盾構掘進、管片拼裝等施工方案

1、盾構掘進、管片拼裝、壁后注漿、成型隧道施工方案盾構掘進掘進流程見圖 2-1-1 。 用于本合同段掘進施工的土壓平衡盾構的開挖土倉由刀盤、切口環(huán)、隔板、土壓 傳感器及膨潤土添加、泡沫注入系統(tǒng)組成。根據(jù)本合同段隧道地層條件，需選擇土 壓平衡模式進行本合同段區(qū)間隧道的掘進。土壓平衡掘進模式中土倉壓力 的保持首先需選定土倉壓力，掘進過程中通過調(diào)整推進力實現(xiàn)推進速度控制、通過 調(diào)整螺旋輸送機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)出碴量控制。具體方法如下：（1）土倉壓力值 P 的選定P值應能與地層土壓力和靜水壓力相平衡，設刀盤中心地層靜水壓力、土壓力之 和為PO,則P= KP0, K 般取1.01.3。掘進施工過程中土倉壓力根據(jù)試掘進

2、時取 得的經(jīng)驗參數(shù)并結(jié)合盾構所在位置的埋深、土層狀況及地表監(jiān)測結(jié)果進行調(diào)整與控 制。掘進控制'過硬更改設定值土壓力設定添加材料注入?yún)?shù)設定過軟增加注入量OK減少注入量塑性流動狀態(tài)NO良效果YES更改設定值土壓設定A過低土 壓 力 控 制過高增加螺旋輸送機轉(zhuǎn)速OK減少螺旋輸送機轉(zhuǎn)速挖倉土壓掘 進 速 度 控 制最大值OK最大值推力OKOK排土量OK繼續(xù)掘進設定速度刀盤扭矩周邊土壓降低速度異常異常更改設定值圖2-1-1盾構掘進控制程序圖(2) 推進速度控制為保持土倉壓力的穩(wěn)定，掘進速度必須與螺旋輸送機的轉(zhuǎn)速相符合， 同時必須兼顧注漿, 確保漿液能均勻填實管片與地層的空隙，根據(jù)施工的實際情況

3、確定并調(diào)整掘進速度控制推進 油缸的推力。(3) 出碴量的控制每環(huán)掘進出碴量根據(jù)試掘進段取得的參數(shù)進行控制出碴量控制可通過推進速度與螺旋輸送機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。（1）姿態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)盾構姿態(tài)監(jiān)控通過 SLS-T 自動導向系統(tǒng)和人工測量復核進行盾構姿態(tài)監(jiān)測。 隨著 盾構推進導向系統(tǒng)后視基準點需要前移，必須通過人工測量來進行精確定位。為保 證推進方向的準確可靠，擬每 3050m進行一次人工測量，以校核自動導向系統(tǒng)的 測量數(shù)據(jù)并復核盾構機的位置、姿態(tài)，確保盾構掘進方向的正確。（2）調(diào)整與控制盾構共 16 組推進油缸，分五區(qū)，每區(qū)油缸可獨立控制推進油壓。盾構姿態(tài)調(diào)整 與控制便可通過分區(qū)調(diào)整推進油缸壓力事項盾構掘進

4、方向調(diào)整與控制。（3）糾偏措施1）滾動糾偏刀盤切削土體的扭矩主要是由盾構殼體與洞壁之間形成的摩擦力矩來平衡，當摩擦力矩無法平衡刀盤切削土體產(chǎn)生的扭矩時將引起盾構本體的滾動。盾構滾動偏差 可通過轉(zhuǎn)換刀盤旋轉(zhuǎn)方向來實現(xiàn)。2）豎直方向糾偏控制盾構機方向的主要因素是千斤頂?shù)膯蝹?cè)推力， 它與盾構機姿態(tài)變化量間的關 系非常離散，需要靠人的經(jīng)驗來掌握。當盾構機出現(xiàn)下俯時，可加大下側(cè)千斤頂?shù)?推力，當盾構機出現(xiàn)上仰時，可加大上側(cè)千斤頂?shù)耐屏磉M行糾偏。同時還必須考 慮到刀盤前面地質(zhì)因素的影響綜合來調(diào)節(jié)，從而到達一個比較理想的控制效果。3）水平方向糾偏與豎直方向糾偏的原理一樣， 左偏時應加大左側(cè)千斤頂?shù)耐七M壓力

5、， 右偏時則應 加大右側(cè)千斤頂?shù)耐七M壓力，并兼顧地質(zhì)因素。（4）方向控制及糾偏注意事項1）在切換刀盤轉(zhuǎn)動方向時，應保留適當?shù)臅r間間隔，切換速度不宜過快，切換 速度過快可能造成管片受力狀態(tài)突變，而使管片損壞2）根據(jù)掌子面地層情況應及時調(diào)整掘進參數(shù)，調(diào)整掘進方向時應設置警戒值與 限制值。當盾構姿態(tài)接近警戒值時就應該實行糾偏程序。3）蛇行修正及糾偏時應緩慢進行，如修正過程過急，蛇行反而更加明顯。在直 線推進的情況下，應選取盾構當前所在位置點與設計線上遠方的一點作一直線，然 后再以這條線為新的基準進行線形管理。在曲線推進的情況下，應使盾構當前所在 位置點與遠方點的連線同設計曲線相切。4）推進油缸油壓的

6、調(diào)整不宜過快、 過大， 否則可能造成管片局部破損甚至開裂。5）正確進行管片選型，確保拼裝質(zhì)量與精度，以使管片端面盡可能與計劃的掘 進方向垂直。6）盾構始發(fā)到達時方向控制極其重要，應按照始發(fā)、到達掘進的有關技術要求， 做好測量定位工作。盾構在掘進過程中應嚴格控制盾構推進軸線，在直線段和半徑不小于500m的曲線段，盾構機軸線的允許偏差應為：平面± 5mm高程± 20mm在半徑小于500m的 曲線段，盾構機軸線的允許偏差為：平面± 8mm高程± 25mm（1）掘進施工參數(shù)應根據(jù)工程水文地質(zhì)情況作出包括掘進模式、土倉壓力、總 推力、掘進速度、刀盤轉(zhuǎn)速、刀具貫入量

7、以及碴土改良方法、碴土管理等決定，不 得隨意更改相應掘進參數(shù)。（ 2）在施工進行期間結(jié)合地面監(jiān)測反饋信息及實際施工情況進行總結(jié)分析，對 掘進參數(shù)進行動態(tài)管理，在施工過程中對掘進參數(shù)進行不斷的優(yōu)化。（3）掘進時應根據(jù)工程水文地質(zhì)條件相適應的碴土改良方式對碴土進行改良， 以保證碴土的流塑性和止水性。（ 4）結(jié)合地面沉降監(jiān)測反饋信息，對出碴量控制標準進行調(diào)整，實現(xiàn)碴土管理 的最優(yōu)化。管片拼裝管片內(nèi)徑540Omm外徑600Omm襯砌管片分為 6塊：3塊標準塊（A型），2 塊鄰接塊（B型）和1塊封頂塊（C型），環(huán)片厚度為 300mm環(huán)片寬度為1200mm 左右轉(zhuǎn)彎環(huán)管片最大楔形量為 48mm采用彎曲螺栓

8、連接，環(huán)向共 12根螺栓，縱向共 16根螺栓。混凝土強度等級 C50,抗?jié)B等級S10。本區(qū)間管片止水材料采用三元乙丙橡膠擠出硫化而成的彈性橡膠密封墊，與管片間用單組份氯丁 -酚醛膠粘劑粘結(jié)。管片安裝步驟示意圖如圖 2-2-1，詳細方法如下:（1）防水材料粘貼。由管片供應組人員進行襯墊、止水條粘貼 （2）管片進場。管片除進行出場質(zhì)量控制外，還需由專人進行進場管片質(zhì)量驗收，管片應無缺棱、掉角；無頂推貫穿裂縫和大于0.2mm寬的裂縫及混凝土剝落現(xiàn) 象。（3）運輸。以垂直和 輸系統(tǒng)進行管片運輸。（4）安裝區(qū)清理。清 安裝區(qū)內(nèi)的水及碴土等。（5）收油缸。根據(jù)管 需要，分區(qū)收回油缸，盡 同時收回油缸的數(shù)量

9、。圖2-2-1 管片安裝步驟示意圖水平運理管片片安裝量較少區(qū)域的行管片序為先（6）管片安裝。安裝 油缸全部收到位后，可進 就位、安裝。管片安裝順 拼標準塊，然后拼裝鄰接塊，最后安裝封頂塊，管片安裝時由下至上左右對稱進行管片拼裝允許偏差見表2-2-1管片拼裝允許偏差表（7）頂伸油缸。管片就位后，將油缸以低油壓頂推支撐在管片上序號項目允許偏差檢杳頻率1襯砌環(huán)橢圓度5每環(huán)2襯砌環(huán)軸線平面位直線段及半徑不小于500m的曲線段± 50mm1點/環(huán)置及高程半徑小于500m的曲線段± 80mm3同一襯砌環(huán)內(nèi)相鄰管片錯臺5mm4點/環(huán)4縱向相鄰襯砌環(huán)管片錯臺5mm4點/環(huán)（1）質(zhì)量保證1）

10、嚴格進場管片的檢查，破損、裂縫的管片不用。下井吊裝管片和運送管片時 應注意保護管片和止水條，以免損壞；2）止水條及襯墊粘貼前，應對管片接觸面進行徹底地清潔，以確保其粘貼穩(wěn)定 牢固。施工現(xiàn)場管片堆放區(qū)應有防雨淋設施。粘貼止水條時應對其涂緩膨劑；3）管片安裝前應對管片安裝區(qū)進行清理，清除如污泥、污水，保證安裝區(qū)及管 片相接面的清潔；4）嚴禁非管片安裝位置的推進油缸與管片安裝位置的推進油缸同時收回；5）管片安裝時必須運用管片安裝的微調(diào)裝置將待裝的管片與已安裝管片塊的內(nèi) 弧面縱面調(diào)整到平順相接以減小錯臺。調(diào)整時動作要平穩(wěn)，避免管片碰撞破損；6）同步注漿壓力必須得到有效控制，注漿壓力不得超過限值。（2）

11、安全保證1）管片安裝進行時，非操作人員不得進入管片安裝區(qū)域，管片安裝人員也不得 站立在管片安裝機上，管片安裝機操作司機在操作過程中隨時關注管片安裝區(qū)域內(nèi) 人員情況；2）在進行緊固螺栓時，不得移動管片安裝機，避免人員摔跌受傷;3）片安裝施工人員應觀察并使管片安裝機移動范圍內(nèi)的管線放到合適的位置, 避免造成管線損壞；4）工過程中不得也管片安裝機進行非管片安裝的拉、推、頂操作，避免損壞設備；5）片安裝過程中操作人員使用的工具在使用完后立即放到穩(wěn)妥的位置，避免工 具從高處摔下?lián)p壞推進油缸等設備。壁后注漿壁后注漿采取同步注漿和二次補充注漿兩種方式，同步注漿通過同步注漿系統(tǒng)隨掘進同時注入，二次補充注漿利用

12、補充注漿系統(tǒng)在盾尾后通過管片注漿孔進行。同步注漿漿液為水泥砂漿，配比見表2-3-1 0二次補充注漿主要采用水泥漿，在隧道幵挖對地表建筑或管線影響較大的地段，為減少地面沉降，可選擇速凝型漿液， 如水泥水玻璃雙液漿等。 水泥單液漿配比一般取水灰比1 : 1或1 : 1.5 o水泥水玻璃雙液漿配比見表 2-3-2 o表2-3-1同步注漿材料配比表組別水泥(kg)粉煤灰（kg）膨潤土（kg）砂（kg）水（kg）外加劑180 260381 24160 50779460470按需要根據(jù)試驗加入膠凝時間：一般為310h，根據(jù)地層條件和掘進速度，通過現(xiàn)場試驗加入促凝劑及變更配比來調(diào)整膠凝時間。固結(jié)體強度：一天

13、不小于 0.2MPa，28天不小于2.5Mpa°漿液結(jié)石率：95%即固結(jié)收縮率5%5%漿液稠度：812cmm;漿液穩(wěn)定性：傾析率（靜置沉淀后上浮水體積與總體積之比）小于表 2-3-2雙液漿配比及漿液主要性質(zhì)表編號水灰比A液：B液(體積比)緩凝劑添加量(水泥用量)漿液密度3 (g/cm )凝結(jié)時間(秒)11 : 11 : 10 1.51.4420 48(1)注漿壓力保證達到對環(huán)向空隙的有效充填，同時又能確保管片結(jié)構不因注漿產(chǎn)生過大的變形和損壞，根據(jù)計算和經(jīng)驗，注漿壓力取值為：0.30.4MPaO(2) 注漿量根據(jù)管片壁后環(huán)形空隙與地層有效填充的經(jīng)驗公式計算，根據(jù)規(guī)范要求，注漿 量取盾尾

14、建筑控制空隙理論體積的1.31.8倍，則每環(huán)(1.2m)壁后注漿量：3Q=4.2 5.8m。(3) 注漿速度同步注漿速度應與掘進速度相匹配，按盾構完成一環(huán)1.2m掘進的時間內(nèi)完成當環(huán)注漿量來確定其平均注漿速度。達到均勻的注漿目的。(4) 注漿結(jié)束標準采用注漿壓力和注漿量雙指標控制，即當注漿壓力達到設定值時，注漿量達到 設計值的95%以上時，即可認為達到了質(zhì)量要求。對本設計參數(shù)還需通過監(jiān)控量測 進行優(yōu)化，使注漿效果達到更佳。(5) 效果檢查注漿效果檢查主要采用分析法，即根據(jù) P-Q-t曲線，結(jié)合掘進速度及襯砌、地 表與周圍建筑物變形量測結(jié)果進行綜合分析判斷。必要時采用無損探測法進行效果 檢查。當

15、檢查表明注漿不足時，及時進行補充注漿。(1) 砂漿拌制必須根據(jù)砂漿配合比進行配料和操作，在任何儲存過程中避免使 砂漿靜置，防止砂漿離析或凝結(jié)影響使用；(2) 施工過程中必須遵循注漿與掘進同步進行的原則，掘進必須進行同步注 漿，注漿量與注漿壓力必須達到技術交底或技術方案的要求。以使注漿達到控制地 面沉降同時又不因注漿壓力過大損壞管片3）定期對注漿系統(tǒng)進行清洗，以保證注漿系統(tǒng)保持良好的工作狀態(tài)。成型隧道成型隧道分為主控項目和一般項目隧道成型后其襯砌環(huán)表面應無缺棱、掉角；無貫穿列縫，無大于02m m寬的列縫及混凝土剝落現(xiàn)象。檢查數(shù)量：逐環(huán)檢查，并請監(jiān)理單位每 10 環(huán)抽查 1 環(huán)。檢驗方法：觀察檢查、刻度放大鏡檢查，必要時進行超聲波無損檢測。成型隧道軸線平面位置和高程的允許偏差為：直線段及半徑不小于500m的曲線段± 50mm半徑小于500m的曲線段± 80mm檢查數(shù)量：逐環(huán)檢查，并請監(jiān)理單位每 10 環(huán)抽查 1 環(huán)。檢驗方法：使用全站儀、水準儀測量。（1）在盾構掘進過程中，根據(jù)導向系統(tǒng)反映的盾構姿態(tài)信息，結(jié)合隧道地層情 況，通過分區(qū)操作