盾构始发施工方案1始发顺序本区间先利用一台盾构机进行下行线（左线）掘进，然后进场第二台盾构机进行上行线（右线）掘进。

2盾构始发工艺流程图6-1 始发流程示意图3盾构始发施工参数取值盾构始发施工前首先须对盾构机掘进过程中的各项参数进行设定，施工中再根据各种参数的使用效果及地质条件变化在适当的范围内进行调整、优化。

须设定的参数主要有土压力、推力、刀盘扭矩、推进速度及刀盘转速、出土量、同步注浆压力、添加剂使用量等。

3.1土压力设定1）始发段（始发100环内）盾构机中部水静止水土压力计算pe1——盾构中部的垂直土压。

pe1＝γ×h1γ为土的平均容重，γ=1.88t/m3；h1为盾构机中部到地面距离：12.77~14.90mpe1＝2.4~2.8barpe2——盾构中部水压。

pe2＝γ1×h2γ1为水的容重，γ1=1t/m3；h2为始发段盾构机中部到地面距离：9.87~12.00m pe2＝1.0~1.2bar2）土仓压力值计算土仓压力P=（pe1+pe2）*λ+pe3λ——侧压系数，取0.33pe3——经验值，取0.1bar则，土仓压力P=1.2~1.4bar。

3.2始发掘进推力的计算地层参数按《岩土勘察报告》选取，于勘探期间测得的水位一般为2.9m-3.5m，水土压力需分别考虑。

选取可能出现的最不利受力情况埋深断面进行计算。

根据洞门的纵剖面图，及埋深不大，在确定盾构机拱顶处的竖向压力Pe时，可直接取全部上覆土体自重作为上覆土地层压力。

土压平衡式盾构机的掘进总推力F，由盾构与地层之间的摩擦阻力F1、刀盘正面推进阻力F2、盾尾内部与管片之间的摩擦阻力F3组成即按公式F=F1+F2+F3(1)盾构地层之间的摩擦阻力F1计算可按公式F1=π*D*L*CC—凝聚力，单位t/m2取C= 4.5t/m2L—盾壳长度，9.2mD—盾体外径，D=4m得：F1=π*D*L*⋅C=3.14⨯4⨯9.2⨯4.5=831.97t(2) 盾构机前方的推进阻力F2水土压力计算D——盾构壳体计算外径，取4m；L ——盾构壳体长度，9.2m ； pe 1——盾构顶部的垂直土压。

qfe 1——盾构机拱顶受的水平土压；qfe 1＝λ×pe 1 pe 2——盾构底部的垂直土压。

qfe 2——盾构底部的水平土压。

qfe 2＝λ×pe 2 qfw 1——盾构顶部的水压 qfw 2——盾构底部的水压 P 0为地面上置荷载，P 0=2 t/m 2； λ——侧压系数，取0.33； γ为土容重，γ=1.88t/m 3； 计算qfe 1 、qfe 2、 qfw 1、 qfw 2 pe 1＝γh+ P 0＝20.85t/m 2 pe 2＝(Pe+γ.D) λ＝279t/m 2 qfe 1＝0.33×20.85＝88t/m 2 qfe 2＝0.33×279＝8.84 t/m 2 qfW 1＝(9.57 -2.9)＝67 t/m 2 qfW 2＝67+4=13.07t/m 2作用于盾构外周和正面的水压和土压见图6-2所示。

按水压和土压分算公式计算，将以上各项代入公式得：F2 =570t图6-2盾构机受力示意图(4)盾尾内部与管片之间的摩阻力F344221122w e w e qf qf qf qf D F +++⋅=πF3=μc.ωs式中：Ws 、μC 为两环管片的重量（计算时假定有两环管片的重量作用在盾尾内，当管片容重为2.5t/m3，管片宽度按1.2m 计时，每环管片的重量为19.3t ），两环管片的重量为38.6t 考虑。

μC=0.3ωs ——压在盾尾内的2环管片的自重 F3=0.3×2×(3.14/4)(22－5.52)×1.2×2.5 =11.57 t计算盾构机的总推力F F=F1+F2+F3 F=831.97 +570+11.57 = 1413.54t盾构总推力为1413.54t 。

施工时以此理论计算值为目标值控制盾构千斤顶总推力，并根据具体情况做相应调整。

3.3刀盘扭矩盾构的切削刀盘扭矩主要由土体的剪切阻力产生，其经验公式如下：由于盾构机穿越的地层为上部为粘土，下部为粉砂，故α取1.2扭矩T ≈1.2×43=315t •m施工时以此值为目标值控制刀盘切削。

3.4盾构千斤顶的推进速度及刀盘转速的设定盾构千斤顶的推进速度及刀盘转速与盾构机的性能密切相关，同时也受工程地质及水文地质条件的影响。

始发伊始，对参数设定首先要依据理论计算值进行设定，在始发完成后的试掘进阶段可对各种参数进行对比，调整推进速度与推力、刀盘转速与扭矩的关系式，定出推进速度和转速的范围。

在本始发段中，隧道洞身范围内地层主要为粉砂及粉砂夹粉土，由于处于始发掘进阶段，推进速度初始设定15～20mm/min ，初始设定刀盘转速应小于1.5r/min 。

3.5出土量的设定本工程使用的管片外径为6200mm ，环宽为1200mm 。

刀盘的直径为6420mm ，3D ＝T每环的出土量C=π*L*(D/2)2D—刀盘直径；L—管片环宽；代入计算式计算出每环出土量为38.85m3，由于渣土中有泥水，在运输组织设计中，按38.06～50.51m3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。

3.6添加剂使用在盾构施工中，使用泡沫作为渣土改良用添加剂，其作用是：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。

添加剂注入量：刀盘前：约3％～5％的理论开挖量密封仓：约5%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。

4负环管片拼装盾构始发推进时，需利用负环管片作为后背向前推进。

本工程负环管片一共设置8环，全为封闭管片。

负环管片采用砼管片，环宽均为1.2m。

盾构调试完成后马上进行负8和负7环管片的拼装，负8和负7环管片的拼装完成后，在对洞门密封装置、导轨进行检查经确认无误后，继续拼装负环管片直至将盾构刀盘顶至始发工作面，以免工作面暴露太久失稳坍塌。

负环管片拼装时应注意如下事项：1.负环管片采取错缝拼装的方式并K块位于16号位，应确保负环管片的成圆度；2.安装第一环管片时必须准确的确定第一块管片的位置，以确保洞内正环管片点位的正确，便于进行其后的管片选型与线型调整。

同时，还需在封顶块安装前对邻接块管片进行支托确保施工安全，正环拼装完成后，应在反力架上对应于邻接块的位置焊接两根h=100的工字钢，确保管片不失圆；3.负环管片拼装时随盾构机向前推进，在露出盾尾的管片与始发台及侧撑之间加垫木楔子和钢楔子，以支托管片，使其保持稳定，木楔子与钢楔子交错使用。

4.由于盾构本体直径比管片外径大250mm，在管片拼装完成出盾尾后，必须在盾构始发基座轨面与管片之间设置125mm高具有足够强度和刚度的垫块支撑管片，本工程采用115mm钢滑靴垫实，滑靴与管片之间的缝隙再用钢板或薄木楔塞紧,每环负环管片须垫两对该垫块。

图6-4负环管片与始发基座间空隙处理示意图图6-5滑靴示意图5.负8环管片拼装负8环管片拼装采取盾构拼装机拼装。

管片拼装前先在管片拼装位置的下方的盾壳上焊5根20槽钢，长1.5m，间距1.5m，其中一根处于正下方位置，所有推进千斤顶的油缸均不伸出，负8环管片拼在槽钢上，避免负环管片推出盾尾时卡在盾尾密封刷上。

负环封闭管片拼装时封顶块位于正上方（16号位），拼装时先将该标准环的A1型管片放在正下方，待位置调正后在前后两端面各用两根钢筋焊接定位以防拼装其余管片时该管片移位，然后拼装A2、A3管片，再拼B1、B2管片，最后拼装封顶块。

拼装A2、A3、B1、B2管片前要在其前后侧的盾构壳体上焊好吊环，拼装时每块管片定位后立即拧好环向连接螺栓并在两侧用10mm直径的钢丝绳穿过管片纵向连接螺栓孔与预先焊好的吊环相连，通过手拉葫芦紧固定位，以防管片转动和倾覆。

该环管片拼装完成经检查质量符合要求后，将A1型管片的定位钢筋割除，并打磨平整，同时解除A2、A3、B1、B2管片的侧向定位连接，割除吊环将其打磨平整。

负7环管片的拼装启动盾构推进千斤顶将负8环管片推出1.2m, 当管片出盾尾时须用已加工好的方钢垫块及薄钢板将管片与基座轨道间的间隙垫实，垫块分布每500mm一对，随管片从盾尾移出随垫垫块。

推移负7环管片时，要缓慢推移，要缓慢推移，盾构各推进千斤顶行程一致。

7环管片与负8环管片采取通缝拼装，负7环管片的各型管片拼装顺序与负8环管片相同。

待各推进千斤顶油缸全部缩回后将盾构壳体上所焊的槽钢割除并打磨平整。

图6-6负环管片垫块示意图7.负6环、负5环管片拼装当负7环管片拼装完成后启动盾构推进千斤顶将已拼好的管片推出直至负8环管片与反力架密贴，然后先用薄钢板将管片与反力架之间的缝隙垫实，再将管片与反力架焊接定位牢固，然后安装好钢管片的横撑。

推移负7环管片时，要缓慢推移，盾构各推进千斤顶行程一致。

待洞门的密封装置安装、洞门内混凝土的凿除、导轨的安装等工作全部结束并经检查验收合格后，继续伸长推进千斤顶将盾构向前推进，同步拼装负6环、负5环管片，直至盾构刀盘与盾构始发工作面密贴为止。

负环管片均为通缝拼装。

所有的管片在轴向和径向均用螺栓相互连接。

8.负环管片的加固形式由于负环管片是盾构施工材料和出土的运输通道，为防止管片失稳，用φ20mm的钢丝绳把负环管片捆绑为一体并与始发基座连接牢固，同时在管片的两侧设置支撑。

图6-7两侧焊接型钢托架的图纸5始发洞门的凿除通过对洞门四周和中心开孔进行深探，观察渗水情况，满足加固要求后进行洞门凿除工作。

为防止洞门完全破除后土体失稳危及车站及隧道安全，当盾构机刀盘距地下连续墙1m时，开始采用人工凿除方式破除围护结构。

待围护结构最后一层主筋外露后，盾构向前顶进距离围护结构最后一层主筋50cm时，开始割除围护结构钢筋。

1.洞门凿除之前应寻找盾构机中心点，凿除由外侧向内侧、自上往下凿除，并切割钢筋，同时注意以下方面：1）破除前要仔细检查断面大小，并且要全部清除所有杂物，防止止水橡胶帘布进洞时被洞门圈残留的混凝土渣刮伤；（2）为防止洞门凿除后产生渗水、坍塌等情况，必须备齐足够的补强、堵漏及水泵等材料和机具，必要时采取挂网锚喷措施，防止端头土体塌方。

（3）在洞门凿除过程中，必须加强变形监测活动。

围护结构凿除顺序如下图，由上往下分层凿除，首先将开挖面钢筋凿出裸露并用氧焊切割掉，然后继续凿至迎土面钢筋外露为止。