盾構(gòu)施工工藝、施工測量與質(zhì)量管理淺析

1、盾構(gòu)施工工藝、施工測量與質(zhì)量管理淺析 1.盾構(gòu)施工技術(shù)發(fā)展簡述2.盾構(gòu)施工準備3.施工工藝及控制要點4.施工測量與監(jiān)控量測5.質(zhì)量通病及預(yù)防措施6.主要風(fēng)險及預(yù)防措施 目錄 1.盾構(gòu)施工技術(shù)發(fā)展簡述1.1盾構(gòu)及其工作原理1.2盾構(gòu)分類1.3盾構(gòu)的開發(fā)與應(yīng)用1.4北京地鐵盾構(gòu)選型 盾構(gòu)（英文名稱為“shield machine”），是一種用于軟土隧道暗挖施工，具有金屬外殼，殼內(nèi)裝有整機及輔助設(shè)備，在其掩護下進行土體開挖、土渣排運、整機推進和管片安裝等作業(yè)，而使隧道一次成型的機械。 盾構(gòu)是一種隧道掘進的專用工程機械，現(xiàn)代盾構(gòu)集機、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削土體、輸送土渣、拼裝隧道襯

2、砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能。盾構(gòu)已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程。 盾構(gòu)的工作原理就是一個鋼結(jié)構(gòu)組件沿隧道軸線邊向前推進邊對土壤進行掘進。這個鋼結(jié)構(gòu)組件的殼體稱“盾殼”，盾殼對挖掘出的還未襯砌的隧道段起著臨時支護的作用，承受周圍土層的土壓、承受地下水的水壓以及將地下水擋在盾殼外面。掘進、排土、襯砌等作業(yè)在盾殼的掩護下進行。 1.1盾構(gòu)及其工作原理（1）按斷面形狀分類 盾構(gòu)根據(jù)其斷面形狀可分為：單圓盾構(gòu)、復(fù)圓盾構(gòu)（多圓盾構(gòu)）、非圓盾構(gòu)。其中復(fù)圓盾構(gòu)可分為雙圓盾構(gòu)和三圓盾構(gòu)；非圓盾構(gòu)可分為橢圓形盾構(gòu)、矩形盾構(gòu)、馬蹄形盾構(gòu)、半圓形盾構(gòu)。復(fù)圓盾構(gòu)和非圓盾構(gòu)統(tǒng)稱為“異形盾構(gòu)”（2）按支護地層的

3、形式分類 按支護地層的形式分類，主要分為自然支護式、機械支護式、壓縮空氣支護式、泥漿支護式、土壓平衡支護式五種類型。 1.2盾構(gòu)分類（3）按開挖面與作業(yè)室之間隔板的構(gòu)造分類 按開挖面與作業(yè)室之間隔板的構(gòu)造可分為全敞開式、部分敞開式及閉胸式三種。 1.2盾構(gòu)分類全敞開式盾構(gòu) 1.2盾構(gòu)分類初期開放型手掘式盾構(gòu)開挖面盾構(gòu)管片 1.2盾構(gòu)分類敞開式盾構(gòu)部分敞開式盾構(gòu)（網(wǎng)格擠壓式盾構(gòu)） 1.2盾構(gòu)分類閉胸式盾構(gòu) 1.2盾構(gòu)分類泥水加壓平衡盾構(gòu) 1.2盾構(gòu)分類土壓平衡盾構(gòu)復(fù)合盾構(gòu)（混合盾構(gòu)） 1.2盾構(gòu)分類第一臺德國盾構(gòu)的開發(fā)：1896年，德國人哈姬（Haag）在柏林為第一臺德國盾構(gòu)申請了專利。這是一臺

4、用液體支撐隧道工作面并把開挖倉密封作為壓力倉的盾構(gòu)。泥水加壓盾構(gòu)的開發(fā)與應(yīng)用：1964年英國摩特亥(MottHay)和安德森（Anderson）及約翰巴勒特（JohnBartlett）申請了泥水加壓平衡盾構(gòu)的專利。1967年第一臺用刀盤切削土體和水力出渣的泥水盾構(gòu)在日本投入使用，這臺盾構(gòu)由三菱公司制造，其直徑為3.1m。土壓平衡盾構(gòu)的開發(fā)：1963年，日本Sato Kogyo公司首先開發(fā)出土壓平衡盾構(gòu)。1974年第一臺土壓平衡盾構(gòu)在日本東京使用，用于掘進長1900m的隧道，該盾構(gòu)由日本IHI（石川島播磨）公司制造，其外徑為3.72m。復(fù)合盾構(gòu)的開發(fā)：1985年，Wsyss&Freytay公司和

5、海瑞克公司申請了復(fù)合盾構(gòu)的專利。1953年，東北阜新煤礦用直徑2.6m的手掘式盾構(gòu)及小混凝土預(yù)制塊修建疏水巷道這是我國首條用盾構(gòu)法施工的隧道。1989年，上海地鐵施工采用土壓平衡及泥水平衡盾構(gòu)機。1995年，廣州地鐵一號線施工采用土壓平衡及泥水平衡盾構(gòu)機。1999年，北京在亮馬河污水工程首次采用現(xiàn)代盾構(gòu)技術(shù)施工。2001年，北京地鐵五號線在雍和宮段進行盾構(gòu)施工試驗。 1.3盾構(gòu)的起源與發(fā)展 為了滿足在城市繁華地區(qū)及一些特殊工程的施工，大量的盾構(gòu)法施工新技術(shù)應(yīng)運而生。這些新型盾構(gòu)技術(shù)不僅解決了一些常規(guī)技術(shù)難以解決的施工問題，而且使得盾構(gòu)技術(shù)的效率、精度和安全性都大大提高。這些新技術(shù)主要反應(yīng)在以下

6、三個方面： （1）施工斷面的多元化，從常規(guī)的單園形向雙圓形、三圓形、方形、矩形及復(fù)合斷面發(fā)展。 （2）施工新技術(shù)，包括進出洞技術(shù)、地中對接技術(shù)、長距離施工、急曲線施工、擴徑盾構(gòu)施工法、球體盾構(gòu)施工法等。 （3）隧道襯砌新技術(shù)，包括壓注混凝土襯砌、管片自動化組裝、管片接頭等技術(shù)。 1.3.1盾構(gòu)法施工新技術(shù)雙圓盾構(gòu) 1.3.1盾構(gòu)法施工新技術(shù)三圓盾構(gòu) 1.3.1盾構(gòu)法施工新技術(shù)子母式盾構(gòu) 1.3.1盾構(gòu)法施工新技術(shù)擴徑盾構(gòu)小半徑曲線（急曲線） 1.3.1盾構(gòu)法施工新技術(shù)1.4.1隧道所穿越地層的地質(zhì)水文條件1.4.2隧道所穿越區(qū)域地表條件1.4.3盾構(gòu)選型原則 1.4北京地鐵盾構(gòu)選型粘性土及粉土

7、層（粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土）；砂性土層（粉細砂、中細砂、中砂、中粗砂，部分石英含量大）；砂卵石地層（一般粒徑35mm,西部515mm,最大超過40cm以上）;粘質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土、中細砂互層；中砂、粉質(zhì)粘土、砂卵石互層；局部會碰到強風(fēng)化巖；上層滯水;潛水;淺層承壓水;城市特殊水。 1.4.1隧道所穿越地層的地質(zhì)水文條件典型地層：砂礫石/砂卵石地層 1.4.1隧道所穿越地層的地質(zhì)水文條件典型地層：砂礫石、沙層與粘土/粉土互層典型地層：粉細沙粉土粘土地層北京市地下建有大量的各種管線，特別是城市中心地區(qū)，舊有管道因年代久遠，損壞嚴重，實際存在大量的滲漏。城市殘余水的存在，導(dǎo)致地層中土體已含水達到飽和，并且

8、存在大小不一、形狀不規(guī)則的空穴，盾構(gòu)施工中往往會出現(xiàn)突發(fā)性和大面積的沉陷，危害較大。商業(yè)繁華地帶；房屋密集及舊有民房；多處于交通要道；既有構(gòu)筑物眾多. 1.4.2隧道所穿越區(qū)域地表條件盾構(gòu)機技術(shù)水平先進可靠并適當(dāng)超前，符合我國國情；所選盾構(gòu)機應(yīng)滿足北京市地鐵規(guī)劃各條隧道所穿越地層不同地質(zhì)與水文條件的施工需要；能夠滿足淺埋或超淺埋地鐵隧道施工以及穿越大量房屋建筑之下施工的需要，即要求盾構(gòu)機對控制地表沉降配備足夠的功能和具有良好的操作性能；盾構(gòu)機能夠適應(yīng)北京地下構(gòu)筑物眾多的特點，必要時，可實現(xiàn)隧道（盾構(gòu)機）內(nèi)清除或撤換障礙物的施工； 盾構(gòu)機在設(shè)計方面應(yīng)考慮北京地鐵隧道施工需要多次拆卸、多次組裝和可

9、能應(yīng)用于多項隧道工程的實際特點。 1.4.3盾構(gòu)選型原則 1.4北京地鐵盾構(gòu)選型 目前北京地鐵盾構(gòu)施工均采用土壓平衡盾構(gòu)，刀盤形式有面板式和輻條式兩種。輻條式刀盤 1.4北京地鐵盾構(gòu)選型開挖面土、水刀盤千斤頂管片刀盤驅(qū)動土倉螺旋輸送機管片拼裝機刀盤盾體管片臺車1臺車2臺車3臺車4臺車5皮帶運輸機土壓平衡原理示意圖 1.4北京地鐵盾構(gòu)選型 土壓平衡盾構(gòu)是指在推進時靠由刀盤切削下來的土體使開挖面地層保持穩(wěn)定的一類盾構(gòu)。盾構(gòu)推進時，向土倉內(nèi)注入添加劑（塑流化改性材料），與開挖面切削下來的土體在土倉內(nèi)充分攪拌，形成具有一定塑流性和透水性低的塑流體。依靠控制和調(diào)節(jié)推進速度、螺旋輸送機轉(zhuǎn)速，控制土倉內(nèi)泥土

10、形成的壓力，與開挖面上的土、水壓力相抗衡，同時一邊掘進一邊出土，排土量等于開挖量，使開挖面地層始終保持相對穩(wěn)定，從而實現(xiàn)盾構(gòu)機始終在保持動態(tài)平衡的條件下連續(xù)向前推進。 土壓平衡盾構(gòu)工作原理實現(xiàn)的關(guān)鍵在于土倉內(nèi)切削下來的土體，必須具有適當(dāng)?shù)乃苄粤鲃有院洼^低的透水性。因而針對不同地質(zhì)條件，向土倉內(nèi)添加材料以調(diào)整土倉內(nèi)棄土的塑流性和透水性，保證螺旋輸送機排土順暢，是實現(xiàn)土壓動態(tài)平衡的關(guān)鍵。2.1技術(shù)準備階段2.2物資準備階段2.3人員準備階段2.4場地布置階段 2.盾構(gòu)施工準備階段的監(jiān)理了解工程條件審批施工組織設(shè)計收集地面建筑物與地下管線調(diào)查資料進行分析風(fēng)險源識別與分析，審批專項方案審批項目進度計劃

11、審查盾構(gòu)施工輔助工程（包括進出洞、聯(lián)絡(luò)通道和其它附屬工程、盾構(gòu)防水等）專項施工方案檢查質(zhì)量保證體系與綠色、環(huán)保和文明施工體系 2.1技術(shù)準備階段審查盾構(gòu)機及大型運輸、吊裝設(shè)備狀態(tài)檢查盾構(gòu)施工配套垂直運輸設(shè)備、水平運輸設(shè)備（龍門吊、電瓶車、管片車、渣土車等）檢查漿液制備與泵送設(shè)備（攪拌站、漿液輸送泵、漿液車）審查盾構(gòu)始發(fā)、過站、接收用鋼結(jié)構(gòu)（反力架、反力環(huán)、基座、過站小車）檢查盾構(gòu)服務(wù)管線及運輸通道（供水管、排水管、盾構(gòu)機供電電纜、隧道內(nèi)照明、軌道、枕木、走道板、管鉤等）了解盾構(gòu)配件及耗材（刀具、配件、盾尾密封脂、泡沫、膨潤土、潤滑油脂等）檢查現(xiàn)場臨時用電、臨時用水材料，應(yīng)急發(fā)電設(shè)備狀況。檢查場

12、地內(nèi)裝載、搬運設(shè)備（裝載機、叉車、挖掘機）工地通用機械（空壓機、電焊機、切割機等）的檢查 2.2物資準備階段檢查組織機構(gòu)檢查崗位職責(zé)資料檢查管理人員安全教育、業(yè)務(wù)培訓(xùn)檢查作業(yè)工人安全教育、業(yè)務(wù)培訓(xùn)檢查上崗持證狀態(tài)檢查人員勞動合同，工傷等各項保險等資料 2.3人員準備階段 盾構(gòu)施工場地布置應(yīng)統(tǒng)籌考慮，協(xié)調(diào)合理，綠色施工。主要包括：垂直運輸系統(tǒng)、拌漿系統(tǒng)、臨時水電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、棄土坑、管片堆場及其他設(shè)施等。沉淀池冷卻塔棄土坑攪拌站管片堆場充電間50噸龍門吊始發(fā)井 2.4場地布置箱變 2.4場地布置龍門吊冷卻塔漿液攪拌站塔吊 2.4場地布置箱變充電間棄土坑管片堆場 3.施工工藝

13、及控制要點3.1工藝流程3.2下井組裝3.3聯(lián)動調(diào)試3.4初始掘進3.5正常掘進3.6到達接收3.7解體吊裝3.8盾構(gòu)過站3.9管片生產(chǎn)解體吊裝盾構(gòu)施工工藝流程圖 3.1工藝流程吊裝設(shè)備就位組裝場地的準備始發(fā)基座安裝與軌道鋪設(shè)臺車吊裝與管線連接主機吊裝與連接安裝反力架主機定位與臺車連接空載調(diào)試安裝負環(huán)管片負載調(diào)試盾構(gòu)下井組裝調(diào)試流程圖 3.2下井組裝3.2.1組裝調(diào)試流程 3.2下井組裝（二）軌道鋪設(shè)（一）始發(fā)基座安裝 3.2下井組裝（四）電瓶車吊裝下井（三）臺車吊裝下井（六）中體吊裝下井 3.2下井組裝（五）螺旋機吊裝下井（八）中、前體連接（七）前體吊裝下井 3.2下井組裝（九）刀盤吊裝下井

14、 3.2下井組裝（十）管片拼裝機吊裝下井 3.2下井組裝（十一）盾尾吊裝下井（十二）螺旋機安裝（十二）螺旋機安裝說明：盾尾與螺旋機根據(jù)豎井情況安裝順序可以互換。（十三）反力架安裝（豎井內(nèi)） 3.2下井組裝（十三）反力架安裝（車站內(nèi)）吊裝作業(yè)前，吊裝方案必須經(jīng)專家論證批準。盾構(gòu)吊裝由具有資質(zhì)的專業(yè)隊伍作業(yè)，每班作業(yè)前按起重作業(yè)安全操作規(guī)程進行安全技術(shù)交底，嚴格按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。根據(jù)盾構(gòu)機部件重量及場地條件確定吊車的吊裝能力，經(jīng)過驗算選擇合適的吊車。 吊裝作業(yè)區(qū)應(yīng)做地基承載力檢測，且保證作業(yè)區(qū)內(nèi)地下無空洞，并鋪設(shè)鋼板，防止地層不均勻沉陷。探明吊裝作業(yè)區(qū)地面架空線與地下管線情況，對影響范圍內(nèi)的管線進行

15、保護和監(jiān)測。盾體吊裝前應(yīng)對始發(fā)基座進行精確定位和固定牢固。大件吊裝時應(yīng)對始發(fā)井進行嚴密的觀測，掌握其變形與受力狀態(tài)。盾構(gòu)吊裝時，在大型部件上加4根纜繩，嚴格控制被吊部件的旋轉(zhuǎn)、擺動，確保準確到達指定位置。3.2.2控制要點 3.2下井組裝 盾構(gòu)機組裝和連接完畢后，即可進行空載調(diào)試。主要調(diào)試內(nèi)容為:液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、以及各種儀表的校正。著重觀測刀盤轉(zhuǎn)動和端面跳動是否符合要求。 空載調(diào)試證明盾構(gòu)機具有工作能力后即可進行負載調(diào)試。負載調(diào)試的主要目的是檢查各種管線及密封的負載能力，使盾構(gòu)機的各個工作系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)達到滿足正常生產(chǎn)要求的工作狀態(tài)。通常試掘進時間即為對設(shè)備負

16、載調(diào)試時間。3.3.1調(diào)試內(nèi)容 3.3聯(lián)動調(diào)試3.3.2控制要點檢驗盾構(gòu)機供電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、弱電控制系統(tǒng)、同步注漿系統(tǒng)、泡沫系統(tǒng)、管片運輸拼裝系統(tǒng)等是否能夠正常工作。不僅對各個系統(tǒng)做單獨調(diào)試，還必須做整機試運轉(zhuǎn)，尤其注意刀盤能否正常轉(zhuǎn)動。聯(lián)動調(diào)試必須由專業(yè)人員或在廠家指導(dǎo)下進行。 3.4初始掘進整體始發(fā)3.4.1始發(fā)方式：整體始發(fā)與分體始發(fā)分體始發(fā)端頭加固 在盾構(gòu)始發(fā)和到達之前，一般要根據(jù)洞口地層的穩(wěn)定情況評價地層，并采取有針對性的加固處理措施。加固區(qū)地層應(yīng)滿足強度和滲透性的要求，加固完成后要對地層進行取芯并進行強度試驗。常用的加固方法有攪拌樁、旋噴樁、注漿法、SMW工法、冷凍法等。加固后土

17、體旋噴樁加固 3.4初始掘進3.4.2始發(fā)準備取芯檢測 在圍護結(jié)構(gòu)破除后，為保證盾構(gòu)在始發(fā)時不致于因刀盤懸空而產(chǎn)生盾構(gòu)“低頭”現(xiàn)象，需要在始發(fā)洞口內(nèi)安設(shè)始發(fā)導(dǎo)軌。洞口破除 根據(jù)經(jīng)驗，一般在盾構(gòu)始發(fā)和到達前一個月左右開始洞口圍護結(jié)構(gòu)的破除。 3.4初始掘進3.4.2始發(fā)準備洞口破除始發(fā)導(dǎo)軌安裝洞門密封裝置的安裝 洞口密封裝置是為盾構(gòu)在始發(fā)和到達時防止?jié){液和泥水外泄所用，常用的有壓板式和折頁式兩種。 3.4初始掘進3.4.2始發(fā)準備壓板式密封裝置折頁式 負環(huán)管片安裝準備：一般情況下，負環(huán)管片在盾殼內(nèi)的正常安裝位置進行拼裝。在安裝負環(huán)管片之前，為保證負環(huán)管片不破壞盾尾刷，保證負環(huán)管片在拼裝好以后能順

18、利向后推進，在盾殼內(nèi)安設(shè)厚度不小于盾尾間隙的方木（或型鋼），以使管片在盾殼內(nèi)的位置得到保證。負環(huán)管片在盾構(gòu)千斤頂作用下向后移動過程中，要注意不要使管片從盾殼內(nèi)的方木（或型鋼）上滑落。 3.4初始掘進3.4.3負環(huán)管片拼裝3.4.4始發(fā)掘進 隨著負環(huán)管片和正環(huán)管片的安裝，刀盤開始切削到土體，螺旋輸送機開始出土，盾構(gòu)開始掘進，直至初始掘進完成。洞口端頭加固應(yīng)達到設(shè)計要求。洞門破除前要進行加固區(qū)域的取芯試驗和洞口水平打孔觀察，確保洞門破除安全。洞門破除后，檢查洞門內(nèi)周邊的鋼筋等是否清除干凈，以免妨礙盾構(gòu)掘進時刀盤轉(zhuǎn)動。洞口密封裝置的安裝要牢固，采用壓板式密封裝置時，隨著盾尾脫離或進入豎井，及時調(diào)整壓

19、板的位置。負環(huán)管片拼裝位置要準確，脫出盾尾后要及時固定。 3.4初始掘進3.4.5控制要點負環(huán)管片拼裝盾構(gòu)在空載向前推進時，主要控制盾構(gòu)的推進油缸行程和限制盾構(gòu)每一環(huán)的推進量。要在盾構(gòu)向前推進的同時，檢查盾構(gòu)是否與始發(fā)基座、始發(fā)洞口發(fā)生干涉或是否有其它異常情況，確保盾構(gòu)安全的向前推進。為避免刀盤上的刀頭損壞洞口密封裝置,在刀頭和密封裝置上涂抹黃油以減少摩擦力。盾尾鋼絲刷需安裝牢固,在拼負環(huán)前人工將盾尾鋼絲刷中填充滿盾尾油脂。盾構(gòu)在未完全進入洞門前，在盾殼上焊接防扭轉(zhuǎn)裝置，并隨盾構(gòu)的推進逐次割除。始發(fā)時盾構(gòu)坡度可略大于設(shè)計坡度, 在穿越加固區(qū)域施工時,土壓力設(shè)定值應(yīng)略低于理論值,推進速度不宜過快

20、, 施工過程中根據(jù)地層變形量等信息反饋,對土壓力設(shè)定值、推進速度等施工參數(shù)進行調(diào)整。 3.4初始掘進3.4.5控制要點 3.4初始掘進3.4.5控制要點盾構(gòu)完全進入洞門12環(huán)后可進行初始注漿，選取注漿壓力時要綜合考慮地面沉降要求和洞門密封裝置的承受能力。前10環(huán)注漿壓力不宜過高，宜采用速凝型漿液。在中心刀距離土面3040cm時，開始轉(zhuǎn)動刀盤，并及時加入添加劑，并注意推力、刀盤扭矩的控制。盾構(gòu)在初始掘進階段須對地表變形進行監(jiān)測，沿軸線方向須布設(shè)沉降點，并加設(shè)橫斷面監(jiān)測點。盾構(gòu)始發(fā)階段應(yīng)注意控制盾構(gòu)推進的初始推力、刀盤扭矩等參數(shù)。 3.5正常掘進3.5.1渣土改良3.5.2土壓管理3.5.3掘進控

21、制3.5.4注漿管理3.5.5管片拼裝3.5.6開倉作業(yè)3.5.7控制要點 3.5.1渣土改良 渣土改良是盾構(gòu)順利掘進的重要環(huán)節(jié)，常用的渣土改良材料有泡沫、膨潤土、高分子材料等，施工中根據(jù)不同的地層，加入不同的渣土改良材料。土壓設(shè)定與土壓修正 土壓力P=P0=K0cz=K0(ihi)，i、hi為上覆土層的天然容重和土層厚度，K0 為側(cè)壓力系數(shù)。 在掘進施工之前，應(yīng)根據(jù)沿線隧道埋深、地質(zhì)和水文等參數(shù)，計算出土壓設(shè)定值，列表以指導(dǎo)施工。盾構(gòu)施工中的土壓及其管理影響因素多、涉及面廣、每個項目甚至不同的區(qū)段都有很大的變化，需要綜合考慮方能取得一個合理的初始值，并在實施過程中逐步獲得一個有效的土壓值，施

22、工中根據(jù)盾構(gòu)隧道沿線的實際土質(zhì)情況、隧道埋深變化、水文情況、地面建筑物和地下建筑物現(xiàn)狀及其抗變形能力、地面動載情況、監(jiān)測數(shù)據(jù)和初始掘進的具體經(jīng)驗，進行合理修正，維持開挖倉內(nèi)的水土壓力與設(shè)定土壓力的吻合性，保持開挖面的穩(wěn)定。盾構(gòu)掘進的出土管理 滿足土壓管理下的合理出土速度，主要靠控制螺旋輸送機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)，出土管理是進行土壓管理的有效措施。 3.5.2土壓管理 掘進時應(yīng)控制好掘進方向，在直線掘進時避免盾構(gòu)蛇行，在曲線掘進時適當(dāng)設(shè)置變向提前量，盡量減小糾偏幅度。在盾構(gòu)掘進中常糾偏、小角度糾偏從而達到減少地層擾動和地面沉降的效果。提前量的大小應(yīng)在實踐中不斷總結(jié)，提前量應(yīng)與隧道穩(wěn)定時的反方向偏移量相吻

23、合。 隧道曲線掘進和大角度糾偏易引起管片安裝的錯臺和整體隧道的反方向偏移，也應(yīng)引起高度重視。 3.5.3掘進控制注漿量及注漿壓力 考慮到糾偏引起的地層損失、盾構(gòu)殼體拖泥引起的地層損失、漿液體積收縮和具體的地層特點等因素，注漿時實際注漿量應(yīng)為理論空隙體積的120180，通常采用150。注漿壓力應(yīng)為保證足夠注漿量的最小值，同時應(yīng)與開挖倉內(nèi)的土壓力相匹配。注漿速度應(yīng)是使?jié){液充填速度與盾構(gòu)掘進速度一致。注漿速度過快，注漿壓力必然上升，易造成盾尾漏漿；注漿速度過慢，注漿充填效果不易達到要求，易引起地面沉降。二次補漿 盾構(gòu)施工后期沉降(盾尾后30-40米范圍內(nèi))主要來自土體固結(jié)。雖然沉降發(fā)展速度較慢，但累

24、計值占到總沉降量的30-50左右，及時二次補漿（特殊情況要三次補漿）是防止隧道后期沉降的有效措施。 3.5.4注漿管理惰性漿液與硬性漿液 惰性漿液：優(yōu)點-滿足充填空隙的要求；對盾尾刷的危害小；不會“糊住”盾尾；缺點-凝固慢；穩(wěn)定管片作用差；易造成隧道的偏移，尤其是隧道糾偏和曲線掘進時。 硬性漿液：優(yōu)缺點與惰性漿液正好相反。管片安裝頭必須擰緊，為避免管片旋轉(zhuǎn)過程中安裝頭單獨承受管片重量，應(yīng)將四條壓板均勻地接觸管片，避免拼裝過程中吊裝頭被拔出，破壞管片引起安全隱患。管片拼裝過程中，第一塊管片的位置尤為重要，它決定本環(huán)其他管片的位置及縫的寬窄。管片高于前一環(huán)相鄰管片則C塊的位置不夠，若低于相鄰塊，則

25、造成縱縫過大，防水性能降低。因此，第一塊應(yīng)平整好，防止形成喇叭口。當(dāng)拼裝兩塊相鄰塊時，應(yīng)用尺子量C塊空位的寬度，若寬度不夠大，須重新調(diào)整相鄰塊位置，確保C塊安裝的空間。管片拼裝應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的允許偏差。連接螺栓應(yīng)先逐步初步擰緊，脫出盾尾后再次擰緊。當(dāng)后續(xù)盾構(gòu)掘進至每環(huán)管片拼裝之前，應(yīng)對相鄰已成環(huán)的3環(huán)范圍內(nèi)管片螺栓進行全面檢查并復(fù)緊，擰緊力矩達到300NM。管片C塊安裝方法為先縱向搭接1/3，然后安裝器環(huán)向?qū)塊推頂?shù)筋A(yù)定位置再縱向插平。C塊及B1，B2相應(yīng)相鄰面止水條，應(yīng)在安裝前涂潤滑劑，潤滑劑為黃油或肥皂液，在管片縱向止水條上涂抹好。安裝時注意小心輕放，避免損壞管片和止水條。安裝管片時，其

26、他非操作人員不得進入安裝區(qū)。吊運管片時，吊運范圍內(nèi)不得站人。 3.5.5管片拼裝 盾構(gòu)掘進過程中會遇到刀具磨損、刀盤結(jié)泥餅、泡沫管堵塞等情況，在廣州、深圳等復(fù)合性地層中和北京砂卵石地層中施工時這些問題較易發(fā)生，需要進倉作業(yè)才能解決問題，開倉作業(yè)分為常壓開倉和壓氣開倉。 3.5.6開倉作業(yè) 常壓開倉氣體檢測常壓開倉作業(yè)（1）首先視開挖面地質(zhì)情況決定是否向刀盤前方注入稠膨潤土液，如開挖面為風(fēng)化巖層不需注入，如松散地層則需注入，待挖掘室內(nèi)排土完成后開始通風(fēng)進行倉內(nèi)氣體監(jiān)測，方法同常壓開倉。排土完成后向挖掘室內(nèi)充入壓縮空氣，調(diào)節(jié)到設(shè)定壓力后觀察壓力是否穩(wěn)定，壓力穩(wěn)定到設(shè)定值后需要進行地層穩(wěn)定性試驗，保

27、壓2小時后壓力無變化且地層無異常方可進行下一步操作。（2）壓氣人員3人一組，倉門開啟后組長首先在倉門口觀察開挖面的穩(wěn)定情況，如發(fā)現(xiàn)圍巖不穩(wěn)定則立即關(guān)閉倉門，同時上報，待項目部及相關(guān)方研究后再進行下一步行動；初步判斷圍巖穩(wěn)定后方可進行下一步工作。（3）依據(jù)減壓規(guī)范的來安排倉內(nèi)作業(yè)人員的工作時間和減壓時間；在壓氣作業(yè)過程中若有人員感到身體不適時，應(yīng)立即電話通知操倉員，操倉員安排該人員減壓出倉。加、減壓過程中人員感到身體不適時，應(yīng)立即電話通知操倉員，操倉員應(yīng)降低加、減壓的速度。（4）壓氣進倉其他操作同常壓開倉作業(yè)。 3.5.6開倉作業(yè) 壓氣開倉重視渣土改良。減小刀盤扭矩，降低刀盤磨損，可通過調(diào)整添加

28、劑注入量或降低推進速度來控制。一般刀盤扭矩控制在盾構(gòu)機設(shè)計額定扭矩的60以內(nèi)。推力控制在盾構(gòu)設(shè)計范圍內(nèi)，一般在設(shè)計總推力的80以內(nèi)?？刂贫軜?gòu)的轉(zhuǎn)動角，及時糾偏，保持良好的盾構(gòu)掘進姿態(tài)。加強管片等物資進場檢查和管片拼裝質(zhì)量控制，做好管片選型。加強出土管理與注漿管理，嚴格控制地面沉降。嚴格按程序進行開倉作業(yè)。做好盾構(gòu)機及配套的龍門吊、砂漿站、電瓶車等設(shè)備的維修保養(yǎng)工作，確保連續(xù)快速施工。加強對電瓶車駕駛?cè)藛T的安全責(zé)任心教育，嚴格按照操作規(guī)程操作，嚴禁超速、超載運行，確保施工安全。加強安全用電管理，尤其是對盾構(gòu)機10KV高壓電的管理。 3.5.7控制要點 3.6到達接收3.6.1接收方式：一般采用直

29、接接收的方式，特殊情況下可采用接收裝置接收。直接接收接收裝置接收 3.6到達接收3.6.2接收準備端頭加固洞口破除接收基座安裝洞口密封裝置的安裝盾構(gòu)推進至距接收井80100m時，進入盾構(gòu)推進的到達施工階段，進行全線貫通測量，根據(jù)盾構(gòu)的貫通姿態(tài)及掘進糾偏計劃進行推進，糾偏要逐步完成，每一環(huán)糾偏量不能過大。在盾構(gòu)距離接收井5060m時，選擇合理的掘進參數(shù)，逐漸放慢掘進速度，以確保盾構(gòu)掘進姿態(tài)良好為控制重點。盾構(gòu)刀盤距離貫通里程小于10m時，專人負責(zé)觀測接收洞口的變化情況，始終保持與盾構(gòu)司機聯(lián)系，及時調(diào)整掘進參數(shù)。在拼裝的管片進入加固區(qū)域后，漿液宜改為速凝型漿液。當(dāng)最后一環(huán)管片拼裝完成后，通過管片的

30、二次注漿孔，注入雙液漿進行封堵。注漿的過程中要密切關(guān)注洞門的情況，如發(fā)現(xiàn)有漏漿可立即停止注漿，等待漿液凝固后方可繼續(xù)補注。盾構(gòu)機進入接收井后及時對洞門口附近土體進行二次回填注漿，避免洞口地面下沉。盾構(gòu)接收基座高程宜比隧道軸線略低35cm。盾構(gòu)到達前，現(xiàn)場準備砂袋、水泵、水管、方木等應(yīng)急物資和工具。 3.6到達接收3.6.3控制要點吊裝 3.7解體吊裝刀盤解體運輸中體解體 盾構(gòu)過站包括盾構(gòu)主機過站、臺車過站及盾構(gòu)的檢修等任務(wù)。盾構(gòu)過站的移動方法多種多樣，根據(jù)盾構(gòu)移動的動力主要以輔助千斤頂頂推為主，也有以盾構(gòu)機自身千斤頂做動力頂推。根據(jù)盾構(gòu)托架與車站底板之間的滑移方式可分為托架下墊滑動托板式、托架

31、帶輪行走式和使用滾杠移動式等。目前常見的為過站小車過站。 3.8盾構(gòu)過站3.8.1過站方法盾構(gòu)穿越風(fēng)道 3.8盾構(gòu)過站盾構(gòu)過明挖車站 盾構(gòu)過暗挖車站盾構(gòu)調(diào)頭車站底板的準備，主要包括場地平整并在底板上鋪設(shè)鋼板，為盾構(gòu)過站小車提供平整且強度足夠的滾動面。盾構(gòu)平面移動和推進的準備，在過站小車下部鋪墊鋼板，并涂抹黃油，保證盾構(gòu)能夠平移。除此之外在底板 鋪設(shè)的鋼板上安裝推進反力座，左右兩個推進油缸在推進時，要保證盾構(gòu)及過站小車左右兩側(cè)移動的同步性。將盾構(gòu)接收到過站小車并固定好，保證移動過程中盾構(gòu)與過站小車不發(fā)生相對移動。過站小車底部固定的鋼板應(yīng)打磨處理光滑。 3.8盾構(gòu)過站3.8.2控制要點加工混凝土材

32、料進場鋼筋進廠模具清理模板支立涂刷脫模劑鋼筋骨架入模安裝預(yù)埋件保護層定位骨架成型澆注、成型蒸養(yǎng)拆模起吊混凝土拌制抹面水養(yǎng)、碼放貯存期養(yǎng)護出廠密封墊緩沖墊管片生產(chǎn)流程圖 3.9管片生產(chǎn)3.9.1工藝流程管片混凝土為C50混凝土，一般由管片廠自行攪拌，加強進場原材檢驗，嚴格控制攪拌質(zhì)量、入模時間、坍落度。嚴格控制振搗時間，避免過振和振搗不密實。嚴格控制蒸養(yǎng)的時間和蒸汽溫度的變化幅度，控制好脫模時間。管片碼放過程中，不得造成管片損傷。嚴格按照技術(shù)規(guī)范要求，進行三環(huán)拼裝試驗、抗?jié)B試驗等；定期對管片模具進行校驗。管片生產(chǎn)一般提前盾構(gòu)掘進3個月左右開始生產(chǎn)，盾構(gòu)掘進時達到一定的儲存量。 3.9管片生產(chǎn)3.

33、9.2控制要點4.1施工測量 4.1.1施工測量要求 4.1.2控制測量 4.1.3導(dǎo)向系統(tǒng)4.2監(jiān)控量測 4.2.1沉降原因與機理 4.2.2地層變形的規(guī)律 4.2.3地面及建筑物沉降監(jiān)測 4.2.4成型管片的監(jiān)測 4.施工測量與監(jiān)控量測 測量是地鐵施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，常因測量現(xiàn)場環(huán)境的復(fù)雜多變，觀測條件受天氣、洞內(nèi)條件（主要是大氣折光、大氣密度、光線強弱）等影響，因而在實際工作中應(yīng)采取相應(yīng)的措施來克服這些困難。 4.1施工測量（1）地鐵工程測量施測環(huán)境復(fù)雜，精度要求高。測量采用三維坐標法進行測量。（2）因各標段的施工時間和施工方法不同，為避免差錯，工作中不僅要作好本標段的測量，還要按照監(jiān)理工

34、程師的要求與臨近標段進行貫通聯(lián)測，做好工程測量的相互銜接。（3）地鐵工程隧道限界要求嚴格，凈空斷面尺寸測量采用解析法測量。（4）布設(shè)足夠的控制點，并精心做好標記，加強對控制點的保護和檢查，為保證測量精度，配備先進的測量儀器，使用先進的測量技術(shù)。（5）負責(zé)保存好全部的三角網(wǎng)點，水準網(wǎng)點和自己布設(shè)的控制點，防止移動和損壞，一旦發(fā)生損壞，及時報告監(jiān)理，并協(xié)商補救措施，及時處理。（6）全部的測量數(shù)據(jù)和放樣經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后，才能開展后序工作。（7）嚴格按照技術(shù)規(guī)范要求進行測量工作，并做好測量資料的管理。（8）嚴格貫徹二級測量復(fù)核制度，即公司精測組復(fù)核并交樁于工地項目部測量組，工地項目部測量組再行復(fù)

35、核并負責(zé)施工放樣測量，確保隧道精確貫通。 4.1.1施工測量要求 施工準備階段，施工單位會同設(shè)計單位和監(jiān)理，進行現(xiàn)場交接樁，辦理相關(guān)的交接樁手續(xù)。及時組織測量人員對有關(guān)的導(dǎo)線網(wǎng)、水準基點進行測量復(fù)核，檢查導(dǎo)線點的坐標和水準點高程的準確性，對測量結(jié)果平差后報監(jiān)理工程師，并將所計算的結(jié)果與原始資料進行分析對比，如果誤差在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，則將所移交的控制點作為施工放樣的基準點。如果超過誤差范圍，由設(shè)計單位進行修正，直到接受的控制點準確無誤后方可用于施工中，作為施工測量的依據(jù)。 4.1.2控制測量 在不受現(xiàn)場施工影響的地方布設(shè)施工測量導(dǎo)線網(wǎng)，以首級控制點為基礎(chǔ)，布設(shè)成附合線路。導(dǎo)線網(wǎng)的布設(shè)點置于不受

36、干擾，不易破壞、點與點之間通視良好的地方。導(dǎo)線點點位可利用城市已埋設(shè)的永久標志，或按城市導(dǎo)線點的標志埋設(shè)。點位布置完畢后，以已知的導(dǎo)線網(wǎng)點（GPS點）作為基準點，采用三維坐標法，使用全站儀測量附合導(dǎo)線上的每個點的坐標值，并經(jīng)平差后計算每個點的精確坐標。附合導(dǎo)線平均長度350米，測角中誤差2.5，最弱點的中誤差15，相鄰點的相對中誤差8，導(dǎo)線全長相對閉合差1/40000。 4.1.2控制測量為了保證本標段與相鄰標段的貫通，導(dǎo)線測量的控制點貫通連接到相鄰標段所用的兩個以上控制點。在盾構(gòu)始發(fā)井完成以后，在盾構(gòu)始發(fā)前進行兩次完整的聯(lián)系測量。聯(lián)系測量是將地面測量數(shù)據(jù)傳遞到隧道內(nèi)，以便指導(dǎo)隧道施工。具體方

37、法是將施工控制點通過布設(shè)趨近導(dǎo)線和趨近水準路線，建立近井點，再通過近井點把平面和高程控制點引入豎井下，為盾構(gòu)掘進提供井下平面和高程依據(jù)。（1）聯(lián)系測量 4.1.2控制測量由于地下隧道設(shè)計覆土厚度越來越大，必須采用豎井施工作業(yè)，而豎井的開口卻相對較小，因而使盾構(gòu)始發(fā)邊相對較短，從而使得始發(fā)邊方位角的精度變得尤為重要。因此我們一般采用鋼絲法來做現(xiàn)場的聯(lián)系測量。如圖1所示，從地面近井點向地下采用吊鋼絲的方法進行施測，首先利用經(jīng)檢驗合格的地面控制點將方位傳遞到鋼絲L1、L2上。地面坐標方位的傳遞和聯(lián)系導(dǎo)線測量均按精密導(dǎo)線測量的精度進行。外業(yè)要求水平角觀測四測回，每測回間較差小于3，距離正倒鏡往返測。距

38、離觀測時每條邊均往返觀測，各兩測回，每測回讀數(shù)兩次，并測定溫度和氣壓，現(xiàn)場輸入全站儀進行氣象改正，儀器的加乘常數(shù)也同時自動改正。圖1 4.1.2控制測量用全站儀做邊角測量，豎井定位時，可在井口預(yù)先架設(shè)一個牢固的框架，在框架合適的部位固定兩根鋼絲L1、L2。鋼絲底部懸掛重錘并使重錘浸入設(shè)置在井底相應(yīng)部位的油桶內(nèi)，重錘與油桶不能接觸。鋼絲在重錘的重力作用下被張緊且由于桶內(nèi)油的阻尼作用能較快的處于鉛垂位置。因此，鋼絲上任意一點的平面坐標均相同，起到了傳遞坐標的作用。經(jīng)過井上井下聯(lián)系三角形（如圖2）的解算，將地面控制點的坐標和方位角通過投影點L1、L2 傳遞至井下的導(dǎo)線點B1，B2。以B1B2邊為始發(fā)

39、邊進行坐標的傳遞。在盾構(gòu)掘進過程至150m處、300400m處和距離貫通面150m200m處分別進行一次上述工作的檢測，以保證始發(fā)邊的精確性。圖2 4.1.2控制測量（2）高程的傳遞 在進行傳遞高程之前，首先將高程引測到基坑外方便使用且牢固的水準點上。在傳遞高程時，同時用兩臺水準儀，兩根水準尺和一把經(jīng)檢驗的鋼尺。高程傳遞布置如圖所示。a重錘基坑開挖面地面水準點水準儀地面水準尺鋼架鋼尺水準儀墻體r1br2 高程傳遞布置示意圖 4.1.2控制測量以德國VMT公司的SLS-T系統(tǒng)為例，主要有以下四部分組成:（1）具有自動照準目標的全站儀。主要用于測量(水平和垂直的)角度和距離、發(fā)射激光束。（2）EL

40、S(電子激光系統(tǒng))，亦稱為標板或激光靶板。這是一臺智能型傳感器，ELS接受全站儀發(fā)出的激光束，測定水平方向和垂直方向的入射點。坡度和旋轉(zhuǎn)也由該系統(tǒng)內(nèi)的傾斜儀測量，偏角由ELS上激光器的入射角確認。ELS固定在盾構(gòu)機的機身內(nèi)，在安裝時其位置就確定了，它相對于盾構(gòu)機軸線的關(guān)系和參數(shù)就可以知道。 4.1.3導(dǎo)向系統(tǒng) 現(xiàn)在的盾構(gòu)機都裝備有先進的自動導(dǎo)向系統(tǒng)，有英國ZED系統(tǒng)，日本演算工房，德國的PPS測量系統(tǒng)和VMT公司的SLS-T系統(tǒng)以及上海力信RMS-D導(dǎo)向系統(tǒng)。（3）計算機及隧道掘進軟件。 SLS-T軟件是自動導(dǎo)向系統(tǒng)的核心，它從全站儀和ELS等通信設(shè)備接受數(shù)據(jù)，盾構(gòu)機的位置在該軟件中計算，并以

41、數(shù)字和圖形的形式顯示在計算機的屏幕上，操作系統(tǒng)采用Windows系統(tǒng)，確保用戶操作簡便。 管 片 盾構(gòu)機主控室 激光全站儀 后視棱鏡 黃盒子 盾構(gòu)機 顯示屏 工業(yè)計算機 控制盒 ELS 靶 SLS-T 導(dǎo)向系統(tǒng)圖 （4）黃色箱子。 它主要給全站儀供電,保證計算機和全站儀之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。 4.1.3導(dǎo)向系統(tǒng)盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)的姿態(tài)定位主要是依據(jù)地下控制導(dǎo)線點來精確確定盾構(gòu)機掘進的方向和位置。在掘進中盾構(gòu)機的自動導(dǎo)向系統(tǒng)是如何定位的呢？ 它主要是根據(jù)地下控制導(dǎo)線上一個點的坐標(即、)來確定的，這個點就是帶有激光器的全站儀的位置，然后全站儀將依照作為后視方向的另一個地下導(dǎo)線的控制點來定向，這樣

42、就確定了北方向，即方位角。 再利用全站儀自動測出的測站與ELS棱鏡之間的距離和方位角，就可以知道ELS棱鏡的三維坐標(即、Z)。激光束射向ELS， ELS就可以測定激光相對于ELS平面的偏角。在ELS入射點之間測得的折射角及入射角用于測定盾構(gòu)機相對于隧道設(shè)計軸線(DTA，已事先計算好并輸入計算機)的偏角。 4.1.3導(dǎo)向系統(tǒng) 坡度和旋轉(zhuǎn)直接用安裝在ELS內(nèi)的傾斜儀測量。這個數(shù)據(jù)大約每秒鐘兩次傳輸至控制用的計算機。通過全站儀測出的與ELS之間的距離可以提供沿著DTA掘進的盾構(gòu)機的里程長度。 所有測得的數(shù)據(jù)由通信電纜從黃盒子傳輸至計算機,通過軟件組合起來用于計算盾構(gòu)機軸線上前后兩個參考點的精確的空

43、間位置，并與隧道設(shè)計軸線(DTA)比較，得出的偏差值顯示在屏幕上，這就是盾構(gòu)機的姿態(tài)，在推進時只要控制好姿態(tài)，盾構(gòu)機就能精確地沿著隧道設(shè)計軸線掘進，保證隧道能順利準確的貫通。 4.1.3導(dǎo)向系統(tǒng) 由于地鐵項目大多穿越主城區(qū)，地面人員、車輛和建筑物、管線等比較密集，所以對于地面沉降的監(jiān)測顯得尤為重要。因此在盾構(gòu)掘進施工過程中，必須制定詳細的監(jiān)測方案，對地面、周圍建（構(gòu)）筑物和地下管線進行跟蹤監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測成果，及時地分析資料，反饋信息，進一步掌握盾構(gòu)掘進施工過程中地面及周圍環(huán)境的實際工作狀態(tài)，以便修改調(diào)整掘進參數(shù)，確保盾構(gòu)掘進安全、經(jīng)濟、可靠進行。 4.2監(jiān)控量測（1）開挖時的水、土壓力不均衡

44、 土壓平衡式盾構(gòu)由于推進量與排土量不等的原因，開挖面水壓力、土壓力與壓力艙壓力產(chǎn)生不均衡，致使開挖面失去平衡狀態(tài)，從而發(fā)生地基變形。（2）推進時圍巖的擾動 盾構(gòu)推進時，由于盾構(gòu)的殼板與圍巖摩擦和圍巖的擾動從而引起地基下沉。特別是蛇行修正和曲線推進時引起的超挖，是產(chǎn)生圍巖松動的原因。（3）盾尾空隙的發(fā)生和壁后注漿不充分 由于盾尾空隙的發(fā)生使盾殼支承的圍巖朝著盾尾空隙變 形而產(chǎn)生地基下沉。這是由應(yīng)力釋放引起的彈塑性變形。地基 下沉的大小受壁后注漿材料材質(zhì)及注入時間、位置、壓力、數(shù) 量等影響。另外，粘性土地基中的壁后注漿壓力過大是引起臨 時性地基隆起的原因。（4）一次襯砌的變形及變位 接頭螺栓緊固不

45、足時，管片環(huán)容易變形，盾尾空隙的實際量增大，管片從盾尾脫出后外壓不均等使襯砌變形或變位，從而增大地基下沉。（5）地下水位下降 來自開挖面的涌水或一次襯砌產(chǎn)生漏水時，地下水位下降而造成地基下沉。這一現(xiàn)象是由于地基的有效應(yīng)力增加而引起固結(jié)沉降。 4.2.1沉降原因與機理隧道縱向的地基變形 隨著盾構(gòu)推進所發(fā)生的地基變形，上述各種原因引起的地基下沉或隆起現(xiàn)象重疊發(fā)生，其時序過程如圖（盾構(gòu)推進時地基變形的分類）所示，最后達到最終值。其中，、是盾構(gòu)通過前，是通過中，、是通過后發(fā)生的下沉（隆起）現(xiàn)象。盾構(gòu)推進時地層變形的分類 4.2.2地層變形的規(guī)律施工過程中可通過監(jiān)測結(jié)果來確認這些現(xiàn)象的有無及其程度，修正

46、后續(xù)區(qū)段的施工方法。 先期沉降：是在盾構(gòu)機到達前發(fā)生的下沉。對于砂質(zhì)土，先期沉降是由地下水位下降引起的。對極軟弱粘土，先期沉降則由于開挖面的過量取土而引起的。 開挖面前部下沉（隆起）：是在盾構(gòu)開挖面即將到達 之前發(fā)生的下沉或隆起。開挖面的水土壓力不平衡是其發(fā)生的原因。 通過時下沉（隆起）：盾構(gòu)通過時發(fā)生的下沉或隆起。 盾構(gòu)外周面與圍巖發(fā)生摩擦，或超挖使圍巖擾動是其發(fā)生的主要原因。 盾尾空隙下沉（隆起）：盾尾剛剛通過發(fā)生的下沉或隆起，是由于盾尾空隙的產(chǎn)生引起應(yīng)力釋放或壁后注漿壓力過大而產(chǎn)生的。地基下沉的大部分都是這種盾尾空隙下沉。 后續(xù)下沉：是軟弱粘土中出現(xiàn)的現(xiàn)象，主要是由于盾構(gòu)推進引起整個地基

47、松弛或擾動而發(fā)生的。可持續(xù)到盾構(gòu)通過后3-4個月。 4.2.2地層變形的規(guī)律監(jiān)測方法 主要監(jiān)測盾構(gòu)掘進過程引起的地表變形情況，監(jiān)測方法是在地表埋設(shè)測點，在隧道沿線，地表影響范圍外布設(shè)監(jiān)測基準點，用精密水準儀進行地面沉降的量測。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行分析，判斷盾構(gòu)掘進對地表沉降的影響。 4.2.3地面及建筑物沉降監(jiān)測測點布置原則 測點布置在地面上，依據(jù)規(guī)范和設(shè)計要求沿隧道中線方向每隔5米布設(shè)一個測點，在隧道的上方沿隧道方向每30m布設(shè)1斷面，區(qū)間隧道18點/斷面，測點橫間距5m，布置點位與隧道中線對稱。如圖所示。地面沉降測點布置圖 4.2.3地面及建筑物沉降監(jiān)測觀測方法 在條件許可的情況下，盡可能的布

48、設(shè)水準網(wǎng)，以便進行平差處理，提高觀測精度，然后按照測站進行平差，求得各點高程。施工前，由基點通過水準測量測出隆陷觀測點的初始高程H0，在施工過程中測出的高程為Hn。則高差HnH0即為累計沉降值。初始值的確定 觀測采用精密水準測量方法?；c和附近水準點聯(lián)測取得初始高程。觀測時各項限差宜嚴格控制，每測點讀數(shù)高差不宜超過0.3，對不在水準路線上的觀測點，一個測站不宜超過2個，超過時應(yīng)重讀后視點讀數(shù)，以作核對。首次觀測應(yīng)對測點進行連續(xù)兩次觀測，兩次高程之差應(yīng)小于0.5，取平均值作為初始值。 4.2.3地面及建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理 地表沉降監(jiān)測隨施工進度進行，根據(jù)開挖部位、步驟及時監(jiān)測，將各沉降點變化

49、量繪制成沉降變化曲線圖、沉降變化速度圖、沉降波動曲線圖。數(shù)據(jù)的分析 監(jiān)測點的穩(wěn)定性分析基于穩(wěn)定的基準點進行； 相鄰兩期監(jiān)測點的變動通過比較相鄰兩期的最大變形量與最大測量誤差（取兩倍中誤差）進行，當(dāng)變形量小于最大誤差時，可認為該監(jiān)測點在這該周期內(nèi)沒有變動或變動不顯著； 對多期變形觀測成果，當(dāng)相鄰周期變形量小，但多期呈現(xiàn)出明顯的變化趨勢時，應(yīng)視為有變動。 4.2.3地面及建筑物沉降監(jiān)測監(jiān)測管理基準 在信息化施工中，監(jiān)測后應(yīng)對各種數(shù)據(jù)進行及時整理分析，判斷其發(fā)展變化規(guī)律，并及時反饋到施工中，以此來指導(dǎo)施工。根據(jù)以往經(jīng)驗，采用鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)則（TBJ108-92）的級管理制度作為監(jiān)測管理方式

50、。管理等級見下表。 其中UO是監(jiān)測值, U是監(jiān)測控制標準。根據(jù)招、投標文件、有關(guān)規(guī)范和類似工程經(jīng)驗確定控制標準。 根據(jù)上述監(jiān)測管理基準調(diào)整監(jiān)測頻率，一般在級管理階段監(jiān)測頻率可適當(dāng)放大一些，在級管理階段則應(yīng)注意加密監(jiān)測次數(shù)，在級管理階段則應(yīng)加強支護，并加強監(jiān)測，密切關(guān)注工程過程，監(jiān)測頻率可達到12次/天或更多。 4.2.3地面及建筑物沉降監(jiān)測 盾構(gòu)機每掘進2030環(huán)后應(yīng)對已成型管片進行水平方向和垂直方向的測量。并且應(yīng)在一周內(nèi)重復(fù)監(jiān)測一次，測量結(jié)果經(jīng)計算后與DTA數(shù)據(jù)進行比較，可以直觀的看出盾構(gòu)掘進方向的正確與否。通過前后兩次管片測量數(shù)據(jù)的比較可以計算出管片的上浮量，根據(jù)這個上浮量可以指導(dǎo)盾構(gòu)機掘

51、進時的姿態(tài)控制。 4.2.4成型管片的監(jiān)測 5.1盾構(gòu)基座變形5.2盾構(gòu)后靠支撐位移及變形5.3盾構(gòu)出洞段軸線偏離設(shè)計5.4盾構(gòu)進洞時姿態(tài)突變5.5盾構(gòu)掘進軸線偏差5.6注漿效果不佳5.7單液注漿漿管堵塞5.8雙液注漿漿管堵塞5.9管片端面不平整5.10縱縫質(zhì)量不符合要求5.11環(huán)縫質(zhì)量不符合要求5.12錯縫拼裝管片碎裂5.13圓環(huán)整環(huán)旋轉(zhuǎn)5.14管片橢圓度過大5.15管片接縫滲漏 5.質(zhì)量通病及預(yù)防措施 5.1盾構(gòu)基座變形原因分析：盾構(gòu)基座的中心夾角軸線與隧道設(shè)計軸線不平行，盾構(gòu)在基座上糾偏產(chǎn)生了過大的側(cè)向力；盾構(gòu)基座的整體剛度、穩(wěn)定性不夠，或局部構(gòu)件的強度不足；盾構(gòu)姿態(tài)控制不好，盾構(gòu)推進軸

52、線與基座軸線產(chǎn)生較大夾角，致使盾構(gòu)基座受力不均勻；對盾構(gòu)基座的固定方式考慮不周，固定不牢靠。 在盾構(gòu)進出洞過程中，盾構(gòu)基座發(fā)生變形，使盾構(gòu)掘進軸線偏離設(shè)計軸線。 預(yù)防措施：盾構(gòu)基座形成時中心夾角軸線應(yīng)與隧道設(shè)計軸線方向一致，當(dāng)洞口段隧道設(shè)計軸線處于曲線狀態(tài)時，可考慮盾構(gòu)基座沿隧道設(shè)計曲線的切線方向放置，切點必須取洞口內(nèi)側(cè)面處；基座框架結(jié)構(gòu)的強度和剛度能克服出洞段穿越加固土體所產(chǎn)生的推力；合理控制盾構(gòu)姿態(tài)，盡量使盾構(gòu)軸線與盾構(gòu)基座中心夾角軸線保持一致；盾構(gòu)基座的底面與始發(fā)井的底板之間要墊平墊實，保證接觸面積滿足要求。 5.1盾構(gòu)基座變形 在盾構(gòu)出洞過程中，盾構(gòu)后靠支撐體系在受盾構(gòu)推進頂力的作用后

53、發(fā)生支撐體系的局部變形或位移。 原因分析：盾構(gòu)推力過大，或受出洞千斤頂編組影響，造成后靠受力不均勻、不對稱，產(chǎn)生應(yīng)力集中；盾構(gòu)后靠混凝土充填不密實或填充的混凝土強度不夠；組成后靠體系的部分構(gòu)件的強度、剛度不夠，各構(gòu)件間的焊接強度不夠；后靠與負環(huán)管片間的結(jié)合面不平整。 5.2盾構(gòu)后靠支撐位移及變形預(yù)防措施：在推進過程中合理控制盾構(gòu)的總推力，且盡量使千斤頂合理編組，使之均勻受力；采用素混凝土或水泥砂漿填充各構(gòu)件連接處的縫隙，除充填密實外，還必須確保填充材料強度，使推力能均勻地傳遞至工作井后井壁。在構(gòu)件受力前還應(yīng)做好填充混凝土的養(yǎng)護工作；對體系的各構(gòu)件必須進行強度、剛度校驗，對受壓構(gòu)件一定要作穩(wěn)定性

54、驗算。各連接點應(yīng)采用合理的連接方式保證連接牢靠，各構(gòu)件安裝要定位精確，并確保電焊質(zhì)量以及螺栓連接的強度；盡快安裝上部的后盾支撐構(gòu)件，完善整個后盾支撐體系，以便開啟盾構(gòu)上部的千斤頂，使后盾支撐系統(tǒng)受力均勻。 5.2盾構(gòu)后靠支撐位移及變形 盾構(gòu)出洞推進段的推進軸線上浮，偏離隧道設(shè)計軸線較大，待推進一段距離后盾構(gòu)推進軸線才能控制在隧道軸線的偏差范圍內(nèi)。 原因分析：洞口土體加固強度太高，使盾構(gòu)推進的推力提高。而盾構(gòu)剛出洞時，開始幾環(huán)的后盾管片是開口環(huán)，上部后盾支撐還未安裝好，千斤頂無法使用，推力集中在下部，使盾構(gòu)產(chǎn)生一個向上的力矩，盾構(gòu)姿態(tài)產(chǎn)生向上的趨勢；盾構(gòu)正面平衡壓力設(shè)定過高導(dǎo)致引起盾構(gòu)正面土體拱

55、起變形，引起盾構(gòu)軸線上浮；未及時安裝上部的后盾支撐，使上半部分的千斤頂無法使用，將導(dǎo)致盾構(gòu)沿著向上的趨勢偏離軸線；盾構(gòu)機械系統(tǒng)故障造成上部千斤頂?shù)捻斄Σ蛔恪?5.3盾構(gòu)出洞段軸線偏離設(shè)計預(yù)防措施：正確設(shè)計出洞口土體加固方案，設(shè)計合理的加固方法和加固強度。施工中正確把握加固質(zhì)量，保證加固土體的強度均勻，防止產(chǎn)生局部的硬塊、障礙物等；施工過程中正確地設(shè)定盾構(gòu)正面平衡土壓；及時安裝上部后盾支撐，改變推力的分布狀況，有利盾構(gòu)推進軸線的控制，防止盾構(gòu)上浮現(xiàn)象；正確操作盾構(gòu)，按時保養(yǎng)設(shè)備，保證機械設(shè)備的完好。 5.3盾構(gòu)出洞段軸線偏離設(shè)計 盾構(gòu)進洞后，最后幾環(huán)管片往往與前幾環(huán)管片存在明顯的高差，影響了隧道

56、的有效凈尺寸。 示意圖 5.4盾構(gòu)進洞時姿態(tài)突變原因分析：盾構(gòu)進洞時，由于接收基座中心夾角軸線與推進軸線不一致，盾構(gòu)姿態(tài)產(chǎn)生突變，盾尾使在其內(nèi)的圓環(huán)管片位置產(chǎn)生相應(yīng)的變化；最后兩環(huán)管片在脫出盾尾后，與周圍土體間的空隙由于洞口處無法及時地填充，在重力的作用下產(chǎn)生沉降。 5.4盾構(gòu)進洞時姿態(tài)突變預(yù)防措施：盾構(gòu)接收基座要設(shè)計合理，使盾構(gòu)下落的距離不超過盾尾與管片的建筑空隙；將進洞段的最后一段管片，在上半圈的部位用槽鋼相互連結(jié)，增加隧道剛度；在最后幾環(huán)管片拼裝時，注意對管片的拼裝螺栓及時復(fù)緊，提高抗變形的能力；進洞前調(diào)整好盾構(gòu)姿態(tài)，使盾構(gòu)標高略高于接收基座標高。 掘進過程中，盾構(gòu)推進軸線過量偏離隧道設(shè)

57、計軸線，影響成型隧道的軸線。原因分析：盾構(gòu)超挖或欠挖，造成盾構(gòu)在土體內(nèi)的姿態(tài)不好，導(dǎo)致盾構(gòu)軸線產(chǎn)生過量的偏移；盾構(gòu)測量誤差，造成軸線的偏差；盾構(gòu)糾偏不及時，或糾偏不到位；盾構(gòu)處于不均勻土層中，即處于兩種不同土層相交的地帶時，兩種土的壓縮性、抗壓強度、抗剪強度等指標不同； 5.5盾構(gòu)掘進軸線偏差原因分析：盾構(gòu)處于非常軟弱的土層中時，如推進停止的間歇太長，當(dāng)正面平衡壓力損失時會導(dǎo)致盾構(gòu)下沉；拼裝管片時，拱底塊部位盾殼內(nèi)清理不干凈，有雜質(zhì)夾雜在相鄰兩環(huán)管片的接縫內(nèi)，就使管片的下部超前，軸線產(chǎn)生向上的趨勢，影響盾構(gòu)推進軸線的控制；同步注漿量不夠或漿液質(zhì)量不好，泌水后引起隧道沉降，而影響推進軸線的控制；

58、漿液不固結(jié)使隧道在大的推力作用下引起變形。 5.5盾構(gòu)掘進軸線偏差預(yù)防措施：正確設(shè)定平衡壓力，使盾構(gòu)的出土量與理論值接近，減少超挖與欠挖現(xiàn)象，控制好盾構(gòu)的姿態(tài)；盾構(gòu)施工過程中經(jīng)常校正、復(fù)測及復(fù)核測量基站；發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)姿態(tài)出現(xiàn)偏差時應(yīng)及時糾偏，使盾構(gòu)正確地沿著隧道設(shè)計軸線前進；盾構(gòu)處于不均勻土層中時，適當(dāng)控制推進速度，多用刀盤切削土體，減少推進時的不均勻阻力。也可以采用向開挖面注入泡沫或膨潤土的辦法改善土體，使推進更加順暢；當(dāng)盾構(gòu)在極其軟弱的土層中施工時，應(yīng)掌握推進速度與進土量的關(guān)系，控制正面土體的流失；拼裝拱底塊管片前應(yīng)對盾殼底部的垃圾進行清理，防止雜質(zhì)夾雜在管片間，影響隧道軸線；在施工中按質(zhì)保量

59、做好注漿工作，保證漿液的攪拌質(zhì)量和注入的方量。 5.5盾構(gòu)掘進軸線偏差案例： 某市地鐵某標段，施工中由于盾構(gòu)測量數(shù)據(jù)錄入錯誤（曲線要素少輸入“-”號），造成盾構(gòu)機向反方向推進，成型隧道最大偏離設(shè)計軸線達到了1793mm，雖經(jīng)調(diào)線處理，仍有70m隧道無法滿足設(shè)計要求，需對成型隧道鑿除后重建。既延誤了工期，又造成了極大的經(jīng)濟損失。 5.5盾構(gòu)掘進軸線偏差 在盾構(gòu)推進過程中，由于注漿漿液質(zhì)量不好，使注漿效果不佳，引起地面和隧道的下沉。原因分析：注漿漿液配合比不當(dāng)，與注漿工藝、盾構(gòu)形式、周圍土質(zhì)不相適應(yīng)；拌漿計量不準，導(dǎo)致配合比誤差，使?jié){液質(zhì)量不符合要求；原材料質(zhì)量不合格；運輸設(shè)備的性能不符合要求，使

60、漿液在運輸過程中產(chǎn)生離析、沉淀。 5.6注漿效果不佳預(yù)防措施：根據(jù)盾構(gòu)的形式、壓漿工藝、土質(zhì)情況、環(huán)境保護的控制要求及經(jīng)濟效益正確設(shè)計漿液配比，并通過試驗，使其符合施工要求；應(yīng)在滿足合理的精度前提下，考慮使用簡單可靠的計量器具。同時應(yīng)保養(yǎng)好計量器具，定時作檢定。發(fā)現(xiàn)計量器具精度誤差超標，應(yīng)及時校正或換新對拌漿材料的質(zhì)量進行有效的管理。保證各種材料采購的渠道，并附有相應(yīng)的質(zhì)量保證單。應(yīng)按規(guī)定對材料進行質(zhì)量抽檢；拌漿設(shè)備的工作環(huán)境差，使用中要注意定期維修保養(yǎng)，經(jīng)常清洗拌漿機。如在使用中機械發(fā)生故障應(yīng)及時修復(fù)，不能讓設(shè)備帶病作業(yè)；漿液的輸送應(yīng)視漿液的性能而定，選擇合理的輸送方法。用管路輸送時，管子的