关键词：浅埋偏压；抗滑桩；旋喷桩；CD；CRD
中图分类号：U455.14文献标识码：A文章编号：
1工程概况
1.1工程简介
贺街隧道位于广西省贺州市贺街镇境内，隧道全长2438m，隧道进出口里程分别为DK592+058、DK594+496。隧道内设“人”字坡，DK592+058至DK593+850为11.42‰上坡，隧道内长度1792m；DK593+850至DK594+496为7‰下坡，隧道内坡长646m。
贺街隧道进口多次出现洞口段滑塌和山体地表开裂以及洞顶坍塌现象，造成进口已施工的初期支护发生严重变形，洞内掌子面失稳，隧道进口停止施工。经设计院现场勘察，制定加固方案，在进口隧道左右侧设置抗滑桩，对进口浅埋段采用旋喷桩加固。
1.2地形地貌
贺街位于剥蚀丘陵区，以构造剥蚀中低山为主，地形陡峭，植被发育，隧道最大埋深约200m。隧道轴线总体走向为148°。进口段为浅埋偏压段。洞身穿越地质为第四系残坡积(Q4el+dl)、泥盆系中统郁江阶(D2y)等地层。隧道进口附近发育一向斜构造，两翼岩层产状55°∠32°、274°∠41°；进口边坡顺层。根据地震波折射与EH4电磁波测深资料：DK592+095～+115、DK592+325～+360附近存在物探低速、低阻异常带，围岩以强风化泥质砂岩、强风化泥质粉砂岩、弱风化泥质页岩为主，强风化层厚度＞50m。
隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水，除进出口附近富水外，补给源主要为大气降水。通过基岩裂隙、岩层破碎带和下降泉径流和排泄。隧道洞身溪沟较发育，溪沟中常年有水流。
2施工技术方案及工艺
贺街隧道进口两侧设有23根锚固桩防护。DK592+058～+090段为明洞，采用明挖法施工，该段范围采用桩板结构，仰拱底部设置Ф1.25m钻孔桩24根，共8排，间距4.0m，每个横断面3根，间距6.0m； DK592+125～+145段和DK592+210～+255段采用旋喷注浆对地表进行加固；DK+090～+125段原施工初支段采用明拱暗墙法施工，隧道拱部140°范围设计采用1m厚护拱支护，护拱拱脚采用φ1.0m桩基锁脚，此段基底设计采用φ76钢管桩注浆加固；DK592+125～+205段设有Φ159洞口长管棚，自DK592+125～+190段暗洞衬砌类型为Ⅴc，DK592+190～+205段暗洞衬砌类型为Ⅴb，开挖建议工法为CRD法；DK592+205～+255段衬砌类型为Ⅴb，设双层Ф50小导管超前支护，开挖工法：DK592+205～+210为CRD法，DK592+210～+255为四步CD法。
2.1施工工艺流程
锚固桩施工旋喷桩施工洞口截水天沟施工洞口段开挖洞口管棚施工洞口段护拱暗墙段护拱施工拆换洞内原临时仰拱支护洞内DK592+125～+255段开挖、支护及二衬施工，同时进行DK592+058～+090段桩基施工待隧道贯通后隧底钢管桩施工处理DK592+090～+125段初支DK592+058～+090段仰拱施工。
2.2施工情况
2.2.1锚固桩施工
隧道进口共设计锚固桩23根，其中左侧17根，右侧6根，桩径采用2.25m×2.5m和2.5m×2.75m两种形式，桩长16～28m。已于2010年8月完成锚固桩施工。
2.2.2旋喷桩施工
DK592+125～+145段和DK592+210～+255段采用旋喷桩加固处理，其中DK592+125～+145段旋喷桩加固范围为隧底下2m至拱顶上5m，DK592+210～+255段加固范围为拱顶上5m至弱风化灰岩或砂岩面。
旋喷桩施工完毕后，开挖洞顶临时排水沟，对洞口段(DK592+090-DK592+125)覆盖土进行开挖，拆除原洞口段上部初支拱架，并于2011年1月完成洞口长管棚施工。
2011年3月完成明拱暗墙段锁脚桩基施工，2011年5月完成护拱施工。目前护拱顶已完成第一次2m回填。
2.3施工要求
2.3.1原施工临时仰拱
DK592+090-DK592+125段原施工初支拱架因变形较大已经侵限需要拆除，在施工洞口管棚及护拱时已拆除上部初支拱架，目前剩余临时仰拱和下台阶初支拱架及进口仰拱混凝土。人工用风镐破除临时仰拱与初支拱架连接处的混凝土，然后用气割割断临时拱架，每次切割不超过2榀，直至DK592+125位置。
2.3.2 K590+125～+255段洞身施工
隧道进口为Ⅴ级围岩，浅埋偏压，DK592+125～+210段设计建议采用CRD法进行开挖施工（图1），DK592+210～+255段采用四步CD法（图2），以便及时形成临时封闭结构，确保隧道的稳定，保证隧道的施工安全。
图1 CRD法施工工序横断面图
图2 CD法施工工序横断面图
2.3.3 DK292+058～+090段桩基施工
在进行掌子面施工的同时，施工DK592+058～+090段仰拱底部桩基，桩基施工采用冲击钻机钻孔，钢护筒和泥浆护壁，由于桩基有岩溶存在，钻孔过程中采用抛填黏土、片石方式进行回填，对于溶腔较大且危险的桩基采用钢护筒跟进方式进行钻孔，钻孔到位后吊车下放钢筋笼，混凝土采用导管法进行水下灌注。
2.3.4 DK592+090～+125隧底钢管桩注浆加固
DK592+090～+125明拱暗墙段基底位于全风化泥质砂岩、粉砂岩、碳质页岩岩层中，地下水位高，设计采用φ76钢管桩注浆加固，长度9.5～19m不等。注浆范围：钢管桩注浆至基岩面以下0.5m；钢管桩布孔间距为1m×1m，正方形布置；注浆材料采用水泥单液浆。在注浆加固前先采用弱爆破法破除仰拱及填充混凝土，每3.0～4.0m作为一个施工段，一个施工段的仰拱及填充混凝土拆除后进行钻孔注浆加固。
3注意事项
（1）合理安排工序，防止各工序之间相互干扰，确保安全；
（2）施工坚持“明地质、管超前、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则；
（3）采用爆破时严格控制炮孔深度及装药量；
（4）钢架间的连接筋要按要求设置，工序变化处钢架要设置锁脚钢管并注浆处理；
（5）临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后方可进行；
（6）加强监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，实施调整支护参数，同时为二衬施作提供依据。
4 实施过程中的检测
贺街隧道进口洞口段隧道埋深浅、地质条件差、地下水位浅，施工风险大，因此在DK592+090-+255段设置试验段，对初支围岩间、初支二衬间的接触压力以及地表、围岩深部、支护结构的变形进行现场监测分析。通过及时、准确的现场监测结果判断隧道结构的安全及周边环境的安全，并及时反馈施工，调整支护参数和施工工艺，从而保证隧道工程施工安全。
综合考虑支护方案、预支护措施和辅助工法选取8个断面（DK592+100、DK592+120、DK592+135、DK592+160、DK592+180、DK592+200、DK592+220、DK592+240）作为进口试验段的测试断面，布设监控元器件进行监测。
关键词：隧道；明洞；回填；注浆加固；暗挖
Abstract: the article introduces the hefei to fuzhou passenger special line for fujian jiangxi mark V of the phoenix mountain tunnel construction technology of the type of the hole. The tunnel well in low hills section. According to the design has a section shows the original ground top tunnel, the scheme is selected, the first clean up the area surface soil, followed by of the cement stable macadam layered compacted. Then play set grouting pipe, the implementation of the grouting consolidation, form shell, and the last in the tunnel construction under the protection of underground shape. Construction practice shows that the construction method is reasonable and effective for similar construction will provide the reference.
Keywords: tunnel; Ming hole; Backfilling; The grunting reinforcement; type
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
合福铁路客运专线闽赣段Ⅴ标凤凰山隧道位于福建省建阳市童游镇，起讫里程为DK600+240～DK600+735，全长495m。隧道地处剥蚀低山，地势起伏较大，自然边坡15°～25°，局部35°，植被发育，为杉木林及杂木丛。DK600+440～+473段为V级围岩，隧道在该段落埋深仅为1.8m至-2.5m，隧道拱顶外露原地面。具体情况如下图所示：
地表加固段地形图
2 总体施工方案
该段落采用暗挖法渡过，地表采用反压回填10%的水泥稳定碎石土结合深孔注浆加固地层，加固宽度为隧道中线左侧10.5m，右侧15m，注浆范围：反压回填面至仰拱开挖底面以下不小于2m。钻设竖向注浆孔，孔径φ110mm，纵向间距2m，横向间距1.5m，梅花型布置，孔深16.2～24.2m。孔口管采用φ89mm热轧无缝钢花管，壁厚5mm，单根长度3m。反压回填面浇注20cm厚C20砼止浆盘，止浆盘中间设置φ8钢筋网，网格间距20cm×20cm。止浆盘施工后注浆，注浆材料采用单液水泥浆，水灰比0.6:1～1:1，注浆压力初始0.2～0.5Mpa，终压2～3Mpa，持压2min。钻孔取芯验证注浆效果，合格后在止浆盘上部回填50cm厚粘土隔水层，并植草绿化。
3 施工工艺流程
开挖截水天沟地表清理地表回填压实注浆加固施做粘土隔水层隧道正洞超前管棚施工开挖支护仰拱及衬砌施工。
4 主要施工技术
4.1地表回填压实
4.1.1拌合
回填采用10%水泥稳定碎石土。水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，掺量10%；碎石采用10～32.5mm粒径，掺量不小于20%；土选用砂性土，塑性指数5.5～10，液限指数不大于40%，最大粒径不超过10mm；水采用饮用水，建议水灰比1:0.5～1:1。具体各项参数应由现场试验确定，水泥稳定碎石土采用HZS50拌和机拌合。
在正式拌制级配碎石混合料之前，必须先调试所用的厂拌设备，拌和时根据天气阴晴、气温、运距等，在最佳含水量基础上，按0.5%～1.0%增加拌和用水量。并跟踪检测含水量、颗粒级配，控制好拌和料质量。试验人员要经常从出料口取拌好的混和料做水泥剂量测定和筛分试验，以检查混合料是否符合配合比设计。
4.1.2 测量
在原地面上测量出隧道纵向中线和横向，放出换填边线和边桩，采用钢筋桩标示出每层回填高度，松铺系数按照1.3考虑。
4.1.3 运输
采用大对吨位自卸车运输，并保证足够的运输车辆，确保能够连续不间断的连续摊铺。车辆运输过程中用防水蓬布覆盖，防止水分散失。填料摊铺采用人工配合挖机进行摊铺。
4.1.4 碾压
采用重型光轮振动压路机进行碾压，按1静压+2弱振+2强振+2弱振+1静压碾压组合方式进行压实，使其达到规定压实度，且表面需平整，各项指标符合设计要求。
4.1.5 检测
每填筑一层均进行压实度检测，压实度均应控制在97%以上。
4.2注浆加固
4.2.1钻孔
钻孔直径110mm，纵向间距2m，横向间距1.5m，梅花型布置，钻孔前应放样，用白灰撒出孔位线。钻孔深度应根据回填表面标高和仰拱开挖底面标高确定，确保钻孔深度超过仰拱底标高2m以上。钻机就位必须准确无误，确保钻孔偏斜率应控制在1%以内，钻孔可采用HZ-100Y地质钻机或潜孔钻机（车）施工。钻孔共计162个，钻设时，纵向应由一端向另一端单向钻设，横向可按照Z字型钻设。每个钻孔完成后，应及时扫孔，及时安设孔口管。
地表加固段横断面图
单位：cm
地表加固段纵断面图
单位：cm
4.2.2安设孔口钢花管
钻孔完成后，采用钻杆进行扫孔，扫孔次数不少于2次。钻孔完毕后，取下钻头，更换小号钻头，插入孔底，采用后退式清孔，清孔完毕后，再将钻杆插入孔底，重复清空一次即可。然后安设孔口钢花管。钢花管采用φ89mm壁厚5mm热轧无缝加工制作，长度3m/根，管体注浆孔按15cm×15cm间距梅花形布置，注浆孔直径10mm，尾部预留30cm止浆段不钻孔，并在钢花管尾端焊接10cm×10cm大小1cm厚的止浆钢板，钢板中间贯穿焊接10cm长φ20mm车丝注浆管，在距尾端20cm处，焊接φ20mm防落钢筋1环，所有焊缝必须采用周边焊。钢花管安装时应外露回填面20cm。
4.2.3施做C20砼止浆盘
当钻孔及孔口管施工完成后，浇注C20止浆盘，浇注前回填面必须清扫干净，并喷水湿润。止浆盘内设φ8钢筋网片，网格间距20×20cm，搭接不得少于1个网格，网片应预先加工，尺寸可按2m×2m考虑，主要方便施工即可。网片位于止浆盘中央位置，施工时采用10cm厚的方形C20砼垫块，进行支垫，分段铺设，分段浇注，每次铺设网片时，砼间隔时间不得超过45min；也可先分段铺设10cm厚C20砼，并在45min之内，完成该段网片铺设，施工剩余10cmC20砼，并预留网片搭接长度。砼捣固采用平板振动器捣固，砼浇筑完成12h内，应覆盖洒水养护，强度达到8Mpa时可上开始注浆施工。严禁车辆或重型设备在砼上碾压。
4.2.4注浆试验
注浆参考参数为：浆液扩散半径1.8m；注浆采用水泥单液浆，水灰比0.6:1～1:1；注浆压力：初压0.2～0.5Mpa,终压2～3Mpa。
注浆前应对注浆参数进行确定，通过试验和实践进行完善、调整。选择三个以上的孔作为试验孔，作压水试验，测定围岩单位吸水量、围岩孔隙率、渗透系数、涌水量等，为确定浆液配合比、扩散半径提供依据。
4.2.5注浆加固
注浆之前必须对注浆设备进行调试，确定正常后方可开始注浆。注浆参数确定后，进行注浆加固。注浆时，先注最外两排孔，然后依次向内推进，每排注浆孔中，先灌注两端的孔，然后间隔交错灌注。
为保证注浆效果，确保暗洞施工安全，每个钻孔注浆前应用真空泵，将孔内空气抽排干净，抽排时孔内压力为零时即可，关闭闸阀，安设注浆管，打开闸阀，开始注浆，初压0.2～0.5Mpa,终压2～3Mpa，终压时应持压2min，然后关闭闸阀，拆除注浆管。
注浆结束标准：
（1）预注浆各段进浆量小于20～30L/min；
（2）先注浆量与设计数量大致相等；检查孔吸水量小于1L/min（检查孔应随机钻取，数量不小于钻孔数量的3%，检查孔在相邻4孔中间钻取，深度与钻孔深度相同）。
（3）注浆后固积体抗压强度≥0.2 MPa。
4.2.6钻孔取芯验证
注浆加固结束后，试验人员必须对注浆效果进行验证，钻孔取芯，并进行抗压强度试验，抗压强度不小于0.2Mpa。当注浆固积体强度小于0.2Mpa时，即未达到效果时，应对未达到的部位重新钻孔进行补浆。
4.2.7 M10水泥砂浆封孔
注浆加固确认效果满足要求后，对外漏止浆盘的注浆管采用M10水泥砂浆进行封孔，砂浆必须将管口全部包裹，不得外漏。
4.3施做粘土隔水层
施做粘土隔水层，厚0.5m，施工时每分段分层部位必须搭接不小于0.3m宽度，并人工夯填密实。粘土必须选择粘性好、无杂质、无石块的粘土，施工时确保隔水层与边、仰坡搭接良好，连接处采用3～5cm厚20cm宽的M10砂浆封闭。施工完成后，隔水层范围内进行植草绿化，防止雨水冲刷，粘土流失。
4.4隧道正洞施工
4.4.1超前管棚
隧道正洞施工前所有地表加固措施必须全部完成，暗洞施工时首先应做好超前支护，采用φ89mm壁厚5mm热轧无缝钢管，环向间距0.4m，每次管棚施工长度15m，搭接长度3m。并在管棚间距处加单层φ42mm超前小导管、环向间距0.4m，长4.5m。洞身管棚单号为钢花管，小导管全部为小导管，采用1：1水泥浆液进行注浆加固。
4.4.2开挖支护
严格按照设计的双侧壁导坑法施工，同时做好洞内监控量测及地表沉降观测。监控断面距离不得大于5m，且洞内洞外必须处于同一断面。专人负责，每天观测，频率不得少于2次，及时整理数据并分析，掌握围岩与支护的动态信息，随时指导洞内施工，确保加固段施工安全。
4.4.3仰拱及衬砌施工
开挖后及时施做仰拱，确保支护封闭成环。根据监控量测情况确定隧道拱墙衬砌施做时间，在最短的时间内完成隧道衬砌，彻底消除安全隐患。
5.结束语
对低山丘陵地区隧道露顶地段采用先回填注浆加固，使隧道顶部形成一层具有一定承载力的覆盖层，再采用浅埋暗挖的施工工艺是可行的。施工中要确保地表回填注浆效果，正洞施工加强支护及监控量测，确保施工安全。
参考文献
⑴铁路隧道工程施工技术指南，TZ204-2008
⑵高速铁路隧道工程施工技术指南，铁建设（2010）241号
关键词：不良地质初期支护施工技术总结
Abstract: Some tunnel project is a large cross-section tunnel, engineering geology complex, time limit nervous, construction conditions, this paper analyzes the tunnel construction technique for the primary support comprehensive induction, sorting and summary, give similar construction provides a very good reference.
Keywords: bad geological primary support construction technical summary
中图分类号： U455文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况及工程特点
1.1线路概况
XX隧道进口位于丘前缓坡上，隧道进口里程DK24+480；隧道出口位于丘前缓坡，出口里程DK24+900，隧道全长420m，为双线单洞隧道。设计轨顶面标高为+62.9312m，开挖顶面高程为+72.8112，地面高程为+60.2312，本隧道最大埋深为17.2m。DK24+770~DK24+782为民房及公路，路面顶标高为81.65m，公路距离隧道顶最大仅为8.8m。
1.2工程特点
1.2.1工程地质
剥蚀丘陵为主，并构成一些红色砂岩、泥岩盆地，地层以碳酸盐岩及碎屑岩为主，局部为岩浆岩、浅变质岩及煤系地层，海拔一般在100～300m，总体地势较平缓，地形起伏不大，切割较浅，河溪较发育。
1.2.2地质特性
①地层岩性
第四系上更新统坡洪积层（）
黏土：褐黄色、棕红色，硬塑，局部坚硬，含少量高岭土及少量细圆砾，表层含植物根，具膨胀性。地质钻孔有揭露，层厚14.7m。
粉质黏土：褐黄色，软～硬塑，含少量砾石，表层含植物根，具膨胀性。厚度2.2～3.4m。
细圆砾土：灰黄色，中密，饱和，圆砾成分主要由砂岩组成，充填细砂及黏性土。
白垩系上统戴家坪组（K2d）
泥质粉砂岩:紫红色，构造已基本破坏，岩芯大部分被风化呈土状，夹岩块。本次勘探揭露厚度1.3m，层面标高66.59m。
泥质粉砂岩：紫红色、棕红色，粉粒结构，泥质胶结，厚层状构造，强风化，节理裂隙发育，岩芯呈块状，短柱状，本次勘探揭露厚度1.2～4.1m，层面标高63.65～68.29m。
泥质粉砂岩：紫红色、棕红色，粉粒结构，泥质胶结，厚层状构造，弱风化，节理裂隙发育，岩芯呈柱状，具膨胀性。本次勘探揭露厚度12.5～16.0m，层面标高62.45～65.59m。
②地质构造
隧道下伏白垩系上统戴坪组（K2d）泥质粉砂岩。岩层产状：210°∠15°，节理裂隙发育，不规则。
③不良地质与特殊岩土
a、钻孔（里程DK24+500）5.8～7.7m为中等膨胀土；7.7～10.0m为弱膨胀土。
b、局部地段高差相对较大，坡度较陡，施工阶段人工开挖山坡，坡体可能会产生滑落、坍塌。
④围岩分级和岩土施工工程分级（具体见表3-1、表3-2）。
⑤地震
根据中华人民共和国国家标准GB18306-2001《中国地震动参数区划图》,本区地震动峰值加速度0.05g（Ⅵ度），地震动反应谱特征周期为一区。
1.2.3水系
该隧道沿线经过XX水系，地表水系发育，水塘密布。
1.2.4气象特征
亚热带季风湿润气候，具有气候温和、热量丰富、雨量集中、雨热同季，四季分明的特点，多年平均气温16～18℃，一般东南部高于西北部1.5～2℃。月平均最低气温：2.8°。
1.2.5水文地质条件
①地表水
隧道区地表水有DK24+700与DK24+900之间的鱼塘水，水域面积约150m×80m，水深约2m，由天然降水补给，地面径流及大气蒸发排泄。有少量第四系潜水及基岩裂隙水，雨季水量较大。
②地下水
隧道区地下水类型主要有第四系潜水及基岩裂隙水。勘探期间地下水水位埋深14.8～15.0m，基岩裂隙潜水分部较广，以浅布为主，含于基岩风化带、风化裂隙及构造节理裂隙中，水位和水量受季节降雨量影响显著。
③地下水的补给、径流与排泄
隧道区位于丘陵区，该区上覆黏性土，下覆岩体节理裂隙发育，岩石较破碎，为大气降水入渗创造了一定条件。
隧道区地下水排泄方式主要有以下几种：蒸发式排泄和地表径流排泄。地表径流排泄为本区主要排泄方式，蒸发排泄为本区普遍重要排泄方式之一。
④地下水的侵蚀性
隧道洞身地下水主要为基岩裂隙水，经取样分析化验，根据《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》，隧道区地下水及地表水对处于化学环境中的铁路混凝土无侵蚀性。
⑤隧道洞身涌水量计算结果（见表3-3）
1.3初期支护设计情况
全隧道为V级软弱围岩，采用复合式衬砌，初期支护采用锚喷、网支护。详见表1-3。
2.主要施工方法
2.1施工方法综述
施工工序：施做超前支护洞身岩面初喷4cmC30砼打设径向锚杆挂设钢筋网架设钢架复喷C30砼至设计厚度。
根据隧道长度、地质条件、工期要求等因素，本隧道采取进、出口相向同时掘进，但开挖作业、支护作业相互错开，保证劳动力、机械设备等资源合理配置、利用。
根据设计图纸，本隧道Ⅴ级围岩开挖采用双侧壁导坑法开挖。开挖采用人工配合挖掘机开挖，初期喷锚支护，喷射的砼采用湿喷工艺，并采用围岩变形量测监控整个施工过程。采取24小时不停顿倒班循环作业，以保证工程质量及工期。
2.2超前管棚（大管棚、中管棚）支护
2.2.1管棚加工
钢管在专用管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径15mm注浆孔（靠孔口2.5处不钻孔），注浆孔间距15cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。
2.2.2钻孔
（1）钻机平台用钢管脚手架搭设，钻孔由2台钻机由高孔位向低孔位进行。
（2）平台要支撑与稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。
（3）钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。
（4）为了便于安装钢管，根据管棚设计孔径，钻头直径应采用略大于管棚直径。
（5）钻进时产生塌孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。
（6）钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况注浆调整钻速及风压。
（7）钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。
（8）钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。
2.2.3清孔验孔
（1）用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。
（2）用高压风从孔底向孔口清理钻渣。
（3）用经纬仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。
2.2.4安装管棚钢管
接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一很断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头错开1m。
2.2.5注浆
（1）采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内，初压0.5~1.0Mpa，终压2Mpa，持压15min后停止注浆。
（2）注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围空隙充填饱满。
（3）注浆先灌注单号孔，再灌注双号孔。
管棚施工过程中，多次发生由于孔口堵塞不严密漏浆情况，造成注浆压力不够，注浆不饱满或难以注满。后续的开挖过程中发生围岩剥落，管棚外露，外露管棚无砂浆包裹，致使管棚超前支护效果大打折扣。因此，我们在管棚施做前，喷射一层止浆墙，改善管棚注浆漏浆，注浆终压达到设计要求，后续开挖支护过程中管棚超前支护效果显著。
2.3.开挖
本隧道采用双侧壁导坑法开挖，其原理是：把整个隧道大断面分成左右上下7个小断面施工,每一小断面单独掘进，最后形成一个大的隧道,且利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力，采用网状支护形式，使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构，且用中隔壁及中隔板承担部分受力。
考虑本隧道为V级浅埋软弱围岩隧道，开挖与预留变形量20cm。每循环进行测量放样，严格控制超欠挖。开挖到位后，经测量放样达到要求后，立即进行初喷封闭围岩，初喷厚度为4cm。
隧道开挖中，应在每次开挖后及时观察、描述围岩裂隙结构状况、岩体软硬程度、出水量大小，核对设计情况，判定围岩的稳定性。
2.4锚杆施做
2.4.1初喷混凝土和测量放样
钻进前先在工作面上初喷一层混凝土，以保证垫板有较平整基面，然后根据隧道设计断面将锚杆位置用红油漆标在初喷砼上。
2.4.2钻孔
中空锚杆和砂浆锚杆安装用锚杆机或气腿风钻打锚杆孔，应按设计要求定出孔位，孔位允许偏差为±150mm。孔径要与锚杆直径相匹配，锚杆孔径应大于设计的锚杆直径15mm，孔深比锚杆长 10cm；孔向应与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直。钻孔完毕后，检查孔深，孔深合格后用高压风清孔，确保孔内无虚渣。
2.4.3锚杆安装
（1）砂浆锚杆安装
清孔合格后，即可灌注砂浆。灌浆注浆管应插至距孔底50～100，随砂浆的灌入缓慢匀速拔出。杆体插入后若孔口无砂浆溢出，应进行补注，注浆压力不大于0.4Mpa。灌注完砂浆或塞入药包后，即可插入锚杆，锚杆外露10～20cm，以便于与压浆管路连接。待砂浆强度达到10Mpa后方可安装垫板和紧固螺帽。
（2）中空锚杆安装
清孔合格后，将组装好的中空锚杆插入孔内，并注浆至孔口回浆，浆注完后立即安装堵头，待浆液强度达到10Mpa后，安装垫板和螺栓。
2.4.4注浆
（1）中空锚杆注浆
我们拱部采用的是普通中空锚杆，注浆方式采用锚孔口进浆中空锚杆体的中空通孔作排气回浆管的注浆工艺。注浆完成后立即安装堵头。
（2）砂浆锚杆注浆
边墙部位采用的是砂浆锚杆，注浆方式采取单管注浆，即先在锚孔内注浆，注浆完成后，再将锚杆杆体插入孔内。单管注浆示意见下图。
单管注浆示意图
2.4.5垫板安装
压浆完毕，待砂浆强度达到10MPa后，开始安装锚杆专用垫板，拧紧螺帽。垫板应保证与支护面岩面密贴。
2.5钢筋网
2.5.1钢筋网预制要求
钢筋网预先在钢筋加工场加工成型，在现场再焊接起来形成整体。编制钢筋网片，网片加工尺寸根据受喷面积而定；钢筋类型及网格间距根据围岩级别，严格按照设计图纸和规范要求施工。
围岩级别 钢筋网（φ8）
位置 网格间距（）（环×纵）
Ⅴ 拱墙 20×20
2.5.2钢筋网安装要求
钢筋网安装搭接长度为1～2个网格，相邻网片之间采用焊接或铅丝绑扎。钢筋网铺设在砂浆锚杆施作后安设。在初喷混凝土（厚度为4cm）以后铺挂，沿环向压紧后再喷混凝土。钢筋网片施工布置图如下：
（1）挂网：挂网在初喷砼及锚杆施做完成后进行。钢筋网片之间用焊接连接，施工中可以通过钻孔设备辅助固定钢筋网，使其尽量与岩面密贴。
（2）焊联：挂好网片后，将网片之间的接头以及网片钢筋和锚杆头、钢架等焊接牢固，避免网片超出喷砼厚度和喷砼时网片晃动。
2.6型钢拱架支护
2.6.1型钢制作与安装
（1）原设计钢拱架只有一种形式，无法满足接头错开1m的规范要求，型钢加工困难且浪费较严重，而且加工时间过长。因此我们重新设计型钢分节，将型钢底部弧度变化部位分开加工，采用连接板栓接。型钢焊接有效焊缝高度6mm，焊脚尺寸9mm。锚杆与拱架的连接增设20cm*20cm的Ф16螺纹钢焊接“L”型钢筋，与拱架之间进行满焊；每个工作区拱架顶、底部各打入四根φ42锁脚锚管，并使用“L”型钢筋进行焊接
（2）钢拱架安装定位准确，并与超前小导管、锚杆、锁脚锚杆焊紧，两榀钢拱间设φ22纵向连杆，环向间距0.5m，连杆与拱架焊接牢固，形成一个整体稳固结构。
（3）为保证钢架安设牢固和位置准确，隧道开挖时，在钢架基脚部位预留0.15m～0.2m的原地基，架设时挖槽，在槽内纵向设置钢板支垫型钢拱架。按设计位置组装各钢架单元，钢架间栓接牢固。
由于开挖功法限制，工作面狭小，原设计4m长锁脚锚杆施打角度无法按要求斜向下施打。因此我们将4m锁脚锚杆调整为2根2.5m，锁脚锚杆角度按照图纸要求斜向下施做。钢架与锁脚锚杆间采用20cm*20cm的Ф16螺纹钢焊接“L”型钢筋满焊连接。将钢架与锚杆焊在一起，设纵向连接钢筋。钢架架好后，立即挂网喷砼，将钢架覆盖，分层喷射厚度3～5cm。
2.6.2拱架支护质量标准：
①拱架横向偏差，误差控制在±5cm以内。
②拱架高程，误差控制在±50mm以内。
③拱架垂直度，误差控制在±2°以内。
④拱架严格按设计间距支立，误差控制在±10cm以内。
2.7超前小导管支护
本隧道超前小导管配合型钢钢架使用，应用于围岩拱部超前注浆预支护，与型钢可靠焊接，2.4m施做一环，其纵向搭接长度1.3m。
2.7.1制作钢花管
小导管前端做成尖锥形，尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍，管壁上每隔10～20cm梅花型钻眼，眼孔直径为6～8mm，尾部长度不小于30cm作为不钻孔的止浆段。
图2-1 注浆小导管结构示意图
2.7.2小导管安装
⑴测量放样，在设计孔位上做好标记，用凿岩机或煤电钻钻孔，孔径较设计导管管径大20 mm以上。
⑵成孔后，将小导管按设计要求插入孔中，或用凿岩机直接将小导管从型钢钢架上部、中部打入，外露20cm支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。
2.7.3小导管注浆
采用注浆泵压注水泥浆或水泥砂浆。注浆前先喷射混凝土5～10cm厚封闭掌子面作止浆墙。
注浆前先冲洗管内沉积物，由下至上顺序进行。单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。
2.7.4注浆异常现象处理
⑴串浆时及时堵塞串浆孔。
⑵泵压突然升高时，可能发生堵管，应停机检查。
⑶进浆量很大，压力长时间不升高，应重新调整砂浓度及配合比，缩短胶凝时间。
2.7.5施工控制要点
⑴施工期间，尤其在注浆时，应对支护的工作状态进行检查。当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，采取措施。
⑵相邻两排小导管搭接长度应符合设计要求，且不小于1m。
⑶钢管应沿隧道开挖轮廓线周边均匀布置，入孔深度须符合设计要求，尾端要与拱架焊接牢固，注浆后注浆孔要堵塞密实。
2.8喷射混凝土
2.8.1设置标志
设置控制喷射混凝土厚度的标志，采用埋设钢筋头做标志每1循环设3根，作为施工控制用。
2.8.2施工方法
喷射混凝土作业采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序自下而上。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。
①喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土应预留斜面，斜面宽度为200～300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。
②分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。
③分层喷射时，后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，先用风水清洗喷层表面。一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度，既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹量。边墙一次喷射混凝土厚度控制在7～10cm，拱部控制在5～6cm，并保持喷层厚度均匀。顶部喷射混凝土时，为避免产生堕落现象，两次间隔时间宜为2～4h。
④喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。黄土隧道喷射混凝土时喷射机的压力一般不宜大于0.2MPa。
⑤喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90°，以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5～2.0m；喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40～60cm，高15～20cm；若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。如果喷嘴与受喷面的角度大小，会形成混凝土骨料在受喷面上的滚动，产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质量。
2.8.3施工控制要点
严格控制拌合物的水灰比，经常检查速凝剂注入环的工作状况。喷射混凝土的坍落度控制在8～13cm，过大混凝土会流淌，过小容易出现堵管现象。大面积潮湿围岩采用粘结性强的混凝土，如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能，减小回弹率。喷射混凝土的回弹率：侧壁不应大于15%，拱部不应大于25%。
3支护质量控制要点
3.1支护质量控制
（1）拱架加工质量的控制：拱架加工要改进加工平台和加工机械，增设尺寸效验、检测平台。除满足拱架设计尺寸外，要保证拱架弧线平顺、连接板及螺栓孔焊接牢固、位置正确。支护工班在使用拱架前，可在检测平台上试拼，周边拼装允许偏差为±3cm，平面翘曲应小于2cm，对于不合格拱架，支护工班有权拒收。
（2）拱架安装的质量控制：拱架安装前应清除底脚下的虚碴及其它杂物，超挖部分严禁回填松散碴体，宜用混凝土填充，安装允许偏差横向和高程均为±5cm，垂直度允许偏差为±2o；拱架外缘必须采用楔子楔紧，间距不大于2m。相邻两榀拱架间，按设计间距连接牢固。
（3）锚杆、锚管质量控制：锚杆、锚管的安装质量必须严格按照设计的类型、长度和数量施作，插入长度不小于设计长度的95％。锚管内采用水泥砂浆或锚固剂填充密实，锚杆及锚管端头与拱架连接需特殊处理，保证足够的焊接长度和连接质量。锚杆安装作业及时进行，必须加垫板，垫板应与岩面紧贴。
3.2喷砼质量控制
钢架与围岩间的间隙必须用喷砼充填密实，先喷射钢架与围岩间的空隙，后喷射钢架与钢架间的混凝土；喷射过程中当有脱落的岩石或混凝土被钢筋网架住时，应及时清除后在喷射；在围岩破碎地带进行喷砼时，应首先紧贴岩面铺挂钢筋网，采用钢筋环向压紧后再喷射，可以先喷射一层加大速凝剂掺量的水泥砂浆，并减少喷射机风压，待水泥砂浆成壳后，方可正式喷射。
对于围岩破碎等特殊地段，坍体后方需采用钢管或型钢一端顶立与岩面另一端支撑在钢架上。对于背后较大空隙，可用合格片石砌筑密实，但底脚以上2m范围内必须喷砼密实。另外，禁止使用回弹料。
（北京市轨道交通首都机场线东直门～三元桥区间工程）
第一章 工程概况
第一节 概述
本工程为北京市轨道交通首都机场线03标段，主要工程为东直门～三元桥区间盾构2568.259m；3个联络通道（左K1+034.566联络通道、左K1+974.254联络通道、左K2+564.776联络通道及泵房）和区间风井风道。隧道设计施工起点为轨道交通机场线三元桥车站南端，终点为设在察慈小区住宅楼西南侧的盾构接收井。
第二节 隧道平面
本区间有5个曲线段，东直门~三元桥方向分别为JD2（R=550）、JD3（R=1500）、JD5（R=800）、JD6（R=1000）、JD7（R=4000），线路整体呈“S”型。左线与02合同段的右线线间距为10～13米。本区间隧道平面如下图所示：
图1.1——东直门～三元桥区间左线盾构隧道路线平面示意图
第三节 隧道纵断面
本区间沿盾构掘进方向以－2‰的坡度从三元桥站出发后，在K2+960.00处线路开始以－29.611‰的坡度向下前行，在K2+620.00处开始以＋6.561‰坡度上行，在K1+500.00处开始以－3.017‰坡度下行至盾构接收井。
图1.2——左线隧道纵断面示意图
第四节 隧道近接环境条件
4.1临近建（构）筑物
区间沿京顺路下穿三元桥的西北孔，与三元桥扩大基础中心线水平净距0.24m，竖向净距16.3m。下穿东直门外斜街后，进入规划红线内的平房区，然后从察慈小区旁边通过到达盾构接收井。
4.2地面交通状况
本段线路下穿的三元桥是机场高速、京顺路连接三环路的节点立交，各个方向的车流在这里交汇，交通极为繁忙。
东直门外大街为二、三环之间的联络干道，现况机动车道宽度23米，为双向三车道，机非分隔带5米，非机动车道7米，道路交通繁忙。
4.3地下管线分布情况
区间沿线上方存在多条市政管线，但由于隧道埋深较深，根据以往工程经验区间施工对大部分管线的影响较小。只有一条位于三元桥东北侧横跨机场路的热力管沟由于埋深较深，控制机场线纵断。
4.4地形地貌
拟建盾构区间在K2+624处下穿三元桥，K1+150处下穿暗河， K0+800处下穿宽约6m深约 3m的亮马河。
第五节 地质条件
5.1工程地质概况
本工程所在的土层，自地表以下依次为人工填土层、第四纪全新世冲洪积层和第四纪晚更新世冲洪积层。区间隧道主要穿越粘土、粉土，局部遇到粉细砂、中砂层。属于一般地质条件的地层。
第二章盾构机类型及主要技术参数
第一节 盾构机类型
本工程使用的盾构机为德国海瑞克S169加泥式土压平衡盾构机，采用向开挖土体中注入泡沫的方式来改良土体，推进千斤顶为被动式铰接千斤顶。刀盘是作为“重型钢结构”针对挖掘北京土质特点设计的。主驱动的总输出功率为945KW，刀盘最大可能转速为3.0rpm。
第二节 主要技术参数
主要技术参数如下：
（1）管片参数
外径6000mm
内径5400mm
片数3A+2B+1C
最大片重3.3T
水压2bar
（2）盾构参数
主机数量（前体和中体）1
直径6190mm
长度（前体和中体）4280mm
类型土压平衡
最小水平转弯半径350m
最大工作压力3bar
最大设计压力4.5bar
土压检测点5
人闸1
人闸联连法兰1
螺旋输送机上连接法兰1
盾尾1
盾尾数量1
连接形式铰接
长度3550mm
密封3层密封刷
注脂线8（2X4）
注浆点4
（3）推进千斤顶
数量16
推力28350KN
行程2000mm
推进速度80mm/min
缩回速度1400mm/min
（4）铰接油缸
铰接型式 被动式
数量 14
尺寸φ180/80mm
缩进压力7340KN
行程150mm
（5）刀盘
刀盘数量 1
形式 面板式
直径 6200mm
旋转方向 左/右
刀具（软土层） 124把齿刀；16把周边刀
回转接头 4个泡沫管
（6）刀盘主驱动
刀盘主驱动数量 1
形式 液压驱动
马达个数 8
额定扭距 4085KNm
脱困扭距 4700KNm
转速 1.50/3.00rpm
电功率 480KW
主轴承外径 2600mm
主轴承寿命 10000小时
（7）人闸
人闸数量 1
形式 双人闸
长度 2000mm
直径 1600mm
工作压力 3bar
工作人员 2～3
（8）拼装机
拼装机数量 1
型式 中心自由转动拼装机
夹紧系统机械式
自由度6
旋转范围+/-200o
管片长度1200mm
伸缩距离1000mm
轴向行程2000 mm
控制方式线控
（9）螺旋输送机
螺旋输送机数量1
形式中心轴式
直径700mm
电功率110KW
最大扭距190KNm
转速0至19rpm
最大出土量250m3/h
螺距600mm
伸缩可以
出土门有
（10）皮带机
皮带机数量1
驱动电力
带宽800mm
带长约45m
速度2.5m/s
最大输出能力450 m3/h
（11）后部供给系统
管片存放机1
管片吊车1
吊车轨道1
液压部件1
冷却系统1
注浆设备1
注浆泵1
控制阀2
压力测量装置5
储浆罐1
注泡沫系统1
发生器4
水泵1
泡沫剂泵1
空气控制设备1
注膨润土系统1
注入泵1
压缩空气供应1
空气压缩机2
气罐1
压缩空气调节设备1
主驱动润滑脂泵1
盾尾注脂泵1
操作室1
控制板1
变压器1
软管系统1
高压电缆盘1
轨道起重机1
二级通风系统1
输送管存储装置1
导向系统1
数据记载系统1
（12）后配套系统
台车数目5+桥
（13）电气系统
初级电压10KV（+10%/-15%）
次级电压630V
变压器1250KVA
控制电压24V/230V
照明电压230V
阀电压24V
频率50HZ
保护系统（电马达）IP55
PLCS7（西门子）
（14）安装功率
驱动480KW
推进油缸 55KW
管片拼装机油缸 45KW
冷却油 11KW
注脂4KW
螺旋输送机闸门 22KW
螺旋输送机110KW
注泡沫系统8KW
注浆设备 19KW
皮带输送机 22KW
二级通风设备 15KW
现场及插座用电 50KW
总计844KW
（15）尺寸
总长 57m
本体含盾尾 7.8m
第三章 一般地质条件下盾构隧道施工技术总结
第一节 盾构隧道施工的地面用地面积及场地布置
1.1本工程施工的地面用地面积如下表所示：
始发井及提升区面积（㎡）办公、生活用房区面积（㎡）管片堆放区面积（㎡）材料、物资堆放区面积（㎡）施工区域内通道面积（㎡）集土坑
921347.8116.23231.54529.77135
1.2施工场地平面布置如下图所示：
图3.1——盾构施工场地平面布置图
第二节 盾构隧道施工用电
2.1供电方案
业主将提供施工临时用电电源，其容量为1250KVA+600KVA的变压器，接口根据承包商施工组织设计的接电点位置由业主组织有关单位现场确定。同时，在施工现场配备发电机，做为备用。施工现场的供电系统主要包括配电房和发电机房。
配电房向外与10KV输电线路相接，其中1路直接送到盾构机内，1路通过配电房内的变压器电压转化为380V/220V，分别供其它施工设备和照明使用。为防止意外停电对工程的影响，在施工现场备用1台200KW柴油发电机，确保施工的正常进行。
2.2进场阶段的临时供电
为保证施工临时设施的搭建、前期准备工作的正常进行以及生活用电的需要，安排1台250KW的发电机作为临时电源。在供电部门为施工变电所送电后，撤消临时电源但作为备用电源保留，在突发性停电时，供洞内的照明、抽水及推进油缸保压用。
在取得监理工程师同意后，我单位施工队伍进场立即进行场区电缆敷设、变电器、配电箱柜等安装及接电调试工作。
2.3盾构施工阶段的供电
1）变压器的配置
盾构机掘进施工时，由业主配置一台总容量为630KVA的变压器，供龙门吊等辅助设备供电使用，另需配置总容量为1250KVA的10KV高压电源，供盾构机使用。
2）高压配电所的配置
高压配电所配置盾构电源和地面设备低压用电的变压器馈出仓位。
3）配电柜的设置
设置高压配电柜1个，低压配电柜3个。每一用电点从邻近低压配电柜引出，通过分配电箱再配出到各用电设备。
4）功率因数补偿器的配置
为实现COSΦ＝0.8的功率因数，拟设置6个功率因数补偿器，它们的无功功率补偿能力分别为：2台300Kvar。
5）供电线路的配置
高压线路：相数：3；频率：50Hz；
电压：10KV；
低压线路：相数：3；频率：50Hz；
电压：0.4KV；
照明线路电压：220V；控制电压：24V；信号电压：24V；
2.4安装与工艺要求
1）从配电柜到分配电箱的馈送回路中，每一开关的载流量和短路电流需与各用电设备的容量相匹配，设备在受电前先检验漏电开关的动作是否灵敏。
2）电缆敷设采用直埋式，过路处穿钢管暗埋敷设。
3）高压电缆送电前，经电气试验证明合格。
4）从高压配电室盾构仓位馈送到车载变压器的电缆，沿墙挂钩敷设下井，每隔50m挂“高压危险”的警告牌一块，在井的垂直部位和隧道内敷设电缆，每2m设一个固定点。
5）从井口开始，每隔100m设隧道照明专用配电箱一只，作为照明线路的分开关和隧道内小动力用电设备的电源。
6）隧道照明采用普通日光灯，控制室采用防爆荧光灯，主机采用防爆投光灯，皮带机采用防震灯，灯具金属外壳与接地线直接相连。
7）所有的单相负载采用A、B、C三相跳接的方式，注意三相负载的平衡问题。
2.5安全保护措施
1）重复接地保护：在各用电点的配电箱周围，用2m长的5＃角钢2根埋入地下作为接地极，用一根25×4的镀锌扁钢与接地极焊接后，引到配电箱的接地排上。接地排与从变电所馈出的低压电缆的零线相接，构成重复接地系统。接地电阻≯1Ω。各用电设备金属外壳用接地线与接地排相接。
2）行程限位保护：所有的提升设备安装限位保护开关。
3）电气联锁保护：为保证设备运行的安全可靠，电气系统进行联锁控制，即上级流程未动作，下级流程无法动作。上级流程停止，下级所有流程自动跳闸。防止自起动和误操作带来的不安全因素。
4）相序保护：用电设备在运转时，不随意更换相序，若发生意外，相序继电器自动切断电源。
5）防雷保护：对直击雷的防护采用在变电所装设独立避雷针；对雷电波侵入的防护采用在高压侧装设阀式避雷器。
第三节 始发井及接收井施工
始发井利用三元桥车站已修建好的南侧左线盾构始发井进行始发施工；接收井利用02标在察慈小区西侧的盾构接收井进行接收施工。
第四节 盾构始发段和接收段地层加固方法、工艺及效果
4.1端头地质概况
本标段盾构始发及到达端头加固共计4处，加固部位包括机场线三元桥站始发井端头、风道接收和始发端头、盾构接收井端头。三元桥站始发端头为粘土地层，其余3个端头均为洞身上部为砂层，洞身下部为砂砾层。三元桥站始发端头加固采用1排ф800@1000mmC10素混凝土桩和14排ф600@500mm梅花形布置的旋喷桩组成，素混凝土上部采用采用三七灰土回填；风道接收和始发土体采用洞内水平注浆方式进行加固，采用水煤气管，间距500×500mm，梅花型布置；盾构接收井土体采用20排ф600@500mm梅花形布置的旋喷桩。
为了确保盾构始发和到达时的施工安全以及各地层的稳定，以防止端头地层发生坍塌或漏水涌水等意外情况，必须对端头的土体进行加固处理。另外，盾构机吊入、吊出井必须满足吊机作业地面承载力要求。
4.2加固的原则和要求
（1）盾构进出洞端头土体加固的原则：
1）根据隧道埋深及盾构隧道穿越地层情况，确定加固方法和范围。
2）在充分考虑洞门破除时间和方法，选择合适的加固方法和范围，确保盾构机进出洞的安全和洞门破除的安全。
（2）加固要求
1）加固土体强度达到0.4Mpa；
2）渗透系数≤1.0×10-8cm/s。
4.3端头加固施工
4.3.1双重管旋喷桩施工工艺
（1）旋喷桩施工工艺
旋喷采用双重管高压喷射法施工，利用高压水、压缩风共同作用在喷嘴形成高速射流切割土体、砂层，同时由底部注入水泥浆，对其进行分选和置换。喷嘴作360°旋转并匀速提升，形成具有一定直径的旋喷桩。旋喷桩施工流程参见【图3.2——旋喷桩施工工艺流程图】。
图3.2——旋喷桩施工工艺流程图
（2）施工方法
1）钻机就位
钻机就位即将使用的钻机安置在设计的孔位上，使钻杆头对准孔位的中心。钻机就位后，必须作水平校正，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。
2）钻孔
本工程拟采用地质钻机，钻孔的倾斜度不大于1%。
3）插管
钻孔完毕，拔出岩芯管，换上旋喷管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力不超过1Mpa。
4）喷射作业
旋喷前，要检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须满足要求，在注浆管及喷嘴内不得有任何杂物，注浆管接头的密封圈必须良好。
喷射管达到预定深度后，由下而上进行喷射作业。喷射过程中，应时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数，并且随时做好记录，绘制作业过程曲线，旋喷注浆管的旋转和提升必须连续不中断，防止喷嘴被堵。
5）拔管、冲洗机具
喷射作业完成后，拔出喷射管。注浆管等机具设备冲洗干净，管内不得残存水泥浆。把浆液换成水，在地面上喷射，将泥浆泵、注浆管软管内的浆液全部排出，管内不得有残存水泥浆。
6）移动机具、回填注浆
把钻机等机具设备移动到新孔位上，进行下一钻孔的施工，并将作业完成的孔回填注浆。
（3）旋喷施工主要技术参数
1）压缩空气
压力0.7MPa，流量3m3/min，喷嘴间隙2～4mm；
2）水泥浆液
压力20～40MPa，流量80～120L/min，喷嘴孔径2～3mm；
3）注浆管
提升速度10～20cm/min，旋转速度10～20r/min，外径φ75。
4）水泥浆
水泥采用425号水泥，水灰比1.5:1。
（4）施工技术措施
1）施工前根据现场环境和地下埋设物的位置等情况，复核高压喷射注浆的设计孔位。施工前予先挖设排浆沟及泥浆池，施工过程中将废弃的冒浆液导入或排入泥浆池，沉淀凝结后运至场外存放或弃置。
2）旋喷桩相邻两桩施工间隔时间不小于48h，间隔不小于4～6m。
3）钻机安放保持水平，钻杆垂直，其倾斜度不得大于1.5%。施工前检查高压设备及管路系统，其压力和流量满足设计要求。注浆管和喷嘴内杂物清除干净，注浆管接头的密封圈良好。
4）正式施工前进行试桩，以确定合理的水压力，提升速度，浆液配比和压力等参数。
5）旋喷过程中保证桩体的连续性，若因故停止，第二次旋喷的接桩长度必须大于20cm。
6）施工中若出现大量冒浆，立即停止并采取措施。
7）钻孔位置和设计位置的偏差不大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等情况均详细记录。
8）高压喷射注浆完毕，迅速拔出注浆管彻底清洗注浆管和注浆泵，防止凝固堵塞。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，必要时在原孔位采用冒浆回灌或二次注浆等措施。
4.3.2水平注浆施工
（1）水平注浆施工工艺
参见【图3.3——水平注浆施工工艺流程图】。
图3.3——水平注浆施工工艺流程图
（2）注浆施工主要技术参数
参见【表3.1—钢花管注浆施工技术参数一览表】。
表3.1—钢花管注浆施工技术参数一览表
分类项目参数
成孔下管管距×排距1.4m×0.8m，桩间护壁钻孔
孔径52mm
管偏斜＜1%
钢花管钢花管长度5m（入土段长4m）
钢花管直径48mm
钢花管壁厚3mm
注浆浆液配合比（重量比）水泥：水＝1: 1
初注压力0.8～1.0MPa
终注压力1.8～2.0MPa
（3）施工技术措施
1）注浆材料采用P.o32.5普硅水泥，注浆时水灰比由大至小，先灌入较稀浆液，视地层吃浆量情况逐渐调整水灰比再灌入较稠浆液。
2）一个孔的注浆作业一般应连续进行到结束，不宜中断。如因机械故障被迫中断时，应排除故障尽快恢复注浆。恢复灌浆时一般从稀浆开始，逐渐调整至稠浆。
3）注浆应有专人记录浆液消耗、注浆时间、注浆压力。当注浆出现大量吃浆不止，长时间灌不结束的情况时，应检查原因，若是因地层裂缝原因造成，可调整水灰比采用稠浆灌注，并采用中断间歇注浆方法，若到此压力就发生冒浆或大量吃浆的，可在较低压力下结束。
4）注浆结束后应立即封闭阀门，拆卸清洗输浆管路。
5）待封孔后进行水平探孔试验以确定有无达到开孔要求。
4.3.3钻孔灌注桩施工
钻孔灌注桩施工工艺
钻孔灌注桩施工工序如下：
放线定点钻机就位钻孔至设计深度测量孔深吊放导管灌注商品混凝土成桩。
（1）施工准备
正式施工前应试钻，以确定施工工艺参数。
（2）测放桩位及复核
根据轴线基准点，测放出具体桩位，复核合格后方可进行钻孔施工。
（3）钻机就位
钻机应置于平整坚实的地面上，钻机就位时，钻头对好桩位，定位误差≤2cm。同时用经纬仪或线坠调整钻杆垂直度，也可利用机械自带垂直度调整系统控制。
（4）钻进、成孔
1）采用长螺旋钻机成孔，应根据地层变化及时调整钻进速度。钻进过程中，应采用人工和装载机配合随时清理孔口积土，钻到设计孔底后应空转3～5min，把孔底虚土清净。钻杆提出孔口时应小心操作，以免虚土掉入孔中。如果出现缩径情况，应将钻杆下入孔中再次钻进，直到孔径达到设计值。
2）为保证施工安全，防止相互干扰造成塌孔，钻孔时应采用桩位跳钻的施工方法。待混凝土强度达到80%后用三七灰土回填至地面标高。
（5）成孔验收
成孔后采用测绳检测孔深，采用吊线坠检测垂直度及虚土厚。
（6）灌注混凝土成桩
成孔后要及时灌注混凝土。灌注前在孔口放置护孔漏斗，混凝土通过漏斗、串筒灌入孔内，在混凝土灌注应连续进行。
第五节 盾构的始发（出洞）和接收（进洞）工艺
5.1 盾构的始发工艺
盾构机始发是指利用反力架及临时拼装起来的管片承受盾构机推力，盾构机在始发基座上向前推进，由始发洞门贯入地层，开始沿所定线路掘进的一系列作业。
盾构始发施工包括盾构掘进开始时的一连串作业，是盾构施工过程中开挖面稳定控制最难、工序最多、比较容易产生危险事故的环节，因此结合始发施工环境进行始发施工各个环节的准备工作至关重要。
盾构机始发段的掘进施工又称为试掘进施工，需对各种关键施工参数进行调整、优化，为正常段施工做好准备（盾构施工参数主要包括掘进速度、刀盘扭矩、土仓土压力、盾构总推力、出土量、注浆量、注浆压力、盾尾间隙等）。盾构机掘进前，先对各种施工参数进行计算，然后根据计算结果，设定施工参数。在施工中，根据设定施工参数的应用效果，结合地表监测的结果对各种参数进行调整、优化，使各项参数设定达到最佳状态。
5.1.1盾构机初始掘进的关键问题及对策
（1）盾构机初始掘进的关键问题：
1）保证安全破洞门。
2）始发定位准确。
3）防止管片错台下沉。
（2）对策
1）端头加固
根据端头位置的地质情况和以往的施工经验，始发端头加固采用旋喷桩和钻孔灌注素桩进行加固；接收端头采用旋喷桩注浆加固；风井风道两侧端头采用洞内水平注浆的方式进行加固。加固后保证了破洞时洞门稳定，也有效防止地面开挖面坍塌和控制地面沉降。
2）优化施工参数
A．同步注浆控制
控制同步注浆量和注浆压力。按理论计算，该段注浆量不应小于160%的建筑空隙；同时也要防止注浆压力过高而顶破覆土。
B. 盾构姿态控制
盾构机保持平稳推进，减少纠偏，减少对正面土体的扰动。
平面：控制在±50mm以内。
高程：控制在±25mm左右。
转角：控制刀盘转向，以免对土体产生较大的扰动。
速度：该段施工中推进速度控制在10mm/min，如推进速度过快，容易会引起正面土体挤压过大地面隆起。
C. 沉降控制
采用信息化施工，通过监测系统提供的监测数据，及时调整盾构穿越过程中施工参数，使盾构施工对地面影响降到最低。
3）始发前的施工测量、定位
出洞前，进行盾构机始发姿态测量、导轨姿态测量、反力架姿态测量、姿态初始测量、SLS-T导向系统初始测量等一系列的测量工作，以使盾构机准确就位。
同时开始收集隧道施工平面控制测量、高程控制测量、导向测量的原始数据，为今后的测量工作提供依据。
4）解决管片错台下沉问题的措施
A．保证洞门密封的效果，如洞口漏水现象严重由预设压浆管向洞圈周围内压注化学浆液。
B．严格控制盾尾注浆的质量；
C．洞门焊接导轨。
5.1.2试验掘进段参数的选择分析
（1）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质粘土、粉土及粘土，由于处于始发掘进阶段，推进速度初始设定10～30mm/min，初始设定刀盘转速应小于1.0r/min。
（2）盾尾注浆压力分析与取值
添加剂压注及盾尾注浆压力主要是受地层的水土压力的影响，注浆压力的设定以能填满管片与开挖土层的间隙为原则。注浆压力的计算可参考规范中的公式并在施工过程中通过测试和试验来确定和优化参数，本工程穿越三元桥、热力方沟、居民区，浆液及其注入的效果直接关系到地面沉降，因此对注浆材料及注浆压力都有较高的要求。依据现有其它地区盾构法施工经验及北京地区已有盾构施工各种参数使用效果，初始盾尾注浆压力设定为0.2～0.25Mpa。
盾尾同步注浆理论量为每环2 m3,根据经验注浆时每环应按2.9m3～3.9m3控制。同时要求同步注浆速度必须与盾构推进速度一致。
（3）添加剂使用方案
在盾构施工中，添加剂的作用是：
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。
依据地层不同，有不同的添加剂使用方案。本工程始发阶段盾构穿越的地层为粉质粘土层和粘质粉土层。这样的粘性土地层，土的粘结力较大，在盾构掘进施工过程中，易造成粘性土附着于刀盘上正反面形成泥饼造成刀盘扭矩增大，或者土体进入土仓后被压密固化，造成开挖、排土均无法进行的情况。此时一方面可通过刀盘上的添加剂注入孔向刀盘前方的土体注入3％～5％的泡沫和适量的水，在增加其流动性的同时，降低其粘着性，防止开挖土附着于刀头或土室内壁。另一方面粘土被切削进入土仓内后，通过土仓上的添加剂注入孔向土仓内注入泡沫并利用刀盘上的搅拌装置加以搅拌，使泡沫与切削土充分混合，以增加土的气密性和可排性。泡沫的总注入量控制在土体切削量的10％以内。此外，还可通过螺旋输送机上的添加剂注入孔向仓内注入适量的清水或注入压缩空气，以增加土体的和流动性，减小土的摩擦力，使土能经螺旋输送机顺利排出。
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）洞口密封处压浆
洞口密封处的充填注浆采取盾尾同步注浆装置注单液浆充填。待盾尾到达洞口位置时，拉紧洞口密封圈，保证浆液不溢出洞口。
5.2 盾构的接收工艺
盾构接收段施工是指盾构机刀盘距进站口50m至盾构机进入车站并完全推上接收基座的施工过程。其施工内容主要包括端头土体加固、接收设施的设计制作与安装、接收段掘进、洞口凿除等。端头土体加固的施工应在盾构接收前应提前完成。
5.2.1盾构接收前盾构姿态和线形测量
盾构机接收前80m地段即加强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠正偏差确保盾构顺利地进站。当盾构掘进至接收前25m左右时应再次进行盾构姿态和隧道线形测量，测量内容有：定向、主导线、测量管片位置和走向偏差。
通过测量，对接收前的地段加强盾构掘进的轴线控制，使盾构机进站时其切口平面偏差满足：平面≤±25mm，高程≤±20mm； 盾构机进站时其切口平面偏差允许值：平面≤±50mm，高程≤±20mm,盾构坡度比设计坡度略大0.2%。到站所有测量数据须报测量监理单位复核验正。
5.2.2盾构到达段掘进
盾构机进入接收段后，应减小推力、降低推进速度和刀盘转速，控制出土量并时刻监视土仓压力值,土压的设定值应逐渐减小，避免较大的推力影响洞门范围内土体的稳定。盾构接收掘进可为四个阶段，在这几个阶段中，应采取不同的施工参数及控制侧重点不同。
（1）盾构过渡段掘进(进入土体加固区前30m～8m)
过渡段的掘进速度和土仓压力与正常段掘进一样，按常规控制，但此段施工应侧重加强注意调整盾构机的姿态，使盾构机的掘进方向尽量与原设计轴线方向一致,并且要在出洞前的20米处，使盾构机保持水平姿态前进或略微仰头姿态前进，保证出洞时正常接收，掘进时的轴线偏差应控制在±20mm范围内。
（2）进站的第一阶段（进入土体加固区8m～2m）
盾构机进入加固区后，掘进速度由原来正常段的20～30mm/min减至5～10mm/min，土仓压力由原来的1.5～2.0bar减至0.3～0.5bar。尽量减少对洞口的影响。压力值大约与水压相等。应在密切监控地表和洞口的情况下逐步减少压力。
（3）进站的第二阶段（进入土体加固区2m～20cm）
由于不能确定开挖时的最小土仓压力，因此在开挖过程中只能根据地质等情况使压力最小。此阶段速度一般为1～5mm/min。当盾构机接近洞口30cm～20cm时，应停止推进。
（4）进站的第三个阶段（第二阶段完成至盾构机进入车站露出）
盾构机继续前进并拼装管片，将围护结构推倒，此阶段的速度根据实际情况决定，应无压力，刀盘停止转动。此后清除坍塌下来的土体，盾构机继续推进，通过密封环后立即拉紧密封环的钢丝索，清除密封舱内的泥土。在停机后要对盾构中心进行测量，看是否满足贯通精度的要求。
5.2.3盾构机接收
为确保盾构机从接收井的预留洞口穿出，该阶段的掘进将遵守以下原则：
（1）掘进速度逐渐放慢，掘进推力相应减少。
（2）增加盾构机测量次数，并根据洞口实际位置不断校准盾构机掘进方向。
（3）加大地面监测频率，并依椐监测结果及时调整掘进参数。
（4）站内派人对洞门位置进行值班监视。
为迎接盾构机到达，应在到达洞口前做好如下准备：
(1) 安装洞门密封装置。
(2) 安装盾构机接收基座，接收基座与始发基座相同。
(3) 铺设盾构机移动基座的轨道。
(4) 部分凿除洞门处的围护结构。
(5) 在到达洞口内侧准备好砂袋、水泵、水管、方木、风炮等应急物资和工具。
(6) 准备好通讯联络工具。
(7) 准备好照明设备。
上述设备与材料需预先运入，故到时需与接收井承包商相互协调。以上准备工作完成后，盾构机才可进行最后的到达段掘进。
第六节 盾构推进的实际参数及合理参数
盾构在推进过程中施工参数会不断地变化，根据不同的地层和添加剂进行调整，在施工过程中要严格注意进土与出土的匹配情况，必要时进行适当的调整。
参见【表3.2—盾构推进主要参数实际控制值】
表3.2盾构推进主要参数实际控制值
盾构推进主要参数实际控制值
1、纵向千斤顶总推力/分组推力（KN）10000KN/100～2000KN
2、刀盘扭矩（一般/最大BAR）200～240/260KN·m
3、盾构推进一般和最大速度（cm/min）一般速度6～7 cm/min，最大速度8 cm/min
4、盾构隧道与设计轴线的最大偏差/mm50mm
5、密封仓土压力控制（与设定值的偏差/MPa）0.06～0.2
6、管片拼装（一般和最快min/环）一般20min/环，最快15 min/环
7、加泥/泡沫（一般/最大kg/环）25～33L/环
8、盾尾密封油脂（一般/最大kg/环）一般10kg/环，最大20kg/环
第七节 盾构姿态控制统计分析
地铁工程的施工测量不同于一般工程的工程测量，施测的周围环境和条件复杂，要求的施测精度相当高，因此，必须精心组织实施。
7.1施工测量要求
（1）为确保地铁测量精度，我方将抽调具有地铁测量经验的测量工程师和有测量上岗证的测量员组成项目测量组，配有高精度仪器。
（2）开工前，根据甲方提供的测量数据资料，布设地面施工控制网点将两施工井联系起来构成本区间独立控制网并与相邻区间控制网保持统一。其中导线网点按地面四等平面控制测量技术要求控制，高程按地面二等水准技术要求控制。测量成果报监理业主检测。
（3）施工现场的所有的测量主控制点均由我单位技术部测量组组织二级复核。
（4）实行定期校核制度，每个月对施工控制点进行一次校核，发现问题及时调整。
（5）每施工放样点都必须经过换人检测无误后才可定点并书面移交下道工序。
（6）做好测量记录工作。
7.2控制测量基本原则
⑴ 地铁工程测量施测环境复杂，精度要求高，采用三角网进行测量。
⑵ 布设足够的控制点，并精心做好标记，加强对控制点的保护和检查。
⑶ 保证测量精度，配备先进的测量仪器，使用先进的测量技术。
⑷ 负责保存好本合同段内全部的三角网点、水准网点和自己布设的控制点，防止移动和损坏，一旦发生损坏，及时报告监理，并协商补救措施，及时处理。
⑸ 全部的控制点三维坐标经监理工程师检查合格后，才能开展后序工作。
⑹ 严格按照相关技术规范要求进行测量工作，并做好测量资料的管理。
7.3控制测量
7.3.1平面控制测量
根据业主提供的工程定位资料和测量标志资料，对所移交的导线网、水准网及其他控制点用精密导线方式进行复测；同时放线设置施工过程中使用的固定桩，并将测量成果书报请监理工程师及业主审批。
(1)．引测近井导线点
利用业主及监理批准的测量成果，以最近的导线点为基点，引测至少三个导线点至每个端头井附近，布设成三角形，形成闭合导线网。
(2)．引测近井水准点
利用业主及监理批准的水准网，以最近的水准点为基点，将水准点引测至端头井附近，测量等级达到国家二级。每个端头井附近至少布设两个埋设稳定的测点，以便相互校核。
7.3.2高程控制测量
以首级控制水准网为基准设加密水准网，并且联测到相临标段所使用的水准控制点一个以上。将水准网布成附合线路，往返观测，附和闭合差应≤±8mm（L为附和线的路线长度，以公里计算），使用精密水准仪、铟钢尺按照国家二等水准测量方法的精度指标均将高程传到地下。如【图3.4—高程控制测量示意图】：
图3.4高程控制测量示意图
精密水准点的埋设采用混凝土普通标石，一定要稳定、便于保护、不易破坏，其规格按《城市测量规范》有关要求确定。传递高程时，每次独立观测三测回，每测回测得地上、地下水准点的高差较差应小于3mm。取三次观测的平均值作为地下水准点的高程。
7.3.3联系测量
联系测量是将地面测量数据传递到隧道内，以便指导隧道施工。具体方法是将施工控制点通过布设趋近导线和趋近水准路线，建立近井点，再通过近井点把平面和高程控制点引入车站底板上，为隧道开挖提供井下平面和高程依据。
(1)．平面坐标传递
平面坐标传递和定向测量同时作业，主要是通过竖井将方位、坐标从地面上的控制点传递到地下控制点。
本标段采用盾构法施工，根据施工现场的条件，为保证测量精度和优化现场作业，施工联系测量均采用全站仪进行投点，传递时采用三角网传递，我们在本标段用的仪器是全自动测量全站仪，本仪器对仰角和俯角都有自动补偿，测量精度满足施工要求。传递示意图如【图3.5—平面坐标传递测量示意图】：
图3.5—平面坐标传递测量示意图
在盾构施工期间，为提高地下控制测量精度，保证隧道准确贯通，应根据工程施工进度，在每个区间应进行至少三次联系测量。
7.3.4地下控制测量
(1)．地下平面控制测量
为了消除和减弱折光差对横向贯通误差的影响，将洞内控制导线点布设在隧道的两侧稳定的衬砌环片上，交叉前延。点位采用强制对中托架，在通视条件允许的情况下，每约100米布设一点，曲线段适当缩短点距。以车站内逐次重复定向测量成果的加权平均值建立的基线边为坐标和方位角的起算依据。观测采用全站仪进行测量，用全圆法趋近导线测量用Ⅰ级全站仪进行测量，测角四测回(左、右角各两测回，左、右角平均值之和与360°的较差应小于4″)，测边往返观测各二测回。其观测方法和精度应符合二级或以上导线的技术要求。
盾构掘进时，盾构机身后有较长的后配套，测量控制点无法做在此范围隧道两侧，可以把控制点以吊篮的形式固定在隧道的顶部，仪器及后视棱镜采用强制归心。将自动导向系统的全站仪安置在其上，与盾构机自带的激光导向系统连接指导盾构机掘进。
(2)．地下高程控制测量
地下高程测量以车站传递的水准点为基准点，隧道直线段每隔100m左右布设一个固定水准点，曲线段每隔50m左右布设一个。测量时可采用精密水准仪及其水准尺进行往返观测，相邻测点往返测闭合差≤3mm，全程闭合差≤6mm（L为全程长度，单位：Km）。
(3)．盾构掘进施工测量
1）盾构机姿态和衬砌环片的测量
盾构掘进时为优化掘进参数需对盾构机姿态和衬砌环片进行测量。由于选配了VMT公司先进的测量导向系统，盾构机掘进的过程中能时时地测出盾构机的瞬间姿态。为保证盾构机姿态的准确无误，需对盾构机姿态进行复测。盾构机姿态测量是以隧道里的导线点为依据，利用全站仪及其辅助工具，测出布设在盾构机上特殊测点的三维坐标，计算出盾构机的姿态，包括俯仰、旋转、平面和高程，观测值与盾构机此时的理论值相比较，将其差值反馈给盾构操作人员，调整其参数，从而指导掘进。
衬砌环片的测量包括测量衬砌环的中心偏差、环的椭圆度等，利用全站仪及其辅助工具，通过测出环片上一些特征点的三维坐标，从而通过几何计算确定环片安装位置的正确性，并为安装人员提供操作校正参数。
2）成型环片的测量
成型环片的测量主要测定环片安装位置是否符合设计要求。具体方法是使用全站仪的五反射测量模式测得成型环片一周的七个点的坐标，通过相应的计算软件换算出成型环片中心的坐标，用水准仪及水准尺测其高程，通过已测的数值与隧道线路的设计值相比，便可得成型环片平面和高程的偏差，为以后竣工和铺轨提供依据。
3）盾构机导向系统
盾构机的导向系统如下图所示：
图3.6—盾构机导向系统示意图
盾构机导向系统是传统测量与计算机的完美结合体，在盾构机掘进过程中有测量机器人在激光导向程序的控制下自动采集数据，将光信号转换成电信号传递到控制箱。盾构机前端有一光靶，他的作用是接受测量机器人传递过来的信号，自动计算出盾构机的水平和竖直、旋转角度将这些数据传送到控制箱。控制箱将两个数据送到计算机上，通过VMT—S计算出盾构机的实际三维坐标。在盾构机掘进前计算出隧道的设计轴线，将这些数据提前导入VMT—S中，这样将形成一个设计隧道轴线坐标系。通过VMT—S系统将盾构机的实际三维坐标和设计隧道轴线坐标系相比较就得出盾构机在掘进时的动态位置（如下图）。
图3.7—设计坐标系示意图
图3.8—盾构机姿态示意图
上图中显示的是在这一时刻的盾构机姿态，盾构机操作手可以看着盾构姿态和导向系统提供的相关参数来控制盾构机的掘进方向。
7.4 隧道贯通测量
本标段的区间隧道长度在2500m左右，在隧道贯通前约50米要增加施工测量的次数，并对控制导线进行全线复测，对观测值严密平差，保证隧道贯通。
隧道贯通后，从隧道两端向贯通面进行二等导线测量，分析在贯通面上的贯通误差。在做贯通测量时应将联测地上、车站、隧道导线网、水准网，并进行严密平差，为竣工和铺轨提供高精度的控制点和准确的水准点。
7.5 竣工测量
7.5.1线路中线测量
以施工控制导线点为依据，布设隧道内中线点，中线点的间距直线上平均100m，曲线上恢复所有的曲线元素点。区间各施工控制中线点组成附合导线。中线点组成的导线应采用全站仪进行观测，并对观测值进行平差，将成果上报相关单位。
7.5.2隧道净空断面测量
以测定的线路中线点为依据，直线段每6米，曲线上包括曲线要素点每4.5米测设一个结构横断面，结构横断面可采用全站仪测量，测定端面里程误差允许为±50 mm，断面测量精度为±10mm。
7.6 测量施工组织
为做好盾构施工测量工作，保证盾构机准确进入起吊井，做到盾构施工万无一失，选派有经验的测量专业人员组成盾构施工测量技术领导班子，专门领导和研究盾构施工测量技术工作，及盾构施工测量中出现的各种问题。
测量仪器选用性能稳定、精度高的进口全站仪及其配套的辅助设备。所有的仪器和工具都严格按照国家计量法进行检定。
第八节 管片拼装质量控制统计分析
管片衬砌作为盾构隧道工程最重要的主体结构，其拼装质量的好坏直接影响着盾构隧道工程的质量。
本程中采用了标准环+左右楔型环作为管片衬砌，管片外径6000mm，内径5400mm，每环管片长度1200mm，管片采用“3A+2B+1C（楔块）”错缝拼装，管片接缝采用弹性密封防水，弹性密封为三元乙丙橡胶和水膨胀橡胶止水条。
8.1管片拼装位置确定
管片在使用时必须预先根据盾构机的位置及盾尾间隙大小选定管片的拼装位置，管片的拼装依据主要有以下两条，在管片拼装分析时要综合分析确定，缺一不可。
8.1.1 盾尾法面和管片法面的相互关系
管片拼装的总原则是拼装的管片与盾尾的构造方向应尽量保持一致。
8.1.2 管片拼装前后管片外表面与盾壳内面的间隙
在盾构机尾部设有三道密封刷，用于保证在施工过程中不会有水土进入隧道，在盾构机掘进的同时，将向密封刷补充油脂，确保盾构机密封性能，在密封刷前端设有保护块用于保护密封刷不受损害，如果盾尾间隙过小，在管片脱出盾尾时，将产生较大变形，影响成型隧道的质量；同时，过小的盾尾间隙也将直接损坏盾构机的密封刷。
8.2 管片拼装施工要求
为保证管片拼装质量及施工进度，施工时必严格按照如下要求进行管片拼装的施工：
1) 为加快拼装施工速度，必须保证管片在掘进施工完成前10分钟进入拼装区，以便为下一步施工做好准备；另外，为保证管片在掘进过程中不被泥土污染，也不宜提前将管片备好。
2) 在拼装过程中要清除盾尾拼装部位的垃圾，同时必须注意管片定位的正确，尤其是第一块管片的定位会影响整环管片拼装质量及与盾构的相对位置，尽量做到对称。
3) 管片拼装要严格控制好环面的平整度及拼装环的椭圆度。
4) 每块管片拼装完后，要及时靠拢千斤顶，以防盾构后退及管片移位，在每环衬砌拼装结束后及时拧紧连接衬砌的纵、环向螺栓，在该衬砌脱出盾尾后，应再次拧紧纵、环向螺栓。
5) 封顶块防水密封垫应在拼装前涂润滑剂，以减少插入时密封垫间的摩阻力，必要时设置尼龙绳或帆布衬里，以限制插入时橡胶条的延伸。
6) 在管片拼装的过程中如果需要调整管片之间的的位置，不能在管片轴向受力时进行调整，以防止损坏防水橡胶条。
8.3管片拼装质量要求
1）选取管片时要多方面考虑，选取管片时也要本着“勤纠偏、小纠偏”的原则进行，以减小片拼装时的错台。
2）确保质量合格、管片类型符合工程师指令的管片才准进洞。
3）严格按指定的拼装工艺进行拼装。
4）拼装过程中经尺量管片错台符合拼装要求后，再将管片就位。
5）管片安装前应对管片安装区进行清理，清除如污泥、污水，保证安装区及管片相接面的清洁，重点清理管片的环、纵接缝面。
6）严禁非管片安装位置的推进油缸与管片安装位置的推进油缸同时收缩。
7）管片安装质量应以满足设计要求的隧道轴线偏差和有关规范要求的椭圆度及环、纵缝错台标准进行控制。拼装时要综合考虑隧道线路要求和盾尾间隙，合理选择管片拼装点位。
第九节 同步注浆、补注浆的浆液类型、配比和注浆工艺及参数
同步注浆（同一环）
1、浆液类型惰性浆液
2、浆液配比砂800kg、粉煤灰240kg、膨润土64kg、水300kg
3、注浆压力/MPa0.35～0.4
4、注浆量/m32.8～3.8
5、注浆结束标准达到要求注浆压力
补注浆（同一环）
1、浆液类型双液浆
2、浆液配比水泥：水玻璃＝1：1
3、注浆压力/MPa0.3
4、注浆量/m31.0～2.0
5、注浆结束标准以设定压力注浆，直到注不进为止
6、注浆次数2
第十节 刀具、刀盘的磨损、损耗特征、规律
10.1 刀具更换的标准
刀具磨损的标准是：周边刀磨损量为5～10mm，齿刀磨损量为15～20mm。根据这一标准。在刀具更换的同时，工作人员必须检查一下螺栓是否完好。
10.2 刀具的损耗特征、规律
刀具在一般土层下掘进500~700m即达到磨损标准，在砂层或卵石层中掘进100m左右即达到磨损标准。需对土样进行观查，若发现添加剂加入正常，而出入较热，可初步判定刀具有磨损；施工参数异常，推进速度与出土速度不成比例或推进时扭矩较大，也可初步判定刀具有磨损，可开仓对刀盘的刀具进行检查。
第十一节 长距离推进的换刀
换刀可分为两种方式：一种是常压开仓换刀，适用于盾构到达竖井等刀盘前无土压情况下；一种是加压开仓换刀，适用于盾构在正常掘进过程中，在前方有一定土压力的情况下。
刀具更换的程序和方法
进舱前，每次进舱准备10～15把齿刀，还要求准备M36、M34及M32的螺栓若干和SW36的套筒及加力杆。
每次更换时，工作人员先将刀具周围的泥土清掉，保证有一定的工作空间。由刀盘外侧向内逐个检查刀具的磨损情况，确定需要更换时，用对应标号的刀具进行替换。用套筒及加力杆卸下固定螺栓，将拆下的螺栓及附件放入随身携带的工具袋内，以防丢失。将换下的刀具递到人闸内，同时将固定螺栓和固定座用水清洗干净，并检查一下是否有裂纹，如有裂纹必须更换新螺栓，以确保新装刀具有足够的固定强度。将新的刀具按原来的位置安装好，并将固定螺栓拧紧。每次带一批刀具和螺栓进舱，每批刀具换完后，把废刀具和没有安装的新刀放进料闸内。与此同时操作手转动刀盘。工作人员通过料闸把下一批刀具送入土舱内，再继续更换下一组刀具。每换完一批后，由值班机械工程师检查一遍安装质量，并检查是否有漏掉的或者没有固定好的。机械工程师确认无误后方可继续作业。更换速度按实际情况定，必须以保证安装质量为前提。
第十二节 盾构施工进度指标
根据业主提供的工期合理安排施工进度，平均每个月掘进400m。
第十三节 盾构始发至接收的一次最大施工长度及统计分析
盾构由三元桥站始发，施工掘进1100m后发现施工参数异常，于是决定开仓检查刀具，发现刀具耐磨有较大磨损，需对刀具进行部分更换。当时盾构机地面上方为公园，且地层中含水量不大，采用常压开仓检查并更换刀具。此次更换刀具共计40把，其中周边刀8把，齿刀32把。
第十四节 盾构隧道防水
14.1管片的防水
盾构隧道渗漏水的位置主要在管片的接缝、管片自身小裂缝、注浆孔和螺栓孔等。其中以管片接缝处为防水重点。通常接缝防水的对策是使用密封材料，靠弹性压密，以接触面压应力来止水。
管片防水措施主要有：
（1）管片结构的自防水结构是首选的防水措施，主要方法为管片材料采用防水混凝土。地铁结构物一般用普通防水混凝土，而盾构隧道衬砌由预制管片拼装而成，多用外加剂防水混凝土，抗渗可达S12以上。渗水量，包括接缝渗水小于0.1L/m2/d。
（2）管片接缝防水管片接缝防水主要采用弹性密封垫防水。
第十五节 监控量测
北京地铁机场线工程盾构区间地处东直门-三元桥之间，贯穿三元桥、机场高速路、东直门斜街等城区，沿线工程地质水文条件复杂多变，地表多为危旧民宅和公交车站，道路交通繁忙，地下管线密集且纵横交错，沿途还有三元桥、公园、亮马河等重点建筑。在盾构施工过程中必须通过严格控制施工技术参数，确保隧道沿线两侧的重要建筑物以及民用建筑的安全，使盾构顺利通过危险源。加强监测周边环境情况，并分析其盾构机影响范围和影响程度，对盾构安全掘进是非常重要的。
一、施工监控量测的主要目的是：
盾构的工法有别于传统的施工方法，根据盾构机的工作环境及其工艺特点，必须了解盾构机通过时对其周边的影响情况。
（1）通过监控量测采集各个施工阶段的数据，通过对监测数据的分析及回归，隧道环片的动态变化，及时将分析成果化为施工指令，反映到盾构掘进施工中以保障施工过程时时处在安全状态。
（2）通过对监测数据处理分析结合相关的施工实际情况，得出地面以及隧道成型环片变化的原因，及时采取相应的措施确保地面交通顺畅，地面建（构）筑物的正常使用，以及保证隧道的限界和质量。
（3）通过实际的测量结果来检验理论于实际之间的差异，并把监测结果分析后及时反馈给设计以便修改设计、指导施工。
（4）通过监控量测及时反映出盾构隧道上方沉降槽区域的沉降情况，及时反映到施工中防止地面出现较大沉陷。
（5）通过监控量测了解该工程条件下的施工情况，反映出的一些地下施工规律和特点，为今后类似工程或相关工艺的发展提供借鉴、依据和指导作用。
为确保施工期间结构及建筑物的稳定和安全，根据设计要求结合隧道通过的地质条件，支护类型，施工方法等特点，本工程的监测项目为：
二、地面沉降监测
对地面监控量测，采用精密水准测量，严格按照国家二等水准测量的技术要求，一般我们在监测中采用二等闭合水准路线。在盾构施工中地面的主要监测，盾构掘进过程中引起的地表沉降和地面变形情况。我们在施工开始前两月，在地表沿隧道线路埋设监测点，监测点的埋设见下图。在隧道沿线，布设监测基准点，监测基准点一定要按照监测规范要求执行，在地表沉降区域50米外埋设基准点，这些基准点要与国家水准基点形成水准网，便于对水准基准点进行复核。用精密水准仪进行地面沉降的量测。根据监测结果进行分析，判断盾构掘进对地表沉降的影响。
监测点布置原则：监测点布置在地面隧道上方，监测断面垂直于线路方向,在中线的两侧18m范围内布置测点，由于隧道沿线有的地面有密集的房屋，地表监测断面无法满足设计要求的在隧道的上方沿隧道方向每30m布设一断面，只能在隧道上方地面的每一胡同处布置监测断面胡同间距一般70 m-40 m左右，布置的监测断面间距最长60m，最短22m，为了保证盾构施工时地面安全，采取加强地面监测，地表沉降情况联系地表建筑物监测的数据来分析，达到及时掌握地表变化的目的。
图3.9 横断面监测布点图
埋设方法：用全战仪以线路沿线地面导线为依据精确定位地面监测点位，用冲击钻活水钻在所需埋设的点位上钻孔φ50～100 mm。在孔中放入φ22mm长约500mm的钢筋，钢筋顶端为圆面微露地面5mm～10mm，钢筋周围用速凝砂浆或胶状物等填充物填实。
监测频率：小于盾构机刀尖前20 m后30 m 2次/1天，大于盾构机刀尖后50 m 1次/2天，大于50 m 1次/1周
量测精度：±0.2 mm。
使用仪器： 精密水准仪、铟钢尺、全站仪。
地面沉降超过警戒值时相应措施：当地表沉降速度过大时，要增加监测频率，必要时停工检查原因，及时加强壁后注浆和二次补浆和加固地层的措施保证施工安全。
三、地面建、构筑物变形监测
监测方法：主要监测建筑物的不均匀沉降、水平位移。用精密水准仪和全站仪进行监测。在施工过程中注意观测房屋的裂缝情况，根据监控量测采集的数据，进行分析最终的出的结果来判断建筑物的变形和沉降情况，以便修正施工参数，起到指导施工的作用。
测点布置原则：对距隧道中线20米-30米以内的房屋进行监测，在建筑物的承重柱和墙及拐角位置布置测点，每一栋建筑物不少于4点，整个标段共布房屋监测点600个。
监测频率：小于盾构机刀尖前20米后30米 2次/1天，大于盾构机刀尖后50米 1次/2天，大于50米1次/1周。
量测精度：±0.2mm。
使用仪器：精密水准仪、铟钢尺，全站仪。
建筑物沉降超过警戒值时相应措施：当建筑物的变形超过+10mm，-30mm时，加快监测频率，及时采取改变土仓内土压和增加注浆量及加固地层等措施，必要时，对既有建筑物的基础采取加固措施，视实际情况制定相关补充方案和措施。
图3.10 建筑物监测测点布置示意图
四、盾构隧道收敛和拱顶下沉
监测方法：主要监测盾构隧道的成型环片的收敛和拱顶下沉情况，监测方法是用收敛仪和精密水准仪直接量测。
测点布置原则：隧道收敛和拱顶下沉测点在同一断面，沿隧道方向1断面/10m，隧道收敛和拱顶下沉测点布置如图所示。
图3.11 洞内收敛及拱顶下沉测点布置图
监测频率：当台车尾部与该环片间距小于10米时，1次/天；当台车尾部与该环片间距小于30米时，1次/2天；当台车尾部与该环片间距大于30米时，1次/周。
量测精度：±0.5mm。
使用仪器：收敛仪、精密水准仪、铟钢尺。
相应对策：当洞内收敛和拱顶下沉过大，需要加大监测频率，必要时停工检查原因，采取加设支撑、处理地层的方式保证施工安全。
五、监测数据总体概述与分析
1、地面沉降
本标段地面沉降没有超限本标段监测没有超限的监测点，整个标段经过统计地表监测点位平均沉降量在30mm左右，下面是对地表监测断面在盾构机掘进期间及掘进结束后的监测数据及其图表分析情况。下图是随时间变化第一沉降槽的变化趋势：
图3.12第一沉降槽曲线图
由上图看到在整体沉降中，在盾构机盾尾处沉降量最大，所以在这个时间段一定要加强监测。
点名5-15-25-35-45-55-65-75-85-95-105-11
沉降量-0.30-0.90-1.30-1.73-2.10-2.30-2.40-1.93-1.3-0.30-0.30
对上表中数据进行分析，画出曲线图
垂直于隧道轴线监测点的沉降曲线
从垂直于隧道轴线监测点的沉降曲线图可以清楚的看到地表沉降明显是一个沉降槽，隧道正上方沉降量最大，隧道中线两侧慢慢变小。
图3.13 地面房屋监测点监测成果表隧道周边建（构）筑物沉降数据分析
隧道周边建（构）筑物沉降曲线图
从上图中可看到隧道周边建（构）筑物的沉降可以得到控制。根据隧道施工图3.14 地面房屋监测点监测成果表隧道周边建（构）筑物沉降数据分析
情况，调整掘进参数，在盾构机通过隧道上方或周边有建筑物时，可以有效地控制周边建（构）筑物沉降量在规范之内。
为了更好地研究盾构机掘进时对周边环境影响范围，对各个不同地层进行分析监测数据，研究盾构机通过时对周围环境的影响范围，盾构机在掘进过程中在纵向和横向两个方向都有影响，为了清楚它的影响范围以及影响程度，必须对监测数据进行分析。对数据的分析分两种情况：1、分析各测点沉降与盾构机相对位置的变化规律，进而确定盾构施工时的纵向影响范围；2、采用回归分析法分析沉降槽和盾构机相对位置的变化规律，进而确定最大的影响范围和最大沉降值。
粘土层：
图3.15 断面点变化量~时间关系曲线图
通过以上的各种关系图可以看出盾构机在掘进过程中地表变化的趋势为：在粘土层段盾构机在没有到达前15m时粘土层段开始微有上升的趋势，上升的量不大，不超过2mm，在盾构机到达时开始下降直至盾构机过后20m开始趋于稳定，最大沉降量不超过7mm。
卵石层：
砂砾卵石层，此段盾构机是叩头掘进，平均覆土厚度为16m，在该地层选取K0+762里程的断面的监测数据进行分析：
图3.16 断面G点时间变化曲线图
断面的地表沉降关系图可以看出盾构机在掘进过程中地表变化的趋势为：在砂层段盾构机在没有到达前时没有上升趋势，在前20m时有下降的趋势，直至盾构机过后20米开始趋于稳定。最大沉降量在16mm 。
盾构掘进时土压力对盾构机前面土体的影响有着密切的关系，结合各监测断面的时间曲线图与上图中盾构掘进时土压力进行分析，盾构机掘进时土压建立的大小与盾构机到达时之前地表的沉降量有一定的规律，从土压曲线图可以看出，盾构机掘进时在粘土层里的平均土压为2.3bar，在砂层和卵石层中的平均土压为1.2bar左右，盾构机在粘土层里掘进的土压比在卵石层和砂层里掘进的土压高出1bar左右，而在盾构机到达之前前面土体有隆起的趋势但量很小，粘土层段地表隆起的量比卵石层要大，粘土层隆起达2mm，卵石层只有1mm左右，砂层几乎没有隆起的这一过程。产生这一现象的主要原因是因为在粘土层密实性好掘进时比卵石层和砂层中土仓里的水因土压作用不易散失，能使土压建立较高，从而对盾构机前面的土体产生推力以至使地表隆起。粘土层的土压高对前面土体的推力大所以隆起量比卵石层要大。综上所述，盾构机掘进时平均土压建立在1bar-2.3bar之间是符合北京地层的。
以上分析都是采用现场采集的数据，它的横向影响范围只反应了监测时布设的宽度，不能反应出在某一时间段实际应该影响的范围，变化程度也是实际所发生的，只有对这些数据进行回归分析才能掌握相关规律。
从曲线图可以清楚地看到，每一段面的沉降量都不同，与各段的地质等情况有关。最大沉降量的曲线是在隧道正上方处有防空洞，而最小的是在盾构机掘进前对这段地层进行了加固。从曲线图就能看出盾构施工的整个过程当中，监控量测对盾构机的掘进参数指导作用。通过对监测数据的分析，从以上分析的各种图表可以得出：（1）盾构施工能有效控制地表沉降，对地表影响较小；（2）盾构施工时隧道中心地表沉降最大往隧道两侧慢慢变小；（3）盾构机在掘进过程中离刀盘前10m左右的地表稍有隆起，在+5mm左右，盾构机盾尾通过后此处地表沉降变化最大，它的变化量占该点总沉降量的三分之二。
施工监控量测对施工具有重要的是指导意义，监测与施工紧密的结合在一起，监控量测的设计要求与现场施工监测存在较大的差异，所以我们要根据现场施工条件与设计要求相互结合，制定出最佳的监控量测方案，使得监控量测做到“安全监控、设计反馈和指导施工”。
第十六节 运输组织
16.1 工作流程
图3.17—— 运输系统流程图
运输系统由地面运输系统和地下（隧道内）运输系统组成。地面运输系统主要包括龙门吊、管片运输车、渣土车和装载机。地下运输系统主要指轨道运输列车。运输系统的主要作用是将掘进需要的材料（管片、浆液、型钢、钢轨、油脂、泡沫剂等）运到隧道内的掘进现场，并将掘进排出的渣土等运到地面，其运输流程参见【图3.17—— 运输系统流程图】。
16.2 运输能力需求
运输系统是影响盾构掘进速度的重要环节，盾构施工运输系统由地面运输系统和地下（隧道）运输系统组成。地面运输系统主要包括龙门吊、管片运输车、渣土车和挖掘机；地下运输系统主要指轨道运输列车。运输系统的主要作用是将掘进需要的材料（管片、浆液、型钢、钢轨、油脂、泡沫剂等）运到隧道掘进工作面，并将掘进排出的渣土等运到地面。
本工程使用的管片外径为6000mm，环宽为1200mm。盾构机刀盘的直径为6200mm，每环的出土量
V=kπl (D/2)2
K—可松性系数,取1.3～1.4；
D—盾构机直径；
l—管片环宽
代入计算式计算出每环出土量约为47m3 ，在运输组织设计中，按1.4考虑，出土按50 m3考虑。
隧道内配置3列运输列车（参见【图3.18——左线隧道掘进时列车编组示意图】），第一、二列车由5辆土斗车和1辆牵引机车组成，总长约25m。第三列车由2辆管片车、1辆浆液车和1辆牵引机车组成，总长约16m。
隧道弃渣通过皮带输送机装入渣斗后，由电瓶车牵引至工作井口，再由地面15T龙门吊提升至地面，卸渣于渣土存放区内，由挖掘机将渣土直接从渣土存放区装至全封闭运土车上，倒运至弃土场废弃。
图3.18——左线隧道掘进时列车编组示意图
16.3 配置运输系统能力的检算
在运输系统的配置上，必须保证盾构掘进速度。掘进速度按最大12m/天，每天工作24小时计算，即每环的循环时间为144min。
最大运输能力按本区间隧道运输距离最远计算，即以盾构隧道最长距离（此处暂取2560m）计算，隧道为双线轨道，盾构机内为单线轨道，出土车按两列车共10节土斗车运完一环的出土量。
每个循环时间检算如下：
（1）电瓶车的行车速度为10～15km/h，按平均速度12km/h计算，即200m/min。当最大运距为2.2km时需时约11min；
吊一斗渣土需要时间约为5min，一列渣土车共5个斗，需要30min，同样另一列车返回时间约为11min；考虑列车编组调车时间9min，故列车一个往返的运行时间约为20min。
（2）管片拼装和注浆
当掘进完成后即开始进行管片拼装，管片拼装时间控制为40min。注浆作业不占用盾构推进作业循环时间。
（3）掘进（装渣）作业
盾构机设计最大掘进速度为8cm/min，掘进时间按平均4cm/min，则每环掘进时间为30min，考虑到出土中间要换车出土，所以掘进时间定为40min。
（4）管片吊运和浆液运输
当盾构机掘进出土时，可以进行管片的吊运工作，从竖井口吊运一环管片到平板车上用时约为20min。
浆液采用溜管放入浆液斗内，在管片吊放时间内可完成。
第一、二列机车从盾构井处到盾构掘进面装土后返回到盾构井处所需时间约为：15min+20min=35min；第三列机车在盾构井吊土+吊管片时间约为：30min+20min=50min能够满足每一环144min的机车运行需要。
从以上看出，两列机车能够满足双线最长运输需要。
综上，该运输系统能力为：
（1）以掘进一环用三列车设计，隧道内一条线走浆液车和管片车，一条线走两列土车。
（2）推进一环时间为40分钟，管片安装为40分钟，电瓶车速度为12km/h，往返行进时间为20分钟，第一、二列列车上装有5个土斗，第三列列车上装有浆液斗、管片车，吊土、吊管片的时间为50min。
（3）电瓶车从作业面到井口所用时间均按最大运距2500m考虑。
（4）每环的工作最大循环时间是150分钟。
16.4 井口及地面运输系统配置
(1) 移动式龙门吊
现场吊运用一台15t的龙门吊，一台10t的龙门吊，分别负责渣土的吊运、管片的吊运、型钢、钢轨、临时材料、其它材料的吊运等，其主跨度为16m，可同时吊起三块管片，吊钩提升速度为13m/min，龙门吊行车速度为30m/min。
(2) 管片运输车
组织5辆管片运输车，负责将管片从管片厂运到施工现场，每辆车可运输2环管片。每天的管片运入量将根据实际进度确定，一般范围为10～20环/天。
(3) 土方运输车
组织10辆8～12m3的专用密封土方车，负责将土方从现场的渣土场运到弃土场，在政策允许范围内，渣土及时外运。当出现特殊情况造成土方积压时，将采取临时增加运输力量或设置临时渣土堆放场地的办法紧急抢运，做到不影响隧道掘进。
(4) 渣土挖掘机
在现场配置1台装载机，负责渣土的归堆整理及装车外运。
16.5 地下运输系统配置
（1）牵引机车
采用兰州产25T直-交流蓄电池机车，承担列车牵引动力，机车性能完全能满足本工程最大33.5‰坡度的需要，时速达12km/h
（2）渣土运输车
洞内渣土运输车采用5m3平板运输车。车斗与车架可以分离。
（3）管片运输车
采用两台平板运输车，每节车可装载管片3片。
（4）浆液运输车
采用平板运输车上置容量3m3带有卧式搅动叶片的浆液车。
16.6 运输轨道设计
16.6.1 钢轨及轨枕
根据配套设备情况选用24kg/m钢轨，钢轨间距762mm，轨枕间距1200mm。轨枕采用“H200”型钢。
16.6.2 扣件设置
本工程轨道连接选用铁路常用扣件，用普通M24螺栓加防转垫圈代替螺栓旋道钉。扣件由M24螺栓、螺母、平垫圈、弹簧垫圈、扣板、铁座、绝缘缓冲垫板、衬垫等零件组成。
16.6.3 道岔设置
本工程共铺设道岔5副，其中“Y”型道岔2副（放置到盾构机后配套后）， “N”型道岔3副（始发隧道口1个，其它2个根据施工掘进里程再增设），以满足盾构掘进三列车的交叉施工。
16.6.4 轨道连接
（1）轨枕与管片连接
为了避免轨枕破坏管片，需在轨枕两端焊接端板才可放置在管片上，轨枕与管片采用面接触。
（2）钢轨与轨枕连接
钢轨与轨枕采用扣板式扣件连接。
（3）后配套车架由于重量较轻、行进速度较慢，其钢轨与轨枕采用一般连接。
16.7 地下运输线路布置
根据盾构机的掘进能力和电瓶车的运输能力，在隧道内主要铺设双线。在始发处洞口设置“N”型道岔，在盾尾后配套处设置“Y”型道岔，在盾构机内部采用单线铺设。
第十七节 通风
17.1 通风方式
隧道的通风主要采用压入通风为主，排风为辅。在盾构始发井设置大功率的通风机，将地面的新鲜空气送入隧道，利用软风管连接到盾构机的盾尾位置，保证盾构机上有足够的新鲜空气，在盾构机的台车尾部设置较小功率的排风机，将盾构机上的热空气排走。完成热空气交换和补充新鲜空气的功能。使掘进工人在较好的条件下工作。
盾构法隧道施工，盾构机上的各种动力元件及变压器、配电柜等为主要的热源。此外,潮湿、尘土也是洞内环境较差的主要影响因素。采用机械通风才能有效的降温、降湿、降尘和增氧，改善人、机的工作环境。
17.2 风量的估算
隧道内通风量计算依据，一是根据洞内最多工作人数确定供氧风量；二是根据洞内横断面上的最低风速要求计算风量。盾构法施工人员的供氧量完全可以满足；只有最低风速的要求，隧道断面上风速取0.3m/s ，工作面的风量按下式计算:
QW = 60·S·V
式中: QW – 工作面所需要的风量, m3/min
S –隧道断面面积, m2
V - 最低风速 0.12 m/s , 取V = 0.3m/s
则: QW = 60×3.14×2.7×0.3
= 412 m3/min
隧道通风需经过较长距离管道输送，风管接头处会产生漏风，漏风系数
K = Qf / QW
式中: K - 漏风系数 , 取K=1.5
Qf – 风机风量 , m3/min
则: 风机供风量应为:
Qf= 1.5×412 = 618 m3/min= 37080 m3/ h
17.3 通风系统的布置
拟采用直径为800mm单节长度为20m的PVC塑料软风管，并在风管外加Φ6的钢筋环箍，两节风管之间采用拉链加尼龙搭扣进行连接，以降低漏风量和接头连接的可靠性。由于隧道较长，漏风量将随着隧道的延长而增加，根据计算及以往施工的经验，选用2SZ-100A型风机。该风机的参数为：
风量为60000 m3/ h；
风压：4800Kpa；
噪声：88分贝。
风机布置在井内，垂直安装，用基座固定于井壁上，风机增设降噪设备。取风口及进洞口段采用刚性的玻璃钢风管，取风口要有防雨措施，当玻璃钢风管进入隧道后即采用帆布风管。风管在隧道内的固定，在管片纵向连接螺栓上加装一个3mm厚的钢片，钢片与风管的吊挂竿连接（直接挂接或焊接），每一环即1.2m间距，设置一个吊挂点。帆布风管的端头与伸缩风管连接，完成对盾构机及工作面的供风。隧道每延伸100m安装一次帆布风管（5节）。
17.4 通讯与监控
通讯主要依靠内部电话网络，场地办公室设置内部通话系统，各主要生产部门、各重要位置（如竖井口、出土口、浆液站、调度室、盾构机及其控制室、隧道口等）均设置电话，保证场地内的各主要位置通讯畅通无阻。场地与外界的联系利用电信局的有线电话网、移动通讯网和国际互联网，做到沟通无限。详见【图3.19——通讯与监控系统示意图】。
场地监控主要利用监控室和各位置设置的监控设备来实现。在场地内拟设置摄像头8支，分别安装在盾构机螺旋机的出土口、皮带机的出土口，隧道口、出土井口等位置，监视器10台，除每台盾构机控制室安装两台监视器外，其它监视器均安装在地面的监控室内，由土建工程师统一监控和调度。
图3.19——通讯与监控系统示意图
盾构机监控，在盾构机的控制室内，控制掘进的计算机和控制导向的计算机通过专用调制解调器向地面控制室内的监控计算机发送信号，有关数据通过专用数据线传入地面专用调制解调器并进入地面的监控计算机实现储存和显示，将信号传输到打印机可实现数据的纸化提取。
第四章 困难地质条件下盾构隧道施工技术总结
第一节 单一中粗砂或以中粗砂为主的地层施工
1.1 盾构穿越中粗砂及卵石层的施工
根据地质勘察报告，本区间盾构隧道距接收井50m处范围内为上部粉细砂、下部夹卵石圆砾。盾构掘进到此区段时，地表沉降量预计会有所增加，而且盾构掘进过程中会出现刀盘切削扭矩加大，排土困难等现象，是施工过程中的难点之一。
1.2 根据地质勘察报告中土层的物理力学性能参数和隧道埋深、地下水位情况，计算确定此段隧道拱顶土压力理论值为0.1MPa，在盾构掘进过程中以该值和盾构机土仓内土压力传感器读数为依据控制盾构掘进时的土仓压力在0.12MPa～0.15MPa之间，同时严格控制每环出土量在50m3以内，避免超挖。
1.3 调整壁后注浆配比，使浆液的凝结时间和强度适应砂层施工的要求；根据拱顶水土压力调整注浆工艺参数，将掘进过程中盾构机上部注浆压力控制在0.25MPa～0.3MPa之间，下部注浆压力控制在0.3MPa～0.35 MPa之间，同时严格控制每环控制注浆量在3.5m3～5.0m3之间，确保管片与地层之间的空隙被完全充填。结合地表沉降监测，必要时采取二次补浆措施。
1.4 提高泡沫的膨胀率，产生较大的泡沫，阻挡过多的地层中的水进入土仓。加大泡沫注入率，改善刀盘切削条件，减小刀盘切削扭矩和刀具磨损，必要时辅以膨润土浆液，增加土仓中土的粘粒含量，提高土的可排性，降低土的透水性。
1.5 加强地面沉降观测和信息反馈，及时调整优化盾构掘进工艺参数，把沉降控制在允许范围之内。
1.6 停机时保证建立土仓压力，同时采取注入膨润土浆液等必要措施，维持土仓内土压力。
第五章 盾构隧道近接穿越施工技术总结
第一节 近接穿越既有建（构）筑物
1.1穿越既有建（构）筑物工况
北京市轨道交通首都机场线03标段工程包括东直门～三元桥区间左线盾构隧道起于三元桥车站西侧站端，向西穿越三元桥后，进入东外斜街，下穿亮马河桥，到达察慈小区住宅楼西南侧的盾构接收井。左线隧道采用盾构法施工；区间联络通道及风道采用暗挖法施工，风井采用明挖法施工。盾构计划从三元桥车站西端始发，从察慈小区住宅楼西南侧的盾构接收井出洞。
设计线路距接收井665.136m区段范围内为民房区，此区段上方有大量民房（从K0+460—K1+151进入民房区段），房屋普遍建成时间为60~70年代，沿线也存在一些临时建房，在盾构接收井附近过二级风险源察慈小区住宅楼。在右线盾构先行通过后再进行穿越施工难度较大。
1.2 近接穿越工作程序
前期地质雷达探测——盾构正常掘进——管片拼装——同步注浆——二次注浆及深孔注浆——地表沉降监测
1.3既有建（构）筑物加固及地层预加固措施及效果
对既有建（构）筑物加固及地层预加固采用二次注浆及深孔注浆的方式。盾构同步注浆后，由于浆液的脱水，浆液体积收缩会加剧地表的后期沉降量，又由于盾构推力，衬砌和土层间会相互分离，二次注浆能有效地进一步充实背衬和提高止水能力。在盾构常规段以盾尾同步注浆即可满足沉降控制的要求，为保证沉降控制效果，在穿越民房段采用对已完成结构外侧二次补注浆进行加强补浆，控制地面的后期沉降。
二次补注浆安排在当前拼装管片后数第8环管片处开始，对每环管片的16号位起吊孔内装入单向逆止阀并凿穿管片外侧保护层进行注浆，注浆压力控制在0.3~0.4MPa，注浆浆液为1：1水泥-水玻璃双液浆。参照本工程在穿越三元桥的施工经验每环注浆量在3m3~7m3，地面沉降在6mm左右。
如果二次补注浆不能够较好的控制地表沉降，则采用深孔注浆的方法。方法为：在16号位管片位置打设5m长花管，注水泥水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.4MPa。
1.4 同步注浆、补注浆的浆液类型、配比和注浆工艺及参数
同步注浆浆液类型为水泥-水玻璃双液浆，浆液配比为水泥：水玻璃双液浆=1：1，在盾尾对管片进行同步注浆，注浆压力为0.35~0.40MPa。
补注浆包括二次注浆和深管注浆。二次补注浆安排在当前拼装管片后数第8环管片处开始，对每环管片的16号位起吊孔内装入单向逆止阀并凿穿管片外侧保护层进行注浆，注浆压力控制在0.3~0.4MPa，注浆浆液为1：1水泥-水玻璃双液浆。
如果二次补注浆不能够较好的控制地表沉降，则采用深孔注浆的方法。方法为：在16号位管片位置打设5m长花管，注水泥水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.4MPa。
第二节 近接穿越桥桩
2.1近接关系描述
本工程在桩号K2+650~ K2+700线路下穿三元桥。三元桥是机场高速、京顺路连接三环路的节点立交，各个方向的车流在这里交汇，交通繁忙。
盾构隧道和三元桥基础的关系详见下图。
图5.1 盾构隧道和三元桥基础位置关系剖面图
2.2 桥桩施工影响控制标准
左、右线施工前后，对桥桩不均匀累计沉降要不大于5mm
2.3 盾构实际推进参数及推荐的合理推进参数
施工过程中要全速前进，没有特殊情况不得停机，每环的同步注浆压力及方量必须满足要求，压力不满足要求不能进行下一步施工。
建立较高的土仓压力，同时控制进土与出土的方量关系。
2.4 同步注浆、补注浆的浆液类型、配比和注浆工艺及参数
1）、盾尾同步注浆
在施工过程中对注浆应加强管理，注浆操作是盾构施工中的一个关键工序。为防止土体挤入盾尾空隙，必需严格按照“确保注浆压力，兼顾注浆量”的双重保障原则，对注浆量一定要确保在理论计算值的130～200%，并且在实际平均注浆量的合理范围内波动。注浆操作必需有专人完成，在每环掘进完成后必需对注浆量进行记录，当发现注浆量变化较大时，应认真分析其原因，通过加大注浆压力等方法补注，当补注不能进行时必需及时进行二次（三次）补浆。此区域盾构施工采用四点注浆，来控制成型隧道的质量。注浆压力调为3.5bar-4bar，注浆时一定要确保注浆压力，直到地层注满为止。在每环管片拼装结束后，必须进行补浆，在盾尾压力达到设定压力后并维持相对稳定后，方可进行下一环的施工。且为缩短浆液凝结时间将浆液改为水泥砂浆，配比为将原配比中的粉煤灰更换为水泥。根据掌握的反馈信息及时调整浆液的配比，使浆液的配比更科学、更合理。为保证浆液的质量，要对制备浆液的原材料进行严格控制，要定期测定浆液的坍落度、粘性、离析率、凝结时间、抗压强度等。
2）、严格控制二次注浆，做好洞内加固
在盾构常规段以盾尾同步注浆即可满足沉降控制的要求，为保证沉降控制效果，在穿越三元桥段采用对已完成结构外侧二次补注浆进行加强补浆，控制地面的后期沉降。
二次补注浆安排在当前拼装管片后数第8环管片处开始，对每环管片的16号位预留注浆孔安装注浆塞进行注浆，注浆压力控制在0.3~0.4MPa，注浆浆液为水泥-水玻璃双液浆。
3）、三次补注浆加固
盾构施工进入桥区后，管片拼装采用“16位—2位—16位—2位”的拼装方式。若二次补浆不能满足要求，采取三次注浆处理，注浆位置为靠近桥桩的管片2号位，注浆浆液为水泥-水玻璃双液浆。通过管片预留注浆孔用洛阳铲将管片壁后的土体掏挖10m长的孔洞，打入10m长的花管后用水泥浆封堵预留孔周围间隙，再进行补注浆，补注浆的压力控制在0.5~0.6MPa。
第七章 盾构隧道联络通道施工
第一节 联络通道的布置形式
1.1联络通道结构形式
联络通道采用复合式衬砌，拱顶直墙式结构，联络通道初衬厚度为250mm，二衬厚度为300mm（仰拱厚350mm）。在初衬和二衬之间设置柔性外包防水层。
初期支护采用C20早强喷射混凝土，二衬衬砌采用C30钢筋混凝土，抗渗等级S10，细石混凝土保护层采用C15素混凝土。
第二节 联络通道处盾构隧道的管片类型
联络通道处盾构隧道的管片类型为两环混凝土管片，拼装方式采用通缝拼装，拼装位置为适合通道开洞口位置。
第三节 开口施工方法及工艺
破除（切割）联络通道口的混凝土管片前，在通道口处的隧道内架设临时刚性支撑，防止通道位置附近的管片由于管片拆除发生过大变形。加固范围为盾构区间联络通道开口处及相临左右各10环管片，在加固范围内每环管片均设20#H型钢加固环，每块混凝土管片通过安装在提升孔处的钢旋塞与加固钢环焊接连接，加固钢环间用20#H型钢拉结，环内设20#H型钢辐条，加固钢环与混凝土管片间用钢板背紧，每块管片背紧点不少于2处。加固环与拉杆及辐条的连接采用螺栓连接。洞门加固前须先将加固范围内的管片连接螺栓全部复紧。待支撑安装完毕后，利用切割机破除通道洞门处管片。管片正式切割前按照设计提供的方位、尺寸要求，在被切割墙体上准确放线定位。具体施作采用碟式切割方法进行切割，为不损伤无需切割墙体，在每道切割段始端和终端先钻孔，再切割，并确保废弃管片的吊运安全施工。
第四节 接合部防水施工方法及工艺
4.1盾构隧道与联络通道结构接合部防水
盾构隧道与联络通道结构衔接处后浇防水混凝土环梁采用补偿收缩合成纤维防水混凝土或钢纤维防水混凝土浇注，其混凝土强度等级应比联络通道混凝土高一级。它与现浇钢筋混凝土内衬墙、盾构管片的接缝处各设置两道预水膨胀嵌缝胶；并在两道嵌缝胶之间预埋注浆管，注浆管在拱部及两侧拱腰处经由注浆导管引出。
第五节 联络通道施工方法及工艺
5.1联络通道施工工艺流程
联络通道洞门管片支撑注浆加固土体凿除通道开口处混凝土管片洞门补浆超前支护土方分台阶开挖安装钢格栅、挂钢筋网片并喷射混凝土防水层铺设绑扎底板钢筋浇注底板混凝土绑扎拱墙钢筋安装二衬模板浇注拱墙混凝土拆摸并养护其它设施安装。
5.2施工方法
5.2.1洞门凿除施工
1、洞门土体加固
采用洞内双液注浆加固联络通道洞门上下各3m、长10m范围土体。注浆施工主要分两部分进行：首先通过盾构隧道开口段两环及左右各三环钢筋混凝土管片的吊装孔插管注浆加固，其次在开洞门的混凝土区域钻孔注浆，最后待洞门部位管片拆除后，对其他区域进行补充注浆施工。
图5-2 联络通道注浆加固平面示意图
图5-3 联络通道开口处注浆加固平、断面示意图
图5-4 联络通道洞门补充注浆示意图
2、洞门凿除施工
破除（切割）联络通道口的混凝土管片前，在通道口处的隧道内架设临时刚性支撑，防止通道位置附近的管片由于管片拆除发生过大变形。加固范围为盾构区间联络通道开口处及相临左右各10环管片，待支撑安装完毕后，利用切割机破除通道洞门处管片。管片正式切割前按照设计提供的方位、尺寸要求，在被切割墙体上准确放线定位。具体施作采用碟式切割方法进行切割，为不损伤无需切割墙体，在每道切割段始端和终端先钻孔，再切割，并确保废弃管片的吊运安全施工，参见图5-5。
图5-5联络通道管片切割示意图
3、马头门施工
为了保证施工安全，把管片分为上下分为两部分进行破除，先进行上半部分施工。打开管片后，如图5-6所示在拱部的开挖轮廓线上方进行超前小导管支护体系施工，超前小导管长度2.5m，环向间距300mm布置。小导管注1：1水泥水玻璃双液浆。待加固体强度形成后进行上台阶的开挖，直接安装第三榀钢格栅形成支护结构，待上台阶完成5米后进行下半部分的管片破除与下台阶的开挖。待洞体贯通后，在第三榀格栅处向管片上方打设长度2.5m，环向间距300mm布置的超前小导管，小导管注1：1水泥水玻璃双液浆，再破除喷射砼，按照图纸进行反挖完成第一、二榀格栅的施工。
图5-6 马头门超前小导管施工示意图
4. 2. 2超前支护施工
联络通道土方开挖前，采用超前小导管注浆加固土体。小导管采用DN32的钢管加工，每根长度为2.5m，在导管中段以梅花形均布小孔/前端加工成锥形。小导管沿拱顶环向布置，间距30cm，外插角为 5°~10°，沿隧道纵向每两榀格栅打设一道小导管，导管必须穿过前榀钢拱架中腹。小导管施工前喷射混凝土将工作面封闭，沿开挖轮廓线测放出小导管钻设位置。小导管使用小钻机钻孔施工，其孔深略大于导管长度。注浆前用压缩空气将管内积物吹净，孔口采取暂时封堵措施。注浆时，将钢管尾部及孔口周边空隙封堵，钢管尾部使用止浆塞，孔周边用快凝水泥进行封堵。采用水泥、水玻璃浆液浆进行注浆加固，浆液在现场配制，配制的浆液应与注浆速度相应，浆液必须在规定时间内用完，禁止任意延长停放时间。注浆时应注意检查各连接管件的连接状态，对注浆速度应严格控制，注浆压力经试验确定，一般为0.3～0.5MPa。注浆后2小时方可进行土方开挖。
CT4联络通道上方为交通量非常大的机场高速路，为保证路面安全减少地表沉降，在本段联络通道进行施工时采用双层小导管，第二层小导管打设角度为30°~ 45°。
4. 2.3土方开挖
1、联络通道土方开挖
土方开挖采用留核心土上下台阶法施工，施工时，先开挖拱部土方，开挖完成后立即进行拱部支护（安装钢格栅、喷射混凝土），并施作锁脚锚管，然后开挖核心土体，并进行下导洞的初期支护，初期支护封闭，上下台阶间距保持3.0m。开挖采用探挖的方法，即采用5m洛阳铲向前探挖，以了解前方土及地下水情况，待旁站人员确认安全不需要处理后进行开挖作业。开挖3m后，再进行地层的探挖。
开挖时以激光点控制开挖尺寸，严禁欠挖，并随时注意土体变化，做到“快开挖、快封闭”。
拱部开挖后尽早封闭，尽量减少顶部土方悬空时间，施工过程中密切注意掌子面土层情况，在地层变化处需对掌子面地层性状做描述，并作好记录。联络通道断面纵向施工步骤图参见图5-7。
图5-7联络通道断面纵向施工步骤图
4. 2. 5防水施工
联络通道的防水采用1.5mm厚EVA塑料防水板进行防水全包处理，在防水层内表面设置注浆系统，塑料防水板缓冲层材料采用400g/m2的无纺布。防水敷设前先对基面进行修整处理，然后铺设无纺布和EVA防水板，防水敷设后，在防水层表面铺设无纺布作为保护层，防水层采用无钉铺设双焊缝施工工艺。结构二衬施工前，在拱顶部位预埋注浆管，结构施工完毕后对拱顶部位进行二次注浆处理，将拱顶部位二衬与防水板之间的空隙填充密实。
4. 6二衬施工
隧道二次衬砌为钢筋混凝土结构，混凝土标号为C30，防水等级S10。
通道二衬混凝土浇注分三步进行，先浇注底板混凝土，再支立模板支撑体系浇注边墙混凝土，最后浇注拱部混凝土。纵向以8m为一段进行施工。
1、工艺流程
A、绑扎底板钢筋浇注底板混凝土绑扎边墙与拱部钢筋架设模板支撑体系封堵头模板浇注边墙与拱部混凝土拆模并养护。
图5-8 隧道二次衬砌施工工艺流程
B、绑扎底拱钢筋浇注底板混凝土绑扎边墙钢筋架设模板支撑体系封堵头模板浇注边墙混凝土分段拆除下部临时横撑绑扎边墙钢筋浇注边墙。
2、施工方法
（1）底板混凝土施工
1）底板混凝土浇注前在两侧边墙上设置底板标高控制线，并在底板中部钢筋上焊接直立短钢筋，其上设置底板标高控制点。
2）与区间管片相接处设置变形缝，在底板混凝土浇注前将止水带固定好。
3）混凝土浇注使用混凝土地泵泵送，插入式振捣棒振捣密实。混凝土振捣时要防止破坏防水层。
4）混凝土表面使用刮杠挂平，再用木抹子赶浆，最后用铁抹子压光。
5）在底板混凝土初凝前插入一些短钢筋，用以固定边墙与拱部模板支撑体系。
（2）边墙与拱部施工
1）模板及支撑体系
A．边墙与拱部模板采用钢模板拼装，采用组合式钢管拱架、600×600碗扣式脚手架及φ48钢管配合可调支撑作为纵横向和斜向支撑，形成二衬模板支撑体系。
B．先安装钢管拱架，拱架间使用φ48钢管连接，拱架加工时在拱脚与边墙节点处采用铰接方式。再架设碗扣式支架，在边墙处横向设置φ48钢管与可调支撑，在拱部碗扣支架立杆顶部设置可调支撑，并设置φ48钢管和可调支撑作为斜撑，可调支撑与钢管拱架间横向设置5×10cm方木。
C．钢管拱架与支架架设完成后，进行模板拼装。模板采用定型钢模板，模板与钢管拱架间使用卡具与弯钩螺栓连接固定。每个施工段拱顶部设置一个混凝土泵送口，每两个泵送口间设置一根φ32钢管，钢管上端贴近防水层，作为混凝土浇注时的排气口和二衬背后注浆口；边墙每侧每隔2m设置一个混凝土泵送口。最后安装端头模板。
D．模板拼装完成后，调节边墙与拱部的可调支撑，使模板内边线与通道二衬轮廓线一致，同时拱顶模板要预留20mm的沉落量。
E．模板与支撑体系组装完成后要检查验收，包括支架的稳定性、模板的密封性、通道中心线及轮廓线。
图5-9 横通道二衬支模示意图
（3）混凝土浇注
联络通道采用C30模筑混凝土浇注。混凝土采用预拌混凝土，二次倒运到达工作面，人工入模浇捣混凝土。混凝土浇注时边墙部分从两侧浇注口灌入，要对称浇注，每次浇注的高度为50~60cm；拱顶部混凝土由顶部浇注口灌入。混凝土浇注过程中要随时检查支撑体系的稳定及模板的变形情况，发现问题及时处理。
（4）拆摸及养护
二衬摸板拆摸时混凝土强度不得小于设计强度的80%，因此拆摸时间由同条件养护试块的强度确定。拆摸后要喷水养护时间不少于7d。
（5）二衬背后注浆
二衬拆模后，混凝土强度达到设计要求后，进行背后注浆来充填二衬与防水层间的孔隙，增强混凝土的密实度，提高防水质量。利用预埋的注浆管注入水泥浆，水灰比为0.6~1.25，同时为减少水泥浆泌水，在水泥浆中掺入减水剂。注浆压力不要过高，只要克服注浆管阻力和二衬与防水层间空气阻力即可，注浆压力控制在0.3Mpa，压力超过0.5MPa时停止注浆。
第八章 盾构隧道工程经济分析
第一节 成本影响因素及分析
1、地质条件：地质条件直接影响施工掘进速度、刀具的磨损及更换频率、密封舱添加材料、壁后注浆量； 2、地表建筑物：建筑物的重要程度、基础及结构的完好程度、地下管线自身的完好度等因素。
第二节 地面配套设备费用
1、龙门吊进、出场及基础：20万元/台;
2、浆液站进、出场及基础：16万元/座;
3、积土坑制作：15万元；
4、盾构井临时设施：30万元。
第三节 盾构始发井、接收井单位造价
始发井及接收井单位造价均为200万元。
第四节 标准区间隧道单位造价
盾构隧道单位工程实际造价
1、支座及反力架约25万元
2、出洞地层加固约30万元
3、接收段地层加固约30万元
4、掘进（元/环）约1.2万元
5、管片（元/环）（含施工费用）约1.2万元
6、止水条（含施工费用）约700元/环
7、盾构密封油脂（含施工费用）约500元/环
8、背后注浆（含施工费用）约1100元/米
9、密封舱添加材料约1300元/米
第五节 各种近接穿越施工的措施费用
1、穿越道路：40万元/条；
2、桥梁：50万元/座。
第六节 盾构转场费用
盾构进出施工场地费用约为120万元。
北京地区地铁盾构隧道工程施工技术总结
（北京市轨道交通首都机场线东直门～三元桥区间工程）
第一章 工程概况
第一节 概述
本工程为北京市轨道交通首都机场线03标段，主要工程为东直门～三元桥区间盾构2568.259m；3个联络通道（左K1+034.566联络通道、左K1+974.254联络通道、左K2+564.776联络通道及泵房）和区间风井风道。隧道设计施工起点为轨道交通机场线三元桥车站南端，终点为设在察慈小区住宅楼西南侧的盾构接收井。
第二节 隧道平面
本区间有5个曲线段，东直门~三元桥方向分别为JD2（R=550）、JD3（R=1500）、JD5（R=800）、JD6（R=1000）、JD7（R=4000），线路整体呈“S”型。左线与02合同段的右线线间距为10～13米。本区间隧道平面如下图所示：
图1.1——东直门～三元桥区间左线盾构隧道路线平面示意图
第三节 隧道纵断面
本区间沿盾构掘进方向以－2‰的坡度从三元桥站出发后，在K2+960.00处线路开始以－29.611‰的坡度向下前行，在K2+620.00处开始以＋6.561‰坡度上行，在K1+500.00处开始以－3.017‰坡度下行至盾构接收井。
图1.2——左线隧道纵断面示意图
第四节 隧道近接环境条件
4.1临近建（构）筑物
区间沿京顺路下穿三元桥的西北孔，与三元桥扩大基础中心线水平净距0.24m，竖向净距16.3m。下穿东直门外斜街后，进入规划红线内的平房区，然后从察慈小区旁边通过到达盾构接收井。
4.2地面交通状况
本段线路下穿的三元桥是机场高速、京顺路连接三环路的节点立交，各个方向的车流在这里交汇，交通极为繁忙。
东直门外大街为二、三环之间的联络干道，现况机动车道宽度23米，为双向三车道，机非分隔带5米，非机动车道7米，道路交通繁忙。
4.3地下管线分布情况
区间沿线上方存在多条市政管线，但由于隧道埋深较深，根据以往工程经验区间施工对大部分管线的影响较小。只有一条位于三元桥东北侧横跨机场路的热力管沟由于埋深较深，控制机场线纵断。
4.4地形地貌
拟建盾构区间在K2+624处下穿三元桥，K1+150处下穿暗河， K0+800处下穿宽约6m深约 3m的亮马河。
第五节 地质条件
5.1工程地质概况
本工程所在的土层，自地表以下依次为人工填土层、第四纪全新世冲洪积层和第四纪晚更新世冲洪积层。区间隧道主要穿越粘土、粉土，局部遇到粉细砂、中砂层。属于一般地质条件的地层。
第二章盾构机类型及主要技术参数
第一节 盾构机类型
本工程使用的盾构机为德国海瑞克S169加泥式土压平衡盾构机，采用向开挖土体中注入泡沫的方式来改良土体，推进千斤顶为被动式铰接千斤顶。刀盘是作为“重型钢结构”针对挖掘北京土质特点设计的。主驱动的总输出功率为945KW，刀盘最大可能转速为3.0rpm。
第二节 主要技术参数
主要技术参数如下：
（1）管片参数
外径6000mm
内径5400mm
片数3A+2B+1C
最大片重3.3T
水压2bar
（2）盾构参数
主机数量（前体和中体）1
直径6190mm
长度（前体和中体）4280mm
类型土压平衡
最小水平转弯半径350m
最大工作压力3bar
最大设计压力4.5bar
土压检测点5
人闸1
人闸联连法兰1
螺旋输送机上连接法兰1
盾尾1
盾尾数量1
连接形式铰接
长度3550mm
密封3层密封刷
注脂线8（2X4）
注浆点4
（3）推进千斤顶
数量16
推力28350KN
行程2000mm
推进速度80mm/min
缩回速度1400mm/min
（4）铰接油缸
铰接型式 被动式
数量 14
尺寸φ180/80mm
缩进压力7340KN
行程150mm
（5）刀盘
刀盘数量 1
形式 面板式
直径 6200mm
旋转方向 左/右
刀具（软土层） 124把齿刀；16把周边刀
回转接头 4个泡沫管
（6）刀盘主驱动
刀盘主驱动数量 1
形式 液压驱动
马达个数 8
额定扭距 4085KNm
脱困扭距 4700KNm
转速 1.50/3.00rpm
电功率 480KW
主轴承外径 2600mm
主轴承寿命 10000小时
（7）人闸
人闸数量 1
形式 双人闸
长度 2000mm
直径 1600mm
工作压力 3bar
工作人员 2～3
（8）拼装机
拼装机数量 1
型式 中心自由转动拼装机
夹紧系统机械式
自由度6
旋转范围+/-200o
管片长度1200mm
伸缩距离1000mm
轴向行程2000 mm
控制方式线控
（9）螺旋输送机
螺旋输送机数量1
形式中心轴式
直径700mm
电功率110KW
最大扭距190KNm
转速0至19rpm
最大出土量250m3/h
螺距600mm
伸缩可以
出土门有
（10）皮带机
皮带机数量1
驱动电力
带宽800mm
带长约45m
速度2.5m/s
最大输出能力450 m3/h
（11）后部供给系统
管片存放机1
管片吊车1
吊车轨道1
液压部件1
冷却系统1
注浆设备1
注浆泵1
控制阀2
压力测量装置5
储浆罐1
注泡沫系统1
发生器4
水泵1
泡沫剂泵1
空气控制设备1
注膨润土系统1
注入泵1
压缩空气供应1
空气压缩机2
气罐1
压缩空气调节设备1
主驱动润滑脂泵1
盾尾注脂泵1
操作室1
控制板1
变压器1
软管系统1
高压电缆盘1
轨道起重机1
二级通风系统1
输送管存储装置1
导向系统1
数据记载系统1
（12）后配套系统
台车数目5+桥
（13）电气系统
初级电压10KV（+10%/-15%）
次级电压630V
变压器1250KVA
控制电压24V/230V
照明电压230V
阀电压24V
频率50HZ
保护系统（电马达）IP55
PLCS7（西门子）
（14）安装功率
驱动480KW
推进油缸 55KW
管片拼装机油缸 45KW
冷却油 11KW
注脂4KW
螺旋输送机闸门 22KW
螺旋输送机110KW
注泡沫系统8KW
注浆设备 19KW
皮带输送机 22KW
二级通风设备 15KW
现场及插座用电 50KW
总计844KW
（15）尺寸
总长 57m
本体含盾尾 7.8m
第三章 一般地质条件下盾构隧道施工技术总结
第一节 盾构隧道施工的地面用地面积及场地布置
1.1本工程施工的地面用地面积如下表所示：
始发井及提升区面积（㎡）办公、生活用房区面积（㎡）管片堆放区面积（㎡）材料、物资堆放区面积（㎡）施工区域内通道面积（㎡）集土坑
921347.8116.23231.54529.77135
1.2施工场地平面布置如下图所示：
图3.1——盾构施工场地平面布置图
第二节 盾构隧道施工用电
2.1供电方案
业主将提供施工临时用电电源，其容量为1250KVA+600KVA的变压器，接口根据承包商施工组织设计的接电点位置由业主组织有关单位现场确定。同时，在施工现场配备发电机，做为备用。施工现场的供电系统主要包括配电房和发电机房。
配电房向外与10KV输电线路相接，其中1路直接送到盾构机内，1路通过配电房内的变压器电压转化为380V/220V，分别供其它施工设备和照明使用。为防止意外停电对工程的影响，在施工现场备用1台200KW柴油发电机，确保施工的正常进行。
2.2进场阶段的临时供电
为保证施工临时设施的搭建、前期准备工作的正常进行以及生活用电的需要，安排1台250KW的发电机作为临时电源。在供电部门为施工变电所送电后，撤消临时电源但作为备用电源保留，在突发性停电时，供洞内的照明、抽水及推进油缸保压用。
在取得监理工程师同意后，我单位施工队伍进场立即进行场区电缆敷设、变电器、配电箱柜等安装及接电调试工作。
2.3盾构施工阶段的供电
1）变压器的配置
盾构机掘进施工时，由业主配置一台总容量为630KVA的变压器，供龙门吊等辅助设备供电使用，另需配置总容量为1250KVA的10KV高压电源，供盾构机使用。
2）高压配电所的配置
高压配电所配置盾构电源和地面设备低压用电的变压器馈出仓位。
3）配电柜的设置
设置高压配电柜1个，低压配电柜3个。每一用电点从邻近低压配电柜引出，通过分配电箱再配出到各用电设备。
4）功率因数补偿器的配置
为实现COSΦ＝0.8的功率因数，拟设置6个功率因数补偿器，它们的无功功率补偿能力分别为：2台300Kvar。
5）供电线路的配置
高压线路：相数：3；频率：50Hz；
电压：10KV；
低压线路：相数：3；频率：50Hz；
电压：0.4KV；
照明线路电压：220V；控制电压：24V；信号电压：24V；
2.4安装与工艺要求
1）从配电柜到分配电箱的馈送回路中，每一开关的载流量和短路电流需与各用电设备的容量相匹配，设备在受电前先检验漏电开关的动作是否灵敏。
2）电缆敷设采用直埋式，过路处穿钢管暗埋敷设。
3）高压电缆送电前，经电气试验证明合格。
4）从高压配电室盾构仓位馈送到车载变压器的电缆，沿墙挂钩敷设下井，每隔50m挂“高压危险”的警告牌一块，在井的垂直部位和隧道内敷设电缆，每2m设一个固定点。
5）从井口开始，每隔100m设隧道照明专用配电箱一只，作为照明线路的分开关和隧道内小动力用电设备的电源。
6）隧道照明采用普通日光灯，控制室采用防爆荧光灯，主机采用防爆投光灯，皮带机采用防震灯，灯具金属外壳与接地线直接相连。
7）所有的单相负载采用A、B、C三相跳接的方式，注意三相负载的平衡问题。
2.5安全保护措施
1）重复接地保护：在各用电点的配电箱周围，用2m长的5＃角钢2根埋入地下作为接地极，用一根25×4的镀锌扁钢与接地极焊接后，引到配电箱的接地排上。接地排与从变电所馈出的低压电缆的零线相接，构成重复接地系统。接地电阻≯1Ω。各用电设备金属外壳用接地线与接地排相接。
2）行程限位保护：所有的提升设备安装限位保护开关。
3）电气联锁保护：为保证设备运行的安全可靠，电气系统进行联锁控制，即上级流程未动作，下级流程无法动作。上级流程停止，下级所有流程自动跳闸。防止自起动和误操作带来的不安全因素。
4）相序保护：用电设备在运转时，不随意更换相序，若发生意外，相序继电器自动切断电源。
5）防雷保护：对直击雷的防护采用在变电所装设独立避雷针；对雷电波侵入的防护采用在高压侧装设阀式避雷器。
第三节 始发井及接收井施工
始发井利用三元桥车站已修建好的南侧左线盾构始发井进行始发施工；接收井利用02标在察慈小区西侧的盾构接收井进行接收施工。
第四节 盾构始发段和接收段地层加固方法、工艺及效果
4.1端头地质概况
本标段盾构始发及到达端头加固共计4处，加固部位包括机场线三元桥站始发井端头、风道接收和始发端头、盾构接收井端头。三元桥站始发端头为粘土地层，其余3个端头均为洞身上部为砂层，洞身下部为砂砾层。三元桥站始发端头加固采用1排ф800@1000mmC10素混凝土桩和14排ф600@500mm梅花形布置的旋喷桩组成，素混凝土上部采用采用三七灰土回填；风道接收和始发土体采用洞内水平注浆方式进行加固，采用水煤气管，间距500×500mm，梅花型布置；盾构接收井土体采用20排ф600@500mm梅花形布置的旋喷桩。
为了确保盾构始发和到达时的施工安全以及各地层的稳定，以防止端头地层发生坍塌或漏水涌水等意外情况，必须对端头的土体进行加固处理。另外，盾构机吊入、吊出井必须满足吊机作业地面承载力要求。
4.2加固的原则和要求
（1）盾构进出洞端头土体加固的原则：
1）根据隧道埋深及盾构隧道穿越地层情况，确定加固方法和范围。
2）在充分考虑洞门破除时间和方法，选择合适的加固方法和范围，确保盾构机进出洞的安全和洞门破除的安全。
（2）加固要求
1）加固土体强度达到0.4Mpa；
2）渗透系数≤1.0×10-8cm/s。
4.3端头加固施工
4.3.1双重管旋喷桩施工工艺
（1）旋喷桩施工工艺
旋喷采用双重管高压喷射法施工，利用高压水、压缩风共同作用在喷嘴形成高速射流切割土体、砂层，同时由底部注入水泥浆，对其进行分选和置换。喷嘴作360°旋转并匀速提升，形成具有一定直径的旋喷桩。旋喷桩施工流程参见【图3.2——旋喷桩施工工艺流程图】。
图3.2——旋喷桩施工工艺流程图
（2）施工方法
1）钻机就位
钻机就位即将使用的钻机安置在设计的孔位上，使钻杆头对准孔位的中心。钻机就位后，必须作水平校正，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。
2）钻孔
本工程拟采用地质钻机，钻孔的倾斜度不大于1%。
3）插管
钻孔完毕，拔出岩芯管，换上旋喷管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力不超过1Mpa。
4）喷射作业
旋喷前，要检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须满足要求，在注浆管及喷嘴内不得有任何杂物，注浆管接头的密封圈必须良好。
喷射管达到预定深度后，由下而上进行喷射作业。喷射过程中，应时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数，并且随时做好记录，绘制作业过程曲线，旋喷注浆管的旋转和提升必须连续不中断，防止喷嘴被堵。
5）拔管、冲洗机具
喷射作业完成后，拔出喷射管。注浆管等机具设备冲洗干净，管内不得残存水泥浆。把浆液换成水，在地面上喷射，将泥浆泵、注浆管软管内的浆液全部排出，管内不得有残存水泥浆。
6）移动机具、回填注浆
把钻机等机具设备移动到新孔位上，进行下一钻孔的施工，并将作业完成的孔回填注浆。
（3）旋喷施工主要技术参数
1）压缩空气
压力0.7MPa，流量3m3/min，喷嘴间隙2～4mm；
2）水泥浆液
压力20～40MPa，流量80～120L/min，喷嘴孔径2～3mm；
3）注浆管
提升速度10～20cm/min，旋转速度10～20r/min，外径φ75。
4）水泥浆
水泥采用425号水泥，水灰比1.5:1。
（4）施工技术措施
1）施工前根据现场环境和地下埋设物的位置等情况，复核高压喷射注浆的设计孔位。施工前予先挖设排浆沟及泥浆池，施工过程中将废弃的冒浆液导入或排入泥浆池，沉淀凝结后运至场外存放或弃置。
2）旋喷桩相邻两桩施工间隔时间不小于48h，间隔不小于4～6m。
3）钻机安放保持水平，钻杆垂直，其倾斜度不得大于1.5%。施工前检查高压设备及管路系统，其压力和流量满足设计要求。注浆管和喷嘴内杂物清除干净，注浆管接头的密封圈良好。
4）正式施工前进行试桩，以确定合理的水压力，提升速度，浆液配比和压力等参数。
5）旋喷过程中保证桩体的连续性，若因故停止，第二次旋喷的接桩长度必须大于20cm。
6）施工中若出现大量冒浆，立即停止并采取措施。
7）钻孔位置和设计位置的偏差不大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等情况均详细记录。
8）高压喷射注浆完毕，迅速拔出注浆管彻底清洗注浆管和注浆泵，防止凝固堵塞。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，必要时在原孔位采用冒浆回灌或二次注浆等措施。
4.3.2水平注浆施工
（1）水平注浆施工工艺
参见【图3.3——水平注浆施工工艺流程图】。
图3.3——水平注浆施工工艺流程图
（2）注浆施工主要技术参数
参见【表3.1—钢花管注浆施工技术参数一览表】。
表3.1—钢花管注浆施工技术参数一览表
分类项目参数
成孔下管管距×排距1.4m×0.8m，桩间护壁钻孔
孔径52mm
管偏斜＜1%
钢花管钢花管长度5m（入土段长4m）
钢花管直径48mm
钢花管壁厚3mm
注浆浆液配合比（重量比）水泥：水＝1: 1
初注压力0.8～1.0MPa
终注压力1.8～2.0MPa
（3）施工技术措施
1）注浆材料采用P.o32.5普硅水泥，注浆时水灰比由大至小，先灌入较稀浆液，视地层吃浆量情况逐渐调整水灰比再灌入较稠浆液。
2）一个孔的注浆作业一般应连续进行到结束，不宜中断。如因机械故障被迫中断时，应排除故障尽快恢复注浆。恢复灌浆时一般从稀浆开始，逐渐调整至稠浆。
3）注浆应有专人记录浆液消耗、注浆时间、注浆压力。当注浆出现大量吃浆不止，长时间灌不结束的情况时，应检查原因，若是因地层裂缝原因造成，可调整水灰比采用稠浆灌注，并采用中断间歇注浆方法，若到此压力就发生冒浆或大量吃浆的，可在较低压力下结束。
4）注浆结束后应立即封闭阀门，拆卸清洗输浆管路。
5）待封孔后进行水平探孔试验以确定有无达到开孔要求。
4.3.3钻孔灌注桩施工
钻孔灌注桩施工工艺
钻孔灌注桩施工工序如下：
放线定点钻机就位钻孔至设计深度测量孔深吊放导管灌注商品混凝土成桩。
（1）施工准备
正式施工前应试钻，以确定施工工艺参数。
（2）测放桩位及复核
根据轴线基准点，测放出具体桩位，复核合格后方可进行钻孔施工。
（3）钻机就位
钻机应置于平整坚实的地面上，钻机就位时，钻头对好桩位，定位误差≤2cm。同时用经纬仪或线坠调整钻杆垂直度，也可利用机械自带垂直度调整系统控制。
（4）钻进、成孔
1）采用长螺旋钻机成孔，应根据地层变化及时调整钻进速度。钻进过程中，应采用人工和装载机配合随时清理孔口积土，钻到设计孔底后应空转3～5min，把孔底虚土清净。钻杆提出孔口时应小心操作，以免虚土掉入孔中。如果出现缩径情况，应将钻杆下入孔中再次钻进，直到孔径达到设计值。
2）为保证施工安全，防止相互干扰造成塌孔，钻孔时应采用桩位跳钻的施工方法。待混凝土强度达到80%后用三七灰土回填至地面标高。
（5）成孔验收
成孔后采用测绳检测孔深，采用吊线坠检测垂直度及虚土厚。
（6）灌注混凝土成桩
成孔后要及时灌注混凝土。灌注前在孔口放置护孔漏斗，混凝土通过漏斗、串筒灌入孔内，在混凝土灌注应连续进行。
第五节 盾构的始发（出洞）和接收（进洞）工艺
5.1 盾构的始发工艺
盾构机始发是指利用反力架及临时拼装起来的管片承受盾构机推力，盾构机在始发基座上向前推进，由始发洞门贯入地层，开始沿所定线路掘进的一系列作业。
盾构始发施工包括盾构掘进开始时的一连串作业，是盾构施工过程中开挖面稳定控制最难、工序最多、比较容易产生危险事故的环节，因此结合始发施工环境进行始发施工各个环节的准备工作至关重要。
盾构机始发段的掘进施工又称为试掘进施工，需对各种关键施工参数进行调整、优化，为正常段施工做好准备（盾构施工参数主要包括掘进速度、刀盘扭矩、土仓土压力、盾构总推力、出土量、注浆量、注浆压力、盾尾间隙等）。盾构机掘进前，先对各种施工参数进行计算，然后根据计算结果，设定施工参数。在施工中，根据设定施工参数的应用效果，结合地表监测的结果对各种参数进行调整、优化，使各项参数设定达到最佳状态。
5.1.1盾构机初始掘进的关键问题及对策
（1）盾构机初始掘进的关键问题：
1）保证安全破洞门。
2）始发定位准确。
3）防止管片错台下沉。
（2）对策
1）端头加固
根据端头位置的地质情况和以往的施工经验，始发端头加固采用旋喷桩和钻孔灌注素桩进行加固；接收端头采用旋喷桩注浆加固；风井风道两侧端头采用洞内水平注浆的方式进行加固。加固后保证了破洞时洞门稳定，也有效防止地面开挖面坍塌和控制地面沉降。
2）优化施工参数
A．同步注浆控制
控制同步注浆量和注浆压力。按理论计算，该段注浆量不应小于160%的建筑空隙；同时也要防止注浆压力过高而顶破覆土。
B. 盾构姿态控制
盾构机保持平稳推进，减少纠偏，减少对正面土体的扰动。
平面：控制在±50mm以内。
高程：控制在±25mm左右。
转角：控制刀盘转向，以免对土体产生较大的扰动。
速度：该段施工中推进速度控制在10mm/min，如推进速度过快，容易会引起正面土体挤压过大地面隆起。
C. 沉降控制
采用信息化施工，通过监测系统提供的监测数据，及时调整盾构穿越过程中施工参数，使盾构施工对地面影响降到最低。
3）始发前的施工测量、定位
出洞前，进行盾构机始发姿态测量、导轨姿态测量、反力架姿态测量、姿态初始测量、SLS-T导向系统初始测量等一系列的测量工作，以使盾构机准确就位。
同时开始收集隧道施工平面控制测量、高程控制测量、导向测量的原始数据，为今后的测量工作提供依据。
4）解决管片错台下沉问题的措施
A．保证洞门密封的效果，如洞口漏水现象严重由预设压浆管向洞圈周围内压注化学浆液。
B．严格控制盾尾注浆的质量；
C．洞门焊接导轨。
5.1.2试验掘进段参数的选择分析
（1）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质粘土、粉土及粘土，由于处于始发掘进阶段，推进速度初始设定10～30mm/min，初始设定刀盘转速应小于1.0r/min。
（2）盾尾注浆压力分析与取值
添加剂压注及盾尾注浆压力主要是受地层的水土压力的影响，注浆压力的设定以能填满管片与开挖土层的间隙为原则。注浆压力的计算可参考规范中的公式并在施工过程中通过测试和试验来确定和优化参数，本工程穿越三元桥、热力方沟、居民区，浆液及其注入的效果直接关系到地面沉降，因此对注浆材料及注浆压力都有较高的要求。依据现有其它地区盾构法施工经验及北京地区已有盾构施工各种参数使用效果，初始盾尾注浆压力设定为0.2～0.25Mpa。
盾尾同步注浆理论量为每环2 m3,根据经验注浆时每环应按2.9m3～3.9m3控制。同时要求同步注浆速度必须与盾构推进速度一致。
（3）添加剂使用方案
在盾构施工中，添加剂的作用是：
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。
依据地层不同，有不同的添加剂使用方案。本工程始发阶段盾构穿越的地层为粉质粘土层和粘质粉土层。这样的粘性土地层，土的粘结力较大，在盾构掘进施工过程中，易造成粘性土附着于刀盘上正反面形成泥饼造成刀盘扭矩增大，或者土体进入土仓后被压密固化，造成开挖、排土均无法进行的情况。此时一方面可通过刀盘上的添加剂注入孔向刀盘前方的土体注入3％～5％的泡沫和适量的水，在增加其流动性的同时，降低其粘着性，防止开挖土附着于刀头或土室内壁。另一方面粘土被切削进入土仓内后，通过土仓上的添加剂注入孔向土仓内注入泡沫并利用刀盘上的搅拌装置加以搅拌，使泡沫与切削土充分混合，以增加土的气密性和可排性。泡沫的总注入量控制在土体切削量的10％以内。此外，还可通过螺旋输送机上的添加剂注入孔向仓内注入适量的清水或注入压缩空气，以增加土体的和流动性，减小土的摩擦力，使土能经螺旋输送机顺利排出。
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）洞口密封处压浆
洞口密封处的充填注浆采取盾尾同步注浆装置注单液浆充填。待盾尾到达洞口位置时，拉紧洞口密封圈，保证浆液不溢出洞口。
5.2 盾构的接收工艺
盾构接收段施工是指盾构机刀盘距进站口50m至盾构机进入车站并完全推上接收基座的施工过程。其施工内容主要包括端头土体加固、接收设施的设计制作与安装、接收段掘进、洞口凿除等。端头土体加固的施工应在盾构接收前应提前完成。
5.2.1盾构接收前盾构姿态和线形测量
盾构机接收前80m地段即加强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠正偏差确保盾构顺利地进站。当盾构掘进至接收前25m左右时应再次进行盾构姿态和隧道线形测量，测量内容有：定向、主导线、测量管片位置和走向偏差。
通过测量，对接收前的地段加强盾构掘进的轴线控制，使盾构机进站时其切口平面偏差满足：平面≤±25mm，高程≤±20mm； 盾构机进站时其切口平面偏差允许值：平面≤±50mm，高程≤±20mm,盾构坡度比设计坡度略大0.2%。到站所有测量数据须报测量监理单位复核验正。
5.2.2盾构到达段掘进
盾构机进入接收段后，应减小推力、降低推进速度和刀盘转速，控制出土量并时刻监视土仓压力值,土压的设定值应逐渐减小，避免较大的推力影响洞门范围内土体的稳定。盾构接收掘进可为四个阶段，在这几个阶段中，应采取不同的施工参数及控制侧重点不同。
（1）盾构过渡段掘进(进入土体加固区前30m～8m)
过渡段的掘进速度和土仓压力与正常段掘进一样，按常规控制，但此段施工应侧重加强注意调整盾构机的姿态，使盾构机的掘进方向尽量与原设计轴线方向一致,并且要在出洞前的20米处，使盾构机保持水平姿态前进或略微仰头姿态前进，保证出洞时正常接收，掘进时的轴线偏差应控制在±20mm范围内。
（2）进站的第一阶段（进入土体加固区8m～2m）
盾构机进入加固区后，掘进速度由原来正常段的20～30mm/min减至5～10mm/min，土仓压力由原来的1.5～2.0bar减至0.3～0.5bar。尽量减少对洞口的影响。压力值大约与水压相等。应在密切监控地表和洞口的情况下逐步减少压力。
（3）进站的第二阶段（进入土体加固区2m～20cm）
由于不能确定开挖时的最小土仓压力，因此在开挖过程中只能根据地质等情况使压力最小。此阶段速度一般为1～5mm/min。当盾构机接近洞口30cm～20cm时，应停止推进。
（4）进站的第三个阶段（第二阶段完成至盾构机进入车站露出）
盾构机继续前进并拼装管片，将围护结构推倒，此阶段的速度根据实际情况决定，应无压力，刀盘停止转动。此后清除坍塌下来的土体，盾构机继续推进，通过密封环后立即拉紧密封环的钢丝索，清除密封舱内的泥土。在停机后要对盾构中心进行测量，看是否满足贯通精度的要求。
5.2.3盾构机接收
为确保盾构机从接收井的预留洞口穿出，该阶段的掘进将遵守以下原则：
（1）掘进速度逐渐放慢，掘进推力相应减少。
（2）增加盾构机测量次数，并根据洞口实际位置不断校准盾构机掘进方向。
（3）加大地面监测频率，并依椐监测结果及时调整掘进参数。
（4）站内派人对洞门位置进行值班监视。
为迎接盾构机到达，应在到达洞口前做好如下准备：
(1) 安装洞门密封装置。
(2) 安装盾构机接收基座，接收基座与始发基座相同。
(3) 铺设盾构机移动基座的轨道。
(4) 部分凿除洞门处的围护结构。
(5) 在到达洞口内侧准备好砂袋、水泵、水管、方木、风炮等应急物资和工具。
(6) 准备好通讯联络工具。
(7) 准备好照明设备。
上述设备与材料需预先运入，故到时需与接收井承包商相互协调。以上准备工作完成后，盾构机才可进行最后的到达段掘进。
第六节 盾构推进的实际参数及合理参数
盾构在推进过程中施工参数会不断地变化，根据不同的地层和添加剂进行调整，在施工过程中要严格注意进土与出土的匹配情况，必要时进行适当的调整。
参见【表3.2—盾构推进主要参数实际控制值】
表3.2盾构推进主要参数实际控制值
盾构推进主要参数实际控制值
1、纵向千斤顶总推力/分组推力（KN）10000KN/100～2000KN
2、刀盘扭矩（一般/最大BAR）200～240/260KN·m
3、盾构推进一般和最大速度（cm/min）一般速度6～7 cm/min，最大速度8 cm/min
4、盾构隧道与设计轴线的最大偏差/mm50mm
5、密封仓土压力控制（与设定值的偏差/MPa）0.06～0.2
6、管片拼装（一般和最快min/环）一般20min/环，最快15 min/环
7、加泥/泡沫（一般/最大kg/环）25～33L/环
8、盾尾密封油脂（一般/最大kg/环）一般10kg/环，最大20kg/环
第七节 盾构姿态控制统计分析
地铁工程的施工测量不同于一般工程的工程测量，施测的周围环境和条件复杂，要求的施测精度相当高，因此，必须精心组织实施。
7.1施工测量要求
（1）为确保地铁测量精度，我方将抽调具有地铁测量经验的测量工程师和有测量上岗证的测量员组成项目测量组，配有高精度仪器。
（2）开工前，根据甲方提供的测量数据资料，布设地面施工控制网点将两施工井联系起来构成本区间独立控制网并与相邻区间控制网保持统一。其中导线网点按地面四等平面控制测量技术要求控制，高程按地面二等水准技术要求控制。测量成果报监理业主检测。
（3）施工现场的所有的测量主控制点均由我单位技术部测量组组织二级复核。
（4）实行定期校核制度，每个月对施工控制点进行一次校核，发现问题及时调整。
（5）每施工放样点都必须经过换人检测无误后才可定点并书面移交下道工序。
（6）做好测量记录工作。
7.2控制测量基本原则
⑴ 地铁工程测量施测环境复杂，精度要求高，采用三角网进行测量。
⑵ 布设足够的控制点，并精心做好标记，加强对控制点的保护和检查。
⑶ 保证测量精度，配备先进的测量仪器，使用先进的测量技术。
⑷ 负责保存好本合同段内全部的三角网点、水准网点和自己布设的控制点，防止移动和损坏，一旦发生损坏，及时报告监理，并协商补救措施，及时处理。
⑸ 全部的控制点三维坐标经监理工程师检查合格后，才能开展后序工作。
⑹ 严格按照相关技术规范要求进行测量工作，并做好测量资料的管理。
7.3控制测量
7.3.1平面控制测量
根据业主提供的工程定位资料和测量标志资料，对所移交的导线网、水准网及其他控制点用精密导线方式进行复测；同时放线设置施工过程中使用的固定桩，并将测量成果书报请监理工程师及业主审批。
(1)．引测近井导线点
利用业主及监理批准的测量成果，以最近的导线点为基点，引测至少三个导线点至每个端头井附近，布设成三角形，形成闭合导线网。
(2)．引测近井水准点
利用业主及监理批准的水准网，以最近的水准点为基点，将水准点引测至端头井附近，测量等级达到国家二级。每个端头井附近至少布设两个埋设稳定的测点，以便相互校核。
7.3.2高程控制测量
以首级控制水准网为基准设加密水准网，并且联测到相临标段所使用的水准控制点一个以上。将水准网布成附合线路，往返观测，附和闭合差应≤±8mm（L为附和线的路线长度，以公里计算），使用精密水准仪、铟钢尺按照国家二等水准测量方法的精度指标均将高程传到地下。如【图3.4—高程控制测量示意图】：
图3.4高程控制测量示意图
精密水准点的埋设采用混凝土普通标石，一定要稳定、便于保护、不易破坏，其规格按《城市测量规范》有关要求确定。传递高程时，每次独立观测三测回，每测回测得地上、地下水准点的高差较差应小于3mm。取三次观测的平均值作为地下水准点的高程。
7.3.3联系测量
联系测量是将地面测量数据传递到隧道内，以便指导隧道施工。具体方法是将施工控制点通过布设趋近导线和趋近水准路线，建立近井点，再通过近井点把平面和高程控制点引入车站底板上，为隧道开挖提供井下平面和高程依据。
(1)．平面坐标传递
平面坐标传递和定向测量同时作业，主要是通过竖井将方位、坐标从地面上的控制点传递到地下控制点。
本标段采用盾构法施工，根据施工现场的条件，为保证测量精度和优化现场作业，施工联系测量均采用全站仪进行投点，传递时采用三角网传递，我们在本标段用的仪器是全自动测量全站仪，本仪器对仰角和俯角都有自动补偿，测量精度满足施工要求。传递示意图如【图3.5—平面坐标传递测量示意图】：
图3.5—平面坐标传递测量示意图
在盾构施工期间，为提高地下控制测量精度，保证隧道准确贯通，应根据工程施工进度，在每个区间应进行至少三次联系测量。
7.3.4地下控制测量
(1)．地下平面控制测量
为了消除和减弱折光差对横向贯通误差的影响，将洞内控制导线点布设在隧道的两侧稳定的衬砌环片上，交叉前延。点位采用强制对中托架，在通视条件允许的情况下，每约100米布设一点，曲线段适当缩短点距。以车站内逐次重复定向测量成果的加权平均值建立的基线边为坐标和方位角的起算依据。观测采用全站仪进行测量，用全圆法趋近导线测量用Ⅰ级全站仪进行测量，测角四测回(左、右角各两测回，左、右角平均值之和与360°的较差应小于4″)，测边往返观测各二测回。其观测方法和精度应符合二级或以上导线的技术要求。
盾构掘进时，盾构机身后有较长的后配套，测量控制点无法做在此范围隧道两侧，可以把控制点以吊篮的形式固定在隧道的顶部，仪器及后视棱镜采用强制归心。将自动导向系统的全站仪安置在其上，与盾构机自带的激光导向系统连接指导盾构机掘进。
(2)．地下高程控制测量
地下高程测量以车站传递的水准点为基准点，隧道直线段每隔100m左右布设一个固定水准点，曲线段每隔50m左右布设一个。测量时可采用精密水准仪及其水准尺进行往返观测，相邻测点往返测闭合差≤3mm，全程闭合差≤6mm（L为全程长度，单位：Km）。
(3)．盾构掘进施工测量
1）盾构机姿态和衬砌环片的测量
盾构掘进时为优化掘进参数需对盾构机姿态和衬砌环片进行测量。由于选配了VMT公司先进的测量导向系统，盾构机掘进的过程中能时时地测出盾构机的瞬间姿态。为保证盾构机姿态的准确无误，需对盾构机姿态进行复测。盾构机姿态测量是以隧道里的导线点为依据，利用全站仪及其辅助工具，测出布设在盾构机上特殊测点的三维坐标，计算出盾构机的姿态，包括俯仰、旋转、平面和高程，观测值与盾构机此时的理论值相比较，将其差值反馈给盾构操作人员，调整其参数，从而指导掘进。
衬砌环片的测量包括测量衬砌环的中心偏差、环的椭圆度等，利用全站仪及其辅助工具，通过测出环片上一些特征点的三维坐标，从而通过几何计算确定环片安装位置的正确性，并为安装人员提供操作校正参数。
2）成型环片的测量
成型环片的测量主要测定环片安装位置是否符合设计要求。具体方法是使用全站仪的五反射测量模式测得成型环片一周的七个点的坐标，通过相应的计算软件换算出成型环片中心的坐标，用水准仪及水准尺测其高程，通过已测的数值与隧道线路的设计值相比，便可得成型环片平面和高程的偏差，为以后竣工和铺轨提供依据。
3）盾构机导向系统
盾构机的导向系统如下图所示：
图3.6—盾构机导向系统示意图
盾构机导向系统是传统测量与计算机的完美结合体，在盾构机掘进过程中有测量机器人在激光导向程序的控制下自动采集数据，将光信号转换成电信号传递到控制箱。盾构机前端有一光靶，他的作用是接受测量机器人传递过来的信号，自动计算出盾构机的水平和竖直、旋转角度将这些数据传送到控制箱。控制箱将两个数据送到计算机上，通过VMT—S计算出盾构机的实际三维坐标。在盾构机掘进前计算出隧道的设计轴线，将这些数据提前导入VMT—S中，这样将形成一个设计隧道轴线坐标系。通过VMT—S系统将盾构机的实际三维坐标和设计隧道轴线坐标系相比较就得出盾构机在掘进时的动态位置（如下图）。
图3.7—设计坐标系示意图
图3.8—盾构机姿态示意图
上图中显示的是在这一时刻的盾构机姿态，盾构机操作手可以看着盾构姿态和导向系统提供的相关参数来控制盾构机的掘进方向。
7.4 隧道贯通测量
本标段的区间隧道长度在2500m左右，在隧道贯通前约50米要增加施工测量的次数，并对控制导线进行全线复测，对观测值严密平差，保证隧道贯通。
隧道贯通后，从隧道两端向贯通面进行二等导线测量，分析在贯通面上的贯通误差。在做贯通测量时应将联测地上、车站、隧道导线网、水准网，并进行严密平差，为竣工和铺轨提供高精度的控制点和准确的水准点。
7.5 竣工测量
7.5.1线路中线测量
以施工控制导线点为依据，布设隧道内中线点，中线点的间距直线上平均100m，曲线上恢复所有的曲线元素点。区间各施工控制中线点组成附合导线。中线点组成的导线应采用全站仪进行观测，并对观测值进行平差，将成果上报相关单位。
7.5.2隧道净空断面测量
以测定的线路中线点为依据，直线段每6米，曲线上包括曲线要素点每4.5米测设一个结构横断面，结构横断面可采用全站仪测量，测定端面里程误差允许为±50 mm，断面测量精度为±10mm。
7.6 测量施工组织
为做好盾构施工测量工作，保证盾构机准确进入起吊井，做到盾构施工万无一失，选派有经验的测量专业人员组成盾构施工测量技术领导班子，专门领导和研究盾构施工测量技术工作，及盾构施工测量中出现的各种问题。
测量仪器选用性能稳定、精度高的进口全站仪及其配套的辅助设备。所有的仪器和工具都严格按照国家计量法进行检定。
第八节 管片拼装质量控制统计分析
管片衬砌作为盾构隧道工程最重要的主体结构，其拼装质量的好坏直接影响着盾构隧道工程的质量。
本程中采用了标准环+左右楔型环作为管片衬砌，管片外径6000mm，内径5400mm，每环管片长度1200mm，管片采用“3A+2B+1C（楔块）”错缝拼装，管片接缝采用弹性密封防水，弹性密封为三元乙丙橡胶和水膨胀橡胶止水条。
8.1管片拼装位置确定
管片在使用时必须预先根据盾构机的位置及盾尾间隙大小选定管片的拼装位置，管片的拼装依据主要有以下两条，在管片拼装分析时要综合分析确定，缺一不可。
8.1.1 盾尾法面和管片法面的相互关系
管片拼装的总原则是拼装的管片与盾尾的构造方向应尽量保持一致。
8.1.2 管片拼装前后管片外表面与盾壳内面的间隙
在盾构机尾部设有三道密封刷，用于保证在施工过程中不会有水土进入隧道，在盾构机掘进的同时，将向密封刷补充油脂，确保盾构机密封性能，在密封刷前端设有保护块用于保护密封刷不受损害，如果盾尾间隙过小，在管片脱出盾尾时，将产生较大变形，影响成型隧道的质量；同时，过小的盾尾间隙也将直接损坏盾构机的密封刷。
8.2 管片拼装施工要求
为保证管片拼装质量及施工进度，施工时必严格按照如下要求进行管片拼装的施工：
1) 为加快拼装施工速度，必须保证管片在掘进施工完成前10分钟进入拼装区，以便为下一步施工做好准备；另外，为保证管片在掘进过程中不被泥土污染，也不宜提前将管片备好。
2) 在拼装过程中要清除盾尾拼装部位的垃圾，同时必须注意管片定位的正确，尤其是第一块管片的定位会影响整环管片拼装质量及与盾构的相对位置，尽量做到对称。
3) 管片拼装要严格控制好环面的平整度及拼装环的椭圆度。
4) 每块管片拼装完后，要及时靠拢千斤顶，以防盾构后退及管片移位，在每环衬砌拼装结束后及时拧紧连接衬砌的纵、环向螺栓，在该衬砌脱出盾尾后，应再次拧紧纵、环向螺栓。
5) 封顶块防水密封垫应在拼装前涂润滑剂，以减少插入时密封垫间的摩阻力，必要时设置尼龙绳或帆布衬里，以限制插入时橡胶条的延伸。
6) 在管片拼装的过程中如果需要调整管片之间的的位置，不能在管片轴向受力时进行调整，以防止损坏防水橡胶条。
8.3管片拼装质量要求
1）选取管片时要多方面考虑，选取管片时也要本着“勤纠偏、小纠偏”的原则进行，以减小片拼装时的错台。
2）确保质量合格、管片类型符合工程师指令的管片才准进洞。
3）严格按指定的拼装工艺进行拼装。
4）拼装过程中经尺量管片错台符合拼装要求后，再将管片就位。
5）管片安装前应对管片安装区进行清理，清除如污泥、污水，保证安装区及管片相接面的清洁，重点清理管片的环、纵接缝面。
6）严禁非管片安装位置的推进油缸与管片安装位置的推进油缸同时收缩。
7）管片安装质量应以满足设计要求的隧道轴线偏差和有关规范要求的椭圆度及环、纵缝错台标准进行控制。拼装时要综合考虑隧道线路要求和盾尾间隙，合理选择管片拼装点位。
第九节 同步注浆、补注浆的浆液类型、配比和注浆工艺及参数
同步注浆（同一环）
1、浆液类型惰性浆液
2、浆液配比砂800kg、粉煤灰240kg、膨润土64kg、水300kg
3、注浆压力/MPa0.35～0.4
4、注浆量/m32.8～3.8
5、注浆结束标准达到要求注浆压力
补注浆（同一环）
1、浆液类型双液浆
2、浆液配比水泥：水玻璃＝1：1
3、注浆压力/MPa0.3
4、注浆量/m31.0～2.0
5、注浆结束标准以设定压力注浆，直到注不进为止
6、注浆次数2
第十节 刀具、刀盘的磨损、损耗特征、规律
10.1 刀具更换的标准
刀具磨损的标准是：周边刀磨损量为5～10mm，齿刀磨损量为15～20mm。根据这一标准。在刀具更换的同时，工作人员必须检查一下螺栓是否完好。
10.2 刀具的损耗特征、规律
刀具在一般土层下掘进500~700m即达到磨损标准，在砂层或卵石层中掘进100m左右即达到磨损标准。需对土样进行观查，若发现添加剂加入正常，而出入较热，可初步判定刀具有磨损；施工参数异常，推进速度与出土速度不成比例或推进时扭矩较大，也可初步判定刀具有磨损，可开仓对刀盘的刀具进行检查。
第十一节 长距离推进的换刀
换刀可分为两种方式：一种是常压开仓换刀，适用于盾构到达竖井等刀盘前无土压情况下；一种是加压开仓换刀，适用于盾构在正常掘进过程中，在前方有一定土压力的情况下。
刀具更换的程序和方法
进舱前，每次进舱准备10～15把齿刀，还要求准备M36、M34及M32的螺栓若干和SW36的套筒及加力杆。
每次更换时，工作人员先将刀具周围的泥土清掉，保证有一定的工作空间。由刀盘外侧向内逐个检查刀具的磨损情况，确定需要更换时，用对应标号的刀具进行替换。用套筒及加力杆卸下固定螺栓，将拆下的螺栓及附件放入随身携带的工具袋内，以防丢失。将换下的刀具递到人闸内，同时将固定螺栓和固定座用水清洗干净，并检查一下是否有裂纹，如有裂纹必须更换新螺栓，以确保新装刀具有足够的固定强度。将新的刀具按原来的位置安装好，并将固定螺栓拧紧。每次带一批刀具和螺栓进舱，每批刀具换完后，把废刀具和没有安装的新刀放进料闸内。与此同时操作手转动刀盘。工作人员通过料闸把下一批刀具送入土舱内，再继续更换下一组刀具。每换完一批后，由值班机械工程师检查一遍安装质量，并检查是否有漏掉的或者没有固定好的。机械工程师确认无误后方可继续作业。更换速度按实际情况定，必须以保证安装质量为前提。
第十二节 盾构施工进度指标
根据业主提供的工期合理安排施工进度，平均每个月掘进400m。
第十三节 盾构始发至接收的一次最大施工长度及统计分析
盾构由三元桥站始发，施工掘进1100m后发现施工参数异常，于是决定开仓检查刀具，发现刀具耐磨有较大磨损，需对刀具进行部分更换。当时盾构机地面上方为公园，且地层中含水量不大，采用常压开仓检查并更换刀具。此次更换刀具共计40把，其中周边刀8把，齿刀32把。
第十四节 盾构隧道防水
14.1管片的防水
盾构隧道渗漏水的位置主要在管片的接缝、管片自身小裂缝、注浆孔和螺栓孔等。其中以管片接缝处为防水重点。通常接缝防水的对策是使用密封材料，靠弹性压密，以接触面压应力来止水。
管片防水措施主要有：
（1）管片结构的自防水结构是首选的防水措施，主要方法为管片材料采用防水混凝土。地铁结构物一般用普通防水混凝土，而盾构隧道衬砌由预制管片拼装而成，多用外加剂防水混凝土，抗渗可达S12以上。渗水量，包括接缝渗水小于0.1L/m2/d。
（2）管片接缝防水管片接缝防水主要采用弹性密封垫防水。
第十五节 监控量测
北京地铁机场线工程盾构区间地处东直门-三元桥之间，贯穿三元桥、机场高速路、东直门斜街等城区，沿线工程地质水文条件复杂多变，地表多为危旧民宅和公交车站，道路交通繁忙，地下管线密集且纵横交错，沿途还有三元桥、公园、亮马河等重点建筑。在盾构施工过程中必须通过严格控制施工技术参数，确保隧道沿线两侧的重要建筑物以及民用建筑的安全，使盾构顺利通过危险源。加强监测周边环境情况，并分析其盾构机影响范围和影响程度，对盾构安全掘进是非常重要的。
一、施工监控量测的主要目的是：
盾构的工法有别于传统的施工方法，根据盾构机的工作环境及其工艺特点，必须了解盾构机通过时对其周边的影响情况。
（1）通过监控量测采集各个施工阶段的数据，通过对监测数据的分析及回归，隧道环片的动态变化，及时将分析成果化为施工指令，反映到盾构掘进施工中以保障施工过程时时处在安全状态。
（2）通过对监测数据处理分析结合相关的施工实际情况，得出地面以及隧道成型环片变化的原因，及时采取相应的措施确保地面交通顺畅，地面建（构）筑物的正常使用，以及保证隧道的限界和质量。
（3）通过实际的测量结果来检验理论于实际之间的差异，并把监测结果分析后及时反馈给设计以便修改设计、指导施工。
（4）通过监控量测及时反映出盾构隧道上方沉降槽区域的沉降情况，及时反映到施工中防止地面出现较大沉陷。
（5）通过监控量测了解该工程条件下的施工情况，反映出的一些地下施工规律和特点，为今后类似工程或相关工艺的发展提供借鉴、依据和指导作用。
为确保施工期间结构及建筑物的稳定和安全，根据设计要求结合隧道通过的地质条件，支护类型，施工方法等特点，本工程的监测项目为：
二、地面沉降监测
对地面监控量测，采用精密水准测量，严格按照国家二等水准测量的技术要求，一般我们在监测中采用二等闭合水准路线。在盾构施工中地面的主要监测，盾构掘进过程中引起的地表沉降和地面变形情况。我们在施工开始前两月，在地表沿隧道线路埋设监测点，监测点的埋设见下图。在隧道沿线，布设监测基准点，监测基准点一定要按照监测规范要求执行，在地表沉降区域50米外埋设基准点，这些基准点要与国家水准基点形成水准网，便于对水准基准点进行复核。用精密水准仪进行地面沉降的量测。根据监测结果进行分析，判断盾构掘进对地表沉降的影响。
监测点布置原则：监测点布置在地面隧道上方，监测断面垂直于线路方向,在中线的两侧18m范围内布置测点，由于隧道沿线有的地面有密集的房屋，地表监测断面无法满足设计要求的在隧道的上方沿隧道方向每30m布设一断面，只能在隧道上方地面的每一胡同处布置监测断面胡同间距一般70 m-40 m左右，布置的监测断面间距最长60m，最短22m，为了保证盾构施工时地面安全，采取加强地面监测，地表沉降情况联系地表建筑物监测的数据来分析，达到及时掌握地表变化的目的。
图3.9 横断面监测布点图
埋设方法：用全战仪以线路沿线地面导线为依据精确定位地面监测点位，用冲击钻活水钻在所需埋设的点位上钻孔φ50～100 mm。在孔中放入φ22mm长约500mm的钢筋，钢筋顶端为圆面微露地面5mm～10mm，钢筋周围用速凝砂浆或胶状物等填充物填实。
监测频率：小于盾构机刀尖前20 m后30 m 2次/1天，大于盾构机刀尖后50 m 1次/2天，大于50 m 1次/1周
量测精度：±0.2 mm。
使用仪器： 精密水准仪、铟钢尺、全站仪。
地面沉降超过警戒值时相应措施：当地表沉降速度过大时，要增加监测频率，必要时停工检查原因，及时加强壁后注浆和二次补浆和加固地层的措施保证施工安全。
三、地面建、构筑物变形监测
监测方法：主要监测建筑物的不均匀沉降、水平位移。用精密水准仪和全站仪进行监测。在施工过程中注意观测房屋的裂缝情况，根据监控量测采集的数据，进行分析最终的出的结果来判断建筑物的变形和沉降情况，以便修正施工参数，起到指导施工的作用。
测点布置原则：对距隧道中线20米-30米以内的房屋进行监测，在建筑物的承重柱和墙及拐角位置布置测点，每一栋建筑物不少于4点，整个标段共布房屋监测点600个。
监测频率：小于盾构机刀尖前20米后30米 2次/1天，大于盾构机刀尖后50米 1次/2天，大于50米1次/1周。
量测精度：±0.2mm。
使用仪器：精密水准仪、铟钢尺，全站仪。
建筑物沉降超过警戒值时相应措施：当建筑物的变形超过+10mm，-30mm时，加快监测频率，及时采取改变土仓内土压和增加注浆量及加固地层等措施，必要时，对既有建筑物的基础采取加固措施，视实际情况制定相关补充方案和措施。
图3.10 建筑物监测测点布置示意图
四、盾构隧道收敛和拱顶下沉
监测方法：主要监测盾构隧道的成型环片的收敛和拱顶下沉情况，监测方法是用收敛仪和精密水准仪直接量测。
测点布置原则：隧道收敛和拱顶下沉测点在同一断面，沿隧道方向1断面/10m，隧道收敛和拱顶下沉测点布置如图所示。
图3.11 洞内收敛及拱顶下沉测点布置图
监测频率：当台车尾部与该环片间距小于10米时，1次/天；当台车尾部与该环片间距小于30米时，1次/2天；当台车尾部与该环片间距大于30米时，1次/周。
量测精度：±0.5mm。
使用仪器：收敛仪、精密水准仪、铟钢尺。
相应对策：当洞内收敛和拱顶下沉过大，需要加大监测频率，必要时停工检查原因，采取加设支撑、处理地层的方式保证施工安全。
五、监测数据总体概述与分析
1、地面沉降
本标段地面沉降没有超限本标段监测没有超限的监测点，整个标段经过统计地表监测点位平均沉降量在30mm左右，下面是对地表监测断面在盾构机掘进期间及掘进结束后的监测数据及其图表分析情况。下图是随时间变化第一沉降槽的变化趋势：
图3.12第一沉降槽曲线图
由上图看到在整体沉降中，在盾构机盾尾处沉降量最大，所以在这个时间段一定要加强监测。
点名5-15-25-35-45-55-65-75-85-95-105-11
沉降量-0.30-0.90-1.30-1.73-2.10-2.30-2.40-1.93-1.3-0.30-0.30
对上表中数据进行分析，画出曲线图
垂直于隧道轴线监测点的沉降曲线
从垂直于隧道轴线监测点的沉降曲线图可以清楚的看到地表沉降明显是一个沉降槽，隧道正上方沉降量最大，隧道中线两侧慢慢变小。
图3.13 地面房屋监测点监测成果表隧道周边建（构）筑物沉降数据分析
隧道周边建（构）筑物沉降曲线图
从上图中可看到隧道周边建（构）筑物的沉降可以得到控制。根据隧道施工图3.14 地面房屋监测点监测成果表隧道周边建（构）筑物沉降数据分析
情况，调整掘进参数，在盾构机通过隧道上方或周边有建筑物时，可以有效地控制周边建（构）筑物沉降量在规范之内。
为了更好地研究盾构机掘进时对周边环境影响范围，对各个不同地层进行分析监测数据，研究盾构机通过时对周围环境的影响范围，盾构机在掘进过程中在纵向和横向两个方向都有影响，为了清楚它的影响范围以及影响程度，必须对监测数据进行分析。对数据的分析分两种情况：1、分析各测点沉降与盾构机相对位置的变化规律，进而确定盾构施工时的纵向影响范围；2、采用回归分析法分析沉降槽和盾构机相对位置的变化规律，进而确定最大的影响范围和最大沉降值。
粘土层：
图3.15 断面点变化量~时间关系曲线图
通过以上的各种关系图可以看出盾构机在掘进过程中地表变化的趋势为：在粘土层段盾构机在没有到达前15m时粘土层段开始微有上升的趋势，上升的量不大，不超过2mm，在盾构机到达时开始下降直至盾构机过后20m开始趋于稳定，最大沉降量不超过7mm。
卵石层：
砂砾卵石层，此段盾构机是叩头掘进，平均覆土厚度为16m，在该地层选取K0+762里程的断面的监测数据进行分析：
图3.16 断面G点时间变化曲线图
断面的地表沉降关系图可以看出盾构机在掘进过程中地表变化的趋势为：在砂层段盾构机在没有到达前时没有上升趋势，在前20m时有下降的趋势，直至盾构机过后20米开始趋于稳定。最大沉降量在16mm 。
盾构掘进时土压力对盾构机前面土体的影响有着密切的关系，结合各监测断面的时间曲线图与上图中盾构掘进时土压力进行分析，盾构机掘进时土压建立的大小与盾构机到达时之前地表的沉降量有一定的规律，从土压曲线图可以看出，盾构机掘进时在粘土层里的平均土压为2.3bar，在砂层和卵石层中的平均土压为1.2bar左右，盾构机在粘土层里掘进的土压比在卵石层和砂层里掘进的土压高出1bar左右，而在盾构机到达之前前面土体有隆起的趋势但量很小，粘土层段地表隆起的量比卵石层要大，粘土层隆起达2mm，卵石层只有1mm左右，砂层几乎没有隆起的这一过程。产生这一现象的主要原因是因为在粘土层密实性好掘进时比卵石层和砂层中土仓里的水因土压作用不易散失，能使土压建立较高，从而对盾构机前面的土体产生推力以至使地表隆起。粘土层的土压高对前面土体的推力大所以隆起量比卵石层要大。综上所述，盾构机掘进时平均土压建立在1bar-2.3bar之间是符合北京地层的。
以上分析都是采用现场采集的数据，它的横向影响范围只反应了监测时布设的宽度，不能反应出在某一时间段实际应该影响的范围，变化程度也是实际所发生的，只有对这些数据进行回归分析才能掌握相关规律。
从曲线图可以清楚地看到，每一段面的沉降量都不同，与各段的地质等情况有关。最大沉降量的曲线是在隧道正上方处有防空洞，而最小的是在盾构机掘进前对这段地层进行了加固。从曲线图就能看出盾构施工的整个过程当中，监控量测对盾构机的掘进参数指导作用。通过对监测数据的分析，从以上分析的各种图表可以得出：（1）盾构施工能有效控制地表沉降，对地表影响较小；（2）盾构施工时隧道中心地表沉降最大往隧道两侧慢慢变小；（3）盾构机在掘进过程中离刀盘前10m左右的地表稍有隆起，在+5mm左右，盾构机盾尾通过后此处地表沉降变化最大，它的变化量占该点总沉降量的三分之二。
施工监控量测对施工具有重要的是指导意义，监测与施工紧密的结合在一起，监控量测的设计要求与现场施工监测存在较大的差异，所以我们要根据现场施工条件与设计要求相互结合，制定出最佳的监控量测方案，使得监控量测做到“安全监控、设计反馈和指导施工”。
第十六节 运输组织
16.1 工作流程
图3.17—— 运输系统流程图
运输系统由地面运输系统和地下（隧道内）运输系统组成。地面运输系统主要包括龙门吊、管片运输车、渣土车和装载机。地下运输系统主要指轨道运输列车。运输系统的主要作用是将掘进需要的材料（管片、浆液、型钢、钢轨、油脂、泡沫剂等）运到隧道内的掘进现场，并将掘进排出的渣土等运到地面，其运输流程参见【图3.17—— 运输系统流程图】。
16.2 运输能力需求
运输系统是影响盾构掘进速度的重要环节，盾构施工运输系统由地面运输系统和地下（隧道）运输系统组成。地面运输系统主要包括龙门吊、管片运输车、渣土车和挖掘机；地下运输系统主要指轨道运输列车。运输系统的主要作用是将掘进需要的材料（管片、浆液、型钢、钢轨、油脂、泡沫剂等）运到隧道掘进工作面，并将掘进排出的渣土等运到地面。
本工程使用的管片外径为6000mm，环宽为1200mm。盾构机刀盘的直径为6200mm，每环的出土量
V=kπl (D/2)2
K—可松性系数,取1.3～1.4；
D—盾构机直径；
l—管片环宽
代入计算式计算出每环出土量约为47m3 ，在运输组织设计中，按1.4考虑，出土按50 m3考虑。
隧道内配置3列运输列车（参见【图3.18——左线隧道掘进时列车编组示意图】），第一、二列车由5辆土斗车和1辆牵引机车组成，总长约25m。第三列车由2辆管片车、1辆浆液车和1辆牵引机车组成，总长约16m。
隧道弃渣通过皮带输送机装入渣斗后，由电瓶车牵引至工作井口，再由地面15T龙门吊提升至地面，卸渣于渣土存放区内，由挖掘机将渣土直接从渣土存放区装至全封闭运土车上，倒运至弃土场废弃。
图3.18——左线隧道掘进时列车编组示意图
16.3 配置运输系统能力的检算
在运输系统的配置上，必须保证盾构掘进速度。掘进速度按最大12m/天，每天工作24小时计算，即每环的循环时间为144min。
最大运输能力按本区间隧道运输距离最远计算，即以盾构隧道最长距离（此处暂取2560m）计算，隧道为双线轨道，盾构机内为单线轨道，出土车按两列车共10节土斗车运完一环的出土量。
每个循环时间检算如下：
（1）电瓶车的行车速度为10～15km/h，按平均速度12km/h计算，即200m/min。当最大运距为2.2km时需时约11min；
吊一斗渣土需要时间约为5min，一列渣土车共5个斗，需要30min，同样另一列车返回时间约为11min；考虑列车编组调车时间9min，故列车一个往返的运行时间约为20min。
（2）管片拼装和注浆
当掘进完成后即开始进行管片拼装，管片拼装时间控制为40min。注浆作业不占用盾构推进作业循环时间。
（3）掘进（装渣）作业
盾构机设计最大掘进速度为8cm/min，掘进时间按平均4cm/min，则每环掘进时间为30min，考虑到出土中间要换车出土，所以掘进时间定为40min。
（4）管片吊运和浆液运输
当盾构机掘进出土时，可以进行管片的吊运工作，从竖井口吊运一环管片到平板车上用时约为20min。
浆液采用溜管放入浆液斗内，在管片吊放时间内可完成。
第一、二列机车从盾构井处到盾构掘进面装土后返回到盾构井处所需时间约为：15min+20min=35min；第三列机车在盾构井吊土+吊管片时间约为：30min+20min=50min能够满足每一环144min的机车运行需要。
从以上看出，两列机车能够满足双线最长运输需要。
综上，该运输系统能力为：
（1）以掘进一环用三列车设计，隧道内一条线走浆液车和管片车，一条线走两列土车。
（2）推进一环时间为40分钟，管片安装为40分钟，电瓶车速度为12km/h，往返行进时间为20分钟，第一、二列列车上装有5个土斗，第三列列车上装有浆液斗、管片车，吊土、吊管片的时间为50min。
（3）电瓶车从作业面到井口所用时间均按最大运距2500m考虑。
（4）每环的工作最大循环时间是150分钟。
16.4 井口及地面运输系统配置
(1) 移动式龙门吊
现场吊运用一台15t的龙门吊，一台10t的龙门吊，分别负责渣土的吊运、管片的吊运、型钢、钢轨、临时材料、其它材料的吊运等，其主跨度为16m，可同时吊起三块管片，吊钩提升速度为13m/min，龙门吊行车速度为30m/min。
(2) 管片运输车
组织5辆管片运输车，负责将管片从管片厂运到施工现场，每辆车可运输2环管片。每天的管片运入量将根据实际进度确定，一般范围为10～20环/天。
(3) 土方运输车
组织10辆8～12m3的专用密封土方车，负责将土方从现场的渣土场运到弃土场，在政策允许范围内，渣土及时外运。当出现特殊情况造成土方积压时，将采取临时增加运输力量或设置临时渣土堆放场地的办法紧急抢运，做到不影响隧道掘进。
(4) 渣土挖掘机
在现场配置1台装载机，负责渣土的归堆整理及装车外运。
16.5 地下运输系统配置
（1）牵引机车
采用兰州产25T直-交流蓄电池机车，承担列车牵引动力，机车性能完全能满足本工程最大33.5‰坡度的需要，时速达12km/h
（2）渣土运输车
洞内渣土运输车采用5m3平板运输车。车斗与车架可以分离。
（3）管片运输车
采用两台平板运输车，每节车可装载管片3片。
（4）浆液运输车
采用平板运输车上置容量3m3带有卧式搅动叶片的浆液车。
16.6 运输轨道设计
16.6.1 钢轨及轨枕
根据配套设备情况选用24kg/m钢轨，钢轨间距762mm，轨枕间距1200mm。轨枕采用“H200”型钢。
16.6.2 扣件设置
本工程轨道连接选用铁路常用扣件，用普通M24螺栓加防转垫圈代替螺栓旋道钉。扣件由M24螺栓、螺母、平垫圈、弹簧垫圈、扣板、铁座、绝缘缓冲垫板、衬垫等零件组成。
16.6.3 道岔设置
本工程共铺设道岔5副，其中“Y”型道岔2副（放置到盾构机后配套后）， “N”型道岔3副（始发隧道口1个，其它2个根据施工掘进里程再增设），以满足盾构掘进三列车的交叉施工。
16.6.4 轨道连接
（1）轨枕与管片连接
为了避免轨枕破坏管片，需在轨枕两端焊接端板才可放置在管片上，轨枕与管片采用面接触。
（2）钢轨与轨枕连接
钢轨与轨枕采用扣板式扣件连接。
（3）后配套车架由于重量较轻、行进速度较慢，其钢轨与轨枕采用一般连接。
16.7 地下运输线路布置
根据盾构机的掘进能力和电瓶车的运输能力，在隧道内主要铺设双线。在始发处洞口设置“N”型道岔，在盾尾后配套处设置“Y”型道岔，在盾构机内部采用单线铺设。
第十七节 通风
17.1 通风方式
隧道的通风主要采用压入通风为主，排风为辅。在盾构始发井设置大功率的通风机，将地面的新鲜空气送入隧道，利用软风管连接到盾构机的盾尾位置，保证盾构机上有足够的新鲜空气，在盾构机的台车尾部设置较小功率的排风机，将盾构机上的热空气排走。完成热空气交换和补充新鲜空气的功能。使掘进工人在较好的条件下工作。
盾构法隧道施工，盾构机上的各种动力元件及变压器、配电柜等为主要的热源。此外,潮湿、尘土也是洞内环境较差的主要影响因素。采用机械通风才能有效的降温、降湿、降尘和增氧，改善人、机的工作环境。
17.2 风量的估算
隧道内通风量计算依据，一是根据洞内最多工作人数确定供氧风量；二是根据洞内横断面上的最低风速要求计算风量。盾构法施工人员的供氧量完全可以满足；只有最低风速的要求，隧道断面上风速取0.3m/s ，工作面的风量按下式计算:
QW = 60·S·V
式中: QW – 工作面所需要的风量, m3/min
S –隧道断面面积, m2
V - 最低风速 0.12 m/s , 取V = 0.3m/s
则: QW = 60×3.14×2.7×0.3
= 412 m3/min
隧道通风需经过较长距离管道输送，风管接头处会产生漏风，漏风系数
K = Qf / QW
式中: K - 漏风系数 , 取K=1.5
Qf – 风机风量 , m3/min
则: 风机供风量应为:
Qf= 1.5×412 = 618 m3/min= 37080 m3/ h
17.3 通风系统的布置
拟采用直径为800mm单节长度为20m的PVC塑料软风管，并在风管外加Φ6的钢筋环箍，两节风管之间采用拉链加尼龙搭扣进行连接，以降低漏风量和接头连接的可靠性。由于隧道较长，漏风量将随着隧道的延长而增加，根据计算及以往施工的经验，选用2SZ-100A型风机。该风机的参数为：
风量为60000 m3/ h；
风压：4800Kpa；
噪声：88分贝。
风机布置在井内，垂直安装，用基座固定于井壁上，风机增设降噪设备。取风口及进洞口段采用刚性的玻璃钢风管，取风口要有防雨措施，当玻璃钢风管进入隧道后即采用帆布风管。风管在隧道内的固定，在管片纵向连接螺栓上加装一个3mm厚的钢片，钢片与风管的吊挂竿连接（直接挂接或焊接），每一环即1.2m间距，设置一个吊挂点。帆布风管的端头与伸缩风管连接，完成对盾构机及工作面的供风。隧道每延伸100m安装一次帆布风管（5节）。
17.4 通讯与监控
通讯主要依靠内部电话网络，场地办公室设置内部通话系统，各主要生产部门、各重要位置（如竖井口、出土口、浆液站、调度室、盾构机及其控制室、隧道口等）均设置电话，保证场地内的各主要位置通讯畅通无阻。场地与外界的联系利用电信局的有线电话网、移动通讯网和国际互联网，做到沟通无限。详见【图3.19——通讯与监控系统示意图】。
场地监控主要利用监控室和各位置设置的监控设备来实现。在场地内拟设置摄像头8支，分别安装在盾构机螺旋机的出土口、皮带机的出土口，隧道口、出土井口等位置，监视器10台，除每台盾构机控制室安装两台监视器外，其它监视器均安装在地面的监控室内，由土建工程师统一监控和调度。
图3.19——通讯与监控系统示意图
盾构机监控，在盾构机的控制室内，控制掘进的计算机和控制导向的计算机通过专用调制解调器向地面控制室内的监控计算机发送信号，有关数据通过专用数据线传入地面专用调制解调器并进入地面的监控计算机实现储存和显示，将信号传输到打印机可实现数据的纸化提取。
第四章 困难地质条件下盾构隧道施工技术总结
第一节 单一中粗砂或以中粗砂为主的地层施工
1.1 盾构穿越中粗砂及卵石层的施工
根据地质勘察报告，本区间盾构隧道距接收井50m处范围内为上部粉细砂、下部夹卵石圆砾。盾构掘进到此区段时，地表沉降量预计会有所增加，而且盾构掘进过程中会出现刀盘切削扭矩加大，排土困难等现象，是施工过程中的难点之一。
1.2 根据地质勘察报告中土层的物理力学性能参数和隧道埋深、地下水位情况，计算确定此段隧道拱顶土压力理论值为0.1MPa，在盾构掘进过程中以该值和盾构机土仓内土压力传感器读数为依据控制盾构掘进时的土仓压力在0.12MPa～0.15MPa之间，同时严格控制每环出土量在50m3以内，避免超挖。
1.3 调整壁后注浆配比，使浆液的凝结时间和强度适应砂层施工的要求；根据拱顶水土压力调整注浆工艺参数，将掘进过程中盾构机上部注浆压力控制在0.25MPa～0.3MPa之间，下部注浆压力控制在0.3MPa～0.35 MPa之间，同时严格控制每环控制注浆量在3.5m3～5.0m3之间，确保管片与地层之间的空隙被完全充填。结合地表沉降监测，必要时采取二次补浆措施。
1.4 提高泡沫的膨胀率，产生较大的泡沫，阻挡过多的地层中的水进入土仓。加大泡沫注入率，改善刀盘切削条件，减小刀盘切削扭矩和刀具磨损，必要时辅以膨润土浆液，增加土仓中土的粘粒含量，提高土的可排性，降低土的透水性。
1.5 加强地面沉降观测和信息反馈，及时调整优化盾构掘进工艺参数，把沉降控制在允许范围之内。
1.6 停机时保证建立土仓压力，同时采取注入膨润土浆液等必要措施，维持土仓内土压力。
第五章 盾构隧道近接穿越施工技术总结
第一节 近接穿越既有建（构）筑物
1.1穿越既有建（构）筑物工况
北京市轨道交通首都机场线03标段工程包括东直门～三元桥区间左线盾构隧道起于三元桥车站西侧站端，向西穿越三元桥后，进入东外斜街，下穿亮马河桥，到达察慈小区住宅楼西南侧的盾构接收井。左线隧道采用盾构法施工；区间联络通道及风道采用暗挖法施工，风井采用明挖法施工。盾构计划从三元桥车站西端始发，从察慈小区住宅楼西南侧的盾构接收井出洞。
设计线路距接收井665.136m区段范围内为民房区，此区段上方有大量民房（从K0+460—K1+151进入民房区段），房屋普遍建成时间为60~70年代，沿线也存在一些临时建房，在盾构接收井附近过二级风险源察慈小区住宅楼。在右线盾构先行通过后再进行穿越施工难度较大。
1.2 近接穿越工作程序
前期地质雷达探测——盾构正常掘进——管片拼装——同步注浆——二次注浆及深孔注浆——地表沉降监测
1.3既有建（构）筑物加固及地层预加固措施及效果
对既有建（构）筑物加固及地层预加固采用二次注浆及深孔注浆的方式。盾构同步注浆后，由于浆液的脱水，浆液体积收缩会加剧地表的后期沉降量，又由于盾构推力，衬砌和土层间会相互分离，二次注浆能有效地进一步充实背衬和提高止水能力。在盾构常规段以盾尾同步注浆即可满足沉降控制的要求，为保证沉降控制效果，在穿越民房段采用对已完成结构外侧二次补注浆进行加强补浆，控制地面的后期沉降。
二次补注浆安排在当前拼装管片后数第8环管片处开始，对每环管片的16号位起吊孔内装入单向逆止阀并凿穿管片外侧保护层进行注浆，注浆压力控制在0.3~0.4MPa，注浆浆液为1：1水泥-水玻璃双液浆。参照本工程在穿越三元桥的施工经验每环注浆量在3m3~7m3，地面沉降在6mm左右。
如果二次补注浆不能够较好的控制地表沉降，则采用深孔注浆的方法。方法为：在16号位管片位置打设5m长花管，注水泥水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.4MPa。
1.4 同步注浆、补注浆的浆液类型、配比和注浆工艺及参数
同步注浆浆液类型为水泥-水玻璃双液浆，浆液配比为水泥：水玻璃双液浆=1：1，在盾尾对管片进行同步注浆，注浆压力为0.35~0.40MPa。
补注浆包括二次注浆和深管注浆。二次补注浆安排在当前拼装管片后数第8环管片处开始，对每环管片的16号位起吊孔内装入单向逆止阀并凿穿管片外侧保护层进行注浆，注浆压力控制在0.3~0.4MPa，注浆浆液为1：1水泥-水玻璃双液浆。
如果二次补注浆不能够较好的控制地表沉降，则采用深孔注浆的方法。方法为：在16号位管片位置打设5m长花管，注水泥水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.4MPa。
第二节 近接穿越桥桩
2.1近接关系描述
本工程在桩号K2+650~ K2+700线路下穿三元桥。三元桥是机场高速、京顺路连接三环路的节点立交，各个方向的车流在这里交汇，交通繁忙。
盾构隧道和三元桥基础的关系详见下图。
图5.1 盾构隧道和三元桥基础位置关系剖面图
2.2 桥桩施工影响控制标准
左、右线施工前后，对桥桩不均匀累计沉降要不大于5mm
2.3 盾构实际推进参数及推荐的合理推进参数
施工过程中要全速前进，没有特殊情况不得停机，每环的同步注浆压力及方量必须满足要求，压力不满足要求不能进行下一步施工。
建立较高的土仓压力，同时控制进土与出土的方量关系。
2.4 同步注浆、补注浆的浆液类型、配比和注浆工艺及参数
1）、盾尾同步注浆
在施工过程中对注浆应加强管理，注浆操作是盾构施工中的一个关键工序。为防止土体挤入盾尾空隙，必需严格按照“确保注浆压力，兼顾注浆量”的双重保障原则，对注浆量一定要确保在理论计算值的130～200%，并且在实际平均注浆量的合理范围内波动。注浆操作必需有专人完成，在每环掘进完成后必需对注浆量进行记录，当发现注浆量变化较大时，应认真分析其原因，通过加大注浆压力等方法补注，当补注不能进行时必需及时进行二次（三次）补浆。此区域盾构施工采用四点注浆，来控制成型隧道的质量。注浆压力调为3.5bar-4bar，注浆时一定要确保注浆压力，直到地层注满为止。在每环管片拼装结束后，必须进行补浆，在盾尾压力达到设定压力后并维持相对稳定后，方可进行下一环的施工。且为缩短浆液凝结时间将浆液改为水泥砂浆，配比为将原配比中的粉煤灰更换为水泥。根据掌握的反馈信息及时调整浆液的配比，使浆液的配比更科学、更合理。为保证浆液的质量，要对制备浆液的原材料进行严格控制，要定期测定浆液的坍落度、粘性、离析率、凝结时间、抗压强度等。
2）、严格控制二次注浆，做好洞内加固
在盾构常规段以盾尾同步注浆即可满足沉降控制的要求，为保证沉降控制效果，在穿越三元桥段采用对已完成结构外侧二次补注浆进行加强补浆，控制地面的后期沉降。
二次补注浆安排在当前拼装管片后数第8环管片处开始，对每环管片的16号位预留注浆孔安装注浆塞进行注浆，注浆压力控制在0.3~0.4MPa，注浆浆液为水泥-水玻璃双液浆。
3）、三次补注浆加固
盾构施工进入桥区后，管片拼装采用“16位—2位—16位—2位”的拼装方式。若二次补浆不能满足要求，采取三次注浆处理，注浆位置为靠近桥桩的管片2号位，注浆浆液为水泥-水玻璃双液浆。通过管片预留注浆孔用洛阳铲将管片壁后的土体掏挖10m长的孔洞，打入10m长的花管后用水泥浆封堵预留孔周围间隙，再进行补注浆，补注浆的压力控制在0.5~0.6MPa。
第七章 盾构隧道联络通道施工
第一节 联络通道的布置形式
1.1联络通道结构形式
联络通道采用复合式衬砌，拱顶直墙式结构，联络通道初衬厚度为250mm，二衬厚度为300mm（仰拱厚350mm）。在初衬和二衬之间设置柔性外包防水层。
初期支护采用C20早强喷射混凝土，二衬衬砌采用C30钢筋混凝土，抗渗等级S10，细石混凝土保护层采用C15素混凝土。
第二节 联络通道处盾构隧道的管片类型
联络通道处盾构隧道的管片类型为两环混凝土管片，拼装方式采用通缝拼装，拼装位置为适合通道开洞口位置。
第三节 开口施工方法及工艺
破除（切割）联络通道口的混凝土管片前，在通道口处的隧道内架设临时刚性支撑，防止通道位置附近的管片由于管片拆除发生过大变形。加固范围为盾构区间联络通道开口处及相临左右各10环管片，在加固范围内每环管片均设20#H型钢加固环，每块混凝土管片通过安装在提升孔处的钢旋塞与加固钢环焊接连接，加固钢环间用20#H型钢拉结，环内设20#H型钢辐条，加固钢环与混凝土管片间用钢板背紧，每块管片背紧点不少于2处。加固环与拉杆及辐条的连接采用螺栓连接。洞门加固前须先将加固范围内的管片连接螺栓全部复紧。待支撑安装完毕后，利用切割机破除通道洞门处管片。管片正式切割前按照设计提供的方位、尺寸要求，在被切割墙体上准确放线定位。具体施作采用碟式切割方法进行切割，为不损伤无需切割墙体，在每道切割段始端和终端先钻孔，再切割，并确保废弃管片的吊运安全施工。
第四节 接合部防水施工方法及工艺
4.1盾构隧道与联络通道结构接合部防水
盾构隧道与联络通道结构衔接处后浇防水混凝土环梁采用补偿收缩合成纤维防水混凝土或钢纤维防水混凝土浇注，其混凝土强度等级应比联络通道混凝土高一级。它与现浇钢筋混凝土内衬墙、盾构管片的接缝处各设置两道预水膨胀嵌缝胶；并在两道嵌缝胶之间预埋注浆管，注浆管在拱部及两侧拱腰处经由注浆导管引出。
第五节 联络通道施工方法及工艺
5.1联络通道施工工艺流程
联络通道洞门管片支撑注浆加固土体凿除通道开口处混凝土管片洞门补浆超前支护土方分台阶开挖安装钢格栅、挂钢筋网片并喷射混凝土防水层铺设绑扎底板钢筋浇注底板混凝土绑扎拱墙钢筋安装二衬模板浇注拱墙混凝土拆摸并养护其它设施安装。
5.2施工方法
5.2.1洞门凿除施工
1、洞门土体加固
采用洞内双液注浆加固联络通道洞门上下各3m、长10m范围土体。注浆施工主要分两部分进行：首先通过盾构隧道开口段两环及左右各三环钢筋混凝土管片的吊装孔插管注浆加固，其次在开洞门的混凝土区域钻孔注浆，最后待洞门部位管片拆除后，对其他区域进行补充注浆施工。
图5-2 联络通道注浆加固平面示意图
图5-3 联络通道开口处注浆加固平、断面示意图
图5-4 联络通道洞门补充注浆示意图
2、洞门凿除施工
破除（切割）联络通道口的混凝土管片前，在通道口处的隧道内架设临时刚性支撑，防止通道位置附近的管片由于管片拆除发生过大变形。加固范围为盾构区间联络通道开口处及相临左右各10环管片，待支撑安装完毕后，利用切割机破除通道洞门处管片。管片正式切割前按照设计提供的方位、尺寸要求，在被切割墙体上准确放线定位。具体施作采用碟式切割方法进行切割，为不损伤无需切割墙体，在每道切割段始端和终端先钻孔，再切割，并确保废弃管片的吊运安全施工，参见图5-5。
图5-5联络通道管片切割示意图
3、马头门施工
为了保证施工安全，把管片分为上下分为两部分进行破除，先进行上半部分施工。打开管片后，如图5-6所示在拱部的开挖轮廓线上方进行超前小导管支护体系施工，超前小导管长度2.5m，环向间距300mm布置。小导管注1：1水泥水玻璃双液浆。待加固体强度形成后进行上台阶的开挖，直接安装第三榀钢格栅形成支护结构，待上台阶完成5米后进行下半部分的管片破除与下台阶的开挖。待洞体贯通后，在第三榀格栅处向管片上方打设长度2.5m，环向间距300mm布置的超前小导管，小导管注1：1水泥水玻璃双液浆，再破除喷射砼，按照图纸进行反挖完成第一、二榀格栅的施工。
图5-6 马头门超前小导管施工示意图
4. 2. 2超前支护施工
联络通道土方开挖前，采用超前小导管注浆加固土体。小导管采用DN32的钢管加工，每根长度为2.5m，在导管中段以梅花形均布小孔/前端加工成锥形。小导管沿拱顶环向布置，间距30cm，外插角为 5°~10°，沿隧道纵向每两榀格栅打设一道小导管，导管必须穿过前榀钢拱架中腹。小导管施工前喷射混凝土将工作面封闭，沿开挖轮廓线测放出小导管钻设位置。小导管使用小钻机钻孔施工，其孔深略大于导管长度。注浆前用压缩空气将管内积物吹净，孔口采取暂时封堵措施。注浆时，将钢管尾部及孔口周边空隙封堵，钢管尾部使用止浆塞，孔周边用快凝水泥进行封堵。采用水泥、水玻璃浆液浆进行注浆加固，浆液在现场配制，配制的浆液应与注浆速度相应，浆液必须在规定时间内用完，禁止任意延长停放时间。注浆时应注意检查各连接管件的连接状态，对注浆速度应严格控制，注浆压力经试验确定，一般为0.3～0.5MPa。注浆后2小时方可进行土方开挖。
CT4联络通道上方为交通量非常大的机场高速路，为保证路面安全减少地表沉降，在本段联络通道进行施工时采用双层小导管，第二层小导管打设角度为30°~ 45°。
4. 2.3土方开挖
1、联络通道土方开挖
土方开挖采用留核心土上下台阶法施工，施工时，先开挖拱部土方，开挖完成后立即进行拱部支护（安装钢格栅、喷射混凝土），并施作锁脚锚管，然后开挖核心土体，并进行下导洞的初期支护，初期支护封闭，上下台阶间距保持3.0m。开挖采用探挖的方法，即采用5m洛阳铲向前探挖，以了解前方土及地下水情况，待旁站人员确认安全不需要处理后进行开挖作业。开挖3m后，再进行地层的探挖。
开挖时以激光点控制开挖尺寸，严禁欠挖，并随时注意土体变化，做到“快开挖、快封闭”。
拱部开挖后尽早封闭，尽量减少顶部土方悬空时间，施工过程中密切注意掌子面土层情况，在地层变化处需对掌子面地层性状做描述，并作好记录。联络通道断面纵向施工步骤图参见图5-7。
图5-7联络通道断面纵向施工步骤图
4. 2. 5防水施工
联络通道的防水采用1.5mm厚EVA塑料防水板进行防水全包处理，在防水层内表面设置注浆系统，塑料防水板缓冲层材料采用400g/m2的无纺布。防水敷设前先对基面进行修整处理，然后铺设无纺布和EVA防水板，防水敷设后，在防水层表面铺设无纺布作为保护层，防水层采用无钉铺设双焊缝施工工艺。结构二衬施工前，在拱顶部位预埋注浆管，结构施工完毕后对拱顶部位进行二次注浆处理，将拱顶部位二衬与防水板之间的空隙填充密实。
4. 6二衬施工
隧道二次衬砌为钢筋混凝土结构，混凝土标号为C30，防水等级S10。
通道二衬混凝土浇注分三步进行，先浇注底板混凝土，再支立模板支撑体系浇注边墙混凝土，最后浇注拱部混凝土。纵向以8m为一段进行施工。
1、工艺流程
A、绑扎底板钢筋浇注底板混凝土绑扎边墙与拱部钢筋架设模板支撑体系封堵头模板浇注边墙与拱部混凝土拆模并养护。
图5-8 隧道二次衬砌施工工艺流程
B、绑扎底拱钢筋浇注底板混凝土绑扎边墙钢筋架设模板支撑体系封堵头模板浇注边墙混凝土分段拆除下部临时横撑绑扎边墙钢筋浇注边墙。
2、施工方法
（1）底板混凝土施工
1）底板混凝土浇注前在两侧边墙上设置底板标高控制线，并在底板中部钢筋上焊接直立短钢筋，其上设置底板标高控制点。
2）与区间管片相接处设置变形缝，在底板混凝土浇注前将止水带固定好。
3）混凝土浇注使用混凝土地泵泵送，插入式振捣棒振捣密实。混凝土振捣时要防止破坏防水层。
4）混凝土表面使用刮杠挂平，再用木抹子赶浆，最后用铁抹子压光。
5）在底板混凝土初凝前插入一些短钢筋，用以固定边墙与拱部模板支撑体系。
（2）边墙与拱部施工
1）模板及支撑体系
A．边墙与拱部模板采用钢模板拼装，采用组合式钢管拱架、600×600碗扣式脚手架及φ48钢管配合可调支撑作为纵横向和斜向支撑，形成二衬模板支撑体系。
B．先安装钢管拱架，拱架间使用φ48钢管连接，拱架加工时在拱脚与边墙节点处采用铰接方式。再架设碗扣式支架，在边墙处横向设置φ48钢管与可调支撑，在拱部碗扣支架立杆顶部设置可调支撑，并设置φ48钢管和可调支撑作为斜撑，可调支撑与钢管拱架间横向设置5×10cm方木。
C．钢管拱架与支架架设完成后，进行模板拼装。模板采用定型钢模板，模板与钢管拱架间使用卡具与弯钩螺栓连接固定。每个施工段拱顶部设置一个混凝土泵送口，每两个泵送口间设置一根φ32钢管，钢管上端贴近防水层，作为混凝土浇注时的排气口和二衬背后注浆口；边墙每侧每隔2m设置一个混凝土泵送口。最后安装端头模板。
D．模板拼装完成后，调节边墙与拱部的可调支撑，使模板内边线与通道二衬轮廓线一致，同时拱顶模板要预留20mm的沉落量。
E．模板与支撑体系组装完成后要检查验收，包括支架的稳定性、模板的密封性、通道中心线及轮廓线。
图5-9 横通道二衬支模示意图
（3）混凝土浇注
联络通道采用C30模筑混凝土浇注。混凝土采用预拌混凝土，二次倒运到达工作面，人工入模浇捣混凝土。混凝土浇注时边墙部分从两侧浇注口灌入，要对称浇注，每次浇注的高度为50~60cm；拱顶部混凝土由顶部浇注口灌入。混凝土浇注过程中要随时检查支撑体系的稳定及模板的变形情况，发现问题及时处理。
（4）拆摸及养护
二衬摸板拆摸时混凝土强度不得小于设计强度的80%，因此拆摸时间由同条件养护试块的强度确定。拆摸后要喷水养护时间不少于7d。
（5）二衬背后注浆
二衬拆模后，混凝土强度达到设计要求后，进行背后注浆来充填二衬与防水层间的孔隙，增强混凝土的密实度，提高防水质量。利用预埋的注浆管注入水泥浆，水灰比为0.6~1.25，同时为减少水泥浆泌水，在水泥浆中掺入减水剂。注浆压力不要过高，只要克服注浆管阻力和二衬与防水层间空气阻力即可，注浆压力控制在0.3Mpa，压力超过0.5MPa时停止注浆。
第八章 盾构隧道工程经济分析
第一节 成本影响因素及分析
1、地质条件：地质条件直接影响施工掘进速度、刀具的磨损及更换频率、密封舱添加材料、壁后注浆量； 2、地表建筑物：建筑物的重要程度、基础及结构的完好程度、地下管线自身的完好度等因素。
第二节 地面配套设备费用
1、龙门吊进、出场及基础：20万元/台;
2、浆液站进、出场及基础：16万元/座;
3、积土坑制作：15万元；
4、盾构井临时设施：30万元。
第三节 盾构始发井、接收井单位造价
始发井及接收井单位造价均为200万元。
第四节 标准区间隧道单位造价
盾构隧道单位工程实际造价
1、支座及反力架约25万元
2、出洞地层加固约30万元
3、接收段地层加固约30万元
4、掘进（元/环）约1.2万元
5、管片（元/环）（含施工费用）约1.2万元
6、止水条（含施工费用）约700元/环
7、盾构密封油脂（含施工费用）约500元/环
8、背后注浆（含施工费用）约1100元/米
9、密封舱添加材料约1300元/米
第五节 各种近接穿越施工的措施费用
1、穿越道路：40万元/条；
2、桥梁：50万元/座。
关键词：灰岩白云岩地质 隧道 光面爆破 施工技术
中图分类号：U455.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0068-02
1 工程概况
团寨隧道位于贵州省都匀市西郊，全长2013.93 m，最大埋深约300 m。设计为客专双线隧道，设计时速250 km/h。隧道开挖断面约140 m2，净宽约12.8 m，净高约8.7 m。全隧穿越的围岩以较完整的灰岩、白云岩为主，其中有III级围岩1039 m。下面就灰岩白云岩地质隧道的光面爆破施工技术做如下总结。
2 超欠挖影响
严重的超欠挖会浪费资源、增加成本、加大施工难度，主要表现在以下几点。
（1）增加弃渣量，浪费机械和增加耗时。
（2）超挖部分回填，增加混凝土用量和加大工程量。
（3）欠挖直接影响衬砌结构厚度，处理费工、费时、耗材。
（4）超欠挖形成的褶皱面，既影响外观质量，又不利混凝土喷射、防水板铺挂，致使工序难以正常衔接，不利于施工组织。
（5）局部严重的超欠挖会产生应力集中，影响围岩的稳定能力，岩体易崩落、掉块，给施工造成安全隐患。
要尽量减小由于超欠挖带来的不利影响，必须针对不同的围岩地质，选取适宜的爆破参数。
3 光面爆破参数选择
团寨隧道设计要求III级围岩采用上下台阶法施工，III级围岩段隧道主要以较完整的灰岩白云岩地质为主。在实际施工中，上台阶高度为7.63 m。
光面爆破的主要参数有：不耦合系数（k）、最小抵抗线（W）、周边眼间距（E）、周边眼密集系数（μ）、和装药集中度（γ）。
3.1 不耦合系数（k）
3.2 最小抵抗线（W）
最小抵抗线即光面层厚度，光爆效果的好坏，除受周边眼间距的周边装药结构参数的影响外，更主要受到最小抵抗线的影响，光面层厚度不仅影响周边眼裂纹的形成，而且还影响着光面层的破碎和开挖后隧道围岩的稳定，因此确定合理的光面层厚度对提高光面爆破效果有积极的作用。
3.3 周边眼间距（E）
周边眼原则上应布置于设计轮廓线上，施工中因受凿岩机机型的限制，同时为方便施工，需向外偏斜3°～5°，使眼底落在轮廓线外10 cm处。
确定周边眼间距E值，根据试验，光爆周边孔间距一般为E=（8～18）d（d为炮眼直径）。团寨隧道炮眼直径d=42 mm，根据软岩和层理节理发育的岩层眼间距应小而最小抵抗线应大、坚硬稳定的岩层眼间距应大而最小抵抗线应小的原则，验算确定E的取值范围为10～13 d，再经现场爆破试验最终确定周边眼间距E取值为50 cm时，能有效控制爆破轮廓，减少超欠挖。
3.4 周边眼密集系数（μ）
周边眼密集系数是指孔距E与最小抵抗线W之比值，即μ=E/W。μ值的大小，对光面爆破效果影响最大，下面从三种不同情况进行说明。
（1）当μ=E/W≈2时，孔间距值E偏大，而W值偏小，爆破后形成两个单独的爆破漏斗。
（2）当μ=E/W≈1时，如果两炮眼同时起爆，压缩波到达自由面前，即可完成孔间裂隙的贯通，形成光面。如不同时起爆，另一炮眼起临空面作用，也可达到光面爆破效果。
（3）当μ=E/W≈0.5时，不管是否同时起爆，压缩波到达自由面时，首先到达相邻炮孔，不仅产生裂缝，并使该孔岩石深度破坏，对岩体扰动大，也极易造成超挖，达不到光面爆破的效果。
实践表明，当μ=0.7～1.0时，爆破后的光面效果较好，硬岩中取大值，软岩中取小值。在团寨隧道施工的III级围岩开挖时，μ取1.0时光爆效果最好。
3.5 装药集中度（γ）
装药集中度是指单位长度炮眼中装药量的多少（g/m）。为了控制裂隙的发育，保持新壁面的完整稳固，在保证沿炮眼连心线破裂的前提下，尽可能少装药。软岩中一般可用70～120 g/m，中硬岩中为120～300 g/m，硬岩中为300～350 g/m。
4 炮眼数量及装药量参数设计
4.1 炮眼数量
4.2 每循环装药量
5 掏槽眼形式
由于开挖面积较大，施工中采用楔形掏槽。炮眼与开挖面间的夹角α、上下两对炮眼的间距a、同一平面上一对掏槽眼眼底间距b，是影响掏槽效果的重要因素，施工中夹角α取75°，a值取50 cm，b值取65 cm。
结合上述方法，亦可计算出下台阶爆破参数。总结III级围岩每一循环爆破参数见（表1）。
6 起爆网络设计
爆破振动与同段起爆的炸药量密切相关，采用非电毫秒雷管微差起爆技术，不但控制单段雷管的起爆药量，又能有效地控制每段雷管间的起爆时间，使爆破振动波不叠加。这样既能保证岩石破碎达到理想爆破效果，又能消除爆破振动的有害效应。隧道采用孔内同段、孔外微差的起爆网络，在掏槽眼、辅助眼、底板眼及周边眼中，起爆药量较大段别雷管间隔时差不小于20 ms，起爆雷管采用国产系列非电毫秒雷管，这样可以使爆破振动速度降低30%。使用非电毫秒延时雷管段别1、3、5、7、9、11、13、15，起爆顺序为：掏槽眼—辅助眼—周边眼—底板眼。
7 起爆效果
8 主要施工机械设备及人员配置
（1）YT-28气腿式凿岩机15台，人员16人。
（2）电动空压机20 m3的4台。
（3）开挖台架一个。
（4）火工品：乳化炸药、毫秒雷管。
（5）ZL50装载机2台。
（6）15T自卸汽车4辆。
（7）卡特220型挖掘机。
9 施工注意事项
（1）测量人员严格按钻爆设计图进行测量放样，准确定出炮眼（尤其是周边眼）的位置。
（2）辅助眼及周边眼孔底要尽可能保持在同一平面上，以获得爆破后较平整的掌子面，方便下一循环施工。
（3）为了减少振动、飞石及噪声，保证洞内初期支护及作业安全，炮孔加强堵塞，避免飞石溢出，降低噪声，减弱振动，并让机械、人员撤出安全距离。
关键词：隧道、软弱围岩、施工、总结
中图分类号：U45 文献标识码： A
1 工程施工特点
1.1围岩风化程度较高
浅埋及软弱围岩隧道围岩多为强风化、全风化，全部或部分围岩呈砂土状、土夹石状或泥夹石状。
浅埋及软弱围岩隧道围岩风化程度较高，当该围岩受到轻微扰动时，往往就会失去自稳能力，出现掉块、脱落，控制不当甚至会坍塌冒顶。
2 施工技术及控制要点
2.1暗洞进洞前施工准备
由于隧道洞口一般为浅埋段，施工时应采取一定的技术措施，确保洞口的稳定，为进洞做好准备。
边仰坡开挖应避开雨季，开挖前应施作好截水天沟，边仰坡应自上而下开挖，坡面可能滑塌的土及危石应全部清除，边仰坡开挖完成后，应及时施作临时防护措施。
2.2超前支护
超前支护主要划分为超前管棚、超前小导管。超前管棚在前文已做了介绍，本节重点总结超前小导管施工技术。
超前小导管管体材料为无缝钢管，需根据不同的围岩级别选择不同的直径及壁厚，管身前端钻设直径为1.0cm的浆液扩散孔，尾端预留1.0～1.5m的止浆段。小导管长度为4.0～5.0m，外插角为10?～15?，小导管前端加工为锥形，便于插入，尾端与钢架焊接形成完整的临时支护体系。注浆时，浆液通过管身的浆液扩散孔渗入围岩，起到固结加固围岩的作用。
两个循环的小导管应有1.0～1.5m的搭接，当下一循环的开挖时，应注意观察验证已施工完的超前小导管的施作质量，并作好记录，指导后续施工。
图3-1 使用风动钻机送顶超前小导管
2.3开挖
软弱围岩隧道开挖应以“新奥法”的少扰动、短进尺、弱爆破、紧封闭为总体指导思想，同时，施工时严格依照原铁道部【120号】文的规定的每循环开挖进尺及施工步距要求，即Ⅴ级围岩上台阶每循环开挖控制在1榀钢架间距，下台阶开挖为两榀钢架间距，仰拱至掌子面的距离不得大于35m，二衬至掌子面的距离不得大于70m。
开挖前应编制详细的施工技术交底，对开挖工法、中线及高程、预留变形量、超欠挖等作出明确要求。
2.4初期支护
由于钢架施工直接关系到净空、二衬厚度、喷射混凝土平整度、初期支护施工质量等重要技术指标，个人认为钢架施工是初期支护最重要的环节，因此本节重点介绍钢架施工技术及控制要点。
2.4.1钢架的加工制作
施工前应按设计尺寸绘制钢架详细尺寸图，便于加工厂下料加工。钢架尺寸应充分考虑施工误差及预留变形量，施工前期应遵循宁大勿小的原则，施工过程中根据监控量测成果适当调整，此项将在3.10中做详细总结。
考虑到受力及对拼装的影响，钢架连接板及连接角钢必须采用钻孔机钻孔，不得使用氧气乙炔烧焊。
第一榀钢架加工完毕后应在平整的水泥地试拼，检查拼装后钢架整体轮廓尺寸是否符合设计要求，对于格栅钢架，还应检查平面翘曲是否符合要求。钢架在试拼无误后，方可用于洞内施工。
2.4.2钢架的安装
钢架加工完成后，宜尽早使用。在运往洞内时，应轻拿轻放，防止钢架受损变形。
掌子面完成排险及断面检查后，测量放样钢架位置，放样点用红色喷漆及水泥钉标记于掌子面，钢架应严格按照放样点支立，钢架必须落底于牢固的基础上，两节钢架间螺栓必须使用专用扳手旋紧加固。相邻两榀钢架间距误差不得大于10cm，并且设置纵向连接。钢架施工完成后应及时落底接长，封闭成环，改善其受力状态。
2.4.2完善初期支护体系
钢架支立完毕后，应打设系统锚杆，铺挂钢筋网片，并与钢架焊接形成整体。
喷射混凝土施工为初期支护施工的最后一道程序，喷射时应控制风压（R0.5Mpa）及角度（90?），减少回弹量并保证混凝土密实度，喷射混凝土应自下而上分层、分段进行，喷射面层时应重点控制平整度。若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加倾斜，保证钢架背后密实无空洞。
2.5临时支护
临时支护主要包括锁脚钢管及临时钢架，主要作用为控制钢架沉降。钢架固定好后，应打设锁脚钢管，钢架与锁脚钢管间角度为45?，并采用Φ22“U”型钢筋进行可靠焊接。锁脚钢管施作简单易行，可有效的限制钢架下沉，因此，软弱围岩及不良地质段可适当增加锁脚钢管数量（钢架与锁脚钢管采用Φ22“U”型钢筋焊接如下图所示）。
图3-2采用Φ22“U”型钢筋焊接 图3-3打设双层锁脚钢管
2.6仰拱
3.6.1软弱围岩段仰拱施工注意事项
软弱围岩隧道仰拱应遵循开挖多少、封闭多少的原则，一次开挖长度不得超过3.0m。开挖标高、中线、轮廓应符合设计要求，基底不得有虚渣、积水。开挖完成后及时组织支立钢架，喷射混凝土封闭。
图3-4 采用4步CD法施工时，仰拱钢架施工
2.7二次衬砌
3.7.1二次衬砌施作条件：
①二次衬砌施工应满足施工步距要求，二次衬砌到掌子面距离：Ⅳ围岩不得大于90m，Ⅴ级围岩不得大于70m。 ②二次衬砌应在初期支护基本稳定后方可施作。
③为确保二衬厚度，施作二次衬砌前应进行初支断面扫描，有侵限的应处理合格后方可施作二次衬砌。
④初支面有股状及大面积散状渗漏水的，在敷设防水板前应进行引排处理，确保二衬混凝土施工质量。
⑤二次衬砌施工前，应检查喷射混凝土的平整度，尤其是Ⅲ级围岩光爆地段，如平整度不合格，在二衬混凝土浇筑完成后，拱顶防水板背后会有空洞产生。因此对于平整度不足部位需补喷混凝土。
⑥二次衬砌施工前，应清除初期支护表面的尖锐物、凸出物。需注意的是上台阶与下台阶连接钢板的位置，由于喷射上台阶时，存在喷射混凝土堆积的现象，易造成该部位侵限，施工时应注意。
3.7.2二次衬砌防排水施工
二次衬砌防排水施工技术总结已在《高速铁路隧道工程防排水施工技术控制要点及优化措施》中做了详细介绍，本节不再累述。
证，以便准确的指导施工。
2.8监控量测
监控量测应作为关键工序纳入施工组织设计。监控量测必须紧接开挖、支护作业，按照设计要求进行布点和监测，并根据现场情况及时调整量测的项目和内容。
监控量测应为施工管理提供一下信息：
1.围岩和支护的稳定性，二衬可靠性的信息
2.二次衬砌合理的施作时间
3.为施工中调整围岩级别，调整预留变形量，修改支护系统设计和变更施工方法提供依据。
监控量测的主要项目为，洞内、外观察，拱顶下沉、净空变化。
监控量测点必须及时埋设，开挖支护后2小时内读取原始数据。监控量测点要设置标识牌，标识里程、设点时间等相关信息。
隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距：Ⅳ级围岩不得大于10m，Ⅴ级围岩不得大于5m。隧道浅埋。隧道浅埋等地段，地表必须设置监控网点并实施监测，当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm时，应暂掘进，并及时分析原因，采取处理措施。
监控量测的频率应随着围岩的沉降速率而调整。
关键词：隧道、软弱围岩、施工、总结
中图分类号：U45 文献标识码： A
1 工程施工特点
1.1围岩风化程度较高
浅埋及软弱围岩隧道围岩多为强风化、全风化，全部或部分围岩呈砂土状、土夹石状或泥夹石状。
1.2自稳能力差
浅埋及软弱围岩隧道围岩风化程度较高，当该围岩受到轻微扰动时，往往就会失去自稳能力，出现掉块、脱落，控制不当甚至会坍塌冒顶。
2 施工技术及控制要点
2.1暗洞进洞前施工准备
由于隧道洞口一般为浅埋段，施工时应采取一定的技术措施，确保洞口的稳定，为进洞做好准备。
边仰坡开挖应避开雨季，开挖前应施作好截水天沟，边仰坡应自上而下开挖，坡面可能滑塌的土及危石应全部清除，边仰坡开挖完成后，应及时施作临时防护措施。
2.2超前支护
超前支护主要划分为超前管棚、超前小导管。超前管棚在前文已做了介绍，本节重点总结超前小导管施工技术。
超前小导管管体材料为无缝钢管，需根据不同的围岩级别选择不同的直径及壁厚，管身前端钻设直径为1.0cm的浆液扩散孔，尾端预留1.0～1.5m的止浆段。小导管长度为4.0～5.0m，外插角为10?～15?，小导管前端加工为锥形，便于插入，尾端与钢架焊接形成完整的临时支护体系。注浆时，浆液通过管身的浆液扩散孔渗入围岩，起到固结加固围岩的作用。
两个循环的小导管应有1.0～1.5m的搭接，当下一循环的开挖时，应注意观察验证已施工完的超前小导管的施作质量，并作好记录，指导后续施工。
图3-1 使用风动钻机送顶超前小导管
2.3开挖
软弱围岩隧道开挖应以“新奥法”的少扰动、短进尺、弱爆破、紧封闭为总体指导思想，同时，施工时严格依照原铁道部【120号】文的规定的每循环开挖进尺及施工步距要求，即Ⅴ级围岩上台阶每循环开挖控制在1榀钢架间距，下台阶开挖为两榀钢架间距，仰拱至掌子面的距离不得大于35m，二衬至掌子面的距离不得大于70m。
开挖前应编制详细的施工技术交底，对开挖工法、中线及高程、预留变形量、超欠挖等作出明确要求。
2.4初期支护
由于钢架施工直接关系到净空、二衬厚度、喷射混凝土平整度、初期支护施工质量等重要技术指标，个人认为钢架施工是初期支护最重要的环节，因此本节重点介绍钢架施工技术及控制要点。
2.4.1钢架的加工制作
施工前应按设计尺寸绘制钢架详细尺寸图，便于加工厂下料加工。钢架尺寸应充分考虑施工误差及预留变形量，施工前期应遵循宁大勿小的原则，施工过程中根据监控量测成果适当调整，此项将在3.10中做详细总结。
考虑到受力及对拼装的影响，钢架连接板及连接角钢必须采用钻孔机钻孔，不得使用氧气乙炔烧焊。
第一榀钢架加工完毕后应在平整的水泥地试拼，检查拼装后钢架整体轮廓尺寸是否符合设计要求，对于格栅钢架，还应检查平面翘曲是否符合要求。钢架在试拼无误后，方可用于洞内施工。
2.4.2钢架的安装
钢架加工完成后，宜尽早使用。在运往洞内时，应轻拿轻放，防止钢架受损变形。
掌子面完成排险及断面检查后，测量放样钢架位置，放样点用红色喷漆及水泥钉标记于掌子面，钢架应严格按照放样点支立，钢架必须落底于牢固的基础上，两节钢架间螺栓必须使用专用扳手旋紧加固。相邻两榀钢架间距误差不得大于10cm，并且设置纵向连接。钢架施工完成后应及时落底接长，封闭成环，改善其受力状态。
2.4.2完善初期支护体系
钢架支立完毕后，应打设系统锚杆，铺挂钢筋网片，并与钢架焊接形成整体。
喷射混凝土施工为初期支护施工的最后一道程序，喷射时应控制风压（R0.5Mpa）及角度（90?），减少回弹量并保证混凝土密实度，喷射混凝土应自下而上分层、分段进行，喷射面层时应重点控制平整度。若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加倾斜，保证钢架背后密实无空洞。
2.5临时支护
临时支护主要包括锁脚钢管及临时钢架，主要作用为控制钢架沉降。钢架固定好后，应打设锁脚钢管，钢架与锁脚钢管间角度为45?，并采用Φ22“U”型钢筋进行可靠焊接。锁脚钢管施作简单易行，可有效的限制钢架下沉，因此，软弱围岩及不良地质段可适当增加锁脚钢管数量（钢架与锁脚钢管采用Φ22“U”型钢筋焊接如下图所示）。
图3-2采用Φ22“U”型钢筋焊接 图3-3打设双层锁脚钢管
2.6仰拱
3.6.1软弱围岩段仰拱施工注意事项
软弱围岩隧道仰拱应遵循开挖多少、封闭多少的原则，一次开挖长度不得超过3.0m。开挖标高、中线、轮廓应符合设计要求，基底不得有虚渣、积水。开挖完成后及时组织支立钢架，喷射混凝土封闭。
图3-4 采用4步CD法施工时，仰拱钢架施工
2.7二次衬砌
3.7.1二次衬砌施作条件：
①二次衬砌施工应满足施工步距要求，二次衬砌到掌子面距离：Ⅳ围岩不得大于90m，Ⅴ级围岩不得大于70m。
②二次衬砌应在初期支护基本稳定后方可施作。
③为确保二衬厚度，施作二次衬砌前应进行初支断面扫描，有侵限的应处理合格后方可施作二次衬砌。
④初支面有股状及大面积散状渗漏水的，在敷设防水板前应进行引排处理，确保二衬混凝土施工质量。
⑤二次衬砌施工前，应检查喷射混凝土的平整度，尤其是Ⅲ级围岩光爆地段，如平整度不合格，在二衬混凝土浇筑完成后，拱顶防水板背后会有空洞产生。因此对于平整度不足部位需补喷混凝土。
⑥二次衬砌施工前，应清除初期支护表面的尖锐物、凸出物。需注意的是上台阶与下台阶连接钢板的位置，由于喷射上台阶时，存在喷射混凝土堆积的现象，易造成该部位侵限，施工时应注意。
3.7.2二次衬砌防排水施工
二次衬砌防排水施工技术总结已在《高速铁路隧道工程防排水施工技术控制要点及优化措施》中做了详细介绍，本节不再累述。
证，以便准确的指导施工。
2.8监控量测
监控量测应作为关键工序纳入施工组织设计。监控量测必须紧接开挖、支护作业，按照设计要求进行布点和监测，并根据现场情况及时调整量测的项目和内容。
监控量测应为施工管理提供一下信息：
1.围岩和支护的稳定性，二衬可靠性的信息
2.二次衬砌合理的施作时间
3.为施工中调整围岩级别，调整预留变形量，修改支护系统设计和变更施工方法提供依据。
监控量测的主要项目为，洞内、外观察，拱顶下沉、净空变化。
监控量测点必须及时埋设，开挖支护后2小时内读取原始数据。监控量测点要设置标识牌，标识里程、设点时间等相关信息。
隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距：Ⅳ级围岩不得大于10m，Ⅴ级围岩不得大于5m。隧道浅埋。隧道浅埋等地段，地表必须设置监控网点并实施监测，当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm时，应暂掘进，并及时分析原因，采取处理措施。
监控量测的频率应随着围岩的沉降速率而调整。
2.9小结
在浅埋及软弱围岩隧道施工前，应按设计图纸，有针对性的编制详细的施工技术交底，并在现场施工过程中加以验证及改进；针对可能存在的安全风险，应进行充分的论证，编制详细的安全交底。浅埋及软弱围岩隧道施工时，应重点控制开挖进尺及施工步距，加强超前地质预报及监控量测工作，如有异常情况，应及时调整设计参数，确保施工安全。
