盾构始发技术交底改

编号：CⅠ-15- 施工单位 工程名称 交底部位 中铁十八局集团有限公司 地铁里程 日期 交底内容： 一、盾构始发掘进 1、盾构机在始发前需准备及完成工作： 1）盾构机的联动调试满足要求; 2）洞门范围内的障碍物已清除; 3）洞门破除完成，洞门橡胶密封圈及折页压板已安装到位; 4）负环管片准备就绪; 5）渣土运输准备工作就绪; 6）地面砂浆及膨润土搅拌站调试完毕; 7）盾构机及反力架确保准确安装定位; 8）自动导向系统安装及测试完毕，确认没有任何故障; 9）初始掘进范围内的地面监测点已布设完毕并获得初始的数据资料; 10）盾尾的密封刷已涂满密封油脂（为更好发挥和保护尾刷，在第一次充填盾尾密封油脂时，人工或人工加机械配合涂抹）材料、人员安排到位; 11）供电系统、给排水系统、通信系统等检查正常; 12）始发反力架经过精确定位测量，确保第一环临时管片的准确位置; 13）在自动导向系统安装调试完成后，将把有关的线路资料输入电脑，作为掘进过程中赖以参照的设计线路位置; 14）始发辅助材料及应急材料准备完成; 15）盾构机盾壳焊接防扭转侧翼挡板完成; 16）洞门圈导轨焊接完毕; 17）防始发拖架前移装置焊接完毕； 18)洞门水平探孔施工，并观察加固体渗水情况； 19）端头井加固区管线类型及与隧道区间相对位置关系已探明。 2、盾构始发管片拼装 1）管片拼装点位3点、9点位经测量定位已标定完成； 2）盾构机始发时管片拼装采用整环错缝拼装的方式，始发管片采用标准的3点和9点交替拼装; 3）在刀盘没顶到加固体前管片拼装时，推进油压调到平常推进的10%或者200t左右，管片拼装时要拼装一块及时拧紧螺丝，拼装下一块时拼好的管片所顶的千斤顶要关闭。 3、始发负环管片固定 为了提供始发的反力，保证始发的第“0”环管片定位准确，有效控制始发时管片的错台量，必须做好管片支撑措施。管片固定包括两侧固定和环管片之间的固定； 1）两侧支撑：管片脱出盾尾后，及时用20cm×20cm木楔塞在管片与钢支撑间以防管片向两侧偏移，按照500mm一道布设，每环每侧上下两层共需4块； 2) 两环管片之间的固定：及时拧紧管片间连接螺丝；在管片环间螺栓孔位置安装钢带，从第0环管片开始一直到进洞10环正环段均需安装钢带，相邻环间范围内连接4道；在-8环和反力架接触位置焊接防管片滑动角钢，环向每500mm间距设置一道； 3) 管片脱出盾尾一半后,立即用直径20mm以上的钢丝绳环向拉紧管片,防止管片向上偏移,钢丝绳通过拉紧螺丝拉紧。 二、材料和设备准备 1、准备好临时管片固定所用的楔型木块72块、,20钢丝绳9×16m、拉紧螺丝和木板、砂袋、碎布、编织袋、干海带等封堵材料； 2、准备普通水泥、早强水泥、高分子聚合物、聚氨酯和水玻璃等洞门封堵材料； 3、准备氧气、乙炔、焊条、φ75 mm左右钢管和固定-8环管片与反力架用的角钢等； 4、准备电焊机、割枪和双液注浆机等设备。 三、掘进参数设置 1、推进速度：加固段内掘进，推进速度控制在10～20mm/min。出加固体后速度20～40mm/min； 2、土仓压力：进入加固体后开始逐渐建立土仓压力，直到出加固体前1m，0.8～1.0bar； 3、推力、扭矩：始发推力控制在7000KN以下，扭矩控制在2000KN·m以下； 4、刀盘转速:转速宜慢，控制在0.6～0.8rpm ； 5、注浆：在控制不漏浆的情况下尽量采用较大的注浆压力，初始注浆压力1.5～2bar逐步提高到正常2.0～3.0bar，注浆量保证每环实际不少于4.86m3；盾尾刚进洞门初始注浆时用干海带、碎布、编织袋等对漏浆处进行封堵，必要时注双液浆封堵； 6、盾尾油脂：在负8环管片拼好推到位后，应先注一段时间油脂再向前推进，一般注到油脂压力30bar左右（注入量控制在1桶左右），同时向前空推时持续手动模式注入盾尾油脂，以保证盾尾的密封效果、保护尾刷，注油脂时注意观察管片和盾体之间、第三排尾刷处漏脂情况，发现漏脂及时停注。以后每环均匀注入，每环注入量保证25～35Kg； 7、膨润土发泡剂：根据实际现场调整添加量，保证渣土改良效果及降低刀盘扭矩。 四、始发第一阶段掘进控制 1、负8环推进步骤 (1)在始发基座防扭翼板前焊接防盾构机前移装置，在盾尾下半部分范围内每隔30°焊接一根长1m的φ75mm钢管（即1200、150°、180°、210°、2400各一根）； (2)根据现场量测，负8环(封顶块拼装点位为1点，见后图-1)管片可以直接拼装，拼装整环往后推与反力架接触。要注意直接拼装时要把尾刷压到位，拼完每块后要及时用角钢固定，整环拼装时在拼完邻接块后要用支撑固定好邻接块防止下坠后再插封顶块； (3)管片顶紧反力架，在管片周围反力架上均匀焊接10块角钢约束管片偏离轴线位移。 (4)先注一段时间油脂，一般注到油脂压力30bar左右（注入量控制在1桶左右）； (5)同时向前空推时持续手动注入油脂，以保证盾尾的密封效果、保护尾刷，注油脂时注意观察管片和盾尾之间缝隙、第三排尾刷处漏脂情况，发现漏脂及时停注。以后每环均匀注入，每环注入量保证25Kg～35Kg。 2、负7环推进步骤 拼装完成负8环后，当管片接触反力架时，千斤顶行程可以伸出1940mm左右的距离（即负8环管片的边到千斤顶撑靴边的距离为1940mm，此时盾构机不需向前推进即可拼负7环管片。 （1）安装负7环管片前首先测量负8环位置是否符合要求（若不符合则重新调整）； （2）负7环封顶块安装在9点，负7环安装完毕后（见图-2），测量负7环位置是否符合要求。 3、负6环推进步骤 拼装负7环后，当负7环管片与负8环管片接触时，千斤顶行程可以伸出740m（负7环管片的边至千斤顶撑靴边距离为740mm）。割除防扭装置、刀盘与推进系统设置为旁通模式关闭刀盘启动系统，开启推进系统； （1）推进速度控制在10～15mm/min，留意总推力及滚动角变化情况并注入盾尾油脂，保证盾尾油脂注入压力保持在25bar左右， （2）当负8环管片部分960mm脱出盾尾时，负环管片外径与三角钢支撑以及始发托架导轨之间的空隙内打入20×20cm木楔子以支撑负环； （3）当推进油缸行程ΔL= 1200mm时，停止推进，用钢丝绳和松紧螺丝拉紧，以加强成环管片的整体性，焊接防盾构前移装置，拼装负6环（见图-3），封顶块点位在3点。 4、负5环推进步骤 拼装负6环后，割除防扭装置，将折页压板全部折向前进方向后开始推进，刀盘与推进系统设置为旁通模式，关闭刀盘、开启推进系统当千斤顶行程为480mm时负8环全部脱离盾尾，在始发托架导轨与负环外径之间的空隙内打入木楔予以支撑负环。 （1）推进速度控制在10～15mm/min，留意总推力及滚动角变化情况并注入盾尾油脂，保证盾尾油脂注入压力保持在25bar左右； （2）当负7环管片960mm脱出盾尾时，负环管片外径与三角钢支撑以及始发托架导轨之间的空隙内打入20×20cm木楔子以支撑负环； （3）当推进油缸行程ΔL= 1200mm时停止推进，用钢丝绳和松紧螺丝拉紧，以加强成环管片的整体性，焊接防盾构前移装置，拼装负5环（见图-4），封顶块点位在9点。 5、负4环推进步骤 拼装负5环后，割除防扭装置，接触旁通模式为连锁模式，开始启动刀盘，刀盘转速为0.6～0.8rpm，总推力控制在8000KN以下，刀盘扭矩控制在2000KN以下，当千斤顶行程为1035mm时刀盘开始接触加固体，观察刀盘扭矩、总推力及滚动角（若滚动角度变化较大则应相应降低推进速度，同时刀盘左右转互换）情况变化。刀盘进入加固体365mm，土仓内有11m渣土（4#、5#土压传感器有土压显示）。 3（1）土仓压力计算公式： P值与地层土压力和静水压力相平衡，设刀盘中心地层静水压力、土压力之和为P0，P0＝γ·h（γ－土体的平均重度，h－刀盘中心至地表的垂直距离），则P＝K·P0，K—土的侧向静止土压力系数。P＝K·P0＝K·γ·h P--水土平衡压力； γ--土体容重（KN/m3）； h--隧道中心埋深； K--土的侧向静止土压力系数，本次施工取0.25（砾砂为0.251） 即盾构始发段理论土压力为： P＝0.25×26.5×（12～12.5）=0.8～0.83bar 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，根据盾构所在位置的埋深、土层状况及地表监测结果进行调整。 盾构推进中，地表隆陷与工作面稳定的关系以及相应技术对策见表1《地表沉降与工作面稳定关系以及相应对策》； 表1 地表沉降与工作面稳定关系以及相应对策 地表沉降信息 工作面状态 P与P0关系 措施与对策 增大P值 减小P值 备注 Pmax、Pmin分别表示P的最大峰Pmin＞P0 值和最小峰值 下沉超过基准值 工作面坍陷与失水 Pmax＜P0 隆起超过基准值 支撑土压力过大，土仓内水进入地层 （2）推进速度控制在10～15mm/min，保证盾尾油脂注入压力保持在25bar左右； （3）当负6环管片960mm脱出盾尾时，负环管片外径与三角钢支撑以及始发托架导轨之间的空隙内打入20×20cm木楔子以支撑负环； （4）当推进油缸行程ΔL= 1200mm时停止推进，用钢丝绳和松紧螺丝拉紧，以加强成环管片的整体性，焊接防盾构前移装置，拼装负4环（见图-5），封顶块点位在3点。 6、负3环推进步骤 割除防盾构机前进滑动装置，开始空推负3环，刀盘已侵入土体约365mm，负3环往前推进时开始启动刀盘，推进速度逐渐增大，但最大不超过20mm/min，保证总推力小于8000KN，扭矩小于2000KN﹒m，刀盘转速根据刀盘扭矩、总推力个参数匹配情况进行调整（0.8～1rpm）密切注意盾构机侧滚角度（若滚动角度变化较大则应相应降低推进速度，同时刀盘左右转互换），当推进油缸行程ΔL=1000mm时或土仓（2#、3#）土压传感器显示时开始出土，并根据土质情况，考虑是否建立土压。由于盾构机在加固区内切削的加固土体流动性较差土仓压力显示不准确，应开始逐渐出土以防土仓内固结形成泥饼，若加固效果好的情况下可以考虑采用空仓推进，并且观察出土的土质情况，螺旋机根据出土土质改良效果、推进速度和土压力来调整，使土压力保持在0.8～1.0bar，并慢慢建立起土压平衡。 （1）在盾构机前进过程中注意防扭翼板的割除，负5环管片960mm脱出盾尾时，负环管片外径与三角钢支撑以及始发托架导轨之间的空隙内打入20×20cm木楔子以支撑负环； （2）当推进油缸行程ΔL= 1200mm时，停止推进，用钢丝绳和松紧螺丝拉紧，以加强成环管片的整体性，焊接防盾构前移装置，开始拼装负3环（见图-6），封顶块点位在9点； （3）负3环拼装完成后，刀盘进入加固区1565mm、前盾进入加固区530mm。 7、负2环推进步骤 开始启动刀盘，刀盘转速在0.8～1rpm，推进速度根据总推力和侧滚角度来确定，螺旋机转动速度根据出土土质情况、土压力以及推进速度综合确定，逐步建立土压平衡，保持土仓压力1.2bar左右，当负4环管片960mm脱出盾尾时，始发托架导轨与负环外径之间的空隙内打入木楔子以支撑负环。 （1）当推进油缸行程ΔL= 1200mm时，停止推进，用钢丝绳和松紧螺丝拉紧，以加强成环管片的整体性， （2）开始拼装负2环、负1环（见图-7），封顶块点位在3点位。在盾构机前进过程中注意防扭翼板的割除，并观察盾构机出土土质情况。 8、负1环推进步骤 开始启动刀盘，刀盘转速在0.8～1rpm，推进速度根据总推力和侧滚角度来确定，螺旋机转动速度根据出土土质情况、土压力以及推进速度综合确定，逐步建立土压平衡，保持土仓压力1.2bar左右，当负3环管片960mm脱出盾尾时，始发托架导轨与负环外径之间的空隙内打入木楔子以支撑负环。 （1）当推进油缸行程ΔL= 1200mm时，停止推进，用钢丝绳和松紧螺丝拉紧，以加强成环管片的整体性； （2）开始拼装、负1环（见图-8），封顶块点位在9点位。在盾构机前进过程中注意防扭翼板的割除，并观察盾构机出土土质情况。 8、0环、第1环推进步骤 开始启动刀盘，推进速度根据总推力和侧滚角度来确定，螺机转动速度根据出土土质情况、土压力以及推进速度各参数优化综合确定，保持土仓压力1.0bar左右，当负2环、负1环管片960mm脱出盾尾时，始发托架导轨与负环外径之间的空隙内打入木楔子以支撑负环。 （1）0环推进时ΔL= 340mm盾尾进入洞门观察折页压板如有松动部位需加固复紧处理，并在盾尾进入洞门的过程继续观察折页板是否有松动部位； （2）当推进油缸行程ΔL= 1200mm时，停止推进，用钢丝绳和松紧螺丝拉紧，以加强成环管片的整体性； （3）开始拼装0环、第1环（见图-9、10），封顶块点位在3、9点位，在推进过程中注意观察盾构机出土土质情况。 注意: 1、0环为深埋管片必须贴止水条；2、第1环为深埋变形缝环后一环。 9、第2环推进步骤 开始启动刀盘，刀盘转速及推进速度根据实际情况进行调整，螺旋机速度根据出土土质情况、土压力以及推进速度综合确定，土压保证在1.0～1.2bar。 （1）当推进油缸行程L=1130mm时，盾尾全部进入洞门。盾尾进入圈梁环板内，注意观察折页压板，并重新加固。千斤顶行程L=1130mm时，开始尝试利用盾构机注浆，并观察止水帘布漏浆情况，必要时塞碎布封堵。初始盾构机注浆压力不能过大，一般0.5～1bar即可； （2）注浆量计算公式： Q=V·λ 式中： Q——注入量（m3） λ——注浆率（取1.3～1.8，曲线地段及沙性地层段取较大值，其它地段根据实际情况选定） V——盾尾建筑空隙（m3） V=π（D2-d2）L/4 式中： D——洞门直径6.50m d——管片外径（6m） L——管片宽度（1.2m） V=π[（6.52-62）×1.2]÷4=5.9m3 则： Q=7.6～10.6m3/环（系数考虑1.3～1.8） （3）注浆量理论值为1.6～2.3m3保证帘布不漏浆情况下尽量注； （4）第2环推完后，盾构机已经进入加固区270mm，要考虑必要时注双液浆密封洞门； （5）开始拼装2环（见图-11），封顶块点位在3点位，在推进过程中注意观察盾构机出土土质情况及渣土改良效果。 注意：第2环管片为变形缝环后一环。 10、第3环推进步骤 开始启动刀盘，刀盘转速及推进速度根据实际情况进行调整，螺旋机速度根据出土土质情况、土压力以及推进速度综合确定，当推进油缸行程L=1200mm，即刀盘距未加固1136mm，确保土仓土压保证在0.8～1.0bar。 （1）当推进油缸行程L=1200mm，盾尾全部进入加固区；开始盾构机试验性的注浆，并观察止水帘布漏浆情况，必要时塞碎布封堵。如漏浆情况严重的情况下可以采用注双液浆、注入高分子聚合物，初始盾构机注浆压力不能过大，一般1～1.5bar即可； （2）保证帘布不漏浆情况下尽量注； （3）第3环推完后，盾尾已经进入加固区1870mm，要考虑必要时注双液浆密封洞门； （4）开始拼装3环（见图-12），封顶块点位在9点位，在推进过程中注意观察盾构机出土土质情况及渣土改良效果。 11、第4环推进步骤 开始启动刀盘，刀盘转速及推进速度根据实际情况进行调整，螺旋机速度根据出土土质情况、土压力以及推进速度综合确定，当推进油缸行程L=136mm，即刀盘距未加固1000mm，确保土仓土压保证在0.8～1.0bar。 （1）当推进油缸行程L=1200mm，刀盘距未加固区64mm，土仓压力建立在1.0bar以上； （2）保证帘布不漏浆情况下尽量注； （3）第4环推完后，盾尾已经进入加固区3070mm，注浆压力可调至1.5bar～2bar； （4）开始拼装4环（见图-13），封顶块点位在3点位，在推进过程中注意观察盾构机出土土质情况及渣土改良效果。 五、初始掘进阶段应注意以下事项 （1）为保证初始发时为盾构机建立土压平衡模式，在刀盘未进洞门时，洞门圈需要焊接导轨，防止盾构机前体进洞后栽头； （2）盾构机在未完全进入门洞前，应在壳体上焊接防扭侧翼挡块，并随盾构机的推进逐次切除。安装负环时，需在侧翼挡块前焊接防止盾体前移的挡块才能安装管片（始发托架必须定位焊接牢固）； （3）安装负8～负1时，为保证管片和盾构机下部的合理间隙，需在盾构机的下半部分内壁沿油缸之间缝隙纵向临时焊接5根φ75的圆钢管。盾体完全进入隧道后割除； （4）在初始掘进过程中，当盾构机推力太大时，始发托架会产生侧向位移造成盾构机偏离线路中心线。在掘进的过程中严格限制盾构机的推力和掘进速度以及对盾构机始发托架在水平四个方向进行观察和必要时停机加固； 在刀盘受力不均匀的情况下刀盘转速不能太大，在加固体内刀盘速度要不大于1rpm； 严格监控盾构机的掘进方向，密切注视盾构机的姿态。若有异常马上停机分析原因采取对策； （5）盾构机进洞时，要注意密封装置的压入情况，若橡胶环板有可能弹出，则要停止推进，对其采取加固措施，确保密封效果； （6）当盾构机刀盘上部开始切削土体，而下部距离土体还有一定空隙时，要合理调整四个编组油缸的油压并控制掘进速度。严格监控盾构机的掘进方向，密切注视盾构机的姿态，若有异常马上停机分析原因采取对策； （7）千斤顶总推力严格控制在8000KN以内。优先选用下部千斤顶，推力要遵循逐渐增加，每组油缸压力差不可超过10bar； （8）注浆时，选取注浆压力要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的承压能力。如果洞门处漏浆严重，可以考虑适当掺注水玻璃以加速砂浆硬化固结； （9）在掘进过程中，注意台车后面的连接管线，并派专人检查管线情况； （10）要确保盾尾密封油脂的注入达到压力要求，以保证盾尾的密封效果； （11）负环管片（负8环～负1环）不贴密封条，但需贴缓冲垫，螺栓不用止水垫圈。0环开始管片按照正常管片加贴止水条缓冲垫； （12)盾构机往前推进时，在反力架处设专人进行观测与查看，当发现有异常情况时，立即通知主控室停止推进，待故障排除后，再往前推进； （13)加强施工监测工作，根据监测结果指导施工； （14)盾构机初始推进时一定要明确一些单位的换算关系，如1MPa=10bar，推力1t=10KN……，防止一些参数存在数量级的误差； 专业技术负责人： 交底人： 接受人：