盾构始发专项施工方案.doc

盾构始发专项施工方案1.1 始发施工流程盾构始发试掘进施工作业流程见下图所示。始发端头加固安装盾构机始发托架盾构机组装、安装反力架，盾构机系统调试拼装F8环管片、盾构机整机试运转拆除外层钢筋，盾构机贯入作业面、拼装负环管片盾尾通过始发洞口、管片背后回填注浆安装洞门密封盾构机试掘进100米完成后，拆除负环管片、换装完成准备正式掘进始发准备掘进破除洞门安装洞门密封始发端洞门第一层钢筋及混凝土破除图1.1-1 盾构始发试掘进作业流程图1.2 端头加固盾构机始发进洞前，需破除始发洞门范围内的地下连续墙墙体。必须采取有效措施加固土体，使土体具有较强的自稳性，且不发生渗流，以确保盾构进洞期间洞门范围内土体处于安全状态，不发生安全质量事故。端头加固要求达到的效果为无侧限抗压强度大于0.8Mpa，渗透系数110-6cm/s。本端头加固采用900650三重管旋喷桩工艺。加固的范围是：长度9m、深度12.2m（隧道轮廓线外3m）、宽度12.2m（隧道外轮廓左右各3m）。详见端头加固示意图。始发前进行水平抽芯检测，检测合格后，进行水平观察孔观测。洞门破除后，对洞门区域的加固效果进行观察孔试验，即通过打水平观察孔来检测盾构端头的加固效果，主要是观察正面土体的含水量及土体的加固强度等。一般深度为2m左右、直径100mm，全隧道断面共设9个，见下图。图1.2-1 始发端端头加固示意图（接收端类同）图1.2-2 洞门探孔分布示意图1.3 安装始发托架始发托架的安装在始发井移交之后进行。始发托架是盾构机在始发井底板上的支撑和定位托架，其结构图见下图所示，托架总重1.8吨，采用25吨吊车分节吊装。首先依据隧道在此处的设计轴心线确定始发托架中心线，盾构机均采取直线始发，托架中心线与线路中心线重合。通过测量放线，将托架中心线刻划于始发井底或端墙及侧墙上，以指示托架的安装位置。为防止盾构始发时会出现“栽头”现象，以及防止盾构机驶上导轨困难，将始发托架抬高20mm安装，托架安装采用钢板垫高找平。托架安装就位后，将托架和车站底板预埋的钢板焊接，焊接定位之后，开始在托架上组装盾体。图1.3-1 盾构始发托架平面图图1.3-2 盾构始发托架断面图1.4 导轨制作由于车站始发井主体结构端墙厚度为0.8m，围护结构厚度为1.0m，主体结构底板端墙部分还有1.0m宽的截水槽，即盾构机始发托架端头与土体间有2.8m的距离。当盾构始发超过托架后，盾构机重心前移，并且盾体有2.8m没有支撑，盾构机因自重会产生“栽头”现象，为避免此现象，应在2.8m长度范围内用43钢轨将始发托架上的导轨延伸，钢轨底部采用型钢支撑并固定。截水槽内采用H20型钢和20mm厚钢板焊接成支撑，支撑上焊接43钢轨当做支撑导轨，详见下图所示。图中底部20mm厚钢板尺寸为1100mm宽900mm长，钢板上焊接两榀20H型钢，间距为700mm，型钢顶部焊接20mm厚500mm宽900mm长的钢板。车站主体结构洞门圈内采用H10型钢、10mm厚钢板和43钢轨焊接成导轨，详见图1.4-1所示。图中10H型钢和预埋钢环A焊接成整体。图1.4-1 导轨大样图图1.4-2 导轨现场安装图（局部）1.5洞门橡胶帘布安装（1）洞口密封安装在盾构始发掘进时，为了防止土体孔隙水和回填注浆浆液沿着盾构机外壳向洞口方向流出，在内衬墙上的盾构机入口洞圈周围安装环行密封橡胶板止水装置。该装置在内衬墙入口洞圈周围安装设有M20螺孔的L型预埋钢环A，预埋板A上焊接有锚筋与主体结构相连，用螺栓将密封橡胶板、扇形压板栓连在预埋环板A上。当盾构机沿推进方向掘进时，带铰接的扇形压板被盾构机带动向逆时针方向转动，并支撑密封橡胶板，封闭在6410mm的盾体外径处，防止同步注浆浆液向始发井内流入。密封环的安装安排在盾构机下井组装调试完成、洞门外层砼凿除之后进行。洞门密封装置安装时，需注意密封橡胶帘布及扇形压板的安装方向。密封橡胶帘布端头的凸起方向与盾构掘进方向相同。（2）帘布橡胶安装在密封钢环圆环板上设置螺栓孔，采用M20螺栓将帘布橡胶板固定于两圆环板之间，帘布橡胶板绕密封环内一周。橡胶帘布沿圆环径向宽度62cm，厚度2cm，采用径向尼龙线和环向棉纱绳制成。在盾构机开始掘进后，帘布密封及翻板内翻，帘布密封在土压力的作用下向外有扩张趋势，翻板作为帘布的刚性支撑使帘布压紧在盾体上，起到密封作用，保证洞门无大量水流出。图1.5-1 洞门预埋环板示意图图1.5-2 洞口密封装置图1.6 盾构机组装调试1.6.1 盾构机尺寸及重量盾构机各部分尺寸及重量如下表： 设备尺寸参数表 1.6-1表部套名称外形尺寸（mm）重量（T）外径长宽高刀盘64401561/35.9前体64103670/98中体64004330/85盾尾64002432/12.4螺旋机8769829/12.5平台（中间）/5211266022434平台右走道/3750235712351.5平台左走道/3750235712351.5连接桥/139506002004.8拼装机48002453/16牵引杆/12735/1.1/2皮带机/800/1#车架组件/1080046173663122#车架组件/850046173663163#车架组件/75004617366320.54#车架组件/750046173663125#车架组件/750046173663191.6.2 组装程序由于场地限制，按照组装的顺序，盾构机边进场边组装。盾构机运输进场即开始进行地面拼装，各分部构件在地面组装好后整体吊运下井，下井后再作部件与部件之间的连接与组装。吊装设备为：400T履带吊机1台，50T汽车吊机1台，100T液压千斤顶2台，小型泵站一台，以及相应的吊具、机具、工具等。始发井底板放置的始发托架精确定位后、在始发托架导轨上涂抹润滑脂，及后配套拖车处的轨道铺设完成后，再按顺序先下后配套台车，后下盾构主机。台车下井顺序为：5拖车4拖车3拖车2拖车1拖车连接桥主机下井顺序为：螺旋输送机前体中体刀盘拼装机盾尾(1)轨道铺设因始发井段底板标高比标准段底板标高低，因此始发井内采用支架轨枕支撑，将始发井和标准段的轨道顺成一个坡度，标准段轨枕采用H10型钢，轨道采用43钢轨。轨道铺设完成后将45T电瓶车放入井内，牵引盾构机台车。盾构机台车下井退至标准段后，将始发井内的支架轨枕拆除，放入始发托架准备组装盾构机主体。盾构机组装完成后，根据掘进的长度，在负环管片内放入异型的负环轨枕。(2)台车下井在地面安装好台车车轮后，将5#1#台车按顺序吊入，并安放在2200mm轨距轨道上。(3)运输车辆下井分别将2台管片车吊入并安放在900mm轨距轨道上。(4)连接桥下井连接桥吊下，利用管片车将其缓慢送入到台车前。将连接桥的一端与1#台车连接，另一端采用型钢临时支撑，使其保持平直。(5)螺旋机下井将螺旋输送机吊入井内摆直放置在管片车上，并将其固定后拖至始发井后端。(6)盾体下井前体下井：前体下井前，需先拆除吊装井口11m范围内的支架轨枕和轨道。在地面完成前体翻身后，安装中心回转体及人闸。完成安装后将前体吊下井，将中体前移与前体上螺丝（接触面清理干净）。将中、前体连接位置推至始发井底板焊接预留槽处，将前体和中体焊接密封。与此同时盾体内部的各系统开始安装连接。中体下井：将中体在地面完成翻身起吊后吊入井内。刀盘下井：将刀盘吊下与前体连接。拼装机下井：在地面组装好管片拼装机及导轨（螺丝从上到下安装防止变形）。盾尾下井：将盾尾吊到井下后平移并与中体安装连接，连接前需清洁铰接面、中体与盾尾接触面，必须完成连接后才能涂润滑油脂并安装铰接密封（加焊支撑防止变形）。后配套和主机连接:推出连接桥和后配套台车与盾尾连接，割除所有吊耳并打磨。1.6.3 盾构机调试(1)空载调试盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试，空载调试的目的主要是检查设备是否能正常运转。主要调试内容为：液压系统，润滑系统，冷却系统，配电系统，注浆系统，以及各种仪表的校正。电气部分运行调试：检查送电检查电机分系统参数设置与试运行整机试运行再次调试。液压部分运行调试：推进和铰接系统螺旋输送机管片安装机管片吊机和拖拉小车泡沫、膨润土系统和刀盘加水注浆系统皮带机等。(2)负载调试空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负载调试。负载调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力；对空载调试不能完成的工作进一步完善，以使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。负载调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和线型精度。(3)调试内容及标准调试部分调试项目调试内容调试标准盾构机主体刀盘刀盘运行偏心+/-15mm刀盘与盾体间隙303mm刀盘旋转功能/主驱动内齿轮油液位3rpm/220 dm3管片安装机1圈旋转时间（无荷载）80s旋转角度+/-2200上下油缸伸缩行程700mm水平油缸伸缩行程500mm上下油缸伸缩时间80s水平油缸伸缩时间15s推进系统推进油缸行程1950mm“管片安装”模式下油缸回收时间25min“管片安装”模式下油缸伸出时间75min“管片安装”模式下6个油缸回收时间90S回收油缸的压力45bar“管片安装”模式下双6个油缸伸出时间240S伸出油缸的压力45bar盾壳铰接油缸行程190mm螺旋机最大转速19s/5rpm/16rpm/min伸缩行程500mm关闭前仓门时间20前仓门油缸行程470mm关闭卸料门时间15s卸料门油缸行程690mm蓄能器关闭后剩余压力100bar皮带机正反转正常平滑启动正常制动操作正常人仓检查加气及设备情况正常后配套喂片机功能水平油缸伸出时间30s水平油缸收回时间25s纵向行程1900mm管片吊机纵向全行程时间/升降时间80s/40s起重能力5000kg盾尾油脂泵盾尾油脂球阀驱动装置减压器的调整6bar盾尾油脂泵减压器调整5bar充脂泵减压器调整5bar补油泵输送压力16bar盾尾密封减压器盾尾密封减压器的调整4.5bar盾壳排水泵减压器盾壳排水泵减压器调整6bar泡沫系统泵数量3压缩空气流量调节阀正常泡沫流量计及调节阀正常控制面板功能推进系统正常铰接系统正常螺旋机正常主轴承自动润滑正常油脂润滑正常注浆泵控制正常刀盘驱动控制正常报警灯正常监测器正常皮带输送机正常泡沫系统正常冷却水系统正常通风系统正常液压油箱油位机滤芯故障报警正常油脂泵故障报警灯正常1.7 反力架的安装反力架的安装在尾盾安装完成之后、与连接桥连接之前进行，盾构始发反力架为拼装式全圆钢架结构，以确保足够钢性。反力架结构验算见附件1。反力架安装结构图、大样图如下图所示。左线反力架安装起始里程为ZDK15+856.82，0环管片进入洞门676mm。反力架安装时，首先测量反力架位置起始里程断面的中心线，并刻划在始发井侧墙上，以便反力架中心定位，反力架中心随始发托架抬高而同时抬高20mm。定位关键是反力架紧靠负环管片的定位平面，并与此处的隧道轴线垂直。反力架立柱底部焊接在车站预留钢板上，上部、底部的横梁和立柱的上下端，底部采用609钢管撑撑在结构侧墙上，上部采用H40型钢支顶在后面车站中板上，待反力架固定后，再焊接后部斜撑，斜撑采用609钢管支撑。图1.7-1 反力架安装实物图图1.7-2 反力架正视图图1.7-3 反力架与主体结构关系图1.8 洞门破除根据刀盘外径和洞口止水装置的尺寸要求，洞门破除外径定为6800mm，施工前准确定位隧道洞门中心线，然后对洞门内进行开凿放样。为保证始发井围护结构的稳定，始发洞门凿除在盾构机组装调试完成后进行，根据盾构组装调试进度合理安排时间。凿除洞门采用人工风镐破除的方法。开凿前，搭设双排脚手架，由上往下分层、分块凿除，洞门凿除的顺序见图1.8-1。首先将背土面墙体钢筋凿出裸露并用氧焊切割掉，然后继续凿至迎土面钢筋外露为止。当盾构机刀盘抵达围护结构前约0.51m时停止前进，然后再将余下的钢筋割掉，打穿剩余部分围护结构。凿除施工完毕后拆除脚手架，快速拼装负环管片，使盾构机抵达掌子面，避免掌子面暴露太久发生失稳坍塌。凿除时要在洞口安排地质工程师观察土体稳定状态，还要经常与地面沉降监测人员信息沟通，确保安全。割除工作保证预留洞门轮廓线范围内围护结构钢筋全部切断，切口平整，以避免盾构机刀盘被围护结构的钢筋挂住。图1.8-1 洞门凿除顺序示意图1、破除洞门技术安全保证措施（1）洞门破除时由于是高空作业，除了系好安全带外，还坚持一人工作，一人观察工作面的稳定情况，保证安全第一；（2）洞门破除时，及时检查掌子面的土质情况与设计是否一样。如不一样，及时反映并采取相应对策。2、凿除洞门上部时须搭设工作平台，工作平台的搭设需遵循以下几点：（1）搭设工作平台的钢管需要经过挑选，弯曲或破损严重不可使用；（2）搭设工作平台的架子工须持证上岗；（3）工作平台采用48的钢管扣件式工作平台施工荷载不得大于200KN/，工作平台的步距为1800mm，排距为1500mm，柱距为1800mm。（4）工作平台的铺设采用竹胶板并用铁丝固定。3、洞门凿除前的准备工作（1）对盾构始发段的加固效果进行检测，当加固效果满足设计要求时方可进行洞门凿除工作。（2）准备好喷锚机在进行洞门凿除时放在旁边准备，一旦出现塌落现象要及时对塌落部分喷射混凝土。1.9 负环管片拼装1.9.1 负环管片排版当盾构机调试完毕后，即可开始进行负环管片的安装。本工程负环管片外径6200mm，内径5500mm，共8环，排序为-8-1，为钢筋混凝土管片，环宽1200mm。管片采用标准环，无楔形量，每环管片包含3块标准块，2块邻接块，1块封顶块。1.9.2 反力架端面调平负环管片拼装前，应首先将反力架端面焊缝、毛刺等打磨平整，在端面上沿圆周方向均匀取10各点。测量端面各点到始发轴线的距离。根据测量结果拟合出反力架端面与设计管环端面关系及反力架端面平整度，确定每个点需要调整的距离。对于大于5mm的点，采用加垫相应厚度的钢板进行调平。对于小于5mm的点，采用加垫相应厚度的丁晴软木橡胶衬垫进行调平。1.9.3 负环拼装在反力架端面调平完毕后，开始进行-80环混凝土管片的安装。为保证拼装位置正确，成环后不至发生位移或椭变，管片在整环拼装、推出盾尾后采用20钢丝绳在外侧将管片勒住，见下图。-8环采用在盾尾刷前方进行整环空拼后移的方式推至反力架前端面。-8环在进行空拼前先焊接导轨和限位板。限位板在距推力千斤顶末端2100mm2300mm位置处焊接20加肋工字钢进行限位，工字钢中心距千斤顶末端2200mm。工字钢翼板间设置10mm厚钢板作为肋板，间距100mm。加肋工字钢高340mm。加肋工字钢每块管片设置两个(加肋工字钢为防止管片受千斤顶推力影响发生后移，同时提供一个基准面)。-8环安装前，同时应在盾构机上焊接撑靴，撑靴固定在始发托架之上，防止拼装及顶推过程中盾构机前移，见下图。 防变形装置 防转钢块-8环拼装完毕后将加肋工字钢割除，然后使用推进千斤顶整体将-8环推至反力架处。管片通过尾刷时，应注意及时向尾刷内注入油脂，保证过程中尾刷不被损坏。管片拼装时先拼装A块，然后由下向上拼装其余管片，最后拼装C块，拼装C块时先将C块与管片环搭接800mm，再由径向推入。-8环到位后，割除刀盘前方撑靴，盾构机开始推进，到达1800mm行程后开始拼装-7环。-7环拼装时每块管片逐块进行块与块、环与环之间的连接。当管片脱出盾尾后，需及时在管片与盾构机导轨方钢之间插入木楔子，确保管片不发生竖向位移。木楔子间距0.6m，布置于管片接缝处和管片中央。负环管片拼装具体程序：1）在盾尾内安装负8环管片，并将其推出盾尾并直接与基准环用螺栓连接拧紧，负8环的管片安装要与掘进线路倾角一致。2）盾构机推进负7、负6、负5环时，由于刀盘没有顶到掌子面土体，必须焊接挡块限制盾构机前移才能拼装管片。3）掘进负4环临时管片，推进到行程DL=1500mm时，刀盘开始切削土体。切削土体前应在盾体安装防扭转挡块。当行程DL=1700mm安装负4环管片；4）掘进负3环管片，行程DL=500mm开始用螺旋机出土，并安装负3环临时管片；5）开始掘进并安装负2、负1、0环管片；6）掘进第1环，当行程DL=1000mm时，盾构机尾部密封刷进入洞门环板装置。行程DL=1400mm安装第1环。继续掘进第2环，当行程DL=510mm时，开始盾尾注浆，继续掘进，并拼装管片。1.10 始发段试掘进1.10.1始发试掘进阶段地质描述根据地质勘察报告，本工程盾构左右线始发100m掘进主要穿越：顶部为粉细砂层，稳定性差；底部为中粗砂层，围岩稳定性差，开挖后易发生侧向变形。具体详见地质纵断面图。1.10.2 盾构始发刀具配置刀盘布置：刀盘上配置中心刀1把、切削刀88把、周边刮刀30把、先行刀60把、可换先行刀34把、周边保护刀12把、超挖刀2把。图1.10.2-1 刀盘实物图图1.10.2-2 刀盘实物图1.10.3 试掘进的掘进参数选取通过试掘段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。试掘进段掘进参数选取见下表。试掘进技术参数表 1.10.3-1表序号区段（m）选取断面土压力(Bar)总推力KN推进速度(mm/min)刀盘转速(r/min)扭矩KNm注浆压力(Bar)注浆量(m3)备注103010m1.341.637000800020300.81.02000-30002.53.53.085.33进洞段2308050m1.341.636500750030500.81.02000-30002.63.53.085.33南太桥盘龙江38010090m1.401.6580001000040-500.91.22000-30002.63.53.085.33东风东路1.10.4 始发试掘进段的目的（1）用最短的时间对盾构机的操作方法、机械性能进行熟悉，较好的控制隧道轴线及地面隆沉；（2）加强建筑物的监测，及时采集监测数据，充分收集盾构机垂直下穿建筑物、管线特别是南太桥基础所取得的各种数据，并结合监控量测资料进行综合分析研究，掌握盾构施工对建筑物影响等方面的特性，为此后盾构下穿建筑物施工积累经验；（3）通过试掘进段渣土改良尝试及效果分析，结合刀盘负载情况，确定正常掘进渣土塑流性改良工艺；（4）逐步熟悉掌握盾构掘进、管片拼装的操作工序，并提高管片拼装质量，加快施工进度。1.10.5 始发试掘进控制要点（1）盾尾通过洞门后，盾构机系统指导下，开始直线段掘进（直线段长度190m），反力架和始发托架的加固极为重要，在始发过程中，如发现支撑系统出现变形，应立即停机加固；（2）负环管片脱出盾尾时，要及时进行支撑加固，防止管片下沉或失圆。同时也要考虑到盾构推进时可能产生的偏心力，支撑要确保稳固；（3）当盾构机掘进纠偏曲线时，往往会造成纠偏方向一侧间隙变小，易于发生盾尾钢丝刷拉坏管片的现象，此时管片选型应综合考虑盾构机姿态、铰接千斤顶行程、推进千斤顶行程、管片间隙等因素，当盾尾间隙过小时，可通过千斤顶分区选择调整推力和管片选型来调整；（4）在始发阶段要注意推力，尽量使用底部千斤顶，并利用左右千斤顶编组的推力差和铰接系统来控制盾构机的姿态；同时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始发托架提供的反扭矩；（5）始发端掘进过程中，应严格按照规定设定速度、转速等技术参数，严格控制贯入度不超过设定值；控制刀盘扭矩在合理范围内，尽量减小刀具的负载及磨损。1.10.6土仓压力控制控制土压力的合理设置，也是沉降控制的关键因素。首先，应根据开挖影响范围，确定盾构影响高度，计算该高度内的水土压力。施工过程中严格土压力控制，压力偏差不超过0.1bar。一方面，根据盾构推进速度，选择相匹配的螺旋机转速及闸门开度，确保过程中的压力稳定。另一方面，使用足量的添加剂保证土体的塑流性，也是保证土压力稳定的关键。省博物馆站-文化宫站盾构区间覆土深度19.2-21.7m，属于深埋隧道，隧道洞顶以上为软弱土层，土压的计算则应用太沙基土压力理论计算公式以及日本村山理论比较合理。P=地下水压+土压+预备压力土压按照我国现行的铁路隧道设计规范中推荐的计算围岩竖直分布松动压力q的计算公式： q=0.4526-S围岩容重S围岩类别，如类围岩，则S=3宽度影响系数，且=1+i（B-5）B隧道净宽度，单位以m计。i以B=5m为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率。当B<5m时，取i=0.2，B>5m,取i=0.1。地层在产生竖向压力的同时，也产生侧向压力，侧向水平松动压力a由经验公式可得：a=Ea ZEa计算公式见下表围岩分类水平松动压力a0（01/6）q（1/61/3）q（1/31/2）q（1/21）q地下水压力为：w=q hq根据土的渗透系数确定的一个经验数值。砂土中q0.81.0，粘性土中q0.30.5。本区间取值0.4.水的容重h地下水位距离刀盘顶部的高度。预备压力按照施工经验，在对沉降要求比较严格的地段计算土压力时，通常在理论计算的基础之上再考虑1020kg/m2（0.10.2kgf/cm2）的压力作为预备压力。根据隧道埋深设置上部土仓压力设定为1.4kg/cm22.5kg/cm2为宜。1.10.7 出土量控制出土量是前方地层稳定与否的直观反映，在泡沫与水注入正常的情况下，每环的出土量一般为48-51m3，遇到发生容易坍塌的地层，出土量往往偏大。因此，在掘进过程中对出土量的控制十分必要。本工程渣土车每斗容量为17m3，出土量控制在3斗以内，能确保不超挖，每斗土推进油缸合理行程应为340390mm之间。因此，在掘进过程中，盾构司机在掘进过程中做好每斗土前后油缸行程差的记录，值班工程师对每斗土进行检查和做好渣土取样，结合渣土情况进行分析判断，如有异常情况，及时采取合理措施，确保出土量的控制。出土量的大小是判断盾构是否出现超/欠挖的最直观依据。施工中，应严格控制每环出土量偏差不超过理论值的5%，且不允许出现欠挖。此外，应根据盾构的推进速度，合理选择螺旋输送机的转速、闸门开口率和出土量等参数，确保过程中出土与开挖保持同步。施工过程中，需要添加大量的添加剂改良土体，因此出土量的理论值应为设计值乘一定的松散系数+膨润土添加剂数量。松散系数根据不同地层选取相应数值。1.10.8千斤顶推力与刀盘转速千斤顶推力与刀盘转速是否合理是关系到刀具能否顺利切削岩层，推力过小，岩层得不到充分的压裂和切削，掘进效果差，推力过大时，由于管片断面不平整或千斤顶受力不均，容易产生管片破裂、渗水等现象，均不能保证隧道快速掘进，推力控制在7000-10000KN，最大推力应根据分组千斤顶的压力来确定，根据管片混凝土标号，综合洞内混凝土管片的受力情况，取管片混凝土强度的一半即25Mpa作为分组千斤顶所受压力的上限是安全的，对管片不会产生挤裂、破损等问题。至于刀盘转速，在粘土中，转速应控制在1.0rpm左右，以便刀具能充分切入地层，达到切削地层的目的。无论何种速度，均应与其它参数如刀盘扭矩、泡沫注入、推进速度等有机结合起来，才能取得理想的结果。1.10.9渣土改良（1）目的使渣土具有较好的土压平衡效果，利于稳定开挖面，控制地表沉降。使渣土具有较好的止水性，以控制地下水流失。使切削下来的渣土顺利快速进入土仓，并利于螺旋输送机顺利排土。可有效防止土渣粘结刀盘而产生泥饼。可防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象。可有效降低刀盘扭矩及螺旋输送机扭矩，降低对刀具和螺旋输送机的磨损，提高盾构机掘进效率。（2）方法拟用于本标段盾构掘进时的渣土改良方法包括向刀盘、土仓及螺旋输送机添加泡沫剂或膨润土泥浆等。具体为：泡沫剂的使用泡沫通过盾构机上的泡沫系统注入。泡沫的组成比例如下（一般为）：泡沫溶液的组成：泡沫添加剂3%，水97%。泡沫组成：9095%压缩空气和510%泡沫溶液混合而成。泡沫的注入量按开挖方量及渣土实际情况计算：一般300600L/m3。如此计算，每环的泡沫注入量原液约为50-100L。膨润土泥浆的使用配合比为：水:膨润土:粉煤灰:添加剂=4:1:1:0.1，加泥量为出土量的5%20%。注入压力比盾构的土仓压力略高。（3）始发段地层渣土改良措施对于始发段粉细、中粗砂地层，暂定使用浓度10%的泡沫原液，发泡体积膨胀率为10倍。同时加入膨润土浆液，浆液中添加适量的纯碱、CMC等添加剂。考虑到地层的渗漏损失，对于始发地层，暂定掺入量为10%。施工中遇到的问题可能是以上几种情况的组合，具体实施中要本着经济、合理、有效的原则进行综合考虑，并在实践中摸索经验，以达到快速、安全、经济的目的。1.10.10 盾构始发掘进注浆方案及主要技术参数（1）加固区的注浆在端头加固区内的注浆选用双液浆（水泥浆+水玻璃），主要目的保障洞门的密封性。因为刀盘在击穿加固区的同时会形成对洞门的冲击水压，双液浆的注入会加快浆液的凝固时间，减少风险。但是双液浆的注入，如果不控制好双液浆注入的出口压力，可能会对盾尾造成致命的伤害，所以在双液浆注入时的出口压力应该控制在2bar3bar范围之内。（2）出加固区后的注浆在盾体整体进入原土层后，可选用水泥砂浆进行同步注浆，单液浆的选用与隧道质量有着密切的关系，要求在初选时依据试验提供切实可行的数据，达到设计标准。要求在前期做大量的筛选试验工作，并严格控制大样试验及注浆出口压力。为保证单液注浆的有效性及确保管片不因外来压力而产生变形和损坏，必须严格控制注浆压力，注浆压力应大于土仓压力12bar，但必须小于盾尾油脂仓压力。同步注浆实施时间及浆液性能的选择:根据公式计算和相关技术要求，注浆量应保证环形间隙理论容积的1.32.5倍左右。为了保证掘进中能按上述要求完全注入，采用自动同步注浆和人工管片壁后注浆双重手段。当盾尾通过洞门密封后开始实施同步注浆。浆液选择水泥砂浆，注浆的主要指标：胶凝时间：根据地质情况小于6h。固结体强度：一天不小于5bar，28天不小于60bar。浆液收缩值：大于90，即固结收缩率小于10。浆液稠度：812cm。浆液比重：要求控制在1.72.0g/cm3。浆液稳定性：倾析率小于5。浆液配合比依据试验情况进行确定。（3）浆液材料及主要性能指标浆液的材料分为A液和B液，A液的材料为水泥浆或水泥砂浆，B液为水玻璃。若A液为水泥砂浆，其配比参照下表。单液浆浆配比表 1.10.10-1表组别水泥（kg）粉煤灰（kg）膨润土（kg）砂（kg）水（kg）外加剂1601002413406050900960419516按需要根据试验加入若A液为水泥浆，B液为水玻璃参照下表。双液浆配比表（单位体积） 1.10.10-2表编号水灰比A液B液（体积比）缓凝剂添加量（水泥用量）浆液密度（g/cm3）凝结时间（秒）1111101.51.442048（4）同步注浆管理注浆压力保证达到对环向空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不因注浆产生过大的变形和损坏，根据计算得出压力值。注浆量根据管片壁后环形空隙与地层有效填充的经验公式计算，根据规范要求，注浆量取盾尾建筑控制空隙理论体积的1.32.5倍。注浆量为3.085.33m3/环。掘进过程中根据出土量和监测结果及时调整注浆量。注浆速度同步注浆速度应与掘进速度相匹配，按盾构完成一环1.2m掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。达到均匀的注浆目的。注浆结束标准采用注浆压力和注浆量双指标控制，即当注浆压力达到设定值时，注浆量达到设计值的95%以上时，即可认为达到了质量要求。对本设计参数还需通过监控量测进行优化，使注浆效果达到更佳。效果检查注浆效果检查主要采用分析法，即根据P-Q-t曲线，结合掘进速度及衬砌、地表与周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断。必要时采用无损探测法进行效果检查。当检查表明注浆不足时，及时进行补充注浆。（5）二次注浆同步注浆系统有一定的合理使用范围，在某些敏感区域有一定的局限性，如在渗透系数较大的地层中。由于在此地层中盾构的推进速度相对较快，而自动注浆出口均分布在上部，浆液注入后很难形成单独固化体，尤其是在中下部，形成局部注入盲点。对于注浆系统另外配置了一套人工管片壁后注浆设备，在注浆管理上采用自动与人工注浆相结合，用人工管片壁后注浆系统来填充自动注浆设备的某些地质敏感区域。二次注浆主要选取顶部的两个管片抓取预埋件位置，具体见下图。图1.10.10-1 二次注浆示意图（5）洞内注浆需要进行地面加固但不具备条件或者实施难度较大时，可通过洞内注浆加固。洞内注浆加固需提前在管片上增设注浆孔，利用注浆孔（包括吊装孔）打设注浆管，对隧道周边一定范围内土体进行注浆加固。注浆管采用483.5mm的钢花管，其长度不小于3.5m。需要进行洞内注浆的详见附表二省博物馆文化宫站盾构区间沿线建构筑物概况及处理措施表。注浆浆液一般采用单液浆，紧急情况时可采用双液浆，注浆参数见“1.10.10 盾构始发掘进注浆方案及主要技术参数”。