TBM设备技术与施工方案

1TBM施工组织安排

本标段TBM施工区间分四个区段，左右线隧洞全长23911.4米，其中1区段为团岛TBM始发井～XX路站～西镇站～XX站轨排井区间，TBM掘进全长4536米，采用1台TBM施工，3号TBM自海底隧道团岛端3号风井始发，依次通过XX路站、西镇站，至西青区间轨排井处吊出，然后返场至海底隧道团岛端3号风井二次始发，完成区间施工后，最终于西青区间轨排井吊出。

2区段为XX站～中山路站～XX路站～XX路站～台东站～XX桥站区间，区段TBM掘进全长9934米，采用2台TBM施工；4号、5号TBM先后从XX桥站始发，依次通过台东站、XX路站、XX路站、中山路站，过XX路后将施工场地转至XX路站，完成双线区间掘进后于XX站站后暗挖硐室内拆解，拖回至XX路站吊出。

3区段为XX桥站～小村庄站～北岭站～水清沟站区间，区段TBM掘进全长6009米，采用2台TBM施工；6号、7号TBM先后从XX桥站始发，依次通过XX桥站、小村庄站、北岭站，完成双线区间掘进后于水清沟站内拆解，拖回XX桥站吊出。 4区段为安青区间TBM始发井～安顺路站～胜利桥站区间，区段TBM掘进全长3430米，采用1台TBM施工。8号TBM自安青区间始发井始发，空推通过安顺路站，从胜利桥站大里程端吊出，返场至安青区间始发井二次始发，最终完成双线施工于胜利桥站拆解并吊出。TBM施工区间区段划分参见表5.1-1。

表 5.1-1 TBM施工区间区段划分

区段 施工区间 施工长度（米） TBM数量 备注 团岛TBM始发井～XX路1区段 站～西镇站～XX站轨排井 XX站～中山路站～XX路2区段 站～XX路站～台东站～XX桥站 XX桥站～小村庄站～北3区段 岭站～水清沟站 4536 1台 TBM由团岛始发后掘进至轨排井吊出，运输至团岛进行二次始发 9934 2台 2台TBM均自XX桥始发至拆卸洞拆解 2台TBM均自XX桥始发至水清沟站后洞内拆解，运回XX桥站拆解吊出 TBM由始发井掘进至胜利桥站后吊出运输至始发井二次始发 6009 2台 4区段 胜利桥站～安顺路站～TBM始发井 3430 1台 2机械配置、设备选型 2.1设备选型

2.1.1工程地质条件概述

TBM施工区间主要位于中风化、微风化花岗岩，部分地段处于强风化岩层内，局部发育有块状结构碎裂带及节理密集带，隧道围岩大多为II～IV2级围岩，局部为V级围岩。 本区间隧道途径市南区、市北区、李沧区，地表房屋密集、建筑结构复杂，区间隧道下穿德国署旧址、劈柴院风貌建筑保护区等历史建筑，并先后下穿XX站过街通道、XX河、人防工程及胶济铁路等重要建筑，部分区间需下穿军事区。 2.1.2本工程对TBM型式的重点要求

本工程TBM施工段根据限界、土建施工结构变形、施工误差、测量误差、沉降控制以及圆形预制钢筋混凝土管片衬砌的要求，最终确定TBM的直径为6280毫米，即隧洞开挖洞径在TBM刀具磨损极限时不小于6280毫米，因此所选择的掘进机的刀盘（安装新刀具）开挖直径要略大于6280毫米。一方面不影响隧洞的限界、土建施工结构变形、施工误差、测量误差、沉降控制以及圆形管片衬砌的要求，同时减少管片背后回填和回填灌浆的数量。从而更好的保证隧洞的成洞质

量。

本工程采用TBM施工的区间隧道，采用预制管片衬砌（贵西区间有331米双停车线，采用TBM掘进、矿山法扩挖的方式，根据招标图纸显示，围岩稳定，无需系统支护，仅在需要时人工随机支护，如掘进揭露围岩与设计变化较大，需要系统支护，则安装管片），预制管片结构为控制TBM开挖直径的结构形式，该种结构形式其内直径5.4米、外直径0米，线路最小曲线半径350米，线路最小竖曲线半径3000米，最大纵坡27‰。TBM应能满足该种断面及线型设计要求。 根据本工程的地质条件，TBM掘进地段大部分为微风化地层，局部为中风化及强风化地层，局部微风化岩层最大单轴抗压强度极高。要求选用的TBM应对此地层有足够的适应性（如刀盘及刀具配置、动力配置、机械配置、掘进参数选择等）。 针对设计文件相关要求，TBM应具有对地层进行超前地质预报（超前钻探等）及超前预支护（超前注浆加固地层及止水等）能力；应具备在掘进过程中同步安装管片的能力。 要求选择的TBM应能满足设计文件中提供的土建预留条件、施工场地条件、工程筹划条件等，并能满足建设单位的安全、投资、工期控制等其他要求。 2.1.3选型的原则与依据

TBM的性能及其对地质条件和工程施工特点的适应性是隧洞施工成败的关键。本工程的TBM选型按照性能可靠、技术先进、经济适用相统一的原则，依据招标文件、招标文件提供的地质资料，并参考国内外已有TBM工程实例及相关的技术规范，结合在XX2号线TBM施工经验进行合理选型。 2.1.4 TBM选型的确定

根据XX地铁2号线一期工程TBM的前期专题研究报告、全线初步设计及专家审查意见，本工程TBM施工地段采用能适应软硬岩地层掘进的双护盾TBM进行施工。TBM主机部分如

图5.2-1所示

图 5.2-1 双护盾TBM主机图

2.1.5拟选用的TBM对本工程的适应性 2.1.5.1刀盘及刀具配置的适应性

本工程TBM掘进区间围岩强度变化大，要求TBM刀盘设计和刀具配置既能适应微风化花岗岩及变质岩等饱和单轴抗压强度极大的硬岩掘进，又能适应强风化区段及破碎带饱和单轴抗压强度偏小的软岩掘进要求。拟选的TBM在刀盘设计和刀具配置时有很强的针对性，主要表现在：

采用19英寸背装式滚刀以及合理的刀间距布置，使TBM在硬岩条件下破岩效率更高，换刀频次大为减少； 铲斗斗齿采用采用大块合金设计，大大提高了斗齿的耐磨性能以及耐冲击性，并使其在软岩中作业中也具有高效性和较低的磨损率。如图5.2-2所示。

大容量的铲斗设计能处理高速掘进时产生的大量岩渣 刀盘面板和外周加焊耐磨钢板，其余易磨损部位有耐磨堆焊层保护；

通过添加垫块，可以利用边刀增大开挖直径，以利于在围岩收敛较大的地段防止卡盾。

刀盘面板上设置液压磨损检测装置，能自动监控重要区域的刀具磨损程度。

2.1.5.2驱动功率配置的适应性

7台防护等级为IP67的315千瓦驱动电机设计，动力强劲，满足本工程硬岩掘进的需要;

2.1.5.3超前地质预报及超前注浆的适应性

支撑护盾周边布置DN100导向套管，方便钻机打超前孔、排水孔、注浆止水和加固围岩，如图5.2-3所示。

前盾和刀盘设置预留孔，液压钻机可以通过预留孔在掌子面钻孔勘探地质或进行注浆加固地层，如图5.2-4所示。 2.1.5.4管片衬砌的适应性 耐磨板

图5.2-2 斗齿断面图 图5.2-3 导向套管示意图

图5.2-4 预留孔示意图

在管片衬砌区间以典型双护盾TBM的理念来掘进，配置了管

片拼装机和两套推进系统，使掘进和管片拼装工序能同时进 行，提高了掘进效率，保障了管片拼装质量。如图 5.2-5所示。

图5.2-5 管片拼装示意图

2.1.5.5在操作性方面的适应性

TBM的操作充分考虑人性化和自动化设计，减轻了劳动强度，提

高劳动效率，降低了人身伤害的风险。

在不同地质条件下，TBM的推力、刀盘转速和刀盘扭矩等掘进参数是不同的，根据不同的地质条件可以及时地调整TBM的掘进参数，以使TBM安全、高效地通过本标段不同的地质地段。

TBM在掘进过程中，掘进主参数（推进速度、推力、扭矩、刀盘转速和撑靴支撑力）会随围岩变化而产生波动，皮带输送机的渣量、渣粒也会随围岩变化而出现明显的变化。据此变化可大致判断TBM刀盘工作面的围岩状况并采用人工手动调节操作模式，及时调整掘进参数，或及时采取针对性的应对措施。

2.1.5.6 出渣方面的适应性

综合考虑工期、投资额、环境控制、施工安全、施工效率和成本控制等方面的因素，在TBM出渣方面选用通用的洞内有轨运输与洞外龙门吊垂直运输相结合的出渣方式。 2.2TBM机械配置

2.2.1拟选TBM主要部件功能描述

2.2.1.1 TBM主机

TBM采用最新、最先进的技术设计。TBM主机主要由刀盘、主轴承及驱动组件、前盾、伸缩盾、支撑盾、盾尾及其辅助设备组成。主机结构见图5.2-6所示。 2.2.1.1.1刀盘

刀盘为封闭面板式箱型结构，刀盘开挖直径为6280～6310毫米，采用背装式19英寸滚刀，刀盘上安装中心刀、正滚刀、边滚刀等各类型刀具，刀具根据地质条件进行了合理的选型和配置。盘型滚刀刀具更换在刀盘里进行，保证了换刀人员的安全。刀盘表面焊接了具有优良耐磨性能的Hardox钢板，保证刀盘在硬岩掘进时抗耐磨方面的可靠性。

图5.2-6 TBM主机机构图

刀盘

撑 靴 主轴承 支撑盾

主机皮带伸缩护盾

盾 尾

管片安装梁

前盾

稳定器

驱动电机 主推进油辅助推进片安装机 超前钻

多功能钻刀盘上设计有用于喷水降尘的喷嘴，高压水喷出形成水雾对刀具降温和降尘。

刀盘设有人孔，人员可以通过人孔进入掌子面，排除障碍物。 刀盘偏心15毫米布置，增大了隧洞拱顶的开挖直径和上部

开挖尺寸，为TBM快速通过围岩变形区预留了变形量。 刀盘设计液压式刀具磨损自动检测系统，使刀具磨损量能被监控，以保证刀盘不因刀具超量磨损、损坏而遭到严重磨损或损坏。

刀盘上的溜渣槽采用耐磨设计，将渣料导流到主机皮带机上，在刀盘肋板及出溜渣槽上，留有用于漏水的孔使渣水分离，利于皮带机运输。刀盘结构见图5.2-7所示 。

图5.2-7 刀盘结构示意图

2.2.1.1.2 刀盘驱动系统

刀盘驱动方式为变频驱动，共配置7台315千瓦的变频电机，最大转速为9转/分钟，最高转速扭矩为2220千牛米（9转/分钟），脱困扭矩为5700千牛米。刀盘可以双向旋转，顺时针旋转为掘进出渣方向，在换刀和脱困时反向旋转。刀盘转速可以根据不同的地质条件和掘进状态而相应改变。 在检查刀盘或更换刀具的时候，刀盘驱动的操作模式需转换为由刀盘后的控此时TBM主机的其禁止。

每个主电机都安了设备及零部件2.2.1.1.3主轴承 主轴承采用大直

径、高承载力、长寿装扭矩器，保证工作在安全区域内； 制板手动点动操作，他任何操作都会被

命的三轴式设计。双轴承支座驱动小齿轮与齿圈啮合，支承稳固的驱动齿轮可最大限度地减小齿轮的磨损，主轴承与大齿圈设计寿命均超过15000小时。驱动小齿轮和减速器、变频电机连于一体，结构紧凑。驱动结构见图5.2-8所示 。

图5.2-8 驱动结构示意图

主轴承密封包括外密封和内密封两套密封系统。内外密封系统均由带有迷宫环的三道唇形密封组成，前两道密封防止杂物进入主轴承和齿轮腔内（第一道密封为油脂润滑密封，第二道密封用来控制泄漏），第三道唇形密封可以防止主轴承润滑油的流失。这种高可靠度主驱动唇形密封设计，以及可移动的密封耐磨环，确保了主轴承齿轮油润滑系统的正常工作，主轴承外密封详细结构见图5.2-9。

图5.2-9 主轴承外密封示意图

主轴承和驱动装置采用强制式循环系统进行润滑，润滑系统与主驱动连锁，并先于主驱动启动，当润滑系统出现故障不能启动或停止运行时，刀盘将无法转动。主轴承润滑油与齿轮箱润滑油的循环管路相互隔离，以防止齿轮磨损的颗粒进入主轴承。所有润滑油液均流入驱动部件的油槽底部，过滤后回到循环系统中。循环系统中设置有传感器以监测润滑油

的压力、流量和温度。 2.2.1.1.4前盾

前盾支撑刀盘和刀盘驱动装置，通过主推进油缸与支撑盾相连，主要部件有：用于安装主驱动的法兰盘、出渣区域的防尘装置及链条、稳定器支撑装置、推进油缸接头、除尘风管的接头装置等。

在前护盾顶部1/4的地方有两个液压操纵的稳定器，在硬岩中掘进换步时提供拖拉所需的撑紧力。前盾底部120度范围内长距离掘进所需的耐磨设计。 前盾结构示意图见5.2-10。 2.2.1.1.5伸缩护盾

伸缩护盾连接前盾和支撑盾，外伸缩盾与前盾相连接，内伸缩盾与支撑盾相连接。伸缩内盾与伸缩外盾之间留的间隙方便它们的相对运动，其功能是使TBM的掘进与管片的安装能同时进行。

伸缩护盾区域布置两个反扭矩油缸，将掘进时产生的扭矩从前盾传递给支撑盾，同时当前盾与支撑盾之间发生滚动时，反扭矩油缸可以给予调整。

图5.2-10 前盾结构示意图

伸缩区域内、外盾之间的间隙可以检查和清洁，TBM设计时，为检查围岩状况和清洁提供了4个开口。

2.2.1.1.6支撑盾

支撑盾内设有辅助推进油缸和TBM支撑装置。撑靴布置的形状使得支撑力作用到两侧围岩上，提供掘进反推力，在换刀时也可将前盾向后收回。撑靴面积大，对围岩的接地比压只有3bar。

沿支撑盾圆周布置了贯穿盾壳的DN100圆孔，使TBM能实现360度的超前地质预报和地层加固等地层处理工作。 支撑盾底部设有耐磨栅条，满足耐磨要求。 2.2.1.1.7 主推进系统

主推进油缸连接前盾和支撑盾，采用铰接式，既传递推力又传递拉力。油缸分成上下左右四组，通过有选择地对各组油缸进行加压来使TBM实现转向。每组作用油缸的行程及压力能同步在TBM主控室的显示器上显示。主推进系统共配置10根推进油缸，最大总推力为33965千牛，能保证TBM在双护盾模式掘进时给刀盘提供足够的推力。 2.2.1.1.8辅助推进系统

辅助推进油缸分成上下左右四组作用在四个压力区，以利于TBM在软弱围岩中掘进不能用支撑时TBM进行转向。辅助推进油缸共用的一套液压动力装置，每一组液压缸均能由TBM主司机操作，在采用双护盾模式掘进时，四组推进油缸可以同步操作。每一组油缸装有行程传感器，使TBM主司机能监控其行程。辅助推进系统共配置12根推进油缸，最大总推力为32813千牛，能克服全部护盾的摩擦阻力，保证TBM在单护盾模式掘进时给刀盘提供足够的掘进推力。 2.2.1.1.9盾尾

盾尾与支撑盾刚性相连，全圆桶形设计。

双护盾TBM模式掘进时，为防止管片背后回填材料在TBM向前移动时流到TBM前方，在盾尾尾部外侧安装弹簧钢片；为防止回填材料从盾尾间隙处流入隧洞，在盾壳尾部内侧安装

1排弹簧板密封。 2.2.1.1.10管片安装机

管片安装机为单体回转式，其移动可以精确地进行控制，以保证管片安装位置的准确性。管片安装机控制分有线控制和无线控制两种，施工中主要采用无线遥控器安装管片，有线控制器作为其出现故障时的备件使用。

安装机在两个方向都可旋转220度，其支撑和驱动装置由一个单座球轴承、内齿圈、两个小齿圈、行星齿轮减速箱与液压马达组成。驱动为无级变速，能产生足够的扭矩以安装沉重的管片。管片通过一个机械式锁定系统连接到安装机机头，安装机机头共有6个自由度，管片安装机机头用两个液压缸使它沿径向伸出，两液压缸能分别伸出。安装机机头上装有球面轴承，能向三个平面转动，保证管片正确定位。 管片安装机具有紧急状况的自锁能力，确保施工中的安全。 2.2.1.1.11 管片吊机

管片吊机包括管片运输小车和吊机组成，管片吊机悬挂于2号皮带机下部轨道梁上，通过齿轮齿条系统前后移动，管片吊机将管片运输平板车上的管片起吊后运输至管片拼装工位，有管片安装机抓取后进行拼装。管片运输平板车由列车编组每次运输一整环管片至吊装位置。 2.2.1.1.12出渣皮带机

本TBM包含主机皮带机、后配套皮带机和布料皮带机共3条皮带机，皮带宽度均为800毫米；主机皮带机能够在滑槽的作用下前后伸缩，主机皮带机先将石渣运送到后配套皮带机上，然后通过布料皮带机将石渣分布于4节矿车内，矿车由内燃机车牵引至洞外，通过龙门吊吊运至地面弃渣场。 2.2.1.2 TBM主机辅助设备 2.2.1.2.1超前钻机

超前钻探和超前地质加固是TBM必备的辅助施工手段，TBM

配置超前钻机用于地质超前探测和不良地质的处理。当钻探孔时，钻机固定安装在管片拼装机后面的支座上；当钻灌浆孔时，钻机能安装在管片拼装机上，沿着护盾圆周的14个贯穿盾壳的预留孔实现360度钻孔作业。超前钻机由的液压装置操作，额定功率为18千瓦，钻孔直径为-76毫米，钻孔深度可达80米。超前钻机工作示意图见图5.2-11。

图5.2-11 超前钻机工作示意图

多功能钻机

超前钻机

2.2.1.2.2液压系统

除刀盘驱动以外，所有主机的辅助功能部件均为液压操作。所有功能部件运行所需的液压动力装置都置于后配套的平台车上。

动力装置包括泵、马达、滤清器、冷却器和油箱并带有所有检测设备，动力装置与相应机械设备之间通过钢管或软管连接，考虑到围岩的高温以及对隧洞中温度的影响，冷却器的尺寸设计留有较大的富余量。液压系统设有便于测量压力的快速接头，所有软管都要安装得很结实以承受恶劣的地下工作条件。

液压泵站设机械式压力表，同时设置压力传感器、温度传感器将液压油压力和温度等信号传递给PLC，并在主控室显示。主油箱设循环过滤回路，滤清器的过滤精度为5纳米。为便

于添加液压油，配置1台气动加油泵。 2.2.1.2.3注脂及润滑系统

注脂及润滑系统包括主轴承密封系统、主轴承润滑系统和其它部分。润滑及密封系统以压缩空气为动力源，靠油脂泵油缸将油脂输送到各个部位。

主轴承密封可以通过控制系统设定油脂的注入量（次／分），并可以从外面检查密封系统是否正常。当油脂泵站的油脂用完后油脂控制系统可以向操作室发出指示信号，并锁定操作系统，直到重新换上油脂，这样可以充分保证油脂系统的正常工作。

主轴承润滑采用强制润滑，润滑油通过循环过滤后，对主轴承和齿轮进行强制润滑，PLC系统对润滑情况进行监控。 其它部分主要包括各系统油缸、管片安装机、管片输送器等部分的注脂及润滑，主要采用集中的自动或半自动润滑方式。为减轻工作强度，配置1台便携式气动油脂泵，对需要手动润滑的地方进行润滑。 2.2.1.2.4电气系统

TBM配置2台变压器，容量为1600×2+1500＝4700千伏安。高压电缆经隧洞接入TBM，供电电压为10千伏，动力电压为690伏，控制和照明电压为230伏。同时TBM备有紧急照明应急灯，该灯备用电池可使用1小时。

TBM电气控制系统的核心部分为 PLC系统，对TBM主要功能进行控制。它安装在带有远程接口的操作台上，并接入位于操作台的工业计算机。所有软件都可以防止未授权的登陆，所有系统都有失效保护功能，包括在错误情况下的错误操作引起的电路互锁保护和断路保护以防设备启动。所有的主要设备如果需要均设置预先报警系统及远程的悬垂或拉线、按钮以提供人身安全保障。紧急的安全电路用硬线接到PLC上，PLC系统上安装的USV功能能够保护其数据。电气

系统具有无功功率补偿功能，补偿后的功率因素能达到0.9以上。TBM变压器具有调压功能，调压范围+10％～-15％，满足供电稳定的需要。 2.2.1.2.5气体监测系统

TBM上安装有气体监测系统，共设置5个探测点，分别布置在主机皮带机进渣口、伸缩盾顶部、除尘系统出口处、主机皮带机卸渣口以及后配套皮带机的卸渣口。

后配套台车上安装1个箱式气体报警装置，气体报警装置由一个外部配电柜提供电源，负责收集所有传感器检测的数据，并将数据传至PLC控制系统和数据采集系统。 检测系统测得的数值会实时地在屏幕上显示，达到一级浓度时，警报将通过无电势接触点在喇叭及闪烁灯上发布信号。同时将警报传递给TBM操作人员。达到二级浓度时，TBM将停机，只有防爆部件（应急发电机、二次通风机、应急照明、通讯系统和排水系统）仍处于工作状态。 2.2.1.2.6电视监视系统

电视监视系统由摄像机和显示器组成。摄像机设计为防尘、防水和防震动，显示器为彩色电视显示器，具有多视窗显示功能，安设在主控室内，监控系统可通过光缆通讯系统接引至洞外监控设备上。为满足监控整个TBM施工区域的需要，在TBM的下列位置安设了监视装置： TBM主机内

主机皮带机尾部卸渣处 后配套皮带机尾部卸渣处 后配套台车尾部的轨道系统 2.2.1.2.7 数据采集处理系统

数据采集系统可采集、处理、储存、显示、评估与TBM有关的数据。所有测量数据都通过被时钟脉冲控制的测量传感器连续的采集和显示。所有必须记录的测量值都以图形的形式

显示在PDV的监测器上。屏幕上的内容均按功能分页显示，主要包括内容：

掘进的相关参数：主推进油缸与辅助推进油缸推进力、刀盘扭矩、超挖装置超挖量等参数显示与记录

各关键部位、系统的温度显示与记录，如：液压系统、主轴承润滑系统等 错误信息显示与记录

操作员可在这些屏幕页之间切换并从中获取需要的数据。通过数据采集处理系统收集到的信息，可以实现对TBM状态的实时信息化管理。通过互联网、电话拔号网以及数据采集系统的计算机可以将当前的TBM掘进状态数据传送至建设单位、监理、设计及施工等相关部门，为整个工程的信息化管理提供重要信息来源。 2.2.1.2.8 导向系统

TBM配置了一套VMT导向系统，该系统能够对TBM在掘进中的各种姿态、以及TBM掘进的方向和位置关系进行精确的测量和显示。操作人员可以根据导向系统提供的信息，快速、实时地对TBM的掘进方向及姿态进行调整，减小掘进偏差。 VMT导向系统和隧道掘进软件连续不断地提供TBM的三维坐标和定向的、连续的动态信息。导向系统附带的通信装置能够接收数据，由隧道掘进软件计算TBM的方位和坐标，并以图表和数字表格的形式准确的显示TBM的位置。 2.2.1.2.9 TBM主控室

主控室位于第2节后配套台车上。主司机在主控室内可以进行大部分TBM设备的启动、停止操作，通过主控室内各个显示屏，主司机能随时掌握TBM的状态，并能根据需要做出调整。主控室具有良好的隔音效果，并安装空调以保护PLC控制系统和保证主司机有良好的工作环境。 2.2.1.2.10安全和控制系统

TBM安全控制系统包括人员安全保护和TBM设备安全保护。 人员安全保护包括以下几项：

紧急停机开关安装在司机控制台和靠近刀盘的前盾处，紧急情况下可用来切断TBM的电力供应。 在主电气线路开关上安装有接地保护装置。 在照明及输出线路开关上安装有接地保护装置。 瓦斯监测及报警装置。

所有移动的设备涂有醒目的标记。 设备启动时能看到或听到自动警报。

TBM设备安全保护体现在TBM联锁功能的设置和TBM 相关参数的显示两个方面：数据同步显示能保证主司机随时掌握TBM状态并做出适当的调整；TBM联锁功能保证了设备不具备安全使用条件时不因误操作而动作，从而避免导致设备严重损坏的可能性。 2.2.1.3TBM后配套 2.2.1.3.1连接桥

连接桥位于TBM主机后面。连接桥下留有足够的空间用于管片吊机运输管片和储存、铺设铁轨，连接桥上安有皮带输送机、新鲜空气的通风管道、管片吊机、安装工作平台运行的轨道。连接桥的长度满足延伸轨道的要求。 2.2.1.3.2后配套台车

后配套台车共10节，每节的长度在10米左右。台车采用开式门形结构，在铺设的专用轨道上行走，轨距2200毫米。在中间布置轨距为900毫米的运输轨道，轨道两旁以及台车上方平台两侧合理布置皮带输送机、通风管、集中油脂润滑系统、豆砾石回填系统、水泥浆搅拌注入系统、电气控制柜、液压动力装置、变压器、空压机、人员休息室与卫生间、水系统以及电缆卷筒、水管卷筒等TBM配套设备。 2.2.1.3.3后配套皮带机

后配套皮带机宽800毫米，驱动方式为液压驱动。皮带机沿后配套台车上方布置，将从TBM主机皮带机转载的岩渣转运至布料皮带机上。

2.2.1.3.4吊机及材料运输系统

根据施工需要，TBM配置下列起重和提升设备： 运输管片的管片吊机 豆砾石罐用吊机 通风存储箱用吊机 2.2.1.3.5除尘系统

TBM除尘系统主要作用是清理来自刀盘的粉尘，然后将过滤的空气送回到后配套后部，以保持后配套区和隧洞的空气质量良好，吸入风管位于前盾，将主机皮带机进料口区域的空气抽走形成负压，使部分新鲜空气流向TBM前端，同时防止含粉尘的空气逸入隧洞内。除尘系统配置有消声和排尘装置。

2.2.1.3.6空气压缩系统

豆砾石泵、除尘器的灰尘收集器、风动工具的风源及油脂润滑系统的动力由空气压缩系统提供。压缩空气系统设备配置包括：1个1立方米储风罐；1台110千瓦，20立方米/分钟, 8巴的水冷空压机，1台18.5千瓦，3立方米/分钟, 8巴的风冷空压机。

2.2.1.3.7豆砾石填充系统

后配套台车上布置豆砾石回填系统，通过压缩空气将豆砾石吹入预先在管片上预置的开口进行豆砾石充填 。豆砾石泵具有遥控操作功能，可以遥控操作。TBM配置的豆砾石填充系统包括：2台豆砾石泵（其中1台备用）和1个容量为7.5立方米的豆砾石储存罐。 2.2.1.3.8水泥浆搅拌及注入系统

水泥浆现场搅拌及注入系统设置在后配套台车上，利用有列

车编组运输的水泥浆罐车将水泥浆导入搅拌机中，砂浆泵将搅拌好的水泥浆液通过注入口注入管片背后的空隙中。 2.2.1.3.9 高压电缆卷筒

在TBM 后配套设置电缆卷筒，电缆卷筒由气动马达驱动，置于后配套系统的尾部，可以存放400米长的高压电缆。 2.2.1.3.10应急发电机

TBM配置150千瓦应急发电机，在电力供应发生中断时，柴油发电机组自动启动。为避免瓦斯影响，应急发电机按防爆设计。应急发电机主要用于以下项目的供电： 主机和后配套的照明 操作站内的仪表盘和配电盘 后配套通风系统和除尘器

PLC（可编程逻辑控制器）及其它控制回路 各级供排水泵

2.2.1.3.11供排水系统 供水系统

隧洞内合理布置水泵从隧洞洞口向TBM水箱供水，最大供水量为60立方米/小时。TBM后配套台车设置储存能力为30米的水管卷筒，新鲜水经过水管卷筒补充到一个带有流量控制器的5立方米水箱，所有冷却装置的用水以及现场用水都从这个水箱提取。 冷却系统

冷却系统按洞口水温为25摄氏度的条件设计，新鲜水流经各冷却装置后，变热的冷却水由设置在TBM后配套台车上5立方米的热水箱收集，除尘系统、刀盘喷水和以及钻机、冲洗等用水都从热水箱抽取。 排水系统

TBM主机区域设置1台30千瓦自吸泵，将主机区域聚集的污水抽至TBM后配套配置的5立方米的污水箱内，沉淀后的污

水经污水箱内排污泵通过直径120的管道排放至隧洞外的三级沉淀池，经处理后排放于城市污水系统。 紧急排水

TBM伸缩盾区域与支撑盾区域各设置1台潜水泵，在涌水量大的情况下将水抽至污水箱。后配套设置2台（备用1台）水泵。

2.2.1.3.12消防系统

在TBM共安装了5个烟雾传感器，分别布置在：后配套尾部、变压器、主控室、支撑盾和伸缩护盾区域。如果出现火情，TBM将发出视听警报，主控室的显示屏将指示警报的部位。在TBM烟雾传感器及临近区域布置了手持式灭火器，总共有15台。

2.2.1.3.13二次通风系统

TBM配置风管从1号台车延伸直至整个后配套系统用来排除撑靴区域及液压泵使用过的热空气。隧洞外的新鲜空气经过轴流风机输送到TBM后配套区域，通过二次通风机和风管可以保证清洁空气不断供应给整个掘进系统。二次通风系统主要由以下部件组成：

1个风管存储箱，能存储200米长的风管

1台二次通风机（能力：900立方米/分钟；功率：55 千瓦） 2根连接到连接桥的通风风管 2个消音器

1套用于操作存储箱的起吊设备 2.2.1.3.14通讯系统

通过TBM配置的通讯系统使TBM主机室可以与TBM区域的若干固定位置进行通讯。TBM共配置5部电话，主要分布于：前盾、盾尾、连接桥、后配套皮带机和主机室。为保持TBM与外界的联系，TBM主控室预留一个外线借口供安装外线电话使用。

1.1.1.1.3.15修理平台、卫生间和人员休息室

根据需要，TBM后配套合理布置修理平台、人员休息室及卫生间。

2.2.1.4出渣系统 2.2.1.4.1矿车编组

布料皮带机将石渣分布于4节矿车内，每节矿车20立方米，矿车编组由45吨内燃机车牵引，通过铺设在管片上的轨道运输至洞外龙门吊起吊区域。 2.2.1.4.2垂直提升龙门吊

在隧道外地面上设置2台55吨龙门吊，利用龙门吊将装满石渣的矿车起吊至地面并倾倒到临时弃渣场，再利用渣土车将渣土二次倒运至永久弃渣场。 2.2.1.5TBM主要技术参数 TBM技术参数见表5.2-1。

表5.2-1 XX地铁改良型双护盾TBM技术参数表

名称 各部件名称 主机长 整机长度 整机 开挖直径 最小转弯半径 刀盘型式/材质 分块形式 刀盘 正滚刀数量 中心滚刀数量 边滚刀数量 换刀方式 刀盘偏心量 刀盘驱动 驱动型式 6300mm 300m 19”背装式滚刀，刀盘材料Q345C 整体式 24把 8把 10把 背装式 15 mm 无级变速变频电机（7X315kW）驱动 TBM 参数 12.5 m 135m 名称 各部件名称 转速 额定扭矩 脱困扭矩 主轴承寿命 （密封）工作压力 主轴承密封形式/数量 前护盾外径、材质 伸缩盾外径、材质 TBM 参数 0～9 rpm 额定扭矩：2940kNm@8rpm 最高转速：2220kNm@9rpm 5700kNm >15000 小时 3Bar 2x3唇型密封 6240mm /Q345B 6240mm /Q345B 6150mm / Q345B 6150mm / Q345B 2个 110mm 2500kN 2个 Ф240/Ф180 24150N@320bar 10根(Ф320/Ф240) 1650 mm 120 mm/min 500 mm/min 2只 (Ф580/Ф420) 500mm 38000kN 3MPa 12组双缸（Ф260/Ф220) 2550 32813N@340bar 43429kN@450bar 护盾 支撑盾外径、材质 尾盾外径、材质 稳定器数量 稳定器 油缸行程 单个油缸的最大撑紧力 油缸数量 防扭油缸 油缸型号 最大总推力 油缸数量 主推进系统 推进行程 最大推进速度 最大回缩速度 撑靴油缸数量 油缸行程 撑靴油缸 最大撑紧力 最大接地比压 油缸数量 油缸行程 辅助推进系统 最大推力 高压脱困推力 名称 各部件名称 最大推进速度 皮带类型 皮带机运行速度 TBM 参数 500mm/min 阻燃 0～2.5m/s（液压马达） 600m/h 800mm 阻燃 0～2.5m/s（液压马达） 600m/h 800mm 阻燃 0～2.5m/s （电机驱动） 600m/h 800 mm 不阻燃 0～3m/s （电机驱动） 1000m/h 1600 mm 双活塞泵 1 8m/h 2.5m 2 0.5MPa 2×15m/h 100kN 机械式 液压马达 6 2000mm 33 33333主机皮带机输送系统 皮带输送能力 皮带宽度 皮带类型 皮带机运行速度 后配套皮带机输送系统 皮带输送能力 皮带宽度 皮带类型 皮带机运行速度 穿梭皮带机 皮带输送能力 皮带宽度 皮带类型 皮带机运行速度 提升皮带机 皮带输送能力 皮带宽度 灌浆泵规格型号 回填灌浆 系统 灌浆泵数量 能力 储浆罐容量 豆砾石泵数量 豆砾石注入系统 额定压力 能力 额定抓举能力 抓取方式 管片拼装机 驱动方式 自由度 移动行程 名称 各部件名称 旋转角度 控制方式 旋转速度 抓取方式 起吊能力 TBM 参数 +/-220° 有线无线两种控制模式 0～2rpm 机械式 100kN 从服务列车管片车到管片喂片机 有线/无线控制 液压自动喂送管片小车 10m 100kN 40m 76mm 0°或8° 1间 1套 1套 棱镜式 2秒 200 m 4台 1个（单画面和多画面切换功能） 进水管卷筒DN100 34m 2台 20m/min 8bar 2 1m 33管片吊机 工作范围 控制方式 型式 长度 最大支撑力 钻孔深度 超前地质钻机 钻孔直径 角度 卫生间 后配套辅助装置 混凝土罐吊机 风管存储装置 型式 导向系统 精度 有效距离 摄像头数量 监视系统 显示屏数量 水管卷筒规格 水系统 水管卷存储长度 空压机数量 排量 空气压缩机 额定压力 储气罐数量 储气罐容量 名称 排水系统 各部件名称 能力 能力 TBM 参数 21.6m/h 10m/s 0.5μm 600mm 720m/min 600mm 灭火器 0.95 IP55 10kV/50Hz 400V/690V 1600*2kVA+1500kVA 270m AB-Logix5571 2个 1套 6部电话 光纤传输 柴油发电机 150kVA CH4、CO2、CO、O2、H2S、HCN 共8个 7X315=2205kW 386kW 39.5kW 8.6kW 61kW 114kW 48.5kW 333除尘系统 过滤精度 除尘风管 二次通风 系统 消防系统 二次通风机流量 风管直径 消防设备 功率补偿 变压器防护等级 初次电压 供电系统 二次电压 变压器容量 电缆托盘容量 可编程控制器PLC 显示器 控制与通讯 数据采集系统 语音通讯 远程通讯方式 规格型号 应急发电机 功率 监测气体种类 有毒有害气体监测报警系统 探测器数量 刀盘驱动系统 液压泵站 润滑泵站 功率 注浆系统 冷却水系统 通风除尘系统 排水系统 名称 各部件名称 空压机 豆砾石吊机 其他备用 装机功率 TBM 参数 110kW 14kW 200kW 3186kW 2.2.1.6TBM主要技术参数复合计算

由于隧洞通过的地质情况复杂，为便于计算，假设地层为连续均匀的，根据TBM经验计算公式对TBM推力、刀盘转速、刀盘扭矩、刀盘功率和主轴承使用寿命进行复核计算。 2.2.1.1推进系统推力 2.2.1.1.1 主推进系统推力F1

在硬岩地段，TBM采用双护盾模式掘进，TBM的推力计算如下： F1＝FN×N

F1＝315×42＝13230千牛。

其中：N－TBM配置滚刀数量：N=42把（双刃中心刀4把共8个刃、单刃滚刀34把）

FN－滚刀额定承载能力，19英寸盘形滚刀额定承载能力350千牛

考虑软岩对护盾包裹等因素的影响，预留50％的能力储备，则主推进系统所需总推力为：13230×1.5＝19845千牛。 TBM设计主推进系统最大总推力为24150千牛，满足施工需要。

2.2.1.1.2辅助推进系统推力F2

在围岩较破碎地段，TBM采用单护盾模式模式掘进，TBM的推力包括以下几项： 刀盘推力Ft

与双护盾模式相同，为13230千牛。 地层摩擦阻力Ff

根据厂家提出的经验数据，地层摩擦阻力按下式计算： F2＝Wμ

＝4500×0.3＝1350千牛 其中：W－TBM主机重量

μ－摩擦系数，0.1～0.3，取0.3 拖拉后配套的力Fl

TBM采用单护盾模式或盾构模式掘进时，后配套随TBM主机一起前移，根据经验，后配套所需牵引力一般为1200千牛。 辅助系统所需推力F2＝Ft＋Ff＋Fl＝13230＋1350＋1200＝15780千牛。

考虑工程高地应力可能引起的软岩塑性变形对施工的影响，预留50％的能力储备，则辅助推进系统所需总推力为：15780×1.5＝23670千牛。

TBM设计辅助推进系统最大总推力为37165千牛，满足施工需要。

2.2.1.2刀盘转速N

根据经验公式，刀盘转速按下式计算 N＝ V/πD

＝120/（π×31）＝ 05转/分钟

其中：V－选用滚刀额定线速度，取120米/分钟 D－TBM开挖直径，取31米

TBM刀盘设计的最大转速为9转/分钟，能满足施工需要。 2.2.1.3刀盘扭矩M

根据经验公式，刀盘扭矩按下式计算 M＝αD

＝60×3＝2381千牛米

其中：α—扭矩系数45～60，取60 D－TBM开挖直径，取3米

当刀盘转速为额定转速8转/分钟时，TBM刀盘的设计扭矩为

22

2940千牛米，能满足施工需要。 2.2.1.4刀盘驱动功率W3 W3＝M×N/9.55/η ＝1588 千瓦

其中：η—传动效率，变频电机驱动取0.95

TBM刀盘驱动共配置315千瓦变频电机7台，驱动功率为2205千瓦，满足施工需要。 2.2.1.4主轴承使用寿命

根据全球最知名的TBM主轴承生产厂商德国罗特爱德的计算与承诺，TBM主轴承设计寿命大于15000小时，满足施工要求。

2.2.1.5 TBM支撑力

双护盾模式掘进时，TBM主推进系统推力为19845千牛，考虑摩擦系数0.3，需提供的支撑力为：19845÷0.3＝37500千牛

TBM配置的支撑系统的最大支撑力为38000千牛，能满足施工需要。

2.2.1.6皮带机出渣能力

根据TBM理论上的最大设计能力，150毫米/分钟的推进速度，TBM理论上的最快掘进速度为1环/10分钟，每掘进循环进尺1.5米,渣土的松散系数取1.7，出渣量为79.76立方米/10分钟，皮带机每小时出渣量为6×79.76＝478.6立方米。 TBM主机皮带机与后配套皮带机的出渣能力均按600立方米/小时设计，满足施工需要。

矿车编组为4节矿车，每节20 立方米，总计80 立方米，满足施工需要。

3TBM掘进（含组装、始发、掘进、到达）方法

本标段TBM施工区间分四个区段，左右线隧洞全长23911.4米，采用6台双护盾TBM进行掘进施工。

1区段为团岛TBM始发井～XX路站～西镇站～XX站轨排井区间，TBM掘进全长4536米，采用1台TBM施工，3号TBM自海底隧道团岛端3号风井始发，依次通过XX路站、西镇站，至西青区间轨排井处吊出，然后返场至海底隧道团岛端3号风井二次始发，完成区间施工后，最终于西青区间轨排井吊出。

2区段为XX站～中山路站～XX路站～XX路站～台东站～XX桥站区间，区段TBM掘进全长9934米，采用2台TBM施工；4号、5号TBM先后从XX桥站始发，依次通过台东站、XX路站、XX路站、中山路站，过XX路后将施工场地转至XX路站，完成双线区间掘进后于XX站站后暗挖硐室内拆解，拖回至XX路站吊出。

3区段为XX桥站～小村庄站～北岭站～水清沟站区间，区段TBM掘进全长6009米，采用2台TBM施工；6号、7号TBM先后从XX桥站始发，依次通过XX桥站、小村庄站、北岭站，完成双线区间掘进后于水清沟站内拆解，拖回XX桥站吊出。 4区段为安青区间TBM始发井～安顺路站～胜利桥站区间，区段TBM掘进全长3430米，采用1台TBM施工。8号TBM自安青区间始发井始发，空推通过安顺路站，从胜利桥站大里程端吊出，返场至安青区间始发井二次始发，最终完成双线施工于胜利桥站拆解并吊出。 3.1TBM组装、调试

TBM均在始发车站或始发井进行组装调试，在区段终结车站或拆解井进行拆解，中间不涉及TBM调头和平移。 3.1.1组装前的准备 3.1.1.1人员准备

组装时分两个工班作业，每班10小时。组装过程每个工班按主机区、后配套区进行划分，以结构件和设备的组装为主线，工班内的液压组、电气组同时进行相关部分的安装。单

台TBM组装人员需求表见表5.3-1。

5.3-1组装人员需求表

班次 人员组织 项目负责人1名 班组负责人1名 机械工程师2名 液压工程师2名 电气工程师2名 吊车司机2名 白班（10小时） 吊装指挥2名 司索人员6名 机械、液压、电气技工8名 电焊工2名 辅工10名 安全员1名 班组负责人1名 机械工程师2名 液压工程师2名 电气工程师2名 吊车司机2名 夜班（10小时） 吊装指挥2名 司索人员6名 机械、液压、电气技工8名 电焊工2名 辅工10名 安全员1名 后勤保障 物资人员3人 3人 38人 39人 总人数 3.1.1.2技术准备

根据TBM组装需要配置人员，并对人员进行分组，组装前分

别进行技术培训和安全培训。根据工期进度安排，合理制定组装计划。 3.1.1.3场地布置

为保证TBM后配套安装及TBM快速始发，结合TBM长度及出渣需求，需在组装前采用钻爆法开挖始发洞段，满足TBM首环出渣长度要求。由于各始发车站出渣井位置不同，始发洞长度也不同。其中，团岛TBM始发井由于双线隧道已满足出渣需求，始发洞只需要开挖15米用于TBM撑靴撑紧洞壁及反力架安装。XX桥站两端需要开挖80米始发洞，为保证TBM前期TBM出渣，需在始发洞掌子面后135米处设置临时出渣井（或能够利用吊装井）；安青区间TBM始发井需要开挖130米始发洞。

TBM过站后再次始发，由于出渣还在原始发车站，因此仅需采用钻爆法向施工区间开挖15米始发洞段。

始发洞室直径为直径6300毫米，始发洞最后15米因需要撑靴撑紧洞壁，洞室直径应严格控制在直径6200毫米。始发洞需要施作弧形导台，导台断面图见图5.3-1。

图5.3-1 导台断面图

组装前根据现场情况对组装场地进行回填、加固、平整、硬化处理，主机、后配套等主要设备进行分区分块规划。 3.1.1.4组装设备准备

根据TBM的结构和部件的重量，现场投入500吨、300吨汽车吊进行现场吊装，以满足现场所需求的TBM各部件吊装能

力。组装工具和材料见表5.3-2。

表5.3-2 机具材料准备表

名称 500T汽车吊 300t汽车吊 液压千斤顶 拉拔器 敲击梅花扳手 敲击扳手 内六角扳手 内六角扳手 开口扳手 梅花扳手 活动扳手 平口螺丝刀 梅花螺丝刀 棘轮扳手 套筒 重型套筒 内六角套筒 变接头 尖嘴钳 修边钳 尖嘴弯钳 卡簧钳 压线钳 断线钳 数显万用表 兆欧表 规格 LTM1500 1000kg 32、36、42、45、50、55、60、65、70、75 32、36、42、45、50、55、60、65、70、75 1.5-10 12、14、17、19 6-7、8-9、10-11、12-13、14-15、16-17、18-19、17-19、19-22、24-27、30-32、36-41 6-7、8-9、10-11、12-13、14-15、16-17、18-19、17-19、19-22、24-27、30-32、 250、375 4.5、5.5、7.0、10 0、1、2、3 1/4、1/2、3/4、1 11、12、13、14、15、17、19、22、24、27、30 32-65 12、14、17、19 1-1/2、1/2-1、1/2-3/4、3/4-1/2、3/4-1、1-3/4 1．5-4、4-16、16-95、95-240 500型 数量 台 台 套 把 套 套 套 套 套 套 把 把 把 把 个 套 个 个 把 把 把 套 套 把 个 个 备注 1 1 4 1 1 1 2 2 2 2 各2 2 2 2 1 1 1 各1 2 2 2 1 1 1 1 1 名称 兆欧表 回路校准器 榔头 卷尺 卷尺 冲击钻 手电钻 电动扳手 便携式电焊机 塑料筒 气动加油泵 平口钳 剥线钳 皮带链钳 管钳 链条管钳 钢丝绳 卸扣 撬棍 角磨机 黄油 插线板 活动人梯 环形吊带 扁平吊带 手拉倒链 手摇倒链 钢板 枕木 规格 2500型 2kg/6kg 25m 5m CP796 BE720/2S 65L 3\"、2\"、1\" 500 8/10/16/20/25*6000mm 2、3、5、10、16T 5T*8000 mm 5T*5000 mm 1.5T、3T、5T、10T、20T 5T、10T 200mm×2.5m×200mm 20×30×200 数量 个 个 把 把 把 台 台 台 台 个 台 把 把 把 套 把 根 个 根 把 把 套 架 条 条 个 个 块 若干 备注 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 各2 各4 8 4 4 3 2 2 2 各2 各2 4 名称 吊装工具 风动扳手 氧气割等设备 电焊机 木箱 标示牌 堵头 支架 支墩 枕木 钢板 钢轨 钢枕 工字钢 规格 5000KN.M 400A,500A 1500×800×500 与管径相配 1100×300 2500×220×160 50mm 175a 数量 一批 1套 2套 各1套 个 块 个 个 个 根 m m m m 2备注 5 根据实际情况需要 根据实际情况需要 6 12 10 120 50 3.1.2组装要求

制定详细、可行的主机、后配套组装计划。 组装前对各元件进行详细的标识。

提前做好技术培训和安全培训，使参加组装人员了解TBM的结构性能和组装过程中安全注意事项。

组装时与TBM厂家人员紧密配合，根据需要配备专职翻译人员。

制定合理的组装材料、机具、配件计划。 严格控制组装质量，做好组装记录。

设置专职的质量控制组和安全控制组，全程监控TBM的组装工作。 3.1.3组装流程

根据TBM现场组装条件，为保障TBM快速组装及掘进，采用

分体吊装、整体组装的方式组装TBM，即后配套部分在井上分节组装完成后先下井，后移并连接，主机部分后下井，在吊装井位置组装，组装完成后，连接主机与后配套，向前步进至掌子面。TBM组装流程见图5.3-2。

电缆下井铺设待安装 后配套下井组装 系统整体调试 图5.3-2 TBM组装流程图

主机部分下井

步进 连接风、水、电、液压系统 3.1.3.1后配套组装

为加快组装进度，应提前对TBM后配套台车在井上进行各节组装，

当完成TBM各节台车的组装后，按照从后先前的顺序先于TBM主机吊装下井并向后拖拉至指定位置，将所有后配套台车连接并安装后配套皮带机及管线，完成后配套台车的组装。 台车组装步骤：

首先吊装10号台车，每节台车使用四根相同长度的钢丝绳，利用 300吨汽车吊将台车在原地起吊，确认台车平衡后，吊车缓慢下钩，使台车下方到井下组装位置。台车吊装示意图见图5.3-3。

台车下方就位后，利用机车将台车拖拉至后配套组装位置。 用同样的方法吊装9号—8号……1号台车及2号桥架，1号桥架，并拖拉至指定位置。台车吊装示意图见图5.3-4。 将所有后配套台车连接并安装后配套皮带机及管线，完成后配套台车的组装。

图5.3-3 台车吊装示意图

图5.3-4 后配套台车吊装示意图

3.1.3.2主机组装

主机井下组装顺序为：安装前盾→安装伸缩盾→安装支撑盾→安装撑靴及油缸→安装驱动→安装渣槽及皮带机→安装刀盘→安装盾尾→安装管片拼装机。TBM主机组装流程图5.3-5。

主机皮带及管片安装器下井 支撑盾下井后移 前盾下井并做好临时支撑 底部主推进油缸安装 伸缩盾底部安装 安装主机皮带接渣斗后吊装刀盘 驱动电机安装 主推进油缸上部安装 伸缩盾上部安装 安装辅助推进油缸 安装底部尾盾及特别慢主机向前平移 安装管片拼装机及尾盾上部 安装主机皮带尾段 图5.3-5 TBM主机组装流程图

管线连接、调试、准备步进 主机组装步骤：

选用 500吨 汽车吊车和 300吨 的汽车吊使支撑盾翻身（至垂直位置，500吨 汽车吊车把支撑盾缓慢放至组装弧形台上。：支撑盾吊装示意图见图5.3-6。

图5.3-6 支撑盾吊装示意图

用与吊装支撑盾相同的方案将前盾翻身并吊装至指定位置。支撑盾、前盾停放位置应严格按设计要求，确保位置和角度与设计相同，组装过程中支撑盾位置不得移动。

刀盘运输至吊装场地后，对刀盘进行翻身操作，采用与前盾相同的方法将刀盘吊放到指定安装位置。待刀盘稳定后，缓缓将刀盘插入前盾，连接刀盘连接螺栓并紧固后，放松汽车吊、拆除吊具，完成刀盘的安装。刀盘吊装及组装示意图如图5.3-7。

图5.3-7 刀盘吊装及组装示意图

刀盘对接完成后，吊装外伸缩盾底块、内伸缩盾底块，分体吊装主推进缸、主机皮带机前段到位并完成安装、完成伸缩盾的安装。

吊装尾盾底块并安装，汽车吊将管片安装器吊装到安装位置，完成与支撑盾的对接及安装。吊装尾盾边块至组装位置并安装。

当尾盾组装完成后，完成TBM主机的吊装工作。 3.1.3.3连接TBM整机

完成主机安装后，连接TBM主机与连接桥、后配套，安装管线并调试，进入TBM调试阶段。 3.1.3.4TBM调试

3.1.3.4.1空载调试

TBM整机组装完成后，由建设单位、监理和承包人三方代表按检查测试标准进行检查测试，三方人员均须到场参加和见证。调试工作需要对掘进机各个系统及整机进行调试，以确保整机在无负载的情况下正常运行。调试过程可先分系统进行，再对整机的运行进行测试，测试过程中应详细记录各系统的运行参数，对发现的问题及时分析解决。掘进机可分为液压系统、电气系统及机械结构件等。

电气系统设备的调试内容可分为：PLC控制软件、人机界面和导向系统软件的调试；各类传感器的测试和校准；各类电磁阀、流量计的检测、校准；控制系统内部电气联锁关系的测试；数据采集系统的连接和测试；分项用电设备空载检查、分项用电设备加载时的检查；各设备急停按钮的检查等。 液压系统设备的调试内容可分为：空载和加载时泵和液压管路的调试、加载时执行机构的运行情；步进系统的调试等。 单项系统调试主要分为：主机部分的检测；刀盘的检测；刀盘驱动部分的调试；推进系统的调试；管片拼装机功能的调试及管片吊机的调试；皮带输送机的测试；注浆系统的测试；其他辅助配套设施的测试等。

完成所有电器液压系统及单项系统的调试后开始整机联合调试。整机联合调试主要是检验刀盘控制系统、液压系统、出渣系统和其他系统的运行状态及互锁，TBM参数是否满足设计需求，并安排专门技术人员负责详细记录各系统的运转参数，作为今后的掘进参考依据。发现问题及时记录、分析解决。

3.1.3.4.2负载调试

空载调试完成后即可进行负载调试。负载调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力；对空载调试不能完成的工作进一步完善，以使TBM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，通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。负载调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和线型精度。 3.2TBM始发及试掘进 3.2.1TBM步进

TBM由组装位置移动到始发洞内撑靴能撑到洞壁位置或者TBM进站时撑靴无法支撑洞壁，均采用相同的步进方式。TBM在始发弧形导台上向前滑行。

步进过程：在尾盾拼装步进管片，以辅助推进油缸顶推管片，推动整机向前滑动，主机部分在预埋的滑轨上向前滑动，后配套走行于铺设的钢轨上；每向前步进一个循环即1.5米，铺设一块管片，以6米（4个掘进循环）作为一个完整的步进工作循环，每个步进工作循环的第一块管片利用反力牛腿锚固于洞底，其他管片与第一块管片顺次前后连接，所有管片可以循环使用；当整机向前步进4个循环后，拆除步进管片，在连接桥位置铺设钢枕及钢轨，同时重新锚固下一个步进工作循环的反力牛腿，准备进入新的步进工作循环。步进示意图见图5.3-8。

图5.3-8 步进示意图

3.2.1.1步进准备工作

准备步进用管片，可以利用管片制作过程中表面质量存在瑕疵的废弃管片。

检查TBM滑轨，对损坏、变形的必须修复。

检查滑轨安装位置，如不符合要求，必须进行调整。 准备编组列车，满足步进期间后配套钢轨、电缆、风水管延伸等需要。

清理钻爆法施工段，确保洞内没有干涉TBM通过的设施及杂物。

复核钻爆法施工段隧洞的轴线误差。 3.2.1.2步进

在始发导台预埋轨道时，应没间隔6米预留一组反力牛腿安装孔，孔长700毫米、宽100毫米，深100毫米并列布置与轨道2侧。

将管片安装在TBM尾盾位置，用反力牛腿固定。

在滑轨上涂抹黄油，以辅助推进油缸顶推管片，推动TBM主机在滑轨上向前滑动，后配套在铺设好的钢轨上向前行进； 整机向前移动一个掘进行程的距离后，在第一块管片的前方铺设第二块管片。第二块管片铺设完毕，再次以辅助推进油缸推动整机向前行进；以此类推，共铺设4块管片后，连接桥前支架后部将会有6米的空间，则在此部位铺设钢轨，同时拆除已经铺设好的管片，在盾尾重新固定锚固，重复以上步骤，进行新一个步进循环工作。

依照上述方法，推动TBM向前行进，同时完成TBM尾部风水管、电缆的延伸。 3.2.1.3步进注意事项

步进过程中需注意以下几个方面：

步进过程中，需对主机及后配套加强巡视，确保TBM各部位与洞壁没有干涉，特别是刀盘前方，必须派专人负责观察； 加强TBM姿态控制；控制滑行速度；

步进过程中，相关部位的人员之间以对讲机相互联系，确保信息畅通；刀盘前方负责观察的人员与TBM主司机密切联系。

3.2.2TBM始发

TBM步进到位后，开始始发。本工程选用的TBM具有硬岩和软岩两种掘进功能，针对两种功能有两种始发方案，即硬岩始发和软岩始发。硬岩始发利用撑靴支撑洞壁，推进油缸推进刀盘始发，软岩始发利用安装管片，辅助油缸推进始发。在实际施工中，需根据始发地段的地质情况，决定采用哪种始发方案。根据海本标段各TBM始发段的围岩级别，TBM采用硬岩始发方式。 3.2.2.1始发准备

始发洞采用钻爆法提前施工，根据撑靴距离刀盘的距离，始发洞长度为10米。始发洞初期支护内轮廓线要与主机外轮廓线保持100毫米的安全距离，洞壁两侧撑靴位置采用喷砼处理，保证撑靴与洞壁的接触面积不小于90%。

始发前，复核TBM始发基座，确保顺直，严格控制标高、间距及中心线，调整好TBM的姿态，主机轴线应该与即将开挖的隧洞轴线一致，以保证掘进方向准确。 3.2.2.2始发过程

始发时将撑靴撑紧洞壁，启动皮带机，转动刀盘，伸出推进油缸，开始始发掘进。TBM向前掘进约4米后，进入首环管片固定架安装位置，开始安装首环管片固定架，由于固定首环管片，并提供管片密封条压缩反力。

首环管片固定架需要设计单位验算，满足始发要求后方可安装。安装管片固定架时要严格按设计施工，保证锚杆锚固牢固，焊接部位焊接饱满，有必要时纵向采用型钢临时加固措施，并加强固定架位移监测，满足TBM空推要求。安装完成后，安装管片密封装置（保证首环管片背后回填灌浆时不漏浆）。

3.2.2.3注意事项

TBM始发时要严格控制推力和扭矩，严密监测地表及围岩变

化情况。

严格控制掘进方向，防止旋转、上飘。

及时对管片进行回填注浆，防止管片变形、移位。 3.2.3TBM试掘进 3.2.3.1试掘进的目的

TBM始发后进行试掘进，通过试掘进段拟达到以下目的： 熟悉机器性能，掌握TBM在各种围岩情况下的工作状况和设备掘进参数。

掘进机步进时掘进机处于空载状态，电器、液压系统及机械结构件未承受掘进载荷。 试掘进时对各项系统进行进一步调试，完善设备各项性能。

进一步了解本工程的地质条件，掌握在不同地质条件下TBM的施工方法。

收集、整理、分析始发段地质条件下的设备掘进参数，为后期的快速掘进打下良好的基础。

熟悉支护作业及钢轨铺设的操作工序，提高作业效率和质量。

根据地面变形情况的监测分析，掌握TBM施工时对周围环境的影响。

熟悉设备的物料运输、管线延伸等系统，完善洞内外各个环节之间的衔接，不断提高设备的掘进效率。

完善各部门之间的协调工作，尤其是掘进施工各工班的交接流程。

3.2.3.2试掘进的主要措施

试掘进过程中，设备、人员及整个施工队伍都处于磨合期，在试掘进段达到良好的磨合，使施工过程达到规范化和制度化，保证掘进机安全、快速、高效地施工。根据掘进机的施工特点，主要从以下几方面保证试掘进的顺利完成。 制定完善的安全生产技术规范、掘进机操作技术规程和单项

设备的使用技术规范。

在试掘进开始前对掘进机上各工作岗位人员进行培训，做到定人定岗、持证上岗。

在掘进过程中做好设备参数、地质条件等各项参数的纪录，由技术部人员统一归纳整理。

加强对地面及周围建筑物的监测，及时将监测数据上报技术部。

加强隧道轴线及隧道变形的监控量测，发现问题及时上报项目部相关部门。

做好交记录，完善交制度，定期召开例会解决试掘进过程中出现的各类问题。 3.2.3.3试掘进时人员组织

TBM试掘进期间的人员组织形式与正式掘进时相同,每台掘进机均采用三班制组织施工，施工工班分为两个掘进班和一个整备班。掘进班工作10小时，整备班8小时，其中4小时与掘进班重合，其余工班随上述三个工班交接。单台TBM人员配备见表5.3-3。

表5.3-3 单台TBM人员配备表

工班名称 掘进Ⅰ班 掘进Ⅱ班 整备班 保障班 人员数量 25 25 22 42 主要工作内容 掘进工作 掘进工作 TBM维修、保养 运输、生产保障 备注 3.3TBM掘进施工

双护盾TBM有双护盾和单护盾两种掘进模式，掘进施工过程中，需根据工程地质图纸、石渣、前序掘进参数、超前地质探测结果等，对掌子面围岩状态作出准确判断，据此选择相应的掘进模式及掘进参数。

TBM掘进施工采取与试掘进相同的人员组织形式。

3.3.1掘进准备 接通隧洞内的照明。

接通洞外开闭所和TBM主机变压器之间的电源。

接通TBM上变压器的主开关，使变压器投入使用。然后待变压器工作平稳后，接通二次侧的电源输出开关，检查TBM所需的各种电压，同时接通TBM及后配套上的照明系统。同时检查TBM上的漏电监测系统，确定接地的绝缘值可以满足各个设备的工作要求。

检查气体监测系统、火灾监测系统监测的数据、结果。确定TBM可以进行掘进作业。

确认所有灯光、声音指示元件工作正常。所有调速旋钮均在零位。

检查液压系统的液压油油位、润滑系统的润滑油位，如有必要马上添加油料。 确认给水、通风正常。

接通TBM的控制电源，启动液压动力站、通风机、TBM自身的给水(加压)水泵。根据施工条件，确定是否启动排水水泵。 确定皮带机风水电管线延伸等各种辅助施工进入掘进工况。 检查测量导向的仪器工作正常，并提供正确的位置参数和导向参数。

根据测量导向系统提供的TBM的位置参数，调整TBM的姿态，确保方向偏差(水平、垂直、圆周)在允许误差范围内，撑紧撑靴达到满足掘进需要的压力，或将辅助推进油缸顶紧在已经安装好的管片上。 3.3.2TBM掘进作业循环步骤

顺序启动后配套皮带机、主机皮带机，并确定运转正常。 启动掘进机各个部位的声电报警系统，提示进入工作状态。 顺序启动变频驱动电机。

启动主轴承的油润滑系统、各个相对移动部位的润滑系统。

并确定各个润滑系统正常工作。

调整扭矩反作用油缸支撑扭矩支承梁，使刀盘的转动扭矩可靠传递到支撑护盾。如岩石不能满足支撑护盾的支撑，利用转环转动推进油缸使油缸旋转一定角度来产生抵抗刀盘旋转扭矩的圆周力。以上工作完成后启动刀盘旋转并调整刀盘转速至预先选定的转速。同时启动除尘系统风机。 慢速推进刀盘靠紧掌子面，确定刀盘已经靠紧掌子面后选择合适的推进速度进行掘进作业。在刀盘和岩石表面接触之前启动刀盘喷水系统对岩石喷水（在土层地段施工时，不进行喷水，避免破坏土层的稳定）。

时刻监控TBM掘进时各种参数的变化、石渣状态等。掘进时根据TBM的掘进参数和预计的前方围岩的情况选择适当的掘进参数，包括刀盘转速、推进力、驱动变频电机频率、推进速度、皮带机转速等。并根据围岩的状况变化及时的进行调整。

如围岩满足双护盾掘进模式的要求，采取双护盾掘进方式，掘进和管片拼装、背后回填注浆、钢轨铺设等同时进行；如围岩状况较差，不能满足双护盾掘进模式的条件，则采取单护盾掘进方式，掘进施工和管片安装不能同时进行，安装完管片后，利用辅助推进油缸完成一个循环推进作业后再进行管片安装。

掘进至行程结束后，停止推进并将刀盘后退约3～5厘米，顺序停止刀盘喷水、刀盘旋转、驱动电机、皮带机。 伸出前护盾液压支撑机构并撑紧，推进油缸拖动支撑盾前移、拖拉后配套到位，完成换步，重复掘进准备工作，准备开始下一掘进行程。当掘进机采用单护盾形式掘进时，支撑护盾和后配套的前移通过辅助推进油缸完成。 3.3.3双护盾模式掘进

双护盾模式掘进是指在硬岩条件下的隧洞开挖时，TBM依靠

支撑盾上的支撑靴支撑在洞壁上，掘进的同时可完成在尾盾打锚杆、喷射混凝土等初期支护作业。 3.3.3.1双护盾模式掘进步骤

双护盾模式掘进作业循环主要分为两个阶段：

第一阶段，换步与调向。掘进行程完成之后，停止推进、停止刀盘旋转，收回撑靴油缸，刀盘底部支撑于洞底，主推进油缸收回带动支撑盾向前移动；当支撑盾到达预定位置时，调整各位置推进油缸以调整掘进方向，待TBM方向调整完成后，撑靴再次撑紧洞壁，换步完成。

第二阶段，推进油缸推动旋转的刀盘向前掘进1.5米，掘进反力传递到撑紧于洞壁的撑靴，出渣列车停放于后配套区域，刀盘切削下来的石渣通过主机皮带机、后配套皮带机卸入渣车。与此同时，实施管片安装作业。 3.3.3.2双护盾模式掘进过程

判断掌子面围岩状态。根据工程地质图纸，参考上一循环掘进参数、石渣状态判定掌子面围岩状况，通常可据此断定前方围岩的整体性、岩性、发育程度、含水量等。如有必要，可采用超前地质探测，进一步确定前方围岩状态。 换步、调向。换步调向操作如前所述，TBM主司机应该在换步过程中，根据测量导向系统所显示的上一循环结束时TBM的方位，本掘进循环调向参考值调整TBM的姿态，确保掘进方向控制在允许的范围之内。

选择掘进参数。根据判定的掌子面的围岩状态，选择推力、撑靴压力、刀盘转速等掘进参数。 3.3.3.3单护盾模式掘进

单护盾模式掘进是指在软岩条件下的隧洞开挖时，撑靴全部收回（不再撑紧洞壁），主推进油缸也收回，前盾和支撑盾作为一个整体动作，掘进过程中辅助推进油缸顶紧已经拼装好的管片提供推进力，TBM掘进时无法拼装管片，只能在掘

进行程完成之后，停止掘进，待管片拼装及换步调向等工序完成后，方可继续掘进。 3.3.3.3.1单护盾模式掘进步骤

单护盾模式下的掘进作业循环可分为三个阶段：

第一阶段，调向。上一循环管片拼装完成之后，开始本循环作业，此时辅助推进油缸已经收回，也就是换步已经完成。通过调整辅助推进油缸，使主机以刀盘底部接触洞底的部位作支点在水平和竖直方向旋转，从而调整TBM掘进方向。 第二阶段，掘进。辅助推进油缸推动旋转的刀盘向前掘进1.5米，掘进反力传递到拼装好的管片，出渣列车停放于后配套区域，刀盘切削下来的渣图通过主机皮带机、后配套皮带机卸入渣车。与此同时，实施回填、灌浆等作业。 第三阶段，拼装管片与换步。 3.3.3.3.2单护盾模式掘进过程

单护盾模式适用于软弱围岩、断层破碎带等地质洞段，因而应严格按照工艺流程与施组要求施工，加强超前地质探测预报，积极采取加固、固结灌浆等技术措施，最大程度的保证TBM快速、安全地通过。 3.3.3.3.3掘进方向控制

TBM上配备有激光导向装置，激光发射器安装在已经完成的隧洞洞壁上，接收器安装于TBM主机上。将经测量得到的位置参数输入到发射器自身的计算单元，以使发射器按照隧洞掘进的正确方向确定激光束的方向并发射到接收器，当它接收到激光束后，就可以根据激光在接收器上的入射角度、反射距离确定机器的位置参数数据。所有的位置数据都集中到安装在TBM控制室内的计算机，经过计算机的计算显示到控制室的显示屏上。操作人员根据显示的数据进行TBM的方向调整。

TBM掘进时或掘进行程结束时可以进行掘进方向的调整，首

先利用TBM上的测量和导向装置，确定掘进当前位置的上下、左右、圆周方向的偏差和TBM当前的位置状况，预测并显示掘进循环结束时TBM的位置和偏差。

根据显示在监视屏上的数据，及时调整TBM刀盘的方位。 掘进方向的调整可以在掘进一个行程结束后在换步的过程中进行，也可以根据需要在掘进过程中调整。但必须根据技术要求严格控制调整幅度，避免对刀盘边缘的刀具和出渣机构产生大的冲击，造成刀具和出渣机构的损伤。 3.3.3.3.4出渣

为充分发挥TBM施工快速、高效的特点，TBM施工采用三列机车编组拖拉矿车交替运输出渣，在始发站处设置龙门吊垂直提升矿车，到地面后倾倒入临时弃渣点，再利用装载机在地面临时倒渣。

TBM出渣采用隧道机车水平运输与海安路站龙门吊垂直起吊运输相结合的出渣方式，在始发站地面设置临时弃渣场作为TBM出渣倒运场地。每台TBM配置800 立方米出渣场地（10个循环）。

场地出渣采用汽车运输，利用渣土运输车将临时弃渣场的渣石运输至指定的弃渣场。

由于团岛3号TBM吊装井深度达到50米，龙门吊如在井上出渣，效率较低，需在洞内扩大洞室安装55吨行吊，用于翻渣和备料，利用斜井由出渣车将临时存渣运出洞外。 3.3.3.3.5运输系统

TBM施工运输主要包括垂直运输和水平运输，其中管片、材料及矿车的垂直和水平运输贯穿整个掘进施工的始末。垂直运输主要是用龙门吊将掘进施工所需的材料吊运至井下、将井下的重物吊运至地面；水平运输主要是机车通过水平有轨运输将垂直运输的施工材料（管片、轨道、备件、油脂等）运输到工作面，将石渣起吊到地面。

有轨运输在隧道内设单线，始发井下、中间车站或始发段洞口设置双线。TBM的材料运输均各由3列编组列车来完成。 垂直运输系统通过55吨龙门吊进行材料吊放及翻渣。本工程每台TBM配置一台55吨的龙门吊横跨在始发井用于垂直运输。

3.3.3.3.5.1洞内水平运输

为保证TBM快速、连续掘进，并结合隧洞断面，TBM后配套采用门架式结构。

每条隧道内采用单线轨道运输，站内工作井设置双线。轨距900毫米，钢轨采用43kg/米，轨枕采用I16，长1.2米，间距700米。

机车编组的隧道内设单线，在始发场地及中间车站设双线及道岔，以方便编组汇车，提高机车编组运输效率。 3.3.3.3.5.2列车编组

运输列车编组为: 机车＋人车(2)＋矿车(4)＋水泥浆罐车(1)＋豆砾石板车(1)＋管片平板车(2)。

机车选用45吨低污染内燃机车。1节混凝土罐车运送每循环背后注浆的水泥浆;1节豆砾石板车运输每循环管片背后吹填的豆砾石，2节平板车用来运送1环管片及轨枕、钢轨等施工材料。4节矿车用来运输每循环掘进的石渣。机车编组见图5.3-9。

图5.3-9 机车运输编组示意图

3.3.3.3.5.3洞内垂直运输

施工材料的垂直运输由安装在TBM始发井上方的55吨门吊完成，出渣矿车、管片、钢轨、轨枕、油脂、油料等材料由此门吊进行装卸和垂直起吊。 3.4TBM的维护保养

从专业工程师到掘进机司机、TBM各类设备操作人员、整备工班的全体人员，每个人都按照一定的责任范围参加到保养工作中来。我们基于对TQC(全面质量管理)和TPM(全员参加的设备维修)学习和多年硬岩掘进机的使用经验总结出了一套卓有成效的方法，依照定期检查、强制保养与按需保养相结合、按需维修的原则，根据TBM技术文件、各系统部位的特点制定TBM维修保养规程，并组织实施。对整套设备实施状态检测，随时掌握设备状况，使之始终处于受控状态。 落实培训上岗、分级保养、责任到人，并实行签字制度、交制度。

保养分为每班保养、每日保养、每周保养、每季度保养、和每区间保养几级，明确每级保养的具体内容。

掘进施工期间，TBM的维修保养主要在每天的整备工班工作时间完成，掘进工班作业期间如有需要，亦应立即实施。 3.4.1状态监测

为了准确掌握TBM的运行情况，需对其相关参数进行不间断的监测，摸索重要部件的磨损规律，由此判断异常情况的发生时段或预测即将出现的故障，以作出正确决策，防患于未然。

根据设备的重要程度和系统故障对工程的影响程度，确定监测系统以主机为主，重点是主机部分的大轴承、大齿圈、轴承密封、液压系统和变速机构。其余液压泵站和辅助设备则根据需要有选择的进行分项目监测。 监测主要采取下列手段：

传感器监测。通过各种传感器，可以实时采集各部位的运转参数，如压力、温度、流量、油位、压差、电涡流、位移、转速等，这些参数对故障的诊断有直接和间接的参考作用。 油样监测。通过油样的光谱分析、铁谱分析和污染度分析，了解液压油、润滑油中磨损产物的种类，磨损颗粒的形貌、尺寸、含量，并由此判断出磨损的部位及程度；通过油液理化指标的化验，可以得知油液的劣化情况，由油质的变化推断出故障的某些诱因；根据监测结果及时更换变质的油液并延长正常油液的使用时间。 3.4.2主机与后配套的维护保养

刀盘：每天检查所有连接件的紧固情况、刀具的固定和磨损情况、刮碴器耐磨板和铲斗的磨损程度、喷水嘴的喷水效果以及刀盘磨损，根据检查的结果更换或补焊。

主轴承：主轴承运转状况的优劣不但对TBM工作寿命的影响很大，而且一旦出现异常，由此造成的工期和经济损失是难以弥补的。主轴承检查包括油润滑系统、脂润滑系统、轴承滚道滚柱的检查。主要是检查密封的溢脂情况、润滑油的油

位和油温、润滑油冷却系统的状态、过滤器的情况，根据检查的结果更换润滑油或滤芯。 液压系统：

每班检查各液压系统油箱液压油位的情况，检查液压油的过滤器是否存在阻塞现象，检查各元器件连接部位是否存在渗漏现象，有无缠绕磨损情况，油质的情况。每月对各元件的工作寿命进行预测，进行液压液压元件的不解体检查，了解TBM各部位液压系统工作状态和可靠性的变化情况，根据检查的结果更换配件、补油或换油。

注脂：根据注脂时间表定期对需要加注润滑脂的部位进行充足的注脂。

电气系统：对所有电机和配电柜进行检查，并检查所有电器线路、各传感器及接口状态，根据要求对电机的润滑部位进行注脂。重点检查电器设备的防护，防止电器设备进水受潮。 减速箱：检查TBM主驱动变速箱和其它减速箱的润滑油，其维护保养内容如下：

油位检查：每班检查润滑油面高度，油面高度的以设备停止运转后，油液流回各个部位时观测的油面高度为准。 油品检查：定期从变速箱中抽取油样，用于污染度、理化指标、铁谱和光谱分析；当变速箱油位低于最小值时，及时补充新油，并加至技术手册中规定的高度。定期更换润滑油，没有达到更换时间的油液如超标，必须更换润滑油。 振动检查：每班检查变速箱体温度和振动情况、运转是否平稳、是否有渗漏。

支护设备：支护设备使用频率高，工作条件恶劣，使用过程中对设备的维护保养十分重要，否则，不但会影响掘进进度，还有造成安全事故的危险。重点检查内容包括其液压部分、电气控制部分及机械结构部分。

其它：其它系统和设备。如通风系统、压缩空气系统、供排

水系统、注浆系统等，应按照设备的使用手册进行维护保养。 每天对掘进机的各部位进行清理，保持机械设备的干净整洁，可以减少设备的异常损坏并能及时发现设备的故障隐患和故障点。

3.4.3刀具的维修保养与更换

刀具在掘进过程中，由于冲击与振动、摩擦与温度的作用，其技术性能向着不良状态变化，刀圈逐渐磨损，还可能断裂；密封损坏而漏油，螺栓松动等都使刀具失去工作能力。为了使掘进继续进行，要对刀具进行定期和不定期的检查，进行应急和预期刀盘维修与刀具更换。不定期检查和应急维修与更换刀具比例越大，对掘进影响越大。定期检查和预期更换与维修比例是TBM掘进施工的技术与管理水平衡量指标之一。

刀具的检查与维修，是TBM施工中的重要环节，要从维修刀具的可靠性来提高掘进速度；从降低刀具及配件消耗来降低掘进成本，促进TBM施工的技术与管理水平的提高。是刀具使用过程中技术性很强的一项工作。 刀具检查周期：

每日的整备检查：每日在整备班对刀盘进行全面检查和刀具更换与刀盘维修，保证当日两个掘进工班能连续掘进。 班检查：是两个掘进班交接时停机进行的刀盘检查及必要的处理，保证下一掘进班能连续掘进。

扭矩检查：对新装的刀具，在掘进一个行程后停机进行的刀具安装螺栓扭矩复查。

故障检查：掘进中发现刀具漏油异味，刀盘发出异常响声，渣中发现金属物及严重塌方等特殊情况，应急停机进行检查。

临时检查：对一些有疑问的问题，临时安排掘进中的停机检查。

检查周期可根据地质条件和刀盘的状态适当调整，但一定要保证刀盘运转可靠。

刀具检查项目：刀圈磨损量的检查：用样板检查刀圈的磨损量。除有特殊要求外，一般只对接近极限磨损量的刀具用样板检查并记录。其它则用目测判定是否接近极限磨损量。 刀具的外观检查：目测检查刀具的外观是否正常，是否有漏油，刀圈的刀刃磨损是否均匀（有无偏磨），刀圈是否有断裂和大块崩刃，挡圈是否丢失，刀圈是否移位等。 检查刀具联接的可靠性：用敲击的方法检查刀具固定螺栓及垫片、楔形垫块固定螺栓是否松动。

刀具更换：刀具更换必须根据技术文件的要求实施，分为正常磨损更换和非正常损坏更换两种情况。

正常磨损更换标准，根据TBM刀具的最大允许磨损量确定，经检查达到磨损极限的刀具必须及时更换。

刀圈断裂、刀圈有大块崩缺、刀圈挡圈丢失后刀圈移位较大、刀具螺栓损坏后不能在刀盘上修复。

正确更换刀具可以减少刀具的非正常损坏，减少刀具消耗，减少因刀具异常损坏造成的停机，提高机器利用率。 刀具维修：对从刀盘上更换下来的刀具必须去全部送刀具修理车间及时进行检查和维修保养。需根据技术文件并结合以往施工经验制定刀具检查与维修规程。刀具检查维修过程的重点环节为：确定维修项目、刀具解体时检查、轴承的检查及更换、滑动密封的检查与更换。 检查与维修步骤如下：

从刀盘更换下来后送的刀具，要及时清理外表，为维修前的检查做好准备。为了制定刀具维修项目，维修前对刀具进行下列检查：

外表检查，检查刀具是否有漏油、刀圈偏磨、端盖螺栓丢失

非正常损坏换刀包括以下几种情况：刀具漏油、刀圈偏磨、

与松动、挡圈丢失与断裂，螺孔的损坏与断栓等损坏情况；检查刀圈磨损量，并应力求准确；检查刀具扭矩大小和转动是否均匀。

根据刀具使用记录，找出该刀运转参数，从刀盘日常检查记录中找出该刀在刀盘工作中发生过的漏油、螺栓松动等异常表现，再结合刀具维修前检查参数，将所要维修的刀具按更换刀圈和不更换刀圈及进行解体维修和不解体进行分类。按刀具检查与维修规程中有关程序要求进行分类维修。 磨损量达到或超过技术文件中规定的最大磨损极限或虽未达到磨损极限但存在非正常损坏的，应更换新刀圈。 刀具的拆解检修是刀具维修的主要形式，拆卸解体后，对影响刀具的不可靠因素进行全面检查与维修。拆解检修条件及措施如下：

轴承运转时间大于技术文件规定的，应拆卸检查，更换轴承；前次拆卸检查后运转时间大于技术文件要求的，应再进行拆卸检查和维修；扭矩较大或转动不均匀者，应拆卸检查原因，进行维修；刀具漏油者，应拆卸检查原因，进行维修；端盖螺栓松动或断裂、螺孔损坏或有断栓不能取出者，应拆卸检查进行维修。

为保证轴承可靠运转，减少刀具故障，应尽早发现轴承的早期损坏，在损坏前予以更换，减少刀具故障及对掘进的影响。刀具轴承的检查维修分为以下几种情况：

检查发现润滑油中有铁末和沙粒等杂物时，要仔细检查轴承，一般都要更换轴承；滚动体、外圈滚道、内圈滚道上有剥落时，应更换轴承；轴承滚柱的大端崩块，应更换轴承；轴承内外圈断裂或有裂痕时，应更换轴承；轴承外圈滚道产生波状变形的，应更换轴承。

拆开刀具后，首先检查刀具的油量和油中是否有铁末等杂物，把刀具内的油量分为油满、有油，油尽（油干）几种状

态。

油满而油中无铁末者，说明端面密封处于良好状态，可继续使用，但要更换橡胶圈。

对油中有铁末和润滑油流失的密封状态，其密封的金属环不能直接使用，修理后可再使用，橡胶圈则应报废。 对刀具拆卸后刀体腔内有石渣、泥浆且密封金属环已断裂或碎为几段、橡胶圈撕裂的情况，端面密封报废，并应仔细分析其损坏原因。

根据施工中得出的经验，确定刀具换油周期定，这样可使换油和密封环及轴承的检查同时进行；对异常损坏的刀具，如漏油、偏磨等情况每次拆卸修理时都要更换新油。 刀体、刀轴、端盖等，根据损坏情况，有一部分也可以修复后继续使用，但必须保证维修质量，否则按报废处理。 具备以下条件的刀具可不进行拆卸检查维修：正、边刀扭矩在技术文件规定的正常范围内且转动均匀；轴承运转时间小于技术文件规定的最大使用期限；上次拆卸检查后刀具运转时间小于技术规程的规定；刀具挡圈、端盖螺栓、螺孔等均完好。

刀具维修中的注意事项：

刀具解体过程中，应认真分析找出刀具故障的原因。 拆卸、清洗、检查与安装过程中各套刀具及轴承与密封应分套存放。

维修前的检测结果，安装中的检测数据及零件更换都应做好记录。

严格遵守刀具检查维修规程。

根据施工进程，经常检查刀具及配件的库存量是否满足要求。

3.4.4皮带机的维护保养

为充分发挥TBM快速、高效的施工优势，针对皮带机系统的

维护保养尤为关键，具体维修保养内容如下。

驱动滚的保养：每日安排专人检查及清理皮带与驱动滚之间是否夹渣，防止皮带划伤。定期检查驱动滚筒的磨损情况，如发现滚筒磨损要及时的更换维修，避免对皮带的运行造成 皮带表面：皮带表面的砸痕采用挖空粘补法；即剥除砸伤部分并进行可靠清理，然后用同种材质的橡胶粘补。 对于皮带表面的划伤应采取胶补法与缝合法相结合的方法；即在小滑痕处只用氯丁胶填平，对较大的划痕则先用线缝合后再行清理填胶。

在石渣运行落差较大处应加装钢筋骨架和橡胶挡板，并定期检查。 3.5TBM到达

TBM到达施工的工作内容包括：TBM定位及接收洞位置复测、接收洞洞处理、接收基座施工等。 3.5.1TBM定位及接收洞位置复核测量

推进至TBM到达施工范围时，应对TBM的位置进行准确的测量，明确隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系，同时应对接收洞位置进行复核测量，确定TBM的贯通姿态及掘进纠偏计划。在考虑TBM的贯通姿态时须注意两点：一是TBM贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差，二是接收洞门位置的偏差。综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整，纠偏要逐步完成。 3.5.2TBM接收洞处理

为避免TBM到掘进到达时对已经完成的车站端墙造成影响，应提前利用钻爆法开挖5米的接收洞。当TBM逐渐靠近端头时，应加强对土体的观测， TBM刀盘贯通掌子面后，停止推进，迅速将石渣清理干净。 3.5.3接收基座

接收基座的中心轴线应与隧洞设计轴线一致，同时兼顾TBM

到达姿态。

3.5.4TBM到达段的掘进

根据到达段的地质情况确定合理的掘进参数并作出书面交底，总的要求是：低速度、小推力、对管片进行防送加固。 3.5.5TBM到达施工注意事项

TBM进入到达段施工时，工作人员明确TBM实时的里程及刀盘距洞门掌子面的距离，并按确定的施工技术方案进行施工；

TBM到达前检查端头岩层情况是否达到要求；

增加地表沉降监测的频次，并及时反馈监测结果指导施工； 3.5.6主要技术要点与措施

到达前200米，每50米要进行导线和高程复测，同时应对到接收洞进行测量，以精确确定其位置。

掘进最后50米应严格控制掘进方向，掘进方向最终状态为（0、+20），左右偏差不大于±10，上下偏差不大于±15，掘进最后6循环要求每半循环停机观测一次导向，确保掘进姿态符合要求。

最后15环管片需安环管片锁紧拉杆，每两环管片间安装3根拉杆，拉杆螺栓拧紧后，用焊机将螺母固定。

最后三环管片，须用管片顶丝进行固定，防止管片下沉，换步前必须保证管片底部豆砾石回填到位。

最后一环管片要使用水泥砖进行封堵，封堵后不得漏浆。 最后2环管片在豆砾石吹填完成后，进行双液浆注浆，确保背后注浆强度。 4管片拼装方法

根据招标文件要求，该标段需要管片衬砌，因此，TBM设备应具有拼装管片的能力。 4.1管片安装流程

管片安装流程见图5.4-1。

4.2拼装前的准备工作

在洞外清除管片上的浮灰、浮砂，对管片进行清理管片清理干净后,按拼装要求粘贴密封垫。

将管片的连接件、防水垫圈等材料准备好。

操作人员应全面检查管片拼装机的动力、液压和机械设备是否正常，管片吊具是否安全可靠。

图5.4-1 管片安装流程图

推进缸顶紧就位管片 管片安装及螺栓初紧 管片就位 掘进1.5米 管片安装区的清理 缩回安装位置油缸 管片吊机卸车、倒运管片 掘进 管片选型、下井和运输 管片防水材料粘贴 掘进循环结束 管片环脱离盾尾后螺栓复紧 4.3管片拼装方法

根据管片拼装要求，相邻两环管片采用错缝拼装。 管片分为左、右转弯环和标准环，安装满足隧道轴线要求，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。管片安装前根据盾尾间隙和推进油缸行程差选择拟安装管片的方式。

TBM掘进行程结束后，所有推进油缸行程伸出长度都大于1.5米时，TBM停止掘进，进行管片安装。

为保证管片安装精度，管片安装前需对安装区进行清理。 管片安装时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。每安装一块管片，立即将管片连接螺栓插入连接，并戴上螺帽用电动扳手紧固。

在安装封顶块时先搭接1.0米以安装机径向顶进，调整位置后缓慢纵向顶推，为防止封顶块顶入时损坏防水密封条，应对防水密封条进行涂润滑油作润滑处理。

管片安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力应大于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。

管片环脱离TBM尾盾后要及时对管片连接螺栓进行二次紧固。

安装管片时采取有效措施避免损坏防水密封条，并应保证管片拼装质量，减少错台，保证其密封止水效果。安装管片后顶出推进油缸，拧紧连接螺栓，保证防水密封条接缝紧密，防止由于相邻两环管片在TBM推进过程中发生错动，防水密封条接缝增大和错动，影响止水效果。 4.4管片安装质量保证措施

由经验丰富的管片安装人员进行管片拼装，拼装过程由工程技术人员根据验收标准进行过程验收，保证拼装质量。 严格进场管片的检查，有破损、裂缝的管片不采用。吊装管片和运送管片时应注意保护管片和防水密封条，以免损坏。 防水密封条粘贴前，应将管片进行彻底清洁，以确保其粘贴稳定牢固。

管片安装前应对TBM管片安装区进行清理，如污泥、污水，保证安装区及管片相接面的清洁。

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。

管片安装时必须运用管片拼装机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。

管片安装质量应以满足设计要求的隧洞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。 5TBM管片衬砌背后吹填及注浆方法

TBM掘进隧道横断面型式为圆型，开挖直径6300毫米，管片外径径6000毫米，预制衬砌背后与围岩四周之间的空腔为150毫米。需通过在空腔内吹填豆砾石与注浆保障衬砌与围岩的紧密贴合，达到隧道管片衬砌设计承载能力。 5.1豆砾石吹填 5.1.1豆粒石吹填概述

豆砾石吹填采用豆砾石喷射机利用高速流动高压气流将豆砾石吹填至管片与围岩之间的间隙，形成封闭的碎石环，起到固定管片位置并作为回填注浆的骨料。

TBM掘进一环完成后，在管片脱离尾盾的第一环先进行管片底部90º范围豆砾石吹填，随后在第二环进行管片两侧拱180º范围豆砾石吹填，接下来在第三环进行管片两侧拱270º范围豆砾石吹填，最后在第四环进行顶拱360º全环吹填豆砾石，吹填完成后用管片封堵塞对吹填孔进行封堵。掘进一循环后，在第五环取下木楔检查，根据情况分别对两侧及顶部进行二次补吹。 5.1.2 豆粒石选材

豆砾石吹填选材应采用粒径为5～10毫米，空隙率为百分之四十七左右的天然卵石或机制碎石，以保证吹填效果。 5.1.3豆砾石吹填施工工艺 5.1.3.1 吹填前的准备

为了豆砾石吹填工作的顺利进行，在施工前期做好充分的各

项准备工作，对材料进行检验、设备精心测试、人员严格培训：

对进场的豆砾石材料做好计量验收、指标检测工作。 对豆砾石吹填设备、台架等进行性能试验，尤其是空压机和豆砾石喷射机以及管路要进行风压、风量测试，以满足豆砾石吹填能力。

对施工人员进行岗前培训，熟悉豆砾石吹填的全部施工流程、操作规范、实施方法、质量保证、安全防范等知识技能进行系统教导学习，使每一个施工人员具有岗位责任能力。 5.1.3.2豆砾石运输

洞外运输保障人员利用管道将豆砾石定量放入运输豆砾石罐车中，由机车编制将豆砾石罐运送到后配套3号台车部位,到位后通过豆砾石吊机将满罐的豆砾石罐吊运至豆砾石皮带机平台上，将空罐放至板车上，由编组运输至洞外装填。 5.1.3.3豆砾石吹填

豆砾石吹填应在管片拼装完毕脱离护盾后立即进行，管片外侧与围岩之间的空腔应充填密实，豆砾石的预压坚持“脱离护盾一环就必须吹填一环”的原则进行。

将豆砾石运输罐车与豆砾石喷射机上料系统联接，打开放料阀使豆砾石放入皮带机的上料口，启动皮带机将豆砾石输送到豆砾石喷射机上方料斗，通过控制料斗下方的放料阀门，将豆砾石均匀输送到豆砾石喷射机接料口，在放料的同时启动豆砾石喷射机，这时豆砾石有序的分配到豆砾石喷射机内各料腔，通过压缩空气豆砾石经管道压送到喷头至管片外侧与围岩之间的空腔中。

在豆砾石吹填时为防止产生偏压使管片发生错台或损坏，必须做到自下而上，交叉对称灌注。 5.1.3.3.1管片底部豆砾石吹填

当掘进一环管片漏出尾盾后，将联接喷豆砾石管道的喷头装

入底部预留孔，豆砾石吹填管道内没有豆砾石流动和气压开始升高时停止灌注,取下喷头将孔临时封堵，完成底部豆砾石吹填。

5.1.3.3.2两侧180度拱豆砾石吹填

完成底部吹填后，将联接喷豆砾石管道的喷头移至第二环，装入两侧拱的预留孔进行第二环管片两侧吹填，

当豆砾石管道内没有豆砾石流动和气压开始升高时停止灌注,取下喷头将孔临时封堵。完成两侧180度拱豆砾石吹填 5.1.3.3.3两侧270度拱豆砾石吹填

将联接喷豆砾石管道的喷头移至第三环，装入顶部两侧拱的预留孔，当豆砾石管道内没有豆砾石流动和气压开始升高时停止灌注,，取下喷头将孔临时封堵,完成两侧拱的豆砾石吹填。

5.1.3.3.4顶拱部豆砾石吹填

将联接喷豆砾石管道的喷头移至第四环，将喷头装入顶拱部孔灌注，在灌注过程中机械手和豆砾石工要密切配合，尤其是豆砾石工要认真观察灌注情况，当豆砾石管道内没有豆砾石流动和气压突然开始升高时立即停止灌注，取下喷头将孔及时封堵，完成顶拱部豆砾石吹填。 5.1.3.3.5顶拱部豆砾石补吹

取下第五环顶拱部孔封堵堵头，将喷头装入第五环顶拱部孔进行补吹，当豆砾石管道内没有豆砾石流动和气压突然开始升高时立即停止灌注，取下喷头将孔临时封堵, 完成一个循环的豆砾石吹填。

依次配合掘进、管片拼装向前推进，进入下一循环再依次完成上述1-5步，随掘进循环逐步推进豆砾石吹填。 5.2回填注浆 5.2.1注浆目的

TBM管片衬砌背后注浆在豆砾石吹填完成后进行，管片衬砌

背后注浆是管片衬砌中的一项十分重要的工序，其目的主要有以下三个方面：

及时填充管片与岩壁见吹填豆砾石后的空隙，保障管片衬砌与围岩的紧密贴合，达到隧道管片衬砌设计承载能力要求，有效地控制地表沉降；

与豆砾石混合凝结后的浆液混凝土将作为管片衬砌施工隧道的第一道防水屏障，增强隧道的防水能力； 5.2.2注浆方式

在TBM掘进中回填注浆采取三步注浆方式：

5.2.2.1在管片拼装及豆砾石吹填、补吹完成后，在豆砾石吹填平台后进行水玻璃双液浆注浆形成密封环。每隔30环进行一次水玻璃双液浆封闭环注浆。

5.2.2.2在两环密封环之间进行水泥浆回填注浆，填充满管片背后豆砾石吹填间隙，形成混凝土回填环。

5.2.2.3填充注浆完成后，利用雷达进行监测，在空腔部位进行二次压力注浆，确保补注浆密实。 5.2.3双液浆封闭环注浆 5.2.3.1注浆材料

止浆环采用水泥-水玻璃双液浆。水泥使用P.O42.5等级水泥；施工用水采用自来水；水玻璃应采用波美度为29°Be～37°Be，比重为1.25～1.35 克/毫升的水玻璃。 5.2.3.2注浆配比

水泥-水玻璃双液浆应采用的比例为：水泥浆水灰比为0.75，水泥浆与水玻璃体积比为1:1。试验得出：双液浆凝结时间为127秒，垂直扩散80秒，扩散高度为1.75米，1天强度为0.47兆帕，28天强度1.6兆帕，能满足管片壁后注浆要求。

5.2.3.3注浆压力

注浆压力控制在0.3～0.5兆帕，在注浆过程中，注浆压力

应达到压力控制范围并形成稳定压力。 5.2.3.4注浆时长及注浆间隔时长

根据浆液扩散速度及凝固时长，应采用注浆时长120～140秒/次、每次注浆间隔时长30秒。当每次注浆时长127秒能确保浆液从本层注浆孔顺利流到下层注浆孔；注浆孔注浆间隔时长30秒能确保浆液合理扩散，避免因持续打压使浆液扩散半径增大。 5.2.3.5止浆环长度

每次双液注浆应选择连续两环进行双液注浆，以保证封闭环封闭效果。 5.2.3.6注浆工序

双液浆注浆时， 2环止浆环同步从下向上、左右对称的顺序依次注浆。浆液罐车到位后，先将水泥浆泵入后配套水泥浆搅拌机中，然后将双液注浆机一根管插入水泥浆中，另一根管插入水玻璃桶中，启动注浆泵开始注浆，注浆压力控制在0.3～0.5兆帕之间，每注浆120～140秒停止一次，暂停时长30秒，注浆每次暂停时先关闭水玻璃再关闭水泥浆，注浆直到注浆压力能稳压1分钟为止，注浆时详细记录各项注浆参数。

5.2.4止浆环间水泥浆注浆 5.2.4.1注浆材料

注浆材料为水泥浆，水泥使用P.O42.5等级水泥，施工用水采用市政自来水。注浆用水泥浆水灰比0.75。 5.2.4.2注浆压力

注浆压力应控制在0.3～0.5兆帕，以保障现场注浆满足设计要求。

5.2.4.3封闭环间注浆工序

注浆方式采用分层水平注浆。先从腰部以下底部注浆孔水平注浆，直到止浆环间所有底部注浆孔均冒浓浆为止，且腰部

注浆孔也开始冒浆，表明底部注浆孔已经注满，每当注浆孔冒出的浓浆符合配比时，此孔及时安装止浆盖。浆液浓度采用比重仪检测。

再从拱腰上部的注浆孔水平注浆，直到最后一环拱腰上部注浆冒浓浆，且顶部注浆孔开始冒浆，表明第二层已经注满，并及时安装止浆盖。

最后一步为拱顶注浆孔注浆，当顶部注浆孔相邻孔开始冒浓浆止，并安装止浆盖。然后继续注浆，直到注浆压力达到0.2～0.3兆帕，并能恒压2分钟，停止注浆，安装止浆盖。 本封闭环内段管片背后浆液注浆完毕。 5.2.4.4二次补强注浆

管片背后注浆后，在局部地段，浆液凝固过程中，可能存在局部不均匀、浆液的凝固收缩和浆液的稀释流失等，为提高衬背注浆层的防水性及密实度，并有效填充管片背后的环形间隙，根据监测结果，必要时进行二次补强注浆。 二次注浆对回填注浆起到进一步补充和加强作用，同时也对管片周围的地层起到充填和加固作用。当地下水特别丰富时，需要对地下水封堵。同时为了及早建立起浆液的高粘度，以便浆液向空隙中充填的同时将地下水疏干（将地下水压入地层深处），获得最佳充填效果，这时需要将浆液的凝胶时间调整至1～4分钟内，必要时二次注浆可采用水泥—水玻璃双液浆。

二次补强注浆的注浆压力选定在0.5～0.6兆帕，注浆量根据监测到的空隙和监控量测结果确定。注浆时主要以注浆压力控制。

6联络通道特殊环处理施工措施 1施工概述

联络通道处采用特殊环管片衬砌，管片拆除后采用矿山法施工，复合式衬砌。

TBM在掘进过程中，当拼装通道位于联络通道处时，应在联络通道处采用通缝拼装，以方便后期管片拆除。 2管片拼装及处理 2.1管片拼装

在TBM掘进前，应通过计算预估管片拼装环数及联络通道处管片拼装角度，确保管片封顶块位于隧道内联络通道对侧。 联络通道处共两环管片，此两环管片在拼装过程中，采用通缝拼装，即两环管片采用相同的拼装点位（左18度或右18度），以保证封顶块位远离联络通道。 2.2管片背后注浆及回填

联络通道处管片拼装完成后，背后豆砾石吹填同正常段豆砾石吹填。

在联络通道前后应设置封闭环，并对封闭环内管片进行回填注浆，确保注浆饱满。 3管片拆除 3.1管片加固支撑

联络通道施工前需对先安装好的开洞范围的管片进行拆除，为保证施工期间特殊环管片及其两侧混凝土管片的稳定性，必须预先对特殊环管片及其两侧的标准环管片进行支撑。 3.2特殊管片切割

特殊环管片采用水钻切割，切割前先加固范围为通道口左右各三米的管片进行临时支撑，切割管片前将其吊装孔打开，探明管片背侧围岩是否还聚着很多水，如发现仍有水且大，则应补充注浆封水。水量不大时，再进行切割。切割前将管片的切割范围用红油漆明显标识出来，切割时严格按标识线固定走刀架进行管片切割，切割时从上到下进行，将切割下来的管片运出隧道，然后清理管片切割面，施作闭合环框梁植筋。

切割完成后，方可开始联络通道的爆破施工。

7临近建筑物施工措施

本标段隧道拱顶最大埋深55米，最小埋深7.8米，区间地势起伏较大，且在TBM的整个施工区段将下穿房屋、人工填土层、立交桥、铁路、涵洞、加油站、加气站和河流（XX河和李村河）以及多处构造破碎带等。因此，在TBM的施工过程中，对下穿建筑物、构造破碎带、地面沉降控制和软硬不均地层需重点关注。

7.1TBM下穿建筑物的施工方案 7.1.1TBM施工段建筑物概况

本标段TBM施工区段贵西区间侧穿XX路小学、居民楼；西青区间下穿火车站过街通道；青中区间下穿贝蒙特大厦、德国警署旧址、劈柴院风貌建筑保护区，侧穿XX市；中江区间近接教堂；江广区间下穿东西快速热河路立交桥、市北区实验小学、公司和厂房宿舍；广台区间穿越军事保护区，下穿房屋；台海区间下穿XX河、人防硐室、XX河改造工程居民楼，侧穿当代广场；海小区间侧穿人民路立交桥；小北区间侧穿人民路加油站；北水区间侧穿XX市葡萄酒博物馆、煤气公司加气站；胜安区间下穿李村河、房屋，侧穿跨海大桥桥墩、胶济铁路；安青区间下穿胶济铁路桥涵洞和既有出入段线，侧穿胶济铁路。

7.1.2TBM下穿建筑物的控制因素与影响的判定

TBM下穿施工对建（构）筑物的影响分均匀沉降、不均匀沉降（倾斜）、地表曲率变化和地表水平变形（拉伸、压缩变形）四种。地层沉降和位移变形对于建筑物的破坏作用，是受几种地表变形同时作用的结果。区间隧道与建（构）筑物的平面位置关系主要分为侧穿（隧道结构与建筑物有一定的距离）和下穿两种。

对于下穿隧道，由于其在既有结构下方施工，工程地质和水文地质条件的好坏直接影响上部既有结构的变形和安全情

况，岩体的具体特征决定下穿隧道的施工方法和具体措施，甚至是决定下穿工程成败的关键。

同时，下穿隧道与既有上覆建（构）筑物结构的空间位置关系也是影响既有结构变形的关键因素之一。

TBM下穿施工对既有建（构）筑物的影响范围、影响程度需要有一定的标准进行描述和判断。

首先是应力准则，隧道的开挖引起地层应力重分布，在地层变化处和既有建（构）筑物结构存在处会发生应力集中，这两点可以用开挖引起的应力重分布的梯度变化范围和应力集中系数来衡量，对于Ⅰ级和Ⅱ级围岩，由于岩石强度较高，应力状态一般处于弹性状态，而对于Ⅲ～Ⅵ级围岩则一般会处于弹塑性状态，因此，应根据围岩所处的不同的应力状态加以描述和判断。

其次是塑性区准则，对于工程性质比较差的围岩，开挖引起的重分布应力很有可能超过围岩的弹性极限，从弹塑性力学角度讲就是重分布应力超过了围岩的塑性势面，围岩发生塑性屈服。如果近接施工引起周边围岩应力重分布后围岩仍处于弹性状态时，说明围岩强度仍有潜力，对既有建（构）筑物结构引起的受力变化不大，只有出现塑性区且与既有侧连通时，才会引起对既有建筑物的较大影响。因此，以塑性区不叠加为原则来进行穿越工程的判断和划分。

既有建（构）筑物结构强度准则，既有建筑物结构的强度即为既有建（构）筑物结构的承载能力。既有建（构）筑物结构物的强度是其具有的物理特性，如果没有外界施加作用，则结构物的强度是一个相对固定的物理特性，比如已修建的地上建（构）筑物能承受的地震荷载是设计已定的。由于新建隧道的下穿施工，可能改变了既有结构的承载能力。既有建（构）筑物结构健全程度也是一个重要的因素，健全程度越高，允许接近的距离越小，反之则越大。

既有建筑物结构刚度准则，隧道开挖引起既有建筑物结构形状的改变程度和既有结构的容许变形要求可以成为判断和评价下穿工程成败与否的标准之一。 7.1.3TBM下穿建（构）筑物的处理方法

根据TBM下穿建筑物的控制因素和控制准则，TBM下穿建筑物时要从以下几方面考虑。 对两结构之间的地层进行预加固； 对既有建筑物进行现状评价和加固处理；

TBM施工支护参数根据需要适当加强；四是根据实际条件调整TBM操作参数。

7.1.3.1对结构风险点先期进行安全评估及控制管理 在进行建（构）筑物下穿段施工前，首先对既有结构强度和现状进行全面评估，根据检测结果确定施工的控制标准；如发现有脱离、断裂等现象，应提前进行处理。在施工过程中，要加强对既有结构的检查，对结构裂缝进行跟踪观察，密切注意裂缝的发展情况，对于一些对结构的使用和强度有影响的裂缝要及时进行处理。 7.1.3.2监控量测体系

隧道下穿施工时，首先建立严密的监控量测体系，对施工过程进行全面的监控量测，随时反馈信息，指导施工生产。当监测值达到控制标准的30%时，为“预警”状态，需要引起注意；当监测值达到控制标准的70%时，为“报警”状态，此时应立即停止施工，采取一定的防范措施后再进行施工，并密切关注变形的进一步发展。当发生既有结构沉降速率超限时，应当立即启动抢险预案，采取下列措施。 立即停止掘进施工，加强结构监控量测工作；

启动应急预案，组织专家讨论分析造成既有结构沉降速率超限的原因及其相应的控制措施；

根据既定控制措施重新制定或调整施工工艺和施工组织，进

行施工交底，严格落实各项措施，进行开挖施工； 若既有结构沉降速率超限未得到有效控制，再次重复上述过程直到完全解决既有结构沉降速率超限问题。 7.1.3.3应急预案

加强地质超前预报和施工监测，并制定专项的施工组织设计。施工时应加强超前预注浆、管片拼装及二次补强注浆，以保证开挖面的稳定和有效控制地面沉降。在进行下穿段隧道施工时，制定并严格落实各项防护措施。在发生施工段沉降或洞内变形过大时立即启动抢险预案，采取下列措施。 立即使用防护措施处理，同时把有关信息上报至相关各单位和部门，各单位联合采取必要的抢险措施，加强对既有结构的检查和量测工作；

启动应急预案，组织专家讨论分析造成掌子面变形较大的原因和相应的控制措施；

根据既定控制措施重新制定或调整施工工艺和施工组织，进行施工交底，严格落实各项措施后再进行开挖施工。 7.2TBM穿越构造破碎带的施工方案 7.2.1TBM施工段构造破碎带的分布概况

根据地质报告，本标段TBM施工段台海区间、海小区间、小北区间、北水区间、胜安区间和安青区间存在构造破碎带，其中北水区间在里程ZSK42+200～ZSK43+308西北方向近接F1断层，影响带宽150～220米。 7.2.2构造破碎带施工过程中的难点分析

构造破碎带对TBM掘进的影响，主要表现为如下几个方面： 落渣增加，造成盾体后部残渣量增加，影响管片拼装以及掘进施工；

破碎带超前支护，造成停机时间增加，减缓掘进速度； 坍塌造成出渣量瞬间增加，超过皮带机最大承载能力时，皮带机出渣运输系统瘫痪，被迫频繁停机；

由于围岩自稳能力变差，对盾体挤压，容易造成卡机。 7.2.3TBM穿越构造破碎带施工对策及措施

针对TBM穿越构造破碎带可能出现的问题，充分发挥TBM快速掘进的特长，在施工中我们将采取以下对策与措施。 7.2.3.1加强地质工作

尽可能探明前方地质条件，以便提前采取措施，减少TBM停机时间。

TBM上要配备超前地质预报设备，结合地质勘探、隧洞设计以及施工观测成果，必要时实施超前地质预报，防患于未然。采取联合探测的形式，同时配备超前钻探、BEA米系统、HSP系统，必要时采用地质雷达探测掌子面前方较长距离的地质条件。

通过地质预测预报工作，及早采取预防措施，尽量减少特殊岩性造成的停机时间。超前探测隧洞前方软弱破碎带并利用超前钻机进行超前处理。

7.2.3.2配置超前支护和围岩加固设备

TBM上配置超前支护钻机，必要时可以对刀盘前方的围岩实施超前锚杆、超前小导管、超前注浆等超前加固；可以采用加固速度快、效果较明显的新型化学浆液材料。 7.2.3.3选择合理掘进参数

根据探测的情况合理选择刀盘转速、推进压力和贯入度等掘进参数，减小对围岩的扰动，以达到快速、平稳、安全通过构造破碎带的目的。 7.3TBM下穿河流的施工方案 7.3.1TBM施工段河流概况

本标段TBM下穿两条河流，分别是台海区间的XX河和胜安区间的李村河。XX河宽约36米，沿线通过河段河床已硬化，水量经人工控制，河床底标高5.43米，左右线均下穿XX河，隧道拱顶距离硬化河床的竖向距离为20.5米；李村河河道

宽265米，距TBM最近距离为20.5米，水深约0.5～1.5米。 7.3.2TBM下穿河流的影响

沿线通过河段渗水量大，易出现破碎带，影响TBM施工。 7.3.3TBM下穿河流控制措施

适当调整TBM姿态及施工参数，合理设置TBM总推力与扭矩，以及协制总推力、出渣量与掘进速度，确保TBM下穿河道时保持匀速、安全、连续通过；

采用同步管片衬砌支护，并及时保量、保压完成豆砾石填充及灌浆工作；

加强超前地质预报，地质勘查与超前地质预报探明前方可能会出现较大规模的渗水时，对刀盘前方做全环封闭栓塞式的超前于灌浆处理。

7.4TBM施工过程中的地面沉降控制措施 7.4.1TBM施工区间地面状况分析

本工程TBM施工段地面有大量建（构）筑物、多个旅游景点、两条河流、大量地下管线，地面交通繁忙。 7.4.2地面沉降原因的分析

由于TBM施工引起地表沉降的因素相当复杂，除与地层条件密切相关外，还与TBM掘进时的掘进速度、推进压力、注浆效果等有关。因此TBM施工时必须实行实时监测与控制。 TBM施工引起的地表变形可以分为以下四种类型，各种类型沉降产生的原因及机理见表5.7-1所示。

表5.7-1 TBM施工引起位移的原因及机理

沉降类型 初始沉降 主要原因 围岩受挤压而压密 工作面处施加压力： 过大—隆起 过小—沉降 施工扰动，TBM与围岩间剪切错动引起 围岩后续时效变形 应力扰动 孔隙水压力减小，有效应力增加 孔隙水压力增加，总应力增加 应力释放 应力松弛 变形机理 孔隙比减小，固结 围岩压缩产生弹塑性变形 弹塑性变形 蠕变压缩 TBM工作面前方变形 TBM通过时的沉降 固结沉降 从表中可以看出，地层受施工扰动而引起应力变化是产生位移的主要原因。根据以往工程经验，大部分的地层变形将会以通过时的沉降为主。 7.4.3地表沉降标准

一般情况下，地表变形沉降标准为+10～-30毫米；在通过重要的

建（构）筑物时，应根据其结构特征、基础类型及埋深，制定满足该建（构）筑物变形要求的沉降标准。 7.4.4地表沉降控制措施

针对地表沉降产生的原因及地表沉降的控制标准，在TBM施工过程中主要采取以下措施。 7.4.4.1保持TBM开挖面的稳定

TBM开挖面的稳定可以通过优化掘进参数来控制。掘进参数主要有：刀盘转速、刀盘扭矩、出渣量、推进压力、推进速度、撑靴压力、TBM轴线、TBM姿态等。为优化施工参数，必须熟练掌握TBM机的操作，根据地面变形曲线进行实测反馈，以验证选择施工的合理性或据以再调整优化施工参数。 7.4.4.2管片衬砌、同步注浆

掘进过程中采用管片衬砌，通过盾尾注浆管在掘进的同时进行同步注浆，管片脱出盾尾后，通过管片上预留的注浆孔进行补强的二次注浆。可使TBM在穿越建（构）筑物、河流、破碎带、地下管线时，大大降低地表沉降。 7.4.4.3地层加固

地层加固法一般有超前注浆法和地表注浆加固法两种。前者是通过TBM配备的超前钻机打孔，施做超前小导管，向TBM盾体周围及刀盘前部围岩注入固结性浆液的方法；后者是通过前期的探测结果，在埋深允许的施工段，从地表打孔，向TBM即将穿越的地层注入固结性浆液，达到稳固地层的方法。两者的目的都是固结地层，提高地层的强度和防渗性能。进

而抑制TBM通过时的松动范围，从而防止地层变位。 7.4.4.4控制偏差量

严格控制TBM施工的偏差量，施工偏差量增大，不但影响地铁隧道线路、限界等使用，还会过多扰动地层而导致地面沉降量的增加。 7.4.4.5监测工作

应在施工中做好对地面的监测工作，并及时反馈测量成果到掘进作业班组，调整掘进参数到合理值，做到合理化施工。 7.4.4.6应急预案

在加强监测工作的同时制定应急预案，并制定专项的施工组织设计。进行下穿段隧道施工时，制定并严格落实各项防护措施。在发生施工段沉降过大超出标准范围时立即启动抢险预案，采取措施：立即使用防护措施处理，同时把有关信息上报相关各单位和部门，各单位联合采取必要的抢险措施，加强对地面的检查和量测工作；启动应急预案，组织专家讨论分析造成地面沉降较大的原因和相应的控制措施；根据确定的控制措施重新制定或调整施工工艺和施工组织，进行施工交底，严格落实各项措施后再进行开挖施工。 8TBM设备过站、拆解、转场施工方法

TBM在掘进过程中，需要多次空推通过已经开挖完成的中间车站，在整个区间掘进完成后，需要拆解后转场。 本标段TBM施工区间分四个区段，采用6台TBM施工。 1区段3号TBM自海底隧道团岛端3号风井始发，依次空推通过XX路站、西镇站，至西青区间轨排井处拆解吊出，然后返场至海底隧道团岛端3号风井二次始发，再次空推通过XX路站、西镇站，完成区间施工后，最终于西青区间轨排井拆解撤场。共需要4次空推过站，2次TBM转场。 2区段4号、5号TBM并列从XX桥站始发，依次空推通过台东站、XX路站、XX路站、中山路站，完成双线区间掘进后

于XX站站后暗挖硐室内拆解，拖回至XX路站吊出。TBM完成XX路站过站后，经TBM施工场地有XX桥站转场至XX路站，从XX路站出渣及供给材料。共需8次过站，2次TBM转场，一次配套设备转场。

3区段6号、7号TBM并列从XX桥站始发，依次空推通过小村庄站、北岭站，完成双线区间掘进后于，在水清沟站的小里程端的扩大硐室内拆解，拖回XX桥站吊出。共需4次过站，2次TBM转场.

4区段8号TBM自安青区间始发井始发，依次空推通过安顺路站，从胜利桥站大里程端吊出，返场至安青区间始发井二次始发，最终完成双线施工于胜利桥站拆解并吊出。共需2次过站，2次TBM转场

本标段所有TBM过站全部是空推过站，TBM拆解转场分为在拆卸洞室内（拆卸洞、拆卸井）拆解吊出或拆解后原路运回两种形式。 8.1TBM过站方案

TBM过站方式为空推过站，即TBM无需掘进，利用自身配置的辅助推进油缸推动TBM在过站导台轨道上滑行，通过已经开挖完成的中间车站。 8.1.1TBM过站概述

根据TBM在接收洞时的设计标高，在TBM接收洞、中间空推车站，TBM始发洞底部开挖面上施作过站导台并预埋P43钢轨作为TBM步进过站轨道，导台轨道要满足TBM在接收洞、始发洞交界处过渡平顺。过站导台示意图见图5.8-1：

图5.8-1：过站导台示意图

对于边界条件能够直接通过的车站，车站内施作平直导台直接直线空推TBM过站。部分暗挖车站由于施作车站边墙衬砌后，车站边墙与TBM相干涉，需要TBM向车站中线位置偏移600毫米～900毫米，利用R350转弯半径施作弧形导台，使TBM在滑行过程中向车站中线位置偏移，待通过车站后，再利用弧形导台使TBM回到隧道中线，继续下个区间的施工； TBM空推过站与始发滑行采用相同的形式。TBM空推过站反力通过在预埋轨道上安装反力牛腿提供，TBM步进后安装底部管片，待步进4个循环后，拆除底部管片，前移反力牛腿，在原管片位置安装钢枕，在钢枕上铺设轨道供TBM及机车行走。反力牛腿及管片示意图如图5.8-2：

图5.8-2：反力牛腿及管片示意图

8.1.2TBM过站准备

根据当前TBM施工进度，应提前一个月完成将要空推过站的中间车站的接收洞、始发洞、过站导台施工，确保弧形导台施工质量，避免的过站过程中出现导台、轨道破碎断裂。 提前对轨道进行打磨和涂抹润滑脂，减小TBM与轨道间的滑行的摩擦力。

清理TBM通过范围内的所有杂物、梯架，车站两侧继续施工时，应安装隔离护栏。

车站顶部需进一步施工时，应设置门型架，隔离TBM步进站台层与顶部施工区段，确保顶部施工安全。 8.1.3TBM过站注意事项

TBM到达后，应立即清理TBM前部及两侧渣土，在TBM步进过程中，TBM前部和底部混入渣石。

TBM过站期间，应充分利用过站期间空间较洞内宽敞的条件对TBM进行维修。

TBM过站期间需做好与车站人员、安全、质量、文明施工的对接。

TBM过站用钢枕应预留设置道岔及双线条件，在TBM过站后，设置双线，为列车编组汇车提供条件。 8.1.4TBM过站后始发

TBM过站后始发与始发站始发采用相同的方法，TBM过站始发方法见第五篇1.3.2 TBM始发及试掘进。 8.2TBM拆解及转场

当TBM完成单洞掘进任务后，TBM需要拆解后转场。 根据TBM拆解的运输转场方式不同，可以分为洞外运输转场和洞内运输转场两种情况。 8.2.1TBM转场概述

3号TBM完成区间掘进后在西青区间轨排井拆解后将TBM主机和后配套吊出至地面，利用汽车转运至团岛始发站二次始发；二次掘进完成后，采用同样的方法拆解吊出，转场至TBM

存放场。

8号TBM完成区间掘进后在胜利桥站拆解后，将TBM主机和后配套吊出至地面，利用汽车转运至胜利桥始发站二次始发，二次掘进完成后，采用同样的方法拆解吊出，转场至TBM存放场。

4号、5号TBM完成区间掘进后在XX站站后暗挖硐室内拆解，利用洞内轨道车辆拖回至XX路站吊出，并转运至存放场。TBM完成XX路站过站后，TBM施工场地由XX桥站转场至XX路站，从XX路站出渣及供给材料，需将部分配套设备有XX桥站转场至XX路站。

3区段6号、7号TBM完成区间掘进后在水清沟站的小里程端的扩大硐室内拆解，利用洞内轨道车辆拖回XX桥站吊出并转运至存放场。 8.2.2TBM公路运输转场

3号、8号TBM单洞掘进完成后，进入拆解洞室呢，利用地面上的汽车吊或者龙门吊将TBM进行拆解，并逐件吊运至井上，利用运输平板车运输到指定位置。

TBM拆解顺序与组装顺序相反，按照刀盘整体拆解并吊出→伸缩盾分解并吊出→主驱动电机、主推进油缸拆解吊出→前盾吊出→支撑盾拆分并吊出→尾盾、管片拼装机吊出→连接桥吊出→后配套台车由前向后逐节吊出。

TBM拆解后应及时运输转场，因TBM刀盘、前盾等部件体积大，重量重，需安排专业的大件运输，采用公路运输转运至二次始发场地或存放场。

TBM经公路运输至二次始发场地后，即开始二次组装始发；最终撤场后，TBM经公路运输至存放场进行存放和大修。 8.2.3TBM隧道内运输转场

4号、5号、6号、7号TBM完成区间掘进后，进入利用钻爆法扩挖完成的拆卸洞内，利用拆解洞内的1台2x45吨桥架

式龙门吊进行分体拆解。

由于TBM拆解后经由已完成管片衬砌的隧道内运输至吊出车站，TBM主机外径为直径6300毫米，管片衬砌完成后隧道直径为 直径5400米，TBM主机部分需进行彻底拆解后方可运输。TBM拆解顺序为：后配套台车分节后由机车拖拉至吊出车站并吊运至井上→连接桥由机车拖拉至吊出车站并吊运至井上→管片拼装机拆解后安装行走轮由机车拖拉至吊出车站并吊运至井上→尾盾分解后由机车拖拉至吊出车站并吊运至井上→支撑盾分解后由机车拖拉至吊出车站并吊运至井上→主电机、主推进油缸由机车拖拉至吊出车站并吊运至井上→前盾分解后由机车拖拉至吊出车站并吊运至井上→刀盘分解后由机车拖拉至吊出车站并吊运至井上。 TBM有吊出车站吊运至井上后，经由汽车转运至存放场存放和大修。

TBM经由隧道内运输至吊装车站，需要在区间隧道内铺设TBM台车行走轨道；由于TBM主机部分体积大，重量重，需要采用专用的运输平板车进行运输。 8.2.4TBM配套设备运输转场

3号、4号TBM通过XX路站后， TBM施工场地由XX桥站转场至XX路站，从XX路站出渣及供给材料，需将部分配套设备有XX桥站转场至XX路站。

转场配套设备主要包括隧道通风设备、隧道供排水设备、设备物资仓库等由XX桥车站拆除用运输至XX路站重新建设组装，并在XX路站原有1台55吨龙门吊基础上增设1台出渣龙门吊，重新进行TBM供电大电引入及设备安装。XX桥原场地55吨龙门吊、供水系统、供电系统、污水处理设备、轨道、道岔等设备留下用于6号、7号TBM继续施工。 9进洞及出洞防水 9.1施作条件

TBM始发洞接口防水在TBM始发反力支架拆除后进行。当区间隧道管片拼装不少于100环，且管片环后豆粒石吹填密实、二次注浆完成后，方可拆除TBM始发反力支架，施作永久接口防水结构。

TBM接收洞接口防水在区间管片全部拼装完成后进行。首先需在最后一环管片外侧空腔端头做环形临时封堵（管片端头外露长度不小于20厘米），后进行管片环后豆粒石吹填和二次注浆施工，待管片环基本稳定后，拆除环形临时封堵，施作永久接口防水结构。 9.2接口类型

TBM始发洞及接收洞的接口类型主要有两种形式：一种是洞口直接与车站端墙相连；另一种是洞口与扩大断面矿山法隧道相连。其防水构造详见图5.9-1，图5.9-2。 9.3施工方法 9.3.1基面处理

将接口处基面清理干净，清除表面浮渣。凿除基面上锐利棱角及突出的部位；若有锚杆头、钢管头、钢筋头或铁丝等外露，应予以切除。然后施做砂浆找平层，将凹陷处、凿除部位抹平。

图5.9-1 TBM法隧道与车站接口防水构造图

图5.9-2 TBM法隧道与矿山法隧道接口防水构造图

9.3.2防水层铺设

将车站端墙或矿山法隧道二衬预留的防水层，沿洞壁铺设至管片外侧回填注浆面端头，顺管片外壁与端头阴角向外覆盖管片外壁至少约20厘米，防水层铺设应平整、顺直，详见图5.9-3。

图5.9-3 接口处防水层铺设

无纺布采用专用热熔衬垫和射钉固定在基层上，间距为拱部40厘米，拱腰80厘米，无纺布铺设要松紧适度，幅间搭接宽度不小于10厘米。

防水板采用无钉法铺设，用手动电热熔接器将防水板与热熔衬垫焊接牢固，表面应铺设平整，无破损、断裂或穿孔现象。防水板铺设应松紧适度，使之能与无纺布充分结合并密贴在基面上，环向铺设时，先拱后墙，下部防水板应压住上部防水板。防水板间自动热熔焊接用自动双焊缝热熔焊接机按照预定的温度、速度焊接，单条焊缝的有效焊缝宽度不小于15毫米。

防水板铺设完成后，涂刷2.5毫米厚聚氨酯防水涂料。涂料应分层分遍涂布，每遍的涂刷厚度不宜太厚，涂刷时尽量做到均匀、厚薄一致，分5遍完成。每遍涂布之后应让涂膜有充分时间固化，间隔时间不宜少于24小时。每遍涂料涂抹的方向应与上一遍相互垂直，并覆盖所有的细节。待聚氨酯涂

料固化后，在底部范围浇筑5厘米厚细石混凝土保护层。 9.3.3止水条安装

在管片端头和外壁各安设一道缓膨型遇水膨胀止水橡胶条，止水条与管片外边缘距离约10厘米。止水条安装部位确定后，在安装界面上和止水条的底面均匀涂上一层胶粘剂进行粘贴，或用高强钢钉将止水条固定在安装部位。止水条延伸使用，接头处采用重叠的方法进行搭接连接，搭接接头不小于5厘米，搭接处粘贴后再用钢钉固定，安装路径形成闭合环路，其间不得留断点。止水条固定完毕，在浇筑混凝土前撕下隔离纸。必要时，也可安装双道止水条，并在两道止水条中间位置安设注浆管。 9.3.4接口处混凝土浇筑

在接口混凝土浇筑前，从管片外侧空腔至结构端头外侧预埋注浆钢管，从拱顶向两侧布置，环向间距1.5米。注浆钢管应采用钢筋固定牢靠，端头露出结构表面3～5厘米，并用塑料套保护，防止浇筑混凝土时发生偏移或堵塞。注浆管安装好后，绑扎接口处环梁钢筋及支立模板。

洞口环梁混凝土分宜两次浇筑，先浇筑底板仰拱，然后浇筑拱墙部位。底板混凝土浇注时，混凝土坍落度控制在12±2厘米，采用人工插入式振动器振捣。从两侧边模处对称进行混凝土浇筑，振捣时要轻提轻放以免破坏防水层、止水条、注浆管，为便于控制底部弧度，施工时预先加工和仰拱弧度一致的钢模型，抹面时作为控制弧度的标准。

拱墙混凝土浇筑时，采用泵送施工，混凝土坍落度控制在18～20厘米，在模板预留窗口处采用插入式振捣器振捣。混凝土浇筑应由下而上、分层对称进行，每层浇筑高度不超过40厘米，振捣时要轻提轻放以免破坏防水层、止水条、注浆管。浇筑完成后及时洒水养护。 9.3.5背后注浆

洞口环梁混凝土强度达到设计强度后，应进行背后回填注浆。注浆采用水灰比0.5的水泥浆，注浆压力0.2～0.3兆帕，注浆顺序从底部向顶部依次进行。注浆完成后，在拱顶及侧墙施工缝位置安装接水盒。 10过特殊地段施工监控量测方案 10.1特殊地段概况

根据地勘资料，西青区间TBM施工段，隧道围岩多为Ⅳ～Ⅴ，岩体完整性较差，围岩稳定性较差。广台区间TBM施工段，施工将穿越Ⅳ级软质岩、Ⅴ级次坚石以及Ⅵ级坚石（碎裂状）。海小区间TBM施工段，YSK40+384.04～YSK40+499.04处碎裂岩、节理密集带较发育，围岩稳定性较差。小北区间TBM施工段，Ⅳ级围岩处，围岩稳定性较差，节理裂隙、脉岩普遍发育，局部地段上软下硬特征明显。北水区间TBM施工段，Ⅳ2 级围岩主要分布在里程YSK42+295.0～YSK42+674.5处，围岩稳定性差，由于本区间碎裂岩、节理裂隙、脉岩普遍发育，导致在局部地段上软下硬特征明显。 10.2特殊地段监控量测原则

监控测量设计方案要遵循“关键工序、关键过程、关键时间、关键部位”的原则，确保检测数据及时、准确、有效； 本监测方案以确保特殊地段施工安全、稳定为目的，针对保证特殊地段安全稳定的允许指标进行方案设计；

本工程项目监测点布置能够全面地反映监测对象的工作状态；

采用先进的仪器、设备和监测技术；

各监测项目相互校验，以利数值计算，故障分析和状态研究； 监控量测工作设专人负责，按设计文件、招标文件技术要求和监测计划有步骤地进行，及时做好数据处理和信息反馈，并以此指导施工，从而提高监测工作质量；

观测点类型和数量的确定应结合工程性质、地质条件、设计

要求、施工特点等因素综合考虑；

为验证设计数据而设的测点，应布置在设计中最不利位置和断面上。为结合施工而设的测点，应布置在相同工况下的最先施工部位，其目的是及时反馈信息、指导施工； 表面变形测点的位置既要考虑反映监测对象变形特征，又要便于应用仪器进行观察，还要有利于测点的保护；

地面下沉测点 (当间距小于2米时，合为一测点)

5000 5000 4000 2500 5000 5000 4000 5000 5000 5000 5000 5000

5000 2500 300 地面 45° 说明：除特殊标注外，尺寸以毫米计

图5.10-1 隧道地面测点布置图

埋测点不能影响和妨碍结构的正常受力，不能削弱结构的变形刚度和强度；

在实施多项内容测试时，各类测点布置在时间和空间上应有机结合，力求使同一监测部位能同时反映不同物理变化量，找出内在的联系和变化规律；

根据监测方案在施工前布置好各监测点，确保监测工作开始时，监测元件进入稳定的工作状态；

测点在施工过程中遭到破坏时，应尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点，保证该点观测数据的连续性。 10.3特殊地段检测项目

特殊地段检测项目见表5.10-1 隧道监控量测设计表。

表5.10-1 隧道监控量测设计表

序号 监控项目名称 方法及工具 测点布置 量测频率 掘进面前后<20米时测1～2次/天 掘进面前后<50米时测1次/2天 掘进面前后>50米时测1次/周 掘进面前后<20米时测1～2次/天 掘进面前后<50米时测1次/2天 掘进面前后>50米时测1次/周 岩体内部位移 水准仪、磁环分层沉降仪、倾斜仪 掘进面前后<20米时测1～2次/天 掘进面前后<50米时测1次/2天 掘进面前后>50米时测1次/周 掘进面前后<20米时测1～2次/天 掘进面前后<50米时测1次/2天 掘进面前后>50米时测1次/周 每一代表性地段设一横断面 掘进面前后<20米时测1～2次/天 掘进面前后<50米时测1次/2天 掘进面前后>50米时测1次/周 水准仪、高精度建（构）筑倾斜仪、光学观物观查及地测仪与可伸缩量下管线（涵） 尺 支护、衬砌表面裂缝量测 隧洞渗压监测 掘进面前后<20米时测1～2次/天 掘进面前后<50米时测1次/2天 掘进面前后>50米时测1次/周 每个代表性地段13个量测断面，每个断面不少于20个测点 涌水、渗漏的断层破碎带 1～15天，1～2次/天；16～30天，1次/2天；1～3月，1～2次/周；>3月，1～3次/月 有裂缝时必测 涌水时必测 必测 备注 1 地表隆陷 水准仪 每10米一断面 2 隧道变形 水准仪、钢尺 5米设一断面 3 每15米一个断面 4 衬砌内力和变形 压力计和传感器 每20米一个断面 必测 5 岩层压应力 压力计和传感器 6 施工影响区域 必测 7 测缝针 8 渗压计 1～2次/天 10.4特殊地段检测方法 10.4.1洞内外观测

洞内观测分为开挖工作面观测和管片支护状况观测两部分：开挖工作面观测在每次开挖后管片拼装前进行，地质情况基本无变化时，可每天进行一次。观测内容包括围岩状况的观

测和记录，观测工作面状态、围岩风化程度、节理裂隙、断层分布和形态以及地下水情况。观测后进行工程地质特征的描述，绘制开挖工作面略图(地质素描)，填写工作面状态记录表及围岩类别判定卡。对管片支护的观测也应每天至少进行一次，观测内容包括检查管片有无裂损及发展，管片有无沉降等，并做好相应的记录。

洞外观测包括对洞口地表情况、地表沉陷、边仰坡稳定以及地表水渗透等的观测。

若遇特殊不稳定情况时，应派专人进行不间断观察。 10.4.2 测点布置

净空量测测点布置：净空变化量测基线在横断面上的布置详情见表5.10-2和图5.10-2所示，以水平基线量测为主，必要时设置斜基线。

表5.10-2 净空变化量测基线布置表 特 殊 地 段 洞 口 全断面 1～2条水平基准线 埋深小于2D 三条三角形基线 断层破碎带 四条基线 围岩差的地段 四条基线 注：D为开挖宽度

一条基线

二条基线

三条基线 四条基线

图5.10-2 净空变化量测基线布置图

拱顶下沉测点布置：拱顶下沉及围岩位移量测测点，一般布

置在拱中和两测拱腰，每断面布置五点，当受通风管或者其它障碍物时，可适当移动位置，测点布置见图5.10-3 围岩位移测点布置图。

图5.10-3 围岩位移测点布置图

管线、建筑物测点布置

管线、建筑物测点布置见TBM区间监控量测。 10.4.3监控项目量测频率

监控项目量测频率见表5.10-1 隧道监控量测设计表。 10.4.4监测信息的反馈

监测信息的反馈应符合下列要求：

及时检查和统计监控量测的数据，并进行数据反馈分析。 及时绘制包括隧道净空收敛、地表沉降的时态曲线，以及上述各项变位置的发生与开挖工况的关系图等。选择与实测数据拟合性较好的函数进行回归分析，分析是否发生突变和预测可能出现的最大位移，对现状施工进行评价，必要时提出优化设计、施工的建议。

根据量测数据按变形管理登级按表5.10-3 管理变形等级的要求指导施工。

表5.10-3 管理变形等级 管理等级 管理位移 施工状态 Ⅲ Ⅱ U＜U0/3 U0/3≤U＜2U0/3 可正常施工 应加强支护与管理 Ⅰ U＞2U0/3 应采取特殊措施 注：U为实测位移值，U0为最大允许位移值。 单线区间隧道地表沉陷槽按正态分布曲线计算；相邻区间隧道净距大于0.7D（D为隧道开挖宽度）时，地表沉陷最大允许值按单一隧道施工引起的地表沉陷曲线叠加计算：相邻区间隧道净距不大于0.7D时，应考虑群洞施工影响因素，通过数值计算分析确定。

一般情况下，单线TBM区间隧道地表沉降的最大允许值为30毫米。

其它检测项目控制值、数据处理及监测管理体系与质量保证措施等TBM区间监控量测。

11TBM区间洞内通风、供电及排水系统 11.1洞内通风系统 11.1.1通风设计原则

由于本施工区间为TBM施工，隧道通风需满足：施工通风的标准条件：一氧化碳不大于30毫克/立方米，TBM施工洞内最小风速0.5米/秒，按每人每分钟新鲜空气供应量不小于3立方米/分钟，要求风管每百米漏风率0.35%。

隧道通风用电在隧道施工用电中占有相当的比重，优先选用节能型风机以降低能耗。在满足通风效果的前提下，减少风机的功耗和数量。 11.1.2通风软风管选型

在隧洞横断面布置允许的前提下，通风软管尽量选择大直径，这样既有利于整通风效果，又有利于降低风机功率。 根据隧道开挖直径、经综合设计考虑，通风软管直径选定为1200毫米软管，材质为塑料（高强度PVC型），采用拉链式结构，接头处均涂有密封保护层，保护层作用是当管内压力越高时，接头密封处越紧密，确保密封性。

11.1.3通风设备选型

根据相关规范规定，工作面风速不能低于0.35米/秒。以此为基准进行通风计算。

根据施工所需最小风速计算风量：

由于TBM施工所需的最小风速0.35米/秒得到施工断面流量： Q

施工

=π（d/2）V=3.14×3.14×3.14×0.35=10.8立方米/

2

秒

施工断面需要的最低风流量要求达到10.8立方米/秒，才能满足安全施工的需要。 风机选型：

第一阶段风机选用2×30千瓦的轴流风机，流量为15立方米/秒，第二阶段在各项通风条件、通风设备不变的情况下，区间长度缩短，继续使用第一阶段通风设备满足第二阶段通风要求。

11.2TBM施工区间供电

整个TBM施工区间用电功率跟上表不会有太大差异，可根据实际情况选择。区间用电情况统计见表5.11-1。

表5.11-1 区间用电情况统计表

设备名称 TBM 龙门吊 轴流式通风机 搅拌站 维修车间 加工车间 洞内照明 生活和场地照明 备用 规格型号 Ø3 40t×2 功率 3200 120 55 50 50 224 80W 100 80 需用系数 0.5 0.9 0.6 0.4 0.7 1 0.9 数量 2 1 2 1 3 1 636 合计 00 120 110 50 150 224 51 100 80 设备名称 污水处理厂 合计 规格型号 功率 15 需用系数 0.3 数量 合计 15 7941 根据建设单位指定的供电位置，引10千伏高压线至区间的高压开闭所，高压开闭所内设置箱式变压器和多线路高压开关柜，自箱式变压器接引400V和36V电路为TBM附属设施、隧道照明和生活营区等供电。高压开关柜引出10千伏高压铠装电缆分别敷设进洞，铠装电缆尾端与TBM上的变压器连接。

11.2.1电缆选型

根据TBM选型资料，装机总功率4700千瓦，一次侧电压为10千伏，选用交联聚乙烯铜芯铠装电缆。 拟选用150平方毫米的交联聚乙烯铜芯铠装电缆。 11.2.2 TBM供电布置

自高压开关柜引出10千伏高压铠装电缆分别敷设进洞，铠装电缆尾端与TBM上的变压器连接。随着TBM向前掘进，高压电缆卷筒上的电缆同步放出，每TBM向前掘进400米，电缆收回，中间加装一节400米的铠装电缆，电缆之间采用快速接头连接。以此完成TBM高压供电。 11.3TBM区间施工供排水 11.3.1施工供水

TBM施工供水源为城市自来水，本着节约施工的原则，TBM供水使用循环供水方式。由TBM施工用水为城市自来水，本着减少城市供水压力及节约用水的原则，将TBM上的循环冷却水，经过回水管返回至区间回水池，经过冷却后达到25摄氏度以下温度后，再流入蓄水池向TBM供水。

由于TBM施工需要损耗部分水量，因此回水管选用直径100毫米的水管即可满足使用。根据TBM供水布置方式，回水管与供水管并排布置，通过软管与TBM上回水泵连接，跟随TBM

前进。由于施工区间的高程差，需在TBM上安装回水泵，并根据TBM掘进长度，在相应位置安装回水增压泵，以满足回水需要。

11.3.2TBM辅助设施及生活供水

根据场地布置规划， TBM辅助设施用水由所在位置的蓄水池供水，根据所需水压力安装加压设备。生活营区用水则根据所处位置，安装专用供水管路。 11.3.3施工排水

根据招标文件可知，TBM施工区间无富水段，排水主要为施工用水，排水量较小。因此选直径为75毫米的水管做为排水管，与供水管和回水管并排布置，跟随TBM向前延伸。TBM上安装有污水箱，污水箱里面的污水泵把污水通过污水管排到污水站。

11.4风、水、电布置图

TBM施工区间洞内风、水、电布置如图5.11-1：

图5.11-1 TBM区间风水电布置图