【正文】 區(qū)間地質(zhì)剖面見附圖區(qū)間段處盤龍江與金汁河之間，兩河流均與本場區(qū)地下水位有聯(lián)系，金汁河河水往本區(qū)間段排泄，盤龍江則當(dāng)河水水位高時，補(bǔ)給本場區(qū)，當(dāng)河水位較低時，場區(qū)地下水往河內(nèi)排泄。對本工程施工有較大影響，在掘進(jìn)過程中易產(chǎn)生坍塌、流砂及噴涌現(xiàn)象。北辰小區(qū)站～金星站區(qū)間和金星站～白云路站區(qū)間采用小松盾構(gòu)機(jī)，刀盤刀具配置見21圖。刀具配置：在承受負(fù)載較大的刀盤外周附近布置雙刃滾刀（8套），相對承受負(fù)載低的內(nèi)側(cè)不安裝滾刀而安裝可更換式先行刀。焊接式先行刀同一軌跡上（除中心部）配置2把刀，單個的切削深度減半以減輕礫巖掘進(jìn)時的負(fù)載。這樣配置3段結(jié)構(gòu)的刀具選擇安裝可以整體上提升耐久性能。并且為了對應(yīng)膠結(jié)體掘進(jìn)，先行刀的設(shè)計滿足“切削性”和“超硬刀頭耐崩損”兩方面的要求。如果先行刀崩壞很少，只有磨損的話，則將接近允許磨損極限時磨損嚴(yán)重的和崩壞的先行刀更換。北辰小區(qū)站～金星站區(qū)間到達(dá)后對，調(diào)查并分析刀具的磨損量和破損量，決定對應(yīng)金星站～白云路站區(qū)間的刀具選擇和中途換刀地點等事宜。在聯(lián)絡(luò)通道位置設(shè)置開倉檢查，調(diào)查并分析刀具的磨損量和破損量，為將順利穿越建筑物及鐵路橋盾構(gòu)掘進(jìn)做好準(zhǔn)備。大于20mm的卵石含量在10～40%。砂礫對刀盤刀具磨損較大，渣土改良尤其重要。碴土改良就是通過盾構(gòu)機(jī)配置的專用裝置向刀盤面、土倉內(nèi)或螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入泡沫或膨潤土，利用刀盤的旋轉(zhuǎn)攪拌、土倉攪拌裝置攪拌或螺旋輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)攪拌使添加劑與土碴混合，其主要目的就是要使盾構(gòu)切削下來的碴土具有好的流塑性、合適的稠度、較低的透水性和較小的摩阻力，以滿足盾構(gòu)掘進(jìn)可達(dá)到理想的工作狀況。①地面設(shè)置膨潤土攪拌系統(tǒng)，由電瓶車運(yùn)輸?shù)剿淼蓝軜?gòu)機(jī)膨潤土罐，向刀盤面注入膨潤土改良渣土。首先對本標(biāo)段地面和地質(zhì)情況要準(zhǔn)確和清醒的認(rèn)識，盾構(gòu)穿越主要為圓礫層及夾雜膠結(jié)體。（1）、對施工影響范圍內(nèi)各建筑物的有關(guān)材料、狀況和既有的損壞、變形等作詳細(xì)的記錄，填寫調(diào)查表，并做房屋鑒定，做好證據(jù)保全。（3）、成立建筑物保護(hù)小組，監(jiān)督各級施工班組做好建筑物保護(hù)。（5）、在地鐵施工期間，對地鐵施工沿線周圍重要的地下、地面建（構(gòu)）筑物、地面及道路的位移沉降實施監(jiān)測，為施工提供及時可靠的信息，用以控制地鐵工程施工安全以及降低地鐵施工對周邊環(huán)境的影響，并對可能發(fā)生的危及環(huán)境安全的隱患或事故提供及時、準(zhǔn)確的預(yù)報，提前采取預(yù)防措施，避免事故的發(fā)生，必要時采用注漿處理。投入4臺φ6480復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用于本標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間施工，2號小松盾構(gòu)機(jī)從金星站北端始發(fā)，到達(dá)北辰小區(qū)站后吊出到金星站南端頭始發(fā)到白云路站北端，4號沈重盾構(gòu)機(jī)從白云路站南端頭始發(fā)至昆明北站，盾構(gòu)始發(fā)場地布置在結(jié)構(gòu)頂板施工完成回填后，渣土坑、充電池設(shè)置在頂板上，車站頂板主要用于存放管片、泡沫、油脂等其他材料，鋼軌、軌枕放入車站底板。場地設(shè)置砂漿拌合站負(fù)責(zé)管片背后同步注漿砂漿，詳見見附圖。刀具磨損后，盾構(gòu)掘削土體的能力下降，盾構(gòu)機(jī)推力、扭矩增大，推進(jìn)速度減慢，甚至造成刀盤的磨損。三區(qū)間各設(shè)置一個開倉換刀位置，地面有場地做加固，北辰小區(qū)站～金星站區(qū)間在在北京路上金菊路北設(shè)置加固區(qū)，金星站～白云路站區(qū)間和白云路站～昆明北站區(qū)間都在聯(lián)絡(luò)通道位置設(shè)置加固區(qū)進(jìn)行開倉換刀。新購兩臺盾構(gòu)機(jī)最遲于2011年5月31日到場，6月20日始發(fā)，2012年11月17日貫通。表31 區(qū)間主體施工計劃表洞門預(yù)埋件包括：為滿足盾構(gòu)機(jī)始發(fā)臨時封堵洞門端頭要求的環(huán)狀鋼板及為保證洞門結(jié)構(gòu)與車站端墻保持剛性接頭的預(yù)埋鋼筋等。10mm，環(huán)板必須牢固地嵌入混凝土，不得松動而影響使用。洞門施工時將洞門鋼筋與內(nèi)墻預(yù)埋鋼筋焊接起來，搭接長度不小于5d，然后澆注洞門混凝土。盾構(gòu)始發(fā)施工時洞門鑿除之前要用風(fēng)鎬對洞門進(jìn)行水平探孔，從而初步了解洞門內(nèi)部地層情況及含水情況。如果探孔發(fā)現(xiàn)漏水嚴(yán)重，采用水平注漿止水加固，并分析原因。首先將開挖面圍護(hù)的連續(xù)墻鋼筋鑿出裸露，鑿至迎土面鋼筋外露為止。圖44 洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)鑿除順序示意圖洞門鑿除過程的應(yīng)急措施1）發(fā)現(xiàn)有異常情況后，迅速用木板和鋼管撐住，防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)外土體坍塌然后盡快向圍護(hù)結(jié)構(gòu)外進(jìn)行注漿加固。然后在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外圍進(jìn)行注漿加固，同時在洞門里面進(jìn)行注漿加固。圖45 始發(fā)臺結(jié)構(gòu)示意圖在洞門鑿除完成之后，依據(jù)隧道設(shè)計軸線定出盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)的空間位置，始發(fā)托架安裝原則為盾構(gòu)機(jī)軸心線必須與隧道軸心線重合，遵隨此原則可以反推出始發(fā)臺架的安裝高程。使盾構(gòu)機(jī)始發(fā)能保持一種抬頭趨勢。5mm之內(nèi)，與洞門的垂直度控制的177。由于始發(fā)臺在盾構(gòu)始發(fā)時要承受縱向、橫向的推力以及約束盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的扭矩，所以在盾構(gòu)始發(fā)之前，必須對始發(fā)臺兩側(cè)用型鋼加固，同時在盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)臺上前進(jìn)時，在盾體上加焊防扭轉(zhuǎn)牛腿。圖45 反力架結(jié)構(gòu)示意圖在盾構(gòu)主機(jī)組裝完畢后，進(jìn)行反力架的安裝。20mm之內(nèi)，以便盾構(gòu)軸線與隧道設(shè)計軸線保持相對平行。洞口密封采用簾布橡膠和折頁式壓板密封。負(fù)環(huán)管片為350mm厚，內(nèi)徑為5500mm，外徑為6200mm，負(fù)環(huán)管片采用通縫拼裝方式。、40mm直徑的鋼管做墊塊，保證盾尾內(nèi)側(cè)與管片間的合理間隙，見圖46。為了保證負(fù)環(huán)管片能與反力架鋼負(fù)環(huán)完全接觸并不發(fā)生錯位，在鋼負(fù)環(huán)的5點位和7點位外側(cè)焊接兩塊鐵板，同時用木楔子填設(shè)三角架與負(fù)環(huán)管片的間隙，用以防止管片的的下沉。精度可以控制在177。第二環(huán)負(fù)環(huán)以后管片將按照正常的安裝方式進(jìn)行安裝。圖46 負(fù)環(huán)管片定位示意圖當(dāng)拼裝第一環(huán)負(fù)環(huán)時，盾構(gòu)機(jī)需要向前推進(jìn)一定距離才能進(jìn)行第二環(huán)的拼裝，盾構(gòu)機(jī)推力一般控制在5000kn以下，刀盤在抵住掌子面前不做旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)侗P抵住掌子面并旋轉(zhuǎn)切削巖土?xí)r，為了防止盾構(gòu)機(jī)盾體發(fā)生扭轉(zhuǎn)，盾體左右兩側(cè)橫向焊接兩塊擋塊抵住托架的左右加強(qiáng)橫梁。見專項方案盾構(gòu)機(jī)下井組裝并對所有管線檢查完畢后，即可進(jìn)行調(diào)試工作。盾構(gòu)機(jī)調(diào)試完畢后，應(yīng)達(dá)到盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)廠家規(guī)定的性能要求。測試的內(nèi)容包括高壓電纜、接頭、電纜盤、高壓開關(guān)柜及變壓器的絕緣及功能調(diào)試。（2）、低壓供電系統(tǒng)的調(diào)試包括照明系統(tǒng)（含緊急照明）、動力系統(tǒng)、弱電供電系統(tǒng)。 刀盤的檢測包括刀盤刀具（邊緣刮刀、周邊刀、滾刀、齒刀、中心刀）數(shù)量及外觀檢查。 刀盤驅(qū)動部分的調(diào)試包括刀盤驅(qū)動的功能調(diào)試、齒輪油系統(tǒng)的檢查、刀盤密封油脂輸送泵的檢測、刀盤密封油脂泵性能的測試、刀盤驅(qū)動液壓馬達(dá)及行星減速齒輪的檢查、仿形刀的調(diào)試。 管片拼裝機(jī)功能的調(diào)試及管片存放機(jī)的調(diào)試包括管片拼裝機(jī)各種功能和伸縮、回轉(zhuǎn)和前后移動等各種動作測試和調(diào)試。 膨潤土注入系統(tǒng)的調(diào)試包括膨潤土注入系統(tǒng)注入壓力、流量、膨潤土泵電機(jī)轉(zhuǎn)向、調(diào)速功能和各個閥門的啟閉等調(diào)試和測試。 皮帶輸送機(jī)的測試包括皮帶輸送機(jī)速度、轉(zhuǎn)向、就位情況和松緊度等的測試。 漿液注入系統(tǒng)的測試包括漿液罐電機(jī)、控制面板、漿液壓力傳感器和注漿泵壓力、流量等測試。 盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)的測試盾構(gòu)機(jī)的導(dǎo)向系統(tǒng)是盾構(gòu)掘進(jìn)時軸線控制的依據(jù)，在盾構(gòu)始發(fā)前應(yīng)結(jié)合盾構(gòu)機(jī)組裝調(diào)試測試導(dǎo)向系統(tǒng)與盾構(gòu)機(jī)控制室之間的數(shù)據(jù)傳遞情況，測試導(dǎo)向系統(tǒng)各組成部分的工作狀態(tài)，并進(jìn)行導(dǎo)向系統(tǒng)的初始化工作，即利用豎井內(nèi)的導(dǎo)線點和盾構(gòu)機(jī)中體上預(yù)設(shè)的測量點精確測量導(dǎo)向系統(tǒng)后視棱鏡和光靶坐標(biāo)、盾構(gòu)機(jī)俯仰角、轉(zhuǎn)動角和偏轉(zhuǎn)角等初始姿態(tài)參數(shù)并輸入導(dǎo)向系統(tǒng)，以指導(dǎo)今后盾構(gòu)掘進(jìn)。盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入加固體（加固體長9米）。同時根據(jù)土倉壓力的變化適當(dāng)調(diào)節(jié)螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)速。① 在進(jìn)行始發(fā)臺、反力架和首環(huán)負(fù)環(huán)管片的定位時，要嚴(yán)格控制始發(fā)臺、反力架和負(fù)環(huán)的安裝精度，確保盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)與隧道設(shè)計線形符合。③負(fù)環(huán)管片安裝前在盾尾內(nèi)側(cè)標(biāo)出負(fù)8環(huán)管片的位置和封頂塊的偏轉(zhuǎn)角度，管片安裝順序與正常掘進(jìn)時相同。⑤負(fù)8環(huán)管片拼裝完成后，用推進(jìn)油缸把管片推出盾尾，并施加一定的推力把管片壓緊在反力架上，即可開始下一環(huán)管片的安裝。同時也要考慮到盾構(gòu)推進(jìn)時可能產(chǎn)生的偏心力，因此支撐應(yīng)盡可能的穩(wěn)固。掘進(jìn)總推力不超過反力架承受能力，同時確保在此推力下刀具切入地層所產(chǎn)生的扭矩小于始發(fā)臺提供的反扭矩。⑨盾構(gòu)組裝前在基座軌道上涂抹油脂，減少盾構(gòu)推進(jìn)阻力；始發(fā)前在刀頭和密封裝置上涂抹油脂，避免刀盤上刀頭損壞洞門密封裝置。復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)具有敞開式、半敞開式及土壓平衡三種掘進(jìn)模式。通過試掘段進(jìn)選定了六個施工管理指標(biāo)來進(jìn)行掘進(jìn)控制管理：a、土倉壓力；b、推進(jìn)速度；c、總推力；d、排土量；e、刀盤轉(zhuǎn)速和扭矩；f、注漿壓力和注漿量，其中土倉壓力是主要的管理指標(biāo)。對于洞頂以上為軟土的情況，土壓的計算則應(yīng)用太沙基公式比較合理。千斤頂推力與刀盤轉(zhuǎn)速是否合理是關(guān)系到刀具能否順利切削巖層，推力過小，巖層得不到充分的壓裂和切削，掘進(jìn)效果差，推力過大時，由于管片斷面不平整或千斤頂受力不均，容易產(chǎn)生管片破裂、滲水等現(xiàn)象，均不能保證隧道快速掘進(jìn)，推力控制在6000~10000KN，最大推力應(yīng)根據(jù)分組千斤頂?shù)膲毫泶_定，根據(jù)管片混凝土標(biāo)號，綜合洞內(nèi)混凝土管片的受力情況，取管片混凝土強(qiáng)度的一半即25Mpa作為分組千斤頂所受壓力的上限是安全的，對管片不會產(chǎn)生擠裂、破損等問題。無論何種速度，均應(yīng)與其它參數(shù)如刀盤扭矩、泡沫注入、推進(jìn)速度等有機(jī)結(jié)合起來，才能取得理想的結(jié)果。因此，在掘進(jìn)過程中對出土量的控制十分必要。因此，在掘進(jìn)過程中，盾構(gòu)司機(jī)在掘進(jìn)過程中做好每斗土前后油缸行程差的記錄，值班工程師對每斗土進(jìn)行檢查和做好渣土取樣，結(jié)合渣土情況進(jìn)行分析判斷，如有異常情況，及時采取合理措施，確保出土量的控制。同步注漿量要控制適中，嚴(yán)格控制注漿壓力，既不能因過少而造成地面大量沉降也不能因過多，造成涌砂、涌水等事故的發(fā)生。（1）、盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的前50m作為試掘進(jìn)段，通過試掘進(jìn)段擬達(dá)到以下目的：① 用最短的時間對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行調(diào)試。③ 收集、整理、分析及歸納總結(jié)各地層的掘進(jìn)參數(shù)，制定正常掘進(jìn)各地層操作規(guī)程，實現(xiàn)快速、連續(xù)、高效的正常掘進(jìn)。⑤ 通過本段施工，加強(qiáng)對地面變形情況的監(jiān)測分析，反映盾構(gòu)機(jī)到達(dá)時以及推進(jìn)時對周圍環(huán)境的影響，掌握盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)及同步注漿量。并做好施工記錄，記錄內(nèi)容有:①隧道掘進(jìn)——施工進(jìn)度——油缸行程、掘進(jìn)速度——盾構(gòu)推力、土壓力——刀盤、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速——盾構(gòu)內(nèi)壁與管片外側(cè)環(huán)形空隙（上、下、左、右）②同步注漿——注漿壓力、數(shù)量、稠度——注漿材料配比、注漿試塊強(qiáng)度（每天取樣試驗）③測量——盾構(gòu)傾斜度——隧道橢圓度——推進(jìn)總距離——隧道每環(huán)襯砌環(huán)軸心的確切位置（X、Y、Z）同時盾構(gòu)機(jī)試掘進(jìn)應(yīng)采用土壓平衡模式進(jìn)行掘進(jìn)。為正常掘進(jìn)積累可用數(shù)據(jù)，選取適宜的掘進(jìn)參數(shù)。同時利用螺旋輸送機(jī)進(jìn)行與盾構(gòu)推進(jìn)量相應(yīng)的排土作業(yè)，始終維持開挖土量與排土量的平衡，以保持開挖面土體的穩(wěn)定。此時盾構(gòu)的推進(jìn)速度人工事先給定。此時螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速人工事先給定。（2）掘進(jìn)中排土量的控制排土量的控制是盾構(gòu)在土壓平衡模式下工作的關(guān)鍵技術(shù)之一。理論上螺旋輸送機(jī)的排土量QS是由螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速來決定的，掘進(jìn)的速度和P值設(shè)定后，盾構(gòu)機(jī)可自動設(shè)置理論轉(zhuǎn)速N。QS應(yīng)與掘進(jìn)速度決定的理論碴土量Q0相當(dāng)，即:Q0=AVn0A切削斷面面積n0松散系數(shù)V推進(jìn)速度通常理論排土率用K =QS/Q0表示。事實上，地層的土質(zhì)不一定都具有這種性質(zhì)，這時螺旋輸送機(jī)的實際出土量與理論出土量不符，當(dāng)碴土處于干硬狀態(tài)時，因摩擦力大，碴土在螺旋輸送機(jī)中輸送遇到的阻力也大，同時容易造成固結(jié)堵塞現(xiàn)象，實際排土量將小于理論排土量，則必須依靠增大轉(zhuǎn)速來增大實際排土量， 以使之接近Q0，這時Q0＜QS，K＞1。此時必須依靠降低螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速來降低實際出土量。碴土的出土量必須與掘進(jìn)的挖掘量相匹配，以獲得穩(wěn)定而合適的支撐壓力值，使掘進(jìn)機(jī)的工作處于最佳狀態(tài)。（3）土壓平衡模式的技術(shù)措施① 進(jìn)行開挖面穩(wěn)定設(shè)計，控制土壓力，采用土壓平衡模式掘進(jìn)，嚴(yán)格控制出土量，確保土倉壓力以穩(wěn)定開挖面來控制地表沉降。③ 選擇合理的掘進(jìn)參數(shù)，確保快速通過，將施工對地層的影響減到最小。⑤ 適當(dāng)縮短漿液膠凝時間，保證注漿質(zhì)量。良好的碴土改良方法能使碴土不粘結(jié)刀具、刀盤、順利出倉，取得較快掘進(jìn)速度，從而減少對軟弱土層的擾動，有利于穩(wěn)定地層、順利通過。泡沫的功效主要在于分離或中和粘性土中的陰陽離子，降低其吸附性能，從而起到改善碴土的流動性、潤滑刀具等作用。對于昆明富水圓礫土，合理的膨潤土注入尤為重要。由于隧道曲線和坡度變化以及操作等因素的影響，盾構(gòu)推進(jìn)會產(chǎn)生一定的偏差。據(jù)此調(diào)整控制盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向，使其始終保持在允許的偏差范圍內(nèi)。為保證推進(jìn)方向的準(zhǔn)確可靠，擬每周進(jìn)行兩次人工測量，以校核自動導(dǎo)向系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)并復(fù)核盾構(gòu)機(jī)的位置、姿態(tài)，確保盾構(gòu)掘進(jìn)方向的正確。推進(jìn)油缸按上、下、左、右分成四個組，每組油缸都有一個帶行程測量和推力計算的推進(jìn)油缸，根據(jù)需要調(diào)節(jié)各組油缸的推進(jìn)力，控制掘進(jìn)方向。（2）、盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)調(diào)整與糾偏在實際施工中，由于管片選型錯誤、盾構(gòu)機(jī)司機(jī)操作失誤等原因盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)方向可能會偏離設(shè)計軸線并超過管理警戒值；在穩(wěn)定地層中掘進(jìn)，因地層提供的滾動阻力小，可能會產(chǎn)生盾體滾動偏差；在線路變坡段或急彎段掘進(jìn)過程中，有可能產(chǎn)生較大的偏差，一般盾構(gòu)機(jī)如果偏離設(shè)計軸線20㎜，進(jìn)行對盾構(gòu)機(jī)采取合理糾偏。② 當(dāng)滾動超限時，就及時采用盾構(gòu)刀盤反轉(zhuǎn)的方法糾正滾動偏差。每環(huán)的糾偏量在水平方向上不超過6㎜，在豎直方向上不超過5㎜。也就是管片安裝完畢之后，保持盾構(gòu)機(jī)各組油缸的初始行程基本一致。② 根據(jù)掌子面地層情況應(yīng)及時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，調(diào)整掘進(jìn)方向時應(yīng)設(shè)置警戒值與限制值。③ 蛇行修正及糾偏時緩慢進(jìn)行，如修正過程過急，蛇行反而更加明顯。在曲線推進(jìn)的情況下，使盾構(gòu)當(dāng)前所在位置點與遠(yuǎn)方點的連線同設(shè)計曲線相切。⑤ 正確進(jìn)行管片選型，確保拼裝質(zhì)量與精度，以使管片端面盡可能與計劃的掘進(jìn)方向垂直。一般情況下，管片安裝采取自下而上的原則，具體的安裝順序由封頂塊的位置確定。區(qū)間采用通用環(huán)管片。管片采用錯縫拼裝方式，每環(huán)管片環(huán)向接縫采