【正文】 負(fù)載調(diào)試盾尾通過洞口密封后進(jìn)行注漿回填盾構(gòu)掘進(jìn)與管片安裝圖431盾構(gòu)始發(fā)工藝流程圖1）隧道通風(fēng) 盾構(gòu)始發(fā)階段隧道通風(fēng)主要利用盾構(gòu)機(jī)拖車上的二次通風(fēng)設(shè)備，由二次風(fēng)機(jī)送風(fēng)至盾體前部，回風(fēng)經(jīng)由隧道排至地表。在拖車全部進(jìn)入隧道后，啟用始發(fā)井內(nèi)布置的的軸流式風(fēng)機(jī)，送風(fēng)方式為壓入式。采用直徑φ1000mm拉鏈?zhǔn)杰涳L(fēng)管，接到盾構(gòu)機(jī)的二次通風(fēng)設(shè)備上。2）管線布置根據(jù)盾構(gòu)施工特點(diǎn)，在隧道內(nèi)布置“三管、三線、一走道”，三管為φ89冷卻進(jìn)水管，φ89出水管，φ114排污管。三線為10KV高壓電纜線、220V照明線和43kg/m的運(yùn)輸軌道線。1）礦山法隧道完成驗(yàn)收；2）混凝土倒臺(tái)施工完成；3）空推斷豆粒石回填完成。管片安裝是礦山法隧道盾構(gòu)施工的重要環(huán)節(jié)，施工的好壞直接關(guān)系到隧道成洞的質(zhì)量和防水效果。在管片拼裝前再次詳細(xì)檢查，確認(rèn)管片種類是否正確、質(zhì)量完好，無裂紋等缺陷，防水材料與管片黏結(jié)緊密，無脫落現(xiàn)象，方可正式安裝。管片具體拼裝要求如下：1）管片拼裝時(shí)，一般情況應(yīng)先拼裝底部管片，然后自下而上左右交叉拼裝，每環(huán)相鄰管片應(yīng)均勻拼裝并控制環(huán)面平整度和封口尺寸，最后縱向插入封頂塊成環(huán)。2）安裝管片時(shí)，應(yīng)先清理干凈相鄰管片側(cè)面泥渣，并檢查止水是否黏貼牢固。逐塊拼裝管片時(shí)，應(yīng)根據(jù)管片對(duì)中標(biāo)記，及時(shí)調(diào)整管片拼裝機(jī)，確保相鄰兩管片接頭的環(huán)面平整、內(nèi)弧面平整、縱縫緊貼。封頂塊插入前，檢查已拼管片的開口尺寸，要求略大于封頂塊尺寸，拼裝機(jī)把封頂塊送到徑向搭接2/3位置，伸出相應(yīng)的千斤頂,再?gòu)较蛲粕?，將封頂塊管片縱向插入成環(huán)。3）每塊管片安裝時(shí)，先人工將管片螺栓進(jìn)行緊固，待安裝完一環(huán)后，用風(fēng)動(dòng)扳手對(duì)螺栓進(jìn)行進(jìn)一步緊固，每環(huán)管片安裝時(shí)需緊固一次，安裝第二環(huán)時(shí)緊固一次，拖出盾尾時(shí)進(jìn)行再次緊固。4）拼裝過程中，遇有管片損壞，及時(shí)使用規(guī)定材料修補(bǔ)。管片損壞超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)調(diào)換。在拼裝過程中應(yīng)保持成環(huán)管片的清潔。如后期發(fā)現(xiàn)損壞的管片也必須修補(bǔ)。管片修補(bǔ)方案需經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可。1）注漿回填施工 管片脫出盾尾后，利用盾構(gòu)機(jī)自身的注漿機(jī)同步注入水泥漿，使襯砌管片與初襯間緊密接觸，以提高支護(hù)效果。2）補(bǔ)充注漿 盾構(gòu)每推進(jìn)4～5環(huán)通過隧道上部的管片注漿孔進(jìn)行洞內(nèi)二次注漿，漿液類型采用水泥漿，～；在盾構(gòu)通過后，根據(jù)洞內(nèi)滲漏水情況，通過管片注漿孔再次進(jìn)行洞內(nèi)注漿，漿液采用1:1水泥+水玻璃雙液漿，～。 盾構(gòu)機(jī)通過礦山法段后，對(duì)管片的姿態(tài)、滲水、碎裂、錯(cuò)臺(tái)進(jìn)行檢查，管片垂直偏差、水平偏差符合設(shè)計(jì)要求。 盾構(gòu)過礦山法隧道采用前方堆土工況下進(jìn)行管片拼裝，且礦山法隧道超挖量過大，管片周邊填充不飽滿，管片受到的約束力不足，地下水位上升后，管片的自重遠(yuǎn)小于管片所排開地下水所形成的浮力，因此會(huì)導(dǎo)致管片上浮，這個(gè)問題是盾構(gòu)過礦山法隧道所面臨的又一難題，處理不好會(huì)導(dǎo)致礦山法隧道超限、管片錯(cuò)臺(tái)、漏水，因此在實(shí)際施工過程中可采用以下措施相結(jié)合的方法，控制管片的上浮。1）對(duì)礦山法成形的隧道每10m一個(gè)斷面進(jìn)行斷面測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，設(shè)置限位。限位是采用長(zhǎng)條木方籠，固定在隧道頂端45176。范圍內(nèi)，共設(shè)置3排，限位底部距盾殼5cm，以限制管片的過大上浮量；2）在推進(jìn)過程中，當(dāng)管片脫出盾尾后，每隔2環(huán)在管片腰部及底部注漿孔處交叉開口放水，降低地下水位；3）當(dāng)管片脫出車架后，對(duì)車架后的管片進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿。首先每隔10環(huán)采用水泥、水玻璃雙液漿打一道環(huán)箍以穩(wěn)定管片，然后再在這10環(huán)中間采用純水泥漿液進(jìn)行注漿。注漿時(shí)采用分批多次壓注的方式，防止由于一次漿液壓注過多，管片所受到的浮力過大造成上浮，同時(shí)在注漿部位的前后各打開一個(gè)管片注漿孔進(jìn)行放水；4）在注漿過程中要加強(qiáng)對(duì)管片穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)上浮應(yīng)立即停止壓注，然后采取多點(diǎn)同時(shí)放水，待水位下降、管片穩(wěn)定后再行壓注。5）每天跟蹤測(cè)量管片姿態(tài)，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析管片姿態(tài)每日變化趨勢(shì)，研究管片是否存在上浮，以及上浮速度及上浮量。6）加強(qiáng)管片注漿管理，保證管片上部及圓曲線外側(cè)的管片空隙也被漿液填充密實(shí)。一旦出現(xiàn)管片上浮，可在管片上浮或側(cè)移處，通過打穿吊裝孔，打入注漿管進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿，漿液可選擇使用雙漿液使其凝固速度加快，迅速填充管片背后上部間隙，阻止管片上浮和側(cè)移。7）必要時(shí)在管片脫出盾尾后，立即打穿吊裝孔，安裝約45cm長(zhǎng)φ32的螺紋鋼，螺紋鋼一端緊頂在礦山法隧道初支上，將其另一端焊接固定在管片吊裝孔上（吊裝孔提前安裝套絲），通過此措施可有效限制管片上浮及側(cè)移。 盾構(gòu)初始試驗(yàn)段掘進(jìn)初始掘進(jìn)是相對(duì)于正常掘進(jìn)而言，隨著初始掘進(jìn)的進(jìn)行，逐步進(jìn)入隧道內(nèi)部，一般范圍為50～100m，其目的是：1）結(jié)合本工程的地質(zhì)條件，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的操作方法、機(jī)械性能進(jìn)行熟悉，掌握土壓盾構(gòu)在本標(biāo)段的施工特性，盡快摸索出各種參數(shù)的正確設(shè)定方法。2）在初始掘進(jìn)段采取多種監(jiān)測(cè)手段（地面沉降、分層沉降監(jiān)測(cè)和孔隙水壓力監(jiān)測(cè)等），廣泛采集信息以指導(dǎo)盾構(gòu)施工。3）通過對(duì)各種監(jiān)測(cè)信息的分析，掌握盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)和合適的同步注漿量。摸索出控制盾構(gòu)軸線的規(guī)律，熟練使用鉸接千斤頂。4）通過初始掘進(jìn)，完善施工組織設(shè)計(jì)方案；完善盾構(gòu)施工各個(gè)工種工序崗位的操作規(guī)程、作業(yè)工法。由于盾體與隧道初期襯砌之間有一定的空隙，盾體四周沒有土體包裹，盾體旋轉(zhuǎn)僅受導(dǎo)臺(tái)的阻力，因?qū)_(tái)阻力很小，導(dǎo)致刀盤切削端墻時(shí)盾體旋轉(zhuǎn)角度很大。因此需要保持刀盤低速旋轉(zhuǎn)，并不停地改變刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向，讓其慢慢地切入端墻，防止盾體旋轉(zhuǎn)角度過大。當(dāng)盾體全部進(jìn)入土體后，因盾體被四周土體完全包裹，土體對(duì)盾體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生較大的摩擦阻力，盾體轉(zhuǎn)角明顯減小，盾構(gòu)機(jī)即處于試掘進(jìn)狀態(tài)。在盾體全部進(jìn)入土體后，轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤，減小推進(jìn)速度或停止推進(jìn)，加大所有推進(jìn)油缸的油壓，增加盾構(gòu)機(jī)總推力，控制在1000t以下，壓緊礦山法隧道內(nèi)已拼裝的管片，保持這個(gè)總推力再一次緊固所有的管片螺栓。在壓緊過程中要注重觀察每環(huán)管片受壓情況，防止因盾構(gòu)機(jī)總推力過大而將管片壓損壓裂。1）負(fù)環(huán)管片拆除盾構(gòu)機(jī)初始掘進(jìn)的距離主要取決于平衡盾構(gòu)機(jī)推力的管片外表面與土體之間摩擦力，考慮到空推段施工，擬定為100m提供足夠的推進(jìn)反力，估算如下：F=Sf=6100=3768t＞掘進(jìn)時(shí)的推進(jìn)力約1000t～2000t其中：S為100m長(zhǎng)的管片外表面面積；f為管片與襯背壓漿形成的水泥土間的綜合摩擦系數(shù)。此時(shí)可以拆除負(fù)環(huán)，為正常掘進(jìn)通風(fēng)和材料吊裝運(yùn)輸方便。2）初始段掘進(jìn)施工方法（1）盾構(gòu)施工工藝流程如圖451圖451盾構(gòu)施工工藝流程圖（2）掘進(jìn)循環(huán)時(shí)間計(jì)劃盾構(gòu)掘進(jìn)施工時(shí)，將按照連續(xù)施工的原則組織施工，每天安排2個(gè)班掘進(jìn)，每班作業(yè)時(shí)間12小時(shí)；機(jī)械維修保養(yǎng)以跟機(jī)保養(yǎng)為主。計(jì)算方法如下表：表451 盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)各工序循環(huán)時(shí)間表工 序作業(yè)時(shí)間（min）備注施工準(zhǔn)備20，單組列車運(yùn)輸盾構(gòu)掘進(jìn)120～180管片安裝40出碴、進(jìn)料運(yùn)輸40渣土吊出40管片、注漿材料供應(yīng)20盾構(gòu)機(jī)跟機(jī)保養(yǎng)60理論循環(huán)時(shí)間（每環(huán)）200～260注：實(shí)際時(shí)間根據(jù)相應(yīng)地質(zhì)情況適當(dāng)調(diào)整。 3）掘進(jìn)參數(shù)控制（1）土倉(cāng)壓力P1始發(fā)段地層主要為硬塑殘積土，透水性弱，水土壓力按水土和算取值，按下式計(jì)算：P1=k0γh式中：P1——土倉(cāng)壓力k0——側(cè)壓力系數(shù)γ——水土的容重 h——刀盤中心點(diǎn)處的埋深根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)位置及相應(yīng)的地質(zhì)情況，可取γ=20KN/m3，h=～，k0=，代入上式得：P1=～㎡（P1=～）。始發(fā)后，土倉(cāng)壓力逐漸從P1==，并根據(jù)地面監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。（2）千斤頂推力F盾構(gòu)機(jī)千斤頂最大推力Fmax=39914KN（30個(gè)千斤頂），始發(fā)段開始千斤頂推力主要考慮拖車阻力、破巖推力、正面土壓及盾構(gòu)尾刷磨擦力，其中拖車阻力為680KN、破巖推力約為2000KN、正面土壓力為3160KN、盾構(gòu)尾刷磨擦力為250KN，需要總推力為6100KN。始發(fā)階段確定推力尚應(yīng)考慮管片及反力架的承受力，故在始發(fā)開始的20環(huán)左右最大推力不應(yīng)大于800t。（3）刀盤轉(zhuǎn)速n1，n2滿足轉(zhuǎn)速和扭矩曲線，且無級(jí)可調(diào)n1=0～，n2=0～，扭矩水平較高時(shí)，使用n2段，扭矩水平較低時(shí)使用n1段。（4）刀盤扭矩T正常掘進(jìn)時(shí)，扭矩應(yīng)低于最大扭矩（一般情況下刀盤的扭矩T=），當(dāng)工作扭矩達(dá)到最大扭矩時(shí)，刀盤將停止轉(zhuǎn)動(dòng)，如反復(fù)啟動(dòng)未果，即可啟動(dòng)專門開關(guān)（此時(shí)可采用脫困扭矩），使刀盤重新啟動(dòng)。（5）螺旋器轉(zhuǎn)速n3n3=0～，根據(jù)維持土倉(cāng)壓力的需要而調(diào)整。（6）掘進(jìn)速度v根據(jù)土質(zhì)、扭矩、推力和土倉(cāng)壓力等綜合確定，受土質(zhì)影響最大，盾構(gòu)設(shè)計(jì)Vmax=80mm/min，試驗(yàn)段掘進(jìn)速度一般v=10～40mm/min。（7）注漿壓力P2～，～，且使?jié){液不會(huì)進(jìn)入土倉(cāng)和壓壞管片，并保證地面的隆陷值在允許范圍內(nèi)（+10，30mm）。根據(jù)始發(fā)段水土壓力的計(jì)算，初步確定注漿壓力為1bar（平均壓力）。（8）注漿量V1V1是在管片與土體之間的空隙體積的基礎(chǔ)上，再考慮地層變化條件要求，～。一般每環(huán)的理論注漿量V1≈，～。（9）發(fā)泡劑的摻量V2V2值主要根據(jù)土質(zhì)確定，經(jīng)驗(yàn)公式為；V2=（20～60%）V土V土——掘進(jìn)土方的體積（實(shí)方）V2值將根據(jù)實(shí)際的出渣情況和有關(guān)掘進(jìn)參數(shù)（如扭矩等）不斷調(diào)整。（10）左右前進(jìn)千斤頂行程差SS主要根據(jù)線路特點(diǎn)和盾構(gòu)機(jī)在水平方向偏離設(shè)計(jì)軸線的程度來確定的。S的大小確定了盾構(gòu)機(jī)方向改變的急緩程度，S的達(dá)到和保持依靠合理使用左邊和右邊的推進(jìn)千斤頂。（11）盾構(gòu)機(jī)俯仰角αα根據(jù)線路特點(diǎn)和盾構(gòu)機(jī)在豎直方向偏離設(shè)計(jì)軸線的程度來確定的。α的保持靠合理使用上部和下部的推進(jìn)千斤頂，一般情況下，α值不應(yīng)超過177。3mm/m。（12）盾構(gòu)機(jī)滾轉(zhuǎn)角ββ和刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向及扭矩大小有關(guān)，可以通過改變刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向和使用穩(wěn)定器來控制，一般情況下，β值不應(yīng)超過177。10mm/m。（13）管片與盾尾的空隙δ1～δ4反映了管片和盾構(gòu)機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系。對(duì)確立下一環(huán)的管片類型和掘進(jìn)參數(shù)有指導(dǎo)意義，盾尾間隙應(yīng)控制在75mm左右。（14）鉸接千斤頂?shù)氖褂脿顟B(tài)鉸接千斤頂有三種使用狀態(tài)：完全伸長(zhǎng)，自由伸縮，伸長(zhǎng)一定角度。鉸接千斤頂行程不能超過設(shè)定值(最大140mm)。4）初始掘進(jìn)參數(shù)分析初始100環(huán)也是摸索掘進(jìn)規(guī)律、優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)的試掘進(jìn)階段。因此，在始發(fā)100環(huán)的地面應(yīng)布置了較密的觀測(cè)點(diǎn)（詳見《施工監(jiān)測(cè)方案》），根據(jù)不同的掘進(jìn)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的地面降沉值，總結(jié)和優(yōu)化出相應(yīng)的盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)（土倉(cāng)壓力，推進(jìn)速度，總推力，排土量，刀盤扭矩，注漿壓力和注漿量等），分析其相互關(guān)系及與地層的變化關(guān)系，形成總結(jié)報(bào)告，為后期盾構(gòu)正常掘進(jìn)打下基礎(chǔ)。5）盾構(gòu)機(jī)豎直方向操作原則（1）一般情況下，盾構(gòu)機(jī)的豎向偏差宜控制在177。20mm以內(nèi)，傾角可控制在177。5mm/m以內(nèi)。特殊情況下，傾角亦不宜超過177。10mm/m，否則會(huì)因盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎過急引起盾尾間隙過小和管片的錯(cuò)臺(tái)破裂等問題。（2）當(dāng)盾構(gòu)機(jī)下部土體較軟或上硬下軟時(shí)，為防止盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭下垂，適當(dāng)保持上仰姿態(tài)。（3）當(dāng)開挖面上軟下硬時(shí)，為防止機(jī)頭偏上，盾構(gòu)機(jī)則適當(dāng)保持下俯姿態(tài)。（4）操作盾構(gòu)機(jī)時(shí)，注意上部千斤頂和下部千斤頂?shù)男谐滩?，兩者不能相差過大。6）盾構(gòu)機(jī)水平方向的控制原則（1）在直線段，盾構(gòu)機(jī)的水平軸線偏差控制在177。20mm以內(nèi)，水平偏角控制在177。3mm/m以內(nèi)，否則會(huì)因盾構(gòu)機(jī)急轉(zhuǎn)引起盾尾間隙過小和管片錯(cuò)臺(tái)、破裂等問題；（2）在緩和曲線段及圓曲線段，盾構(gòu)機(jī)的水平偏差應(yīng)控制在177。30mm以內(nèi)，水平偏角應(yīng)控制在177。5mm/m內(nèi)，曲線半徑越小控制難度越大；（3）當(dāng)開挖面內(nèi)的地層左右軟硬相差很大而且又是處在曲線段時(shí)，盾構(gòu)機(jī)的方向控制將比較困難，此時(shí)可降低掘進(jìn)速度，合理調(diào)節(jié)各分區(qū)的千斤頂壓力，必要時(shí)可將水平偏角放寬到177。10mm/m，以加大盾構(gòu)機(jī)的調(diào)向力度。（通過該段后立即恢復(fù)水平偏角到5mm/m以內(nèi)）。 利用井口經(jīng)過聯(lián)系測(cè)量，把控制點(diǎn)投在始發(fā)井底板上，并經(jīng)過監(jiān)理工程師檢查無誤后，才能利用這些控制點(diǎn)對(duì)盾構(gòu)機(jī)始發(fā)進(jìn)行定位。通過所放樣的隧道中線及相關(guān)高程安裝盾構(gòu)機(jī)始發(fā)托架，并在始發(fā)井底板上做出可通視的控制點(diǎn)，這樣盾構(gòu)機(jī)放置于始發(fā)托架上時(shí)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全面測(cè)量，計(jì)算出盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)應(yīng)滿足始發(fā)的要求。盾構(gòu)機(jī)定位剖面圖461：圖461 盾構(gòu)始發(fā)控制圖盾構(gòu)掘進(jìn)過程中的姿態(tài)測(cè)量主要以自動(dòng)測(cè)量為主，人工測(cè)量為輔，兩種方法互相校核，確保盾構(gòu)隧道掘進(jìn)方向的精確。采用平桿法測(cè)量。首先把平桿橫向水平架設(shè)于管片邊緣處，調(diào)整平竿，使之水平，然后測(cè)量出平桿中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)，然后把實(shí)測(cè)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)對(duì)比，便可得出此時(shí)的水平偏差和垂直偏差，從而計(jì)算出管片相對(duì)于設(shè)計(jì)隧道中心線的水平和豎直偏差。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)人工測(cè)量、管片姿態(tài)測(cè)量均實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)傳輸自動(dòng)化和數(shù)據(jù)計(jì)算程序化。利用全站儀自身的記憶功能，把現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的三維坐標(biāo)直接存儲(chǔ)到全站儀的記憶卡上，通過與電腦的聯(lián)機(jī)后，把測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上，利用自編軟件，計(jì)算出結(jié)果。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)實(shí)時(shí)姿態(tài)控制包括其與線路的平面偏離、高程偏離、縱向坡度、橫向旋轉(zhuǎn)和切口里程控制。均由制導(dǎo)TBM掘進(jìn)所有參數(shù)都要通過SLST控制、計(jì)算機(jī)管理。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)測(cè)量計(jì)算數(shù)據(jù)取位精度要求應(yīng)符合下表461的規(guī)定：表461 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)測(cè)量計(jì)算數(shù)據(jù)取位精度要求控制盾構(gòu)機(jī)測(cè)量項(xiàng)目取位精度平面偏差(mm)1高程偏差(mm)1俯仰角(′)1方位角(′)1滾轉(zhuǎn)角(′)1切口里程(mm)10初始段盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，必須對(duì)地面沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并及時(shí)反饋至地面控制室中，指導(dǎo)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的及時(shí)調(diào)整。盾構(gòu)掘進(jìn)前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙沉降槽和地面監(jiān)測(cè)等相關(guān)資料編制地面監(jiān)測(cè)方案報(bào)監(jiān)理工程師同意提前設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，加密監(jiān)測(cè)次數(shù)。測(cè)量成果根據(jù)