1、盾构机调头方案 第 1 页 共 11 页 盾构机玄武门调头方案 S-195 盾构机从许府巷站到达玄武门站北端头井后，盾构机及后配套设备需在许府巷站 进行盾构机调头，然后由右线从玄武门站北端头掘进至许府巷站。由于盾构机主机及后配套 都是体积大、重量大的不规则实体，因此盾构机的调头是一项复杂的工作，需要各部门协同 工作，做好前期准备工作和应急准备。 一、 到站掘进 盾构机到站掘进是整个掘进施工的重点环节，盾构机到达掘进必须保证盾构机顺利、安全 地通过车站预留洞门。到站掘进，在这里是指盾构机到达车站端头井之前 30m 范围内的掘 进。玄武门站北端左线将经直线段到达。 1、 掘进情况 到目前为止（7.
2、13） ，盾构机共计掘进 546 环，按目前进度情况将在 8 月 1 日掘进至玄武 门站。 2、 地质条件 洞门覆土厚度约 8m，地层自上而下分别是：-1 杂填土约 0.7m、-2b2-3 素填土约 3.5m，-1c2-3 粉土 01.4m、-2b4 粉淤泥质粉质粘土 9.4m，-2-1b2 粉质粘土约 4.1m，-3-1 （a+b）1-2 粉质粘土约 5.5m。具体见文图 1。 文图 1 玄武门站地质图 3、 洞门凿除 在盾构到达前 25 天，首先打水平探孔检查洞门土体加固质量，然后再根据检验情况进 盾构机调头方案 第 2 页 共 11 页 行下一部的工作。当加固质量达不到要求时进行补充加固
3、；当加固质量满足要求时开始进行 洞门连续墙的凿除。洞门凿除施工分两次进行，第一次先将围护结构凿除 55cm，将第一层 钢筋切割，保留内层钢筋和保护层；在盾构到达连续墙后将最内层钢筋割除， （根据地层加 固情况，割除钢筋采用由上到下的顺序进行）确保没有钢筋侵入刀盘出洞轮廓范围之内。 4、 洞口密封环的安装 到站时的洞口密封环安装主要是防止背衬注浆浆液和地层水土外泄，洞门密封环在盾构 机到达前安装，并在帘布橡胶迎盾构机面涂润滑油以避免盾构机刀盘挂破帘布橡胶板。在盾 构刀盘露出洞门端头之前，完成洞口密封的安装。先用扇形压板固定帘布橡胶板，等刀盘出 了洞口再将帘布橡胶板通过钢丝绳捆在盾壳上。当盾壳脱离
4、帘布橡胶板后，立即调整洞口扇 形压板的位置并收紧钢丝绳使帘布橡胶板密贴在管片外弧面上。 5、 贯通前测量与盾构姿态的调整 盾构到站前，要对洞内所有的测量控制点进行一次全面系统的控制测量复测，对所有控 制点的座标进行精密、准确的平差计算。在盾构到站前的最后一次测量系统搬站中，以精密 测设并经过平差的地面导线点和水准点为基准，精确测量测站、后视点的座标和高程（测量 经纬仪和后视棱镜的座标和高程） ， 盾构到达前 50 米地段即加强盾构姿态和隧道线形测量，根据复测结果及时纠正偏差， 并根据实测的车站洞门位置进行必要的盾构机姿态的调整，确保盾构机安全顺利地通过洞门 到达玄武门车站。盾构进站时其刀盘平面
5、偏差允许值：平面25mm、高程25 mm。 施工过程中，采用两个班组连续、慢速掘进以避免停机时间长导致盾构机姿态发生变化。 6、 盾构机到达掘进参数控制 盾构进入到达段后，首先减小推力、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，避免盾构机对车站结构产生破坏和较大的地表隆陷。在掘进过程中加强地面沉 降的监测并及时反馈信息以指导掘进施工。根据地层地质状况，到达掘进前的地质情况与到 达掘进段的地质情况变化不大，在正常掘进断加强数据的积累，为到达掘进提供有参考价值 的掘进参数资料。 7、 盾构在到达洞门的处的施工 盾构刀盘距离贯通里程小于 10 米时，在掘进过程中，要派专人在玄武门站负
6、责时刻观 察洞口的变化情况。如发现洞门混凝土有较大的震动或者探孔有较大的涌水、泥浆时，立即 通知主司机进一步降低盾构推力、刀盘转速以及推进速度，避免由于刀盘前部土体的受过大 作用力或者地应力损失，造成刀盘前部形成坍塌或者引起大的地表沉降。 在到站阶段要密切关注盾构推进系统的推进速度和推进压力以及掘进出土情况，当发现 推力突然降低，碴土粒径突然变大，推进速度同时加大的情况时，必须立即停机。在对现场 进行确认和检查之后，再作出进一步的详细的掘进指令。 在盾构刀盘距离玄武门站连续墙 1 米左右时，在洞门中心处凿一个 300mm 直径的孔以 盾构机调头方案 第 3 页 共 11 页 确认盾构机的到达并
7、较准确地确定盾构机与洞门的相对位置。根据盾构机实际位置确定接收 支座的大概位置，当盾构机刀盘到达连续墙后，根据地层的情况确定是否可以切割最后一层 钢筋。当不具备开洞门条件时，对洞门段采取一定的加固措施后再进行施工；洞门钢筋的割 除应从安全快速，避免盾构机停机时间过长。 8、 安装接收基座 在人工凿除围护结构的同时安装盾构接收基座。当盾构机刀盘通过洞门后，按照实际盾 构机的姿态精确对接收基座进行定位（平面位置、标高及纵坡） ，使得盾构机平顺地推进到 始发接收基座上，以免盾构机进洞时拉损隧道管片衬砌以及损坏盾尾密封钢丝刷。在盾构上 接收架之前，在接收架的导轨上涂抹一层润滑油脂，确保盾构顺利的向前滑
8、动。 （当盾构机 全部露出洞门后，将接收支座下部的泥土、砼块等杂物清理干净，利于接收支座和盾构机的 整体移动） 。 9、 到达段管片拼装 当盾构机掘进到达段时，一方面，由于 EPB 模式中土压力的调节，盾构机推进不能够 提供足够的压缩力，管片与管片间的缝隙会比较大，是区间隧道防水的薄弱环节；另一方面， 盾构机推进到接收基座时盾构机的姿态与理想状态有一定的偏差，盾构机移动到接收基座的 过程会对已经拼装的管片产生影响；因此对到达段管片的拼装质量要求更高。拼装时要加强 连接螺栓的复紧工序，将纵向螺栓尽可能的连接紧。在到达段用 4 根 槽钢将出洞处 15 环管 片沿隧道纵向拉紧作为辅助的手段。特别注意
9、的是出洞洞门环的安装，由于车站洞门的宽度 有一定的要求（洞门宽度不得小于 40cm） ，在到达段最后几环管片的安装时要经常测量盾构 机出洞门的长度，以免出错。当洞门长度不再设计要求范围内时，及时向设计院联系解决。 10、 注浆防水 在盾构机出洞时要加强同步注浆和二次注浆（二次注浆只有在沉降较大的情况下进行， 因为破坏注浆孔部位的管片砼会对永久性防水产生不利的影响） ，尤其是在盾尾进入加固区 后，调整注浆浆液的性状，采用快硬性浆液或聚胺酯材料充填管片与加固区刀盘开挖面之间 的空隙，作为一道比较理想的临时防水措施。当盾尾脱离洞门后，及时采用快硬性浆封堵管 片与洞门钢环间的空隙，避免地层水土的流失从
10、而加大地表沉降。 11、 盾构机到站 在盾构主机完全进入接收架之后，在设备桥下部利用型钢做一个支撑。支撑放置固 定在管片运输小车上,并用斜撑连接牢靠后，将主机与后配套分离，完成盾构到站施工。 二、 主机、设备桥调头 1、 盾构机接收 1） 准备工作 A、 调头场地钢板的铺设 为保证盾构机调头时，调头场地有足够的支撑面，在盾构机调头井内铺设 盾构机调头方案 第 4 页 共 11 页 20mm 的钢板，并将接缝进行段焊，铺设或焊接时必须保证接缝的平整，必 要时进行打磨处理。 B、 设备桥支撑门架的下井、安装 在调头场地内铺设临时轨道(采用自制钢凳架设临时轨线)将设备桥支撑门 架下井并移至玄武门站站
11、台后部备用。 C、 反力架的下井、安装 采用 25T 汽车吊在调头井口进行反力架、钢环的下井、拼装，并平移至调 头场地后部定位，组装平移时必须在反力架的前、后部加焊支撑，防止倾 翻。 D、 接收架（始发架）的拆除、钢板焊接、运输、下井定位 a）盾构主机的接收采用盾构机始发所使用的始发架作为盾构机的接收架， 并且在盾构机到站前进行拆卸，同时始发架底部采用 20mm 的钢板进行焊 接封闭，以保证盾构机调头时底部有足够的支撑面，焊接时必须保证焊缝 平整，必要时进行打磨处理。 b）采用 25T 汽车吊将始发架下井，并用自制盘式轴承平移至隧道左线， 检查并紧固始发连接螺栓，必须确保连接螺栓完好。 c）采
12、用钢板或型钢垫平始发架接收架，必须确保垫层牢靠，始发架的精 确定位必须严格按土木技术交底进行定位，并进行复测，确保无误。 d）精确定位后，采用型钢对始发架进行固定，固定支撑在站台一侧，洞 门侧和预埋件焊接，同时将始发架轨道延伸至洞门内，并加固。 E、 调头材料机具的运输、下井 F、 通讯在调头井内安装一部电话（主机全部进站后采用主控室内的电 话） ，便于与许府巷联系。 2） 接收 A、控制盾构机姿态，避免损坏洞门环，脱离洞门密封前注浆要饱满，防止 漏水。 B、盾构机进站时应低速掘进。 C、进站时及时在前体前部垫 4mm 钢板进行支撑，防止耐磨层与轨道接触。 D、按照进度及时支撑中体和盾尾。 E
13、、检查接收架是否位移，变形。 F、盾构机进站后，不使用旋转刀盘出土时，拆除四号拖车皮带机驱动装置。 G、在前体、中体两侧各焊接顶升支座（顶升支座焊时要对称牢固） 。 H、当主机完全进站后，用型钢将主机与始发架连为一体（焊接） 。 2、 主机调头及定位 盾构机调头方案 第 5 页 共 11 页 1） 设备桥前部用支撑架进行支撑。 2） 主机与后配套脱离（拆除管线和拖拉油缸）并后移后配套拖车至完全脱 离主机。 3） 采用四根 150T 油缸将盾构机顶升，始发架底部均匀安装自制盘式轴承， 取出底部的垫块后将主机落至轴承上（主机顶升时注意油缸必须保持同 步，且必须有专人指挥） 。 4） 采用油缸或 2
14、0T 倒链将主机连同始发架平移至调头场地中部，并进行调 头，调头时注意先将螺旋输送机穿进钢环和反力架内。 滚动摩擦系数的确定：钢对钢摩擦系数 f 滚 =0.005 ,由于接受架底部的不 平整等因素影响，所以取 fmax 滚 =0.05; 摩擦力 F 摩 =Gfmax 滚 = （G 盾 + G1）f max 滚 =3400KN0.05=170KN 盾构机主机重量 G 盾 =3200KN 接收架 G1=200KN 5） 主机调头后平移至隧道右线前部。 6） 采用四根 150T 油缸将盾构机顶升，始发架底部用钢板或型钢支撑，进行 精确定位，并将始发架轨线延伸至隧道内。 7） 反力架和钢环进行精确定位
15、。 8） 盾尾刷涂抹盾尾油脂 WR90，要求钢丝刷内油脂饱满均匀。 9） 注浆管、超前钻机管内填充盾尾油脂 WR90。 文图 2 主机调头示意图 3、 设备桥及延长管线 1） 左线调头井轨线形成，主机后部轨线形成。 2） 设备桥后部用支撑架进行支撑，并与设备桥进行焊接。 3） 将设备桥与后配套脱离（拆除管线和连杆） 盾构机调头方案 第 6 页 共 11 页 4） 拆解第一、第二节管片吊机轨道，并拆除一号拖车后部的管片吊机控制 柜及电缆卷筒并移至设备桥前部固定。 5） 用油缸分别将设备桥前部、后部顶升，并在支撑架底部安装 50 的钢管。 6） 采用倒链将设备桥前移至站台内，并在 2021 轴之间
16、进行设备桥的调头。 7） 设备桥调头后前移至主机并与主机对接，拆除前部支撑。 8） 将设备桥支撑门架前移并与设备桥对接，并拆除后部支撑。 9） 安装皮带机驱动装置。 10） 安装管片安装机控制柜及电缆卷筒。 11） 安装 100 米延长管线。 F、 延长管线的连接从后配套拖车开始进行。 B、延长管线的连接顺序同许府巷始发相同。 C、由于洞门于 22 立柱之间距离只有 25m，延长管线不易堆放。因此，可以 将后配套后移 40m，将延长管线悬挂在隧道区间内。 D、在车站内设置过渡悬挂支撑。 E、液压管线的连接应注意清洁和密封。 F、延长管线后连接，应注意标识和外观整齐。 12） 安装皮带并进行硫化
17、。 文图 3 设备桥调头示意图 4、 盾构机检修及保养 1） 刀盘及刀具的检查、维修和更换 2） 铰接密封及充气密封的检查、维修和更换 3） 盾尾密封刷的检查、维修和更换 盾构机调头方案 第 7 页 共 11 页 盾尾密封刷的检测更换:记录磨损状况，更换磨损严重和损坏的密封刷，要注意 焊接质量，焊接焊条型号 E506，数量按需供应。 4） 高压水泵的解体维修。 5） 盾尾油脂泵的解体维修。 6） 空压机更换机油、滤芯。 7） 泡沫系统检查、维修和更换。 8） 螺旋输送机耐磨层的检查，必要进行时堆焊（耐磨焊条采用 DUR68，修 补较多时用 37HL 打底，再走一遍 DUR68） 。 9） 电器
18、系统的检查、维修和更换。 5、 整机调试并始发 盾构机整机调试按盾构机调试报告进行，总的原则是先单机调试，再整机联动。 三、 始发掘进 始发掘进顺序基本同许府巷站南端头始发。具体见玄武门站北端头右线始发方案 。 下面的部分包括在始发掘进方案中 1、 割除钢筋并进洞 在刀盘内装满土坯并盾构机沿始发架轨道向前推入洞门距掌子面约 500mm 时，进行洞门剩余钢筋的割除，割除时必须保证迅速，必要时采用方木进行 临时支撑。 2、 掘进参数的控制 盾构机沿始发架掘进时，推力尽可能小，刀盘扭矩不要超过 120bar，此阶段 不允许调向。 3、 运输车辆的编组 在始发掘进时水平运输采用三列机车进行运输，机车布
19、置在前部，第一列的 编组形式为 1 节牵引机车，一节渣车、一节管片车；第二列的编组形式为 1 节牵引机车，一节渣车、一节管片车，第三列的编组形式为 1 节牵引机车， 一节砂浆车。 4、 供水及排污 始发掘进期间仍采用许府巷站内的供水及排污系统， ，可根据玄武门站内的 情况建一个污水转运池。 5、 临时照明 采用临时架线照明 四、 后配套调头及恢复正常掘进 当盾构机始发至 60 米时（100 米延长管线全部用完） ，应进行后配套的调头工作。 1、 停机 盾构机调头方案 第 8 页 共 11 页 1） 准备工作 C、 始发管线堵头、空油桶的准备 B、电动空压机、减压阀及管路接头的准备 C、后配套轨
20、线准备 D、充气密封充气测试 E、钢丝绳、及吊锁具的准备 F、重新紧固 0 环至 15 环的连接螺栓 C、 左线右线各停放 1 节机车并充足电。 2） 停机及保护措施 C、 盾构机姿态略高于隧道中线，土仓内充满渣土，土压保持在 2.4bar 时停 机。 B、向注浆管内注满膨润土。 C、向充气密封内充入高压风并关闭阀门。 D、盾尾密封油脂注入至管片底部溢出为止。 E、备用气体保压系统安装、调试。 2、 拆除延长管线 C、 将延长管线前部一根一根拆开并用空油桶接住，同时将同一根延长管线后 部拆开并连接高压风，用高压风将管路内的油吹出，注意接头及时封堵。 B、标记出土压传感器传输线及盾尾油脂管路，作
21、为最后拆除的管线。 C、切断部分系统的电源及控制线。 D、拆除延长电缆。 E、拆除延长胶管。 3、 拆除皮带及设备桥支撑门架 C、 拆除设备桥皮带及漏斗。 B、拆除设备桥后部支撑门架拖出，并用管片车及千斤顶支撑。 C、安装设备桥风管并将电缆支架固定。 4、 拆除负环 1） 准备工作 2） 拆除负环管片 5、 拆除左线轨线 将调头场地内左线的轨线及枕木剁拆除并将场地清理干净。 6、 平移始发架至左线并形成后配套接收轨线 先将调头场地内的杂物清理干净，然后采用油缸将始发架顶升并在底部安装 盘式轴承，通过结构墙上的拉点及倒链将始发架平移至隧道左线，并将轨线 延伸至洞内与拖车轨线连接，始发架固定。 7
22、、 拆除反力架及钢环 盾构机调头方案 第 9 页 共 11 页 分别将钢环底部焊接支撑并通过结构墙上的拉点和倒链将钢环及反力架平移 至井口处，在通过 25T 汽车吊将钢环及反力架拆解吊出。 8、 后配套拖车解列并拆卸拖车间的管线连接 1） 在拖车解列前必须将每节拖车用阻车器固定，防止溜车。 2） 拆解拖车间的电缆并回收至 2 号拖车上固定。 3） 拆解拖车间的连接胶管并及时封堵。 4） 拆解拖车间的拉杆。 5） 拆卸污水卷筒 9、 拖车前移并调头 1） 用机车牵引 1 号拖车前移至调头场地内的始发架上。 2） 用型钢将 1 号拖车与始发架焊接成一个整体。 3） 用结构墙上的拉点及倒链将 1 号
23、拖车连同始发架平移至调头井中部并调 头。 4） 平移 1 号拖车及始发架至隧道右线并固定始发架。 5） 将始发架轨线与右线轨线连接，并将型钢割除。 6） 用机车将 1 号拖车拖入洞内并与设备桥对接。 7） 依此类推将 2 号、3 号、4 号拖车调头后与设备对接，但 4 号拖车必须先 先拆解后部平台。 文图 4 后配套拖车调头示意图 10、 后配套管线连接 1） 4 号皮带机移至井口时，安装皮带机驱动装置。 2） 安装 4 号拖车后部平台及污水卷筒。 3） 连接拖车间的电缆。 4） 连接拖车间的胶管。 5） 皮带硫化。 11、 整机调试、掘进 盾构机整机调试按盾构机调试报告进行，总的原则是先单机
24、调试，再整机联动。 盾构机调头方案 第 10 页 共 11 页 五、劳动力组织 在盾构机调头期间，人员的安排按两班编制，由工程师负责，安排如下： 班次 作业时间 人员组织 总人数 白班 8：0020：00 领班工程师（机械）1 名 机钳工 6 名、电焊工 2 名 辅助工 2 名、电钳工 1 名 12 夜班 20：008：00 领班工程师（机械）1 名 机钳工 6 名、电焊工 2 名 辅助工 2 名、电钳工 1 名 12 盾构机检修班 8：0020：00 工程师 1 名、机钳工 4 名、电焊工 2 名 6 电器 8：0020：00 工程师 3 名、电工 3 名、辅助工 2 名 8 六、安全保障措
25、施 1、建立安全生产组织机构 成立以公司经理为组长的安全管理委员会，全面负责并领导本过程的安全指导和生产工 作。安全管理委员会由以下人员组成： 组 长：孙谋 组 员：李荣智 胡新朋 王镇春 康帆 韩惠军 2、安全操作作业事项 1） 杜绝安全隐患，防患于未然。 2） 准备充足的物资、工具、动力设备，重要的要有备用品应急。 3） 刀盘距离贯通里程小于 10 米时，在掘进过程中，要派专人负责时刻观察出 洞洞口的变化情况。如发现加固的混凝土或围护桩有较大的震动时，立即通 知主司机进一步降低盾构推力、刀盘转速以及推进速度，避免由于刀盘前部 土体太薄，造成刀盘前部形成坍塌。 4） 材料和设备物资的运输在夜间作业时，遵守交通规则，对于超限运输的设 置标志，确保安全运输。 5） 工作过程中，不方便直接指挥协调的工序，采用对讲机进行联系，派专人进 行指挥。 6） 吊装时，吊物吊钩下严禁站人。 7） 高空作业时必须系好安全带。 8） 加强现场洞外施工场地的用电管理、照明，保证场地作业在足够的光线。 9） 各种吊运机具设备正式使用前必须组织试吊、试运行。 盾构机调头方案 第 11 页 共 11 页 10） 起重作业人员要严格执行起重作业安全操作规程 ，确保施工作业人员 的安全。 中铁隧道集团 TBM 南京分公司 2002 年 6 月 30 日
