盾构推进作业指导书

(南京至高淳段)

盾 构 推 进 作 业 指 导 书

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受控状态：

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编 制 人：

审 核 人：

批 准 人：

 中铁四局集团有限公司

南京轨道交通6号线TA04标项目经理部

2012年4月

一、编制目的

规范及指导盾构推进施工，使盾构推进处于受控状态。

二、适用范围

南京轨道交通6号线TA04标区间盾构隧道南京至高淳段区间隧道盾构试推进、盾构推进。

三、引用规范

地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-2003）

市政工程施工技术手册

盾构法隧道工程施工及验收规程（GB50446—2008）

四、工程概况

本标段区间隧道全部采用土压平衡盾构机进行掘进，土压平衡是利用盾构机切削的泥土充满密封仓并保持适当的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构正前方开挖面进行支护的目的。平衡压力的设定是土压平衡盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中重要环节，其中包括推力、推进速度和出土量三者的相互关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用。因此，盾构推进过程中，要根据不同地层厚度、地面建筑情况，并结合地表沉降监测结果及时调整设定土仓压力，推进速度要保持相对平稳，控制好每次的纠偏量减少对围岩的扰动，为管片拼装创造良好条件。同步注浆量要根据推进速度、出碴量和地表监测数据及时调整，将施工轴线的地层变形控制在允许的范围内。

为了很好的探索较合理的掘进参数，在每条隧道均安排100m的试掘进，主要目的是要得到盾构机、地质、地表隆陷的相互关系，确定优化的掘进参数。

五、主要机械设备表

1、百米试推进

（1）土仓压力值P的选定

盾构在掘进过程中据此取得平衡压力的设定值，具体施工时，根据盾构所在的位置的埋深、地层状况及地表监测结果进行调整。

盾构推进过程中地表隆陷与工作面稳定的关系以及相应技术对策见下表：

地表沉降与工作面稳定关系及相应对策

每环理论出碴量为：

V＝[（π•D²）÷4]×L=[（π×6.47²）÷4]×1.2×1.5＝59.15m³/环

（3）掘进速度

掘进速度及推力的选定以保持土仓压力为目的，根据施工的实际情况并调整掘进速度及推力。正常情况下应为20～40mm/min。

（4）盾构轴线及地面沉降控制

盾构轴线偏离设计轴线不大于±50mm，地面隆陷控制在+10mm～-30mm。

（5）盾构推进中的碴土改良

一般地层土不会自然具有这些特性，从而使刀盘摩擦增大，工作负荷增加。同时，密封仓内碴土塑流状态差时，在压力和搅拌作用下易产生压密固结等现象，从而无法形成有效的对开挖仓密封和良好的排水状态。当碴土透水性强时，碴土在螺旋输送机内排出时无法形成有效的压力递降，土仓内的土压力无法达到稳定的控制状态。

当碴土满足不了这些要求时，需通过向刀盘、土仓及螺旋输送机内注入添加剂对碴土进行改良，采用的添加剂种类主要是泡沫。

泡沫剂的使用：

泡沫通过盾构机上的泡沫系统注入。

泡沫的组成比例如下（一般为）：

泡沫溶液的组成：泡沫添加剂3%，水97%；

泡沫组成：90～95%压缩空气和5～10%泡沫溶液混合而成；

泡沫的注入量按开挖方量计算：300～600L/m³。

2、盾构正式推进

①正式推进阶段采用100环试推阶段掌握的最佳施工参数。通过加强施工监测，不断地完善施工工艺，控制地面沉降。

②推进过程中，严格控制好管片里程，将施工测量结果不断与计算的三维坐标相校核，及时调整，将里程偏差控制在允许范围内，缓和曲线、圆曲线X（隧道设计纵轴方向即沿里程方向）、Y（垂直隧道沿设计轴线方向）偏差均须<±50mm。

③盾构司机应根据当班指令设定的参数推进，推进出土与衬砌外注浆同时进行。不断完善施工工艺，施工后地表最大变形量控制在+10～-30mm之间。

④盾构掘进过程中，坡度不能突变，隧道轴线和折角变化不能超过0.4%。

⑤盾构掘进施工全过程须严格受控，工程技术人员根据地质变化、隧道深埋、地面载荷、地表沉降、盾构机姿态、刀盘扭矩、千斤顶推力等各种勘探、测量数据信息，正确下达每班掘进指令，并即时跟踪调整。盾构机操作人员须严格执行指令，谨慎操作，对初始出现的小偏差应及时纠正，应尽量避免盾构机走“蛇”形，盾构机一次纠偏量不宜过大，以减少对地层的扰动。

⑥作好施工记录，记录内容：

隧道掘进——环号

——掘进速度

——盾构正面土压力

——刀盘转速、油压、螺旋机转速

——盾构推力、千斤顶开启数量及位置、油压

——盾构内壁与管片外侧环形空隙（上、下、左、右）

b、同步注浆

——注浆压力、数量、稠度

——注浆材料配比

——注浆试块强度（每天取样实验）

——实际注浆与理论注浆量的百分比

c、测量

——盾构倾斜度

——盾构旋速

——隧道椭圆度

——推进总距离

——隧道每环衬砌环轴心的确切位置（X、Y、Z）与设计轴线的偏差。

d、隧道渗漏水统计展示图及渗漏水量，每推进100m，提交一次统计表。

3、盾构通过秦淮新河加固段的注意事项

由于在秦淮新河施工时进行了地层加固，盾构在穿越此处地段时，需科学设定掘进参数、加强监测，并采取以下措施，争取顺利穿越：

    ⑴土仓压力

在盾构到达河床前，测量覆土厚度，并对照隧道排板，结合管片超前量，推算盾构过河段每一环管片的实际埋深，并对照地质勘察报告计算实际的水土压力；在计算当前环的土压时，应特别注意盾构机长度，施工时应明确刀盘、盾尾到达河床与离开河床对应的实际管片环号，以便适时调整土仓压力。

     ⑵螺旋机

盾构过河段相比较其他地段，更容易发生螺旋机喷水现象；因此，在盾构过河期间，螺旋机的开口率应降低，以仅能满足出土要求为控制目标。同时，为防止螺旋机喷水对施工带来影响，盾构机出土口设置2个闸门，以有效阻止喷涌的发生，并立即注入聚合物，以防止喷涌再次发生。同时，提前准备污水泵、铁锹、编织袋、小土斗等工具与材料，保证即使螺旋机涌水，也能够迅速处理喷涌的泥浆、泥沙，保证不耽误盾构推进。

     ⑶掘进速度

盾构机过河段，宜快速均匀推进，一般推进速度控制在35~45mm/min之间，以保证盾构迅速过河为目的。

    ⑷盾构姿态

盾构穿越河床时垂直姿态在轴线以下30mm左右，防止管片上浮。

    ⑸同步注浆

同步注浆量减少至3.0方/环(理论2.8方/环)，并且注浆压力不得大于0.25MPa；此外，须将浆液稠度降到11cm以内，在保证注浆顺畅的同时，减小浆液对管片所产生的浮力。对于同步注浆的配比，应视盾构机注浆系统的实际情况，适当增加水泥用量，以保证同步注浆浆液能够较快凝固，在隧道外围迅速形成有效的隔水圈。

     ⑹管片拼装

在使用管片模式进行管片拼装过程时，应注意防止缩回千斤顶使得盾构机后退，避免引起盾构机前方土体损失。同时，应注意止水条是否粘贴牢固，并提高拼装质量，特别是管片背面，不得有破损，杜绝因管片拼装不当带来渗漏水。

   ⑺二次注浆

根据隧道沉降与位移的实际测量情况，使用二次注浆，选择变形趋势的同方向管片注浆孔进行补浆，注浆量宜为0.5～1方/环，注浆压力须严格控制在0.35MPa内，防止劈裂河底土体。二次注浆的浆液配比为：水泥：水=10：7，当遇有管片渗漏水或滴水时采用双液浆，双夜浆的配比为：水泥浆：水玻璃=1：1。二次注浆的跟进位置应控制在当前环后4环以外，一是防止损坏盾尾刷，而是防止窜浆。

    ⑻盾尾注脂

    每环先注脂后掘进，掘进过程中设置为自动打脂，间歇时间为200～300s，如遇漏水漏浆则改为手动，盾尾油脂的注入应遵循少量多次的原则，确保盾尾处不漏水。此外，应在盾构过河段期间储备一定量的海绵或聚氨脂，出现盾尾涌浆，及时进行封闭，直至盾构顺利过河。

     ⑼跟班制度

    盾构过河期间，技术部、机电部、维修班应由专人24小时跟班作业，在保证盾构机正常运转，并不间断推进的同时，随时监控掘进参数，如有异常则迅速作出反应，或立即处理，或向上汇报。

4、穿越高铁桥群

    ⑴加强监控量测

    ①在盾构穿越该地段前30m进行一次全面的轴线复测，通过人工复核和自动测量相结合的方式将盾构姿态控制在最佳状态。

    ②监测管理分为通过前、通过中、通过后，三个阶段来实施。及时监测地表细微变化，正确掌握盾构施工对土层的影响，对大铁桥群的影响，以在第一时间内优化施工参数。若发现监测值和监测变化值超过报警线时，须停止盾构施工，查明原因，并及时采取有效措施，保证盾构机安全穿越。

    ⑵优化施工参数

在盾构机穿越大铁桥群前30m,组织相关人员对盾构机设备的全面检修，以及刀具的检查和更换工作，确保盾构机以最佳状态穿越大铁桥群，避免盾构机因机械故障而造成停推或开仓检查刀具。

    在穿越大铁桥群时控制好盾构机轴线及掘进速度，调整盾构机土仓压力，严禁超挖。在穿越时在保证同步注浆质量及数量，二次注浆紧跟，严格控制地表沉降，确保各项指标得到100%落实。

    ⑶加强隔离桩的质量控制

杜绝桩基施工存在的桩沉入深度不够，桩施工中的水平和垂直轴线偏差过大，清空不彻底造成混凝土质量过差等桩基质量问题。

5、盾构穿越全断面中风化岩石层

    由于岩石较完整，自稳性较好，顶部压力不能及时传递给隧道管片，从而造成管片上浮。所以在推进过程中应同步注浆要严格按要求进行，二次注浆要采用双液浆，严格控制管片上浮。

6、穿越房屋段

    根据现场调查情况，穿越房屋段靠近秦淮河，地质条件可能较软弱。房屋较破旧，沉降控制参照穿越穿越桥群段。

                                中铁四局集团有限公司

南京轨道交通6号线TA04标项目经理部

2012年4月10日