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城市轨道交通盾构法施工工艺流程

1概述
盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进，边防止开挖面土砂坍塌，边在机内安全的进行开挖作业和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工方法”。按照这个定义，盾构施工法是由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大部分组成。 初期的盾构法是用手掘式或机械开挖式盾构机，结合使用压气施工方法边保证开挖面稳定，边进行开挖，在地下水较丰富的地区，用注浆法进行止漏，而对软弱地层，则采用封闭式施工。经过多年对盾构技术的研究开发和应用，已演变成现在非常盛行的泥水式和土压式两种盾构机。这两种机型的最大优点是在开挖功能中考虑了稳定开挖面的措施，将盾构施工法中的三大要素的前两者联系融为一体，无需辅助施工措施，就能适应地质情况变化范围较广的地质条件。在隧道的一端建造竖井或基坑，将盾构安装就位盾构从竖井或基坑的墙壁开孔出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的孔壁推进。盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已经拼装好的衬砌管片上，再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构机是这种施工方法中主要的施工机具。
地下铁道盾构法施工是在闹市区或水底的软弱地层中进行的，是修建地下铁道较好的施工方法之一。近年来盾构机械设备和盾构法施工工艺的不断发展，适应大范围的工程地质和水文地质条件的能力大为提高。各种断面形式和具有特殊功能的盾构机械(急转变盾构、扩大盾构法、地下对接盾构等)的相继出现，其应用在不断扩大，由于盾构法施工具有作业在地下进行，不影响地面交通，减少对附近居民的噪音和振动影响；施工费用不受埋深的影响，有较高的技术经济优越性；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，易于管理，施工人员较少；穿越江、河、海时，不影响航运；施工不受风雨等气候条件影响等有利特点，将对地下铁道的施工技术的发展起到有力的推进作用。 盾构法施工开挖面稳定技术的历史，是从压气施工法的“气”演变到泥水式的“水”和土压式的“土”。“开挖面稳定”和“盾构开挖”的技术已达到较完善的地步。目前盾构一般指密封式泥水式和土压式盾构。泥水加压式盾构因其具备用地面积小、适用土质广、残土容易处理等优点，在建筑物密集的市区，使用数量在逐渐增加。
盾构法作为目前最为安全有效、品质兼优的城市轨道施工工艺，已经被绝大多数市政工程所青睐，在21世纪中国社会、经济高速发展的时代，全国范围内各大中型城市都倾向于城市地铁及类似的市政工程的修建，因此盾构法施工在目前国内的市场不可估量。
盾构法施工糅合了传统和现代的各项技术革新，有着固定的施工工艺流程，包含了诸多施工环节，每一个环节或工序都必须有技术含量较高的专项方案指导施工，并辅以经验丰富的管理操作人员，才能充分发挥盾构法施工的优越性，实现工程的最大收益。现将盾构法地铁施工工艺流程总结如下，各分部、分项工程施工应参考专项方案。
2场地规划
2.1 临建设施
根据项目所在地政府和业主等上级主管部门的要求，确定临建设施所需板材和样式，围挡等临建应当和项目所在地同类项目一致建设。
生活区和生产区应该严格区分，并在场地内各显著位置悬挂安全生产标语。
生活区应该包括办公区和住宿区，应合理规划，办公区要划分会议室和办公室，同时还要单独确定食堂和厨房位置，绝对避免安全隐患。
生产区应该设置进出口，并用专用围栏和生活区隔断，在进出口位置悬挂安全生产标语。生产区内应该合理规划库房和材料堆放地等。
2.2 临时设施
（1） 碴坑
碴坑设置于始发井旁边，原则是利于出渣用吊机倾倒渣土，并便于土方车外运。碴土坑采用C20砼，底板及侧墙厚不低于30cm。每个碴土场四周设置挡碴板，碴土场总存碴能力≥1500m3。
（2） 管片堆放场
根据盾构施工龙门吊设置情况，管片堆放场设置在吊机轨道之间，原则是利于吊机吊放，同时考虑管片运输车便于进场。正式管片堆放场的管片存放能力≥210块（35环）。
（3） 砂浆拌合站
结合盾构施工列车编组情况及盾构施工预留口位置，将拌合站设置在始发井入口区域内。拌合站包括拌合楼、砂石料场、水泥储存罐、粉煤灰储存罐及砂浆储存罐。
砂浆拌合站场地全部钢筋混凝土硬化，并施作储存罐基础。
（4） 冷却塔及砂浆中转站
冷却塔及砂浆中转站设置在始发井出口位置附近，用H型钢或工字钢搭设冷却塔放置平台。
（5） 通风机
通风机临时设置在盾构始发井出口位置，根据掘进情况，在过站后可在车站口位置另行设置。
（6） 充电间
充电间设置在始发井附近空荡区域，采用砖砌结构。
（7）物资、机电库房
主要存放小型配件和材料。
（8） 材料堆放场
主要堆放盾构施工用的油脂、泡沫剂、轨道、轨枕、人行踏板等。
（9）小型机具堆放场
主要堆放盾构施工用的备用碴车、管片车等其它施工机具。堆放场地面采用C25砼硬化。
（10） 洗车槽
在施工场地两端大门位置设洗车槽，所有进出工地施工车辆必须经过清洗干净后，方可驶出场地。洗车槽采用下沉式，洗车槽旁设置沉淀池，洗车所排水经沉淀池沉淀后排入市政污水管线。
3人力资源配置
项目部根据情况设置6部1室或7部1室，具体请见附表2。
施工生产部负责盾构施工的组织、管理；机电设备部负责盾构法施工的各项设备保障工作；技术质量部负责施工技术方案的制定、盾构施工技术指导、量测、试验以及相关内业资料的收集整理和上报。施工生产部设四个盾构施工工班，两个地面施工工班，一个临工班，一个注浆班；机电设备部下一个维修班；技术质量部下设测量班、试验室；项目部另应设一个渣土外运队。
4盾构机选定、进场
4.1 盾构机的选型原则
（1）选择的盾构机机型和功能必须满足标段线路条件、工期、施工条件和环境等要求。
（2）选用的盾构机应具有良好的性能和可靠性。
（3）类似地质、施工条件下盾构选型、施工实例及其效果。
（4）盾构机制造商的知名度、良好的业绩、信誉与技术服务。
4.2 盾构机的选型依据
（1）标段招标文件、招标设计、岩土工程勘察报告等要求，区间隧道工程地质、水文地质以及线路条件、地层沉降、工期和环境保护、施工条件等。
（2）根据工程特点，盾构机应配备泡沫和澎润土注入系统，进行掘进中的碴土改良，实现盾构的土压平衡掘进和止水固结掌子面能进入土仓进行各种作业的目的。
（3）专家会议建议。
4.3 盾构机应具备的功能
（1）基本功能
具备开挖系统、出碴系统、碴土改良系统、管片安装系统、注浆系统、动力系统、控制系统、测量导向系统等基本功能。
（2）能够在高地下水砂砾石地层长距离掘进，还需具备以下功能：
① 具备土压平衡模式掘进功能；② 足够的刀盘驱动扭矩和盾构推力；③ 合理的、高耐磨性的刀盘及刀具设计，足够的刀盘开口率，开口形状及合理位置； ④ 能承受大偏心力矩的主轴承设计，具有高的主轴承设计寿命，有效的主轴承密封及刀盘减震设计；⑤ 盾构机的铰接系统和盾尾密封系统在压力状态下的可靠防水密封性能；⑥优良的碴土改良系统：配备泡沫注入系统和澎润土注入系统； ⑦可靠的盾构机防喷涌设施：⑧ 功能完善可靠的人员仓设计；
（3）具备处理大粒径卵石和漂石的能力：
① 刀盘及刀具具有中硬岩切削能力：通过安装在刀盘上的双刃滚刀对大粒径漂石进行破碎；②刀盘和螺旋输送机能满足一定粒径的卵石和破碎后的漂石的排出能力，且具有高的耐磨性；
（4）特殊地段的通过能力：
① 穿越砂卵石地层，盾构机应具备土压平衡掘进和保压能力。② 过高水压地层，盾构机应具备防喷涌的能力。 ③ 过砂卵石地层刀盘、刀具要有抗磨损保护措施。
（5）精确的方向控制
盾构机必须具有高精度的导向系统，确保线路方向的正确性，盾构方向的控制包括两个方面：
盾构机本身能够进行纠偏；采用先进的激光导向技术保证盾构掘进方向的正确。
（6）环境保护
盾构法施工的环境保护包括两个方面：
盾构施工时对周围自然环境的保护，即地面沉降满足设计要求，无大的噪声、震动等；要求盾构施工时使用的辅助材料如油脂、泡沫等不能对环境造成污染。
（7）掘进速度满足计划工期要求。
（8）设备可靠性、技术先进性与经济性的统一。
4.4 盾构机进场、吊装
（1）盾构机在工厂由供应商进行主要部件组装及调试后，将分成几个大的部分运往施工现场。主要包括前盾，中盾，尾盾，刀盘，管片安装机，以及后配套系统等。
（2）盾构机组装采用吊装方式，吊装设备主要有 1台260t的履带吊机，1台90t汽车吊，2台85t液压千斤顶以及一批钢索吊具等。
（3）吊装时注意事项：
① 履带吊机工作区铺设20mm厚钢板，防止地层不均匀沉陷；② 组装前应对始发基座(始发托架)进行精确定位；③ 大件组装时应对始发井端头墙进行严密的观测，掌握其变形与受力状态；④ 大件吊装时用汽车吊辅助空中翻转。
（4）组装分为两部分：
① 盾构机主体及拖车的吊装；② 盾构机各部件的联接及各种管线(电、液、气、水等)系统的安装。
5盾构机调试、掘进
5.1 盾构机调试
（1）空载调试
盾构机组装和管线连接完毕后,即可进行空载调试。空载调试的目的主要是检查设备是否能正常运转。根据实际测得参数与供应商所提供的进行校核。主要调试内容为：配电系统、液压系统、润滑系统、冷却系统、控制系统、注浆系统、出碴系统，以及各种仪表的校正。
（2）负载调试
空载调试证明盾构机具有工作能力后，即可进行盾构机的负载调试。负载调试的主要目的是检查各种管线及密封设备的负载能力，对空载调试不能完成的工作进一步完善，以使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。试掘进时间即为负载调试时间，根据情况一般定为200m。
5.2 盾构机运转
盾构运转包括组装后的空载运转，200m负载试运转，正常掘进段的运转等几个阶段。其中空载运转项目和测试项目按与盾构供应厂家签定的供货合同中相关条款进行，通过空载运转调试，证明盾构机组装无误后，方可进行200m带载运转。带载运转是一个盾构掘进参数优化的过程，该过程中，通过土压平衡式盾构关键施工技术—即开挖面稳定和自控技术、盾尾可靠密封和同步注浆技术及盾构掘进姿态控制技术的综合运用，为正常掘进参数的优化集累经验。正常掘进是盾构机的快速掘进阶段。
5.3 盾构机的始发、调头、过站、转场
根据盾构区间隧道的施工特点，盾构机在分体吊装、整机组装和空载调试完成后需要进行始发，同时在盾构机施工完成单个区间后，根据既有车站的建设情况和结构情况，需要进行调头、过站和转场等工序。
盾构机的首次始发是整个标段主体结构开始施工的最关键工序，在始发之前必须做好以下几项准备工作：
盾构机托架和反力架安装，盾构机托架是盾构机的始发“基座”，必须确保位置准确无误，才能保证盾构机进入预留洞口位置的精确度。反力架为盾构机掘进提供反力支撑，反力架必须牢固安装，后侧位置必须有强有力的横撑或斜撑，一般由型钢加工而成。
端头加固，为确保盾构机始发阶段由于刀盘对既有稳定土层的扰动，进而造成端头位置结构坍塌或漏水等意外情况，必须对始发端头进行加固，同时到达端头也必须进行加固处理，根据各始发和到达端头工程地质、水文地质、地面建筑物及管线状况和端头结构等综合分析与评价，选用不同的加固措施。具体加固措施可见专项方案。
洞门密封，洞口密封采用帘布橡胶和折叶式压板密封。其施工分两步进行，第一步在始发端墙施工过程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，在埋设过程中预埋件必须与端墙结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，清理完洞口的碴土后及时安装洞口密封压板及橡胶帘布板。
盾构机过站，过站工序相对简化，只需对主机和拖车进行解体，但是盾构机主机本身和拖车之间不再进行额外解体，除非盾构机本身需要进行大幅度的维修。
一般情况下，盾构机过站时，在成型车站底板位置铺设钢轨，盾构机采用液压泵站等外力空载过站，后备拖车则用电瓶机车拖拉过站，然后准备重新始发。
盾构机的调头类似于过站，但是需要对盾构机和拖车进行方向扭转，工序相对复杂，一般要在成型车站底板位置铺设曲线钢轨，仍需借助液压泵站等外力，同时需要预先租赁90T以上吊机备用。
盾构机的转场是最为复杂的工序，一般是由于成型车站的结构尺寸不能够满足盾构机机身和台车通过，必须对盾构机刀盘、主机和各节台车进行拆除，然后分体调出到达端头，盾构机的解体与组装过程相反，只是注意拆卸管线要挂好标志牌为组装作好准备。其余与始发组装基本相同。
6管片生产、供应
管片制作由有资质的管片加工企业承担，管模6套，即标准环4套、左右转弯环各1套.
6.1 管片生产
管片生产包括：钢筋制作、钢模准备、砼浇注、脱模、养护、储存。管片质量控制的几个关键为：
管片模具定期检查，保证管片尺寸精度；钢筋绑扎合格，保证保护层厚度均匀，以免产生有力开裂现象；吊装孔材质优良，连接牢固，保证起吊安全；橡胶止水条安装均匀、牢固，保证止水效果；成品严格按照规范养护。
各种主要材料的选用标准如下：
水泥：选用普通硅酸盐水泥，生产龄期不小于7天。
砂：选用质地坚硬的中粗砂，细度模数为2.3～3.0，粉细物质含量不大于2%，含水率小于2%，氯离子含量不超过0.04%，可溶性硫酸盐按重量计不超过0.4%。
碎石：粒径为5～20mm，质地坚硬，粉细物质含量不大于2%，压碎性指标不超过30%，氯离子含量不超过0.03%，可溶性硫酸盐按重量计不超过0.4%。
水：采用清洁不含有害物质的自来水，注意严格控制水灰比，水胶比≤0.45。
钢筋：钢筋表面应清洁，不得有易脱落的锈皮、油漆等污垢；钢筋必须顺直，调直后表面的伤痕及锈蚀不应使钢筋截面积减少。
6.2 管片存储、运输
管片存储在预制厂内，按生产日期和类型分三层堆放，以便查找，中间用方木垫隔，以免破损；吊装时用一台龙门吊和一台叉车将管片吊在平板车上，运输至工地，工地设有临时管片存储场。
7盾构机正常掘进施工工艺
7.1 掘进作业工序流程和操作控制程序
（1）参数选取
盾构主要工作参数表
掘进模式
推力(t)
扭矩(t·m)
刀盘转速(rpm)
土仓压力(bar)
螺旋机转速(rpm)
备 注
土压平衡式
1200～2100
300～420
1～2
1.5～3.0
4～12
最常用
半敞开式
1000～1800
210～380
1.5～2.5
0.5～1.5
6～12

敞 开 式
800～1500
110～380
2～3.5
0.5～1.0
6～12

（2） 技术措施
敞开式掘进的技术措施：
A：采用刮刀、切刀切削为主，采用高转速、低扭矩和适宜的螺旋输送机转速推进。
B：采用敞开模式掘进时，易产生掘进中的盾构机滚动和较大震动现象，施工中如不慎引起盾构机滚动，可使刀盘反转来纠正。
C：同步注浆时浆液可能渗流到盾壳与周围岩体间的空隙甚至刀盘处，为避免此现象发生可采取适当增大浆液粘度、缩短浆液凝结时间、适当减低注浆压力等方法来解决。
D：在砂卵层岩敞开式掘进时，刀具磨损较大，温度高，因此，应注意观察、检查，及时换刀，注入泡沫和膨润土冷却、润滑，以降磨。
半敞开式掘进技术措施：
A：半敞开式掘进模式介于土压平衡和开敞式之间，采用滚刀、刮刀混合破坏、切削砂卵层。
B：为既能稳定开挖面和防止地下水渗入，又能避免出碴时螺旋输送机发生喷涌，压缩空气压力应控制在1～1.5bar以内。
C：在该模式下掘进时，应注入泡沫对碴土进行改良。遇地层变换、涌水较大时，及时转换模式掘进。
土压平衡模式掘进的技术措施：
A：采用以切刀、刮刀为主切削土层，以低转速、大扭矩推进。
B：土仓内土压力值P应略大于静水压力和地层土压力之和P0， 即P=K·P0 (K介于1.0～1.3)，并在掘进中不断调整优化。
C：土仓压力通过采取设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、调整掘进速度两种方法建立，并应维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力稳定平衡。
D：盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力、转速(扭矩)来控制，排土量则主要通过调整螺旋输送机的转速来调节。在实际掘进施工中，应根据地质条件、排出的碴土状态，以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化，此模式掘进时应采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性。
（3）掘进方向的控制与调整
由于砂卵地层中掘进、隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进不可能完全按照设计的隧道轴线前进，而会产生一定的偏差。当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力恶化，并造成地层损失增大而使地表沉降加大，因此盾构施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向，及时有效纠正掘进偏差。
盾构掘进方向控制
A:采用VMT隧道自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测。
B:采用分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向。
盾构姿态调整及纠偏
在实际施工中，由于地质突变等原因盾构机推进方向可能会偏离设计轴线并超过管理警戒值。在稳定地层中掘进，因地层提供的滚动阻力小，可能会产生盾体滚动偏差；在线路变坡段或急弯段掘进，有可能产生较大的偏差。因此应及时调整盾构机姿态、纠正偏差。
A：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。
B：在急弯和变坡段，必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖来纠偏。
C：当滚动超限时，盾构机会自动报警，此时采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。
D：在切换刀盘转动方向时，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。
E：根据掌子面地层情况及时调整掘进参数，调整掘进方向时应设置警戒值与限制值，达到警戒值时就应该实行纠偏程序。
F：蛇行修正及纠偏时应缓慢进行，如修正过程过急，蛇行反而更加明显。在直线推进的情况下，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。
G：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。
H；正确进行管片选型，确保拼装质量与精度，以使管片端面尽可能与计划的掘进方向垂直。
I: 盾构始发、到达时方向控制极其重要，应按照始发、到达掘进的有关技术要求，做好测量定位工作。
（4）掘进中的碴土改良
在盾构施工中尤其在复杂地层盾构施工中，进行碴土改良是保证盾构施工安全、顺利、快速的一项不可缺少的重要技术手段，具有如下作用：
※ 使碴土具有较好的土压平衡效果，利于稳定开挖面，控制地表沉降；
※ 使碴土具有较好的止水性，以控制地下水流失；
※ 使切削下来的碴土顺利进入土仓，并利于螺旋输送机顺利排土；
※ 可防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象；
※ 可有效降低刀盘扭矩，降低对刀具和螺旋输送机的磨损。
如不作碴土改良，则有可能会出现如下问题：
● 在砂卵层中，盾构掘进会因碴土的流动性不好和掘进切削时的摩擦发热，造成掘进效率降低，刀盘扭矩迅速增加，甚至无法掘进；
● 当地下水比较丰富时，可能会因碴土的止水性差而导致地层失水而引起地层变形加大，产生环境问题；
● 当采用土压平衡模式掘进时会因碴土止水性差而产生喷涌现象；
● 当在含水、含砂丰富的地层中掘进时，会达不到土压平衡效果而引起开挖面坍塌，造成地面变形难以控制；
● 在强度高的砂卵层地层掘进则会造成刀具磨损快、出碴效率低、螺旋输送机叶片磨耗严重。
碴土改良的方法
碴土改良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓、或螺旋输送机内注入添加剂，利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合，其主要目的就是要使盾构切削下来的碴土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力，以达到理想的工作状况。添加剂主要有泡沫和膨润土，其配比和注入量根据地质条件及施工情况确定。
碴土改良主要技术措施
A：在含砂量大的地层中掘进，主要是要稳定开挖面，改良土体。可分别向刀盘面和土仓内注入泡沫的方法进行碴土改良，必要时可向螺旋输送机内注入泡沫。泡沫的注入量为每立方米碴土200～500L。
B：在比较坚硬的砂卵地层掘进主要是要降低对刀具、螺旋输送机的磨损，防止涌水，可向刀盘前和土舱内及螺旋输送机内注入膨润土泥浆的方法来改良碴土。泥浆的注入量一般为每立方米碴土注入20%～30%。
C:在富水地层采用土压平衡模式掘进时，主要是要防止涌水、防止喷涌、降低刀盘扭矩，可向刀盘面、土仓内和螺旋输送机内注入膨润土，并增加对螺旋输送机内注入的膨润土，以利于螺旋输送机形成栓塞效应，防止喷涌。膨润土添加量应据具体情况确定。

No
yes
yes
No
设置管理基准
准备工作
掘 进
同步注浆
是否达到循环进尺
管片拼装
洞内列车出洞
掘进是否达到6m
延伸轨线
下一循环
出洞列车出碴
洞外列车进洞
列车装料

盾构机正常掘进工艺流程图
7.2 管片拼装
（1）管片拼装工艺
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。一般来说，管片选型与安装位置是根据推进指令先决定，目标是使管片环安装后推进油缸行程差较小。
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。
③ 封顶块安装前，应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。
④ 管片块安装到位后，及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力应大于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。
⑤ 管片安装完后及时整圆，在管片环脱离盾尾后要对管片连接螺栓再次进行紧固。

no
yes
管片止水条、衬垫粘贴
管片选型、下井和运输
管片吊机卸车、倒运
管片安装区清理
管片安装及边接
管片成环整圆
复紧螺栓
管片环脱离盾尾
紧固螺栓
进尺1.2m
盾构掘进
管片就位
缩回安装位置油缸
油缸顶紧就位管片

管片拼装工艺流程图
（2）技术措施
① 严格进场管片的检查，破损、裂缝的管片不用。下井吊装管片和运送管片时应注意保护管片和止水条，以免损坏。
② 止水条及软木衬垫粘贴前，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淋设施。粘贴止水条时应对其涂缓膨剂。
③ 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。
④ 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。
⑤ 管片安装时必须运用管片安装的微调装置将待装的管片与已安装管片块的内弧面纵面调整到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 同步注浆压力必须得到有效控制，注浆压力不得超过限值。
⑦ 管片安装质量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。
7.3 同步注浆
（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。
（2）浆液配比及主要物理力学指标

同步注浆材料配比表（可在此上下浮动）
水泥(kg)
粉煤灰(kg)
膨润土(kg)
砂(kg)
水(kg)
外加剂
120～260
381～241
60～50
779
460～470
按需要根据试验加入
（3） 注浆压力
为保证达到对环向空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不因注浆产生变形和损坏，根据计算和经验，注浆压力取值为0.2～0.5MPa。
（4） 注浆量
根据经验公式计算和施工经验，注浆量取环形间隙理论体积的1.2～1.6倍，则每环(1.5m)注浆量Q=5.2～7.0m3。
（5）注浆速度
同步注浆速度应与掘进速度相匹配，按盾构完成一环1.5m掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。
（6）注浆结束标准
采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设计值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。

no
no
yes
yes
注浆系统准备
参数设计
设定控制方式
注 浆
注浆工况分析
继续注浆
注浆完成
注浆效果检查
下一循环
数据采集与管理
采取补强注浆措施
调整控制方式和参数
清洗设备和管路
no
yes
配制浆液
检验试验
运输浆液

同步注浆工艺流程框图
7.4 盾构换刀作业
在盾构掘进过程中，由于地质情况的差异、刀具加工材质等原因，掘削刀具不可避免会出现不同程度的磨损、破坏现象。刀具磨损后，盾构掘削土体的能力下降，盾构机推力、扭矩增大，推进速度减慢，甚至造成刀盘的磨损。因此，合理使用刀具和换刀施工，是盾构掘进的关键之一。
（1）换刀地点的选择
由于城市地铁隧道一般都会穿越城市现有主干道，交通繁忙，人流密集，因此考虑到盾构换刀潜在的风险，一般尽量选择在相对空旷或者非机动车道的线路位置，如闲置的院坝、隔离带及人行道等。当然，也要根据盾构机刀具实际磨损情况来决定，如确实无法避免在主干道位置开仓换刀，应在路面加以适当围闭。
（2）掌子面的加固
砂卵地层遇水式砂土易流失，造成掌子面失稳，给换刀作业带来一定的危险和困难，因此，在掘进过程中换刀，开仓后，需对掌子面进行加固处理，以确保掌子面稳定。
（3）换刀作业内容
检查及更换刀具的作业内容包括：① 检查刀具是否损坏及刀具的磨损情况；② 检查刀盘耐磨层的磨损情况；③ 刀具安装部件如楔块、安装块、螺栓保护帽是否松脱或损坏；④ 更换已经磨损的刀具。
（4）常压下换刀操作规程
盾构机将要抵达计划换刀位置前的掘进采用慢速推进和慢转刀盘的方式掘进，以减小盾构机对开挖仓工作面土体的扰动。同时采用凝固时间短的浆液进行同步注浆，并利用吊装螺栓孔对连接桥附近的成形隧洞进行二次补注浆，以增加盾尾附近成型隧洞的稳定性
no
yes
土仓内工作完成
人(材料)进入主仓，关闭土仓密封门
开启人仓记录设备
主仓降压
主仓压力=大气压力
打开主仓门
停止记录器
人员(材料)离开主仓
（5）带压换刀作业过程
no
yes
设备检查
开启记录设备
人员进入主仓，关闭主仓门
主仓升压
主仓压力=土仓压力
开启土仓密封门
进入土仓

人员进入土仓程序框图 人员离开土仓程序框图

（带压）换刀是盾构区间工艺中最具有安全风险的流程之一，因此在每次开仓换刀之前必须经过严格的科学论证和程序审批，必须有监理和业主的签署意见，在确保万无一失的前提下开仓进人，进仓人员也必须经过严格的身体检查，禁止带病进仓作业，禁止值班人员玩忽职守；开仓换刀作业之前必须编制专项方案，同时筹备足够的应急物资，必要时应该邀请高压带氧专业的护士或医生现场为作业人员坐诊观察。
8 附属工程施工
8.1 洞门施工
在车站端墙与盾构隧道衔接位置，设置洞门。考虑盾构机掘进的误差等因素，洞门孔径比盾构机外径大200～400mm。
（1）施工步骤
① 洞门环拆除
将洞口临时密封（折页式压板、帘布橡胶板等）拆除干净，利用专用工具进行洞门环的拆除，先拆一块邻接块，然后再自上而下依次拆除。砂浆凿除采用人工手持风镐施工，凿至洞门圈砼内表面完全出露，清理干净，进行下道工序施工。

yes
拆除洞口环管片
结 束
安装止水带
绑扎钢筋
钢筋制作
立模前检查
no
调 整
no
立 模
yes
模型检查
调 整
no
浇 筑 砼
拆模、养护
yes
检查洞门防水效果
洞门环背衬注浆
no
模板制作
砼拌合、运输

洞门施工工艺流程框图
② 洞门防水施作
隧道洞门主要指盾构区间隧道与车站（或竖井）连接部位及区间盾构隧道与联络通道的连接部位，这些部位拐角多、结构复杂、施工缝、变形缝多，是防水工作的难点。在洞门刚性接头中设置柔性填缝材料，竖向施工缝设置三道防水装置，水平施工缝设一道遇水膨胀橡胶带。在主体完工后，进行嵌缝作业，并注入密封剂。

找平粘贴面
冷粘法铺设ECB防水卷材
热熔法铺设SBS防水卷材
铺设密纹玻璃布
五涂聚氨脂(2.5mm)
绑扎钢筋、洞门砼施工
嵌缝施工
止水条粘贴
水膨胀型止水条涂缓膨胀剂

洞门防水施工工艺流程框图
③ 绑扎钢筋
钢筋在加工车间进行加工，要保证主筋圆弧准确、圆顺；运至工作面进行绑扎、焊接，利用预埋钢筋或打插筋作为固定钢筋；靠近模板的钢筋要绑上混凝土预制块，以保证混凝土保护层厚度，以免发生漏筋现象。
④ 立模、浇筑砼
模板采用特殊加工的钢模板，确保洞口的尺寸精度，砼表面的光洁、美观。
⑤ 拆模、养护
（2）技术措施
① 洞门保圆措施
a、钢模安装精确定位后，沿径向每36°设一径向支撑杆，以防模板变形。b、端头模板设斜支撑，以防跑模。c、为防止混凝土浇筑时模板上浮，在上部模板焊接支撑，顶部支撑在端墙结构上。
② 与车站内衬墙联接钢筋的锚固长度不小于400mm，保证车站与隧道刚性连接。
③ 遇水膨胀橡胶止水条要粘贴紧密，位置准确无误，砼灌注施工时，不能松动、破坏已粘贴牢固的遇水膨胀橡胶止水条。
④ 严格按施工配合比拌制混凝土，严格控制水灰比，砼捣固均匀密实，确保砼质量达到设计的强度和防水等级。
8.2 联络通道及废水泵房施工
采用降水条件下的矿山法施工，盾构隧道在通道部位设置特殊衬砌环，即开口、闭口衬砌环。
施工准备
结 束
钻孔安装排水管
管片环加固
打开通道洞口
通道开挖
初期支护
施作防水
接口处注浆
二次衬砌
施作检修井

联络通道及废水泵房施工工艺流程框图

（1）施工步骤
① 首先进行施工降水，降低作业面地下水位。
② 打开通道洞口
打开通道洞门前，先对正洞管环进行加固（以通道为中心两边共计十环管片）。纵向加固采用[14b槽钢，在管片起重螺母处用Φ50螺纹及M36螺栓栓接，环向加固采用I16工钢拱架，拱架和槽钢间采用M27螺栓连接，钢拱架和管片间隙以木楔背紧。
③ 开挖
通道的开挖采用台阶法，每循环开挖进尺0.6～1.0m。开挖采用风镐人工开挖，在风镐开挖困难时采用静态爆破辅助开挖。
泵房开挖待通道的施工全部完成之后再进行。采用风镐人工分层开挖，在风镐开挖困难时采用松动爆破辅助开挖。
施工过程中，边开挖、边及时进行初期支护，以策安全，开挖至设计底板标高后，立即组织施作防水层、现浇钢筋混凝土二次衬砌。
④ 初期支护
联络通道及废水泵房采用复合式衬砌，初支为喷锚网喷。
喷砼采用湿喷方式，初喷厚度3～5cm，打锚杆挂网，再分层复喷至设计厚度。仰拱喷射防水混凝土前必须清理好基面和积水，保证仰拱无水作业。
⑤ 防水施作
a、回填注浆施工
在和正洞连接处，采用Φ42小导管向初支背后注水泥浆加强防水。初期支护完成后在通道口进行背后回填注浆，以固结背后松散地层及充填可能存在的空隙，并最大限度地减少地层松动和地表沉降，增强防水效果。同时回填注浆与防水结合，基本上要求初支表面无渗漏，以确保防水层的施工质量，从而到达整体防水效果。
b、防水层施工
防水夹层采用预铺式能与二衬满粘的防水层。
⑥ 二次衬砌
砼采用商品混凝土，人工入模浇捣混凝土。钢筋、模板制安，混凝土浇注等作业过程严格按规范要求进行。
（2）联络通道防水防水施工
盾构区间隧道的联络通道采用矿山法施工，与矿山法区间隧道采用相同的防水措施：喷射混凝土与二次衬砌间设置全包防水夹层。防水夹层采用预铺式能与二衬满粘的防水层。在通道开挖之前，采用小导管超前支护并注浆，在周边形成固结地层，并配合施工降水进行联络通道施工。
8.3 既有建（构）筑物加固
(1)、既有建构筑物潜在风险
盾构下穿既有建（构）筑物将引起地层损失和对既有建（构）筑物周围土体的二次扰动，导致既有建（构）筑物的不均匀沉降，存在结构变形、开裂的风险；因此，必要时，在盾构掘进到达既有建（构）筑物前必须对既有建（构）筑物周围围岩进行加固，提高围岩的物理力学指标，及采取其他辅助措施改善既有建（构）筑物的受力状况；同时，在开挖过程中建立既有建（构）筑物变形监测系统，制定控制标准，根据监测反馈数据及时调整施工方法并采取相应的应变措施。
同时，盾构穿越既有建（构）筑物时做到：进行严密的施工监测；严格控制盾构正面土压力，出土量及推进速度，保持开挖面的平衡和稳定；在盾构推进中恣态变化不可变化过大、过频，以减少土层损失，降低盾构对周围土体的扰动，并及时注浆回填管片与围岩间间隙应。
（2）、既有建（构）筑物类型
由于城市轨道交通地下隧道一般在市区穿行，地面一般会有以下常见的建（构）筑物：高层住宅楼（办公楼），桥梁，河流、大型管线、人防工程，排管设施，高压铁塔及其他民用、军用设施等。
9测量和监控量测
9.1 控制测量
（1）平面控制测量
地铁施工领域里平面控制网分两级布设，首级为GPS控制网，二级为精密导线网。施工前建设单位提供一定数量的GPS点和精密导线点，施工单位根据自身需要在标段范围内加密导线点，以满足在施工过程中测设工作的需要。
地面平面控制测量
在业主交接桩后，施工单位要马上对所交桩位进行复测，同时在业主所交桩的基础上加密精密导线点，以方便施工。特别是在始发井附近，一定要保证有足够数量的控制点，不少于３个。
地下平面控制测量
洞内导线控制网是隧道掘进的基本框架，洞内施工控制导线一般采用双支导线的形式向前传递，然后将双支导线最前点连接起来，构成附合导线的形式，以评定测量精度。如果在满足条件的成型隧道内，应尽量构成三角控制网的形式进行测设。测定精度要求同于地面。
洞内控制导线点一般采用在隧道最大跨度附近安装强制对中托架，测量起来非常方便，且可以提高对中精度，同时不影响洞内运输。
（2）高程控制测量
高程控制测量主要包括地面精密水准测量和高程传递测量及洞内精密水准测量，在一般情况下，城市地铁领域里的精密水准测量按城市二等水准测量标准施测。
地面高程控制测量
在业主交桩后，应同时对已知高程控制点进行复测，同时在标段范围内加密中间高程控制点，在始发井附近不得少于1个，根据情况也可以用导线点作为高程加密点。
地下高程控制测量
由于成型隧道一般都需要进行水平运输，底部铺设了钢轨，所以在布设洞内高程控制点时一定要确保点位不能突出最低轨面，否则很容易被电动机车破坏，但也不应过低，避免被隧道底部淤泥掩埋，造成不必要的重测。
9.2 联系测量
为了确保最终的贯通精度，必须及时将地面控制网传递至地下空间，控制网传递的过程称为联系测量。
（1）定向测量
联系测量主要有一井定向、两井定向、铅垂仪、陀螺经纬仪联合定向等方式。一井或两井定向受地面及洞内各种因素的制约较少，而且仪器设备较为传统，在地铁隧道施工中应用较为普遍。

一井定向联系测量示意图
两井定向联系测量示意图
（2）高程传递测量
高程传递测量一般采用悬挂钢尺的方法，钢尺需经过专业鉴定，且要进行温度和尺长改正，保证导入井下的水准点的精度。如果有斜井或通道，也可以用水准测量的方法向井下传递高程。如果全站仪的仰俯角不大的话还可以直接用全站仪三角高程测高差的办法传递高程。
高程传递示意图

接收业主所交控制桩点
报请监理、业主审核
控制网复测及加密
公司、项目部二级复测
竖井联系测量
报监理、业主审核