步注浆泵应采用双活塞泵。
砂浆储存罐应至少不小于6.5m3，具备搅拌功能。 注浆泵出口最大压力应达到6Mpa。
同步注浆能力应满足在最大掘进速度时，注浆填充率≥200%的要求。 注浆系统应采用至少四点的注浆点位，并能自动控制。
每根注浆管路应配置压力传感器，每个分支管路出口均应配置压力和流量显示及数据采集装置，操作控制在主控室内进行，注浆量可以累积计算显示，并可在数据采集系统中记录每环及累积的实际注浆量，且注浆管道应设置冲洗装置。 每环注浆量及累计注浆量必须实时传输至集中监控系统。
应配置二次注浆系统，二次注浆系统采用双液浆，双液浆的配比可调节。安装位置应尽量靠近设备桥。2.16泡沫系统
泡沫系统应具备自动控制功能。
泡沫系统应采用单管单泵形式，回路应≥3路。 泡沫系统原液注入能力≤300L/h 泡沫系统每路应配置有视镜，可以通过视镜观察泡沫发泡效果。
每路泡沫均应配置有流量计、泡沫流量的大小可通过流量传感器进行检测，并能显示在主控室操作页面，在数据采集系统可记录每环及累积的实际注入量。 每环泡沫原液量及累计量必须实时传输至集中监控系统。2.17膨润土系统及聚合物系统
宜同时配置改良膨润土系统和盾壳外膨润土润滑系统。
输送到刀盘前部的膨润土注入管路应≥2路，膨润土和泡沫能够同时注入到刀盘前部，并在主控制室内操控。
膨润土系统宜采用挤压泵，挤压泵宜设置2个，其中一个为改良泵，一个为盾壳外润滑泵，可单独控制使用，也能共同用于改良或外注。 应配置至少6m3膨润土罐，具备搅拌功能。 膨润土系统的总注入能力≥16 m3/h。 聚合物注入系统能力≥600g/min。2.18压缩空气及保压、呼吸系统
应配置2台空压机，总排气量≥12m3/min。 空压机出口必须配置三级过滤，第三级过滤采用活性碳过滤器。 储气罐容量应≥1m3，压缩空气排气压力≥0.7Mpa。
必须采用全气动式气体保压系统,气体保压系统要求一用一备，保压精度≤0.05bar 应使用水冷式螺杆空压机。2.19工业供水及冷却系统
冷却系统应采用内外循环水冷却方式，内循环系统水罐液位低于警戒液位时能够报警及对相关设备进行保护。
应配置高扬程增压水泵用于高压水喷射，扬程≤90m。
冷却系统允许的进水温度≤28°，进水压力≥0.2 Mpa，≤0.6Mpa。 应配置2个水管卷筒，每个卷筒应配置40m长度水管。 应配置独立的土仓加水系统，用于无水地层碴土改良。2.20排污系统（如配置） 排污水箱容量≥4m3。
主机需配置污水泵，类型不限。 应配置污水箱排污泵。2.21齿轮油系统
齿轮油应采用循环过滤系统，要有堵塞报警装置，必须配置热交换器。 主控制室应显示油温，并具有油温报警功能。2.22主驱动油脂密封及润滑系统
宜采用HBW及EP2两种密封油脂及注入系统，HBW油脂采用流量控制，注入量不足时须报警。
如采用多点注入泵，多点泵须有液位传感器，液位低时可自动启动补油泵注入，注到高液位时补油泵可自动停止。 油脂系统宜采用200L油脂桶。2.23盾尾油脂系统
盾尾油脂泵应有自动计数装置。
每路注入管路应设置有尾刷腔出口端压力传感器，以保证实现压力注入模式。 盾尾油脂应有手动及自动2种注入模式。 油脂系统宜采用200L油脂桶。2.24二次通风系统 应配置两个储风筒。每个储风筒储存软风管长度≥100m。 应配置储风筒吊机，且有安全保护绳。 二次通风管直径应不小于600mm。 应配置二次风机。2.25导向系统
导向系统应采用激光导向系统，且精度不低于1s。
应具有机器掘进过程中即时测定机器的位置（X，Y，Z）及姿态（方位/俯仰/旋转）的装置，其检测结果在操作室显示并与设计数据进行比较，操作人员可根据显示的结果方便地控制盾构机正常作业。
导向系统应能将掘进过程中产生的各种数据保存在系统的数据库中以备将来分析。2.26供电系统
高压供电宜采用10kV。变压器类型可采用油浸式或干式。
次级电压根据用电设备额定电压确定。照明电压≤36V，电控阀电压根据所采用的元件额定电压确定。
应配置无功自动补偿装置，功率因数应不小于0.9。
配置电缆卷筒或电缆箱，如果采用电缆卷筒，卷筒应满足容纳不小于250m电缆能力；如果采用电缆箱，电缆箱应满足容纳不小于800m电缆能力。
所有用电系统采用二级漏电保护和可靠的接地，相对独立的部件总成应设置可靠的接地连接。
2.27安全及有害气体检测
按照消防规范必须配备相应通用型灭火器，其中盾体内手提式灭火器数量应不小于3个，每节拖车至少配置手提式干粉灭火器1个，手提式二氧化碳灭火器1个。 螺旋输送机出口位置必须配置有害气体检测装置，气体检测类型包括但不限于甲烷、硫化氢；
必须配置一个便携式气体检测装置，气体检测类型包括但不限于甲烷、二氧化碳、氧气等。2.28其它
盾构应配置掘进参数的数据采集系统和地面监控系统,能将盾构的各种掘进参数实时传输至地面，便于地面进行监控。
盾构应配置一套视频监控系统，在螺旋输送机出口及皮带机卸渣口各安装一部摄像头，摄像头的防护等级应不低于IP65。
主控室内安装一部彩色显示器，主控制室必须配置空调。
盾构应配置安全警示标识，对线缆、软管、液压元件、电气部件用标牌进行标识，各类硬管用油漆加以区别。3.既有盾构的主要要求
采用既有盾构施工，原则上各项功能、配置及参数需参考新机要求，累计已掘进里程应低于6km，具体要求如下：
3.1根据盾构掘进阶段的故障情况，对盾构机进行动态勘验和静态勘验，并结合南昌轨道交通3号线区间施工要求，编制专项盾构机维修、改造及保养方案，在大修后需进行出厂验收。3.2对于更换的金属结构件及零件的材料强度必须满足使用要求，重要零部件、结构件的材料必须具有性能试验报告和质量保证书。
3.3主轴承的累计掘进里程应在6km以下，使用已超过3km里程的主轴承必须检查密封、跑道的磨损情况，根据槽痕深度及范围、密封安装后的压缩量等因素采取相应的措施，且大修后必须更换主轴承的密封。
3.4检查刀盘的耐磨情况，对磨损区域进行修复至规定要求；对缺损的刀具及其紧固件、连接件必须进行补充或更换；检查刀盘变形及重要焊缝情况，根据实际情况进行修复至规定要求。
3.5检查螺旋输送机筒体及螺旋轴叶片的磨损情况，按要求进行修复。3.6对液压油、齿轮油进行油样检测并提交检测报告。
3.7对所有管路进行疏通、检查，并视情况对损坏或变形的管路进行更换或校形。3.8电器柜、电动机、电缆进行除尘、除湿、清洁处理，所有电缆端子紧固螺栓重新拧紧确认，对电缆孔重新密封。4.盾构施工技术要求 4.1渣土改良
渣土改良一般要求：①在砂层中，主要使用膨润土和泡沫剂对渣土进行改良；②在上软下硬地层除了注入泡沫剂和膨润土外，还应配合使用液态高分子聚合物（防止“喷涌”）；③在全断面岩层中应注入泡沫剂或水，以达到渣土改良的效果。
渣土改良系统的保养：渣土改良是保证正常掘进的必备条件，一定要保证渣土改良系统的良好，掘进前一定要对渣土改良系统进行调试，系统喷口保证单向阀的完好，施工时膨润土管道要定期用高压水冲洗防止堵塞，盾壳注入系统要间断性使用，保持系统的良好。4.2同步注浆
南昌地质富水砂层渗水强、孔隙率大，为保证同步注浆质量，控制地表沉降，要求同步注浆量足够注浆终止压力 为2.0～4.0bar。注浆压力关键指标，因为任何地层都可能存在特殊性，所以注浆压力应不小于2.0bar。同步注浆泵也要采用单管单泵，可有效控制注浆量及注浆压力。4.3二次注浆
为保证盾构机在富水砂层中的注浆效果，故应配置二次注浆设备，及时进行二次注浆，补充同步注浆的收缩和不足。注浆量压力可适当比同步注浆压力大0.2-0.5bar，注浆量根据注浆压力来确定。
4.4上软下硬地层的应对措施
盾构机在上软下硬地层的掘进过程中，刀具磨损严重，较易产生盾构上飘，姿态难以控制的情况，施工中应采取渣土改良、减少刀具磨损、加大保径刀的尺寸（保证开挖直径，保持盾构的下行掘进趋势防止抬头）、降低掘进速度、合理选择管片拼装点位等应对措施。5.附录 本技术文件用词说明
在使用本技术文件时，对要求严格程度不同的用词说明如下：
5.1表示很严格，非这样做不可的用词：正面词采用“必须”，反面词采用“严禁； 5.2表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；
5.3表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；
盾构法施工同步注浆施工工艺
介绍了盾构法施工中同步注浆原理、工艺、注浆参数、同步注浆中遇到的问题及其解决方法,根据地层地质、地面构建物情况选择硬性浆液或惰性浆液作为注浆材料,以及同步注浆中应注意的事项.
作 者：张士屹 作者单位：沈阳地铁有限公司工程一处,辽宁,沈阳,110011刊 名：西部探矿工程英文刊名：WEST-CHINA EXPLORATION ENGINEERING年，卷(期)：21(4)分类号：U455.43关键词：地铁隧道 盾构法 同步注浆
广州地铁五号线区庄站一动物园站一杨箕站区间隧道盾构工程双线总长3 854 m,2台盾构机从杨箕站盾构竖井始发,经动物园站,到达区庄站盾构机解体吊出。其中杨箕站一动物园站区间包括一个直线段和2个曲线段,靠近动物园站的曲线段是特急曲线段(水平转弯半径右线R=200 m,左线R=20 6 m),该曲线段圆曲线长度为375 m,两端缓和曲线各长60 m,盾构机完成该段圆曲线施工后,在另一端缓和曲线上到达动物园站。
盾构机尺寸设计
由于盾构机机体为直线形刚体,在曲线段不能与隧道设计曲线完全拟合,在曲线段盾构机掘进形成的线形为一段段连续的折线,曲线半径越小,盾构机机体越长,折线与曲线拟合难度越大,隧道轴线越难控制,尤其在特急曲线段施工,隧道轴线控制很困难。
为了使选用的盾构机能顺利地掘进转弯半径R=200 m的特急曲线段,施工经验告诉我们,在选择和设计盾构机时,应将盾构机施工隧道水平曲线最小转弯半径设计定位为150 m。
设计铰接装置,减小盾构机机体长度
在盾构机中盾和盾尾结合位置设计铰接装置,通过铰接装置液压缸将总长为8.3 m的盾构机机体分为前段为5m (包括刀盘、前盾和中盾)和后段为3.6 m (盾尾)两部分(搭接长度为0.3 m),有效地缩短了盾构机机体固定段长度。
盾构机机体前后两段中心线最大夹角设计为1.4°
铰接装置液压缸最大行程设计为150 mm,掘进特急曲线段时,曲线外侧铰接液压缸近似全部伸出,内侧铰接液压缸处于完全收缩状态,使盾尾和中前盾两中心线之间形成最大1.4°的夹角,使盾构机前后两部分与隧道设计曲线趋于吻合,预先推出弧线姿态,为管片提供良好的拼装空间。
连接桥架液压缸最大行程设计为300 mm
由于连接桥架总长为12.7 m,它连接盾构机主机和1#台车,通过左右两侧伸缩液压缸固定在管片拼装机的滑道上。在曲线段施工时,曲线外侧液压缸伸出,曲线半径越小,液压缸伸出量越大,在特急曲线段液压缸伸出量最大,当连接桥架液压缸最大行程不能满足特急曲线段施工转弯要求时,曲线外侧连接桥架的连接拉杆将被拉断。因此,在设计盾构机时,将连接桥架液压缸最大行程由通常的250 mm调整为300 mm,以满足特急曲线段施工要求。
井下运输设备尺寸设计
井下运输设备是指在隧道和地铁车站内进行渣土和施工材料运输的设备,具体包括电瓶车、渣土车和浆液车及管片车。电瓶车是动力装置,通过电瓶的电力驱动牵引井下运输设备的行驶,渣土车是装载盾构机掘进排出的渣土,浆液车是运输盾构机同步注浆的砂浆,管片车装载隧道衬砌使用的管片。井下运输设备行驶在临时铺设的轨道上,穿行于盾构后配套台车内。
井下运输设备车辆编组及其正常尺寸
在盾构施工中,井下运输设备列车编组是指隧道内运输车辆的编排列序、数量组成。正确的车辆编组,可以充分发挥运输能力,提高运输效率,加速工程施工进度。根据盾构隧道施工的特点,通常按照两组车辆进行编组,一组车辆配备4个渣土车和1个管片车及1个电瓶车,另一组车辆配备1节渣土车、2个管片车和1个浆液车及1个电瓶车。两组列车编排的数量和车体容积满足盾构施工一环(环宽为1.2 m或1.5 m)所需运进材料和运出渣土等运输要求。
通常情况下,井下运输车辆的尺寸如附表(车辆外形尺寸,顺序为长×宽×高,单位为m×m×m)。
井下运输设备尺寸设计
盾构机在直线段施工时,后配套台车和井下运输车辆都位于直线轨道上,宽度为1.5 m的运输车辆能顺利穿行于台车内,车辆外侧边缘与台车边缘之间左右间距为130 mm,如图1所示;当台车位于曲线轨道上时,由于每节台车长度为10 m,形成4段较长的连接折线,不能与隧道曲线拟合,如图2所示,同时井下运输车辆在曲线轨道上也是多段连接的折线,因此运输车辆形成多段折线在4段台车折线中行驶,容易造成刮碰,甚至无法行驶。
隧道曲线半径越小,后配套台车和运输车辆各自形成的连接折线弧线越小,井下运输车辆穿行台车的能力越小;而且每段折线越长,运输车辆穿行台车的能力越小。因此需要根据后配套台车在特急曲线段左右两侧有效间距及台车和运输车辆两组连接折线弧线的大小及其特点,正确设计运输车辆单节车体尺寸,确保运输车辆能正常穿行位于特急曲线段后配套台车内,保证盾构在特急曲线段的隧道顺利施工。
渣土车安装转向装置
渣土车由轮轨架和车体底架及车箱组成,车箱放置在车体底架上方的巨型槽内,车体底架放置在轮轨架的平面弹性减震装置上,两者之间能相对转动,每个车体底架下方前后各安装一组轮轨,前后轮轨之间没有机械连接装置,彼此独立行驶。
渣土车在特急曲线段行驶时,渣土车的轮轨架按照铺设的曲线轨道行驶,每节渣土车形成的折线能近似与隧道曲线拟合,不刮碰台车车体,从而使渣土车能顺利进出台车进行作业。
减小浆液车长度和宽度
浆液车由前后2个轮轨架和储浆罐组成,储浆罐固定在2个轮轨架上,储浆罐是一个整体,与轮轨架无法相对转动。浆液车的整体式结构使其在特急曲线段形成的车体折线不能与隧道曲线拟合,容易刮碰台车车体。
根据浆液车的结构特点,通过计算将浆液车的尺寸由原来的5.60 m×1.50 m×2.35 m调整为4.00 m×1.10 m×2.35 m,减小浆液车的长度和宽度,车体高度不变,最大容积也由8m3减小至6 m3;同时调整列车编组,将其中一组车辆调整为配备1节渣土车、2个管片车和2个浆液车及1个电瓶车,2个浆液车共12 m3的砂浆量保证盾构施工一环所需的注浆量。
减小浆液车长度,使其在特急曲线段形成的车体折线变短,增加与隧道曲线拟合程度;减小浆液车宽度,增加车体与台车左右两侧有效间距,增强其通行能力,保证浆液车能顺利通过盾构后配套台车。
6 m长钢轨更换为3 m长钢轨
在盾构施工中,在隧道和地铁车站内,采用轨枕和钢轨铺设临时轨道,钢轨是固定在轨枕上,轨枕固定轨道轨距,并给车辆提供连续的滚动表面,承受车辆通过时作用于上面的动荷载。
铺设的临时轨道通常选用的钢轨长度为6 m。在特急曲线段,铺设在隧道内6 m长的钢轨同样为一段段较长的连续折线,不能与隧道曲线近似拟合;选用3 m长的钢轨,形成的连续折线较短,容易与隧道曲线近似拟合,增加运输车辆在台车内的整体通行能力。
管片车和电瓶车
管片车外型尺寸为3.60m×1.50m×0.70 m,长度较短,为3.60 m,而且高度只有0.70 m,后配套台车车体下缘高0.90 m,高于管片车,管片车在后配套台车内行使时,不会刮碰台车车体。因此在特急曲线段进行盾构施工时,不需要重新设计管片车尺寸,采用正常尺寸即可。
由于电瓶车牵引每组车辆倒向行驶在隧道和后配套台车内,当车辆全部驶入台车内进行正常作业时,电瓶车车体没有完全进入到台车内,停留在台车尾部(4#台车末端位置),因此在施工曲线隧道或特急曲线隧道时,不考虑电瓶车车体尺寸。电瓶车尺寸是由其吨位确定的,两者相互对应,电瓶车吨位越大,最大牵引力越大,爬坡能力越强,车体尺寸越大。在盾构施工中,需要根据隧道设计坡度大小确定选用的电瓶车吨位,隧道设计坡度越大,车辆上坡行驶阻力越大,需要电瓶车的牵引力越大,选用的电瓶车吨位也要增加。■
为了使选用的盾构机能顺利地掘进转弯半径R为200 m的特急曲线段,施工经验告诉我们,在选择和设计盾构机时,应将盾构机施工隧道水平曲线最小转弯半径设计定位为150 m
隧道曲线半径越小,后配套台车和运输车辆各自形成的连接折线弧线越小,井下运输车辆穿行台车的能力越小
关键词：盾构机；姿态控制；纠偏措施
1、前言
20世纪70年代以来，盾构掘进机施工技术有了新的飞跃。伴随着激光、计算机以及自动控制等技术的发展成熟，激光导向系统在盾构机中逐渐得到成功运用、发展和完善。激光导向系统，使得盾构法施工极大地提高了准确性、可靠性和自动化程度，从而被广泛应用于铁路、公路、市政、油气等专业领域。
2、盾构机的基本工作原理
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