本工程使用的管片外径为6000mm，环宽为1200mm。刀盘的直径为6310mm，每环的出土量

V=kπl (d/2)2

K—可松性系数,取1.3； d—刀盘直径； l—管片环宽。

代入计算式计算出每环出土量为49m3 ，在运输组织设计中，按50m3考虑。 每环出土量直接反应了盾构机在掘进施工过程中的超挖情况，当超挖较多时，会使出土量骤增。在掘进过程中，必须严格控制每环的出土量，并作好记录。

6）盾尾注浆压力、注浆量分析与取值

盾尾注浆压力主要是受地层的水土压力的影响，注浆压力的设定以能填满管片与开挖土层的间隙为原则。注浆压力的计算可参考规范中的公式并在施工过程中通过测试和试验来确定和优化参数，本工程穿越市政道路，浆液及其注入的效果直接关系到地面沉降，因此对注浆材料及注浆压力都有较高的要求。依据本标段线路埋深及地质情况，初始盾尾注浆压力设定为0.25～0.28Mpa。

盾尾同步注浆理论量为每环3.59 m3,根据施工经验注浆时每环应按5.4m3～6.5m3控制(150％～180％)。同时要求同步注浆速度必须与盾构推进速度一致。

7）添加剂使用方案

在盾构施工中，添加剂的作用是：

1减小旋转输送机的扭矩，降低刀盘温度； ○

2增强土体气密性、止水性，保证开挖面稳定； ○

3与土体拌和均匀，使开挖土具有良好的流动性，增强土体可排性。 ○

依据地层不同，有不同的添加剂使用方案。本工程始发阶段盾构穿越的地层为砂层。在盾构掘进施工过程中，易造成土体和易性差使刀盘扭矩增大，或者土体进入土仓后被压密，造成开挖、排土均无法进行的情况。此时一方面可通过刀盘上的添加剂注入孔向刀盘前方的土体注入泡沫剂、聚合物等添加剂，增加土体流动性。另一方面土体被切削进入土仓内后，通过土仓上的添加剂注入孔向土仓内注入泡沫剂并利用刀盘上的搅拌装置加以搅拌，使泡沫剂与切削土充分混合，以增加土的气密性和可排性。泡沫剂的总注入量控制在土体切削量的60％左右，此注入率应根据实际掘进情况进行调整。此外，还可通过螺旋输送机上的添加剂注入孔向仓内注入适量的清水或注入压缩空气，以增加土体的和流动性，

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减小土的摩擦力，使土能经螺旋输送机顺利排出。

添加剂注入量：

刀盘前：约40％～50％的理论开挖量 密封仓：约10％～20％的理论开挖量

添加剂注入压力：需控制参数为刀盘前的注入压力，以平衡开挖面的水压力为宜。在本区段内设定注入压力初始设定为0.15～0.2MPa。

8）洞口密封处压浆

洞口密封处的充填注浆采取盾尾同步注浆装置注双液浆充填。待盾尾到达土体位置时暂停推进，启动盾尾同步注浆系统向洞口密封处的环形间隙注双液浆，直至注浆压力达到0.2MPa，压力不宜太大，注入速度不宜太快，安排专人在洞门处观察，发现漏浆立即停止，停5分钟后继续注入，如此反复几次，直到压力达到要求时完成。

5、盾构始发掘进施工方法

在盾构始发时，盾构机的后配套台车全部布置在车站结构内，始发阶段后配套台车将与盾构本体同步前进，在此阶段的施工过程中，需侧重对碴土、管片运输以及管片吊装、浆液运输进行合理的组织安排。

1）刀盘转动

A、刀盘起动时，须先低速转动，待油压、油温及刀盘扭矩正常，且土仓内土压变化稳定后，再逐步提高刀盘转速到设定值。盾构机出加固区前，为克服地层土体强度的突变，防止地面沉降过大，必须将土压力的设定值逐渐提高到0.11MPa，并根据反馈的信息对土压力设定值及时做出调整。

B、刀盘起动困难时，应正、反转动刀盘，待刀盘扭矩正常后，开始正常掘进。 C、在操作过程中，应严密监控刀盘扭矩、油压及油温等参数，若其中某参数报警时，应立即停机。需查明原因，进行修理，待该参数恢复正常后方可继续掘进。

D、刀盘转动时，盾构机会出现侧倾现象。当盾构机侧倾较大时，应反方向转动刀盘，使盾构机恢复到正常姿态。一般每推进一环刀盘调整一次旋转方向。

2）千斤顶顶进

A、在掘进过程中，各组千斤顶应保持均匀施力，严禁松动千斤顶。考虑到盾构机自重，掘进过程中盾构机下部千斤顶推力应略大于上部千斤顶推力。初始段刀盘通过土层加固区时，千斤顶的推力设定为正常推力的1/5（约600T），尽量不超过1000T，以低速切削的原则前进。待刀盘通过土层加固区后千斤顶的推力逐步调为正常推力值。

B、在掘进施工中，千斤顶行程差应控制在50mm内，且单侧推力不宜过大，以防挤裂

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管片。

3）出土

A、出土时的操作顺序为打开螺旋输送机，然后开启出土口，出土口在刚开启时不宜过大，须先观察出土情况，如果无水土喷泄现象，可将出土口开启至正常施工状态。

B、螺旋输送机转速和敞口的大小应由土压决定，当仓内土压大于设定值时，方可进行出土作业。

C、排出的碴土以疏松但不松散、潮湿但不析水为最佳。如出现水土分离或土质过干现象，需向螺旋输送机内注入土体改良添加剂。

4)推进控制

在初始阶段时，推进速度要慢，一般转速小于1rpm，速度应控制在5mm/min以内。待刀盘通过土层加固区后速度逐渐调为10～20mm/min。在盾构机掘进的同时，可向舱内注入土体添加剂，以改良土体，降低刀盘扭矩。盾构机在导轨上推进时，对脱出盾尾的管片，应及时用木楔垫实其与导轨之间的空隙，并用钢丝绳环向捆扎负环管片，钢丝绳两端固定在始发基座上。

5)盾构掘进中遇有下列情况之一时，应立即停止掘进，待查明原因并恢复后，方可继续掘进。

A、刀盘扭矩、土仓土压突变； B、出土量明显超过理论值； C、盾构自转角度过大； D、盾构位置偏离过大； E、盾构推力较预计的大；

F、可能发生危及管片防水、运输及注浆遇有故障等。 6）盾尾同步注浆

必须采用与地质条件完全相适合的注浆材料及注浆方法，在盾构推进的同时进行注浆，将盾尾空隙充填密实，防止地层松弛和下沉。另外, 盾尾同步注浆能增强衬砌防水性能，保持衬砌环早期稳定的作用，还可以防止隧道发生蛇形变形，使用同步注浆系统更有利于地表沉降的控制。

A、浆液材料

本工程采用单液浆做注浆材料，其具有如下特点：

不易产生材料离析； 具有较好的泵送性；

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压注后体积变化小；

压注后的浆液凝固强度高于地层土体的强度等。

由于浆液配比是根据地层的特点和施工推进的速度等因素而选定的，所以在施工过程中，要加强对施工影响地段地表隆起和沉陷的观测，并及时掌握地层的变化情况以及浆液的适应性等，做到信息化施工。根据掌握的反馈信息及时调整浆液的配比，使浆液的配比更科学、更合理。为保证浆液的质量，要对制备浆液的原材料进行严格控制，要定期测定浆液的坍落度、粘性、离析率、凝结时间、抗压强度等。

B、本工程所用盾构机注浆系统特点

该注浆系统为盾尾内置式同步注浆系统，沿盾尾圆上均布四个注浆口，注浆时可任选其中一个或几个，也可同时使用。能调整注浆速度，能记录活塞泵的冲程数。设备自带双液注浆系统，如认为单液浆效果不好时，可随时更改为双液注浆。

C、注浆操作

a、注浆作业与盾构推进同步进行，其注入速率应与掘进速度相适应。 b、注浆压力及注浆量的控制

注浆作业时，严密注意注浆压力和注浆量变化，以注浆压力控制为主，注浆量控制为辅。考虑到浆液扩散、超挖等因素，注浆量初步决定取地层与衬砌间空隙计算值的150～180% ，施工中将根据信息反馈的结果及时调整注浆量。根据量测和检测结果，必要时通过管片吊装孔进行二次补浆，以充分回填衬砌背后的空隙，减少地面沉降。初始盾尾注浆压力设定为0.25～0.28MPa。盾尾同步注浆理论量为每环3.59m3,根据经验注浆时每环应按5.4m3～6.5m3控制。施工过程中严格按照设定的注浆压力进行控制，其压力值不宜超过设定值。如果注浆压力变化异常、注浆量变化异常、设备异常以及注浆时隧道出现偏移、上浮或浆液从管片泄漏时应立即通知盾构操作手停止盾构推进，分析原因采取措施后方可继续正常作业。

c、结束注浆

盾构推进结束后，必须待注浆压力达到设定要求，注浆量也在预定合理范围内方可停止注浆。

d、注浆设备及管路清洗

注浆结束应及时按机械操作规程将注浆设备及管路清洗干净。 D、管片拼装

本程中采用了通用环作为管片衬砌，管片外径6000mm，内径5400mm，每环管片长度1200mm，管片采用“3A+2B+1C（楔块）”错缝拼装，管片接缝采用橡胶止水条防水。

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a、工艺流程

管片的选择 管片清理 管片运输就位 管片拼装 b、操作方法

管片选择：通用环管片在使用时必须预先根据盾构机的位置及盾尾间隙大小选定管片的拼装位置，管片的拼装依据主要有以下两条，在管片拼装分析时要综合分析确定，缺一不可。

管片拼装的总原则是拼装的管片与盾尾的构造方向应尽量保持一致。对有铰接的盾构而言，管片拼装后千斤顶的行程差最好为铰接千斤顶的行程差。

在盾构机尾部设有三道密封刷，用于保证在施工过程中不会有水土进入隧道，在盾构机掘进的同时，将向密封刷补充油脂，确保盾构机密封性能，在密封刷前端设有保护块用于保护密封刷不受损害，如果盾尾间隙过小，在管片脱出盾尾时，将产生较大变形，影响成型隧道的质量；同时，过小的盾尾间隙也将直接损坏盾构机的密封刷。

在管片型号确定后，对要吊装的管片表面进行清理。清理时应特别注意将管片四周的橡胶密封垫表面擦拭干净，以保证管片拼装后的防水质量。而且在拼装过程中要随时清除盾尾拼装部位的垃圾。

管片运输：垂直运输，由龙门吊将管片从地面吊运至管片运输平板车上；隧道内水平运输，用电瓶车将管片运输至盾构后配套内。管片在盾构后配套等待期间，管片表面应覆盖苫布，以避免被碴土污染；后配套内的运输，运输前须将管片吊点与管片行车连接牢固，再由管片行车将管片运输至管片拼装区。

管片拼装：应按管片拼装方案确定的顺序进行拼装。一般先拼装底部管片，然后自下而上左右交叉安装，最后拼装锁定块。拼装中每环管片应均布摆匀并严格控制环面高差。管片拼装前，先在每块片管片螺栓孔位置做好标记，以便于管片的定位。管片拼装时，应先将待拼管片区域内的千斤顶油缸回缩，满足管片就位的空间要求。在进行管片初步就位过程中，应平稳控制管片拼装机的动作，避免待拼管片与相邻管片发生摩擦、碰撞，而造成管片或橡胶密封垫的损坏。管片初步就位后，通过塞尺与靠尺对相邻管片相邻环面高差进行量测，根据量测数值对管片进行微调，当相邻管片环面高差达到要求后，及时靠拢千斤顶，防止管片移位。千斤顶顶紧后进行管片连接螺栓的安装。前一块管片拼装结束后，重复上一步骤，继续进行其它管片的拼装。

c、管片拼装施工要求

为保证管片拼装质量及施工进度，施工时必严格按照如下要求进行管片拼装的施工： 为加快拼装施工速度，必须保证管片在掘进施工完成前10分钟进入拼装区，以便为

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