山西省省级工法申报材料工法名称：在超长矿山法隧道盾构空推施工工法申报单位：中铁三局集团有限公司中铁三局集团广东建设工程有限公司申报时间：二〇一五年一月二十日山西省住房和城乡建设厅制目录一、山西省省级工法申报书 (1)二、工法关键技术鉴定证书 (7)三、企业级工法证明 (16)四、工法文本 (19)五、经济、社会（环保、节能）效益证明 (40)六、工程应用证明 (43)七、工法要点照片 (45)八、山西省省级工法评审意见表 (52)山西省省级工法申报书工法名称：在超长矿山法隧道盾构空推施工工法申报单位：中铁三局集团有限公司中铁三局集团广东建设工程有限公司申报时间：二〇一五年一月二十日工法关键技术鉴定证书鉴定意见2013年11月23日山西省住建厅聘请同行专家组成鉴定委员会对中铁三局集团有限公司、中铁三局集团广东建设工程有限公司完成的“城际轨道双连拱大断面隧道偏洞法开挖工法施工技术”进行了鉴定。

鉴定委员会听取了课题组所做的技术、经济和社会效益分析报告，经认真质疑、讨论后提出如下鉴定意见：一、所提供的鉴定资料齐全、完整，符合鉴定要求。

二、隧道偏洞法开挖工法施工技术不仅能够适用于复杂地质情况，保证沉降控制，从而保证施工安全，更能适应城市软弱围岩大断面暗挖隧道的特点，与各工序间相协调。

三、偏洞法开挖工法施工效率高，工期短，适应大面积的机械施工，能较快的使隧道封闭成环，二衬紧跟掌子面，适用于多工序间的转换连续作业。

偏洞法开挖施工工法的运用所形成的大断面隧道施工工艺，为同类型城市轨道交通建设提供了实践经验。

四、利用偏洞法开挖工法施工技术，安全质量控制容易，施工周期短，施工工序干扰小，降低施工成本，对周围环境影响小。

五、该技术经实践检验，既可行又可靠，具有良好的应用前景。

综上所述，该项技术达到国内领先水平。

鉴定委员会主任：主要研制人员名单中铁三技〔2013〕491号关于公布中铁三局集团有限公司2013年度企业级工法的通知集团公司各单位:集团公司2013年度企业级工法的评选工作已经结束。

经集团公司各专业人员初评和山西省住房和城乡建设厅组织鉴定，“多孔大跨度连续梁悬臂施工线性控制施工工法”等76部工法的关键技术达到国内先进及以上水平，被评为2013年度企业级工法，现予以公布。

希望各单位进一步加强工法的开发和管理，并积极组织上报，为企业的科技进步做出贡献。

附件：中铁三局集团有限公司2013年度企业级工法名单中铁三局集团有限公司2013年12月10日抄送：集团公司本部各部门，社管中心。

中铁三局集团有限公司办公室2013年12月10日印发附件：中铁三局集团有限公司2013年度企业级工法名单工法文本在超长矿山法隧道盾构空推施工工法1.前言东莞市城市快速轨道交通R2线2306标包括一个明挖换乘车站（鸿福路站）和一个盾构区间，线路总长约2.5公里。

其中鸿-西区间单线隧道总长约1811m，采用海瑞克土压平衡盾构进行施工，局部采用矿山法开挖、初支，盾构空推拼装管片（以下简称盾构空推）施工。

区间左线里程为ZDK15+825.062～ZDK17+635.892，全长1810.830m，其中ZDK16+218.0～+670.0、ZDK17+198.0～+269.0，两段隧道地层主要为<10-3>中风化混合片麻岩、<10-4>微风化混合片麻岩；ZDK17+587～+635.892段，地层主要为<6-5>可塑状砂质粘性土、<10-1>全风化混合片麻岩、<10-2>强风化混合片麻岩、<10-4>微风化混合片麻岩，均采用矿山法开挖初支盾构拼装管片施工，分别长452m、71m、48.892m。

右线里程为YDK15+825.062～YDK17+635.892，全长1810.830m，其中YDK16+210.0～+542、YDK17+195.0～+296，该两段隧道地层主要为<10-3>中风化混合片麻岩、<10-4>微风化混合片麻岩，也采用矿山法开挖初支盾构拼装管片施工，分别长332m和101m。

左右线矿山法隧道总长为1004.892m,1号竖井处隧道纵断面线路以11.4‰上坡掘进，2号竖井处的隧道纵断面线路以7.9‰下坡掘进，始发端的隧道纵断面线路以6.25‰下坡掘进。

具体平面如下图所示：图1 鸿～西盾构区间平面示意图2.工法特点2.1盾构空推段距离长，左右线总长为1004.892m，其中单段最长距离为452m。

2.2通过优化施工方案在导台上铺设导轨，加快施工速度。

2.3利用数值仿真计算方法，预测盾构施工效果及时调整优化施工方案，把计算机科学引入到施工方案制定与优化中，提高了施工的科技水平。

2.4根据盾构空推特点，采用刀盘前豆粒石喷射和管片背后同步注厚浆相结合的施工方法，提高掘进的效率。

2.5采用优化管片预制方案，空推段管片螺栓孔增大直径，有利于豆粒石补喷，预防管片错台或上浮。

2.6通过在管片1点和11点位置安放支撑，有效预防管片上浮。

2.7运用加密监测方法，达到了动态施工的效果。

3.适用范围此工法适用于盾构机过圆形矿山法初支隧道，空推拼装管片施工，其他相类似的条件下盾构施工可以作为参考。

4.工艺原理在超长矿山法隧道盾构空推施工工法原理是海瑞克土压平衡盾构机在优化后的强度和精度满足设计规范要求的导台上采用推进模式进行推进，边推进边喷射豆粒石，推进完成后拼装管片，在盾构机前导台范围内提前堆放规定数量的豆粒石，利用盾构机面板推动豆粒石，填满盾构机底部，然后利用喷射设备进行喷射；豆粒石喷射管（直径5cm）支架与刀盘连为一体，喷射管通过支架穿入盾构机盾尾向管片背后喷射豆粒石，豆粒石通过管片圆形外径下滑至管片底部，达到约束管片的目的，然后在盾构1点和11点位置管片螺栓孔里安放长55cm支撑，利用与矿山法初支的顶力防止管片上浮。

然后在推进下一环管片时对倒数10环的管片进行注厚浆对管片进行二次固定。

整个过程连续、高效、安全、可靠。

5.施工工艺5.1 工艺流程（见图5.1）。

是图5.1盾构空推施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1 导台施工及导轨布设在盾构空推拼装管片之前，已先完成矿山法开挖及初期支护。

盾构空推时，需要提前施做导向平台，使盾构机沿着隧道设计轴线前进，同时为了更好的控制盾构机及管片姿态，在导向平台的两侧及底部布设3根导轨（采用16#工字钢）。

因此，导台施做及导轨布设的精度是保证盾构及管片姿态的关键。

混凝土导台位于隧道底部60º范围内（见图2-5），导台表面与盾构机刀盘外轮廓有10mm间隙，导台半径3150mm，采用HPB235钢筋、C30混凝土，导台厚度150mm，矿山法隧道初期支护应尽量保证其设计净空，以确保导台上表面的高程符合设计要求，并能保证混凝土导台的设计厚度，以达到足够的强度。

导台两侧及底部布设3根导轨，导轨采用16#工字钢，表面高出导台表面20mm。

5.2.1 导台施工断面图5.2.2掘进模式的选择及掘进参数的确定1、掘进模式的选择盾构在过空推段施工时，一般采用敞开式模式。

由于矿山法初支已经完成了土体的开挖，在掘进过程中盾构不切削土体，不需克服土体的压力，只需要克服盾构机与导台导轨之间的摩擦力即可往前掘进。

此摩擦力主要通过推进油缸提供的力来克服，故盾构掘进时油缸移动有两种模式，一种是推进模式，一种是管拼模式。

推进模式是通过所有推进油缸的推力来使盾构前进，单个油缸提供的力较小，盾构前进比较平稳；管拼模式是通过人工使用管拼遥控器来控制油缸的伸缩使盾构前进，个别油缸提供的力较大，受力不均匀，不容易控制盾构姿态。

为了控制盾构机的姿态，一般采用推进模式。

2、掘进参数的确定盾构施工中，选择合理地掘进参数对控制地面沉降及成型隧道线型，保证施工质量，提高施工的效率至关重要。

在盾构过超长空推段施工时，悬着合理地掘进速度及推力对控制盾构机姿态至关重要。

1）千斤顶推力F确定推力需考虑以下因素：①盾构机推进需克服的摩擦力②克服刀盘前的水土压力③掘进速度④管片的承受能力⑤控制掘进方向⑥最大扭矩根据计算及施工经验，确定空推阶段是F=300～500t。

2）掘进速度根据土质、扭矩、推力和土仓压力等综合确定，受土质影响最大。

空推段一般v=50mm/min。

5.2.3 盾构掘进施工、管片选型及拼装在确定了盾构掘进模式及参数后，专业工程师及时下达掘进指令。

盾构操作手在接到指令后，严格按照指令进行操作，及时反馈相关信息。

专业工程师根据反馈信息进行分析，对掘进参数进行微调整，确保掘进参数设置最合理，从而保证施工质量，提高施工效率。

在确保盾构机沿着隧道设计轴线掘进的前提下，选择合适的管片类型和正确地安装管片将是保证隧道质量的主要措施。

选择正确的管片必须综合考虑以下因素：1、线路特点2、推进千斤顶的行程差（左右和上下）3、盾尾间隙（上、下、左、右）4、铰接油缸的行程差5、盾构机掘进方向与设计轴线的相对关系6、错缝拼装根据上述因素，可以在一环掘进前预先确定该环的管片类型，完成该环掘进后，再根据最新的数据进行微调（一般情况下，管片类型不变，封顶块位置可能有变）。

管片拼装一般均按照先下后上、先纵后环、左右交错、纵向插入、封顶成环的工艺进行。

5.2.4 豆石喷射根据设计量计算，每环管片背后至少喷射2m3豆粒石充填缝隙，由于矿山法隧道开挖的不规整，每环豆粒石的用量不尽相同。

豆石喷射前，在刀盘前面焊接好支架，在其上面放两台喷射机，随着盾构往前掘进同步前进。

在刀盘2点及10点位，布设两根108mm的镀锌钢管，长度为7.5m，往盾尾管片外侧喷射豆石。

为防止豆石和浆液向盾构机刀盘前方流窜，每隔6m在盾构机切口四（不小于300º）周用袋装砂石料围成围堰，利用混凝土喷射机从刀盘前方向盾构后方吹填豆石，当盾壳顶部与沙袋顶部形成自然坡度时停止喷射。

吹填豆石是否密实可以从管片吊装孔进行检查。

当豆粒石喷填完毕，从管片吊装孔打入顶撑，顶撑的一端加工成同吊装孔同距的螺丝并固定在螺栓孔内，另一端顶在矿山法隧道初支面上，可以通过调整顶撑的支顶长度来调节管片中心与隧道中心的偏差。

每环管片按照3点、9点、12点位置布设，待管片背后注浆完成后，卸除顶撑，做好防水封堵。

5.2.4豆石喷射填充示意图5.2.5充填注浆1、充填注浆方式充填注浆方式，根据其实施时期可进行如下分类：1）同步注浆方式同步注浆与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管，在盾构向前推进盾尾形成空隙的同时，采用双活塞泵二管路（四注入点）同时注浆。

注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式。

2）即时注浆方式即时注浆是在每一环掘进完成后，从盾尾的管片注浆孔实施背填注浆的，以尽量缩短尾部空隙的发生和尾部填充时间的延迟。