【正文】 盤(pán)向開(kāi)挖面添加泡沫，改善開(kāi)挖面的力學(xué)性質(zhì)，同時(shí)有利于改善盾構(gòu)刀盤(pán)和螺旋輸送機(jī)的工作環(huán)境。 ⑶穩(wěn)定性控制措施 由前述可知，盾構(gòu)在 軟土 掘進(jìn)過(guò)程中，如果控制不當(dāng)或未采取有效措施，將引起較大的塌落和松動(dòng)，以至于引起顯著的地表沉降。盾構(gòu)機(jī)在這種地層中掘進(jìn)所受到的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ① 內(nèi)摩擦比較大 ， 故難以獲得好的流動(dòng)性，當(dāng)切削下來(lái)的土充滿土室和螺旋輸送機(jī)內(nèi)時(shí)，將使切削刀盤(pán)轉(zhuǎn)矩，螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)矩，盾構(gòu)千斤頂推力增大，甚至使開(kāi)挖排土無(wú)法進(jìn)行。 對(duì)于可能發(fā)生管片上浮，我標(biāo)段還將配合考慮下述措施：管片之間的螺栓要擰緊；下坡段可考慮減小盾構(gòu)機(jī)下方幾個(gè)千斤頂?shù)耐屏Γ瓤深A(yù)先壓低盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，又起到減小千斤頂作用在管片向上頂推分力的目的。 （ 3）同步注漿量要足，使管片沒(méi)有上浮的空間。 上、下、平坡段管片均可能發(fā)生上浮現(xiàn)象 ，本標(biāo)段預(yù)采取措施： （ 1）根據(jù)線路縱坡坡度的大小，預(yù)先壓低盾構(gòu)機(jī)姿態(tài) 030mm。 60mm。 ③上、下千斤頂?shù)男谐滩钜吮３衷?77。 10 mm/m，否則會(huì)因盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎過(guò)急引起盾尾間隙過(guò)小，管片錯(cuò)臺(tái)、破裂。 3 mm/m 以內(nèi)。 ①盾構(gòu)機(jī)的豎向偏差控制在177。內(nèi)轉(zhuǎn)幅度或外偏幅度根據(jù)曲線半徑和盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)向性能綜合確定，一般控制在 2030m。 5mm/m 以內(nèi)。 ②在緩和曲線段和圓曲線段，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。 （ 2）水平方向的控制原則：本區(qū)間水平曲線的半徑較小，故影響盾構(gòu)機(jī)水平方向控制的主要因素是線路特性和地層特點(diǎn)。 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)糾偏方法 根據(jù) VMT 系統(tǒng)的顯示數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)整各分區(qū)千斤頂?shù)膲毫暗侗P(pán)轉(zhuǎn)向來(lái)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，具體原則如下： （ 1）一般原則：硬巖段如果盾構(gòu)機(jī)滾角過(guò)大，可通過(guò)反轉(zhuǎn)刀盤(pán)減小。 （ 3）注意發(fā)泡劑的使用：在硬巖地層，泡沫主要起潤(rùn)滑及使刀具降溫的作用。掘進(jìn)原則：高轉(zhuǎn)速，低扭矩、低推 21 力、欠土壓、慢速度。 （ 1 ） 刀 盤(pán)轉(zhuǎn) 速控 制： 提高 滾刀 旋轉(zhuǎn) 的線 速度 。 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制技術(shù) J3x2中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖屬于硬巖，姿態(tài)控制較為困難，操 作要有預(yù)見(jiàn)性、超前，且不能過(guò)急。滾刀主要用來(lái)切削 巖層，刮 刀主要用于切削土層 。 ④復(fù)合地層中的施工參數(shù) 表 41 盾構(gòu)推力 刀盤(pán)轉(zhuǎn)速 推進(jìn)速度 扭矩 土倉(cāng)壓力 8000～15000kn ～ 1530mm∕min 1000～2020knm 1bar 在巖層掘進(jìn) 刀具是切削土體的主要工具。如巖層中存在較大的裂隙水，應(yīng)向土倉(cāng)中注入發(fā)泡劑，起到改良土體的作用，防止出土?xí)r的水土分離。 ③其它技術(shù)措施 掘進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況 向 刀盤(pán) 和密封倉(cāng)注入發(fā)泡劑，改良土體。 ②保證盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài) 在進(jìn)入上軟下硬的地質(zhì)時(shí)，注意爬坡現(xiàn)象， 在這種 情況下要控制好掘進(jìn)軸線、盾尾與 管片四周之間的間隙要均勻、推進(jìn)油缸 總推力不可過(guò)大。推進(jìn)速度過(guò)慢，推力減小，滾刀 20 不轉(zhuǎn)動(dòng)，容易造成滾刀偏磨。 由于粉質(zhì)粘土層、泥質(zhì)粉砂巖層黏性較大，刀盤(pán)轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在較低的水平，一般設(shè)定在 2～ 3檔，即 ～ 。 在掘進(jìn)中，也應(yīng)控制好盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度、推進(jìn)力、刀盤(pán)轉(zhuǎn) 速、刀盤(pán)扭矩等施工參數(shù)。 ①掘進(jìn)時(shí)保持開(kāi)挖面的穩(wěn)定 在復(fù)合地層掘進(jìn)時(shí)，采用土壓平衡模式進(jìn)行掘進(jìn)。 另外還應(yīng)注意以下事項(xiàng)： （ 1）連續(xù)均衡施工，避免較長(zhǎng)時(shí)間的擱置； （ 2）嚴(yán)格控制土倉(cāng)壓力及出土量，防止超挖及欠挖； （ 3）盾構(gòu)姿態(tài)變化不可過(guò)大、過(guò)頻，每次縱坡變化小于 %； （ 4）同步 注漿要求做到及時(shí)、適量，部分區(qū)段考慮使用緩凝漿； （ 5）如沉降超過(guò)報(bào)警值時(shí)，及時(shí)采取跟蹤注漿等措施控制建、構(gòu)筑物的變形量。 同時(shí)強(qiáng)化信息施工，不斷優(yōu)化盾構(gòu)施工參數(shù)，優(yōu)化合適的注漿漿液，加強(qiáng)同步注漿以及必要時(shí)的補(bǔ)壓漿，注意后部加強(qiáng)止水措施，封堵盾尾，并加強(qiáng)隧道監(jiān)測(cè)。當(dāng) Pe 值（刀盤(pán)每轉(zhuǎn)刀具的切削深度）明顯偏小，不適合巖石的單軸抗壓強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)將掘進(jìn)速度慢 慢提高，使其調(diào)整為適合單軸抗壓強(qiáng)度的 Pe值，決不能急速提高掘進(jìn)速度。 在復(fù)合地層掘進(jìn)時(shí)，特別是下部為巖石，上部為軟土層，此時(shí)，總推力基本上由巖石部的刀具承受，如果選擇的推進(jìn)速度不當(dāng)，油缸總推力過(guò)大，刀具就會(huì)有加速損 19 壞的可能。 推進(jìn)速度根據(jù)所處巖層的單軸抗壓強(qiáng)度選定，如果掘進(jìn)速度較慢，會(huì)造成開(kāi)挖面失穩(wěn)引起前上方的土體坍塌，如果掘進(jìn)速度過(guò)快，會(huì) 造成刀具所受載荷過(guò)大及受力不均引起刀具的磨損損壞。 在 復(fù) 合 地層中的掘進(jìn) 從場(chǎng)地地層條件分析，隧道穿越段巖土層分布不均，由于穿越面在線路上存在上軟下硬現(xiàn)象，易引起盾構(gòu)施工在前進(jìn)線路方向的偏移。 （ 3）在刀盤(pán)轉(zhuǎn)臂及攪拌棒的攪拌作用下能使碴土與添加材料充分?jǐn)嚢杌旌?，使碴土具有很好的塑流性，利于出土? 為了防止這種現(xiàn)象出現(xiàn)，采用以下措施： （ 1）刀盤(pán)產(chǎn)生“泥餅”現(xiàn)象與刀具的布置、形式及刀盤(pán)的開(kāi)口率、形狀等有關(guān)，為了防止“泥餅”現(xiàn)象的發(fā)生，增大中心區(qū)的開(kāi)口率和刀具對(duì)開(kāi)挖面的切削效果來(lái)改 18 善對(duì)“泥餅”的破碎效果，是避免形成“泥餅”的有效措施。 部分隧頂和隧道洞身通過(guò)② 3b23 粉質(zhì)粘土及③ 31b12 粉質(zhì)粘土，盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，對(duì)刀盤(pán)可能會(huì)有粘結(jié)作用，在此類地層中掘進(jìn)時(shí)，刀盤(pán)中心區(qū)和土倉(cāng)中心區(qū)可能會(huì)形成“泥餅”現(xiàn)象，產(chǎn)生堵倉(cāng)現(xiàn)象，造成刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)荷加大，排土不暢，甚至停止轉(zhuǎn)動(dòng)，如果地下水較豐富，螺旋機(jī)由于排土 不暢而無(wú)法形成土塞，排土口就會(huì)產(chǎn)生噴發(fā)，開(kāi)挖面就會(huì)失穩(wěn)，發(fā)生地層坍塌。 推進(jìn)過(guò)程中，適當(dāng)?shù)募哟竺芊馔僚搩?nèi)的內(nèi)的土壓力，保證盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)前方 10m左右位置保持著一定的 隆起狀態(tài)，減小盾構(gòu)機(jī)通過(guò)時(shí)直接沉降的影響。由于盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)與盾體之間存在 15mm 的理論空隙，并且刀盤(pán)與盾尾之間無(wú)法進(jìn)行同步注漿，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，土體存在直接沉降的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在 ② 3b23粉質(zhì)粘土 層 、② 2b4 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 層等軟土層中掘進(jìn)時(shí)，沉降影響將尤為明顯。 在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至土巖交界帶時(shí)，應(yīng)嚴(yán)密關(guān)注出土的土質(zhì)情況及地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)根據(jù)情況切換掘進(jìn)模式。 采用這種狀態(tài)進(jìn)行施工，在巖層施工效率較高，總推進(jìn)速度較快。在該模式下施工時(shí)，密封土艙內(nèi)的渣土并不飽滿，土艙內(nèi)的被動(dòng)土壓力小于工作面的主動(dòng) 土壓力，土艙內(nèi)的渣土處于一種非平衡狀態(tài)。 上述兩種控制方法可根據(jù)實(shí)際情況靈活選用。 該模式的 核心是保持合理的土倉(cāng)壓力，從而維持開(kāi)挖面的穩(wěn)定和控制地面沉降。 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)模式 南京南站站～岔路口站區(qū)間盾構(gòu)機(jī)采用土壓平衡式掘進(jìn)、欠土壓平衡 模式兩種方式進(jìn)行施工。盾構(gòu)機(jī)在過(guò)粉質(zhì)粘土層和上軟下硬地層時(shí)，容易產(chǎn)生較大的圍巖擾動(dòng) 。 16 第 4章 區(qū)間 盾構(gòu)施工 本 區(qū)間 段穿越此地層主要為 ③ 31b12 可 硬塑粉質(zhì)粘土層、 J3x1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層和 J3x2中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。推進(jìn)時(shí)穩(wěn)定推進(jìn)速 度、螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速及加泡沫的量，通過(guò)這幾個(gè)方面的協(xié)調(diào)控制可以把土壓控制在一個(gè)較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)。 嚴(yán)格控制推進(jìn)的速度，盡量保持速度均勻穩(wěn)定，同時(shí)還要嚴(yán)格控制土壓，尤其是在 上軟下硬地 層中進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)施工時(shí)，更要注意這一點(diǎn)。然后由測(cè)繪人員在盾構(gòu)沿線的各 地層布設(shè)永久性觀測(cè)點(diǎn)以實(shí)施全線監(jiān)控，在盾構(gòu)掘進(jìn)階段隨時(shí)觀測(cè)地面及各地層的反應(yīng)情況，繼而根據(jù)地面及地層的反應(yīng)情況對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)的技術(shù)工藝參數(shù)進(jìn)行修正至最優(yōu)化。 基于對(duì)地面沉降所造成危害的重視，我們?cè)谶^(guò)去的施工過(guò)程中，不斷地摸索、嘗試、總結(jié)經(jīng)驗(yàn) ，現(xiàn)在已掌握了一套行之有效的控制地面沉降的施工工藝：首先，在工程的初始掘進(jìn)階段，我們都以現(xiàn)況的實(shí)際土質(zhì)、盾構(gòu)覆土厚度及地下含水情況還有以往經(jīng)驗(yàn)初步制定出一系列的盾構(gòu)操作的工藝參數(shù)。 地面沉降（隆起）預(yù)防措施及解決方法 地面沉降（隆起）是指盾構(gòu)施工過(guò)程中對(duì)土體破壞而致使地面產(chǎn)生的位移變化。針對(duì)這種情況，我們采取的措施如下： ⑴ 在始發(fā)井（或接收井）的施工過(guò)程中，在洞口范圍內(nèi)布設(shè)一定數(shù)量的旋噴樁或素混凝土樁 或三軸攪拌樁 以加固地層，樁的深度一般要達(dá)到隧道底部以下 3ｍ，加固的范圍一般為：出洞口加固 9m（隧道直徑 +6m）；進(jìn)洞口加固 6m（隧道直徑 +6m）；然后在 三軸攪拌樁 或混凝土樁與工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間鉆孔進(jìn)行 高壓旋噴樁擠密 ，以加強(qiáng)加固效果。鋼環(huán)的作用有以下幾方面：一是軸線定位；二是推進(jìn)時(shí)的一個(gè)受 14 力支撐體；三是加焊鋼板后封堵洞口。 盾構(gòu)施工 異常情況預(yù)案 盾構(gòu)進(jìn)出洞地面沉降、坍塌的預(yù)防措施 盾構(gòu)進(jìn)出洞是指盾構(gòu)從始發(fā)井出發(fā)開(kāi)始掘進(jìn)（出洞）和盾構(gòu)機(jī)從隧道中進(jìn)入接收井（進(jìn)洞）。 ② 壓力流量 注漿管理是以壓力管理為基礎(chǔ)進(jìn)行注漿量管理。 ⑶ 壁后注漿管理 ① 材料配比 對(duì)壁后注漿材料，要根據(jù)地質(zhì)區(qū)域的不同，及考慮注漿材料的管理特性來(lái)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。 加泡沫量的控制，一般是根據(jù)推進(jìn)速度來(lái)進(jìn)行的。 ⑵加泡沫管理 加泡沫量根據(jù)圍巖的粒度組成而設(shè)定。 ③ 切削泥量 維持切削泥量和排土量相平衡是確保開(kāi)挖面穩(wěn)定的關(guān)鍵。作為容積管理法，一般是采用鋼車(chē)臺(tái)數(shù)的驗(yàn)收的方法，或從螺旋式排土器轉(zhuǎn)數(shù)，壓送泵轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行推算。 ② 排土 量 防止地表變形 防止松動(dòng) 開(kāi)挖面穩(wěn)定 壁后注漿管理 加泡沫管理 開(kāi)挖管理 確保線形 線形預(yù)測(cè) 線形管理 材 料 配 比 壓 力 流 量 加 泡 沫 量 土 艙 壓 力 切 削 泥 量 運(yùn) 行 監(jiān) 視 排土量 確 認(rèn) 位 置 13 為了一邊保持開(kāi)挖面的穩(wěn)定一邊順利的進(jìn)行推進(jìn)，需要適量地進(jìn)行排土，以維持排土量和推進(jìn)量相平衡。 ⑴ 開(kāi)挖管理 ① 壓力艙的壓力 為確保開(kāi)挖面的穩(wěn)定，需要適當(dāng)?shù)鼐S持壓力艙壓力。具體的管理項(xiàng)目有開(kāi)挖管理、加泡沫管理和壁后注漿管理。 掌握好注漿施工與其它施工環(huán)節(jié)的配合是整個(gè)盾構(gòu)施工過(guò)程的關(guān)鍵。 注漿標(biāo)準(zhǔn)及效果檢查 ① 對(duì)已注漿的壁后注漿材料進(jìn)行取樣，檢查其注漿厚度、情況、強(qiáng)度等。 ② 注意注漿孔的密封，以防滲水。注漿管密封構(gòu)造見(jiàn)圖 34。 注漿孔密封 二次注漿結(jié)束后，要對(duì)每一個(gè)注漿孔進(jìn)行密封，以防滲水。對(duì)于鋼管片來(lái)說(shuō)，注入孔處的壓力不能大于 ，以防止鋼管片變形。注漿量一般為理論間隙的 40%～ 50%。水泥漿所用材料及配比見(jiàn)表 。 圖 33 管片注漿方式示意圖 注漿材料 二次補(bǔ)注漿的材料主要采用水泥漿。 注漿之前要先鉆孔，達(dá)到預(yù)定深度后，再開(kāi)始注漿。 圖 31 注漿孔斷面 布設(shè)圖 圖圖 10 圖 32 管片注漿孔構(gòu)造示意圖（單位： mm） 注漿方式 在隧道內(nèi)，通過(guò)管片注漿孔（盾構(gòu)機(jī)后方 5 環(huán)位置）用槍頭注入漿液。注漿孔構(gòu)造見(jiàn)圖 32。 注漿孔的斷面布設(shè)圖見(jiàn)圖 31。從便于施工和注漿效果兩方面綜合考慮，二次補(bǔ)注漿孔的位置宜選擇在管片兩側(cè)。 ⑴ 雷達(dá)檢測(cè)管片外有不實(shí)空洞； ⑵ 注入漿液的體積縮減部分的補(bǔ)充注入； ⑶ 為了提高抗?jié)B透性。 二次補(bǔ)注漿 二次補(bǔ) 注漿采用后方注漿方式，即在后幾環(huán)注漿孔進(jìn)行壁后注漿。 ⑵ 注漿效果檢查主要采用分析法，即根據(jù)壓力、注漿量等結(jié)合管片、地表及周?chē)ㄖ锪繙y(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。 ② 使用材料要合適，杜絕使用過(guò)期、不合格的材料； ⑵ 運(yùn)輸、注入時(shí)的注意事項(xiàng) ① 使用攪拌裝置，保證漿液在運(yùn)輸過(guò)程中不出現(xiàn)分離； ② 經(jīng)常檢查從注入孔到泵的輸漿管路的暢通狀況； ③ 掌握注入孔位置的閥門(mén)和泵的工作狀況；嚴(yán)密觀察注入壓力、注入量的波動(dòng)狀況； ④ 注意注入結(jié)束時(shí)從注入孔閥門(mén)的關(guān)閉到移動(dòng)輸漿管的工作順序；取下注入孔的閥門(mén)時(shí)，應(yīng)裝上柱塞； ⑤ 管片出現(xiàn)破損、上浮等現(xiàn)象時(shí)先采取封堵措施后再注漿； ⑥ 當(dāng)漿液 從管片外漏時(shí)，應(yīng)暫停注漿，待采取措施后再行注入； ⑦ 廢漿液及時(shí)用排污泵通過(guò)排污管線排到地面； ⑧ 作業(yè)結(jié)束后，作業(yè)員必須對(duì)制漿設(shè)備、泵等進(jìn)行徹底的清洗。按盾構(gòu)推進(jìn)速度 20mm/min 計(jì)算注漿流量值為 54L/min。 ⑶ 注漿流量 同步注漿非常重要的參數(shù)就是要建立注漿流量與盾構(gòu)推進(jìn)的關(guān)系。 注入率系數(shù)表