盾构掘进到达及调头施工方案.doc

盾构掘进到达及调头施工方案1.1盾构机始发与试验段掘进(1)盾构始发的工艺流程盾构始发的工艺流程参见图8-23。图8-23 盾构始发工艺流程图（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。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Y站右线始发，在X站到达并吊出后在Y站左线始发。2、盾构始发出碴、材料运输方案利用横跨主体结构的10t龙门吊完成Y站右线始发期间的出碴、管片及材料的垂直运输；利用一台50T汽车吊完成春风左线始发期间的出碴、管片及材料的垂直运输。洞内水平运输使用一台45T电瓶车完成。（3）始发阶段刀盘刀具的配置由于右线始发阶段隧道洞身均处于全强风化变质砂岩层8-18-2，刀盘周边配置单刃滚刀，其余盘位配置羊角刀与刮刀。（4）始发阶段掘进模式由于始发阶段隧道洞身处有圆砾层、残积土层和全风化变质砂岩层，但隧其自稳能力较差，为确保施工安全，采用土压平衡模式掘进。（5）始发掘进技术要点1、盾构基座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1.52cm。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。（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：a.用最短的时间对新盾构机进行调试、熟悉机械性能。b.熟悉工程地质条件，掌握各地质条件下该复合式盾构的具体施工方法。c.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。d.熟练管片拼装的操作工序，提高拼装质量，加快施工进度。e.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:a.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）b.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）c.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）1.2 盾构正常掘进施工1.2.1 掘进模式的选择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）土压平衡模式适应的工程情况a、洞身处于3-26-3等自稳定性差的地层。b、当地层可能有较大涌水时。c、穿越重要建构筑物时。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。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。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QS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。QS 根据碴土车的体积刻度来确定。QS应与掘进速度决定的理论碴土量Q0相当，即:Q0=AVn0A-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 =QS/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Q0QS，K1。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Q0QS，K1。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。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）半敞开模式半敞开模式适用的工况a、洞身处于8-18-2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。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。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11.5bar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。1.2.2 刀盘刀具的配置由于本区段右线隧道洞身主要处于全强风化变质砂岩8-18-2中，考虑到8-18-2地层中可能有球状风化岩存在的情况，刀盘配置单刃滚刀。左线隧道洞身主要处于砂卵石层（3-1）（3-6）中，地层的物理性质较好，刀盘周边配备单刃滚刀，其余配备羊角刀和刮刀。1.2.3 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；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；提高碴土的流动性，利于螺旋输送机排土；防止开挖的碴土粘结刀盘而产生泥饼；防止螺旋输送机排土时出现喷涌现象；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，其主要目的是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。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。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。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。 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：a.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。b.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。c.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。d.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。e.防止添加剂管堵塞，选择高质量的泡沫剂高分子材料TAC。1.2.4 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: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。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。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。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。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。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。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。推进油缸油压的调整不宜过快、过大，否则可能造成管片破损甚至开裂。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。1.2.5 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。区间采用通用环管片，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8-24。图8-24 管片安装工艺流程图（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。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。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。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。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。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。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。管片拼装允许误差见表8-8。表8-8 管片拼装允许误差项目允许偏差环间间隙0.6mm纵缝相邻块间隙1.5mm对应的环向螺栓孔的不同轴度2mm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。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。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。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。1.2.6 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。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8-9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8-9 同步注浆材料配比和性能指标表水泥（kg）粉煤灰（kg）膨润土（kg）砂（kg）水（kg）外加剂801403802406050910930460490按需要根据试验加入A胶凝时间:一般为310h，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1.11.2倍的静止水土压力，最大不超过3.04.0bar。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0.51.0bar。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=/4KL（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1.52代入相关数据，可得:V=/4(1.52)1.5（39.4-36）=6.08.0m3/环根据上面经验公式计算，注浆量取环形间隙理论体积的1.52倍，则每环（1.5m）注浆量Q=6.08.0m3。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。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。同步注浆示意如下图8-25所示。 图8-25 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。注浆效果参见图8-26。管片衬砌背后同步注浆工艺流程及管理程序见图8-27。图8-26 注浆效果图图8-27 管片衬砌背后同步注浆工艺流程及管理程序（4）同步注浆的注意事项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。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。成立注浆作业组，由有经验的注浆工程师负责现场注浆技术和管理工作。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。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。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。1.2.7二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0.20.4MPa。1.2.8 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。建立监测网，及时反馈信息，及时进行跟踪注浆及补充注浆。1.2.9 刀具的更换根据刀具位置和工作原理，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 =KDNL/V: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/km0.45mm/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12m18m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/km0.35mm/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40m45m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/km0.25mm/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80m120m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。本工程基本处于布心路、翠竹北路下，隧道顶3.0m以下地层基本为11-1、11-2或11-3，均需加压开舱进行刀具的检查和更换。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：停止掘进。做好检查和换刀的各项准备工作。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。检查刀具。对刀盘清洗后，逐个检查刀具，并做好记录。根据刀具磨损情况，确定换刀的类型和编号。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。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。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8-28。盾构在掘进11-3、11-4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。更换下的刀具要及时维修旧刀具和补充新刀具，确保盾构机的掘进效率。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。图8-28 带压刀具检查和更换程序（4）刀具检查前开挖面地层处理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。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；检查开挖面地层的漏气量，确定空压机的工作能力。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。 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0.120.14Mpa。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0.010.02 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。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