盾构掘进中的关键技术以及事故处理对策以及预防方案.doc

盾构掘进中的关键技术以及事故处理对策以及预防方案1概述11 工程概要12 国内外类似工程实例介绍本工程中的主要课题为：高水压、长距离施工、高速度施工。这里介绍的施工实例除了与上述课题有关的实例外，也介绍了地下对接的实例。*资料1 高水压的施工实例（水压在0.5Mpa以上）No工程名总长(m)最小曲率半径(m)最大上覆土(m)最大水压(Mpa)土质盾构外径(mm)机种有无铰接盾尾密封种类层数盾尾密封充填材料注入方法轴承密封1八王子城遗址隧道(第4)工程533.1603.51800.8以上块状砂岩5,050泥水有密封刷4机内注入多层卷边型4道2今井川地下调节池工程(第4)2,810130850.76固结淤泥和砂的互层12,140泥水有密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入多层卷边型4道3西梅田附近管线新铺工程第2工区1,49750660.7冲积粘土、砂、砂砾互层8,180泥水有密封刷4机内注入多层卷边型3道4扇岛盾构隧道(海上工区)新建工程520-600.66洪积层、固结淤泥、细砂(部分砾石)及冲积粘土9,100泥水无钢丝刷4从机内注入，刷间3室注入多层卷边型3道5扇岛盾构隧道(陆上工区)新建工程1,448800600.65洪积层、固结淤泥、细砂(部分砾石)9,080泥水无密封刷+聚氨酯3+1从机内注入，刷间2室注入多层卷边型3道6横滨市末广支线下水道工程1,803250650.62硬土4,680泥水无密封刷3从机内注入，刷间仅第1室注入多层卷边型3道7天保山冲盾构工程2,192100560.60洪积粘土3,050泥水有密封刷3从管片一侧注入中央轴承型式8西梅田附近管路新建工程第一工区1,80835650.60冲积粘土、砂砾的互层7,260泥水有密封刷3从机内注入，刷间2室注入多层卷边型3道9东京湾横断道路中央隧道木更津北2,4192,50016.3+(28)0.60成田层、人工地层14,140泥水无密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入多层卷边型4道10东京湾横断道路川崎隧道浮岛北2,8031,65017.7+(26.7)0.59冲积粘土、洪积砂土、洪积粘土及加固地基14,140泥水无密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入多层卷边型3道+单层卷边11东京湾横断道路川崎隧道浮岛南(1)2,8531,65017.7+(26.7)0.59冲积粘土、洪积砂土、洪积粘土及加固地基14,140泥水无密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入角密封+方形密封复数道+圆盘密封12东京湾横断道路中央隧道木更津南2,7752,500150.59粘性土、砂质土14,140泥水无密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入多层卷边型4道13东京湾横断道路中央隧道川人北(1)2,100-19.6+(28)0.59有乐町层、七号地层、成田层14,140泥水无密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入多层卷边型4道14东京湾横断道路川崎隧道川人南(1)1,800-19.6+(28)0.59有乐町层、七号地层14,140泥水无密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入多层卷边型4道15东京湾横断道路中央隧道川人南(1)1,751-19.4+(28)0.59DDM、粘土、砂质土14,140泥水无密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入多层卷边型4道16东京湾横断道路川崎隧道川人南(1)1,751-19.3+(28)0.59DDM、粘土、砂质土14,140泥水无密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入多层卷边型4道17上二支线新建工程(管路第一工区)2,01910059.60.57粘土、砂质土6,360泥水有密封刷4从机内注入，刷间3室注入多层卷边型3道+V形密封2道18梦州-舞州海底共同沟工程(2)562150450.57洪积粘土、冲积粘土、洪积砂、砂砾6,360泥水有3列密封刷，注聚氨酯3从机内注入，刷间仅第1室注入多层卷边型3道19新羽末广干线江崎支线下水道工程46890580.56固结淤泥和砂的互层3,780泥水有密封刷3从机内注入，刷间2室注入V形密封3道20新羽末广干线江崎支线下水道工程(3)4,43580580.55固结淤泥和砂的互层9,450泥水(球体)有密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入多层卷边型3道21东吴野幸浦下水道工程1,65020670.55混有浮石的固结粘土、微细砂3,280泥水(MSD)有密封刷3从机内注入，刷间2室注入角密封+方形密封复数道+圆盘密封22外郭放水路第2工区隧道新建工程1,920250520.55成田层群砂质土、粘性土12,140泥水有密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入角密封+方形密封复数道+圆盘密封23外郭放水路第3工区隧道新建工程2,592250520.55成田层群砂质土、粘性土12,040泥水有密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入多层卷边型4道24外郭放水路第4工区隧道新建工程1,235250540.55成田层群砂质土、粘性土12,040泥水有密封刷+紧急止水4+1从机内注入，刷间3室注入多层卷边型4道25横滨湘南线盾构工区1,76940560.55粘性土、砂、砂砾2,520泥水有密封刷3从机内注入，刷间2室注入角密封+方形密封复数道+圆盘密封26弥生町干线182(59)20540.54粘性土、砂、砂砾5,950泥水球体纵贯有密封刷3从机内注入，刷间2室注入角密封+方形密封复数道+圆盘密封27东花台泵站送水管(3)1,64290540.50洪积细砂、砂砾、淤泥5,370泥水无密封刷3从管片一侧注入多层卷边型3道28港北变电所附近新建工程(2工区2)1,16120530.50硬土、砂5,240泥水有密封刷3从管片一侧注入多层卷边型2道+单层卷边1道*资料2 长距离施工的实例（总长度在2，500m以上）No工程名全长(m)盾构机外径(mm)水压(Mpa)到盘转速(rpm)掘进速度(mm/min)土砂密封安装直径(mm)土砂密封的转动距离(km)工法备考1东西联系天然气导管新建(木更津)工程9,0303,6200.550.6-2.8平均50-70650-泥水掘进中2东西联系天然气导管新建(东扇岛)工程9,0303,5900.60掘进中掘进中-泥水掘进中3春日井共同沟6,8004,7800.151.1302,6102,040土压4学园丰崎间管路新设工程(3工区)6,5005,7500.351.38601,7002,908泥水5神明-苏我共同沟盾构隧道5,3605,6200.27掘进中掘进中-泥水掘进中6学园丰崎间管路新设工程(2工区)5,0315,7500.501.3503,6201,488泥水7石冈隧道(第二工区)5,0004,0400.401.9-3.0平均451,4001,466泥水转速4档，U形密封4道，掘进中8新羽末广干线下水道（第3）4,4359,4500.540.65165,0502,831泥水9姬路线饰磨盾构工程4,1262,6900.133.2502,5202,091土压10东吴野幸浦线下水道4,0413,2800.88-泥水11桑名地区洞道新建工程(工区4)3,9495,1500.251.18(30)732357土压12北干、秋间T(东)3,805-半机械挖TEK-ECL13须磨浦污水干线(1)3,7493,0800.262(30)2,7202136泥水14关门海峡穿越管线铺设3,5932,3400.36310.52,0806,673泥水内周径1,030m15浪速-关目间光缆工程3,5503,690-泥土压16春日井共同沟大泉寺工程3,3904,800-泥土压17Pirika发电站新建工程土木部分3,3543,3300.201.9201,3611,361泥水18江户川-葛西光缆工程3,3072,930-土压19山崎川右岸雨水干线下水道3,2873,4900.181.730620285.8泥水中间竖井进行刀头更换20中央污水干线工程3,2482,1300.303(35)1,9101671土压21学园丰崎间管路新设工程(4工区)3,2455,7500.551.3181,8002,7501,3122,004泥水22京滋线R24号东西线盾构3,2202,7460.02-泥土压23上尾与野联系管路(3工区)3,2203,6000.171.46511,250362泥水24千里山田干线下水管渠工程3,1291,9400.12-泥土压25楠味美共同沟3,0754,8900.140.96302,000618土压26大里右岸干线导水路2工区3,0402,480-泥水27西广濑干线第3工区3,0062,1300.232301,8811184土压28热海市南热海干线管路工程33,0002,7200.405.3302,6004,329泥水29大阪-浪速网络光缆工程2,9623,2800.20-泥水30淡路-大阪间光缆工程2,9553,840-泥水31新鸣海雨水干线下水道2,9533,9400.02-泥土压32那珂导水路水户隧道工程（1）2,9205,5200.38-半机械挖33横滨干线共同工程区间盾构2,9134,0900.18-泥水34东神奈川-小机企业间并设洞道2,9004,0900.291.17302,800994泥水35桑名地区洞道新建工程2,8975,1500.301.1217.93,9003,2001,6511,822土压36171号清水共同沟2,8804,430-掘进中掘进中600掘进中土压37东京湾横断道路(川崎隧道浮岛南工程)2,85314,1400.590.38平均307,2581,040泥水38地下放水路加美调节池工程2,8438,1300.15-泥水39日本堤干线工程2,8404,7000.15-泥土压40铁干线(1工区)2,8362,1300.092.660380147泥土压中央轴承构造*资料3 宽管片的施工实例 （宽度在1.5m以上）在国外，巴黎A86号环线东部隧道（法国）、绿心隧道（荷兰）、里昂公路隧道（法国）、威斯特-谢尔德顿隧道（荷兰）、第4艾尔贝公路隧道（德国）等工程中有管片宽度超过2m的事例。No工程名全长(m)管片宽(mm)管片外径(mm)管片种类工法备考1营团13号线 高田A线工区工程1,2451,6006,600RC土压2东京湾横断道路中央隧道木更津北(1)2,4191,50013,900RC泥水3东京湾横断道路中央隧道川人北(1)及(2)2,1001,50013,900RC泥水4东京湾横断道路川崎隧道川人北(1)1,8001,50013,900通缝泥水5东京湾横断道路中央隧道川人南(1)及(2)1,7501,50013,900RC泥水6东京湾横断道路川崎隧道浮岛北工程2,8021,50013,900RC泥水7东京湾横断道路川崎隧道川人南工程1,7511,50013,900RC泥水8神田川环状7号线地下调整池(二期)盾构工程2,4971,50013,200RC泥水施工中9首都高速中央环状线新宿线SJ11(4)-SJ31(外环)2,6501,50013,050RC泥水DC、DRC、ST为120010中央环状线新宿线SJ43工区(1-2)隧道1,0401,50011,900RC泥水11SJ51工区-SJ53工区(外环)隧道2,0181,50011,800RC平板型泥土(气泡)12SJ51工区-SJ53工区(内环)隧道2,0201,50011,800六角形泥土13SJ33工区34工区(1)隧道1,5201,50011,360RC钢制泥水往返总长14平野川调节池1,6901,50011,300RC泥土压15SJ46工区(2)隧道工程1,1401,50011,220RC泥水16常新、加平隧道1,1541,50010,400RC泥水17常新、三轮隧道2,2191,50010,000RC泥水18常新、绫濑川隧道2,0561,50010,000RC泥水19常新、台东隧道1,2041,50010,000RC泥水20常新、南流山隧道6551,50010,000RC泥土*资料4 地下对接工法的比较工法名称传统工法(同时使用冰冻法)机械式地下对接(贯入环方式)工法的概要图贴冰冻管放射冰冻管贴冰冻管放射冰冻管从两侧盾构进行施工掘进时对接时接收侧盾构机伸出侧盾构机管片贯入环贯入室盾构壳伸缩刀头刀头缩小刀头移出盾构壳盾构壳管片管片2次浇注混凝土贯入环伸入刀头移出施工顺序1相互盾构机到达对接地点 (确认钻孔以及修正掘进)2. 第一次拆除机内设备3. 搬入冻结设备并开机 （从机内钻孔，使用面板冻结管）4. 用测温管确认冻结范围5. 第二次拆除隧道内设备6. 结合部位的安装7. 衬砌混凝土结合施工1相互盾构机到达对接地点 (确认钻孔以及修正掘进)2. 将刀盘收到舱内3. 推出贯入环4. 压紧受压橡胶环5. 盾构机内设备拆除6. 衬砌混凝土结合施工 工法的特征传统工法，业绩较多工法具有确实性可以适用于超大口径原则上不需要辅助工法对接工期短可以对抗高水压施工实际业绩东京湾横断道路 直径14.14m、8工区水压 6kgf/cm2横滨污泥工厂 直径9.70m水压3kgf/cm2临海铁道大井町隧道 直径7.26m水压 3kgf/cm2中电新名火力电站天然气导管 直径4.10m水压 4kgf/cm2龟户给水所间送水管 直径2.88m Tube shield 工法 水压4kgf/cm2本工程中的课题(大口径、大深度)工期如何缩短冷冻设备的组织安装冻结厚度的形成和维护管理贯入环、受压橡胶环的构造贯入环、受压橡胶环搬入现场和安装外圈环的支持方法如何在岩石条件下对应和对接1.3 本工程的难点和特征1.3.1 伴随着盾构施工产生的对已有结构物的影响本施工中，不光在武昌一侧及汉口一侧的工作井的位置处其上覆土厚度较低，而且存在有重要的建筑物，因此有必要讨论其对策。下面对讨论的流程以及对策等进行说明。（）讨论的顺序盾构施工时对已有结构物的讨论顺序一般为如下所示的流程。即将施工结构物的规划、设计一般范围临近程度的判断一般工程需要注意范围或需要进行对策范围设定已有结构物的容许位移和变形量 讨论施工对策推测已有结构物的位移FEM分析计算等变形量NO 与容许值比较YES临近前测量（实施临近施工）监测计划施工监测管理NO与管理值相比较追加施工对策YESNO位移变形收敛？YES结 束（）临近程度的划分和对策的内容临近程度的判断时要根据将要施工的结构物的施工方法、将要施工结构物和已有结构物的距离、已有结构物的规模、施工方法、形态以及机能和地质条件等综合进行考虑后来进行判断。临近程度的划分和对策的内容一般如以下表格的内容所示。临近程度的划分对策的内容区分内容一般范围（）新结构物在施工时不会对已有结构物产生位移、变形上的影响的范围。一般来说不需要采取特别的对策。需要注意范围（）新结构物在施工时一般可认为对已有结构物不产生位移、变形上的有害影响，但个别会产生影响的范围。原则上在新结构物施工中从该施工上进行对策处理，推测已有结构物的位移和变形，与容许值进行比较，根据比较的结果和实际的状况来实施合适的对策。另外，为了能安全顺利地施工，需要对已有结构物、周围地层以及包括临时结构物在内的新结构物的响应进行监测和管理。需对策范围（）新结构物在施工时将使已有结构物发生位移、变形等有害影响的范围。对新结构物在施工中必须采取对策措施，同时推测计算已有结构物的位移和变形量，并将其与容许值进行比较后，讨论其影响程度，实施对策方法。同时为了能安全顺利地施工，需要对已有结构物、周围地层以及包括临时结构物在内的新结构物的响应进行监测和管理。盾构工法产生的地表面沉降、周围地层的变形、位移的原因一般来说有以下几种。 掘削面的塌方导致空隙的产生 壁后注浆（过多过少） 盾构推力过大 固结沉降 竖直土压力的减少例如，地下输电线土木工程中的结构物临近设计、施工指南（社团法人 日本隧道技术协会）中，对于新结构物施工时的盾构工法，如果临近结构物是扩展基础、沉箱、桩基础的情况时，其范围规定如下图所示。新结构物采用盾构法施工时已有结构物为直接基础、沉箱和桩基础的情况下的影响范围a：需采取对策范围（）：由和来决定的范围 B2、0 max（3B2、10m）、（b-B2）tan（45/2）Df1b：需注意的范围（）：由和决定的范围中除去（）的范围 bB、0 （-2B2）tan（45/2）Df1c：一般范围（）：（）和（）以外的范围（）临近施工的对策措施在选择临近施工时的对策措施时，要对其施工难易性、安全性、工期和经济性等进行综合评价，选择最为合适的对策方法之后，还有必要和已有结构物的管理者进行充分的协商。就对策方法来说，其主要目的是对伴随着新结构物施工产生的变形等的传播进行抑制，考虑到临近结构物的对策主要可以分成如下所示的三大类别。注浆法地基加固改良高压旋喷法冰冻法泥水固化法搅拌桩墙工法地下连续墙工法钢管板桩工法钢板桩工法隔离保护法注浆工法高压旋喷工法冰冻法泥水固化工法管棚法通过加墙、补桩等加固直接加固对已有结构物加固托换工法用锚杆、拉杆加固在通过与结构物的拥有方、管理方进行协商以后，从上述工法中，选择最为合适的工法。参考资料：临近施工工程中不同管理部门的容许值、管理值的例子（日本的例子）尽管容许值和管理者的最终确定要和各管理部门进行协商，作为参考，这里列出在日本各管理部门的容许值和管理值。已有结构物容许量管理值用途企业形式铁路轨道国有铁路部门营团地铁大阪市交通局名古屋市交通局新干线高架桥高架桥高架桥桥台架道桥桥台、桥脚桥台、桥脚轨道隧道架道桥（桩基础）隧道地铁地下结构地铁地下结构相对竖直变形5mm水平变形 3mm竖直变形 3mm柱沉降量 3mm柱相对沉降 2.3mm沉降 10mm倾斜 3分20秒竖直变形沉降隆起 10mm沉降 10mm竖直变形 5mm沉降 9mm35mm2.4mm水平变形 5mm竖直变形20mm倾斜1度沉降、隆起20mm/日竖直 9mm/日 5mm/日水平 7mm/日4mm/日沉降 8mm倾斜 80秒沉降 5mm倾斜 180秒道路建设省陆桥（旱桥）（桩基础）桥脚（桩基础）陆桥（桩基础）拱桥桥台桥脚（桩基础）水平变形 10mm竖直变形 30mm沉降 13mm不均匀沉降 8.7mm竖直变形 50mm水平变形 37mm倾斜 160秒沉降 17mm变形 25mm120秒15mm20mm建筑物钢结构钢筋混凝土5F钢筋混凝土板式基础9F地下3FRC扩展基础大楼RC3F、4F货物楼RC、8F家庭沉降 5mm沉降 5mm拱构件1/3001/500倾斜 160秒标准值 15mm最大值 30mm绝对沉降量 23mm变形角 (12)*10-3rad相对沉降量 225cm120秒其他东京电力东京煤气防水路隧道竖直变形 +20-40mm沉降 20mm沉降4mm1.3.2 出洞、进洞等的涌水对策在密闭型盾构工法中，盾构在出洞始发、进洞到达的时候，由于掘削面全面敞开，是最不稳定的状态。从以往的施工事例来看，也往往是在这个时候容易引起地层沉陷、控制方向出现异常等重大的灾害。特别是需要注意的是“涌水对策”，在施工中要特别注意地基加固、出洞进洞的顺序等，密切监视挡土墙的状况，建立起一旦发生异常情况可以迅速进行处理的管理体制。对具体的注意事项进行了整理，如下的流程图所示。注意点出洞时进洞时连续墙施工、构筑施工存在有设想的地层条件和实际偏差的可能性实施原位地质调查钻孔角度的确认利用测斜计等硬化材料的吐出量异常时停下来检查提升速度是否妥当确认确实的加固地基加固施工洞口设置出洞台架设置组装盾构机临时管片拼装盾构机试运转制定充分的拆除方案和涌水对策。（需要采用根据钻孔取样来确认加固效果等十分致密的方案）拆除挡土墙的时候不能产生大的震动。临时墙（挡土墙）拆除盾构机出洞或进洞掘削面加压（或减压）掘进掘削面加压时，监视洞口衬垫的状况（有无翻开断开）同时监视加压管的动作情况充分监视推力，不能勉强推进，设定合适的掘进速度（15mm/min左右）由于泥水压力会在挡土墙或洞口衬垫上施加过大的力，对泥水压力的管理将其控制在形成泥水循环所必须的最低限度。在通过高压旋喷工法加固的区间时，加固后地基的碎片会阻塞管道，因此要进行清洗的循环。进洞时到达隔墙内时，必须确认有无漏水、涌水后才能进行解体。在出洞进洞时，正如上述的流程所示，各个阶段都要制定充分的方案，并进行确认，但是需要特别注意的是漏水、涌水有关的对策，当方案计划和施工措施不当时，往往引起大的灾害。有关“涌水对策”，引起漏水、涌水的往往是地基加固效果不好，或者挡土墙的质量不好等。因此有必要从地层调查开始到挡土墙施工、地基加、加固效果检查等制定一系列的细致的方案。必须检查的项目列表参看另外的表格。1.3.3 与盾构机相关部分本工程中使用的机器为外径超过11m的大断面盾构机，1个工区的掘进距离也超过了2km。预计掘进距离的一半左右将在长江底下，从出洞到进洞位置的全区间上覆土较薄，因此在盾构机的掘进过程中，要求进行慎重细致的掘进管理。尤其是在穿越河流时，因为是在高水压下的掘进，要求盾构机的密闭性能好，必须设计成为耐高水压。另外在高水压的条件下进行更换刀头以及清除障碍物等作业时，由于人必须进出舱内，存在有一定的危险，因此设计时尽可能选用不进行这些作业也可以的类型。因此，在选择盾构机的类型规格时，选择在掘进途中不需要更换的规格，同时采用前方探测装置对掘进面前方的状况进行预测。本工程中使用的盾构机具有以下的特点。（1） 大断面盾构机（2） 长距离掘进（3） 高水压下具有耐久性（4） 不需更换刀具（5） 掘削面前方的探测2与盾构掘进有关的关键技术2.1 盾构机掘进前的施工准备在TBM组装之前，先进行始推台架出洞口反力墙的设置工作。（其中有一部分是与TBM组装同时作业）这次，初期掘进时管片的搬进从开挖一侧来进行。始推洞口作业出洞台架的设置反力墙设置 搬入竖井组装 初期掘进准备图掘进准备工作的要素和施工流程主体工程施工的时候，不光武昌一侧的始推时是这个流程，在汉口一侧从回转工作井出发进行始推时，也采用同样的施工顺序。临时隔墙图掘进准备工作概要出洞口始推台架管片搬入临时管片反力墙地基加固 （1） 始推台架的设置工作竖井施工到底板后，浇筑底板混凝土，在底板混凝土上组装钢材结构，从而设置始推台架。始推台架一方面作为盾构机的机体安装时的底部基础使用，另一方面在始推时作为盾构机就是在这个台架上向前推。工作井的底板混凝土和始推台架一块作为始推时的基础，因此其设置的位置、高度等的精度要求很高。承台则要保证始推时不能有错动，需要固定牢固。3030承台TBM图始推台架的概要图（2）反力墙的设置反力墙在TBM始推时提供支持力，在初期掘进的时候使用（即到光靠管片的摩擦力就可以得到所需的反力为止）。本次的始推，由于管片是从开挖部分的开口处向里搬，尽管反力墙可以由直接受压壁来进行修建，为了保持真圆度，使用钢材进行墙体构筑，将其与直接受压壁的混凝土、底板混凝土固定好（即与承台连成一体）。反力承受部临时组装管片图反力墙的概要图（3）始推洞口施工始推出洞口施工是为了防止在TBM进行推进时从TBM的外轮廓和管片的间隙处向工作井内漏进地下水、土砂、壁后注浆材料而实施的施工措施。在始推出洞口的临时墙的内侧，按照下图所画设置止水装置（洞口衬垫）。该衬垫为混凝土结构，在浇筑混凝土时，设置衬垫的框架，待混凝土硬化后，在框架上安装橡胶材料，固定好。另外，在掘进时为了将被压缩的内部空气排掉，需要设置空气排出管。（这个空气排出管以后可以用作注浆孔以保证该连接部位的密闭性能）。洞口衬垫洞口铁件推板（活板）空气排出管洞口铁件推板（活板）洞口衬垫混凝土地层侧洞口侧面图図発進坑口概要図（图洞口衬垫概要图2.2 盾构掘进阶段的施工 初期掘进的准备工作 地基加固后，进行TBM的组装、试运转。当到达可以进行掘进的状态时，进行以下的准备工作后开始进行掘进。TBM搬入安装 设置临时管片 拆除临时墙进行初期掘进图始发准备工作的要素和施工流程（1） 始发部位地基加固施工在TBM的始发位置掘进之前，已经施工有兼作基坑开挖时的挡土结构的临时墙壁。一般的始发顺序为：TBM安装拆除临时墙TBM推进但这时将临时墙拆除而形成掘进用的开口时，会使前方地层成为一时的无支撑的开放状态。同时，始推的最初，由于在掘进面上不能加上泥水压力，而可能会导致开挖地层的稳定状态遭到破坏，从而导致地层塌方。为了防止出现上述情况，需要事先对始发部位周围的地层进行加固，使得地层可以自立。加固的必要范围为在可以向地层施加适当的泥水压力从而保持掘进面地层稳定之前的部分，要做到能防止地层塌方和地下水渗入来确定加固范围。决定加固范围以及选用的加固材料（施工方法）时，有必要对地层的地质条件和状况，地层强度、地下水的状况等作调查，然后据此来决定。但对本次施工，根据目前获得的有关地质信息以及在日本施工的实际成果，决定采用高压旋喷搅拌工法加固。施工从地面上进行实施。始推时的保护注浆，不光在武昌一侧的始发基地部位进行，在从汉口一侧的回转工作井进行再次始发推进时也要采用同样的方法进行保护。另外，根据地质条件的不同，有可能有地下水渗漏而诱发大规模的地面沉降的地区，对于这些地方，不光施以上述的高压旋喷搅拌以外，还要同时采用注浆的方法以提高防水性能。下一页以后，插入地基加固施工图（2）临时管片的设置 由于要将推进千斤顶的推力向反力板传递，因此在推进的同时需要按顺序组装临时管片，放置在千斤顶和反力板之间。 临时管片在切实将TBM的推力传递到反力板的同时，为保证在其后进行拼装的正式管片的拼装精度，需要确保其真圆程度和正确的位置。另外，在推力的作用下使其不至于产生移动，需要将其牢牢固定在承台上。 临时管片在初期掘进完成后拆除。（3）临时墙拆除拆除临时墙的工作，需要在完成始发部位的保护注浆效果试验（钻孔），并确认其加固状况完好后，再进行。在始发部的圆形洞口部分（洞口衬垫部位）设置施工脚手架，从上往下按顺序拆除。在开口部位按顺序设置简易支撑保护地层。万一地基加固不充分，而担心有地下水流进来的时候，马上用喷射混凝土等将其堵塞好，从洞口开始进行追加的地基加固，使其具有充分的防水效果。2-3 初期掘进施工初期掘进施工的施工流程如下。 临时管片设置 拆除临时墙初期掘进准备工作TBM推进舱内填充泥水TBM始发进入地基加固范围内增大泥水压力TBM推入地层内TBM进入洞口内开始壁后注浆TBM一直推进到完成初期掘进图初期掘进的施工流程（1）初期掘进施工始发洞口的临时墙拆除完后，迅速开始初期掘进的工作。（a）初期掘进长度的讨论决定初期掘进的长度时，需要在讨论以下几点后来决定。 可以收纳后方设备（列车）的可能的长度 管片和地层间的周边摩擦力大于TBM推进反力时所需的长度确认后续台车的长度后可变更 地上重要的结构物的位置以及 周围地层的状况根据本工程的实际，预先决定采用53环（79.5）。掘进采用昼夜施工。（b）泥水压力的讨论初期掘进时，洞口部位（洞口衬垫）的止水性能不可能做到万无一失，另外，地基加固部位当泥水压力过高时会使得加固部分破坏，而导致泥水喷发出去，引起加固效果降低，从而可能对地面产生恶劣影响。尤其是对于加固部位，由于经常产生由盾构机的推力或推进方向的变化而引起泥水压力快速上升的情况，有必要十分小心注意。为此，可在掘进开始时设定一个较低的泥水压力，然后一边观察掘进的状况和周围地层的状况，慢慢地提高泥水压力，直到达到预定的压力。当在提高泥水压力时，必须非常慎重地进行壁后注浆，注意确认不漏水。同时，在始发部位由于上覆土较薄，在设定泥水压力时要注意不产生往地面上喷发。另外，送入的泥水和排出的泥水的特性（比重、粘度、含有砂分的比率等）要进行测定和比较，从而尽早把握合适的泥水配合比，这一点也很重要。（c）初期掘进时的注意事项初期掘进时，由于机械的状况，地层的状况等有很多未知数，同时操作人员、施工人员等的技术或者机器的习惯性方面可能会有不足，因此必须进行慎重的施工作业。另外，为了正式掘进的目的，需要收集各种信息。初期掘进时的注意事项有： TBM以及管片和洞口衬垫间的密闭性能的确认 TBM的特性的把握（推力和掘进速度、千斤顶的选择及姿势控制） 适合于反力板的承载力的推力的确认 掘进面泥水压力合适程度的把握 对应于地层，加送的泥水的特性（比重、粘性、砂分的含有量）是否合适的确认 送排泥水特性的把握（逸泥水、干砂量、排泥浓度及其他） 地层物理特性的确认（钻孔数据中颗粒径组成、空隙水压的检查） TBM承台扭矩反力制动器的切断 TBM通过洞口部位后衬垫的状态以及空隙充填状况效果的确认 管片高度的保持（管片从盾尾脱出时的掉下防止措施） 反力承台洞口衬垫以及洞口混凝土等部位的泥水渗漏情况，裂缝状况的观察 泥水压力的管理 掘进速度、方向的控制 地表面的变化（泥水的喷发、沉降等） 基坑挡墙和管片连接处的壁后注浆 TBM掘进施工作业的熟练化等等。d）正式推进前的准备工作在规定的初期推进长度达到后，将推进工作暂时停顿，为正式推进进行准备工作。准备工作需要2个月的时间，细致观察TBM停顿位置的地面状况、地层的状况，掘进面地层的塌方情况等，为使重新开始推进不发生事故，进行详细管理。万一可能出现恶劣影响时，将停顿的位置调整到较为稳定的地层中，或者采取适当的措施进行掘进面的保护。下面显示初期推进停顿后正式推进准备工作的顺序。完成初期推进洞口防水注浆拆除反力墙拆除临时管片拆除TBM承台设置正式掘进施工用底板后续设备安装准备轨道延长后续设备（台车）下井配线管道试运行附属设备安全设备准备正式推进图准备工作流程图2-4 江堤下进行掘进时的施工武昌一侧和汉口一侧均有2D左右的上覆土，土质尽管在掘削部分为冲积粉细砂，但从土质的物理力学参数、透水系数等来看，并非是易于发生塌方的地层，因此只要进行通常的掘进管理，不会有大问题。2-5 长江底下的掘进施工 掘削地层避开了卵石层，跟上述一样，为冲积粉细砂层，不容易发生塌方等破坏。在掘进时只要进行通常的施工管理，不会有问题。尽管水压力很大，最深部位有0.5-0.6Mpa，但正如1-2的施工业绩所说明的，在上述的水压力下，盾构机可以完全应付，同时就所使用的管片来看，本次使用的垫圈具有很好的防水性能，不会有大问题。2-6 进洞掘进施工TBM施工中，进洞部位由于可能会发生涌水事故，是最危险的施工环节。在施工时必须考虑周密，慎重进行。本施工中，在进洞部位设置钢制的临时隔墙，以防万一。另外，盾构刀盘部到达该钢制临时隔墙时，使机体前方的加压式衬垫启动，进行充分地防水。进洞保护施工临时隔墙加压式衬垫高压旋盆加固注浆进洞临时墙(钢制)支撑图进洞概要图（1）进洞流程（到达汉口一侧竖井时）进洞部位地基加固设置加压管TBM进洞掘进拆除临时墙(连续墙)设置钢制隔墙确认位置TBM进入地层加固领域内降低泥水压力排出舱内泥土TBM进洞加压衬垫启动加压衬垫在碰到机器前身处时停止动作管片外周注浆防水外周注浆防水拆除进洞处临时钢制墙设置TBM台架盾构推进直到预定位置停止洞口防水施工TBM解体搬出* 2台盾构机，按照同样的顺序图进洞施工的顺序流程本页后插入进洞施工的顺序图（2）进洞保护施工作业TBM接近接收竖井时，考虑到可能会对周围结构造成影响，或者从挡土墙背面以及口衬垫处向外喷泥水，就不能施加足够的泥水压力，从而导致掘削面的不稳定。另外，当盾构机的头部掘进到洞口处的临时墙壁内时，从盾构机的外轮廓和洞口间的孔隙处可能有地下水的流出，由于对该部分进行事后处理非常困难，因此有必要在盾构机到达前对进洞部位周围进行保护施工。进洞保护施工时，为确实进行地基的加固和防水，需要在进洞墙壁的背面施加高压旋喷加固，并在进洞时可以将整个盾构机全体包围的范围内进行防水注浆处理。进洞保护施工注浆高压旋喷加固图进洞保护施工概要图下一页以后，插入地基加固施工图（3）进洞洞口施工进洞竖井里面，在TBM进洞处的挡土墙上设置洞口。洞口施工主要是为了在进洞时防止从挡土墙和TBM或者管片之间的间隙向竖井内渗漏土砂、地下水以及壁后注浆材料，确保进洞的安全为目的。图中显示进洞洞口施工的流程。主体在施工连续墙时事先预埋进去安装加压管的铁件拆除临时墙（连续墙）设置钢制隔墙结 束图进洞洞口施工的顺序下页显示结构上的概要。（4）进洞掘进施工TBM在贯入到地基加固领域内后，将泥水压力逐渐降低至泥水循环所必须的最低压力。然后一边监视挡土墙的变形一边以缓慢的速度推进到预定的位置。在挡土墙前面停止推进后，从TBM机内的注浆管和管片补浆孔处进行防水注浆，以防止从TBM以及管片和加固后的地基之间的空隙里向外漏地下水。 注浆结束后，将舱内的泥水排出。（5）临时墙壁的拆除临时墙壁的拆除，在TBM和管片外周的防水注浆的效果确认试验完成后开始。在进洞处的圆形洞口部位设置作业用的脚手架，拆除作业从上部开始进行，每一层脚手架高度范围分成7部分进行拆除，拆除后立即加上简易的挡土结构，重复该过程一直到下部。拆除时出来的废弃建材等进行搬出时，人力进行装车，用吊车搬出。（6）推进施工临时墙拆除后，构筑隔墙塞子，内部用水充填。将TBM往前推，直到隔墙内。这时，启动加压式管道，另外，在TBM的背后按顺序进行壁后注浆，确实防止地下水的流入。在必要的时候，从盾构机内进行注浆，以保证万无一失。舱内进行排土，确认防水效果后，拆除隔墙，设置移动回转台架（或者进洞台架），在使加压式管道产生动作的情况下，将TBM推到移动回转台架的位置。2-7正式掘进施工正式掘进施工用的设备准备好后，经过试运转后确认没有异常情况，就可以开始进行正式掘进施工。（1）正式掘进流程 下面为掘进的顺序。中心、高程净空冲程检查测 量拼装管片选定推进千斤顶决定管片拼装方案停 止后方回绕管用电瓶车搬入后方回绕管确认启动泥水处理设备开机停止千斤顶停止刀盘泥水压力确认向掘进面送泥冲程确认确认是否下沉确认是否回转确认后续台车的状况掘削完毕确认是右还是左转转动刀盘干砂量、泥水压力、偏差流量检查排泥量等掘 进对注浆量注浆压力的管理壁后注浆图正式掘进顺序流程后方回绕管的运转掘进面处管片拼装完成后，伸缩管、轨道、电源电缆等可以向前推进时，启动液体输送泵，使后方回绕旁路进行运转。回绕管的运转，可以控制送排泥水的压力及流量使其达到设定值。泥水处理设备运转在液体输送设备开始运转后，启动泥水处理设备等各种设备。向掘进面送泥后方的回绕管停止运转，将泥水送至前方掘进面的刀盘处的舱内。搅拌装置、刀盘的旋转确认送泥压力和流量指示针后，将搅拌装置和刀盘启动进行旋转。（刀盘的旋转方向由TBM机器旋转姿态来判定）掘 进TBM运转、液体输送动作等相互联系配合，开始进行掘进施工。掘进完成千斤顶的冲程确认后，尽量在掘进完成的时刻进行管片拼装，停止千斤顶并停止刀盘旋转。送排泥的密度达到同一值时，将掘进面的送泥切换到后方的回绕管，停止搅拌装置旋转。在泥水处理设备对泥水物理特性进行调整后，停止送排泥的泵，并停止液体输送设备。（2）掘进管理泥水式TBM在进行掘进时，需要对以下的项目进行综合管理，保证推进对周围地层的影响最小。泥水式TBM中，TBM（盾构机）、流体输送设备以及泥水处理设备是作为一整套完整的系统来实施综合管理。掘进面稳定管理最合适的泥水压力管理的设定泥水的性状管理（比重、粘性、砂分的含有率）掘削土量的管理TBM姿势控制管理壁后注浆管理泥水式TBM掘进管理的流程如图 所示。理论掘进面水压的计算泥水式T