【文章內(nèi)容簡介】 常波動；8 ) 動力系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等發(fā)生故障； 在曲線段施工時，應(yīng)考慮已成環(huán)管片豎向、橫向位移對隧道軸線的影響。 應(yīng)按照設(shè)定的掘進(jìn)參數(shù)沿設(shè)計軸線進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)，并做好詳細(xì)記錄。 根據(jù)橫向偏差和轉(zhuǎn)動偏差，應(yīng)采取措施調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)，并應(yīng)防止過量糾偏。 盾構(gòu)暫停掘進(jìn)時，應(yīng)采取措施穩(wěn)定開挖面，防止坍塌。 洞門破除及加固區(qū)掘進(jìn)，上下不可同時施工。，鋼筋上混凝土殘渣清除。如果洞門墻體中的鋼筋為纖維鋼筋，則在鑿除纖維鋼筋表面的混凝土后無需人工切割纖維鋼筋，直接掘進(jìn)采用刀盤切割。，立即停止洞門混凝土鑿除，同時進(jìn)行臨時封堵，以控制險情，采取雙液漿或聚氨酯堵住漏點。 洞門鑿除后，盾構(gòu)機(jī)應(yīng)加快靠上洞門。刀盤切入土體時必須保持運轉(zhuǎn)。 在端頭加固土體中掘進(jìn)時，應(yīng)以磨為主，推進(jìn)速度宜小于10mm/min，使加固土被充分切削。，扭矩應(yīng)緩和上升，并不得超過最大限制值，防止盾構(gòu)側(cè)翻。 掘進(jìn)時適當(dāng)加水或改良劑，防止螺旋輸送機(jī)卡死。土壓不宜過大（根據(jù)推力具體調(diào)整，以滿足最大限制推力為主）。 ，可適當(dāng)超挖，應(yīng)該分段超挖，使其保證盾尾在進(jìn)入加固區(qū)后不出現(xiàn)局部受擠變形，避免盾構(gòu)磕頭現(xiàn)象。 土艙壓力的建壓：通過刀盤位置和土體情況同時確定土艙建壓時間和土艙壓力提升速度，在正常情況下，始發(fā)第一環(huán)可空倉掘進(jìn)（以現(xiàn)場土質(zhì)情況確定），在掘進(jìn)過程中逐步建壓直至到達(dá)正常土壓。 （主加固區(qū)長8米）前必須完成建壓，在加固區(qū)內(nèi)如出現(xiàn)刀盤扭矩變化（在輔助條件不變的前提下扭矩變小）便可逐步提升土艙壓力。 土艙最終壓力值以經(jīng)驗公式計算得出后的壓力值為基礎(chǔ)，再根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。 掘進(jìn)參數(shù) 盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的選取應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)出工程施工的特點和影響因素的作用，并考慮具體分析問題的需要。當(dāng)盾構(gòu)隧道采用土壓平衡模式進(jìn)行掘進(jìn)，掘進(jìn)過程中由盾構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄盾構(gòu)操作過程中的全部掘進(jìn)參數(shù)。 對于施工參數(shù)的管理，在現(xiàn)場施工過程中應(yīng)重點關(guān)注：①土艙壓力；②推進(jìn)速度；③總推力；④排土量；⑤刀盤轉(zhuǎn)速和扭矩；⑥注漿壓力和注漿量。 土壓平衡盾構(gòu)的土艙壓力一般根據(jù)刀盤正面的側(cè)向土壓力乘以傳遞系數(shù)來設(shè)定，土艙壓力控制采取以下兩種操作模式：1 ) 通過螺旋輸送機(jī)來控制排土量的模式：即通過土壓傳感器檢測，改變螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速控制排土量，以維持開挖面土壓穩(wěn)定的控制模式。此時盾構(gòu)的推進(jìn)速度人工給定，掘進(jìn)過程中根據(jù)需要可以不斷轉(zhuǎn)化控制模式，以保證開挖面的穩(wěn)定；2 ) 通過推進(jìn)速度來控制進(jìn)土量的模式：即通過土壓傳感器檢測來控制盾構(gòu)千斤頂?shù)耐七M(jìn)速度，以維持開挖面土壓穩(wěn)定的控制模式。此時螺旋輸送機(jī)的推進(jìn)速度人工事先給定。 水土壓力的計算1）土壓力計算我國鐵路隧道設(shè)計規(guī)范及相關(guān)文獻(xiàn)中，在Terzaghi理論基礎(chǔ)上提出了巖體綜合分類方法，將隧道分為深埋隧道和淺埋隧道，不同類型隧道采用不同的土壓力計算方法。城市地鐵隧道一般埋深較淺，一般可以判定為淺埋隧道，計算土壓力適合采用淺埋隧道土壓力計算方法，可采用上覆土重理論或太沙基理論進(jìn)行計算。，計算公式如下： () ()其中：——為豎向應(yīng)力，kPa；——水平應(yīng)力，kPa；——土體側(cè)壓力系數(shù)，；——巖土泊松比；——土體重度，kN/m3；——上覆土層厚度，m。 上覆土重理論計算簡圖太沙基理論計算簡圖見圖，計算公式如下： ()其中：——太沙基松動土壓力，kPa；，為滑動土體的寬度，m；為隧道直徑，m；為上覆荷載，Pa；。普氏理論計算公式為： ()其中：——普氏土壓力，kPa；，為壓力拱高度，m；、為隧道高度、寬度，m；為普氏系數(shù)，對松散土和粘性土取。 太沙基理論計算簡圖2）水壓力計算盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，刀盤并非完全開口，而是有60%～80%左右的支擋結(jié)構(gòu)，刀盤向前推進(jìn)時土艙內(nèi)的壓力介于原始土壓力值附近，考慮水在土中流動時的阻力，掘進(jìn)時地層中的水壓力可以根據(jù)地層的滲透系數(shù)酌情進(jìn)行折減。開挖面水壓力計算公式為： ()其中，為根據(jù)土層滲透系數(shù)確定的經(jīng)驗值，砂土中，粘性土中，風(fēng)化巖層中。對于粘土層而言，通常采用水土合算將水壓力計在土壓力中；為水的容重，kN/m3；為地下水位距刀盤頂部的高度，m。3）預(yù)留壓力由于施工存在諸多不可預(yù)見的因素，致使施工土壓力小于原狀土體中的靜止土壓力。根據(jù)施工經(jīng)驗，在對沉降要求比較嚴(yán)格的地段計算土壓力時，通常在理論計算的基礎(chǔ)上再考慮10~30kPa的壓力作為預(yù)留調(diào)整壓力。土壓平衡盾構(gòu)在軟土中掘進(jìn)時，由于靜止土壓力與主動土壓力相差甚微，如以主動土壓力控制，壓力稍一降低，即有可能發(fā)生主動破壞，需適當(dāng)增大預(yù)留壓力。 排土量控制是盾構(gòu)在土壓平衡模式下工作的關(guān)鍵技術(shù)之一。根據(jù)對渣土的觀察和監(jiān)測的數(shù)據(jù)，要及時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，不能出現(xiàn)渣土量與理論值出入較大的情況，一旦出現(xiàn)，立即分析原因并采取措施。 螺旋輸送機(jī)的理論排土量Q0由螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速決定，實際排土量Qs根據(jù)渣土車的體積刻度來確定，Qs應(yīng)與Q0相當(dāng)，即 ()式中：A——切削斷面面積； n0——松散系數(shù)； v——推進(jìn)速度。 渣土出土量必須與掘進(jìn)的挖掘量相匹配，以獲得穩(wěn)定而合適的土艙壓力值，使盾構(gòu)工作處于最佳狀態(tài)。當(dāng)通過調(diào)節(jié)螺栓輸送機(jī)轉(zhuǎn)速仍達(dá)不到理想的出土狀態(tài)，可以通過改變渣土的可塑性來調(diào)整。 盾構(gòu)總推力按下式計算： ()式中：——盾構(gòu)推進(jìn)時的正面推進(jìn)阻力；——盾構(gòu)外殼與周圍地層的摩擦阻力；——管片與盾尾間的摩擦阻力； ——盾構(gòu)機(jī)切口環(huán)的貫入阻力；——變向阻力；——后接臺車的牽引阻力。一般情況下認(rèn)為盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時的正面推進(jìn)阻力F1和盾構(gòu)外殼與周圍地層的摩擦阻力F2之和占盾構(gòu)總推力的95%～99%，其它幾項阻力在總推力中所占比重極小，可忽略不計。F1和F2的簡化計算公式如下：a、盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的正面阻力： ()式中：H——盾構(gòu)軸線埋深，m；D——刀盤直徑，m；K——土體的側(cè)壓力系數(shù)；γ——土體重力密度，kN/m3。b、盾構(gòu)外殼與周圍地層的摩擦阻力： ()式中：f ——盾體與周圍土體之間的摩擦系數(shù)；Kα——主動土壓力系數(shù)；L——盾構(gòu)機(jī)殼體的長度，m；G——盾構(gòu)主機(jī)的重量，kN。由公式(828)～(8211)可得盾構(gòu)總推力的計算公式為： ()盾構(gòu)設(shè)計時，盾構(gòu)機(jī)的實際裝備推力通常在公式(8212)計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，考慮2～3倍的安全系數(shù)。 刀盤扭矩按下式進(jìn)行計算： ()式中：——刀盤正面與土體之間的摩擦阻力扭矩；——刀盤背面與壓力艙內(nèi)土體的摩擦阻力扭矩；——刀盤側(cè)面與土體之間的摩擦阻力扭矩；——刀具切削土體時的地層抗力產(chǎn)生的扭矩；——刀盤攪拌阻力扭矩；——刀盤主密封摩擦阻力扭矩；——主軸承摩擦阻力扭矩。根據(jù)已有研究成果及實例計算、經(jīng)驗估計等，、和之和約占總刀盤扭矩的95%以上，因此刀盤扭矩計算時一般忽略其他幾項。、和的簡化計算公式如下：a、刀盤正面與土體之間的摩擦阻力扭矩 ()式中：η ——刀盤開口率。b、刀盤背面與壓力倉的土體摩擦阻力扭矩： ()式中：——刀盤背面摩擦阻力扭矩計算與刀盤正面相比的調(diào)節(jié)系數(shù)，一般取 c、摩擦阻力扭矩： ()式中：W——刀盤圓周側(cè)面的寬度，m。d、刀具切削土體時的地層抗力產(chǎn)生的扭矩： ()式中：Vmax——盾構(gòu)機(jī)的最大推進(jìn)速度，m/min；ne——刀盤的額定轉(zhuǎn)速，r/min；qu——土體的單軸抗壓強度，kPa。由公式(8212)～(8215)可得盾構(gòu)刀盤扭矩的計算公式為： ()實際設(shè)計時，刀盤扭矩通常在公式(6216)～。 刀具更換 應(yīng)預(yù)先確定刀具更換的地點與方法，并做好相關(guān)準(zhǔn)備工作。 刀具更換宜選擇在工作井或地質(zhì)條件較好、地層較為穩(wěn)定的地段進(jìn)行。 在不穩(wěn)定地層更換刀具時，必須采取地層加固或壓氣法等措施，確保開挖面穩(wěn)定。 帶壓進(jìn)倉更換刀具前，必須完成下列準(zhǔn)備工作：1 ） 對帶壓進(jìn)倉作業(yè)設(shè)備進(jìn)行全面檢查和試運行；2 ） 采用兩種不同動力裝置，保證不間斷供氣；3 ） 氣壓作業(yè)區(qū)嚴(yán)禁采用明火，當(dāng)確需使用電焊氣割時，應(yīng)對所有設(shè)備加強安全檢查，還必須加強通風(fēng)并增加消防設(shè)備。 若帶壓開倉后發(fā)現(xiàn)掌子面不夠穩(wěn)定，則應(yīng)輔以帶壓作業(yè)的方式進(jìn)倉。啟動帶壓開倉具體條件如下：1 ） 開倉后發(fā)現(xiàn)刀盤開口及切口環(huán)處沒有徹底封閉，掌子面及切口以上土體仍然存在坍塌可能；2 ） 掌子面前方土體注漿加固沒有達(dá)到預(yù)期效果；3 ） 清倉過程中發(fā)現(xiàn)掌子面因滲水帶動土體脫落。 帶壓更換刀具必須符合下列規(guī)定：1 ） 通過計算和試驗確定合理氣壓，穩(wěn)定工作面和防止地下水滲漏；2 ） 刀盤前方地層和土艙滿足氣密性要求；3 ） 由專業(yè)技術(shù)人員對開挖面穩(wěn)定狀態(tài)和刀盤、刀具磨損狀態(tài)進(jìn)行檢查，確定刀具更換方案與安全操作規(guī)定；4 ） 作業(yè)人員應(yīng)按照刀具更換專項方案和安全操作規(guī)定更換刀具；5 ） 保持開挖面和土艙空氣新鮮；6 ） 。 進(jìn)倉工作時間倉內(nèi)壓力(MPa)工作時間倉內(nèi)工作時間(h)加壓時間(min)減壓時間(min)~5614~724~3951 注：24h內(nèi)只允許工作1次。 關(guān)于土艙關(guān)閉有如下規(guī)定：1 ） 在換刀完畢（或刀盤檢查完畢）后，由機(jī)電部派人按照刀具更換和刀盤修復(fù)表的要求欄對落實情況進(jìn)行檢查，確認(rèn)落實；2 ） 由盾構(gòu)隊換刀負(fù)責(zé)人對領(lǐng)取的換刀工具進(jìn)行清點，確定無工具和其他雜物（尤其是金屬物件）遺留在土艙內(nèi)。 關(guān)于帶壓作業(yè)應(yīng)急措施有如下規(guī)定：1 ） 如果在加壓過程中，有人出現(xiàn)任何疾病或不舒服的征兆（如耳痛等），加壓過程必須立刻停止，閘操作人員詢問倉內(nèi)人員情況并保持當(dāng)前壓力水平，直至癥狀已經(jīng)消失。再次緩慢加壓，如果不適癥狀再次出現(xiàn)，此時必須結(jié)束加壓讓不適人員出倉。2 ） 在出閘過程中，如果有人出現(xiàn)任何疾病或者不舒服的征兆，出閘過程必須立刻停止。應(yīng)保持當(dāng)前壓力水平，直至癥狀消失。如果在數(shù)分鐘之后不適繼續(xù)，人閘孔的壓力必須提高到先前的壓力水平。 換刀作業(yè)的應(yīng)急措施如下：1 ） 如果發(fā)現(xiàn)土體有塌方現(xiàn)象，人員必須立即返回人閘關(guān)閉閘門，；2 ） 如果土艙內(nèi)著火，用噴淋系統(tǒng)滅火，如果火勢太大，人員返回人閘關(guān)閉閘門，向土艙內(nèi)注入漿液滅火；3 ） 如倉內(nèi)氣壓出現(xiàn)不穩(wěn)或泄露量超過預(yù)警值，人員立即返回人閘，等待觀察結(jié)果進(jìn)行下一步安排；4 ） 如果有人出現(xiàn)不適癥狀，倉內(nèi)人員立即通知操閘人員。不適人員通過前倉減壓出倉。 進(jìn)倉和換刀過程中，需在地面采取如下措施：1 ） 在換刀里程對應(yīng)地面位置10m范圍內(nèi)設(shè)置警戒線，派人24h巡視；2 ） 在換刀里程位置增設(shè)3個監(jiān)測斷面，監(jiān)測斷面范圍內(nèi)為刀盤位置左右兩側(cè)各外放6m，監(jiān)測斷面間隔5m，同一斷面監(jiān)測點間隔3m；3 ） 準(zhǔn)備好注漿材料及設(shè)備，當(dāng)?shù)乇肀O(jiān)測出現(xiàn)異常沉降時，馬上進(jìn)行地面注漿，防止地面出現(xiàn)塌陷；4 ） 當(dāng)發(fā)現(xiàn)地面土體有塌陷的現(xiàn)象，作業(yè)人員應(yīng)立即撤離土艙，關(guān)閉倉門，馬上進(jìn)行砂漿回填，建立土艙壓力，同時加強地表監(jiān)測。 應(yīng)做好刀具更換記錄。 盾構(gòu)調(diào)頭過站 調(diào)頭和過站前，應(yīng)做好施工現(xiàn)場調(diào)查、技術(shù)方案以及現(xiàn)場準(zhǔn)備工作，調(diào)頭和過站設(shè)備必須滿足盾構(gòu)安全調(diào)頭和過站要求。 盾構(gòu)掉頭和過站必須有專人指揮，專人觀察盾構(gòu)轉(zhuǎn)向或移動狀態(tài)，避免方向偏離或碰撞。 盾構(gòu)過站主要技術(shù)措施如下：1 ） 到達(dá)前，對接發(fā)托架進(jìn)行加固和精確定位，確保盾構(gòu)機(jī)過站時托架的剛度；2 ） 到達(dá)前，將站臺板預(yù)埋鋼筋和其他影響盾構(gòu)過站的預(yù)埋件埋平，確保底板的平整；3 ） 在底板先用細(xì)砂找平后鋪設(shè)鋼板，鋼板上涂抹黃油等潤滑劑，減少盾構(gòu)滑動的摩擦力；4 ） 定時校正千斤頂油缸的行程，使千斤頂行程同步。 盾構(gòu)掉頭注意事項如下：1 ） 對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞洞門混凝土進(jìn)行鑿除后，清理掉鋼板上的渣土，確保盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞時前方?jīng)]有障礙，也減小了盾構(gòu)機(jī)主體調(diào)頭和平移時阻力；2 ） 焊接在盾構(gòu)機(jī)前體和中體的支座一定要焊接牢固，支座底部要比油缸接觸面大，支座底部保持水平；3 ） 拆機(jī)前要將油管的油放盡，避免油外流影響拆機(jī)場地；4 ） 盾構(gòu)機(jī)主體在調(diào)頭和牽引過程中，在托架兩側(cè)必須設(shè)專人進(jìn)行觀測與查看，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常情況時，立即停止卷揚機(jī)，待重新調(diào)整托架和軸承位置后繼續(xù)進(jìn)行調(diào)頭和牽引。5 ） 如果卷揚機(jī)對盾構(gòu)機(jī)的牽引速度較慢，可在鋼板上涂上一層潤滑油，減少盾構(gòu)機(jī)在移動中的摩擦力。6 ） 在對后配套臺車進(jìn)行軌道鋪設(shè)時，由于工作井和站臺有高差，需要利用工字鋼墊起做橋進(jìn)行過渡，且作為右線電機(jī)車從隧道進(jìn)入站臺的必經(jīng)過道，所以必須對橋進(jìn)行加固處理，以免長期行走引起變形造成電機(jī)車脫軌。 調(diào)頭和過站完成后完成盾構(gòu)管線的連接工作，連接后，必須進(jìn)行各系統(tǒng)的空載調(diào)試，然后進(jìn)行整機(jī)空載調(diào)試。 特殊地段施工 盾構(gòu)進(jìn)入下列特殊地段，必須采取相應(yīng)施工措施，確保施工安全：1 ） 覆土厚度不大于盾構(gòu)直徑的淺覆土層地段；2 ） 小半徑曲線地段；3 ） 大坡度地段；4 ） 地下管線和地下障礙物地段；5 ） 建（構(gòu)）筑物地段；6 ） 平行盾構(gòu)隧道凈間距小于盾構(gòu)直徑70%的小凈距地段；7 ） 江河地段；8 ） 地質(zhì)條件復(fù)雜地段（軟硬不均互層地段）和砂卵石地段。 特殊地段和特殊地質(zhì)施工應(yīng)符合下列規(guī)定：1 ） 必須詳細(xì)查明和分析地質(zhì)狀況和隧道周邊環(huán)境狀況，確定專項施工技術(shù)措施；2 ） 應(yīng)根據(jù)隧道所處位置與地層條件，合理設(shè)定開挖面壓力，控制地層變形；3 ） 應(yīng)根據(jù)隧道所處位置與工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，確定壁后注漿的材料、壓力與流量，在施工過程中根據(jù)測量結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)調(diào)整；4 ） 應(yīng)對地表及建（構(gòu)）筑物等沉降進(jìn)行評估，必要時，應(yīng)加密監(jiān)測測