软弱地层地铁盾构综合施工技术研究 盾构推进方向车站结构内衬墙帘布橡胶板垫圈螺母双头螺柱固定板螺母圆环板销套翻板洞门防水装置A衬砌管片盾构机盾构机A盾构机出洞后盾构机出洞中盾构机出洞前 图号比例日期图1-16洞门防水装置 附图4－4 盾构机进出洞防水装置布置图帘布橡胶板制图陆跃圆环板复核李伟垫圈审定徐韬螺母双头螺柱§ж 盾构机进出洞防水装置布置图图 4-4示意2006年11月 机械工程分公司固定板螺母销套翻板 图1-17洞门密封装置断面图 3)盾构始发发射架安装
①盾构始发发射架轴线安装测量
发射架的轴线在吊入始发井必须进行标记，当基座吊入始发井后，先对照始发井底部测量准确的轴线及始发井两端端墙上的中心标记，采用钢丝投点的方法对基座进行初步安放，然后再始发井圈梁上的轴线点同时架设全站仪，将轴线投入始发井底部，调节发射架，使发射架的轴线标记点与设计轴线点位于同一竖平面内。安装完成后，须用盘左和盘右进行检测，确保盾构发射架轴线标志的误差控制在3mm以内，并达到规范要求。
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②盾构始发发射架高程安装测量
根据发射架的结构尺寸，计算出发射架上表面的设计高程值。在发射架轴线位置安装完成后，进行高程测量。用水准仪将所需的高度放样于始发井两侧侧墙上，并作上明显的标志。所放样的高程点要有足够的密度，盾构工作井共需标设6个高程标志点，均匀的分布在始发井侧墙的两侧。高程标志完成后，对所在标志进行复核，任意两个标志间的高程互差不超过2mm，且与绝对高程的差值不超过1mm，为发射架的精确安装提供保障。发射架安装时，在相对应的高程标志间拉小线，进行发射架的初步安装，完成后，用水准仪进行精测，对发射架的高程进行微调，达到设计高程的精度要求（运行误差为0～3mm）。考虑到在进行轴线及高程微调时两者之间互相影响，在完成整个基座的安装后，应进行全面细致的复核，以确保盾构发射架的准确安装。
始发发射架具体见下图：
图1-18发射架详图 4）反力架及负环安装（以右线始发为列）
在盾构主体及后配套连接之前，开始进行反力架的安装。反力架端面与发射架基座水平轴垂直，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持平行。反力架与车站结构连接部位的间隙应垫实，保证反力架的安全稳定。盾构反力架形式的设计应以盾构的最大推力及盾构工作井轴线与隧道设计轴线的关系为设计依据，本工程反力架设计下图：
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图1-19反力架正视图 反力架预制成形后，由吊车吊入工作井，由测量给出轴线位置及高程，进行加固。反力架应和端墙紧贴，形成一体，保证有足够的接触面积。若反力架与端墙出现裂隙，在反力架和端墙之间补填钢板，钢板应分别与反力架和洞口圆环焊接牢固。安装完毕后应对反力架的垂直度进行测量，保证反力架和盾构推进轴线垂直。
反力架安装完成后，开始将盾构向前推进，并安装负环管片。
1）在盾尾壳体内安装管片支撑垫块，为管片在盾尾内的定位做好准备。 2）从下至上一次安装第一环管片，注意管片的转动角度符合设计，换算位置误差不超过1cm。
3）安装拱部的管片时，由于管片支撑不足，应及时进行加固。
4）第一环负环管片拼装完成后，用推进油缸把管片推出盾尾，并施加一定的推力把管片压紧在反力架上的负环管片上，用螺栓固定后即可开始下一环管片的安装。
5）管片在被推出盾尾时，应及时进行支撑加固，防止管片下沉或失圆。同时考虑到盾构推进时可能产生的偏心力，因此支撑应尽可能的稳固。
6）当刀盘达到掌子面时，推进油缸已经产生可以产生足够的推力稳定管片，即可将管片定位块取掉。
7）负环的环数确定
博览中心站盾构始发井长度为14.072m，负环管片每环宽度为1.5m，反力架厚度0.8m；（14.072-0.8）/1.5=8.8，通过调整反力架位置，负环环数取8环。
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负环管片及后盾系统布置详见下图：
11负负负负负负负负87654321环环环环环环环环后盾系统侧视图负负负负负负负负87654321环环环环环环环环1-1后盾系统俯视图图图1-20后盾系统详图 2.3.2.3.1盾构100m试掘进方案
区间隧道采用土压平衡盾构掘进，土压平衡是利用盾构机切削的泥土充满密封仓并保持适当的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构机前方开挖面进行支护的目的。平衡压力的设定是土压平衡盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作的重要环节，其中包括推力、推进速度和出土量三者的相互关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用。因此，盾构推进过程中，要根据不同地质、覆土厚度、地面建筑情况并结合地表隆陷监测结果及时调整设定土仓压力，推进速度要保持相对平稳，控制好每次的纠偏量，减少对土体的扰动，为管片拼装创造良好的条件。同步注浆量要根据推进速度、出碴量和地表监测数据及时调整，将施工轴线与设计轴线的偏差及地层变形控制在允许的范围内。
根据施工要求，出洞口100m范围作为试掘进段，此段施工要对推进参数认真控制，将推进的各项技术参数（如推力、推进速度、出土量、正面土压力）和地面沉降结合起来进行收集、统计、分析，掌握适应地层的盾构合理的推进参数，以科学地指导后续施工。
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2.3.2.3.2试掘进段的目的
1）用最短的时间对盾构机的操作方法、机械性能进行熟悉。
2）了解和认识本工程的地质条件，掌握该地质条件下的土压平衡式盾构的施工方法。
3）熟悉管片拼装的操作工序，提高拼装质量，加快施工进度。
4）通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，反映盾构机出洞时以及推进时对周围环境的影响，掌握盾构推进参数及同步注浆量。
5）通过对不均匀断面土体推进施工，摸索出在盾构断面处于不均匀介质中盾构推进轴线的控制规律。
2.3.2.3.3盾构掘进参数的初步设定与控制
根据土压平衡工况的特点，确定并保持合理的土仓压力是关键因素。因此，土压平衡工况中掘进参数的确定是以土仓压力为基准点来考虑，掘进控制程序也应以土仓压力的保持为目的。
1）土仓压力值P的选定
P值应能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PO，PO=γ?h（γ—土的平均重度，h—刀盘中心至地表的垂直距离），则P=K?PO（K—土的侧向静止土压力系数）。
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。
2）出碴量的控制
每环理论出碴量（实方）为：
(π×R2)*L*s=(π*3.17*3.17)*1.5*1.5=71.0m3/环 R——盾构机半径 L——管片环宽 S——土体膨胀系数
盾构推进出碴量控制在98%～100%之间，即69.6 m3/环～71.0 m3/环。 3）推进速度
盾构出洞在试验段推进速度在正常情况下应为20～40mm/min，并根据地面测量数据及时调整盾构正面中心土压力。
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