城市轨道交通地铁工程盾构掘进施工方案.doc

城市轨道交通地铁工程盾构掘进施工方案第一节 盾构机的选型第一小节 工程特点及选型依据盾构掘进机的选型与所穿越的地层及周边环境、线路走向、曲线等关系很大，选型合适与否直接关系工程的成败。1、盾构穿越地层、线路及周边环境的特点（1）本区间隧道洞身范围内主要地层为粉质黏土、粉土，局部分布地震液化土层，液化等级为轻微严重。（2）线路最小平面曲线半径370m，区间纵向坡度最大为25。（3）线路的地面、周边环境复杂。2、施工要求地表变形量不大于10mm/-30mm。隧道推进轴线与设计轴线偏差不大于50mm。第二小节 选型及设计特点根据以上地质条件结合工期要求，用于本区段施工的盾构机，必须具有稳定开挖面、平衡水土压力、最大限度减少地表沉陷的功能，必须具有较强的纠偏抗扭能力，必须具有较好的经济性和较长的使用寿命，必须确保各项作业的安全性和可靠性。结合目前天津等地盾构区间施工资料，选用土压平衡式盾构机是目前在软土地层中进行隧道掘进施工的一种较好机型，可以较好的控制地表的变形。综上所述，我们对海瑞克、拉瓦特、川崎、日立等几种盾构机进行了全面的考查，经过分析比较，并结合国内使用的经验，本标段选用日本川崎6340mm土压平衡式盾构机，其特点如下：1、就此项隧道工程的地质条件而言，面板式刀盘具有以下特征：可在气压下在土舱内安全工作，有利于土压平衡。刀盘开口率（28%），可使软泥顺利地从切削面流向土舱。直接将土压传至土压传感器，可以随时监测地质情况变化。易于进入切削面（除去障碍物），易于钻探（土壤处理）。2、本机刀盘设计转速为每分钟01.6转，由9个液压马达驱动，可实现无级变速。在软土区土压较大时可采用低速大扭矩开挖掘进，在遇硬土时可采用高速切削掘进。3、出土方式：螺旋输送机皮带输送机轨道电瓶车运输。4、注浆方式：同步注浆，两台注浆泵（12m3/h），1个注浆罐（4m3），泵直接从运浆车抽浆。5、具有可升降气压的人孔气压仓，用于土压平衡工况进入泥土密封仓排除障碍或更换刀具。6、具有泡沫、膨润土聚合物注入系统。7、具有隧道掘进自动导向系统。8、具有超前地质预测系统设备。第三小节 盾构机掘进工作原理盾构掘进机具有土压平衡状态和非土压平衡状态两种工况，能够适应软硬两种地层的施工。根据地质情况，能够实现两种工作状态的互换。从招标文件提供的地质资料和现场调查情况看，本合同工程只有土压平衡状态一种工况。土压平衡工法适应在淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉土、粉砂中进行掘进，根据碴土的塑性和流动性，在刀盘前和土仓内注入膨润土、高浓度泥浆、发泡剂等，与刀盘切削下来的岩土在土仓内进行搅拌，使其变为塑性的土体，通过控制掘进速度和调节螺旋机的转速两个方面来控制出土量，以调整切削腔室的土压的稳定，达到保持开挖面的稳定和控制地面沉降的目的，土仓内的土压值需在施工中根据地面的沉降量不断修正，土压值过小会引起地表沉降，土压值过大会引起地表隆起。第四小节 刀具形式、刀盘布局特点及其对区间不同地质的适应性刀盘是幅条状带出料口的圆盘式结构，中心刀、刮刀和边刀对称安装在幅条的两侧，用以开挖砂土层、黏土和强风化岩层等软弱围岩。刀具在刀盘背侧更换，不必进入开挖面。采用盘形刮刀和切刀组合布置的刀盘，具有很强的地质适应能力，非常适合本标段盾构区间的掘进施工。第五小节 盾构机总装图见附图6-1、6-2。第二节 盾构施工准备第一小节 隧道施工人员进场准备在车站端头井施工结束具备盾构进场前，预先组织盾构施工的管理人员、技术人员开展盾构施工前期的准备工作；申报办理工程项目中盾构施工所需的各类政府主管部门的许可证；办理高压用电等手续，并及时落实盾构机的进场工作，以保证盾构机始发的顺利进行，确保在规定工期内完成区间隧道施工。第二小节 技术准备采用全站仪、水准仪等测量仪器对业主所交桩点进行再次复测，测量成果上报业主和施工监理审定。在施工前根据图纸、资料，熟悉项目合同有关技术标准、规范的要求，在此基础上编制实施性施工组织设计，并对施工方案进行充分论证和优化。制定现场施工的技术管理办法以及有关质量、安全、进度管理办法，编制关键工序的作业指导书。施工前对所有人员进行技术培训、操作规程培训，以提高作业人员技术和操作水平。第三小节 设备与材料准备投入工程的盾构机及其它机械设备根据节点工期按时进场，并对进场的机械设备检查，以保证机械设备可正常运转。隧道施工的材料按计划提前准备、采购或租用，确保工程需要时可及时运送到场，并留有一定的时间进行材料检测。第四小节 盾构施工前的调查由于隧道沿线地面的环境复杂，因此中标后，就立即着手对周边环境进行详细的探察。 实施时，将指定一名有类似经验的工程师负责调查工作，并配备有经验的土地测量员和摄影师，确定对盾构施工有影响的建筑物、在建建筑物、拟用建筑工地及相关的管线状况进行记录，确定其数量和位置。我方将在盾构施工前，完成并提交调查成果，包括图上标示的在工程影响范围内建筑物的调查表、照片、示意图和底片，以满足监理工程师对施工中或施工完成后进行补充调查的要求。1、调查方式在建（构）筑物业主在场的情况下，进行目检并记录在工程影响范围内所有建（构）筑物在施工前的状况。确定既有建（构）筑物的已有破损情况，必要时，对建（构）筑物进行详细调查，以便于盾构施工时采取有效的保护手段。2、调查内容（1）对物探资料中提及的建（构）筑物等资料进行分析并加以确认。（2）对沿线盾构施工影响范围内的既有建筑物及附属建筑物之状况进行记录和摄影。（3）制订并填写每栋建筑物的调查表，列出一般情况以及在目检中发现的损伤等特殊情况。（4）对建筑物的内外结构包括表面修整和维修保养情况进行目检(对已有的裂缝量测并记录)。（5）对主要结构的裂缝等缺陷和破损要进行详细记录和拍摄，重要照片要加示意图及说明以显示建筑物的位置。（6）建筑物调查时应有其业主在场。3、沿线管线调查查明隧道施工影响范围内各类地下管线的种类、平面位置、埋深、管径或根数、材质等要素。在盾构正式施工前，成立专门的管线调查组，配备摄影师、工程师、土地测量员和建筑工程师、结构工程师等，配备全站仪、水准仪、探测仪、测缝针、摄影机等仪器。在调查前制订详细的调查计划和调查图表，通过走访管线业主等有关单位，收集受调查管线的有关设计和竣工资料，在管线业主在场的情况下，用实地观测、测绘等方法来完成在工程影响范围内所有管线的调查工作。最后进行资料整理分析，列出图表，明确各类保护项目的允许变形量，将调查结果呈报业主和监理，同时妥善保存，以便在需要时可随时查找。4、盾构机进场路线调查及准备工作在盾构机运至施工场地前，对盾构机的运输方式以及运输路线、大件运输公司等情况进行调查核实，选择最佳运输方案。同时，对盾构机运输路线进行调查核实，并积极与交通等职能部门进行沟通，确保盾构机进场运输工作的准备充分。5、管片和碴土运输线路的调查复核对于盾构施工碴土外运和管片运输的线路及运输时间进行调查复核，从而确保盾构施工顺利进行的目的。第三节 盾构掘进施工本标段有2个区间：微山路站财经大学站、财经大学站柳林路站盾构区间工程。按照招标文件的工期要求，本工程需4台盾构机施工，具体如下：微山路站采用2台盾构机始发，由微山路站向财经大学站掘进；财经大学站采用2台盾构机始发，由柳林路站向财经大学站掘进 。第一小节 盾构施工准备针对区间穿越的地层特点及工期要求，在盾构区间开始施工前我们计划在现场把需要配置的盾构施工的地面附属设施及机械设备准备完成。盾构机在进出洞前，为了维持隧道与车站接口处地层的稳定，必须对盾构始发端头井部位进行加固。第二小节 盾构试掘进施工1、盾构100m试掘进盾构出洞后，为了更好地掌握盾构的各类参数，施工时注意对推进参数的实时设定优化，地面沉降与施工参数之间的关系，并对推进的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围，将开始掘进的100m作为试推段，试推阶段重点是做好以下的几项工作：（1）用最短的时间掌握盾构机的操作方法，机械性能，改进盾构不完善部分。（2）了解和认识隧道穿越的土层的地质条件，掌握这种地质下的土压平衡式盾构的施工方法。（3）通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，掌握盾构推进参数及同步注浆量参数。2、试掘进阶段的参数确定盾构初始掘进是从理论和经验上选取各项施工参数，在施工过程中根据监测数据及反馈的各种信息，对施工参数及时加以调整。盾构机出洞后，初始掘进分以下几个阶段实施。首先在盾构机穿越加固土层后，以日进度34的速度推进，对密封仓土压力、刀盘转速及压力，推进速度，千斤顶推力，注浆压力及注浆量等，分别采用几组不同施工参数进行试掘进。通过地表沉降的测量和数据反馈，确定一组适用的施工参数。然后提高日进度为45，通过施工监测，根据地层条件、地表管线、房屋情况，对施工参数作慎密细微的调整，以取得最佳施工参数。完成上述的工作要点后，将推进速度提高到正常的计划进度6环/日，但以满足地表沉降要求为标准，保证对建构筑物、管线的保护为准则。通过此阶段的试掘进，对隧道的轴线控制，衬砌安装质量均有了各项具体的保证措施，进一步掌握施工参数，能根据地下隧道覆土厚度、地质条件、地面附加荷载等变化情况，适时地调整盾构掘进参数，为整个区间隧道施工进度、质量管理奠定了良好的基础。对区间沿线建构筑物、管线的保护也掌握了初步的规律，并以此指导全过程施工。3、试掘进阶段的施工监测盾构在推进阶段，做好盾构出洞后地表面、地下管线、地面建构筑物的施工监测，对施工中可能产生的各种地表隆沉、变形，及时采取相应的措施及保护手段。试推进阶段是全过程的前奏，所以施工监测显得更为重要。对地表变形监测，采用沿轴线方向布设沉降监测点，包括深层沉降点，并加设横断面监测点；对地下管线，按要求的距离布设沉降点；对建筑物在调查研究的基础上，对轴线两侧盾构机影响区域范围的建筑物，布设沉降监测点。并布设相应的倾斜、裂缝监测点。上述测点的监测，每天不少于2次，并根据需要，适时加密监测频度。由于上述各类变形往往不是即时出现的，也就是说待到变形时，盾构已越过原本造成变形的地下对应作业区，故而需及时地进行分类监测，掌握盾构机掘进作业与地下土层变形、地表变形和地下管线、建筑物沉降等的内在规律，及时反馈信息数据，指导盾构掘进作业。监测工作在盾构作业即将进入影响区开始，直至盾构作业脱离影响区，且地表滞后变形渐趋稳定的整个期间内跟踪测量与监测。第三小节 盾构机正常掘进施工盾构机的掘进由两人操纵，盾构掘进施工全过程受控。1、盾构机正常掘进在推进前，工程技术人员根据盾构机目前的姿态、地质变化、隧道埋深、地面荷载、地表沉降、刀盘扭矩、千斤顶推力等各种勘探、测量数据信息，正确下达每班掘进指令，并即时跟踪调整。盾构机操作人员执行指令，根据土压平衡的原理，确认土压的设定值，并将其输入土压平衡自动控制系统。平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的最重要环节，这里面包含着推力、推进速度和出土量的三者关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用，所以在盾构施工中根据不同土质和覆土厚度、地面建筑物，配合地面监测信息的分析，及时调整平衡压力值的设定，同时精确控制盾构机姿态，控制每次的纠偏量，减少对土体的扰动，并为管片拼装创造良好的条件。根据推进速度、出土量和地层变形的监测数据，及时调整注浆量，从而将轴线和地层变形控制在允许范围内。开启刀盘，旋转切削开挖面的土体；开启推进系统，盾构机在强大的推力作用下，向前顶进；土仓下方的螺旋机将渣土源不断地输运出来；同时同步注浆系统开始向盾尾压注填充浆液。盾构机驾驶员根据掘进指令和前一环衬砌的姿态、间隙状况，及时、有效地调整各项掘进参数，如推进速度、千斤顶分区域油压、加注泡沫或膨润土浆液等。对初始出现的小偏差及时纠正，尽量避免盾构机走“蛇”形，盾构机一次纠偏量不能过大，以减少对地层的扰动。本工程盾构掘进全部由富有经验的盾构驾驶人员进行操作，并且在上机前进行培训，在取得培训合格认可后，才能上机操作。见“掘进控制操作程序图”。2、盾构推进主要参数设定（1）平衡压力值的设定原则根据招标文件提供地质情况及隧道埋深情况理论计算切口平衡压力：正面平衡压力：P=K0h；P：平衡压力（包括地下水）；：土体的平均重度；h：隧道埋深；K0：土的侧向静止平衡压力系数，一般取0.7；得出盾构在推进中的土压平衡力。盾构在掘进施工中将参照理论计算结合盾构智能化辅助决策系统预测的方法来取得平衡压力的设定值。具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及检测数据进行不断的调整。（2）推进出土量控制盾构掘进每环理论出土量/4D2L/46.421.548.23m3/环，土的松散系数取1.2，盾构推进出土量控制在98%100%之间。即每环的实际出土量为56.72m3/环57.87m3/环。启 动设定初始土压力值Po设定推进千斤顶速度刀盘扭距是否为上限量测土压力值P1Po与P1互相比较检查密封仓土压分布理论挖掘土量（Vo）与实际排土量（V1）相比较量测地层沉降继 续设定螺旋输送机转速减少螺旋输送机转速增加螺旋输送机转速隆起V1<V0V1>V0沉陷不均衡P1>P0P1<P0是否P1=P0均衡V1=V0掘进控制操作程序图（3）推进速度正常推进时速度控制在24cm/min之间。过建构筑物时推进速度控制在1cm/min以内。（4）盾构轴线以及地面沉降量控制：盾构轴线控制偏离设计轴线不大于50mm；地面沉降量控制在10mm30mm。3、盾尾油脂的压注在区间隧道掘进施工过程中，盾尾密封用以防止地层中的泥土、泥水、地下水和衬砌外围注浆材料从盾尾间隙中漏入盾构。盾尾油脂通过安装在后配套系统中的一个气控油脂泵压注。第四小节 叠交段盾构区间施工本工程微山路财经大学站区间于里程DK19+788.66处左右线上下叠交，叠交段长度约1250m，其中间距3m的叠交段长度为144m，位于财经大学接收端。叠交段所处土层主要以2粉质粘土、3粉土、4粉砂、2粉质粘土及3粉土为主；财经大学站柳林路站区间于里程DK21+62.35处左右线上下叠交，叠交段长度约226m，其中间距3m的叠交段长度为191m，位于财经大学接收端，叠交段所处土层主要以2粉质粘土、3粉土、4粉砂、2粉质粘土及3粉土为主。1）施工顺序先施工下部隧道，待洞内及地表监测数据稳定后施工上部隧道，且上下洞掌子面错开距离不小于200m，并且下洞其他支撑措施施工完成，上洞方可进入叠交段，降低隧道间的相互影响。（1）下行隧道掘进，拼装多孔注浆孔管片进行同步注浆，并根据监测情况进行必要的二次注浆；（2）利用下洞预留孔插入袖阀管注浆（上洞刀盘范围内暂不注浆）；（3）下洞架设钢支撑；（4）上行隧道正常掘进，拼装多孔注浆孔管片进行同步注浆，并根据监测情况进行必要的二次注浆；（5）利用上洞预留孔插入袖阀管注浆；（6）循环推进下洞钢支架，进行下一步下洞、上洞隧道施工；（7）完成上下重叠段隧道施工，拆除钢支架。下洞施工时，应严格控制地面沉降和周边环境的稳定性，为上洞施工提供良好条件；上洞施工应尽量降低对周边土体的扰动，以减小对成型隧道的施工影响和对周边环境的二次扰动。2）盾构推进控制（1）设立30环试推进段盾构在试验段推进过程中，需要对各类数据进行收集，包括：正面平衡土压力设定、出土量控制、推进速度控制、管片拼装、同步注浆和二次注浆等参数，地面沉降、建筑物、管线沉降数据，然后进行分析，指导后期盾构叠交阶段的施工。（2）平衡压力的设定根据试推进段的试验结果，确定平衡压力。根据地面沉降监测数据以每次0.01MPa为原则对土压力进行动态调整，确保盾构切口前方的土体可以少量隆起。并且确保施工中土压力的波动不应过大。（3）推进速度控制合理的推进速度，使盾构匀速慢速施工，下洞施工期间盾构推进速度不宜超过3cm/min，上洞施工期间盾构推进速度不宜超过2cm/min。减少盾构对土体的挠动，达到控制地面变形的目的。（4）土体改良根据试验段的推进，摸索出针对不同粉质粘土层的最优土体改良措施，改良剂的注入率应与推进速度相匹配。（5）盾构推力及刀盘扭矩盾构推力及刀盘扭矩不宜过大，降低对周边土体及既有隧道的扰动影响。（6）管片形式及管片拼装在进入叠交段前核准里程，叠交段区域均安排为增设注浆孔管片，每环增设10个注浆孔，增加至一环16个注浆孔，便于对叠交段隧道周边土体进行全面的改良加固。叠交段下洞管片连接螺栓强度等级提高至8.8级。在盾构进行管片拼装的状态下，由于千斤顶的收缩，必然会引起盾构机的后退，因此在盾构推进结束之后不要立即拼装，等待23分钟之后，至开挖面土体局部应力释放后再进行千斤顶的回缩。同时减少回缩千斤顶的数量，以满足管片拼装即可。（7）同步注浆叠交段同步浆液的配比将根据现场试验，配置的浆液应具有较低的泌水性、良好的早期抗剪强度和较高的后期固结强度，可以更好的控制地面沉降和保持隧道稳定性。且保证叠交段的同步注浆量至少为理论建筑间隙的150%以上。（8）盾尾油脂盾尾油脂采用优质盾尾油脂，掘进过程中加强盾尾油脂的注入检查，确保盾尾油脂密封压力正常，保证盾尾密封的防渗漏效果。（9）盾构纠偏量在穿越过程中，尽可能地保证盾构匀速通过，将盾构平面和高程控制在15mm以内，做到勤纠、少纠，减少盾构纠偏带来的地层损失。3）插管注浆为降低隧道间的相互影响，稳固隧道周边土层，需对叠交段区域隧道外土体进行插管注浆加固。（1）注浆范围注浆范围如下图所示：（2）注浆时机下层隧道洞通后立即对下洞叠交段土层进行注浆加固，待加固土强度达到0.2MPa以上时方可进行上洞叠交穿越施工。上洞洞通后对上洞叠交段土层进行加固。（4）注浆工艺二次深孔加强注浆加固采用38 t=3.0mm L=3.0m的袖阀管，袖阀管由盾构管片预留注浆孔打入。注浆孔口设置防喷装置，注浆管及输浆管路应定期进行清洗，以防止堵塞。注浆过程遇到承压水时，要做好注浆管的止水措施。（5）注浆原则注浆应采取多点、低压、多次原则，采用注浆量与压力双控，达到下列条件之一时停止注浆：当管片结构收敛达到10mm、隧道上浮、管片错台及出现裂纹或地面隆起时；注浆口压力维持在1MPa，维持时间较长，浆液难以注入时；单孔进浆量达到平衡设计压浆量的1.52倍，且进浆量明显减少时；出现监测数据报警。（6）注浆顺序同一孔内采用从外到内的方式进行分层注浆，每次拔管长度15cm。同一衬砌环内不同注浆孔的注浆保持对称平衡。一般情况下，隧道纵向注浆顺序采取隔环跳打的方式，即做一跳四的方式进行施工，同孔注浆间隔不少于2天，施工时可根据实际施工情况和监测数据适当调整。4）隧道支撑在上洞掘进过程中，为保护下洞的安全，在上洞盾构机所处位置对应的下洞前方30m、后方8090m范围内设临时钢支架，每环布设，随着上洞盾构机推进前行下洞支架不断往前翻移。5）叠交接收段施工参数、推进速度控制在1.01.5cm/min；、螺旋机转速保持在812r/min范围内，出土量控制在理论值的98%，即46.5m3/环。、土压力设定为0.18MPa。、同步浆液采用惰性浆液，注浆压力设定为0.29MPa，注浆量控制在理论值的150%250%。第五小节 盾构机掘进姿态精确控制技术1、盾构机掘进姿态偏差盾构机在掘进过程中，由于地层土质变化、千斤顶推力不均、回填注浆不均、盾尾间隙不均以及已拼管片轴线不准等因素影响，不可能完全按设计方向推进，走行轨迹犹如蛇行，产生姿态偏差。姿态的偏差可分为滚动偏差和方向偏差。（1）滚动偏差盾构掘进时，刀盘切削土体的扭矩主要是靠盾构壳体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡。当盾构掘进机壳体与洞壁之间产生的摩擦力不能平衡刀盘切削土体产生的扭矩时出现盾构机的滚动。过大的滚动会引起隧道轴线的偏斜，也会影响管片的拼装。（2）方向偏差盾构在掘进过程中，由于各种因素的影响会产生竖直方向和水平方向的偏差。1）盾构所受外力不均衡产生的方向偏差。盾构在地层中受多个外力作用，这些外力随地层的土质岩石情况、覆土厚度的变化而变化，若不及时调整掘进参数或参数设置不合理就会产生轴线偏差。2）成环管片轴线对盾构轴线的影响盾构推进反力支点设在成环管片上，当成环管片轴线控制不理想时就会对盾构轴线产生影响，产生方向偏差。3）盾尾间隙的影响尚未脱离盾尾的管片外孤面与盾壳内孤面的间隙，称为盾尾间隙。当一侧盾尾间隙为零，盾构需向另一侧纠偏时就会在该侧盾尾和管片外孤面间产生摩擦阻力，同时因无盾尾间隙纠偏困难，从而对盾构轴线的控制产生影响。4）同步注浆产生的反力对盾构轴线的影响注浆时由于各种原因而不能保证对称作业或浆液注入量、注入速度控制不得当，则注浆产生的反力将使盾构轴线产生偏差。5）盾构本身结构的影响由于盾构各部位结构影响，其重心位置趋前，扎头现象普遍存在，在松软地层中尤为显著。2、盾构机掘进姿态监测通过人工监测和自动监测两种监测方法对盾构掘进机姿态进行监测。（1）人工监测采用通用的光学测量仪器（如经纬仪、水准仪等），对盾构的姿态进行监测。1）滚动角的监测用电子水准仪测量高程差，计算出滚动圆心角。在切口环隔墙后方对称设置两点（测量标志），使该二点的联线为一水平线并且其长度为一定值，测量两点的高程差，即可算出滚动角见下图。A、B为测量标志，a、b为盾构机发生滚动后测量标志所处的新位置，Ha、Hb为a、b两点的高程，为盾构机的滚动圆心角。线段AB=定值，OA=OB，=arcsin(Hb-Ha)/AB。上式中，如果Hb-Ha>0，表明盾构机逆时针方向滚动，如果Hb-Ha<0，表明盾构机顺时针方向滚动。2）竖直方向的监测采用电子经纬仪直接测量盾构的俯仰角变化，上仰或下俯时其角度增量的变化方向相反。3）水平方向角的监测采用电子经纬仪直接测量盾构的左右摆动，左摆或右摆时其水平方向角的变化方向相反。4）仪器的配置电子水准仪型号：Leica NA3003 精度：0.4mm电子经纬仪型号：Leica T2002 精度：0.5（2）自动监测采用激光导向系统进行监测。该系统是在一固定基准点发出激光束的基础上，根据盾构机所处位置计算其对设计线路的偏差，并将信息反映在大型显示器上。监测装置安设在主控室内，操作人员通过控制系统进行调整。用目标装置（激光靶板）和倾角罗盘仪测量盾构机的位置。激光靶板测量激光束的入射点位置和入射角大小，倾角罗盘仪测量盾构机在两个方向的转角。盾构掘进时，自动监测与人工监测同时使用，通过二者的相互配合，提高盾构姿态监测的精度。3、盾构机掘进姿态调整盾构机姿态的调整，包括纠偏和曲线段施工两种情况。（1）滚动纠偏采用使盾构刀盘反转的方法来纠正滚动偏差。允许滚动偏差1，当超过1时，盾构机报警，盾构司机通过切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。（2）竖直方向纠偏控制盾构机方向的主要因素是千斤顶的单侧推力，它与盾构机姿态变化量间的关系比较离散，靠操作人员的经验来控制。当盾构机出现下俯时，加大下端千斤顶的推力；当盾构机出现上仰时，加大上端千斤顶的推力进行纠偏。（3）水平方向纠偏与竖直方向纠偏的原理一样，左偏时，加大左侧千斤顶的推力纠偏；右偏时，加大右侧千斤顶的推力纠偏。（4）特殊地层下的姿态控制盾构通过复合地层时，根据掌子面的地质情况，对液压推进油缸进行分区操作。液压推进油缸的分区，采用如下方案：将全部推进油缸分为A、B、C、D四个区域，每个区域的油缸编为一组，选择每组油缸的工作方式顶进、随动，借此控制或纠正盾构掘进机的前进方向。在A、B、D组推进油缸中，有一个油缸装有位移传感器，用于标示该区域的行程，从而显示整个盾构机的推进状态。例如，当盾构机发生上仰偏斜时，可以适当调节A区及C区工作油缸个数，即升高A区，降低C区，同时观察A区及C区的行程显示，以达到调节推进方向的目的。具体如下图所示。（5）曲线段施工在曲线地段（包括平面曲线和竖向曲线）施工时，对推进油缸实行分区操作，使盾构机按预期的方向进行调向运动，分区操作方法见下表：分区操作方法表油缸分区盾构机预期走行方向直线左转右转上仰下俯A工作工作工作随动工作B工作随动工作工作工作C工作工作工作工作随动D工作工作随动工作工作4、纠偏注意事项（1）在切换刀盘转动方向时，保留适当时间间隔，切换速度不宜过快。（2）出现偏差及时根据掌子面地层情况调整掘进参数，调整掘进方向，避免引起更大的偏差。（3）蛇行的修正以长距离缓慢修正为原则，如修正过急，蛇行反而会更加严重。在直线推进的情况下，选取盾构当时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，使盾构机当时所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。盾构机掘进纠偏时，调差值控制在平面调差折角<0.4%、高程调差20mm的范围内，以防止纠偏过激。第六小节 特殊地段盾构施工措施1、穿越复杂地质地段的施工措施（1）使用泡沫添加剂改良土体粉质黏土透水性较差，高压缩性、低强度低渗透性的饱和软粘性土，蠕变量大，土层的蠕动、流动易造成开往面失稳，同时土层粘性大，易粘着盾构设备或造成管路堵塞，给掘进带来困难。另外流塑状、软塑状的粉质黏土也极易发生蠕动及粘着盾构设备或造成管路堵塞。在隧道掘进时使用泡沫添加剂，改良土体，抑制盾构机对周围土层的扰动，从而达到防止地表下沉的目的。SPECPM泡沫剂可产生稳定的泡沫，适合在粘性、砂性及粉质土壤中使用，在与粘性土混合时可降低土体粘性，使盾构断面土体的性能改良，降低土体对盾构的粘着作用，以利于盾构推进。另外使用SPECPM泡沫剂可降低内摩擦力，减少土壤在刀盘、螺旋运输机、皮带机的磨损。（2）使用膨润土浆液改良土体隧道经过粉土层、粉砂含水层时，施工中会出现因涌水引起开挖面失稳和地面沉降，并会出现突涌现象。为确保施工顺利，在粉土层、粉砂含水层推进过程中采用压注膨润浆液土改良土体。土体改良是为了降低土体的透水性，加强工作面的密封性，可有效的抵抗承压水头，支撑工作面的稳定性，保护刀盘以及保证盾构螺旋出土机的正常出土。在推进过程中每隔一定距离在盾构前方及螺旋机内压注膨润土。压注膨润土改良土体，使得出土时的粘粒含量达20%。按此计算，每推进一环，需加入一定浓度的膨润土浆液。膨润土浆液可以在刀盘正面注入，通过刀盘后翼的搅拌。从螺旋机排出。当螺旋机油压过高，也可以在螺旋机中注入适量的膨润土浆液。压注膨润土浆液的同时观察螺旋机的排土状态及下面土体的沉降状况，确保下面土体稳定。砂性土的渗透系数较大，即孔隙水压增加较快，同时消散也较快，而两者的时间差，为疏干的时效。因此，千斤顶的速度控制与之相配合，从而使盾构推进速度达到较好的状态。加泥参数，在认识了正面的疏干效应，则加泥的定量就能明确了。具体配比与注入量见下表：泥浆配比表原材料配合比（kg）浓度（%）比重注入量（m3）备 注膨润土、水0.25:1251.110.050.15根据刀盘转速及螺旋机油压调整注入量盾构推进过程中密切注意在土质上下差异较大的各层中推进所受到上下阻力的不均匀性。粉土、粉砂层中分布有承压水，盾构推进时做好以下工作：1）加强同步注浆管理，控制压浆量。2）充分压注盾尾油脂，防止泥水从盾尾进入。3）加强盾构补压浆系统管理。由于土体已扰动，需要不断地调整各项参数，进行补压浆。4）确保螺旋机的密封性能。2、穿越建筑物、地下管线处的施工措施（1）成立由项目经理、技术、监测等人员组成的保护小组。（2）事先对建（构）筑物情况调查清楚，制定并论证保护方案，严格按方案实施。（3）施工过程中，对周围管线及建筑物进行全方位、全天候的监测，实行信息化反馈施工。（4）根据建筑物的结构型式及与隧道的关系，制定建筑物最大沉降和沉降差的警界值。（5）根据前期盾构掘进参数控制与地层位移的关系，确定合理的土压力设定值、排土率及掘进速度等参数。盾构推进过程中，严格控制和调整盾构机的各项参数（主要有正面土压力、千斤顶顶力及编组、推进速度、刀盘扭矩、排土量、螺旋机转速、同步注浆压力及注浆量等），使之对周围环境的影响控制在安全、可靠的要求范围内。通过对盾掘进时地面变形曲线进行实测反馈，不断调整、优化掘进参数，以验证选择施工参数的合理性，保持盾构开挖面的稳定。（6）通过对盾构前方的隆陷、盾构通过时的沉降、固结沉降等方面的控制，避免地层变形过大以保护建筑物。（7）盾构在曲线推进、纠偏、抬头或叩头推进过程中，调整掘进速度与正面土压，达到减少对地层的扰动和减少地层的变形。盾构暂停推进时，可能会引起盾构后退，而使开挖面松弛造成地表沉陷，此时作好防止盾构后退措施，并对开挖面及盾尾采取封闭措施。（8）根据建筑物的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，如有必要，对建筑物基础进行注浆加固，控制建筑物的下沉变形。（9）建筑物在盾构隧道两侧且离隧道较近时，可采用设置隔离桩保护。（10）制定好详细的应急预案、专项施工方案，一旦发现事故苗头，能够立即采取抢险措施，控制事故的进一步发展。作好抢修预案，并作好随时实施准备。（11）制定专项的监控量测方案，根据风险评估结果制定相应的控制标准，设定相应的预警值、报警值、警戒值。对盾构管片、交通道路路面及相邻房屋均应加强施工监测，严格控制地面沉降量。在周边建筑物设置水平位移、垂直位移和倾斜的观测点。（12）做到信息化施工，对结构上方的地下管线（尤其重力管及有压管线）和建构筑物的沉降进行监控，当变形速率或变形量超过警戒值时，及时与监理、设计、业主沟通，及时采取措施，保证周围建构筑物和管线的安全。3、侧穿1号线、柳林桥桥桩掘进施工 加强地面沉降点的观测，同时考虑对墩柱采用直接布点进行沉降观测；在保持土压平衡的前提下，总推力尽量减小，降低对正面土体的挤压； 降低推进速度，控制在10mm/min以内，减小盾构对土体的挤压，另外防止超挖和欠挖；水平与垂直方向尽量要少纠偏，特别是大量值的纠偏，以减少对土体的扰动；控制注浆压力，保证同步注浆量，根据掘进参数考虑注双液浆及二次注浆的方法减少对桩基周边土体的扰动。第七小节 盾构掘进辅助技术措施1、加密设置地表监测点，加强施工监测盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土再固结，是地面沉降的主要原因。在掘进前，详细了解附近建、构筑物基础的情况和保护要求，制定详细的施工监测方案，并在线路平面图上清晰地标出监测点的位置。采用信息化施工，利用监测结果指导施工，不断优化施工参数，提高掘进水平，加强施工土压力、出土量、推进姿态、推进速度、同步注浆管理，地层损失控制在0.7内，将最大沉降控制在5mm内，满足沉降要求。地面沉降测点在轴线上每5米布沉降测点，每20米布设一沉降断面。监测剖面，剖面上由9只测点组成，轴线上一点，对称于轴线2.5米、6米、11米、16米分别布设测点，对地质条件较差的区域适当增加沉降测点。同时为地面沉降测量设报警系统：沉降累计报警值为（+10mm）（-30mm），单次沉降报警值为3mm。2、盾构掘进对桩基影响的预测与控制在盾构穿越桩基的过程中，一是充分掌握盾构掘进引起周围地层的变化情况；二是对桩基的结构现状进行充分的调查。首先对地质条件及桩基进行调查，包括地层的结构与分布，桩基的形状尺寸及支撑条件以及相关图纸。然后对这些资料进行整理，判断因盾构工程有可能带来的有害影响，对桩基的变形等情况加以预测和分析，定量掌握影响程度。根据分析的结果，如果预测值超过允许值时，就采取相应的施工措施，重新对桩基的变形进行预测和分析，直至预测值小于允许值为止。然后根据结果制定盾构的掘进方法和监测方案，同时设定有关地层及隧道两个方面的施工管理控制的标准值，作为施工时的管理控制目标。分析盾构施工对桩基的影响，从两个方面着手，即诱发因素和承受因素。诱发因素主要是指由于盾构掘进施工而引起周围土层变化，包括土体原始位移应变场的重分布以及土体原始应力场的重分布，从而引起桩基受力条件变化的各种作用。承受因素是指桩基本身的结构尺寸等条件而决定的桩基承受外力的能力。对于诱发因素，根据距盾构位置及其变化机理的不同，基本上可以分为以下四种：（1）由于开挖面的应力释放而引起的弹塑性变形，从而导致地层反力的大小与分布的变化；（2）由于地下水位下降等的变化引起的有效上覆土层压力的增加而导致的固结沉降，从而使垂直土压力的增大；（3）由于正面土压力过大产生的土压荷载引起的弹塑性变形，从而导致作用土压力的增大；（4）因盾构推进对周围土体的扰动产生土壤结构的变化引起弹塑性下沉、蠕变沉降，从而导致土体对桩基反作用力的大小与分布的变化。由于这些外力条件的变化，从而使桩基受到影响，产生下沉、倾斜、断面变化等情况。但是具体的影响程度还要由桩基的承受因素来决定。该承受条件主要包括桩基的结构、刚度（包括截面形状、强度、变形特性、连接形式）等一些结构物的内在因素。另外，在研究邻近施工的影响时，还考虑桩基与盾构之间的距离、邻近施工区间的长度、地质条件等因素。3、穿越前的模拟推进在模拟推进区，设置好能准确掌握类似变形的监测仪器，即相应深度的土体垂直及水平位移监测点，地下水位及水压监测点，自始至终监测桩基的变化状况，并与施工管理标准值、允许值比较，及时将比较结果反馈给工程技术人员，实行信息化施工。4、合理设置土压力值，防止超挖和欠挖对周围环境隆沉变形有明显影响的盾构施工参数是：正面土压力、盾构推进速度、同步注浆量、后期注浆、出土量、盾构姿态等。在盾构近距离穿越地下构筑物时，合理选择这些参数。它们的选择在理论定性上通常与盾构掘进中的参数选择是相同的，但是在定量上要强调盾构周围土体所处边界条件的特殊性。根据土压平衡盾构的原理，土仓中的压力须与开挖面的正面土压力平衡，以维持开挖面土体的稳定，减少对土层的扰动。由土力学原理，正面土压力的理论值：正面平衡压力：P=K0h；P：平衡压力（包括地下水）；：土体的平均重度；h：隧道埋深；K0：土的侧向静止平衡压力系数；一般取0.7得出盾构在推进中的土压平衡力。为确保桩基及建、构筑物的稳定，盾构施工前，在地面沿盾构推进方向设置沉降观测孔。盾构推进时，根据地面沉降监测信息的反馈，精确测定地层的变形与盾构机密封仓土压力设定值、盾构掘进速度、刀盘转速的实际值，并采用数理统计的原理，找出上述参数之间的关联，及时调整土压和出土量，从而科学合理地设置土压