2#盾构机在成洞隧道下的推进施工程序Word格式.docx

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BG110）。

2．材料：

水泥浆（水泥：

水＝1：

0.6），碎石（粒径3～8mm）。

注：

回填材料，碎石必须经过压注试验，根据压注试验数据，选取适当粒径的碎石作为隧道内建筑空隙回填材料。

3．人员：

操作工60，技术指导4人。

六、施工程序

一）混凝土导台施工

导台施工采用C30混凝土现浇，内弧面放置200×

200,Φ6钢筋网格，垂直方向放置Φ10@1000钢筋与初衬连接，混凝土导台浇捣采用钢制模板，5米一段，分段完成。

在盾构切口处的导台上，放置840×

700mm钢板，加强导台边缘的强度。

导台浇捣时必须按平面半径400米弯曲度进行放样、浇捣，详见附图，编号“”。

二）推进施工

1．盾构轴线控制

根据轴线设计半径R＝400米，计算盾构铰接千斤顶的行程差，推进千斤顶行程差，确保盾构机沿矿山隧道轴线行走，同时在盾构推进前复核矿山隧道与盾构机轴线误差，根据误差调整铰接千斤顶、推进千斤顶行程差，保证盾构与矿山隧道间的间隙。

盾构机前体长度为：

3176mm，后体长度：

5344，盾构全长8520mm（切口到盾尾），根据平面曲线R＝400米及盾构机的尺寸，由平面几何关系计算可得：

铰接角度θ＝0.61°

，由公式：

铰接角度θ＝

，计算出铰接千斤顶行程差为55mm。

即铰接千斤顶以55mm行程差推进，盾构机将沿R＝400米的平面曲线行走。

但由于考虑到盾构推进由推进千斤顶各油压区压力差而产生力矩，使盾构发生偏转，因此必须考虑千斤顶的行程差对盾构机铰接角度的叠加问题，即需将原铰接角度θ减去盾构机推进千斤顶行程差所产生的角度α。

盾构机推进千斤顶行程差所产生的角度α则由管片宽度尺寸以及按平面半径R＝400米轴线排列方式，错缝拼装的模式确定。

由平面几何关系可得：

每推进一环的管片所发生的偏转角α＝0.1719°

，则最终铰接千斤顶角度为：

0.61°

－0.1719°

＝0.44°

则铰接千斤顶行程差为40mm。

在推进时，盾构推进操作必须严格控制控制推进千斤顶各区域油压差，每推进一环后的行程差（由上述角度计算）为17mm。

2．管片拼装

在平面半径R＝400米下，管片的拼装必须有一定的拼装模式，考虑管片外周与盾尾间隙以及按轴线走向进行排列。

主要考虑间隙问题，如无间隙将导致盾构机在推进过程中轴线发生偏离，即盾构机与矿山隧道的间隙逐渐缩小而与矿山隧道初衬发生相碰，影响施工安全，因此管片拼装着重于管片的选形及封顶块安装的位置。

由于左曲管片封顶块在12点位置时的回转角度为：

0.4870°

；

1点、11点位置时（左，右旋转36°

）的回转角度为：

0.3940°

。

考虑到管片为错缝拼装模式为：

12点→1点→12点→11点→12点…，由每推进一环的管片所发生的偏转角α＝0.1719°

，管片拼装模式为：

L－11点→S－12点→L－1点→S－12点→L－11点…，与偏转角α的差值为－0.0251°

（在平面曲线的内侧）。

根据管片封顶块旋转36°

时，左曲环管片宽度差为41mm，即每推进2环后，盾构推进千斤顶行程差为41mm由上述推进千斤顶行程差为17mm，即推进2环后行程差为34mm，相差7mm。

根据盾尾与管片间隙为25mm，管片宽度尺寸1200mm，盾尾长度935mm，计算出在相差7mm，情况下，管片不与盾尾发生接触（不相碰），因此此拼装模式附合盾构推进所需。

由于盾构推进与管片拼装模式是相互相承，因此必须根据实际工况及时调整。

对于盾构的轴线高程的控制及管片轴线控制，在CK9＋914.792～CK9＋985.500为R＝5000米竖曲线，CK9＋985.500～CK10＋034.792坡度为25‰。

对于R＝5000米竖曲线，盾构机总长度为8520mm对轴线影响相当小（通过计算，盾构上下铰接千斤顶行程差为4mm）。

对于坡度为25‰，由于有混凝土导台，所以在推进时，保持上下推进千斤顶油压相等则盾构机将沿导台的导向行走。

在轴线高程中推进，同样关键为控制盾构盾尾与管片外围间隙的控制，原理与平面盾构推进，管片拼装模式一样。

3．关键点盾构推进控制

在整个矿山隧道内推进，关键点在以下的五方面加以控制。

1）盾构机在未完全进入导台的推进

盾构机在进入矿山隧道内导台前，对接触混凝土导台刀盘刀具进行调整，避免刀具与导台接触。

应对盾构各类型千斤顶进行调整，使盾构姿态符合平面半径R＝400米曲线推进。

在推进时，推进速度不能过快，控制在10～20mm范围内，每推进1环，必须进行盾构轴线的测量，必要时，每0.5环进行测量，以便使盾构以良好姿态进入导台。

在推力方面，考虑到土体对盾构壳摩擦阻力（或裹实），推力控制在50～150T范围内，当推进速度达到要求，则此推力就为此时的推力。

2）轴线高程坡度改变推进

在坡度改变上推进，关键是控制推进千斤顶的行程差及铰接千斤顶行程差，确保矿山隧道与盾构壳间的间隙。

在推进时，每一环必须进行测量工作，根据测量数据，调整千斤顶行程差（区域油压）。

3）盾构机在矿山隧道未完全进入正常盾构推进土体内

在这一阶段推进工作中，由于盾构推力将逐步增大，对矿山隧道内的管片将产生一定量的位移（R＝400平面曲线），因此盾构推力不能过大，一般控制在600～800T左右，推进速度在10～20范围内，刀盘转速控制在1.0～1.8rpm范围内，土压控制在0.1～0.15MPa范围。

在盾构进入土体前，必须在矿山隧道内的管片进行二次注浆施工，注浆材料为单液水泥浆（配比，水泥：

0.6，注浆压力控制在0.1～0.3MPa范围内，注浆顺序为：

底部→推进方向右方→推进方向左方→顶部。

4）盾构主体直径不等情况下控制

由于盾构刀盘（外Φ6180）与盾构壳（外Φ6140）的直径相差40mm，单边20mm，因此盾构以一定的仰角推进。

根据盾构主体长度及刀盘与壳体高差计算得出仰角为0.1429°

，则刀盘（宽500mm）高程轴线高处1.3mm，因此盾构刀盘与壳体外径差异并不影响盾构与矿山隧道的间隙问题，所以在推进过程中以实际情况进行调整上下推进千斤顶的行程差。

5）矿山隧道与盾构隧道的接口处注浆回填

由于矿山隧道与盾构隧道接口处，盾构推进时对周边土体挠动，土体较容易坍塌，因此在该处注浆回填时，在灌注碎石后，马上用双液浆进行压注，使回填材料能在短时间内达到一定的强度，防止水土流失。

双液浆配比如下（1M3）：

A液

B液

水泥（Kg）

膨润土（Kg）

水（L）

水玻璃（L）

480

55

720

130

混合率：

11％，凝固时间8～12秒。

4．盾构推进

综合上述，盾构推进关键控制盾构在矿山隧道内行走轴线及盾尾与管片外周之间的间隙，即控制推进千斤顶行程差和根据盾尾间隙进行管片选形。

1）推进参数：

推进速度10～30mm；

推进千斤顶行程差，每推进一环后差值为17mm；

推力在30～100T；

铰接千斤顶行程差为40mm（左短右长，推进方向）。

2）管片拼装：

模式L－11点→S－12点→L－1点→S－12点→L－11点…；

当盾尾单边间隙在10～15mm时，则马上进行管片选型和封顶块位置调整，如盾尾间隙（推进方向左侧）间隙再10～15mm时，应根据前一环管片的类型及封顶块位置，选择标准环管片，相反则选择左曲环管片；

当需拼装曲型环管片时，其推进千斤顶行程差必须满足曲型管片的宽度差34～41mm。

5．回填施工

1）建筑间隙压注回填

管片与矿山隧道的间隙的回填在每推进1环时进行。

压注位置在盾构后第3环开始，首先用碎石进行初步回填（从管片注浆口压注），再推进4环后用单液水泥浆再压注。

压注碎石顺序从隧道底部开始，首先压注底部，然后压注左右两上角。

其压注压力，初始压力在0.1MPa，正常压力控制在0.2MPa，最高压力不超过0.3MPa，在压注时应逐步循环压注，压力逐步提高，不允许一次压注完毕。

压注单液水泥浆压注点在隧道左右两上角（±

36°

）。

单液注浆压力，初始压力在0.1~0.2MPa，正常压力控制在0.2～0.3MPa，最高压力不超过0.3MPa。

压注量计算参数：

单边间隙200mm，管片外径6000mm，矿山隧道内径6400mm，碎石堆积密度1550Kg/m3。

碎石：

压注体积V＝4.7m3/环，压注数量M＝7242Kg/环。

单液水泥浆：

主要充填碎石间间隙为1.6m3/环。

单液水泥浆配比：

水泥：

0.6，水泥为硅酸盐425＃。

如在压注过程中，浆液泄漏严重，则采用双液注浆，配比如下：

260

80

810

70.4

浆液凝固时间20～30秒。

混合率7.6%。

压注设备放置：

6M3空压机防止在车架后，压注机放置在控制室车架前的通道平台上，材料可利用单轨梁进行运输至压注设备。

灌砂操作步序：

1.开机前的准备

1）检查电控系统各线路接点是否牢固和有无漏电现象。

2）观察油标，检查减速器内润滑油是否充足。

3）检查机械各部分的联结紧固是否正确可靠。

4）短时运转一下机器，以便于掌握转动情况（注意运转方向是否与箭头方向一致，但切勿长时间空转）。

5）检查施加于橡胶密封板的夹紧力，先用手搬动夹紧装置杆的螺母，初步压紧。

然后再使用板手上紧2～3圈，直到密封板处不漏气为止。

密封板夹紧程度如何，可通过以下两种方法的其中之一进行检查：

a.弯折输料管，打开风路阀门，压力大约在0.3Mpa时，密封板处没有压气泄出；

b.转动机器约1/2圈，当停机时，转子立即停止并向后转动稍许（由于压紧橡皮的弹性所致）。

2.开始喷射作业的操作方法

准备工作完毕，就可向机内加入拌合料，此时机器操作者应首先打开总阀门，上风管的阀门开启1/3圈，再调整下风管（到旋流器的压风）到大约0.05-0.1Mpa空载风压（取决于输送距离）。

这时机器操作工可以开动机器，开始喷砼作业。

现在的工作压力大约0.2-4Mpa，根据拌合料水灰比和输送距离大小，调整通往旋流器的风压，直到喷射工认为射流速度适当（喷距0.6-1m时），下风管阀门调整确定之后，再次开启上风管阀门，直到机器余气口处没有较多的物料泄出为止。

3.停止喷身

A、停机，把输送管路中剩余的物料吹出去。

B、当管路干净后，没有物料从喷头喷出时，再关闭喷头处的水阀。

C、最后关闭总风管阀门

短暂中断喷射作业时拌合料可以存留在料斗中：

长时间停顿或喷砼作业结束，要首先停止加料，让机器继续运转，直到料斗和转子料腔中的残料出完为止。

同时要加少许湿砂石把料斗和转子料腔中的残料清洗喷射出去。

2）竖井回填

竖井离盾尾20环后，开始进行回填。

首先对竖井相对与隧道内前后10环进行二次注浆，完毕后，竖井进行石粉回填，回填必须分层进行，每层的厚度为200～300mm，机械夯实。

A．在竖井与矿山隧道交接上拱处，底部横向安放Φ20钢筋每200mm一道，再在Φ20钢筋上安放Φ6钢筋网格（钢筋间距100mm），然后浇捣300mm厚C20混凝土。

B．待混凝土达到强度后，将竖井“工22”型钢架拆除，拆除高度为800mm，再进行回填夯实施工，如此循环直到竖井完成回填。

6．管片防水改良

由于盾构在矿山隧道进行推进，其推力可能达不到管片止水带的压密要求，因此为保证管片嵌缝的防水效果，在管片离手孔30mm处（外侧）沿管片单边增加一道的遇水膨胀止水带，止水带宽度：

30×

1~3mm，根据实际情况，选取止水带的厚度。

7．隧道管片拼装及紧固

在每安装一片管片后，先用人工将管片连接螺杆进行初步紧固；

待安装完一环后，再用高速气扳机对螺栓进行修紧。

在安装管片时，推进千斤顶的压力应设定为拼装压力（拼装压力：

5MPa）。

三）监测

1．地表监测

沿轴线地表每隔5环，布置沉降监测点，控制范围＝隧道埋深深度＋隧道直径，在23～25米、轴线外15～25米左右范围内，并根据测点的沉降量及时调整控制范围；

水准测量一般每天两次。

2．地下管线监测

在地下地表布设沉降测点，布点原则上沿管线6米一个，在水管的交接处布置一沉降点，用精密水准仪监测各测点的沉降，并将变化情况及时反馈给工程部。

水准测量控制范围根据盾构推进情况：

控制范围＝隧道埋深深度＋隧道直径，在23～25米、轴线外15～25米左右范围内，并根据测点的沉降量及时调整控制范围；

水准测量一般每天两次，当沉降速度过快（大于3mm/d）或累积沉降量过大（超过1.5cm）时，适当增加监测次数。

监测直到地表，建筑物沉降稳定、收敛为止。

作业仪器、人员及观测时间

1）仪器配置：

蔡司Ni007补偿式自动安平精密水准仪、线条式铟瓦水准标尺、LEICATC1010型全站仪、PC-E500袖珍型计算机、惠普袖珍计算机、微机。

2）监测人员：

测量工程师二人、测量工一人。

测量时间：

上午7：

00——9：

00；

下午3：

00——5：

00。

3．隧道轴线监测及隧道收敛测量

矿山法隧道每5米测量一次隧道轴线。

盾构每推进一环管片，测量盾构轴线，管片轴线，盾尾间隙，测量频率为每一环一次，当轴线，盾盾构轴线，盾尾间隙发生偏离现象，则每推进半环（600mm）测量一次。

隧道收敛监测频率每一天一次，当收敛超出警戒值±

30mm时，收敛监测频率每天3次。

四）安全措施

盾构在成洞隧道内推进是一项比较特殊的工艺，在施工中更应强化安全工作，所有施工人员必须经三级安全教育才能进入施工现场。

施工前由技术人员对所有参加施工的人员进行技术工艺，操作要领，操作顺序和注意事项的交底，明确各人的岗位和职责。

现场必须由专人负责安全生产。

在成洞隧道内推进期间，加强对周围环境的观测和测量，并及时将数据信息反馈技术部门，以便及时调整盾构推进参数和强化相应保护措施，确保每天向操作人员进行施工任务操作字颂和安全技术交底并有记录。

在灌砂施工中，操作工人必须戴好护目镜，手套。

五）紧急处理措施

当地表发生沉降时则按“地表沉降及坍塌紧急处理程序”进行处理。

如盾构机与矿山隧道初衬发生相碰，则马上进行盾构轴线纠偏，纠偏的原则按上述“盾构推进施工”进行。

在关键点推进控制时，由于考虑到盾构隧道与矿山隧道交接处容易发生坍塌和漏水，因此必须准备木方，快干水泥，砂包，注浆设备，以便能马上进行封堵施工，同时加强该处的地表沉降监测工作，要求每天监测4次，如地表沉降超出警戒值－25mm时，则每3小时监测一次，直到沉降稳定为止。

七、附设记录文件

1．附：

盾构推进顺序图，导台施工图。

2．高速气扳机技术性能

型号：

BG110

拧紧螺栓直径（mm）：

≤M100

工作气压（MPa）：

0.49～0.63

空载转速（r/min）：

4500

空载耗气量（L/s）：

116

积累转矩（N.m）：

36400

边心距（mm）105

气管内径（mm）：

25

传动四方尺寸（mm）：

63.5

全长（mm）：

688

重量（Kg）：

60