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6.2.3 掘进过程中姿态控制

由于隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进会产生一定的偏差。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，并造成地应力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控制掘进方向，及时有效纠正掘进偏差。

1、盾构掘进方向控制

结合本标段盾构区间的特点，采取以下方法控制盾构掘进方向: （1）采用自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测

该系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够全天候在盾构机主控室动态显示盾构机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。据此调整控制盾构机掘进方向，使其始终保持在允许的偏差范围内。

随着盾构推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位。为保证推进方向的准确可靠，拟每周进行两次人工测量，以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态，确保盾构掘进方向的正确。

（2）采用分区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，通过分区操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向。

推进油缸按上、下、左、右分成四个组，每组油缸都有一个带行程测量和推力计算的推进油缸，根据需要调节各组油缸的推进力，控制掘进方向。

仿形刀一般在小半径曲线施工的时候才使用，使用仿形刀的目的是减少土抗力,使盾构姿态容易得到控制。通常情况下刀盘周边刀具的超挖即可满足一般的曲线施工的要求，仿形刀伸出长度的大小取值以能顺利实现转弯施工和不造成过大的单侧顶力为原则。

在利用仿形刀进行施工时，一定要注意控制好推进速度，使单位时间内推进的距离和仿形刀的工作能力相配，超挖量可以通过计算来分析确定。使用仿形刀掘进时最大超挖量M可由下式求得：

M?l2D??L??4?R?0????2??2??22式中R为隧道中心线处曲线半径，D0为盾构机直径，L为盾构机机身长度 曲线段施工时，由于对地层及结构衬砌的扰动较大，因此需加强地表及洞内的监测工作，并及时根据监测的结果优化施工参数。

2、盾构掘进姿态调整与纠偏

在实际施工中，由于管片选型错误、盾构机司机操作失误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；在线路变坡段或急弯段掘进过程中，有可能产生较大的偏差，这时就要及时调整盾构机姿态、纠正偏差。

（1）参照上述方法分区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）在曲线段和变坡段，加大对千斤顶进行控制在轴线允许偏差范围内提前进入曲线段掘进来纠偏。

（3）当滚动超限时，就及时采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。 3、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）根据掌子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。达到警戒值时及时实行纠偏程序。

（3）蛇行修正及纠偏时缓慢进行，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，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）推进油缸油压的调整不宜过快、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，确保拼装质量使管片端面尽可能与计划的掘进方向垂直。 6.2.4 管片拼装

管片选型确定后，管片安装的好坏直接关系到隧道的外观和防水效果。一般情况下，

管片安装采取自下而上的原则，具体的安装顺序由封顶块的位置确定。管片采用C50钢筋混凝土，防水等级S10，宽度为1200mm，厚度为300mm，内径为5400mm，外径为6000mm。区间采用左转环、右转环、标准环三种管片，转弯环管片最大的楔形量为48mm。每环管片由六块组成，分别为三块标准块、两块邻接块和一块封顶块。管片采用错缝拼装方式，每环管片环向接缝采用12根M24弯螺栓连接，纵向接缝用10根M24弯螺栓连接。

1、管片安装程序

参见【图6.2-1 管片安装工艺流程图】

管片止水条及衬垫粘贴 盾构掘进 管片选材、下井及运输 掘进一环距离 盾尾清理 管片吊装至拼装区 管片就位 推进缸顶紧 就位管片 管片螺栓连接 管片环脱离盾尾后二次紧固 缩回安装位置油缸 图6.2-1 管片安装工艺流程图

2、管片安装方法

管片由管片车运到隧道内后，由专人对管片类型、龄期、外观质量和止水条粘结情况等项目进行最后一次检查，检查合格后才可卸下。管片经管片吊车按安装顺序放到管片输送机上，掘进结束后，再由管片输送机送到管片拼装机工作范围内等待安装。

（1）管片选型以满足隧道线型为前提，重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。

（2）管片安装必须从隧道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。安装第一块管片时，用水平尺与上一环管片精确找平。

（3）安装邻接块时，为保证封顶块的安装净空，安装第五块管片时一定要测量两邻接块前后两端的距离（分别大于C块的宽度，且误差小于+10mm），并保持两相邻块的内表面处在同一圆弧面上。

（4）封顶块安装前，对止水条进行润滑处理，安装时先径向插入2/3，调整位置后缓慢纵向顶推。

（5）管片块安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力大于稳定管片所需力，达到规定要求，然后方可移开管片拼装机。

（6）管片安装完后，在管片脱离盾尾后要对管片连接螺栓进行二次紧固。 3、管片拼装质量控制

（1）成环环面控制：环面不平整度小于2mm。相邻环高差控制在5mm以内。 （2）管片拼装允许误差见【表6.2-2管片拼装允许误差】。

表6.2-2 管片拼装允许误差

项目 环间间隙 纵缝相邻块间隙 对应的环向螺栓孔的不同轴度 允许偏差 ≤5mm ≤5mm ≤1mm 备汇注 最终达到沉降 稳定的值 （3）止水条及衬垫粘贴前，应将管片进行彻底清洁，以确保其粘贴稳定牢固。施工现场管片堆放区应有防雨设施。

（4）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。

（5）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。 （6）管片安装时必须运用管片拼装机的微调装置将待装管片与已安装相临管片内弧面平顺相接，以减小错台。调整时动作要平稳，避免管片碰撞破损。 6.2.5 盾构同步注浆

当管片脱离盾尾后，在土体与管片之间会形成环形空隙。同步注浆的目的是为了尽快填充环形间隙使管片尽早与地层共同作用，防止地面变形过大而危及周围环境安全，同时作为管片外防水和结构加强层,同步注浆从正二环开始(前十环采用双液注浆).

1、注浆材料及配比设计 （1）注浆材料

采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用32.5普通硅酸盐水泥。

（2）浆液配比及主要物理力学指标

根据盾构施工经验，同步注浆拟采用【表6.2-3 同步注浆材料配比和性能指标表】