土压平衡盾构机掘进方案(79页).doc

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1、-苏州轨道交通一号线I-TS-14标 盾构掘进方案目录一、编制依据及施工原则和要求11.1 编制依据11.2施工原则和要求1二、工程概况22.1工程简介22.2地质概况2三、盾构掘进施工组织安排63.1 盾构掘进总体施工部署63.2 施工组织机构总体要求83.3施工管理组织机构、管理措施及施工过程管理与责任83.4项目管理措施103.5施工过程管理与责任113.6 工期安排123.7工程特点及难点123.8 盾构掘进设备配备12四、盾构掘进施工方法144.1盾构掘进流程及操作控制程序144.2 盾构掘进工况模式164.3 掘进施工工艺184.4 掘进技术措施194.5 盾构及姿态控制194.6

2、掘进中的碴土改良与防泥饼措施204.7 特殊地段掘进施工214.8正常掘进时方向控制及纠偏注意事项234.9管片拼装244.10 盾构隧道注浆施工294.11 洞内出碴运输及弃土外运354.12 隧道通风、循环水及照明364.13盾构施工重难点分析37五、工程测量及监控量测435.1 工程测量435.2 监控量测45六、盾构机过风井施工技术措施496.1 结构设计情况496.2 盾构机过风井准备工作496.3 盾构过风井施工技术50七、 施工技术保证措施507.1 施工技术管理措施507.2施工准备阶段的技术控制措施517.3施工过程技术控制措施51八、 工期保证措施538.1 工期组织管理措

3、施538.2 盾构掘进与管片安装施工工期保证措施54九、质量控制措施549.1 施工质量保证体系549.2 盾构掘进质量保证措施559.3 管片质量保证措施569.4施工期间对隐蔽工程的质量保证措施57十、安全保证措施5810.1 安全生产保证体系及安全生产责任制5810.2安全管理目标和安全防范要点6110.3 主要施工安全技术措施61十一、文明施工保证措施6411.1 组织保证与责任分工6411.2文明施工管理制度6411.3现场文明施工措施65十二、 环境保护措施66十三、成品保护的保证措施67-第 66 页中国中铁一局集团有限公司 第66页一、编制依据及施工原则和要求1.1 编制依据

4、苏州市轨道交通一号线I-TS14标土建工程合同文件（苏轨（2008）合计施字I-04号）。 苏州市轨道交通一号线I-TS14标星港街站会展中心站区间隧道平纵断面图（1HXS148-SD-01）；隧道接口及端头井加固设计图（1HXS149-SD-01）。 苏州市轨道交通一号线工程星港街站会展中心站区间岩土工程详细勘察报告（勘察编号：2003-K-428-1）。 苏州市轨道交通一号线I-TS14标土建工程招标文件及投标文件。 苏州市轨道交通一号线I-TS14标土建工程设计变更的相关文件、会议纪要、设计图纸。 国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及苏州地区在安全文明施工、环境保护、交通

5、组织等方面的规定。 小松盾构机设计尺寸及相关技术参数。 本工程现场调查资料； 我公司地铁施工经验和研究成果及现有的施工管理水平、技术水平、科研水平、机械设备配套能力等。1.2施工原则和要求1.2.1 施工原则 对盾构掘进具有指导性、针对性、实用性、可行性。 保证盾构顺利推进，安全、质量有保证。 采取先进、合理的施工工艺，保证工期。1.2.2 掘进要求 盾构始发正常后，按照盾构始发确定的参数，控制好盾构掘进的推力、刀盘扭矩、注浆压力、土仓压力等，保证盾构掘进安全。 在盾构掘进过程中，对地表沉降进行监测，根据观测结果对掘进参数进行修正。二、工程概况2.1工程简介星港街站会展中心站（星会）区间，是采

6、用盾构法施工的区间隧道工程，线路整体呈东西走向，区间从星港站出发，向东穿越星港街和城市广场，下穿金鸡湖，到达金鸡A岛后，过中间风井，继续向东延伸，下穿玲珑街1号桥到达会展中心站。线路左线长2351.980m，右线长2350.128m,总长4702.088m。平面线路设有两条曲线，曲线半径分别为1500m、600m。隧道埋深在6.1m16.2m之间。隧道主要穿越2粉砂层及粉质粘土层。会展中心站华池街站（会华）区间从会展中心站出发，沿翠园路向东延伸，下穿国际博览中心预留的地铁通道，在玲珑街二号桥北侧下穿水乡长廊，继续沿翠园路东行，至翠园路与华池街站。线路左线长741.534m，右线长739.770

7、m m,总长1481.304m。平面线路设有两条曲线，曲线半径分别为1000m、400m。隧道埋深在8.5m19.20m之间。隧道主要穿越2粉砂层及粉质粘土层。星会、会华区间隧道曲线详见附图一、二。2.2地质概况2.2.1气候特征苏州市地处亚热带季风气候区,四季分明,气候温和湿润,是典型的海洋性气候,多年平均气温15.7，极端最高气温38.8，极端最低气温-9.8。多年平均降水量1128.9mm，最大降水量1611.7mm，日最大降水量343.1mm，降水主要集中在69月，多年平均蒸发量1322.6mm。苏州地区50年一遇的基本风压值为0.45KN/m2。2.2.2 工程地质根据苏州市轨道交通

8、工程号线星港街站会展中心站区间岩土工程勘察报告（勘察编号：2003-K-428-1），施工场地勘探深度范围内土体自上而下分述如下：2素填土黄褐灰黄色，松软，以粘性土为主，含少量碎石、碎砖，含腐植物根茎。属近代人工堆积物，其时代为第四系全新世（Q44）。层厚1.405.50m，平均厚度3.20米，层底标高-1.842.13m。该层压缩性高且不均匀，该土层场地内除金鸡湖外，均有分布。1粘土层黄褐色褐黄色，可塑，含铁锰质结核，夹青灰色条纹，无摇振反应，刀切面具油脂光泽，干强度、韧性高。为第四系晚更新统（Q32-3）冲湖积相沉积物。埋深05.50m，平均1.50m；层顶标高-2.602.13m；层底标

9、高-4.00-1.33m；层厚0.805.30m，平均厚度2.50m。含水量25.3；重度19.8KN/m3；孔隙比0.741；塑性指数19.5；液性指数0.32；压缩系数0.256MPa-1，压缩模量6.88MPa；（固快剪切指标）粘聚力64.28KPa，内摩擦角13.65度。该层压缩性中等。勘区内大部分地段有分布，金鸡湖内局部水深处缺失。2粉质粘土层灰黄色，可软塑，含铁锰质氧化斑点，夹少量粉土薄层，局部粉粒含量高，无摇振反应，刀切面稍有光泽，干强度、韧性中等。为第四系晚更新统（Q32-3）冲湖积相沉积物。埋深07.50m，平均2.50m；层顶标高-4.40-1.33m；层底标高-6.40-

10、2.73m；层厚0.502.90m，平均厚度2.00m。含水量29.4；重度19.1KN/m3；孔隙比0.839；塑性指数12.4；液性指数0.88；压缩系数0.259MPa-1，压缩模量7.44MPa；（固快剪切指标）粘聚力27.92KPa，内摩擦角21.21度。该层压缩性中等。勘区内均有分布。1粉土层灰黄灰色，松散稍密，很湿，含云母碎片，夹粉质粘土薄层，水平层理发育，干强度、韧性低，摇振反应迅速。为第四系晚更新世（Q32-2）海陆交互相沉积物。埋深0.909.20m，平均4.00m；层顶标高-6.40-1.59m；层底标高-9.60-5.27m；层厚1.003.90m，平均厚度2.50m。

11、含水量30.2；重度19.0KN/m3；孔隙比0.856；塑性指数9.2；液性指数0.92；压缩系数0.169MPa-1，压缩模量11.75MPa；（固快剪切指标）粘聚力12.00KPa，内摩擦角30.39度。该层压缩性中等偏低，勘区内均有分布。2粉砂层灰色，稍中密，局部密实，饱和，成分以长石、石英为主，云母次之。颗粒分选磨圆一般，水平层理尚发育，夹粉土薄层。为第四系晚更新世（Q32-2）海陆交互相沉积物。埋深4.2010.00m，平均6.70m；层顶标高-9.60-5.27m；层底标高-16.00-9.15m；层厚1.708.70m，平均厚度6.50m。含水量29.6；重度19.0KN/m3

12、；孔隙比0.837；压缩系数0.130MPa-1，压缩模量14.99MPa；（固快剪切指标）粘聚力10.04KPa，内摩擦角32.62度。该层压缩性低，勘区内均有分布。粉质粘土层灰色，软塑流塑，偶见腐植物及浅灰色泥质结核，局部含贝壳碎片，偶夹薄层粉土，刀切面稍有光泽，干强度、韧性中等，无摇振反应。为第四系晚更新世（Q32-2）海陆交互相沉积物。埋深8.5017.50m，平均14.00m；层顶标高-16.00-9.15m；层底标高-40.70-18.41m；层厚4.5026.20m，平均厚度15.50m。含水量30.2；重度19.0KN/m3；孔隙比0.864；塑性指数12.1；液性指数0.94

13、；压缩系数0.354MPa-1，压缩模量5.78MPa；（固快剪切指标）粘聚力26.77KPa，内摩擦角16.14度。该层压缩性中等，勘区内均有分布。1粘土层暗绿色，可硬塑，均质致密，含铁锰质结核及铁质氧化斑点，无摇振反应，刀切面具油脂光泽，干强度、韧性高。为第四系晚更新世（Q32-1）冲湖积相沉积物。埋深18.5023.20m，平均20.00m；层顶标高-24.90-18.41m；层底标高-26.40-21.91m；层厚1.506.40m，平均厚度3.00m。含水量24.0；重度20.1KN/m3；孔隙比0.701；塑性指数17.7；液性指数0.29；压缩系数0.216MPa-1，压缩模量8

14、.12MPa；（固快剪切指标）粘聚力65.40KPa，内摩擦角14.99度。该层压缩性中等，主要分布于左DK19+270以东，其余地段局部分布。2粉质粘土层灰绿灰黄青灰色，可软塑，含铁锰质斑点，局部粉粒含量稍高，无摇振反应，刀切面稍有光泽，干强度、韧性中等。为第四系晚更新世（Q32-1）冲湖积相沉积物。埋深21.7027.50m，平均23.00m；层顶标高-35.70-21.50m；层底标高-38.04-27.32m；层厚1.4012.30m，平均厚度6.80m。含水量27.6；重度19.3KN/m3；孔隙比0.805；塑性指数12.6；液性指数0.64；压缩系数0.281MPa-1，压缩模量

15、6.69MPa；（固快剪切指标）粘聚力24.83KPa，内摩擦角22.26度。该层压缩性中等，勘区内分布不连续。2粉土层灰黄灰色，局部青灰色，中密密实，湿很湿，局部为粉砂，层理发育。为第四系晚更新世（Q32-1）冲湖积沉积物。埋深29.4039.60m，平均32.00m；层顶标高-38.04-27.63m；层底标高-41.70-37.29m；层厚3.5012.00m，平均厚度8.50m。含水量29.2；重度19.1KN/m3；孔隙比0.832；塑性指数10.2；液性指数0.97；压缩系数0.194MPa-1，压缩模量10.52MPa；（固快剪切指标）粘聚力9.41KPa，内摩擦角29.63度。

16、该层压缩性中等，左DK18+302.485左DK19+217段缺失，其余地段均有分布。2.2.3 水文地质根据地下水埋藏条件，可将地下水分为潜水、微承压水、承压水。（1）潜水潜水含水层主要由全新统Q4冲湖积相沉积粘性填土层组成。由于其物质组成不均匀，固结时间短，往往存在架空现象而形成孔隙，成为地下水的赋存空间，富水性差，透水性不均。其下部为粘性土层：上部1粘土层，均质致密，为超固结土，据室内试验，其渗透系数（取最大试验值，下同）KV=2.410-7cm/s、KH=3.010-7cm/s，属不透水土层；下部2粉质粘土层，据室内试验，其渗透系数KV=9.210-6cm/s、KH=1.710-5cm

17、/s，属弱透水土层，因含水层渗透性差，单井涌水量较小（10m3/d）。初见水位标高1.50米左右，稳定水位标高1.80米左右。（2）微承压水微承压水含水层由晚更新统后期的冲湖积、滨海岸积形成的灰黄色灰色粉砂土层组成，主要为1粉土、2粉砂层，为良好的赋水和透水地层。隧道结构底板位于2粉砂层和粉质粘土层，故该含水层为对隧道施工影响较大的含水层。根据先期会展中心站抽水试验报告，1、2层渗透系数为1.9710-3cm/s，为中等透水土层，井径130mm，降深11.18m（地面以下）时单井涌水量141.36m3/d，影响半径约120m。该含水层的补给来源主要为地下径流补给，排泄方式以地下迳流及人工抽吸为

18、主。据调查，金鸡湖西、南侧曾取土，同时本次勘察揭示，金鸡湖A岛西侧部分勘探孔1粘土层缺失、2粉质粘土层较薄且粉粒含量高，微承压水含水层与金鸡湖水已局部贯通。勘察期间，测得微承压水头相应标高在1.14m左右。该含水层以上为粘性土层为隔水顶板，以下粉质粘土层为隔水底板，因此具微承压性。根据区域水文地质资料，微承压水水位与潜水位动态特征一致，受控于大气降水和地表水及上部潜水，但变幅较潜水位小，年变幅0.80米左右，水位高峰值出现在丰水期的78月份，标高一般在1.401.74米，低峰值出现在枯水期，标高在0.62米左右。（3）承压水根据钻探结果，承压水含水层由晚更新统沉积成因的土层组成，主要为2粉土层

19、，该层埋深较大（达30m以上），据室内试验，渗透系数为KV=1.710-4cm/s、KH=2.710-4cm/s，属弱透水土层。勘察期间实测得承压水头标高-0.17m左右，据区域资料，苏州市1990年以前最高承压水头标高在-2.70m左右，最低承压水头标高在-3.00m左右，综合考虑，本场地承压水头标高取-2.00m。三、盾构掘进施工组织安排3.1 盾构掘进总体施工部署首先掘进星港街站会展中心站（星会）区间，盾构机由会展中心站西端头始发通过200m试掘进（见试掘进方案）确定盾构掘进各项参数；配备拥有丰富盾构掘进经验的盾构班组人员操控穿越玲珑街一号桥冲桩区后并对道具进行检修；下穿金鸡湖掘进过程中

20、关注中间风井施工进度，距中间风井300m处应结合中间风井施工进度控制掘进速度，并做好过中间风井的盾构检修等相关点的准备工作；通过中间风井后保证安全质量的前提下快速掘进，并开始协调星港街的接收准备工作；盾构快速掘进穿越城市广场到达星港街进行检修完毕后解体吊装至会展中心站东端头；接着掘进会展中心站华池街站（会华）区间从会展中心站东端头始发，下穿国际博览中心预留的地铁通道及玲珑街二号桥北侧水乡长廊至华池街站。盾构掘进总体施工部署详见下图3.1-1。图3.1-1 盾构掘进总体部署示意图3.2 施工组织机构总体要求项目经理对掘进工作全面负责；项目总工、安全总监、副总工负责掘进工作安排，督促各个部门工作落

21、实情况；物设部负责始发物资设备进场；工程部负责盾构现场实施工作；安质部控制现场安全、质量。各部门各司其职，责任落实到个人。3.3施工管理组织机构、管理措施及施工过程管理与责任3.3.1施工管理机构及项目管理措施实施项目法施工管理，从技术、计划、合同、质量、安全、文明施工及成本和信息管理上严格按照建立的规章制度进行科学的管理，确保工程验收合格率100%，优良率95%以上。3.3.2项目经理部组织结构图及部门职责3.3.2.1项目经理部组织结构图根据本工程的特点及管理跨度，本着“精干高效，功能完备”。现场管理采用一级管理，项目经理部由上至下分为管理层和作业层。（1）管理层管“面”，即进行生产、质量

22、、安全、文明施工的综合管理。本工程管理层由项目经理、项目副经理、项目总工以及各职能部门（施工技术部、质量安全部、物资设备部、财务部、综合办公室）组成。（2）作业层管“线”，各尽其职，各负其责，进行专业化作业，实行专业化管理。本工程作业层由施工项目队组成。投入本工程的组织机构见下图。项目经理部组织结构图3.3.2.2部门职责管理层负责组织管理、协调控制，负责与业主、设计、监理及其它相关单位的联系；作业层负责现场施工，按照计划完成施工任务。其具体管理职责见下表序号管理层及作业层主 要 职 责1项目经理主持全面工作，全面履行项目合同，对工程质量、安全、工期和成本控制全面负责；负责项目经理部内部行政管

23、理工作，包括人员调配、财务管理和对外协调等。2项目副经理主抓生产进度、安全、文明施工、资源配置和队伍管理，负责组织指挥施工生产、各生产单位的接口界面协调和内部考核。3项目总工程师项目副总工程师主抓技术管理工作和质量控制，并负责与监理单位、设计单位、质检站和业主的协调工作，分管施工技术部。4施工技术部 组织设计文件会审，编制实施性施工组织设计和技术交底。 负责工程测量、量测和反馈、试验、隐蔽工程的检查评定、安全质量和文明施工管理，配合设计、监理工作。按照质量体系文件，全面开展各项质量活动。 制订技术、安全、质量等管理细则和保证措施，组织处理安全质量事故。 管理变更洽商，建立技术及质量管理日志，做

24、好项目技术档案管理工作。 掌握项目各生产单位的工程进展情况，归纳分析影响进度的因素，并提出改进措施。 组织重点技术难题攻关，检查指导作业工区的技术工作。 编制年、季、月施工计划，监督计划执行情况。 编制竣工文件，参加工程竣工验收。 办理验工计价和内部承包核算。 负责合同管理、清算积累等事宜。5财务部 编制成本计划和资金使用计划，确定、分解成本控制目标。 负责向业主提供按合同文件规定的、必须递交的证明文件，办理与业主间工程款的收付。6物资设备部 负责材料和设备订货、租赁，为项目施工提供保障。 编制材料、设备供应计划，经主管经理批准后负责实施。 分类保管好一切材料、机电设备的资料和报告证件等，建立

25、管理台帐，做好各项材料消耗和库存统计工作。 制定物资设备管理标准和实施办法，对工程使用的材料、机电设备的质量和管理负全责。 控制项目成本，制定定（限）额发料标准和机械台班内部租赁收费标准，办理材料、机械成本核算和费用结算。7质量安全部根据工程质量总目标，制定质量监督管理网络；评定原材料和设备；进行施工质量检查，使工程能按合同、设计、规范的要求施工；进行隐蔽工程的检查评定；参与业主、监理部门进行质量的抽查和质量监测质检。对工程产品的最终施工质量负责。从事施工安全检查、安全培训教育、文明施工、环境保护等工作；对施工安全和文明施工负责。8综合部办公室是项目经理部的综合协调部门，主要负责项目的对外联络

26、、文秘、人事劳资、治安保卫以及内部行政事务。9作业管理组作业班作为主要生产单位，承担本项目按照施工区和任务划分的工程，负责按施工图、技术交底要求组织生产，保质、保量地完成工程施工任务。3.4项目管理措施3.4.1技术管理工程开工前，在总工程师的直接领导下，技术人员认真编制施工方案，确定先进合理、经济可行的施工方法和技术措施。认真审核图纸，作好复测与测量工作，为按期开工作好一切必要的施工技术准备工作。施工过程中，严格执行技术交底制度及各施工工序的三检制，做好试验检测、工程监控和测量放线的工作，确保各个施工环节处于质量受控状态。3.4.2计划管理以总网络计划为依据，编制月、周施工进度计划，并根据实

27、施过程的实际完成情况及时同原进度计划对比、修正与调整，实行动态管理。对实际过程中出现进度滞后的工序，提出补救措施，确保总网络计划的实现。每周定期举行计划协调会，分析上周计划落实情况，下达下周的施工任务，切实保证计划实施的严肃性。3.4.3合同管理做为实施合同的一方，充分重视合同的管理工作。根据合同的每一个细节，严格执行合同的每一条款。以项目经理为主的合同管理人员，具体处理各种与合同有关的事宜，以保证合同双方的利益得以实现，确保工程合同的顺利履行。3.4.4成本管理加强材料物资管理，严把采购、运输、发放等各个环节，降低消耗，杜绝浪费，降低成本。按网络计划精心组织施工，搞好劳动力调配，科学的安排施

28、工程序，尽量避免停、窝工现象。做好设备机具的维修和保养，努力提高施工机械的利用率，机具设备设专人负责保管，采取有效措施节约原料消耗。3.4.5资料管理对图纸、文件、技术交底、会议记要、监理指示、试验资料、检查证、评定表等各项资料设专人分类整理，妥善保存，以保证竣工资料及时完整移交。3.5施工过程管理与责任施工过程中，各工序技术负责人负责现场工序的技术指导、技术监督，并及时处理施工中遇到的技术问题，及时反馈信息。质量监察工程师根据质量总目标，进行施工质量检查，使工程能按合同、设计、规范的要求施工；进行隐蔽工程的检查评定。安全负责人负责施工安全检查、安全培训教育、文明施工、环境保护等工作。物资设备

29、部门负责人根据工程进度情况，合理组织原材料的采购、验收和保管；负责各种原材料、机具、设备的合理调配，对工程所用的材料、机电设备的质量和管理负责。为了确保质量、加强组织管理及工序技术衔接，施工过程中在落实部门岗位责任制的基础上实行行政领导和主要管理人员工地值班制度和工序技术负责制度。3.6 工期安排会展中心站星港街站左线拟定于2009年3月27日开始正常掘进，工期为180个工作日。3.7工程特点及难点 隧道穿越玲珑街1号桥拔桩区，原桥进行拔桩时残余钢筋使掘进施工存在一定的风险性。 隧道穿越金鸡湖，各种不确定因素较多，如出现非计划性的长时间停机等，使得盾构掘进风险性较大。 隧道主要穿越2粉砂层及粉

30、质粘土层，给盾构的减压（土建平衡模式）带来困难，施工时的防水措施也尤为重要。(4)工期紧，该工程为苏州轨道交通一号线重点工程，湖底掘进完成后方可施工会华区间，工期紧、工程量大，因此必须做好合理的施工组织安排。 3.8 盾构掘进设备配备序号设备名称数量规格型号一盾构隧道施工专用设备1盾构机及后配套2台EPB TM6340PMX2交直变频电力机车4台JXK-453电瓶车蓄电池组24组540V4碴车10节17m35砂浆运输车4台8m36管片车6节15t7充电机10台KCA-150/380V8门式起重机2台45t9门式起重机2台25t10冷却系统1套SRM-8011砂浆搅拌站1套TS-50012通风机

31、2台SFD60-4-N01013水泵5台65LS16414潜水泵4台Q4型15滤油机1台16小型泵站1台二管片制造及运输专用设备1管片模具7套6200550035012002ELBA60m3/h混泥土搅拌系统1套3ELBAEMC45拌和系统1套ELBAEMC45410t双梁桥吊（55）3台519.5m57t叉车2台CPCD 7T62t油炉1个7吊具1宗8帆布蒸养罩84个9翻片机4台10空压机2台3L10/811焊接台座12台12普通电焊机11台BX3-300-2A13CO2半自动电焊机18台DW-45014管片运输车2台15剪断机（钢筋）3台TFO-M16无级调整弯曲机2台B-25-ED17钢

32、筋弯弧机2台R-32-U18实验室仪器、设备1宗19抗渗试验机1台20外载荷（抗弯）检验机1台21弯曲机6台GWB-4022空压机2台三测量、监测设备1精密水准仪2台DSZ-22光学对中器2个3全站仪2台TCA11034全自动测量系统2套5激光断面测量仪1台AMT40006铟钢板尺2把TSG5-37小型发电机2台8经纬仪2台SD-19数显收敛计2台NC-5010分层沉降仪2台SINCO11倾斜测试仪2台12水位观测仪2台VW-113频率接收仪2台TC180014水准仪6台SY-115地质超前预报仪1台TSP20216声波探测仪1台400型17管线探测仪1台四、盾构掘进施工方法4.1盾构掘进流程

33、及操作控制程序4.1.1盾构掘进作业工序流程4.1.2盾构掘进操作控制程序4.2 盾构掘进工况模式盾构机对隧道工程的适应性除了表现在刀盘与刀具的适应性、碴土的流动性和止水性之外，掘进模式的适应性是非常关键的。为了获得理想的掘进效果、保证开挖面稳定、有效控制地表沉降及确保地面建筑物安全，必须根据不同的地质条件选择不同的掘进工况。本工程根据水文地质情况选择土压平衡掘进模式。4.2.1土压平衡工况实现和技术措施4.2.1.1土压平衡工况的实现土压平衡工况掘进时，是将被刀具切削下来的土体充满土仓，利用这种土压与作业面的土压与水压平衡，同时利用螺旋输送机进行与盾构推进量相应的排土作业，掘进过程中始终维持

34、开挖土量与排土量的平衡，以保持正面土体稳定。4.2.1.2、土压平衡模式技术措施采用以齿刀、刮刀为主切削土层，以低转速、大扭矩推进。土仓内土压力值略大于静水压力和土压力之和，并在掘进中不断调整优化。 土仓压力通过采取设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、调整掘进速度两种方法的建立，维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力平衡。 盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力、转速来控制，排土量则主要通过调整螺旋输送机的转速来调节。在实际掘进施工中，根据地质条件、排出的碴土状态，以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化，掘进采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性。4.2.2土压平衡模式下土压力

35、控制土压力控制采取以下两种操作模式： 控制排土量的排土操作控制模式，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。 控制进土量的推进操作控制模式，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。4.2.3土压平衡模式下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。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，千斤顶的速度和P值设定后，盾构机可自动设置理论转速N。QS =VSNVS-设定的每转一周的理论排土量。QS应与掘进速度决

36、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

37、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，有时回产生碴土喷涌现象，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塑流状态来调整。4.2.4操作塑流控制当切削土为粘结性泥土时，这类土只要通过切盘切削搅拌和螺旋输送机传动，就能具有很大的塑流性，能满足土压平衡盾构的工作要求。而当切削土为含砂量超过一定限度的砂和砂粘土时，单靠刀盘搅拌和螺旋输送机传动，很难达到

38、应有的塑流化状态，这时，一方面会造成出土困难，另一方面密封舱内可能会因之有空腔存在，这将直接影响开挖面土体的稳定，在这种地质条件下，采取借助设在刀盘上的注浆管向前方土体内注入泡沫剂或膨润土泥浆的办法加以处理。推进时，刀盘扭矩是随泥土塑流化状态以及盾构推力的变化而变化的，所以盾构掘进时，通过泥土塑流化控制，把刀盘扭矩和盾构推力始终控制在设定的基准值以下，然后进行正常的操作控制。4.2.5土压平衡模式下保持掘进面稳定的措施通过压力传感器来控制压力，掘进过程中要始终看着压力传感器，当其显示比设定值大时，调高输送机出土速度，降低土仓内压力，相反则调低出土速度。调压的实现途径1）人工调节2）自动调节除了

39、调节压力以外，还要看泥浆或化学泡沫剂的添加，周围环境的沉陷等，即土压力稳定的判定是一个综合复杂的过程，需要有熟练的盾构机司机。一般盾构的推力在最大设计推力的40%左右为正常，当推力值超过最大推力的70%80%时，则应检查是否已出现了刀盘磨损等异常情况。3）拼装管片时，严防盾构机后退，确保正面土体稳定。4）利用监测信息化施工技术指导掘进管理。4.3 掘进施工工艺星会、会华区间盾构隧道穿越的地层粉砂层和粉质粘土层，因此盾构机在全程推进过程中主要采用加泥式土压平衡模式，局部若发现有岩层通过，将根据具体地质情况采用半敞开式或敞开式掘进。掘进控制管理主要有六个方面:a、土仓压力；b、推进速度；c、总推力

40、；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。4.4 掘进技术措施盾构掘进技术措施表地层情况盾构掘进技术措施粉质粘土1、采用土压平衡模式。2、以齿刀、刮刀为主切削土层，以低转速、大扭矩推进。3、土仓内土压力值P略大于静水压力和地层土压力之和P0，即P=1.3P04、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。5、向螺旋输送机内注入水或泥浆改善土体的流动性，利于出土。粉土1、采用土压平衡模式。2、进行开挖面稳定设计，控制土压力，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。3、向土仓和刀盘面注入高浓度的泥浆，形成隔水泥膜，防止

41、水从地层中渗出，提高土仓内渣土的稠度来改善碴土的止水性以及在螺旋输送机上安装止水保压装置，以使土仓内的压力稳定平衡。4、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。 5、适当缩短浆液胶凝时间，保证注浆质量。6、当含水量较大，加入高浓度的泥浆充分搅拌和及时调整螺旋输送机的开门度来防止因地下水压力过大而发生喷涌。7、若盾尾发生漏水，则在盾尾漏水部位集中压注盾尾油脂，并在距离盾尾15环管片的位置压注聚氨酯进行堵水。4.5 盾构及姿态控制4.5.1 盾构掘进方向控制 盾构机上配有由Trimble 公司生产的5603光波自动全站仪：该全站仪能实时反映盾构机的当前位置和理论位置，并提供调

42、整指示。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，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，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。 分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向：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

43、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，则应尽量使所有油缸的推力保持一致。4.5.2 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。 在急弯和变坡段，必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖和在

44、轴线允许偏差范围内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。4.6掘进中的碴土改良与防泥饼措施在粘性大及复杂地层的盾构施工中，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。4.6.1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。4.6.2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，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，其主要目的就是要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。4.6.3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膨润土，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