4、盾构机掘进1、盾构试掘进1.1 概述目前将掘进施工的前100米定为盾构试掘进段盾构出洞后，为了更好地掌握盾构的各类参数，100米试掘进施工时应注意对推进参数的设定，地面沉降与施工参数之间的关系，并对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围试推进不仅可以对盾构机的整机性能进行全面的检验，通过试推进检验配套设备的配合能力，及时修正和加强；随时调整浆液配比，以适应不同地质的掘进；还可以观测隧道轴线变化、管片成型工艺，有助于为正常掘进施工总结经验试推进是相对于正常掘进而言，由于空间的限制，后备台车开始时安排放在车站施工段，随着试推进的进行，逐步进入隧道内部，掘进到约100m后方可全部进入隧道内部进入正常掘进1.2 技术工作1.2.1盾构靠近洞门待出洞装置、导轨安装完毕后，盾构以最快速度靠上洞门，缩短洞门暴露时间1.2.2防止盾构旋转、上飘盾构出洞时，由于正面加固土体强度较高，盾构与地层间无摩擦力，使盾构容易旋转，应加强对盾构姿态的测量，如发现盾构有较大转角，可以采用大刀盘正反转的措施进行调整盾构刚出洞时，推进速度宜缓慢，大刀盘切削土体中可加水降低盾构正面压力，防止盾构上飘，加强后盾支撑观测，尽快完善后盾钢支撑。
1.2.3洞圈封堵盾构主体全部进入洞门，立即封堵洞圈，焊接扇形钢板，以防洞口漏浆，盾尾离开洞门约3m时，应对洞口压注聚胺酯或双液浆封堵，并同时开启同步注浆及盾尾油脂系统，以免浆液倒灌，堵死浆管1.2.4盾构出洞初始在盾构未进入加固土体区时就应严格控制盾构机的操作，适当对开挖面注水或注入膨润土泥浆等，并低速推进、低速转动大刀盘，严防超负荷运转，以免产生盾构进入接收井之前，大刀盘被水泥土搅拌桩卡住而强行推进洞的不利现象，亦减少盾构大刀盘磨损1.3目的任务通过初始掘进，完善施工组织设计方案；完善盾构施工各个工种工序岗位的操作规程、作业工法；通过施工监测反馈回的数据及分析成果，总结出最佳掘进参数，包括推进力、推进速度与螺旋输送器转速的关系、刀盘转速、土压力上限下限值，掌握控制土体沉降的方法1.3.1平衡土压力的设定原则平衡土压力的设定是土压平衡式盾构机施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的重要环节，这里面包含着推力、推进速度和出土量三者之间的关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用，所以在盾构施工中要根据不同土质和覆土厚度、各类地面建筑物的情况，并配合监测信息的分析，及时调整平衡压力值的设定。
土仓内土压力一般通过装置在密封土仓内的土压计检测读出，通常较为合适的土压力P0范围是：（水压力+主动土压力）
1.3.3推进速度值的设定盾构推进速度设定时必须考虑地质条件、地面建筑物影响以及施工进度等因素在盾构即将离开始发井时，为防止盾构后盾支撑受挤压变形及盾构推力过大，推进速度应控制在1cm/min以内，待盾构主体完全进入土体并脱离加固区方可提高掘进速度在100米试掘进中，掘进速度一般控制在2～4cm/min范围内当遇到砂性土或地面有建筑物时推进速度应减慢，可设定为1～2cm/min1.3.4注浆压力与注浆量的设定随着盾构的推进，在管片和土体之间会出现建筑空隙，为了填充这些空隙，就要进行衬砌壁后注浆，以防止地表变形、减少隧道的沉降量、增加衬砌接缝的防水性能、改善衬砌的受力状况、有利于盾构推进纠偏1）注浆压力：同步注浆时要求在压入口的压力大于该点的静止水压力和土压力之和，做到尽量填补而不是劈裂(如下图)如果注浆压力过大，管片外的土层将会被浆液扰动而造成较大的后期地层沉降即隧道本身的沉降，并造成跑浆；而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，也会使地表变形增大参考前人经验，其压入口的压力一般为1.1～1.2倍的静止土压力，压力控制在0.2～0.5Mpa浆液填充与劈裂示意（2）注浆量设盾构机开挖直径：D；管片外径：d则每推进一环的建筑空隙为：V=π（D-d）2/4×L此值为每环理论注浆量，但考虑到盾构推进过程中的纠偏、跑浆和注浆材料收缩等因素，注浆量一般为理论注浆量的130%～180%左右，并通过地面变形观测来调节。
2、盾构机正常掘进2.1主要施工参数的确定根据初始掘进的经验确定主要施工参数，各施工参数的计算方法和初始掘进相同，详见初始掘进2.2盾构掘进方向控制由于地层软硬不均、隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进不可能完全按照设计的隧道轴线前进，而会产生一定的偏差，当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力恶化，并造成地层损失增大而使地表沉降加大，因此盾构施工中必须采取有效技术措施采用操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的盾构姿态信息，结合隧道地层情况，通过分别操作20个盾构机的推进油缸来控制掘进方向在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力；在下坡段掘进时则适当加大上部油缸的推力；在左转弯曲线段掘进时，则适当加大右侧油缸推力；在右转弯曲线掘进时，则适当加大左侧油缸的推力；在直线平坡段掘进时，则应尽量使所有油缸的推力保持一致2.3盾构纠偏在实际施工中，由于地质突变等原因盾构机推进方向可能会偏离设计轴线并超过管理警戒值；在稳定地层中掘进，因地层提供的滚动阻力小，可能会产生盾体滚动偏差；路变坡段或急弯段掘进，有可能产生较大的偏差。
因此应及时调整盾构机姿态、纠正偏差2.3.1参照上述方法操作推进油缸来调整盾构机姿态，纠正偏差，将盾构机的方向控制调整到符合要求的范围内2.3.2在急弯和变坡段，必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖来纠偏2.3.3当滚动超限时，盾构机会自动报警，此时应采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差2.3.4方向控制及纠偏注意事项（1）在切换刀盘转动方向时，应保留适当的时间间隔，切换速度不宜过快，切换速度过快可能造成管片受力状态突变，而使管片损坏2）根据开挖面地层情况应及时调整掘进参数，调整掘进方向时应设置警戒值与限制值达到警戒值时就应该实行纠偏程序3）蛇行修正及纠偏时应缓慢进行，如修正过程过急，蛇行反而更加明显在直线推进的情况下，应选取盾构当前所在位置点与设计线上远方的一点作一直线，然后再以这条线为新的基准进行线形管理在曲线推进的情况下，应使盾构当前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切4）推进油缸油的变换不宜过快、过大，否则可能造成管片局部破损甚至开裂5）正确进行管片选型，确保拼装质量与精度，以使管片端面尽可能与计划的掘进方向垂直6）盾构始发、到达时方向控制极其重要，应按照始发、到达掘进的有关技术要求，做好测量定位工作。