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1、江苏常熟电力取水隧道盾构掘进施工工程施工方案福建四海建设上海分公司2009-06-30第一章 人员与主要机械设备支配1, 人员支配1.1 盾构管理人员配备表序 号管理岗位（职务）人 数1项目经理12副经理23项目技术负责人14施工员45质量员26平安员27资料员19设备材料3合计161.2 盾构施工劳动力支配表序 号工种名称人 数1起重82电工43钳工64机工45冷作工, 焊工106测量工107料工48吊车, 行车司机69头部协作2410泥浆工与助手611电瓶车工与助手612普工3013机械协作修理人员614电气维护调试人员2合计1262, 主要机械设备支配序号设备名称规 格单 位数量备 注1
2、盾构机4930（外径）台23龙门吊（轨距）10t台24电瓶车14t台25电动空压机10m3台26储气包6m3台27高压增压泵（进水）台31台备用8渣浆泵（排污接力）22KW台29渣浆泵（排泥）4PH-60台2（75KW）10泥浆转驳车/台211全站仪KTS442/索加台312水准仪DS3台313箱式变压器1000KVA台114箱式变压器500KVA台115水力机械卧式套216单梁电动葫芦5t行走套317放射架4200（内径）套218后座反力架4200（内径）套219轴流风机SDF/700套220泥浆搅拌机/台421管片车/台422卷扬机1t台623履带吊50t台124振动锤60KW台125生产
3、用车辆326卷扬机3t台227潜水平底污水泵50（扬程34m）台628潜水平底污水泵50（扬程15m）台429农用泵250m3台530螺杆泵3台631汽车吊500T台1租用第二章 盾构施工方案1, 施工部署1.1 施工现场布置在盾构施工时，现场布置管片堆场, 材料仓库, 沉淀池, 拌浆棚与拌浆材料堆场与10m3储水箱供拌制浆液用，沿沉井布置10t门吊2部作为井上, 下与地面起重设备。拌浆棚采纳瓦楞板封闭构筑。1.2 取水平台本工程盾构掘进均需大量用水。因此，这部分施工用水考虑采纳堤外长江水源，由于大堤外的滩地比较平缓，为保证施工时在低水位能取水，考虑搭设栈桥做为取水平台，取水平台从长江引水至堤
4、塘内，通过3台农用泵流量250m3/h（一台备用）干脆在塘内取水，由159法兰钢管送至大堤内现场临时水泵房内，接入临时水泵房内的高压水泵内作为施工用水。长江取水平台标高可保证在低水位时仍有足够的水量。1.3 临时水泵房由于盾构施工水力机械用水要求为高压水，因此取水输送至施工现场后需采纳高压泵增压，因此在施工现场设置一个临时水泵房，临时水泵房平面尺寸为7m15m，施工时依据须要可作调整，临时水泵房内安装3台多节离心水泵（一台备用），用于盾构施工隧道内的水力机械供水。 排泥场地布置盾构掘进过程中须要排出大量土体，依据环境爱护要求，必需对泥浆进行沉淀处理，将符合要求的水循环利用，多余的水排入长江。拟
5、在长江大堤外设泥浆沉淀池（业主协调支配），泥浆池上部采纳围堰而成。泥浆需经过三级沉淀，上层清水排出。1.5施工用电因为本工程工期惊慌，两条盾构必需同时推动，为满意施工需求，现场布置800KVA的箱变两台，另考虑盾构时应急电源，现场还布置一台200 KW柴油发电机作为隧道内应急照明通风电源备用。其中一条盾构主要设备有：盾构机120KW，低压水泵22KW1，高压泵180KW1,空压机75KW1, 砂石泵75KW1, 管内通风44KW1, 充电机30KW1, 转驳泵15KW1, 行车20KW1, 管内接力泵22KW1, 管内照明30KW1以上共计总容量约633KW，需用系数取0.8）如两条盾构同时施
6、工低压用电总功率为633KW20.8=1013KW。现场其它设备：电焊机, 小水泵, 泥浆系统, 照明等共计100KW。盾构阶段低压总用电负荷1013KW100KW1501263KW（此时办公生活区和土建施工用电约150KW）。管内每隔200米设置100A动力配电箱一只，每10米安装40W防水日光灯一盏，并采纳二级漏电爱护供电。另外由于电信号操作和平安照明等需24V或36V低压电，在台车配电系统中配置低压供电系统。而隧道距离约为943米，考虑可以采纳高压供电，在洞内设高压配电柜。环形道路1910T行车台 车行车轨道2, 盾构机选型2.1 盾构机选型依据目前驾驭的地质资料，本工程隧道主要在2粉砂
7、夹粉土穿越，淤泥质粉质粘土，粉质粘土夹粉砂中掘进。土质较困难，该土层在开挖过程中可能产生流砂, 失稳现象，且将穿越长江大堤，该段对地面沉降要求较高。为确保工程的平安, 牢靠, 顺当，依据本工程的特点与经济适用的原则，结合以往类似的胜利阅历，我们确定本工程采纳2台改进型的网格复合平衡式盾构机，本工程采纳改进型网格复合平衡式盾构机进行施工。网格式盾构前端设置格栅，外径4930mm，采纳水力出土方式，水力出土方式掘进时开挖面土体通过格栅的挤压进入泥仓内，经过高压水流破裂后由水利机械经管道以泥水形式排出。开挖面的稳定由气压平衡开挖面土水压力通过限制胸板对开挖面的压力以与依据土层状况调整进泥闸门大小从而
8、形成格栅内不同的土塞压力，以保持盾构前端对开挖面的压力与土层水土压力的动态平衡。网格式盾构前端压力与土层的水土压力动态平衡是通过限制盾构总推力, 掘进速度, 进泥量，气压量的动态平衡实现的。该盾构机较相宜在细砂性土中施工，有制造成本低, 操作简便，简单修理等特点。2.2 盾构主要技术参数 盾构外形尺寸外径： 4930mm内径： 4200mm拼装间隙 252=50mm盾构长度 6800mm盾构机总重量： 110T（不包括台车设备）灵敏度L/D 1.38 推动系统长行程千斤顶 KN2150mm7短行程千斤顶 KN1250mm19总推力 KN单位面积推力 1335.6KN/m2 拼装机提升实力 提升
9、行程 800mm平移行程 1050m钳口行程 100mm回转范围 2002.3 盾构开挖与出泥方式盾构推动过程中，土从网格挤入隔舱内，由布置在密封隔舱上的12把铰接旋转水枪把从网格挤进来的泥土冲刷成泥水（禁止水枪超挖冲刷开挖面），再由水利机械经渣浆泵接力把泥浆水送上地面，排至堤外，高压进水与泥水输送管道均为6无缝钢管（159mm）。为应付硬土层特增加了长臂水枪，能360度旋转，前后伸缩至隔栅外档，提高冲泥效果。盾构胸板上共设置了8扇闸门，均可启闭，大大增大了胸板开口率的可调解范围和水枪冲泥的范围。通过盾构头部的气压表，便于监测隔栅外气压值变更，合理限制平衡工作面的气压值。用加气压平衡工作面,
10、变更顶进速度与变更网格胸板开口率来限制地面和沉降正面阻力；为限制推动过程中隧道轴线的上浮，在隔舱内下部增加二个可开闭的小闸门，用以释放盾构下部压力，更好地限制隧道轴线。保证盾构穿过大堤时能有效地限制地面沉降，爱护大堤，为防止泥浆水在盾构隔舱内产生沉淀，在隔舱底部配有搅拌装置以与旋流器，从而保证泥管的吸口通畅不堵塞。隔舱上部配肯定数量的固定水枪以冲刷, 稀释进土，为提高泥水系统的工作效率，排泥量与水流量比一般为1:61:8。由于本工程纵坡坡度达到3.15，故管道中部考虑设置泥浆接力泵。2.4 盾构主要部件的结构 盾壳和横梁盾构壳体和横梁由大大小小的钢板焊接而成，钢板厚度有12mm, 20mm,
11、30mm, 40mm等，除了外壳板40mm为Q235A外，其余钢板材料均为16Mn，因此，焊接要求很高，要很好限制焊接变形，才能达到设计要求，也就是盾尾部内径误差在+5+15范围内。 网格和胸板在盾壳的前端设有网格和胸板装置，网格大梁焊接在盾壳上，网格大梁最大开孔为300mm400mm，在网格大梁背面，安装有可随意折装的大小胸板与活动闸门，以便限制正面进土量。 密封隔舱在网格胸板的后部，设有一道密封隔舱板，使盾构切口部形成一个泥水舱，在隔舱板上装有12把高压铰接旋转水枪，以与照明灯和视察窗，隔舱板具有气密性，可承受局部气压。 盾构千斤顶沿盾构圆周均布置了26台盾构千斤顶，工作压力为30Mpa，
12、每台千斤顶推力为kN，盾构总推力为kN，这是盾构往前推动的动力，为适应最终一块封顶块全纵向插入式管片的须要，千斤顶有两种行程，上部7台长行程千斤顶，其行程为2150mm，下部19台为短行程千斤顶，其行程为1250mm。 管片拼装机管片拼装机采纳周边支承式，是用来完成拼装管片的机具，具有回转, 提升, 平移, 夹紧等动作。回转由2台带制动器的液压马达干脆传动针轮, 针销，驱动拼装机回转，回转范围200。提升由2台行程为1050mm的千斤顶，最大提升实力为3kN；平移由1台双节千斤顶完成，行程为1050mm。另外还有2台100mm行程的千斤顶。用于夹紧管片，使管片不至于晃动。 盾尾密封在盾尾部85
13、0mm范围内，设有三道WB-2型钢丝刷密封装置，第三道钢丝刷可以更换，三道密封之间由盾尾油脂泵充填满盾尾油脂，以使达到堵泥浆的目的，在盾构推动过程中，盾尾油脂泵可以不断地补充盾尾油脂而保证盾尾密封的牢靠性。 液压系统液压系统由轴向柱塞泵供油，驱动26台盾构千斤顶, 8台活动闸门千斤顶, 5台拼装千斤顶, 2台拼装机回转油马达, 1台搅拌机油马达和盾尾油脂泵，动作限制全部采纳电磁阀限制，按钮集中安装在盾构操纵限制台上，拼装机千斤顶和盾构千斤顶拼装模式采纳两地限制，在盾构操纵台上可限制外，在拼装机旁边也可限制，以便利管片拼装机拼装管片。 泥水系统高压水由地面泵站通过159高压水管进入盾构，然后经阀
14、门限制进入12把高压铰接式旋转水枪，为提高冲刷效果，在操作平台上可装增压泵。通过水枪把从网格中进入泥水舱的泥土冲刷成泥浆后，由安装在车架上的射流泵, 渣浆泵通过159排水管将泥浆排往地面，在射流泵前装有格栅过滤箱，以防较大石块等异物堵塞射流泵, 渣浆泵；渣浆泵采纳电磁离合器调速，使泥水系统工作处在最佳工作点，以提高工作效率。 供电系统（1）依据施工须要，盾构供电采纳低压供电至盾构机头部和管内其他设备。（2）为保证井下盾构工作人员平安，电气设备有良好的绝缘, 电器设备外壳进行平安接地, 盾构内部配电柜, 操纵箱的门采纳翻边结构，以防水进入柜, 箱内，照明电源与操作电源采纳36伏平安用电，电磁阀限
15、制电源采纳24伏直流。2.5 本盾构与以往盾构的几点改进本次盾构机设计中加以完善和改进，如在装行程检测仪，盾构姿态仪，可获得盾构推动速度, 推动行程, 盾构姿态；依据其他工程阅历在盾构机下部开设放土阀，适时释放盾构下部土压力，可防止隧道轴线上浮，头部增加备用旋转水枪可在下面土压力太大时予以减阻等，使之达到或接近土压平衡盾构机效果，从而保证地面沉降限制，大堤平安和推动轴线限制；另外在格栅外设置注浆系统，为遇到硬土层时提高进土效率而增加，通过可伸缩的逆止阀和注浆孔进行注入水和泡沫剂添加材料等；泥仓两侧设置了纠偏系统，由可启闭的闸门和注浆系统组成。电气限制系统：盾构机采纳电气集中限制系统，具有远程操
16、作功能和拼装无线遥控功能，主操作台人机界面采纳触摸屏，可以操作限制整个盾构系统的各种动作，也可监视整个系统的运行状况。同时还现场限制台，即：推动操作盘与拼装操作盒，拼装操作盒通常是遥控器，另有一个有线操作盒备用。2.5.2推动系统可对系统的26个油缸有选择的执行伸缩功能，26个油缸分为6组，每组油缸推动时有2钟推动压力可供选择，既高压和低压。适当选择每组油缸的推动压力可更加敏捷地操控盾构机2.5.3 液压系统以往的网格式盾构俗称土盾构，操纵盾构液压系统大都是手动阀，本次设计液压系统采纳土压平衡盾构的液压系统，全部采纳电液限制，操纵按钮集中于盾构操纵台上，推动压力也通过油压传感器进接反映在盾构操
17、纵台上，在26台盾构千斤顶上装有2台行程仪，使盾构操作人员在操纵台上能干脆了解盾构的推动压力，顶进行程，以与顶进速度。2.6 盾构设备保养制度和修理制度 盾构设备保养制度（1）全部操作人员必需持证上岗。（2）全部操作人员必需严格按各岗位的操作规程正确操作。（3）设备保养人员每天按“修理保养操作日点检卡”中的内容对设备进行保养，并填写“修理保养操作日点检卡”。（4）设备保养人员在完成第3条的前提下，于每周二按“修理保养操作周点检卡”中的内容对设备进行全面保养，并填写“修理保养操作周点检卡”。（5）设备保养人员在完成第4条的前提下，于每月的第一个周二按“修理保养操作月点检卡”中的内容对设备进行修理
18、保养，并填写“修理保养操作月点检卡”。（6）设备保养人员还须对点检卡中未列出的机, 电设备进行定期保养。（7）点检卡的各项数据必需照实写，按期交给项目组。全部设备保养与施工人员都有责任做好盾构设备的保洁工作。 盾构设备修理制度（1）设备修理人员必需持有培训合格证。（2）施工人员在施工过程中若发觉设备运转状况异样或设备故障，应与时通知修理人员尽快修理，并填写“设备故障报修单”，不得使设备带伤运行。（3）设备修理人员接报后应尽快对设备进行修理。更新或购买零部件，须经项目部认可。（4）在盾构机上装配修复的零部件，须经项目部认可并出示修复件的测试合格证。（5）设备修理人员在修复工作完成后应与时填写“盾
19、构机械故障状况记录表”。3, 盾构隧道掘进施工3.1 盾构隧道施工工艺流程（附图：盾构施工打算工作流程图, 盾构施工工艺流程图）盾构施工准备工作流程图沉井底板浇筑完毕达到肯定强度放射架就位盾构机就位盾构机验收, 移交临时管片安装后座安装轨道铺设钢支撑安装行车轨道安装行车调试行车调试行车验收临时水泵房安装调试盾构机限制台安装充电平台安装临时送浆系统安装接管道接轨道管片背后注浆螺栓二次复拧上部防水处理管内拆除掘进至设计长度？下部防水处理质量检验结束推动至135m？拆除钢支撑拆除临时管片拆除后座反力架推动至35m？盾构机限制台转换盾构机出洞油压千斤顶推动柱塞伸至规定长度？拼装机安装管片舱外土体挤压进
20、入舱水枪冲刷破裂舱内土同步注浆水力机械出泥千斤顶停止推动拼装机拼装管片进水, 排泥管道影响施工？轨道影响施工？打算工作结束盾构施工工艺流程图3.2 盾构施工打算工作3.2.1 地面施工设施打算盾构在推动施工前进行施工用电, 用水, 通风, 排水, 排泥等设备的安装工作。循泵房进水间安装2部10t行车供井上下运输。施工必要材料, 设备, 机具备齐以满意须要，管片, 连接件, 密封材料等打算有足够的余量，并对正常掘进用材料提出支配，保持后续供应，井上, 井下测量限制网建立，并经复核认可，同时对沉降观测点进行布置，部分沉井观测点在前期布置结束。3.2.2 穿墙洞挡土密封装置安装与洞口加固盾构出洞口用
21、钢制穿墙管预埋在井墙中，洞口采纳作25a#槽钢双拼为挡土钢封门，钢封门在沉井下沉前安装于沉井外侧，随沉井一起下沉。为防止穿墙洞地下水通过钢板桩拼缝向井内渗流，造成洞外土体流失从而影响洞外土体的稳定性，采纳如下方法对钢封门进行止水并对洞口加固。沉井下沉前钢封门25#槽钢之间进行止水处理，为防止在沉井下沉过程中钢封门滑移，用加强筋板将钢板桩与预埋穿墙管连接。并在钢板桩之间涂泡沫堵漏剂避开漏水。沉井下沉至设计标高后，可对钢封门外土体进行加固处理或深井降水措施，确保土体在盾构出洞施工时不会出现坍方现象。洞口土体加固还可以防止盾构机出洞口后突然“磕头”造成盾构初始姿态变更，引起隧道掘进困难。参考（盾构出
22、洞口地基加固示意图, 盾构出洞口钢封门详图）3.2.3 放射架加工, 安装, 就位放射架在工厂加工完成后运输至施工现场，利用吊车吊入井内，依据预先测放好的设计轴线调整放射架的轴线，并用水准仪校正好放射架的顶面标高后，采纳电焊方式固定于预先埋设于工作井底板上的预埋件上，为防止盾构机在出洞后初期阶段纠偏产生的水平推力引起放射架偏移而影响隧道施工质量，放射架就位固定后，应对其加设斜撑加固。3.2.4 洞门临时密封止水装置安装盾构在出洞过程中，由于工作井穿墙洞与盾构外沿之间存在较大空隙，为防止盾构出洞时地下水, 土体, 浆液大量从洞口外面通过此建筑间隙大量涌入井内，影响开挖面土体的稳定与盾构内的施工，
23、给环境造成破坏且引起施工平安问题，因此必需设置平安, 牢靠, 性能良好的密封止水装置，确保盾构切口初始泥水平衡的正确建立和施工平安。盾构出洞前应在穿墙洞周边安装由帘布橡胶板, 圆环压板, 翻板以与连接销等组成的出洞密封止水装置，作为洞口防水的预防性措施。盾构出洞时，盾构机往前推动，将帘布橡胶板与翻板往穿墙洞内翻卷，利用帘布橡胶板的弹性使帘布橡胶板与盾构机外壳以与后续的1环管片外壁密贴，从而起到防水, 防砂作用。参考（穿墙洞口临时止水压圈, 翻板加工图；止水帘布装置示意图）3.2.5 盾构机吊装就位, 调试验收盾构机在制造厂制造, 安装, 调试完成后运至施工现场，利用500t力勃海尔起重机起吊后
24、吊入工作井内，搁置于放射架上。盾构吊入井下后，在盾构基座上正确就位，由专业技术人员调试验收。盾构与车架实行二次就位方案，即车架先布置地面上或进水间后隔仓内，盾构机与车架之间的液压管路, 动力, 照明, 限制电缆先采纳可伸缩柔性连接的方案，当盾构推动足够距离隧道对后井壁轴向力消退后，拆除后盾支撑系统放下车架与盾构进行联接，进入正常掘进。初始推动距离可在反力支撑上装应力传感器或用其它方法来确定。3.2.6 盾构后座系统安装后座系统包括钢管支撑, 临时管片（负环管片）, 天窗式反力架组成。由于后座系统制约着盾构机出洞姿态，因此，安装时应在测放出的轴线基础上进行安装，确保后座系统轴线与设计轴线一样。因
25、工作井采纳沉井法施工，在下沉过程中沉井不行避开地会发生偏差，因此安装时应调整钢管支撑，使临时管片（负环）端面与设计轴线垂直，同时应保证1环管片安装后其后端部伸出工作井内井壁400mm。引水隧道工作井空间10m，临时管片拼装9环，其中封闭环4环，上部开口环5环，临时管片与后墙之间为钢管反力架，开口环上部端部与反力架之间空缺处用609钢管支撑传递。盾构推动35m时进行台车转换，为保证台车吊放进入隧道内的空间，转换前应先将顶部钢支撑拆除，并将3, 4, 环管片上半部分管片拆除，待台车全部下井并安装于隧道内后，在2环临时管片于后座墙之间安装钢支撑。引水隧道盾构初期后座布置图（台车转换前）引水隧道盾构初
26、期后座布置图（台车转换后）3.3 盾构出洞盾构出洞是盾构利用在端头井内临时设置的钢构件和临时管片作后背，向前推动。从穿墙洞口向洞外的土体中贯入，沿着设计轴线方向，向前推动的一系列作业。盾构出洞是整个隧道施工中技术难度大，工序较困难，又有肯定风险的施工阶段。当盾构机进入洞圈后立刻进行洞圈橡胶帘布的整理工作，固定铰链挡板。出洞时盾尾钢刷中必需充溢盾尾油脂。在盾构机切口进入帘布橡胶板85cm左右时，即可进行穿墙洞口临时止水钢板桩的拔桩施工，拔桩时依据先中间后两侧的依次进行。钢板桩拔除采纳60KW90KW振动锤进行，25cm钢板与钢板桩焊接坚固，拔桩时采纳定型夹距将钢板夹住，夹具上端连接振动锤，用50
27、t履带式自行起重机吊紧振动锤，开启振动锤马达，利用振动锤的振动破坏桩侧摩阻力，收紧吊车索具，将钢板桩缓缓拔出。钢板桩拔除后盾构机快速上靠，通过格栅对土体的挤压，使土体进入冲泥舱内，运用水枪冲刷破裂土体后，利用水力机械形成的真空压力将泥浆排出。盾构机推至钢封门100mm处停止推动，在盾构机外与帘布橡胶圈状态。拔除钢封门时，边拔除边填充浆液，补充拔桩后形成的空隙，浆体的凝固强度略大于土体强度，便于盾构推动，洞口上部打算回填土，钢板桩拔除后马上回填并与时注浆加固。如此，直至全部拔除钢封门推动盾构机使之嵌入土体并打算试验段掘进。当盾尾脱出工作井壁后，调整洞圈止水装置中的圆环板，并与洞门特殊环管片焊接成
28、一体，若洞口漏水现象严峻则由预设压浆管向洞圈四周内压注化学浆液，以防止土体从间隙中流失而造成地面的坍陷。盾构在加固区推动，要保持盾构姿态，防止盾构姿态急骤变更，以匀称, 慢速推动为主，防止压应力过大。3.4 盾构初期掘进盾构出洞口至大堤坡脚约100m为盾构初期掘进阶段。盾构掘进初期阶段可视为盾构掘进的试验阶段，应在这一阶段的掘进施工中驾驭施工区域的地质条件对掘进参数的影响，并驾驭盾构施工的各种参数，用以指导盾构掘进的施工。3.4.1 掘进参数驾驭盾构初期掘进时，为了更好地驾驭盾构的各类参数，此段施工时应留意对推动参数的驾驭，分析地面沉降与施工参数之间的关系，并对推动时的各项技术数据进行采集,
29、统计, 分析，争取在较短时间内驾驭盾构机械设备的操作性能，确定盾构推动的施工参数设定范围。此阶段施工重点要求做好以下的几项工作：（1）掘进前：在隧道轴线上设置观测点，特殊在出洞30m范围内加密沉降视察点，每1m设一视察点，每10m设一视察断面，断面宽度为15m直至大堤，在大堤上也设置观测点。驾驭大堤沉降规律，在盾构推动时加大测量频率，每日测两次，用测量数据指导盾构掘进。掘进前还应做好各种压浆配比以备掘进中运用，并对盾构仪器, 仪表, 设备进行反复调试, 试车，确保初推动的胜利。（2）掘进中：在掘进中对盾构机进土量, 前方土压力, 推动速度, 液压泵泵力, 盾构姿态等有关数据进行视察, 收集并对
30、观测点进行同步观测, 指导掘进施工, 与时调整数据，保证地面沉降量限制在允许范围内。掘进中还必需同步注浆, 限制沉降量。并备凝固速度快，堵漏快速的双液浆以备紧急堵漏之用。（3）掘进后：对盾构机掘进后的管片依据沉降量须进行二次补浆（局部如隆起则须放浆使之回复）。在试掘进中，驾驭掘进速度, 土压力, 出泥量, 盾构姿态等有关数据，在进入大堤段前放慢速度，保持吸泥舱水气平衡并重新观测试验段沉降状况, 衬砌变形, 渗漏状况，在定量与定性指导下进一步施工。上述阶段，特殊留意信息化施工，尽量多的搜集数据，以地面沉降量, 进土量, 正面土压力等数据来确定掘进速度，并将收集参数进行探讨分析，重新调整，为进入大
31、堤段掘进作好技术打算。3.4.2 台车转换盾构掘进至35m长度时，暂停掘进，在隧道内安装台车轨道，拆除工作井内临时管片上半部分钢支撑，并拆除满环临时管片后二环管片的上半部分，将台车逐节吊下工作井安放在台车轨道上，牵引到隧道前端，逐节连接到盾构掘进机上，使台车与盾构机成为联动装置。在台车转换的同时进行有关设备的转换。台车转换完成后，在临时管片（负环）后端部与工作井后座墙之间安装钢支撑后接着掘进。3.4.3 临时泥水输送系统盾构掘进初期，由于台车无法下井，导致盾构机自身配备的卧式水力机械无法安装，因此在井内安装一套临时卧式水力机械作为临时出泥装置。盾构掘进至35m进行台车转换后，拆除临时卧式水力机
32、械，转而采纳盾构机自身配备卧式水力机械出泥。3.4.4 后座系统拆除盾构掘进至135m长度时（已穿过大堤），隧道外摩阻力已可保证盾构正常掘进所需顶力要求，此时暂停掘进，将盾构工作井内的反力架和临时管片全部拆除吊出，拆除后在工作井内重新铺设电瓶车轨道，使之与隧道内原有轨道连接后再掘进。工作井内拆除依据以下流程进行：暂停掘进临时水力机械拆除吊出临时管片段电瓶车轨道拆除临时管片拆除吊出反力架拆除吊出井内轨枕铺设井内轨道铺设卧式水力机械安装复原掘进。隧道工作井与隧道内平面布置图3.5 盾构穿越大堤段掘进施工隧道将在新老长江大堤下方穿越，隧道施工可能对大堤产生不利的影响。穿堤段施工应在大堤上和隧道内布置
33、沉降观测点。实行“信息化”施工，随时驾驭隧道和大堤的沉降状况，建立沉降报警体系。3.5.1 大堤沉降限制盾构施工的难点是掘进施工需穿越长江大堤，如施工期间堤身损害，后果不行思议。所以在盾构施工期间保证大堤的平安至关重要。因此盾构施工过程中，堤身的沉降限制是非常关键的。盾构推动过大堤时，确保不冲网特别土体，不让盾构拼装管片时后退，保持气压平衡，限制适当的土压力，使正面土体损失达到最小量。3.5.2 大堤监测和加固措施为了爱护大堤平安，除了盾构掘进时在隧道内通过衬砌压浆孔跟踪压浆, 二次补浆, 以与用双液浆形成加强箍在隧道周边对土体进行加强外，在施工前我们拟在地面上，对大堤内外侧实行加固补强措施，
34、最大限度削减隧道施工对大堤的影响。具体监测和加固措施详见第六章大堤施工监测与爱护。3.5.3 盾构掘进施工措施依据目前驾驭的地质资料，隧道基本处于细砂和粉细砂层。因此，我们在隧道施工期间实行以下措施来限制大堤的沉降。1, 削减隧道施工对大堤的影响最经济有效的手段在于细心组织, 科学施工。依据试验段驾驭有关掘进数据来指导大堤段掘进，盾构推动经过大堤底部区域时应严格限制各项施工参数，避开欠挖和超挖，削减盾构推动对地层的扰动。2, 盾构推动过程中，通过同步注浆和二次注浆，将盾构通过后盾尾间隙的土体损失削减至最少。盾构过大堤时，地表变形量严格限制在要求范围以内。3, 隧道将从大堤下穿过，隧道可能对大堤
35、产生不利的影响。因此，除了与出洞段一样同步压浆和二次压浆以外，在大堤段掘进时由隧道向外压注配比强度较高的浆液，形成加强箍，该加强箍有三重作用：一是对由于盾构穿越造成土体扰动的部分大堤进行加固；二是填充隧道外以与隧道四周土体的间隙；三是形成止水圈，防止江水的渗透。为了保证隧道轴线掘进后的相对稳定，在整个隧道的施工过程中，应充分注浆，使盾构机在掘进中产生过土体扰动的土体得以充分加固，所形成的空隙得以充填饱满，改善隧道下卧层软土的压缩性，干脆削减下卧层软土的压缩量。4, 实行“信息化”施工。在大堤上设置沉降观测点和沉降观测断面，采纳精密水准仪和数据采集仪进行监控大堤的沉降，估算大堤的残余沉降，评估大
36、堤残余沉降对隧道的影响。沿轴线方向每5m布监测断面，每个监测断面设一组7点观测点。增加每天监测次数，依据须要可进行与施工同步的跟踪监测。经计算机数据处理分析后作为与时调整盾构参数的依据。5, 加强隧道自身的沉降观测，随时驾驭隧道的沉降状况，建立沉降报警体系。3.6 盾构正常推动3.6.1 盾构推动和地层变形的限制由于本工程隧道推动在100m长度左右起先穿越大堤，因此在隧道掘进前140m范围内，地面变形限制非常重要，隧道掘进采纳泥水切削气压平衡式盾构掘进机，主要利用出泥舱前端格栅上安装的活动胸门的启闭来调整进泥量，进而调整盾构机正面土体受挤压程度，从而调整正面土压力值的大小。这里面包含着推力，推
37、动速度和进土量三者相互关系，对地层变形量的限制有重要作用，因此在盾构掘进时，应依据沉降观测数据与时调整土压力，同时结合格栅外土层压力传感器数值，限制掘进速度和进土量，进而达到对轴线和地层变形的限制。由于过大堤后对江底面沉降无特地要求，主要是处理好轴线和推动速度, 进泥量, 推动顶力之间的关系，并保持轴线的稳定。网格式盾构机地面变形主要有以下几种措施：（1）对盾构机切口前方地层变形，可采纳调整盾构机开挖面土压力来限制，这主要通过限制盾构机前端进泥舱内安装的液压闸门开启大小和盾构推动速度实现。（2）若遇到流砂, 坍方, 涌水等现象，可在进泥舱内施加局部气压，用来稳定盾构机开挖面，从而防止开挖面坍方
38、，达到有效限制地层变形的效果。（3）在盾构掘进过程中进行同步注浆填充管片与土体间空隙，以限制盾构掘进后的地面变形。（4）加强沉降监测，依据监测数据，与时进行二次补浆，防止后期变形。3.6.2 土压力调整盾构施工要使掘进中的开挖面稳定，对周边自然土层的干扰限制到最小限度，盾构同时还能稳定地掘进，并对地表的影响限制到最小。本工程采纳网格式盾构掘进机，主要利用通过调整盾构掘进速度和调整出泥舱前端格栅上安装的活动闸门的开启大小来调整进泥量，调整盾构机正面土体受挤压程度，从而调整正面土压力值的大小。若在推动过程中遇到流砂或土体坍方现象，为保证开挖面的稳定，应实行气压掘进的方式限制土压力，依靠压力仓内的气
39、压力来平衡正面土体的压力，而达到对盾构正前方开挖面支护的目的，此时可采纳可采纳设定压力舱内气压值来调整土压力大小。盾构施工供气系统布置图3.6.3 掘进速度限制（1）盾构启动时，盾构操作机工必需检查千斤顶是否靠足，起先推动和结束推动前速度不宜过快。每环掘进起先时，应逐步提高掘进速度，防止启动速度过大。（2）一环掘进过程中，掘进速度值应尽量保持恒定，削减波动，以保证切口水压稳定和送, 排泥管的畅通。（3）推动速度的快慢必需满意每环掘进注浆量的要求，保证同步注浆系统始终处于良好工作状态。（4）在调整掘进速度的过程中，应保持开挖面稳定。（5）每环掘进的距离为1m左右，以便于安装管片为宜。依据盾构机的
40、设计，盾构机最大推动速度为4.2cm/min，因此正常掘进条件下，依据水力机械出泥实力，掘进速度宜限制在2cm/min左右，在盾构机穿越大堤之前，为减小盾构掘进对前方土体的挤压，应适当放缓掘进速度，以限制大堤的变形。3.6.4 出土量限制4200盾构每环理论出土量=/4d2L=/42=8m3盾构出土量限制在95%左右，保证盾构切口上方土体能微量隆起，削减土体后期沉降量。3.6.5 泥水输送系统盾构施工采纳水力机械出泥，盾构掘进时，利用推动千斤顶的推动，将盾构机向前推动，盾构机前端格栅切入土层中，使格栅外土体通过挤压进入冲泥舱内，进入冲泥舱内的土体通过安装于盾构机上的水枪冲刷破裂后，利用水力机械
41、内高速水流产生的真空负压力吸入排泥管道排出。1, 进水与排泥系统安装堤外取水平台上安装3台22KW, 流量250m3/h单级离心水泵（其中一台备用）取水，通过159法兰钢管送至大堤内现场临时水泵房内，接入水泵房内的高压水泵内作为施工用水。冲泥舱内的土体通过安装于盾构机上的水枪冲刷破裂后，利用水力机械内高速水流产生的真空负压力吸入排泥管道排出。由于本工程隧道在细砂层中掘进，该层可压缩性很差，在顶进过程中，正面土体经过挤压后，成为密实体，顶进时会产生较大顶力。因此盾构隧道施工采纳水力机械出泥结合局部气压的网格式盾构机，正面开口设可调整液压门，开口率可调整。当遇到顶力过大时，增大开口率，加大出泥量，
42、从而减小正面阻力。由于引水隧道坡度达到3.15%属坡度隧道，仅靠高压水泵增压产生的水压力进行冲泥与排泥无法满意施工须要，因此引水隧道掘进施工时，在隧道出泥管距洞口350m处安装一台渣浆泵增压以保证排泥的出口压力和流量。引水隧道盾构掘进在工作井内安装一只10m3泥浆箱和一台75KW渣浆泵，排泥管道进入工作井内后干脆接入泥浆箱内，排入泥浆箱内的泥浆通过渣浆泵抽出排至排泥点。2, 渣土排放方案盾构掘进过程中须要排出大量土体，由于采纳水力机械出土，因泥浆含泥量的限制，泥水总量大，因此排泥场地是盾构掘进施工中的一个重要问题。经对施工现场进行考察， 在长江大堤外选择原鱼塘场地修建沉淀池，盾构掘进产生的泥浆
43、干脆通过出泥管道排入沉淀池。泥浆经过沉淀处理后，符合要求的水循环利用，多余的水排入厂外河道。3.7 衬砌拼装3.7.1 衬砌拼装形式隧道衬砌标准段由六块预制钢筋混凝土管片拼装而成，垂直顶升段由复合钢管片拼装而成，成环形式为封顶块纵向全插入。衬砌采纳通缝拼装。3.7.2 衬砌连接螺栓衬砌管片纵向, 横向均采纳强度较高的螺栓连接。标准段管片环向螺栓M33（12只/环）；纵向螺栓M30（15只/环）。3.7.3 衬砌拼装施工（1）拼装前应清理盾尾底部，并检查举重设备运转是否正常。（2）衬砌拼装前严格检查，检查管片的型号, 外观与密封材料的粘贴状况，如有损坏，必需修复才可拼装。（3）管片大缺角用SC-
44、1混凝土黏结剂修补，密封垫两侧与平面转角处不得有剥落和缺损，密封垫沟槽两侧与底面的大麻点用107胶粘剂加水泥腻子填平，检查合格后方可运用。（4）拼装每一环中第一块时，应精确定位，拼装次序自下而上，左右交叉对称安装，最终封顶成环。（5）拼装时，要逐块初拧环向和纵向螺栓，成环后环面平整时，复拧环向螺栓，接着推动时复拧纵向螺栓。（6）拼装成环后进行质量检测，并记录填写报表。（7）密封垫表层遇水膨胀橡胶遇水和潮气会膨胀，故逢阴雨天应与时覆盖塑料布，在密封垫表层涂刷缓膨胀剂三度。3.7.4 拼装过程中的限制要求（1）环面平整度：必需自负环做起，且逐环检查，相邻检查，相邻的踏步应小于3mm，封顶块不能凸出相邻管片的环面，以免邻接块错缝处管片碎裂。（2）环面超前限制：每掘进五环检查一次超前量，当其值过大时，应用软性楔子赐予订正，从而保证管片环面与隧道轴线的垂直度。（3）相邻环高差限制：环高差量的大小干脆影响到建成隧道轴线的质量，因此必需严格限制环高差。（4）螺栓连接与密封：成环管片和隧道均有纵, 环向螺栓连接，其连接的紧密度将干脆影响到隧道的整体性能和质量。因此每环拼装结束后应与时拧紧纵, 环向螺栓，在推动一环时，应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，必需再次复紧纵, 环向螺栓。（5）管片密封橡胶条。遇水膨胀橡胶条软