轨道工程三号线盾构掘进施工方案 52页

南京轨道工程三号线D3-TA14标（宏运大道站（含）～天元西路站）胜太西路站-天元西路站盾构区间盾构掘进施工方案编制：复核：审批：中铁三局（集团）有限公司南京地铁三号线工程TA14标项目经理部2011年12月目录52 1.工程概况41.1工程简介41.2区间平纵断面设计51.3沿线控制性建筑物关系51.4工程地质、水文地质61.5该区间不同地层长度、强度指标及掘进参数初设值72.编制目的及依据72.1编制目的72.2编制依据73.盾构掘进施工组织、方法及措施73.1盾构掘进施工工艺流程73.2盾构始发掘进83.3盾构试掘进83.4盾构正常掘进及技术措施103.5盾构机到达掘进283.6盾构掘进过程中关键工序管理283.7常见事故预防及处理措施313.8针对盾构掘进重点难点采取的施工措施323.9盾构机的维修、保养364.盾构掘进中的资源安排394.1掘进组织机构394.2劳动力安排394.3主要施工机械设备4052 4.4工期安排405.盾构机掘进中的质量保证措施415.1全面质量管理的措施415.2严格按规范施工的措施415.3保证施工人员操作技能的措施415.4保证物资、设备管理的措施425.5保证施工技术的措施425.6隧道质量控制标准426.安全文明施工426.1安全文明施工组织体系框图426.2盾构机掘进中的安全文明保证措施437.盾构掘进施工应急预案467.1盾构推进过程中建筑物变形过大应急预案467.2盾构推进过程中管线变形过大应急预案477.3轨道车防溜、防掉道预案497.4盾构推进过程中河道、堤岸破坏应急预案497.5盾构机换刀应急预案507.6盾构机始发、到达应急预案51胜太西路站-天元西路站盾构掘进方案52 1.工程概况1.1工程简介本标段为南京地铁三号线土建工程D3-TA14标（宏运大道站（含）～天元西路站），包括宏运大道站、宏运大道路～胜太西路站盾构区间、胜太西路站、胜太西路站～天元西路站区间（含明挖配线段和盾构区间）四个子单位工程。参见图1-1。图1-1线路设计示意图胜太西路站～天元西路站区间起讫里程为K34+746.993～K36+279.463，包含K34+746.993～K35+012.438约244.6m范围内的明挖区间主体部分，为地下一层结构,K34+991.593～K36+279.514左右线总长约2575.026m盾构区间。右线盾构先于左线约1个月始发。参见图1-2。图1-2胜-天区间示意图1.2区间平纵断面设计52 平面：线路出胜太西路站配线段南端头后，先以一条半径1200m曲线向南拐设后以直线形式向南北方向走设，先后侧穿湖滨世纪花园、百家湖国际花园、高尔夫国际花园，最后到达天元西路和利源中路路口的天元西路站北端头。线路起点里程K34+746.993、终点里程K36+279.463，总长2575.915m，设联络通道两座。纵断面：线路左线：出胜太西路配线段南端头后采用29.407m长2‰和766.858m长8.022‰下坡，然后以246m长5‰和200m长25‰上坡及44.834m平坡到达天元西路站北端头。线路纵断面与变坡线边坡点设半径5000m及3000m的竖曲线。线路右线：出胜太西路配线段南端头后采用29.407m长2‰和769m长8‰下坡，然后以246m长5‰和200m长25‰上坡及43.514m平坡到达天元西路站北端头。线路纵断面与变坡线边坡点设半径5000m及3000m的竖曲线。参见图1-3。1000m半径平曲线图1-3区间平纵断面图1.3沿线控制性建筑物关系本段区间线路呈南北走向，起点为胜太西路站南端，由北向南沿利源中路穿越百家湖侧及湖滨路、平泰街到达天元西路站北端。临近建筑群有沁湖花园、百家湖国际花园（维也纳城、罗马城、巴黎城、伦敦城）、高尔夫国际花园、文化名园等。参见图1-4。52 图1-4区间主要建筑物示意图1.4工程地质、水文地质地形、地貌：拟建区间场地属于堆积侵蚀岗地区地貌单元。工程地质：区间隧道穿越地层主要为③-1b1-2可硬塑粉质粘土、③-2b2-3可软塑粉质粘土、④-1b1-2可硬塑粉质粘土、④-2b2可塑粉质粘土、K1g-2强风化泥质粉砂岩、K1g-3中风化泥质粉砂岩。水文地质：本区间地下水主要为上层滞水、孔隙潜水以及基岩裂隙水为主。地下水对混凝土及混凝土中的钢筋具有微腐蚀性、对钢结构具有弱腐蚀性。地震安全性评价：地震基本烈度为七度，区域地壳稳定性为基本稳定区，建筑的场地类别为Ⅲ类，相应特征周期值为0.45S,场地属对建筑抗震不利地段。参见图1-5。图1-5工程地质情况示意图1.5该区间不同地层长度、强度指标及掘进参数初设值52 参见下表：序号里程长度m土质岩层强度Mpa参数推力KN扭矩KNM刀盘转速r/min速度mm/min1K34+991.593-K35+095.223103.63b-1b1-2可-硬粉质黏土29.22≤10000≤20001.4-1.630-40b-2b2-3软-可粉质黏土2K35+095.223-K35+309.833214.61k1g-3中风化5.92-16.83≤8000≤24001.8-220-303K35+309.833-K35+384.43374.6k1g-2强风化2.97-25.98≤12000≤25001.5-1.920-30k1g-3中风化c-1b1-24K35+384.433-K35+873.333488.9k1g-3中风化6.04-23.17≤8000≤24001.8-220-305K35+873.333-K36+279.514406.18k1g-2强风化10.45-26.39≤9000≤21001.0-1.320-30k1g-3中风化c-2b22.编制目的及依据2.1编制目的为确保盾构机掘进过程中保持土体稳定，使盾构机安全、平稳、迅速地由胜太西路站掘进至天元西路站，指导现场掘进期间的工作进行。基于该目的，特制定此方案。2.2编制依据（1）盾构机图纸，盾构机使用维护技术文件；（2）车站主体及区间相关设计图；（3）《岩土工程勘察报告》，《岩土工程补充勘察报告》；（4）《地下铁道设计规范》（GB50157-2003）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-2003）《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）等。3.盾构掘进施工组织、方法及措施3.1盾构掘进施工工艺流程52 添加土体改良材料盾构始发掘进建立土压平衡下管片及浆液正常掘进选择管片拼装顺序出土及下管片、浆液盾构到达拼装管片循环盾尾进入洞门后同步注浆图3-1盾构掘进施工工艺流程图3.2盾构始发掘进该部分内容详见“南京地铁三号线TA14标胜-天区间盾构始发方案”。3.3盾构试掘进（1）试掘进长度确定①盾构100m试掘进盾构始发后，为了更好地掌握盾构的各类参数，施工时注意对推进参数的实时设定优化，地面沉降与施工参数之间的关系，并对推进的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围，将开始掘进的100m作为试推段，试推阶段重点是做好以下的几项工作：A用最短的时间掌握了解盾构机的机械性能，改进盾构的不完善部分。B了解和认识隧道穿越的土层的地质条件，掌握这种地质下的土压平衡式盾构的施工方法。52 C通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，掌握和确定盾构推进参数及同步注浆量参数。（2)试掘进阶段的参数确定盾构初始掘进是从理论和经验上选取各项施工参数，在施工过程中根据监测数据及反馈的各种信息，对施工参数及时加以调整。胜-天区间100m试掘进土质为主要以③-1b1-2可硬塑粉质粘土、③-2b2-3可软塑粉质粘土为主，含部分K1g-3中风化泥质粉砂岩。盾构机始发后，初始掘进分以下几个阶段实施。首先在盾构机穿越加固土层后，以日进度2～3环的速度推进，对密封仓土压力、刀盘转速及压力，推进速度，千斤顶推力，注浆压力及注浆量等，分别采用几组不同施工参数进行试掘进。通过地表沉降的测量和数据反馈，确定一组适用的施工参数。然后提高日进度为3～4环，通过施工监测，根据地层条件、地表管线、建筑物（构筑物）情况，对施工参数作缜密细微的调整，以取得最佳施工参数。完成上述的工作要点后，将推进速度提高到正常的计划进度，但以满足地表沉降要求为标准，保证对建构筑物、管线的保护为准则。通过此阶段的试掘进，对隧道的轴线控制，衬砌安装质量均有了各项具体的保证措施，进一步掌握施工参数，能根据地下隧道覆土厚度、地质条件、地面附加荷载等变化情况，适时地调整盾构掘进参数，为整个区间隧道施工进度、质量管理奠定良好的基础。对区间沿线建构筑物、管线的保护也掌握了初步的规律，并以此指导全过程施工。参见表3-1。表3-1试掘进阶段的参数初设值盾构推力刀盘转速推进速度扭矩土仓压力备注7000～8000KN0.5～1rpm5～15mm∕min2000KNm0.5～0.8bar加固体内8000～9000KN1.4～1.7rpm20～30mm∕min2000KNm1.2～1.6bar出加固体（3)试掘进阶段的施工监测52 盾构在推进阶段，做好盾构出洞后地表面、地下管线、地面建构筑物的施工监测，对施工中可能产生的各种地表隆沉、变形，及时采取相应的措施及保护手段。试推进阶段是全过程的前奏，所以施工监测显得更为重要。对地表变形监测，采用沿轴线方向布设沉降监测点，包括深层沉降点，并加设横断面监测点；对地下管线，按要求的距离布设沉降点；对建筑物在调查研究的基础上，对轴线两侧盾构机影响区域范围的建筑物，布设沉降监测点,并布设相应的倾斜、裂缝监测点,监测点布设及监测频率按正常施工监测进行适当的加密。由于上述各类变形往往不是即时出现的，也就是说待到变形时，盾构已越过原本造成变形的地下对应作业区，故而需及时地进行分类监测，掌握盾构机掘进作业与地下土层变形、地表变形和地下管线、建筑物沉降等的内在规律，及时反馈信息数据，指导盾构掘进作业。监测工作在盾构作业即将进入影响区开始，直至盾构作业脱离影响区，且地表滞后变形渐趋稳定的整个期间内跟踪测量与监测。3.4盾构正常掘进及技术措施3.4.1盾构转入正常掘进施工准备工作在完成初始掘进段后，根据试验反馈参数，将对始发设备进行调整，为其后的正常掘进准备条件，调整工作包括：①拆除临时管片；②在盾构始发井内铺设轨道；③其它各种管线的延伸和连接。3.4.2盾构机掘进操作程序1）操作顺序a.推进泵、液压伺服泵、滤油回路始终打开，齿轮油泵，润滑油泵设置为待机状态。b.VMT进入推进状态。c.补油泵，先导泵启动。d.启动刀盘驱动泵，螺旋输送驱动泵。e.启动皮带，开启泡沫注入系统。f.启动刀盘，打开排土门。g.使盾构机进入掘进状态，同时启动螺旋输送器排土。h.每当土满时，据信号员发来的信号，迅速关闭螺旋输送器并停止掘进。i.出土完毕后，基本上以上述相反的顺序关闭上述操作。j.一环出土完毕后，VMT进入RingErect52 界面，输入测得的盾尾间隙，经计算得到管片安装封顶块的位置，有时需根据隧道转弯方向，盾尾间隙，管片走向以及管片是否通缝进行人工调整。k.启动Erector驱动泵，进入SegmentPlacing状态。l.管片拼装完毕，关闭Erector驱动泵，进入SegmentPlacing状态。2)操作注意事项a.观察盾构机姿态变化，以调整推进油缸压力的分布，盾构机前点和后点的坐标差值应控制在30mm以内为宜，最高不可超过50mm。b.调整盾构机位置时，每环移动量应小于5mm。c.铰接油缸的伸长量，控制在20~140之间。d.注意泡沫注入系统是否正常。e.打开排土门时，如果其压力不为零，应缓慢打开，直至压力降为零，方迅速打开。f.调节螺旋输送器的转速以及掘进速度，控制土仓压力位置1处在1.2Bar左右。当土质过于稀湿时，须减小排土门长度，出每斗土间隙时间应关闭排土门，否则土会因压力作用过快排出，以致使土仓压力迅速降低，严重影响土压平衡建立。g.根据土质情况适当调整FER，FIR，以及采取加水或膨润土等措施。本工程可采用FER=6~15，FIR=10~20。h.刀盘扭矩过大，应减小推进速度，采取加水或增大FIR等措施，使扭矩控制在100bar以下为宜。i.盾构机在软土层中掘进时,应保持抬头姿态,垂直方向Tendency保持在2左右最佳。j.在拼装管片时,每次收顶的个数不得超过7个(双顶算1个)。k.盾构机旋转角即Roll值控制在±10mm/m以内,最大不得超过±15mm/m。l.当遇到螺旋输送器扭矩过大,排土不畅,持续较长时间时,应停止掘进,可采用正反转处理。3)掘进参数控制及掘进模式选择52 胜-天区间地层以中风化泥质粉砂岩为主，根据地勘报告，本区间中风化泥质粉砂岩岩石天然抗压强度在2.97～29.22MPa。由于地勘单位钻芯取样时，取芯部位不同，试验岩石抗压强度差异较大。根据一号线南延线江宁地区施工经验，该类地层岩石强度可能远远大于29.22MPa，因此盾构机改造时对岩石强度适当提高，预留一定的富余量，以确保盾构掘进顺利进行。（1）掘进参数的确定①平衡压力值的设定原则根据合同文件提供地质情况及隧道埋深情况理论计算切口平衡压力：正面平衡压力：P=K0γh；P：平衡压力（包括地下水）；γ：土体的平均重度；h：隧道埋深；K0：土的侧向静止平衡压力系数，一般取0.7；得出盾构在推进中的土压平衡力。盾构在掘进施工中将参照理论计算结合盾构智能化辅助决策系统预测的方法来取得平衡压力的设定值。具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及检测数据进行不断的调整。②千斤顶推力F推力考虑以下因素：a盾构机推进的需的磨擦力。b克服刀盘前的水土压力。c掘进速度。d最大扭矩。e方向控制。f管片的最大承受能力。④刀盘扭矩T在推进情况下，扭矩必须低于设定最大扭矩，一旦工作扭矩达到最大扭矩，刀盘停止转动，须重新复位，使刀盘重新启动。⑤螺旋机转速n2n2=0~19rpm，主要调节土仓压力。⑥掘进速度v掘进速度主要根据土质、扭矩、千斤顶和土仓压力等综合确定，保持土压平衡的情况下，v=20~60mm/min较为正常。⑦注浆压力P252 P2一般应维持在静止土压力1.2~1.5倍左右，且保证浆液不会进入土仓和压坏管片，同时根据地面监测情况而定。⑧注浆量v1每环理论注浆量=π×（3.212-3.12）×1.2=2.17m3,根据施工情况、地质情况控制压浆数量和压浆压力。参照有关规范和以往施工经验，每环压入量控制在建筑空隙的150％～250％，即3.26m3／环～5.42m3／环。⑨盾构机俯仰角α俯仰角根据线路特点及竖向坡度设计而确定的。⑩盾构滚转角ββ和刀盘转动方向及扭矩大小有关，可以通过改变刀盘转动方向和使用稳定来控制。但β一定仅控制在规定限值内，否则对安装好的管片带动偏转。⑾盾尾间隙盾尾间隙反映了管片和盾构机的相对位置关系，可以对管片选型及掘进参数起指导作用。⑿铰接千斤顶的使用铰接千斤顶一般在保持状态，除非有特殊情况才使用完全伸长、收缩功能。（2）掘进的主要参数控制①盾构机一进入洞门便需以土压平衡模式掘进，确定地质条件已改变后才转换模式。②Tendency（俯仰趋势、水平偏差趋势）应控制在±5以内。③洞内曲线段，千斤顶行程差≤50mm，铰按千斤顶行程差≤30mm。④每一环管片选型须经测量好盾尾间隙后综合千斤顶行程及铰按千斤顶情况由技术主管确定，避免发生盾构机盾尾与管片发生挤压而造成管片局部破裂造成渗漏水。⑤注浆压力上部1#、4#两管应保持1.0-2.0BAR的注浆压力,下部2#、3#两管应保持在2.0~2.5BAR的注浆压力。⑥每环掘进至1700mm才能停下安装管片，收缩千斤顶时只能每安装一片，收缩相应的一组千斤顶，尽量在安装管片保持较好的土仓压力。⑦每环的盾尾油脂注入量应保持在300个冲程以上，一经发现盾尾漏浆现象，应及时采用手动方式补注密封油脂。52 3.4.3盾构机掘进操作控制盾构掘进由操作司机在中央控制室内进行，由工地技术人员经计算初设正面土压力+水压力值。土压力值根据隧道埋深、土层性质和地面超载计算。设定值约为计算值的1.05～1.1倍。开始施工时，在盾构机的正面及盾构体的上下方设置土、水压传感器监控平衡系统。打开出土闸门，依次开启皮带输送机，螺旋机和大刀盘，推进千斤顶，调整好各千斤顶工作油压。此时刀盘切削土体，盾构前进。盾构机根据设定的正面土压力自动控制出土速度或掘进速度。盾构机的行程、上下左右四个区域千斤顶压力、螺旋机转速、盾构扭转、俯仰等参数，将显示在显示屏上，盾构司机及时做好参数记录，并参照仪表显示以及其它人工测量和施工经验调整盾构机姿态和各项参数，使盾构始终按设计的轴线推进。⑴盾构直线段推进和地层变形的控制根据隧道埋深、土层性质和地面超载计算主动和被动土压力值和静水压力，根据计算结果结合初推阶段的施工参数设定土压力值。根据设定的正面土压力控制出土速度和掘进速度。掘进过程中，盾构机的行程、上下左右四个区域千斤顶压力、螺旋机转速、盾构扭据、俯仰等参数，将显示在显示屏上，技术人员随时根据监控结果调整盾构机姿态和各项参数，使盾构始终按设计的轴线推进。推力、推进速度和出土量三者的相互关系，对盾构施工的轴线和地层变形量的控制起主导作用，所以在盾构施工中要根据不同土层和覆土深度，地面建筑物、配合监测信息的分析及时调整土压力值的设定。同时要求推进坡度保持相对稳定，控制一次偏量，减少对土体的扰动，为管片拼装创造良好的条件。在这基础上再根据推进速度，出土量和地层变形的信息、数据的反馈及时调整初始设定的土压力值和注浆量，进而达到对轴线和地层变形在最佳状态下的控制。⑵曲线段推进和地面变形的控制本区间左线设三处平曲线，半径分别为R=1200m、R=4000m、R=1500m,四处竖曲线，半径分别为R=5000m、R=5000m、R=5000m、R=3000m，右线设两处平曲线，半径分别为R=1200m、R=1500m，四处竖曲线半径分别为R=5000m、R=5000m、R=5000m、R=3000m。当盾构机在曲线段推进时，根据曲线的施工特点调整推力、推进速度、出土量和注浆量，并根据地层变形的信息数据及时调整各种施工参数，以期在尽量短的时间内将土压平衡值和注浆量调至曲线推进的最佳状态。52 盾构的曲线推进实际上是将处于曲线的切线位置上的管片进行折线拟合。因此推进的关键是确保对盾构的头部的控制，由于曲线推进盾构环环都在纠偏，因此必须做到勤纠，而每次的纠偏量不能过大，管片纠偏通过盾构机SLS-T系统计算，利用通用型管片封顶块位置的转向来实现纠偏。从而达到有效地控制轴线和地层变形的目的，使隧道轴线始终控制在允许偏差范围内。3.3.4盾构掘进中的方向控制以业主给定的坐标点，每个区间组成地面坐标和基准点建立独立控制网，根据平面控制网点投影到工作井下，在车站，设二个较远的精度高的控制点，再向隧道内引设导线点。导线点设于隧道中的吊篮上，高程控制点传递至隧道内，隧道上部吊篮每隔50m设置一个（曲线段间隔可缩小）。根据导线点来测量盾构机及隧道衬砌与设计轴线相对偏差。确保盾构机沿着设计线路掘进是隧道施工的一个主要目标，因此，掘进中的方向控制十分重要。盾构掘进中盾构机配备一套VMT自动激光导向系统，主要由激光全站仪、电子激光靶、控制箱、计算机及其它配套硬件和软件组成。该系统的主要工作原理是：固定在隧道上方的激光全站仪（已根据后视参考点确定自身位置）发出的激光束被固定在盾构机前体上方的电子激光靶接收到，根据激光束的照点位置可以确定激光靶的水平位置和竖直位置，根据激光靶内的双轴测斜传感器，可以确定激光靶的俯仰角和滚转角，激光全站仪可以测得其与激光靶的距离，以上数据随推进千斤顶和中折千斤顶的伸长值及盾尾与管片的净空值一起经由控制电缆输入到盾构机的编程控制器中，再经计算机中专用掘进软件的计算和整理，盾构机的位置就以数据或图表的形式显示在控制室内的屏幕上。通过对盾构机当前位置和设计位置的综合比较，盾构机操作手就可以采取相应的操作方法尽快且平缓地逼近设计线路。如此往复，操作手就可以在每环的掘进中很好地控制住盾构机的掘进方向，使之与设计线路的偏差保持在较小的允许范围内。激光经纬仪第一次定位采用人工测量，随后的定位可由自动导向系统自己确定，激光全站仪与激光靶的距离一般在100～200m范围内，具体还受洞内空气折射能力、激光能量的大小和隧道曲线半径等的影响。激光靶在盾构机的位置由有关的工程师负责测量确定，并将有关的位置数据预先输入到计算机中。52 盾构机的传感器分别测量推进千斤顶和中折千斤顶左、右、顶、底四个位置的伸长量，并将结果传到控制室内的计算机中。上述各项测量结果可以不断地以数据和图表形式反映到控制室内的操作屏幕上，及时指导盾构机操作手进行操作。结合专门的管片排列软件，每环掘进结束后，还可以自动确定未来若干环需要的管片的型式，从而指导管片的吊装和运输。为确保该自动导向系统的准确性，将利用人工测量对其进行定期检查和不定期检查，避免因系统自身原因而引起施工误差，从而保证整个隧道的精确贯通。3.4.5管片拼装管片由始发井口16t龙门吊自临时堆放场地吊放在井下的管片运输平车上，运至轨道最前端。（1）管片起吊、移动、就位用管片吊机将管片从运输平车上吊起，转90度送至堆放平台上，用管片时吊机吊起管片移动至盾尾放在管片运输台架上，管片运输台架前行至管片拼装机下方，拼装时，管片拼装机从下向上次序安装管片。待底部管片就位后，依次拼装两侧的标准管片和邻接管片，最后安装封顶管片，封顶块搭接其长度的1/2（进出洞处特殊环衬砌先搭接1/3），径向推上，然后纵向插入成环。安装机尽量居中安装，以减少接缝出现错台，保证拼装质量。（2）连接螺栓管片就位后立即安装并拧紧螺栓，以固定管片位置，控制接缝张角。管片拼装成环后再拧紧一次，待推出盾尾至10环时再复紧一次。（3）千斤顶控制为了既能安装管片，又能保持千斤顶对工作面的推力，采取安装哪个部位的管片，就可以收回该部位的千斤顶，管片安好后，千斤顶立即顶紧该管片，其余千斤顶维持工作状态。这样可以保持工作面推力，盾构不致后退。（4）管片拼装工艺流程图参见图3-2“管片拼装工艺流程图”。管片外观检查、管片结合面清理管片厂安装密封止水带管片吊装、运输、就位拼装伸出对应千斤顶管片位置调查管片背后回填注浆嵌缝防水处理复紧连接螺栓缩回对应千斤顶真圆保持器52 图3-2管片拼装工艺流程图（5)管片拼装质量控制①拼装技术片拼装方式包括管片环间拼装方式和封顶块插入方式。环间拼装方式有通缝拼装和错缝拼装两种。通缝拼装施工简单，但它的质量通病是纵缝质量不符合要求：前后喇叭、内外张角等，管片的缺角、掉边及断裂等；错缝拼装可提高管片接缝刚度，改善接缝防水性能，但若管片制作及拼装精度不够理想，施工中管片接缝处混凝土易被顶裂，根据操作要求并结合以往的施工经验在施工中防止，积极纠正。本工程区间管片环间拼装方式采用错缝拼装方式。52 A对于盾构推进，第一环的拼装质量对于整条隧道的拼装具有基准面的作用，因此严格控制第一环管片的拼装质量使之达到规定的要求。第一环管片是在工作井内负环之后拼装，拼装工作在井内的盾构基座上进行，拼好的管片高程、方向、坡度均容易控制。B保证管片和缓冲材料的质量符合拼装的要求。管片的强度、几何尺寸、纵向和横向螺丝孔的位置、直径都要保证满足质量标准。缓冲材料的质量要符合拼装工艺的要求，确保缓冲材料的强度、压缩性能、回弹性能、材料均匀性能、材料的厚度误差均满足要求。C保证管片拼装的质量。管片的拼装质量符合质量标准的要求，保证施工符合设计规定、满足使用的要求，是顺利、安全、优质地完成盾构推进任务的最基本要求。加强螺栓的一次拧紧和多次复紧工作。整条隧道由数千块管片组合而成，靠纵向、环向螺栓连接，螺栓连接的质量是隧道衬砌整体性关键。螺栓拧紧不足，管片成环后容易造成在千斤顶作用下错位，降低了环面平整度，从而直接影响下一环拼装。拧紧和复紧可以提高成环的质量，尤其是多次复紧更有利于提高成环的圆度。每环拼装结束后及时拧紧纵、环向螺栓，在推进下一环时，在千斤顶顶力的作用下，复紧纵向螺栓。当成环管片推出车架后，再次复紧纵、环向螺栓。隧道贯通后，第四次复紧纵、环向螺栓。D加强盾构姿态的控制。盾构姿态的控制与管片拼装质量的控制是相辅相成的，精确的盾构姿态控制可以为管片的精确拼装提供条件，是提高拼装质量的基础，也为盾构的推进创造有利的条件。E管片表面不得出现裂缝、破损、调角等现象。在拼装过程中的破损进行修复，修复方案报监理工程师批准后执行。F管片每生产100环利用专用拼装平台对管片进行试拼装，对管片制作质量进行检查，对生产工艺及时做出调整。②管片拼装技术标准根据合同文件中的《技术要求》规定，以及《市政工程施工及验收技术规程》中有关圆隧道验收标准并结合拼装的工艺特点，提出本隧道盾构施工管片质量标准如下：衬砌成环后直径允许偏差：12mm52 相邻环环面间隙：不大于1mm纵缝相邻块块间间隙：不大于1mm对应的环向螺栓不同轴度：小大于1mm相邻环管片的允许高差（踏步允许值）：4mm相邻管片肋面不平整度偏差：3mm。螺栓联结穿进：环向螺栓和纵向螺栓，100%穿进盾构轴线控制：高程、平面控制均为50mm管片无贯穿裂缝，无大于0.2mm宽度的裂缝及砼剥落现象③管片纠偏盾构轴线的纠偏首先是衬砌的纠偏，力争使衬砌的环面与设计轴线接近垂直。轴线的纠偏是一个过程，要连续几环才能得到控制。在出现偏离轴线趋势时，及时调整千斤顶的行程差，必要时加贴纠偏楔子进行纠偏。A平面轴线纠偏采用左右千斤顶的行程差来控制。纠偏做到勤测勤纠，纠偏量每环控制在4mm以内，避免过量纠偏增加地层的扰动，增加地面沉降及对建筑物危害，同时使环缝加大而引起漏水。B管片在拼装前查看前一环管片与盾尾间隙，结合前环成果报表决定本环纠偏量和措施。C管片拼装防止出现内外张角、踏步和前后喇叭，保证管片拼装精度。④拼装椭圆度控制管片拼装成环后，及时检查其椭圆度，方法是用钢卷尺或插尺量测管片外壁和盾壳内壁之间的间隙，每块管片测一次。根据测量成环管片的椭圆度来采取措施。A利用拼装千斤顶对短轴向的管片施加压力进行整圆处理；B紧固短轴和长轴向的环向螺丝。⑤环向和纵向螺栓的多次紧固每环衬砌拼装完毕后，及时靠拢千斤顶，防止盾构后退。同时及时拧紧纵、环向螺栓，在推进下一环时，在千斤顶顶力的作用下，复紧纵向螺栓。当成环管片推出盾尾后，根据拼装后的圆环椭圆度，再次复紧纵、环向螺栓，以减少管片拼装的张角和喇叭口。52 本工程选用的连接件是M30直形螺栓，用于管片连接。连接件的属性、质量、类别、型号、供应或加工来源得到监理工程师的批准。每批连接件提供质量合格证。对连接件的质量按0.2％的比例进行抽查，主要是物理力学性能、外观尺寸和镀层厚度等。连接件进行防腐蚀处理。盐雾试验每个区间作两次。⑥防迷流及其测试按防迷流设计的要求，各块衬砌中钢筋、钢构件均焊接连通，外露铁件表面用钢丝刷清除水泥浆液，以确保防迷流的效果。隧道每施工200m检测分段隧道的防迷流值，隧道贯通后检测整个区间的防迷流值，在每环管片安装后及时对连接情况进行电阻测试，避免施工遗漏的积累。3.4.6管片背后注浆1）同步注浆施工工艺同步注浆与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管(见图3-3)。盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，采用双泵四管路对称同时注浆。注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式：自动控制方式即预先设定注浆压力，由控制程序自动调整注浆速度，当注浆压力达到设定值时，自行停止注浆；手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量、速度、压力。图3-3同步注浆系统示意图同步注浆是保证地面建筑、地下管线、盾尾密封及衬砌管片安全的重要一环，因此必须严格控制，并依据地层特点及监控量测结果及时调整各种参数，确保注浆质量。2）注浆目的（1）及时填充盾尾建筑空隙，支撑管片周围岩体，有效地控制地表沉降；（2）凝结的浆液将作为盾构施工隧道的第一道防水屏障，增强隧道的防水能力；52 （3）为管片提供早期的稳定并使管片与周围岩体一体化，有利于盾构掘进方向的控制，并能确保盾构隧道的最终稳定。3）注浆材料采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆液具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。4）浆液配合比及主要物理力学指标本工程同步注浆拟采用表所示的配比，在施工中，根据地层条件、地下水情况等，通过试验调整配比。同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标：（1）胶凝时间：一般为3～10h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间；（2）固结体强度：一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa；（3）浆液结石率：>95%，即固结收缩率<5%；（4）浆液稠度：8～12cm；（5）浆液稳定性：层析率(静置沉淀后上浮水体积与总体积之比)小于5%。同步注浆材料配比表（1m3浆液）单位：千克水泥粉煤灰膨润土砂水外加剂160500100572600按需要根据试验加入对于洞门、富水区、盾构换刀区等特殊区域，采用水泥、水玻璃双液浆做封水环；根据管片姿态还可采用二次补偿注单液浆进行后期纠偏，其配比如下：二次注浆1:1纯水泥浆配比（1m3浆液）单位：千克水泥水756756水泥、水玻璃双液浆配比（1m3浆液）单位：千克水泥水水玻璃712712805）注浆压力52 同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静止水压及土压力之和，做到尽量填补同时又不产生劈裂。注浆压力过大，管片周围土层将会被浆液扰动而造成后期地层沉降及隧道本身的沉降，并易造成跑浆；而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，会使地表变形增大，通常同步注浆压力一般为1.1～1.2倍的静止土压力，本标段即0.1～0.2Mpa，二次注浆压力为0.2～0.4Mpa。6）注浆量注浆量计算：每环理论注浆量=π×（3.212-3.12）×1.2=2.17m3,根据施工情况、地质情况控制压浆数量和压浆压力。参照有关规范和以往施工经验，每环压入量控制在建筑空隙的150％～250％，即3.26m3／环～5.42m3／环。二次补强注浆量根据地质情况及注浆记录情况，分析效果，结合监测情况，由注浆压力控制。7）注浆速度及时间根据盾构机推进速度，同步注浆以每循环达到总注浆量而均匀注入，盾构机推进开始注浆开始，推进完毕注浆结束。8）防堵管措施（1）不断根据地质情况优化浆液配合比；（2）紧凑安排工序，缩短浆液运输时间，避免管路沉积堵塞；（3）注浆结束，及时冲洗管路（用泵注入膨润土冲刷注浆管）。3.4.7通风防尘根据地下工程条件和盾构施工特点，结合南京市气候条件，在施工中采用混合式通风来降温、除尘，保证工作人员和机械设备所需的新鲜空气和改善其它施工环境。在盾构机上设一台轴流通风机，用Φ600风管将工作面污浊气压排至盾构机尾以外，在始发井设通风机以Φ1000风管将新鲜空气送入工作面。为保证通风效果，做到风管平顺，接头严密，破损地方及时修补或整节更换，吸出式通风管口距工作面距离不大于15m。根据本标段区间隧道长度，选用SDF-10通风机，功率为110KW，高压风量1000m3/min，可满足本标段区间隧道通风防尘要求，确保盾构开挖面空气的氧气含量大于20%。3.4.8施工照明（1）隧道照明线路采用三相五线制，选用BV3×16+2×10塑料铜芯绝缘线沿隧道壁架空敷设，高度大于5m。52 （2）从井口开始，每隔100m设隧道照明专用配电箱一只，作为照明线路的分段开关和隧道内小动力用电设备的电源。（3）隧道照明灯具采用48瓦日光灯。每隔12m架设一只，每只灯具设熔断器，接电采用A、B、C三相跳接，要求三相负载平衡，灯具金属外壳与接地线直接连接。（4）隧道照明用电量为80KW。（5）井上照明，车站照明，场区照明均采用220V、1KW白炽灯。每只照明灯具通过金属外罩接地。3.4.9洞内排水隧道内施工时，掘进上坡地段采用自然排水，反坡地段将施工水及地下水汇集于区间隧道最低处，设一临时污水泵站，用污水泵抽出经排水管排至始发竖井底集水井内，再由集水井抽入地面沉淀池内，最后排入市政污水管网。排水管选用φ80钢管。3.4.10洞内管线布置见图3-4“盾构隧道管线布置图”。图3-4盾构隧道管线布置图3.4.11出土和管片等材料的运输管理1）运输方式及运输线路布置52 盾构施工的运输由水平运输和垂直运输组成，水平运输和垂直运输包括渣土外运出隧道，管片及其附件向隧道内运输，砂浆向隧道内运输和铁轨、枕木等向隧道内的运输。盾构机在始发阶段时，由于负环管片未拆除，所以安排一个列车编组进行出土、进料。进入正常掘进后，出土、进料的运输将直接影响着掘进的速度，为提高掘进速度，采取在隧道洞门30M处铺设双股道岔，增加列车编组的办法来提高运输速度。正常掘进阶段采用四轨三线制，两侧为盾构车架轨道，中间为出土、进料轨道。中间轨道从始发井至盾尾通长铺设，两侧轨道局部铺设，在车架向前推移的过程中随时将车架外的部分拆除向前铺设，重复利用。二个列车编组组织运输，轨道采用43kg/m钢轨，间距900mm，采用弧形轨枕。正常掘进阶段的运输组织见表3-2。表3-2正常掘进阶段运输组织　　　　　　　　　序号图例说明1⑴列车一进入盾构机，装土（卸料）；⑵列车二在双开道岔一侧等待。2⑴盾构机停止掘进，列车一装土（卸料）完毕，扳动简易转辙器，列车一退回胜太西路始发井弃土（装料）；⑵列车二在双开道岔一侧等待进入盾构机。52 3⑴扳动简易转辙器，列车二通过道岔进入盾构机装土（卸料）；⑵列车一在胜太西路始发井弃土（装料）完毕，回到道岔一道等待；⑶盾构机完成掘进一个循环（1环），列车二退回始发井，列车一等待进入盾构机；⑷重复序号1步骤，进入下一掘进循环。2）弃土运输工作面的弃碴由螺旋输送机从土仓内送入皮带机，由皮带机将碴土装入运土车中，由电瓶车将运土车拉到盾构井，门式吊机将运土车车斗提升到地面（土车车箱与车架为分离式），卸于临时弃土坑，夜间由挖掘机装入自卸车运到指定地点。盾构区间电瓶车土箱容量10m3按每一循环掘进1.2m，一次装完同时拉走的方案，配5节运土车组成一列。在始发井口上沿于线路方向布置1台16T龙门吊用于盾构机的管片吊装、注入砂浆等垂直运输作业；再沿线路方向在车站顶板上设置1台45T龙门吊用于出渣、管片的倒运。参见“胜太西路站～天元西路站区间施工场地平面布置图”。52 52 3）管片及材料的运输（1）管片宽1.2m，标准管片的弧长约为3.6m。每环管片用两台平板车运输，车长3.8m，宽1.5m。（2）小型机具及材料，采用一台平板车运输，车长3.8m，宽1.5m。（3）同步注浆浆液运输车车辆尺寸为3.8×1.5×1.5m。（4）材料的洞内运输油脂、泡沫剂、轨道、管线等材料由龙门吊下放至井下，由电瓶车牵引管片车将材料运输至指定地点。4）运输车辆编组胜太西路站～天元西路站盾构区间单台盾构机配两组运输列车，每组由1台电瓶车、5辆出土车、2辆管片运输车和1辆同步注浆浆液运输车组成。（根据实际出土情况可以适当增减一辆出土车）参见图3-5。图3-5胜太西路站～天元西路站盾构区间机车组示意图5）其它运输措施（1）为实现盾构掘进速度不断提时运输仍能满足需要，胜太西路站～天元西路站盾构区间采用一环的碴土一次运出的方式，列车编组运行按此安排。（2）为保证渣土一次运完，皮带机按40m长安排后备车架。（3）盾构通过车站或可铺双线地段后，立即铺设会车线，增加一组机车，以减少工作面停等时间。（4）后配套所用钢轨按6m长配备。随盾构机不断前移，轨节用电瓶车带入。送至运碴轨道最前端，再由管片运行车吊至铺设地点，人工铺设。（5）为保证正常运行和运输安全，每列车配调车员一人，配对讲机一台，随时联系，做到空车让重车，按行车计划行车。（6）运输车到达后，做好碴土卸车工作，完成管片及其配件、注浆液、轨节、轨枕及其配件的装车。3.5盾构机到达掘进盾构推至最后50～10052 m时，进行贯通前的测量，复检盾构所处的方位，确认盾构状态，以便盾构在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好姿态进站，正确无误地座落到基座上。在盾构切口接进封门时减慢推进速度，尽量掏空仓内的泥土，使正面土压力降低到最低值，洞门破除后，盾构应尽快连续推进和拼装管片，尽量缩短盾构始发时间，减少水和土体的流失。洞圈特殊环管片脱出盾尾后，立即将洞门压板顶住管片环，确保洞门压板与管片环无空隙，通过管片注浆孔均匀地向管片外部压注水硬性浆液充填空隙，防止漏浆。具体详见“南京地铁三号线TA14标盾构到达施工方案”。3.6盾构掘进过程中关键工序管理3.6.1土压力的管理⑴盾构进入软土层时，土仓建立土压平衡。通常较为合适的土压力P0范围是：（水压力+主动土压力）