第一篇：淺析地鐵盾構(gòu)隧道的施工測量管理

淺析地鐵盾構(gòu)隧道的施工測量管理

呂宏權(quán)

（中鐵隧道集團(tuán)有限公司第一工程處 河南 新鄉(xiāng) 453000）

摘要：本文通過廣州地鐵二號線三元里～火車站區(qū)間、南京地鐵南北線一期工程南京站～許府巷～玄武門區(qū)間隧道盾構(gòu)施工的測量過程實施，總結(jié)出地鐵盾構(gòu)隧道施工測量管理的幾點(diǎn)體會。關(guān)鍵詞：地鐵 盾構(gòu)隧道 施工測量 管理 1 前言

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，城市地鐵建設(shè)發(fā)展迅猛，用盾構(gòu)法修建的地鐵區(qū)間隧道也呈上升趨勢。地鐵盾構(gòu)隧道施工技術(shù)含量高、防滲漏、快速安全，但要求準(zhǔn)確度高，盾構(gòu)機(jī)只能從預(yù)埋好鋼環(huán)的洞門進(jìn)出，并且盾構(gòu)機(jī)只能前進(jìn)、不能后退，這給地鐵盾構(gòu)隧道施工測量技術(shù)對地下線性工程的控制提出了更高的要求。從現(xiàn)以營運(yùn)的廣州地鐵二號線三～火區(qū)間和已貫通的南京地鐵南北線一期工程南～許～玄區(qū)間隧道的測量過程實施看，地鐵盾構(gòu)隧道施工測量管理的重要性更為突出。在南京地鐵南北線一期工程許~玄區(qū)間隧道測量實施過程中，結(jié)合廣州地鐵二號線三～火區(qū)間盾構(gòu)隧道施工測量管理和南京地鐵南北線一期工程的測量技術(shù)規(guī)定，對地鐵盾構(gòu)隧道施工測量中的管理和方法作了分析、改進(jìn)、總結(jié)。2 地鐵盾構(gòu)隧道施工測量的特點(diǎn)

采用盾構(gòu)法施工的地鐵隧道，隧道工程機(jī)械化程度較高，通過電子全站儀與計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，一種快速、準(zhǔn)確地測出盾構(gòu)機(jī)即時姿態(tài)的施工測量新技術(shù)、新方法——盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)導(dǎo)向系統(tǒng)被成功應(yīng)用，如英國的ZED、德國的VMT和日本的GYRO等。廣州地鐵二號線三元里～火車站區(qū)間、南京地鐵南北線一期工程南京站～許府巷～玄武門區(qū)間隧道盾構(gòu)施工采用的是德國海瑞克（HERRENKNECHT）公司制造的土壓平衡模式盾構(gòu)機(jī)。盾構(gòu)機(jī)沿設(shè)計路線向前推進(jìn)，靠與它相配套的VMT自動測量導(dǎo)向系統(tǒng)來控制，達(dá)到盾構(gòu)推進(jìn)的線形管理。地鐵盾構(gòu)隧道施工測量管理與山嶺隧道相比，技術(shù)含量、自動化程度高，過程也較復(fù)雜，單位測量項目多，測量人員素質(zhì)、測量精度要求高。3 地鐵盾構(gòu)隧道施工測量管理

地面控制測量完成后，根據(jù)測量成果、區(qū)間隧道的設(shè)計線路長度和盾構(gòu)的施工方法，進(jìn)行區(qū)間隧道的貫通誤差設(shè)計估算，根據(jù)估算結(jié)果和誤差分析后的分配情況，進(jìn)行盾構(gòu)井的聯(lián)系測量、地下控制測量的測量設(shè)計。結(jié)合區(qū)間隧道的貫通長度，根據(jù)誤差傳播定律，隧道橫向貫通中誤差、導(dǎo)線法測角中誤差二者之間的關(guān)系可以按下述公式確定： m2=±{mβ*sk/ρ}2*(n±3)/12（1）

以此來確定盾構(gòu)隧道的測量精度等級、施測參數(shù)及測量方法。式中：m為隧道橫向貫通中誤差（mm）；mβ為導(dǎo)線測角中誤差（″）；sk為兩開挖洞口間長度（mm）；

ρ為常數(shù)206265″；n為導(dǎo)線邊數(shù)；若計算洞外值時取n-3，洞內(nèi)值取n+3。依據(jù)測量設(shè)計進(jìn)行施工測量的過程管理。地鐵盾構(gòu)隧道施工測量主要包括聯(lián)系測量、洞門預(yù)埋鋼環(huán)檢查測量、盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)定位測量、地下控制測量、盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)施工測量、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)人工復(fù)核測量、襯砌環(huán)管片拼裝檢查測量、施工測量資料管理與信息反饋、貫通誤差測量、竣工測量。南京地鐵南北線一期工程南京站～許府巷～玄武門區(qū)間，盾構(gòu)隧道長度分別為1448.607m、826.274m。在進(jìn)行地面控制測量時，把兩個區(qū)間隧道作為一個長

隧道進(jìn)行控制，平面采用光電測距精密導(dǎo)線閉合環(huán)，邊長、角度按照三等導(dǎo)線施測，導(dǎo)線環(huán)測角中誤差mβ=±0.79″,邊長相對閉合差md/D=1/1410000，達(dá)到三 等導(dǎo)線測量精度要求；高程按城市二等水準(zhǔn)測量精度mw=±4.0mm/KM進(jìn)行。地面 控制測量引起的橫向貫通中誤差為m =±0.006m小于南京地鐵南北線一期工程的測量技術(shù)規(guī)定的0.025m。3.1聯(lián)系測量 聯(lián)系測量工作通常包括地面趨近導(dǎo)線、水準(zhǔn)測量；通過豎井、斜井、通道定向測量和高程傳遞測量以及地下趨近導(dǎo)線、水準(zhǔn)測量。在地鐵施工中，根據(jù)實際情況，進(jìn)行豎井定向可采用傳統(tǒng)的礦山測量中懸吊鋼絲的聯(lián)系三角形法；若地鐵車站面積較大、通視條件良好，可采用雙豎井投點(diǎn)法；隨著陀螺經(jīng)緯儀精度的提高，也可采用全站儀、垂準(zhǔn)儀和陀螺儀組成的聯(lián)合測量方法；當(dāng)?shù)罔F隧道埋深較淺時，則可采用地上、地下布設(shè)光電測距精密導(dǎo)線環(huán)的方法，形成雙導(dǎo)線來傳遞坐標(biāo)和方位，若隧道貫通距離較長時，還可采用在隧道上鉆孔，進(jìn)行鉆孔投點(diǎn)、加測陀螺方位角的方法。

南京地鐵南北線一期工程南～許～玄區(qū)間地鐵隧道埋深較淺，貫通距離分別為1448.607m、826.274m，聯(lián)系測量均采用光電測距精密導(dǎo)線環(huán)進(jìn)行定向。地面趨近測量和地面控制測量同時進(jìn)行，地面趨近導(dǎo)線點(diǎn)納入地面高精度控制網(wǎng)進(jìn)行平差，這樣既可減少誤差累積又提高了地面趨近點(diǎn)位的精度；定向測量和地下趨近導(dǎo)線測量也同時進(jìn)行，達(dá)到等精度控制，定向測量分別在盾構(gòu)始發(fā)、盾構(gòu)掘進(jìn)100m和距貫通面200m時獨(dú)立定向三次，三次聯(lián)系測量的地下趨近導(dǎo)線的基線邊Z5-Z2的方位角中誤差達(dá)到≤2.5″，在進(jìn)行定向測量時，地面、地下趨近導(dǎo)線控制樁點(diǎn)均采用強(qiáng)制觀測墩，消除了儀器對中誤差，導(dǎo)線網(wǎng)構(gòu)成有檢核條件的幾何圖形，坐標(biāo)和方位向下傳遞時，俯仰角控制在20o左右；高程傳遞采用鋼絲法、光電三角高程法，兩種方法相互檢核，獨(dú)立進(jìn)行三次，互差均達(dá)到≤1mm，坐標(biāo)、方位和高程的三次加權(quán)平均值指導(dǎo)隧道的貫通，每次聯(lián)系測量完成后，以書面資料上報現(xiàn)場監(jiān)理，監(jiān)理復(fù)測簽字再上報業(yè)主測量隊，業(yè)主測量隊經(jīng)復(fù)測確認(rèn)無誤后，下發(fā)采用成果坐標(biāo)通知，形成社會性的三級復(fù)核制。

3.2 洞門預(yù)埋鋼環(huán)檢查測量

洞門鋼環(huán)的安裝定位是在作車站連續(xù)墻的過程中進(jìn)行,由于車站施工往往是另一施工單位，鋼環(huán)的制作和使用是盾構(gòu)掘進(jìn)單位，因此鋼環(huán)安裝定位好后，需進(jìn)行復(fù)核檢查測量。經(jīng)雙方施工、監(jiān)理、業(yè)主測量單位復(fù)核檢查完成后，方可進(jìn)行連續(xù)墻砼的澆注，拆摸后再檢查一遍，作為最終的鋼環(huán)姿態(tài)，以此來影響盾構(gòu)機(jī)出洞時始發(fā)姿態(tài)的測量定位和進(jìn)洞時盾構(gòu)機(jī)的進(jìn)洞姿態(tài)。

3.3 盾構(gòu)機(jī)始發(fā)姿態(tài)定位測量

盾構(gòu)機(jī)始發(fā)姿態(tài)的定位主要通過始發(fā)臺和反力架的精確定位來實現(xiàn)，始發(fā)臺為盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時提供初始的空間姿態(tài)（見圖1），反力架為鋼結(jié)構(gòu)，主要提供盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時所需的反力，反力架的姿態(tài)直接影響盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)階段推進(jìn)時的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)。始發(fā)臺事先用全站儀和水準(zhǔn)儀精確定位，然后根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的前體、中體、后體直徑的不同，沿垂直于盾構(gòu)機(jī)始發(fā)軸線方向上，在前體與刀盤連接的端面上、前中體連接處端面上、中后體連接處端面上、后體盾尾端面上作出準(zhǔn)確的里程標(biāo)記點(diǎn)，并標(biāo)注至始發(fā)軸線的支距，以此來檢查盾構(gòu)機(jī)放在始發(fā)臺上之后的姿態(tài)，一般盾構(gòu)機(jī)出洞就是便于加速的下坡地段，且始發(fā)階段不能調(diào)向，所以在始發(fā)臺定位時要預(yù)防盾構(gòu)機(jī)脫離始發(fā)臺、導(dǎo)軌和駛出加固區(qū)后容易出現(xiàn)的叩頭現(xiàn)象，因而要抬高盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)姿態(tài)20mm左右；反力架的安裝和定位主要做到使反力架 <±2 3.4 長度可以加設(shè)副導(dǎo)線，構(gòu)成導(dǎo)線環(huán)，以便檢核，也可提高導(dǎo)線的精度。南京地鐵南北線一期工程許~玄區(qū)間長度860m，洞內(nèi)控制測量誤差估算值為0.015m，考慮洞內(nèi)軌枕和管線，布設(shè)一條直伸支導(dǎo)線，直線和半徑大于800m的曲線段導(dǎo)線邊長≥150m，測角中誤差要求達(dá)到±1.8″，測距相對中誤差達(dá)到1/60000，導(dǎo)線點(diǎn)設(shè)置為強(qiáng)制對中點(diǎn)（如圖2），用10mm的鋼板預(yù)先加工好，用三顆Φ14的膨脹螺栓錨在砼管片上，位置靠近邊墻以觀測方便為原則，避開洞內(nèi)運(yùn)渣車輛的干擾，這樣同定向測量、地下趨近導(dǎo)線一起，觀測時儀器均采用強(qiáng)制歸心，由于剛襯砌成形的砼管片不太穩(wěn)定，避免導(dǎo)線點(diǎn)的空間位置發(fā)生變化，強(qiáng)制對中點(diǎn)要距刀盤200m左右布設(shè)；水準(zhǔn)點(diǎn)可借助安裝好的管片螺栓，在螺栓頭棱角突出處作一標(biāo)記點(diǎn)，位置選在導(dǎo)線點(diǎn)附近。觀測時采用2″、2+2ppm以上的全站儀，左右角各測6測回，左右角平均值之和與360o較差≤4″，邊長往返觀測各4測回，往返觀測平均值較差≤2mm，每次延伸控制導(dǎo)線前，對已有的相鄰三個點(diǎn)進(jìn)行檢核，幾何關(guān)系無誤后再向前傳遞，水準(zhǔn)控制點(diǎn)引測，先檢查兩個相鄰已知點(diǎn)，然后按南京地鐵南北線一期工程有3個盾構(gòu)標(biāo)，4臺盾構(gòu)機(jī)，其中3臺是德國海瑞克的土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)，該機(jī)有一套與之相配套的自動測量控制系統(tǒng)VMT（如圖3）該系統(tǒng)主要有ELS靶、徠佧TCA系列全站儀+參考棱鏡、黃盒子、計算機(jī)（PC機(jī)）五部分組成，ELS靶安裝在盾構(gòu)機(jī)前體上，全站儀和參考棱鏡放于錨在砼管片上的吊籃上，PC機(jī)安裝了SLS-T數(shù)據(jù)交換、姿態(tài)測量、管片拼裝軟件，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時全站儀定時自動發(fā)射激光至ELS靶，ELS靶接受的信息通過數(shù)據(jù)傳輸電纜傳至PC機(jī)，經(jīng)過軟件處理轉(zhuǎn)化成較為直觀的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，在直角坐標(biāo)系中形象顯示，由于盾構(gòu)機(jī)預(yù)留的測量空間和電纜長度有限(120m)，需要不定時地進(jìn)行全站儀的搬站，即進(jìn)行施工導(dǎo)線的延伸測量。3.5.2 施工導(dǎo)線延伸測量

盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造形式及其預(yù)留的有限測量空間（如圖4），決定了施工導(dǎo)線只能是一條支導(dǎo)線，每次進(jìn)行施工導(dǎo)線延伸測量時，先在襯砌好管片的適當(dāng)位置安裝吊籃（如圖5），全站儀直接利用已復(fù)核的導(dǎo)線點(diǎn)測出吊籃的坐標(biāo)，然后移動全站儀至延伸點(diǎn)，延伸點(diǎn)距刀盤的位置不能太近，以避免襯砌管片初期沉降、盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)振動而影響延伸點(diǎn)，但是作為延伸點(diǎn)的吊籃不能立即出現(xiàn)在主控制導(dǎo)線的觀測范圍內(nèi)，只有當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)50m左右時，才能利用主控制導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行復(fù)

觀測中線、水平，只有通過其預(yù)留的有限測量空間，精確測出ELS靶下前視棱鏡的三維坐標(biāo)，將坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為棱鏡中心至盾構(gòu)機(jī)軸線的平面支距，然后與盾構(gòu)機(jī)制造時的設(shè)計值比較，此較差應(yīng)和PC機(jī)桌面上的中線、水平偏差一致，通過復(fù)核，使盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)軸線最優(yōu)化。3.7 襯砌環(huán)管片拼裝檢查、隧道凈空限界測量

襯砌環(huán)管片拼裝完成后，PC機(jī)上顯示的管片姿態(tài)是在即將安裝管片時，靠人工量取管片的盾尾間隙，然后輸入計算機(jī)，通過SLS-T的管片安裝軟件計算而

得的。由于人工操作誤差、推進(jìn)時管片承受巨大的壓力和管片背襯注漿的壓力，管片在推進(jìn)的過程中難免會發(fā)生位移，穩(wěn)定后的管片實際姿態(tài)需要用人工方法進(jìn)行檢查測量，直線上每10環(huán)、曲線上每5環(huán)檢測一次。管片姿態(tài)檢測方法較多，廣州地鐵二號線三～火區(qū)間采用的是最小二乘曲線擬合的方法，需均勻測出同一環(huán)管片上任8-12個點(diǎn)的三維坐標(biāo)，從而計算出管片環(huán)的中心坐標(biāo)和環(huán)的橢圓度，這種方法受盾構(gòu)機(jī)零部件的遮擋，不易操作，而且測量工作量大、計算過程復(fù)雜；南京地鐵南京站～許府巷～玄武門區(qū)間采用的是確定管片環(huán)端面中心的平面、高程，即將一根帶有管水準(zhǔn)氣泡的5m精制鋁合金尺水平橫在管片環(huán)兩側(cè)，尺的中央就是環(huán)片的中心，然后用全站儀直接測出其中心坐標(biāo)，或者測出尺的兩端點(diǎn)坐標(biāo)，取平均值即為環(huán)片的中心坐標(biāo)；高程直接用水準(zhǔn)儀配合塔尺，測出環(huán)片中央上、下的最大讀數(shù)，算出環(huán)片的實際豎徑，然后由下部或上部高程推算即可。3.8施工測量資料管理與信息反饋

盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)時，VMT時刻都在自動測量，PC機(jī)同時也在進(jìn)行記錄，除了人工進(jìn)行觀測和監(jiān)理、業(yè)主測量隊下發(fā)的測量資料，PC機(jī)儲存的大量測量資料需要定期的進(jìn)行備份，并輸出來分析檢查，特別是管片的資料，在南京地鐵許府巷~玄武門區(qū)間右線剛開始，通過拼裝管片的檢查測量，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定后的管片的高程較拼裝時高了40mm左右，有的甚至超限，幾乎每隔幾十環(huán)，就會出現(xiàn)這種情況，后來經(jīng)過仔細(xì)調(diào)查和跟蹤測量，發(fā)現(xiàn)管片在注漿后和拖出盾尾時，都要出現(xiàn)上浮，將此信息反饋給盾構(gòu)操作手，通過調(diào)整上、下管道的注漿壓力、速度（由于注的是雙液漿）和盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時的高程，逐步解決了這一問題，并為以后掘進(jìn)提供了值得借鑒的經(jīng)驗。3.9 貫通誤差測量 地鐵隧道的貫通面一般是盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞的預(yù)留洞門端面。如南京地鐵許府巷~玄武門區(qū)間的貫通面在玄武門站洞門預(yù)埋鋼環(huán)面上，貫通時進(jìn)行了隧道的縱向、橫向、方位角和高程的誤差測量。

3.10 竣工測量

地鐵隧道完成后，要進(jìn)行竣工測量。根據(jù)≤南京地鐵南北線一期工程測量技術(shù)規(guī)定≥，南京地鐵南京站～許府巷～玄武門區(qū)間的竣工測量，主要進(jìn)行了隧道的斷面凈空、中心線、高程和隧道掘進(jìn)長度計算以及竣工測量圖的繪制。4 施工測量與盾構(gòu)施工各工序的銜接管理 在進(jìn)行盾構(gòu)隧道的各項施工測量過程中，測量工作常常與盾構(gòu)的其它施工工序相互交錯進(jìn)行。進(jìn)行聯(lián)系測量，在地面趨近點(diǎn)支鏡時，盡量避開龍門吊的起吊作業(yè)時間，否則，測量時應(yīng)設(shè)2～3人，其中1人專門防護(hù)龍門吊的起吊對儀器的操作安全，也確保施工過程的正常、順利進(jìn)行；檢查預(yù)埋鋼環(huán)的測量，應(yīng)在鋼環(huán)固定后、澆注砼連續(xù)墻的腳手架搭設(shè)前進(jìn)行，測量時，設(shè)專人看護(hù)，避免機(jī)械、物體傷及人和儀器；在洞內(nèi)進(jìn)行各施工測量時，應(yīng)遵守有軌運(yùn)輸?shù)男熊嚢踩?guī)則，如：在軌道上架設(shè)登高設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)線延伸測量、在軌道內(nèi)進(jìn)行管片的檢查測量、在盾構(gòu)機(jī)停掘，利用管片安裝的間隙時間進(jìn)行的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)人工復(fù)核測量等，既要協(xié)調(diào)好電瓶車的行車（出碴、運(yùn)輸管片）時間，又要把握好管片的安裝及注漿時間。5 結(jié)束語

5.1地鐵盾構(gòu)隧道施工測量過程導(dǎo)線控制點(diǎn)均采用強(qiáng)制對中點(diǎn)，消除了儀器的對中誤差，同時操作方便，節(jié)省人員和時間，提高了工作效率，也便于樁點(diǎn)的保護(hù)。

第二篇：盾構(gòu)隧道施工安全管理

盾構(gòu)隧道施工安全管理

摘要：盾構(gòu)法隧道施工，掘進(jìn)速度快、質(zhì)量優(yōu)、對周圍環(huán)境影響小、施工安全性相對較高，但盾構(gòu)施工技術(shù)有著自身的特點(diǎn)，安全管理工作只有適應(yīng)盾構(gòu)施工的特點(diǎn)，才能利用盾構(gòu)的優(yōu)勢、克服傳統(tǒng)隧道施工的劣勢，真正做好建筑施工企業(yè)的安全工作。文章對盾構(gòu)施工中要注意的幾個安全問題進(jìn)行了討論，可供同行參考。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道盾構(gòu)施工安全管理

1引言

安全管理工作己在我國得到了日益重視，尤其是在加入了WTO后，全球經(jīng)濟(jì)趨于一體化，要求發(fā)展中國家的安全生產(chǎn)管理水平趕上世界先進(jìn)水平，企業(yè)安全管理工作已作為和生產(chǎn)管理并列的一項企業(yè)管理重要內(nèi)容。而建筑業(yè)是傷亡事故多發(fā)的行業(yè)，僅次于礦山作業(yè)。隧道施工具有建筑業(yè)和礦山業(yè)的一些共同特點(diǎn)，施工危險程度大，安全隱患多。盾構(gòu)施工隧道技術(shù)是一項先進(jìn)的隧道施工技術(shù)，開挖面處在盾構(gòu)體的保護(hù)下，可以最大程度避免土體失穩(wěn)或冒頂帶來的人身傷亡事故，近年來，在上海、廣州、北京和深圳等地得到了較為廣泛的應(yīng)用。盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)由英國工程師布魯諾爾發(fā)明于1818年，并于1825年運(yùn)用于工程實踐。我國從1956年開始引進(jìn)盾構(gòu)施工技術(shù)，從20世紀(jì)80年代開始得到了快速發(fā)展，目前，在上海、廣州等大城市中逐漸成為城市地下鐵道施工的主流方法，其特有的安全施工和管理問題引起獷廣泛注意，本文為結(jié)合多年的盾構(gòu)施工實踐和安全管理經(jīng)驗的總結(jié)。

2盾構(gòu)機(jī)刀盤前的壓氣作業(yè)

2.1盾構(gòu)機(jī)的壓氣作業(yè)

當(dāng)操作人員必須進(jìn)人盾構(gòu)機(jī)前體刀盤內(nèi)作業(yè)時，如果盾構(gòu)機(jī)前方或上方的土體不能自穩(wěn)，上體可能通過刀盤的開日處進(jìn)人刀盤內(nèi)，威脅作業(yè)人員的安全。大多先進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)均配備了壓氣系統(tǒng)，即通過密封刀盤和盾構(gòu)前體的通道，向刀盤內(nèi)注入無油空氣，使刀盤內(nèi)的壓力升高，以達(dá)到平衡外側(cè)土體壓力的目的，壓力最大可達(dá)到3-4kg/cm2。為了保證操作人員的適應(yīng)性，一般在通道卜設(shè)置密閉的過渡增壓艙，這將在很大程度上緩解壓力變化帶給操作人員的影響。由于操作人員是在一個密閉的環(huán)境中工作，刀盤內(nèi)空間狹窄，不能有多人同時作業(yè)，壓人的空氣質(zhì)量也可能含有一定的雜質(zhì)，且工作面的環(huán)境溫度將會很高，當(dāng)操作人員出現(xiàn)不適時，需要經(jīng)過一定時間減壓過渡后才能得到醫(yī)療。因此，壓氣作業(yè)是盾構(gòu)安全施工的一個重點(diǎn)，也是一個值得注意的危險源。

2.2壓氣作業(yè)的相應(yīng)措施

(1)盡量減少在不良地質(zhì)條件下進(jìn)人刀盤內(nèi)，盡可能地在基本可以自穩(wěn)的地層中進(jìn)行開艙作業(yè)，這樣可以不用壓氣作業(yè)。因此，要根據(jù)地質(zhì)條件的變化，選擇適當(dāng)?shù)臅r機(jī)，提前或推遲進(jìn)人刀盤內(nèi)，尤其是更換刀具時要有預(yù)見性。

(2)要挑選身體健康、強(qiáng)壯的工人作為進(jìn)人刀盤內(nèi)的操作人員，并經(jīng)過職業(yè)病醫(yī)院嚴(yán)格的身體檢查，確保對惡劣環(huán)境的抵抗力。一般壓氣作業(yè)一天不宜超過4小時。

(3)如需壓氣作業(yè)時，一定要選用無油型空壓機(jī)，確?？諝赓|(zhì)量，減小環(huán)境污染。

(4)準(zhǔn)備好通迅工具，無間斷地保持聯(lián)絡(luò)。

(5)做好應(yīng)急準(zhǔn)備，必要時要能在減壓艙(刀盤與盾構(gòu)前體間的密封過渡通道)內(nèi)搶救傷員，并與有關(guān)醫(yī)院簽好急救協(xié)議。有條件的要配備專用的流動醫(yī)療艙，以便在送往醫(yī)院的過程中，保持傷員所受體外壓力差基本一致。

3盾構(gòu)刀具更換

隨著地質(zhì)條件的變化，隧道掘進(jìn)過程中需要對刀具進(jìn)行更換，尤其是當(dāng)巖石強(qiáng)度較高時，需要更換滾刀。滾刀一般是背卸式，以方便拆卸，但相對而言，滾刀重量大、四周光滑、沒有固定點(diǎn)、搬運(yùn)困難、安裝和拆卸均要比刮刀、割刀難得多。刀盤內(nèi)空間狹窄、不能多人同時作業(yè)，也很難借助機(jī)械，往往刀盤內(nèi)濕滑，刀盤下部充滿了泥土或者是泥漿，刀盤開口處還可能有不穩(wěn)定巖土掉入，影響刀具更換。因此，進(jìn)人刀盤內(nèi)更換刀具是盾構(gòu)施工過程中一項相對較危險的作業(yè)工序，許多施工單位在刀具更換時，時有輕重傷事故發(fā)生。

進(jìn)行刀具更換時應(yīng)注意以下事項:

(1)當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不好、開挖面地層有可能失穩(wěn)時，應(yīng)預(yù)先對地層進(jìn)行加固處理，可采取注漿或洞內(nèi)加支撐等辦法防止巖土掉塊對作業(yè)人員的傷害，尤其是作業(yè)人員在搬運(yùn)刀具過程中遇意外物體打擊極易失衡，輕則將刀具掉人刀盤內(nèi)，要花費(fèi)相當(dāng)時間才能打撈上來;重則人易被滾刀碰傷，甚至有可能滑人刀盤底部，被滾刀二次擊傷，造成嚴(yán)重后果。

(2)除了對地層采取必要的措施外，還要做好其它準(zhǔn)備工作，如對刀盤內(nèi)的積土或淤泥和泥漿進(jìn)行清理，盡量保持刀盤內(nèi)作業(yè)空間位置，搭設(shè)穩(wěn)固的臨時支架和作業(yè)平臺，提供充足的照明，包括行燈等局部照明工具。

(3)選派技術(shù)精、能吃苦、體質(zhì)好的作業(yè)人員進(jìn)行刀具的更換工作，尤其相互之間要配合嫻熟，盡量縮短盾構(gòu)機(jī)停止時間，防止土體失穩(wěn)。如有土體嚴(yán)重失穩(wěn)，可分次完成刀具更換，一般這時土體強(qiáng)度不大，盾構(gòu)機(jī)可掘進(jìn)數(shù)環(huán)后再更換另一批刀具。軟土地層中盾構(gòu)機(jī)停止時間以不超過兩天為宜。

(4)滾刀重量大、邊緣光滑、不宜固定，應(yīng)盡量借助機(jī)械裝置安裝和拆卸滾刀，如合理運(yùn)用葫蘆等起重裝置和滑軌等移動裝置，以及支架等固定裝置，操作時要倍加小心。

(5)刀盤內(nèi)潮濕，水氣大，隨著溫度的升高會產(chǎn)生霧化現(xiàn)象，對電器、電線絕緣性能要求高，需選用24V以下的安全電壓。

(6)刀盤非期望轉(zhuǎn)動傷人在盾構(gòu)施工過程中屢有發(fā)生，因此，重新啟動盾構(gòu)機(jī)時一定要再三確認(rèn)土艙內(nèi)沒有操作人員和工具材料已全部回收，最好能實現(xiàn)安全本質(zhì)化，即在盾構(gòu)設(shè)計或改造時，鎖定原操作室的控制開關(guān)，在人閘口增設(shè)控制開關(guān)，并實行重復(fù)掛牌清點(diǎn)制度。

4注漿作業(yè)

盾構(gòu)機(jī)開挖直徑一般比管片外徑要大20~40 cm ,在掘進(jìn)過程中需要對管片外側(cè)的環(huán)形空隙中注人漿液體，大多以水泥、砂子、水為主要成份。漿液出口段為剛性管道，很容易堵塞，這些管多埋在盾殼內(nèi)，不方便清理，常常整條管完全堵塞了才不得不清理，且砂漿已出現(xiàn)固化現(xiàn)象，清理非常困難。清理過程中，一方面用具有彈性的硬質(zhì)鋼絲疏通，另一方面要加大注漿泵的壓力。當(dāng)管道突然暢通時，管道內(nèi)的砂漿將會高速噴出，對周圍的人員造成傷害。往往作業(yè)人員也意識到這點(diǎn)，在出口處用編織帶防護(hù)，但大多沒有將其固定綁扎，砂漿在高壓下可以擊穿編織物或頂開編織物，仍然會對人員造成傷害，尤其是眼部傷害。因此，要選用結(jié)實、堅固的編織物或加帆布，并用鐵絲綁扎牢固，操作人員不可求快，壓力要慢慢增加，不可突然急劇加壓。

除了盾構(gòu)機(jī)盾尾的注漿外，還需在管片中進(jìn)行二次補(bǔ)漿(有的施工工藝是直接在管片注漿)，不管是一次注漿還是二次注漿，都很容易堵管，常常造成壓力表失效。許多注漿操作是在沒有壓力表這個眼睛的情況下“盲”注或僅憑經(jīng)驗來完成注漿的，有的超出壓力容許范圍很多，這樣輕者造成管片錯臺、開裂和漏水，重者直接將管片壓脫掉人隧道中，后果不堪設(shè)想。

5施工用電管理

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)用電一般是采用雙回路專供的電纜，供電電壓達(dá)10 kV ,隧道內(nèi)環(huán)境潮濕，隨著盾構(gòu)向前不斷推進(jìn)，高壓電纜也要經(jīng)過多次連接，接頭要選用優(yōu)質(zhì)的專用接駁器，電纜要固定好在隧道內(nèi)，并留有一定活動余地，懸掛高度合適，至少要比運(yùn)輸車輛高，防止運(yùn)輸車輛脫軌后擊斷電纜，造成嚴(yán)重后果。除了盾構(gòu)機(jī)以外，盾構(gòu)隧道施工其它臨時用電也很多，必須采用三級配電，二級保護(hù)，尤其要配備足夠的分配電箱，電箱要用鐵皮制作，不能用木板或膠板等其它材料代替，并要真正做到一機(jī)、一閘、一箱、一漏等四個一。往往施上單位很難做到四個一，尤其為了省錢，一箱多機(jī)、一箱多閘現(xiàn)象較為普遍，極易合錯閘，從而導(dǎo)致觸電事故。

6隧道內(nèi)臨時軌道運(yùn)輸

和其它工法施工隧道不同，中小直徑的盾構(gòu)隧道幾乎均采用軌道運(yùn)輸系統(tǒng)。由于盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度很快，往往運(yùn)輸是限制施工速度的一個瓶頸，因此，運(yùn)輸車輛一般設(shè)計得較長，碴土斗也設(shè)計得很大，占用了隧道很大空間。管片底部為圓弧形，對軌枕的穩(wěn)定性有一定影響，運(yùn)輸車輛容易脫軌，有可能威脅人行道上人員的安全，尤其是碰到盾構(gòu)機(jī)專用高壓電纜時，后果不堪設(shè)想。施工軌道要嚴(yán)格按有關(guān)技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，對軌距、軌道高差、弧度、接縫等重要參數(shù)要重點(diǎn)檢查，軌枕保證足夠的剛度，并和管片上的螺栓保持固定或焊接，避免滑動變形。應(yīng)嚴(yán)禁各類人員搭乘管片車進(jìn)出隧道，嚴(yán)禁擠在操作室內(nèi)，如隧道距離較長，應(yīng)設(shè)計專門的人員運(yùn)輸車輛，外設(shè)圍欄，嚴(yán)禁車輛未停穩(wěn)前上下車。隧道內(nèi)運(yùn)輸引起的事故較多，一旦發(fā)生安全事故，后果大多比較嚴(yán)重，特別是在盾構(gòu)機(jī)位置，電瓶車與盾構(gòu)機(jī)之間幾乎沒有空隙，非常狹窄，稍不注意，人員易被擠卡在中間。

目前國內(nèi)單線地鐵隧道的內(nèi)直徑多為5 400~5 500 mm，盾構(gòu)機(jī)的后配套設(shè)備一般有70~80 m長，它的軌道比碴土運(yùn)輸車寬，但之間最窄的距離一般就是100 mm，當(dāng)任意一條軌道變形時，或盾構(gòu)機(jī)上的配套設(shè)備發(fā)生位移時，極易和運(yùn)輸車輛相撞，尤其是高壓電纜圈簡位置突出，應(yīng)引起高度重視。

7環(huán)境危害因素

盾構(gòu)機(jī)僅推進(jìn)系統(tǒng)就要消耗1 000 kW的功率，當(dāng)巖石較硬或具有很高的耐磨性時，其機(jī)內(nèi)的溫度很高，最多可超過50度，尤其是在南方施工，夏季時間長，外界溫度高，隧道內(nèi)主要處在濕、悶、熱的環(huán)境中，盡管盾構(gòu)機(jī)配備了送風(fēng)系統(tǒng)，在很大程度上減低了溫度，但比地面作業(yè)還是要差得多，氣溫應(yīng)盡量控制在28度左右。盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)過程中，噪音往往超過80dB，作業(yè)人員長時間處于這種環(huán)境下極易疲勞，從而誘發(fā)安全事故。因此，作業(yè)人員要配帶耳塞，保證足夠的休息時間，上班不超過8小時，如有必要，除送風(fēng)系統(tǒng)外，增設(shè)抽風(fēng)系統(tǒng)或冷卻系統(tǒng)，加強(qiáng)空氣對流。

8結(jié)語

除了前述方面需要在盾構(gòu)施工中引起注意外，盾構(gòu)機(jī)單體最重達(dá)l00余噸，始發(fā)與到站吊裝上下井要選用有足夠安全系數(shù)的大型吊車(宜選用200 t以上)，過站平移作業(yè)和過站運(yùn)輸、洞門和聯(lián)絡(luò)通道施工涉及多工種交叉立體施工作業(yè)，相互之間在配合上會有一定影響，總體協(xié)調(diào)性非常重要。

盾構(gòu)施工技術(shù)在我國還處在成長期，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長和加入WTO，盾構(gòu)施工在隧道建設(shè)中所占比例也會越來越大，在盾構(gòu)施工技術(shù)提高的同時，安全管理工作也要同步提高。目前，盾構(gòu)施工企業(yè)與政府、行業(yè)的安全生產(chǎn)檢查、監(jiān)督與評比主要依據(jù)建設(shè)部的《JGJ59-99建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》，其中檢查10項主要內(nèi)容有4項不適用于盾構(gòu)施工企業(yè)，建議有關(guān)部門盡快研究制訂適合盾構(gòu)施工特點(diǎn)的行業(yè)安全檢查標(biāo)準(zhǔn)，以推動和改善企業(yè)的安全生產(chǎn)管理水平。

第三篇：地鐵盾構(gòu)隧道課程設(shè)計說明書

柱下獨(dú)立基礎(chǔ)課程設(shè)計

計算書

[基礎(chǔ)工程] 課程設(shè)計

姓

名：

學(xué)

號：

班

級：

指導(dǎo)教師：

吳興征

課程編號：141238 總學(xué)時：1.5周周學(xué)時：40h學(xué)分：1.0 適用年級專業(yè)（學(xué)科類）：三年級，土木工程專業(yè) 開課時間：2017-2018 學(xué)年春學(xué)期

河北大學(xué)建筑工程學(xué)院

2018年6月

基礎(chǔ)工程課程設(shè)計

姓名

學(xué)號

目錄

第一章

課程題目介紹...........................................................................................1 第二章

荷載計算...................................................................................................3 第三章

內(nèi)力計算...................................................................................................5 第五章

施工圖繪制...............................................................................................6 參考資料...................................................................................................................7

第 2 頁

第一章

課程題目介紹

如圖1所示，為一軟土地區(qū)地鐵盾構(gòu)隧道橫斷面，有一塊封頂塊K，兩塊鄰接塊L，兩塊標(biāo)準(zhǔn)塊B以及一塊封底塊D六塊管片組成，襯砌外D0?6200mm，厚度t?350mm，采用通縫拼裝，地層基床系數(shù)k?20000kN/m3。混凝土強(qiáng)度為C50，環(huán)向螺栓為5.8級（可用8.8級）M30，管片裂縫寬度允許值為0.2mm，接縫張開允許值為3mm。地面超載為20kPa。試計算襯砌受到的荷載，并用荷載-結(jié)構(gòu)法按均質(zhì)圓環(huán)計算襯砌內(nèi)力，畫出內(nèi)力圖，并進(jìn)行隧道抗浮、管片局部抗壓、裂縫、接縫張開等驗算及一塊標(biāo)準(zhǔn)管片配筋計算。

q=20kN/m250010001500人工填土????kN/m3褐黃色粘土??????kN/m38KL1738L273B2***53500灰色砂質(zhì)粉土??????kN/m3灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土????kN/m3c=12.2kPa ?????B1138D***502925灰色淤泥質(zhì)粘土??????kN/m3c=12.kPa ????? 圖1 軟土地區(qū)地鐵盾構(gòu)隧道橫斷面

說明：

1）灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土上層厚度1350mm，根據(jù)后3位學(xué)號ABC調(diào)整，1350?ABC?50基礎(chǔ)工程課程設(shè)計

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（mm），故在本設(shè)計中灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土上層厚度取為：1350?65?50?4600mm。

2）采用慣用修正法進(jìn)行內(nèi)力的計算。3）課程設(shè)計計算書、圖Email形式提交。

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第二章

荷載計算

計算時，統(tǒng)一單位：kN、m；水的重度為：?w?10kN/m3；其中C50混凝土的彈性模量?。篍?3.45?107kPa，??26kN/m3；襯砌圓環(huán)厚度取：h?350mm，襯砌圓環(huán)彎剛度：。

其中由于在計算荷載與襯砌內(nèi)力時，所使用公式是建立在線彈性體系的理論基礎(chǔ)上，所計算得出的內(nèi)力值與荷載成線性相關(guān)，所以可以在進(jìn)行荷載內(nèi)力組合之前的荷載計算時就考慮荷載的分項系數(shù)，從而使得在計算各個分項荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力值時，就已經(jīng)考慮了荷載的分項系數(shù)，則在荷載的組合效應(yīng)分析中，可以直接將荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力值進(jìn)行組合，不需要再次考慮荷載的分項系數(shù)！

圖4中的細(xì)實線示意了荷載位移測試數(shù)據(jù)經(jīng)過擬合后的雙曲線。

1200040%Q(KN)70%Q(KN)100%Q(KN)均值線中值線最優(yōu)分布順義Q(kN)***000100001020s(mm)3040

圖4 給定荷載相應(yīng)沉降量的概率密度分布、均值和中值曲線

第 3 頁

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表2給出y值分別服從正態(tài)和最優(yōu)分布時的模型參數(shù)值。

表2 給定條件下各場地y值假定服從正態(tài)分布與最優(yōu)分布時的模型參數(shù)

分布類型 正態(tài)分布 最優(yōu)分布 灌注樁 CFG樁 錨桿 灌注樁 CFG樁 錨桿 場地

40%Qmax

給定荷載Q(KN)

70%Qmax

100%Qmax

參數(shù)1 參數(shù)2 參數(shù)1 參數(shù)2 參數(shù)1 參數(shù)2 2.1 4.54 1.1 0.73 4.92

0.28 1.07 0.09 0.13 4.96

4.3 8.98 2.31 9.21 8.98 0.84

0.55 1.82 0.12 4.53 1.82

7.43 14.94 4.12 9.43 2.69

1.02 2.84 0.22 7.85 0.19 68

189.54 171.74 0.05 280.33 備注：參數(shù)1和參數(shù)2對于正態(tài)分布為均值和標(biāo)準(zhǔn)差；對數(shù)正態(tài)分布分別為對數(shù)均值和對數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差；伽瑪分布為形狀和尺度參數(shù)；威布爾分布為形狀和比率參數(shù)；耿貝爾分布為a和b。

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第三章

內(nèi)力計算

在以上計算出襯砌圓環(huán)所受到的荷載后，可以采用慣用修正法進(jìn)行襯砌圓環(huán)的內(nèi)力計算。其中襯砌圓環(huán)內(nèi)力計算公式如下。

該模型包含兩個參數(shù)h1和h2，可寫為：

Q?S

h1?h2S

（1）

式中S為位移量，單位為（mm）；Q為荷載值，單位為（KN）；h1和h2是雙曲線擬合參數(shù)的荷載位移曲線。這些曲線擬合參數(shù)在物理上是有意義的，h1和h2的倒數(shù)分別等于初始斜率和漸近值。

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第五章

施工圖繪制

根據(jù)設(shè)計與計算結(jié)果，繪制出CAD圖紙兩張（見附件），其中圖紙包括襯砌圓環(huán)構(gòu)造圖一張、標(biāo)準(zhǔn)管片B構(gòu)造圖一張：

圖紙簡略情況如圖7所示。

第 6 頁

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參考資料

[1] 趙明華, 徐學(xué)燕, 鄒新軍.基礎(chǔ)工程（第三版）.高等教育出版社, 2017.[2] 周景星, 李廣信, 張建紅, 虞石民, 王洪瑾.基礎(chǔ)工程（第二版）.清華大學(xué)出版社.2015.注意事項：

[1] 所有圖形要有圖標(biāo)題，放在圖形的下面。并在正文中引出。比如，荷載-沉降曲線如圖3所示（請不要使用圖3-2等編號，全文統(tǒng)一編號，表格也類似）。

然后下面插入圖形

[2] 所有表格要有表標(biāo)題，放在表格的上面。并在正文中引出。比如，荷載-沉降的計算成果如表12所列。

[3] 不允許在正文引述中出現(xiàn)，如上圖，如下表等表達(dá)。要具體引出圖表編號。[4] 每一章要重新開始一頁，也就是在每一章的最后插入分頁符即可。[5] 所有公式的要采用公式編輯器

完成輸入，盡量（課上已強(qiáng)調(diào)過）不要使用插入 的形式。

具體參見文件141238S HBUWu FE 741 word formula and symbol.doc。

第 7 頁

第四篇：盾構(gòu)法隧道施工

盾構(gòu)法隧道施工 Shield tunnel construction 摘要：盾構(gòu)法隧道施工在地鐵建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛。在實施盾構(gòu)法隧道施工工作應(yīng)熟悉和掌握施工質(zhì)量監(jiān)控重點(diǎn),從而保證工程質(zhì)量。盾構(gòu)法施工的內(nèi)容包括盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)、盾構(gòu)的掘進(jìn)、襯砌、壓漿和防水等。

關(guān)鍵字：盾構(gòu)法施工 一：盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) 1.1始發(fā)豎井

始發(fā)豎井的任務(wù)是為盾構(gòu)機(jī)出發(fā)提供場所，用于盾構(gòu)機(jī)的固定、組裝及設(shè)置附屬設(shè)備，如反力座、引人線等；與此同時，也作為盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中出碴、掘進(jìn)物資器材供應(yīng)的基地。因此，始發(fā)豎井的周圍是盾構(gòu)施工基地，必須要有擱置出碴設(shè)備、起重設(shè)備、管片儲存、輸變電設(shè)備、回填注漿設(shè)施和物資器材的場地。

1.2到達(dá)豎井

兩條盾構(gòu)隧道的連接方式有到達(dá)豎井連接方式和盾構(gòu)機(jī)與盾構(gòu)機(jī)在地下對接的方式。其中，地下對接方式是在特殊情況下采用,例如連接段在海中難以建造豎井，或者沒有場地不能設(shè)置豎井等。但在正常情況下一般都以到達(dá)豎井連接。

1.3盾構(gòu)機(jī)拼裝

盾構(gòu)在拼裝前，先在拼裝室底部鋪設(shè)50cm厚的混凝土墊層，其表面與盾構(gòu)外表面相適應(yīng)，在墊層內(nèi)埋設(shè)鋼軌，軌頂伸出墊層約5cm，可作為盾構(gòu)推進(jìn)時的導(dǎo)向軌，并能防止盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)。若拼裝室將來要作他用，則墊層將鑿除，費(fèi)工費(fèi)時。此時可改用由型鋼拼裝的盾構(gòu)支撐平臺，其上亦需要有導(dǎo)向和防止旋轉(zhuǎn)的裝置。由于起重設(shè)備和運(yùn)輸條件的限制，通常將盾構(gòu)機(jī)拆成切口環(huán)、支承環(huán)、盾尾三節(jié)運(yùn)到工地，然后用起重機(jī)將其逐一放入井下的墊層或支承平臺上。切口環(huán)與支承環(huán)用螺栓連接成整體，并在螺栓連接面外圈加薄層電焊，以保持其密封性。盾尾與支承環(huán)之間則采用對接焊連接。

1.4盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)

盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)是指利用臨時拼裝管片等承受反作用力的設(shè)備，將盾構(gòu)機(jī)從始發(fā)口進(jìn)入地層，沿所定的線路方向掘進(jìn)的一系列施工作。根據(jù)臨時拆除方法和防止開挖面地層坍塌方法的不同，施工方法有以下的幾種。

第1種方法，使開挖面地層能夠自穩(wěn),再將盾構(gòu)機(jī)貫入自穩(wěn)的開挖面。一般是通過化學(xué)注漿、高壓噴射注漿、凍結(jié)施工法等來加固開挖面地層，或向始發(fā)豎井壓氣，平衡開挖面的地下水、土壓力，使地層自穩(wěn)。

第2種方法，利用擋土墻防止開挖面崩塌，讓盾構(gòu)機(jī)開始掘進(jìn)。這種方法有兩種，一種是將始發(fā)豎井的擋土墻做成雙層，以防止內(nèi)層擋土墻拆除時開挖面崩塌，盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)，到達(dá)開挖面地層后，起吊盾構(gòu)機(jī)前方的外層擋土墻，盾構(gòu)機(jī)開始開挖；另一種是在始發(fā)豎井的近旁再挖一個豎井，盾構(gòu)機(jī)從該豎井內(nèi)向前推進(jìn)，在回填后開始開挖。

1.5盾構(gòu)機(jī)的達(dá)到

盾構(gòu)機(jī)的到達(dá)是指在穩(wěn)定地層的同時,將盾構(gòu)機(jī)沿所定路線推進(jìn)到豎井邊,然后從預(yù)先準(zhǔn)備好的大開口處將盾構(gòu)機(jī)拉進(jìn)豎井內(nèi),或推進(jìn)到到達(dá)墻的指定位置后停下等待的一系列作業(yè)。

施工方法有兩種，一種是盾構(gòu)機(jī)到達(dá)后拆除到達(dá)豎井的擋土墻再推進(jìn)，另一種是事先拆除擋土墻，再推進(jìn)到指定位置。

二：盾構(gòu)的掘進(jìn)

盾構(gòu)掘進(jìn)時必須根據(jù)圍巖條件，保證工作面的穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整千斤頂?shù)男谐毯屯屏?，沿所定路線方向準(zhǔn)確地進(jìn)行掘進(jìn)。掘進(jìn)時應(yīng)注意以下問題：

（1）正確地使用千斤頂所需臺數(shù)和重要的位置，使之產(chǎn)生推力按設(shè)計的線路方向行走,并能進(jìn)行必要的糾偏；

（2）不應(yīng)使開挖面的穩(wěn)定受到損害，一般是在開挖后立即推進(jìn)，或在開挖的同時進(jìn)行推進(jìn)。每次推進(jìn)的距離可為一環(huán)襯砌的長度，也可為一環(huán)襯砌長度的幾分之一,推進(jìn)速度約為10～20mm/min。襯砌組裝完畢后，應(yīng)立即進(jìn)行開挖或推進(jìn)，盡量縮短開挖面的暴露時間；

（3）不應(yīng)使襯砌等后方結(jié)構(gòu)受到損害，推進(jìn)時應(yīng)根據(jù)襯砌構(gòu)件的強(qiáng)度，盡力發(fā)揮千斤頂?shù)耐屏ψ饔谩槭姑颗_千斤頂?shù)耐屏Σ恢逻^大，最好用全部千斤頂

來產(chǎn)生所需推力。在曲線段、上下坡、修正蛇行等情況下，有時只能使用局部千斤頂，要盡量多增加千斤頂?shù)氖褂门_數(shù)。在當(dāng)采用的推力可能損壞襯砌等后方結(jié)構(gòu)物時，應(yīng)對襯砌進(jìn)行加固，或者采取一定的措施。

（4）為使盾構(gòu)能在計劃路線上正確推進(jìn)、預(yù)防偏移、偏轉(zhuǎn)及俯仰現(xiàn)象的發(fā)生，盾構(gòu)隧道施工前，應(yīng)在地表進(jìn)行中線及縱斷面測量，以便建立施工所必須的基準(zhǔn)點(diǎn)。施工時必須精密地把中心線和高程引入豎井中，以便進(jìn)行施工中的管理測量，使組裝的襯砌和盾構(gòu)在隧道的計劃位置上。測量時應(yīng)注意及早掌握盾構(gòu)推進(jìn)與設(shè)計位置之間的偏差，隨時進(jìn)行監(jiān)視，毫不遲疑地修正盾構(gòu)推進(jìn)的方向。原則上一日二次左右。測量應(yīng)考慮與其他工序的關(guān)系，力求簡化和合理。管片與盾構(gòu)的相對位置，可以從上下左右千斤頂活塞的差值確定出大致的情況，盾構(gòu)本身的俯仰、偏移、偏轉(zhuǎn)等可用裝在盾構(gòu)上的垂球、U型管、振子式傾斜儀和經(jīng)緯儀等進(jìn)行測量。

三：襯砌、壓漿和防水 3.1一次襯砌

在推進(jìn)完成后，必須迅速地按設(shè)計要求完成一次襯砌的施工。一般是在推進(jìn)完了后將幾塊管片組成環(huán)狀，使盾構(gòu)處于可隨時進(jìn)行下一次的狀態(tài)。

一次裝配式襯砌的施工是依照組裝管片的順序從下部開始逐次收回千斤頂。管片的環(huán)向接頭一般均錯縫拼裝。組裝前徹底清掃，防止產(chǎn)生錯臺存有雜物，管片間應(yīng)互相密貼。注意對管片的保管、運(yùn)輸及在盾尾內(nèi)進(jìn)行的安裝時，管片的臨時放置問題，應(yīng)防止變形及開裂的出現(xiàn)，防止翻轉(zhuǎn)時損傷防水材料及管片端部。

保持襯砌環(huán)的真圓度，對確保隧道斷面尺寸，提高施工速度及防水效果，減少地表下沉等甚為重要。除了在組裝時要保證真圓度外，在從離開盾尾至注漿材料凝固時止的期間內(nèi)，應(yīng)采用真圓度保持設(shè)備，確保襯砌環(huán)的組裝精度是有效的。

緊固和再次緊固螺栓，緊固襯砌接頭螺栓必須按規(guī)定執(zhí)行，以不損害組裝好的管片為準(zhǔn)。由于盾構(gòu)推進(jìn)時的推力要傳遞到相當(dāng)遠(yuǎn)的距離，故必須在此推力的影響消失后，進(jìn)行再次緊固螺栓。

不用螺栓接頭的管片有鉸接接頭的管片，是在環(huán)間設(shè)置榫頭，管片間做成柔軟的轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)。以錯縫拼裝及數(shù)環(huán)間的共同作用來保持穩(wěn)定，不能用暗榫頭對接結(jié)構(gòu)。由于組裝是從前方插入，故使推力與隧道方向平行是極為重要的。

3.2回填注漿

采用與圍巖條件完全相適合的注漿材料及注漿方法，在盾構(gòu)推進(jìn)的同時或其后立即進(jìn)行注漿，將襯砌背后的空隙全部填實，防止圍巖松弛和下沉增加結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性

3.3襯砌防水

襯砌防水分為密封、嵌縫、螺栓孔防水三種。

密封是在管片接頭表面進(jìn)行噴涂或粘貼膠條的方法。密封材料的必要特性是：應(yīng)具有彈性，在盾構(gòu)千斤頂推力反復(fù)作用及襯砌變形上保持防水性能，在承受緊固螺栓的狀態(tài)下具有均勻性；對襯砌的組裝不會產(chǎn)生不良影響；密封材料和襯砌之間需密貼；具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性并可適應(yīng)氣候的變化；易于施工等。

螺栓孔防水是在螺栓墊圈及螺栓孔間放入環(huán)形襯墊，在緊固螺栓時，此襯墊的一部分產(chǎn)生變形，填滿在螺栓孔壁和墊圈表面間形成的空隙中；防止從螺栓孔中漏水。襯墊的材料須具備下述特點(diǎn)：伸縮性良好且不透水、可承受螺栓緊固力、耐久性好等一般使用合成樹脂類的環(huán)狀襯墊，也有時采用尿烷類的具有遇水膨脹特性的襯墊。

嵌縫指預(yù)先在管片的內(nèi)側(cè)邊緣留有嵌縫槽，以后用嵌縫材料填塞。嵌縫材料需具有以下特點(diǎn)：具有不透水性；化學(xué)穩(wěn)定性及良好的適應(yīng)氣候變化的性能，在濕潤狀態(tài)下易于施工；良好的伸縮及復(fù)原性；硬結(jié)時不受水的影響；施工后盡早具有不粘著性，終凝時間短；收縮小等。

3.4二次襯砌

二次襯砌須在一次襯砌、防水、清掃等作業(yè)完全結(jié)束后進(jìn)行。依據(jù)設(shè)計條件的不同，二次襯砌可用無筋或有筋混凝土澆注，有時也用砂漿、噴射混凝土。澆注二次襯砌時，特別是在拱頂附近填充混凝土極為困難，對此必須注意。必要時應(yīng)預(yù)先備有砂漿管、出氣管等，用注入的砂漿等將空隙填實。

二次襯砌施工前,必須緊固管片螺栓,清掃襯砌并對漏水采取止水措施。脫模應(yīng)在所澆注的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求時進(jìn)行。以防過早脫模導(dǎo)致混凝土裂紋等有害影響的發(fā)生。達(dá)到所需強(qiáng)度的時間，應(yīng)根據(jù)在與現(xiàn)場同一條件下養(yǎng)生的混凝土試件抗壓實驗確定。脫模后，應(yīng)進(jìn)行充分養(yǎng)護(hù)。

參考文獻(xiàn)張鳳祥，朱文華.盾構(gòu)隧道[M].北京：人民交通出版社，2004

第五篇：結(jié)合廣州地鐵談盾構(gòu)隧道施工

結(jié)合廣州地鐵談盾構(gòu)隧道施工

摘要：結(jié)合廣州市軌道交通三號線[天~華]區(qū)間盾構(gòu)工程為實例，闡述了海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在地鐵盾構(gòu)隧道施工中的主要內(nèi)容，并針對施工中遇到的一些具體問題提出了解決辦法。

關(guān)鍵詞：地鐵盾構(gòu)隧道

1、工程概況廣州市軌道交通三號線[天~華]區(qū)間盾構(gòu)工程分為兩個區(qū)間（天河客運(yùn)站~五山站區(qū)間以及五山站~華師站區(qū)間），主要由兩條圓形盾構(gòu)隧道為主組成，雙線長6259.615m。隧道標(biāo)稱內(nèi)徑為5400mm；埋深為11~28m；平面最小曲線半徑為350m；最小豎曲線半徑為3000m；最大坡度為19‰；最小坡度為3‰。天~五區(qū)間隧道主要是在殘積層和全風(fēng)化層中穿過，頂?shù)装宀町惒淮螅谥胁颗家妸A有球狀微風(fēng)化巖石。近五山段頂板出現(xiàn)少量砂層。隧道洞身天然單軸抗壓強(qiáng)度最大值為153.40MPa。五~華區(qū)間隧道主要是在強(qiáng)風(fēng)化層中穿過，頂?shù)装鍘r土分層有一定差異，存在上軟下硬或有夾層現(xiàn)象。中部為瘦狗嶺斷層破碎帶，以北均為花崗巖、花崗片麻巖帶或風(fēng)化層，以南為白堊系紅層巖系?？拷A師站段隧道全斷面在微風(fēng)化層中穿過。地表地形地貌變化也比較大。白堊系紅層隧道上方發(fā)育有較長段含水砂層。

2、盾構(gòu)掘進(jìn)2.1刀具配臵地質(zhì)情況對刀具配臵起決

定作用，隧道圍巖為I、II類(按《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范》中隧道圍巖分類)時，一般采用刮刀(俗稱羊角刀)，而對于III~VI類圍巖則使用盤形滾刀效果較好。盤形滾刀又有單刃和雙刃之分，單刃滾刀適合較硬巖或強(qiáng)度不均勻的圍巖，而雙刃滾刀適合一般硬巖及強(qiáng)度均勻的圍巖。針對本工程的地質(zhì)情況，均配臵單刃盤形滾刀。2.2掘進(jìn)參數(shù)控制(1)、控制刀盤扭矩。根據(jù)保護(hù)刀具、降低刀具磨損的要求，必須將刀盤扭矩控制在某一容許范圍內(nèi)，而控制扭矩的主要依靠以下方法：◆減小推力：這是最簡單、有效的方法，但同時也會降低掘進(jìn)速度?！魷p小刀具的貫入度：即在保持掘進(jìn)速度基本不變的情況下，提高刀盤轉(zhuǎn)速，一般達(dá)2.5~3r/m左右。當(dāng)開挖面為全斷面硬巖時，減小刀具貫入度，能顯著降低刀盤扭矩。但刀盤高轉(zhuǎn)速不適用有孤石的圍巖，因為孤石很容易造成刀具崩裂?！粝蜷_挖面、土倉內(nèi)加入土質(zhì)改良劑：常見的土質(zhì)改良劑及適用地層膨潤土適用砂~砂礫地層發(fā)泡劑適用粘土~粗砂地層高吸水性樹脂適用固結(jié)粘土~砂礫地層其中發(fā)泡劑較為常用。另外，在全斷面硬巖或孤石地層，可以向開挖面、土倉內(nèi)加入冷卻水，以降低刀盤、刀具的溫度來保護(hù)刀具。(2)、保持適當(dāng)?shù)耐翂?。若隧道圍巖能夠自立，則可以采取空倉掘進(jìn)的模式；若隧道圍巖無法自立，為了保持開挖面的穩(wěn)定，則必須保持適當(dāng)?shù)耐翂阂苑€(wěn)定開挖面，控制地面沉降。土壓過低，則可能出現(xiàn)超挖；土壓過高，則有

效推力降低，掘進(jìn)速度降低，且地面可能隆起，造成后期沉降較大。土壓的確定與隧道埋深、地質(zhì)情況、地面建筑物情況有很大關(guān)系，可以采用庫侖或朗肯等理論估算。在實際施工中，也可以根據(jù)出土量的情況來確定適當(dāng)?shù)耐翂?。在本工程掘進(jìn)過程中一般保持1.5~2.0bar的土壓。(3)、在刀盤扭矩、土壓、出土量滿足要求的情況下，盡可能加大推力，以提高掘進(jìn)速度(80mm/min以上)，加快工程進(jìn)度。而在掘進(jìn)速度較快的情況下，則要注意控制好盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)、保持土壓穩(wěn)定、同步注漿量。2.3同步注漿及二次注漿由于刀盤的直徑為Φ6280mm，而管片外徑Φ6000mm，所以在管片離開盾尾后，理論上管片與圍巖之間將會有寬度為140mm的空隙，為控制地面沉降，必須用砂漿將空隙填滿。(1)、盾尾同步注漿。出現(xiàn)的主要問題：◆堵管出現(xiàn)堵管的情況，其原因主要是以下幾方面：①砂漿配比不好，以致砂漿初凝時間太短、砂漿易沉淀離析、砂漿流動性差②原材料不好，如砂太粗③盾尾漿管回砂④長時間停注前未注射膨潤土液洗管◆漏漿主要原因及處理辦法：①盾尾間隙過大?？刂坪枚軜?gòu)機(jī)姿態(tài)，選擇適當(dāng)?shù)墓芷?，以保持良好的盾尾間隙②尾刷損壞。在管片迎水面墊厚約15cm左右的海綿或者更換尾刷。③盾尾油脂注入量不夠。加大油脂注入量。(2)、二次注漿。當(dāng)?shù)孛娉两递^大或隧道下坡且地下水豐富時，可以進(jìn)行管片背后二次注漿來穩(wěn)定地面或堵水。注漿材料可以用純水泥漿、砂漿或雙液漿。

注漿設(shè)備可以采用注漿機(jī)或盾構(gòu)機(jī)臺車上的同步注漿泵。注漿時應(yīng)注意監(jiān)控注漿壓力，如果壓力過大可能造成管片錯臺或縱裂。2.4常見問題及處理辦法(1)、若螺旋輸送機(jī)被卡住(即扭矩超限)，無法正常出渣，可反復(fù)伸、縮螺桿并同時正、反轉(zhuǎn)，如低速正轉(zhuǎn)同時伸、縮螺桿，若超限則反轉(zhuǎn)同時伸、縮螺桿，如此反復(fù)，基本上都可以脫困。(2)、若啟動刀盤時刀盤被卡住，則將部分推進(jìn)千斤頂收縮，使土壓力、刀具貫入度減小即可以轉(zhuǎn)動刀盤。(3)、在非粘性地層，如砂層，若鉸接千斤頂拉力較大，說明刀盤的擴(kuò)孔能力較差，則要檢查刀盤的邊緣刀是否磨損過量而應(yīng)該更換。

3、管片拼裝3.1管片型號的選擇一般主要根據(jù)盾尾間隙、線路特點(diǎn)、推進(jìn)千斤頂行程來確定管片型號。選擇適當(dāng)?shù)墓芷梢杂行У卣{(diào)節(jié)盾尾間隙，保證盾尾間隙和千斤頂行程比較均勻，有利于管片的受力。若盾尾間隙過小，則可能造成管片難以安裝、管片迎水面被盾尾壓崩、盾尾尾刷損壞、千斤頂撐靴與管片嚴(yán)重錯臺導(dǎo)致管片止水條損壞和管片崩缺等問題。3.2常見質(zhì)量問題(1)、管片在拼裝前一般要先檢查管片是否完好、型號是否正確、緩沖墊和止水條是否貼牢。在拼裝過程中一定要注意對止水條的保護(hù)，若止水條損壞嚴(yán)重則很可能出現(xiàn)滲漏水的質(zhì)量問題。(2)、千斤頂撐靴正常情況下應(yīng)該不會同時頂在兩塊管片的角上，但如果隧道管片發(fā)生扭轉(zhuǎn)，則可能會出現(xiàn)這種情況，那么要特別注意拼管片或掘進(jìn)時會管片發(fā)生崩裂。

(3)、管片扭轉(zhuǎn)：如果拼裝管片時，盾構(gòu)機(jī)的滾動角較大而且一直朝同一個方向，則可能會發(fā)生隧道管片扭轉(zhuǎn)的情況。因此應(yīng)該通過調(diào)整刀盤的旋轉(zhuǎn)方向來減小盾構(gòu)機(jī)在拼裝時的滾動角。(4)、管片錯臺：在小半徑曲線(本工程最小曲線半徑R=350m)線路施工時，因推進(jìn)千斤頂對管片有環(huán)向分力而造成管片環(huán)向錯臺。解決辦法是在推進(jìn)后及時復(fù)緊管片連接螺栓約束管片的環(huán)向位移，或者在拼裝時人為地將管片拼成與轉(zhuǎn)彎方向一致的錯臺。

4、專題4.1壓氣換刀主要作業(yè)步驟：(1)、準(zhǔn)備換刀工具、材料并檢查壓氣時要用的相關(guān)設(shè)備常用的換刀工具有：刀具磨損量具、手拉葫蘆、液壓千斤頂、螺桿千斤頂、分離式千斤頂、撬棒、扳手(開倉門及拆、裝刀具時用)、氣動打磨機(jī)、鐵錘準(zhǔn)備的材料有：刀具及其配件(拉緊塊、U型塊、螺絲等)、吊耳要檢查的設(shè)備有：空壓機(jī)（包括備用空壓機(jī)）、管路(水管、氣管)及接口、照明設(shè)施、人閘及土倉的壓力表、人閘與指揮室的通訊(2)、排出土倉內(nèi)的渣土，當(dāng)土壓降至較低時(0.5bar以下)，向土倉加入壓縮氣體，同時土倉內(nèi)加入膨潤土，轉(zhuǎn)動刀盤，繼續(xù)出渣。一段時間后停止加入膨潤土。當(dāng)螺旋機(jī)后閘門有較連續(xù)且較大壓力的氣體噴出即可停止出土，然后等待半個小時左右看土倉內(nèi)的氣壓是否能夠保持穩(wěn)定，即氣壓上下浮動不能超過0.1bar。如果土倉內(nèi)的氣壓，無法上升到預(yù)定值，且空壓機(jī)排壓較低，或者氣壓上下浮動過大都說明土倉漏氣。檢查地面、鉸接、盾尾是

否漏氣。(3)、土倉內(nèi)氣壓穩(wěn)定后，換刀人員進(jìn)入人閘，相關(guān)材料工具也要運(yùn)進(jìn)去。準(zhǔn)備好后，向人閘內(nèi)加壓，加壓程序要按照有關(guān)帶壓作業(yè)規(guī)范的要求。(4)、當(dāng)人閘的氣壓與土倉的氣壓基本一致時，打開平衡閥，換刀人員打開土倉門進(jìn)入土倉開始換刀作業(yè)。常見問題及處理辦法：(1)、若換刀時刀具不慎掉入土倉內(nèi)，而土倉內(nèi)泥渣較多很難定位刀具及打撈時，則換刀人員進(jìn)倉作業(yè)時帶上鐵鍬和編織袋，將土倉內(nèi)的渣土裝袋即可。(2)、若作業(yè)過程中，發(fā)生氣管爆裂、空壓機(jī)故障等問題時，首先要冷靜，想辦法穩(wěn)住氣壓，同時盡快通知作業(yè)人員進(jìn)入人閘以便及早減壓出來。(3)、要做好各項人員安全措施及災(zāi)害防治措施。對工作人員要進(jìn)行全面體檢，體檢不合格的人員禁止入內(nèi)。要注意壓氣作業(yè)過程中因焊接、漏電、打磨等作業(yè)可能引起火災(zāi)。各種應(yīng)急設(shè)備如高壓氧艙、單架等應(yīng)處于準(zhǔn)備狀態(tài)。4.2盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)(1)、到達(dá)前要做好以下工作：①校核盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)及位臵，盾構(gòu)機(jī)軸線應(yīng)較洞門軸線稍微高1~3cm②洞門臨時擋土墻鑿除③盾構(gòu)機(jī)接收平臺的鋪設(shè)④洞門環(huán)板、壓板的設(shè)臵⑤搶險物資設(shè)備的準(zhǔn)備(2)、始發(fā)時要做好以下工作：①盾構(gòu)機(jī)、始發(fā)架、反力架的安裝、測量定位②洞門臨時擋土墻鑿除③洞門環(huán)板、壓板的設(shè)臵④搶險物資設(shè)備的準(zhǔn)備

5、施工管理5.1人員配臵以德國海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機(jī)為例：(1)、技術(shù)管理人員隧道領(lǐng)班工程師兼盾構(gòu)機(jī)操作手1人機(jī)電工程師3人(機(jī)械、電氣、液壓

各1人)(2)、勞務(wù)工人崗位班長兼管片拼裝手配合管片拼裝雙軌梁操作手同步注漿出土兼千斤頂操作電工機(jī)修工合計人數(shù)1312113125.2材料、設(shè)備配臵(1)日常消耗材料主軸承密封油脂、潤滑油脂、盾尾密封油脂、發(fā)泡劑、砂漿、隧道照明材料(照明燈、電線、線架)、通信材料、循環(huán)水管、軌道、軌枕、排污水管、編織(2)日常工具、設(shè)備電焊機(jī)、氣割、潛水泵、千斤頂、葫蘆、扳手、鐵錘.7