陳永廷按照工程處統一安排，自2023年1月8日至2023年1月16日，先後到三一重工、中鐵五局石家莊地鐵1號線工程開始了從理論知識到盾構施工現場的學習。經過九天的學習，本人對土壓平衡盾構機構造，施工原理，操作規範等方面有了基本的了解，現簡要匯報如下。
一、理論知識培訓
1月9日、10日兩天，在三一重工各專業人士的講解下，對盾構有了一定的理解。現將土壓平衡盾構簡單介紹一下：
（一）盾構機的工作原理
土壓平衡盾構機簡稱epb盾構機，是在盾構主機的前部設定隔板形成土倉，在刀盤的旋轉作用下刀具切削開挖面的泥土，破碎的泥土通過刀盤開口進入土倉，使土倉和排土用的螺旋輸送機內充滿切削下來的泥土，依靠盾構機推進油缸的推力通過隔板給土倉內的泥土加壓，使土倉內的土壓作用於開挖面以平衡開挖面的水壓和土壓，達到較為穩定的動態壓力平衡狀態，在此壓力平衡狀態下，進行土體開挖、土碴排運、整機推進和管片安裝等作業，使隧道一次成形的機械裝置。
（二）盾構的結構及作用
盾構機集機、電、液、氣、自動控制於一身。
土壓平衡盾構機主要分為主機和後配套兩大結構。
主機：刀盤、主驅動（主軸承、主軸承密封、減速機、電機/液壓馬達等）、盾體（前盾、中盾、中折盾、後盾）、螺旋輸送機、管片拼裝機、整圓器、推進油缸、鉸接油缸、人倉、工作平台等。
1 刀盤是盾構機最關鍵的核心部件之一，決定盾構機施工的成功與否，其具有三大主要功能：開挖土體、穩定開挖面、攪拌土倉土體。
2 盾體主要由前、中、後三盾組成。其主要作用有：
（1）作為各種機內裝置(主驅動、工作平台、管片拼裝機、人倉、鉸接油缸、推進油缸、螺旋輸送機等)的安裝支承；
（2）對挖掘出的但還未襯砌的隧道起臨時支護作用，承受周圍地層的土壓和地下水的水壓，將地下水擋在盾殼外面；
（3）掩護掘進、排土、襯砌等作業過程。
3 螺旋輸送機主要作用是排除土倉渣土和穩定土倉壓力。
4 拼裝機主要由支撐架，大樑，旋轉架，拼裝頭組成。拼裝機可以採用手動或無線遙控裝置操作。一環管片由六塊組成，三塊標準塊，二塊鄰接塊，一塊封頂。
後配套系統：後配套系統的主要作用是為主機提供施工支援，包括動力提供、材料供給、物料運輸、掘進控制和輔助等。主要包括牽引裝置、管片運輸系統、出渣系統、動力系統、液壓系統、電氣控制系統、同步注漿系統、潤滑系統、注脂系統、泥水泡沫系統、冷卻系統、通風系統、導向系統、資料採集和控制系統等。
1、盾構機液壓系統的作用可概括為：將電動機輸出的機械能傳遞給刀盤驅動裝置、推進油缸、鉸接油缸、螺旋輸送機、拼裝機等執行結構，並在傳遞的過程中進行能量控制，以實現盾構機所需要的各種動作功能。
2、同步注漿系統是在盾構機推進的同時向盾尾後部地層與管片間的間隙注入漿液，填充間隙以穩定管片並防止地層沉降的一種系統。
目前主要有單a液注漿和a、b雙液混合注漿兩種方式。a液主要成分是水泥，b液主要成分是水玻璃(矽酸鈉)，根據實際情況加入其他新增劑。加入b液的目的是使注漿液快速凝固，但有可能導致注漿液凝固過快，填充不夠充分或堵塞管道等問題。
（3）盾構的選型
1、選型原則
盾構選型總的原則是地質適應性第一，以確保盾構法施工的安全可靠；在安全可靠的情況下再考慮技術的先進性，即技術先進性第二位；然後再考慮盾構的**，即經濟性第三位。具體原則如下：
2、選型方法
（1）根據地層滲透係數選擇。通常，當地層的滲透係數小於10-7m/s時，可以選用土壓平衡盾構；當地層的滲透係數在10-7m/s和10-4m/s之間時，既可以選用土壓平衡盾構也可以選用泥水式盾構；當地層的透水係數大於10-4m/s時，宜選用泥水盾構。
（2）根據地層的顆粒級配進行選型。粘土、淤泥質土區，適用土壓平衡盾構，礫石粗砂區，適用泥水盾構，粗砂、細砂區，即可使用泥水盾構，也可經土質改良後使用土壓平衡盾構。一般來說,當岩土中的粉粒和粘粒的總量達到40%以上時,通常會選用土壓平衡盾構,相反的情況選擇泥水盾構比較合適。
粉粒的絕對大小通常以0.075mm為界。
（3）根據水壓進行選型。當水壓大於0.3mpa時，適宜採用泥水盾構。
當水壓大於0.3mpa時，如因地質原因需採用土壓平衡盾構，則需增大螺旋輸送機的長度，或採用二級螺旋輸送機。
二、施工現場實習
2023年1月12日至16日，到中鐵五局石家莊地鐵1號線工程現場參觀了盾構施工現場。主要有以下幾方面：
（一）盾構始發技術
由於到達施工現場時，始發已經完畢，沒有看到，只是拍攝了一些**，見右圖。
經與中鐵五局技術人員交流得知：
1.始發裝置
始發裝置包括始發基座、反力架、臨時拼裝負環管片等。始發基座根據盾構機設定的位置(高度、方向)和盾構機的重量、盾構機械組裝作業的施工順序等來確定，用工字鋼和鋼軌等材料安裝而成。反力架和臨時拼裝管片是根據管片的運進和出碴空間等來確定形狀，同時必須注意要根據正線管片開始襯砌的位置來確定臨時負環管片、反力架的位置。
始發用反力架需經過計算推力、扭矩來設計。
（1） 盾構掘進機的推力由盾構掘進機的外殼與土體之間的摩擦阻力、刀盤承受的主動水平壓力引起的推力、土的粘結力引起的刀盤推力、盾尾與管片之間的摩擦阻力幾部分組成。在曲線段推進時，盾構機的推力為正常推進時的1.5倍。
還有一種計算總推力的經驗公式f=aπ/4d2 式中：a為推力係數，取70～100t/m2。
（2） 盾構掘進機在推進時的扭矩包含切削扭矩、刀盤的旋轉阻力矩、刀盤所受推力荷載產生的反力矩、密封裝置所產生的摩擦力矩、刀盤的前端面的摩擦力矩、刀盤後面的摩擦力矩、刀盤開口的剪下力矩、土壓腔內的攪動力矩等。
2.洞口密封裝置
洞口密封裝置由洞口防滲材料（簾布橡膠）、防止土層反轉的壓板（扇形壓板）及固定它們的鐵件（墊片和螺栓）構成。
3.盾構機始發的注意事項
（1）始發前檢查地層加固的質量，確保加固土體強度和滲透性符合要求；
（2）始發基座導軌必須順直，嚴格控制其標高及中心軸線，由於始發時盾構機與地層間摩擦力很小，盾構易旋轉，可以在盾構機兩側盾殼焊接兩排鋼塊作為防扭裝置，用來卡住始發臺，防止盾構機旋轉。同時應加強盾構機姿態的測量，如發現盾構有較大轉角，可以採用大刀盤正反轉的措施進行調整，同時推進速度要慢；
（3）在拼裝第一環負環管片時，為防止兩塊鄰接塊失穩，可在管片抓取頭歸位之前，在盾殼內與負環管片之間焊接一根槽鋼以扶住鄰接塊。
（4）始發前在刀頭和密封裝置上塗抹油脂，避免刀盤上刀頭損壞洞門密封裝置；
（5）及時封堵洞圈，以防洞口漏失泥水和所註漿液；
（6）嚴格控制盾構機操作，調節好盾構推進千斤頂的壓力差，防止盾構發生旋轉、上飄或叩頭；
（7）完畢之後，始發臺的端部與洞口圍岩還有一定的距離。為保證盾構機在始發時不至於因刀盤懸空而造成盾構機「叩頭」，可在始發洞口內安設一段型鋼作為始發導軌，同時應注意，在導軌末端與洞口圍岩之間，應留出刀盤的位置，以保證始發時，盾構機刀盤可以正常旋轉；
（8）始發前應在基座軌道上塗抹潤滑油膏，減少盾構推進阻力。
（9）始發前應在刀頭和密封裝置上塗抹油脂，避免刀盤上刀頭損壞洞門密封裝置。
（10）及時封堵洞圈，防止洞圈漏漿。
（11）調整盾構的初始姿態。通常盾構的中心線要比隧道中心線高20mm左右，以防止始發時盾構磕頭。
（二）試掘進
試掘進根據規範要求確定為50-100公尺，通過試驗段掘進熟練掌握盾構機操作、在不同地層中盾構推進各項引數的調節控制方法；熟練掌握管片拼裝工藝、防水施工工藝、環形間隙注漿工藝；測試地表隆陷、地中位移、管片受力等。當盾構機的刀盤部分切入簾布橡膠板並抵達掌子面時，人工將預製好的粘土土胚加入刀盤後的土倉內，以便盾構機在掘進時形成一定的土壓。在確認洞門混凝土的鋼筋已經割除完畢以後，進行盾構機的試運轉。
由於盾構機沒有進洞後周圍岩土側壓力的磨擦作用，且盾構油缸的推力和掌子面通過刀盤的反力都很小，所以，在試運轉時應使刀盤慢速旋轉，且要正、反向旋轉，使盾構姿態正確。進洞後，盾構機刀盤切削並穿越洞門端頭加固區時，土壓設定值應略小於理論值且推進速度不宜過快，盾構機坡度略大於設計坡度，待盾構機出加固區之後，為防止因正面土壓變化而造成盾構機突然「低頭」，可將混合倉的土壓力的值設定成略高於理論值，並將下部推進油缸的推力稍稍調高一些。當盾尾進入洞門後，及時調整扇形壓板的位置將洞門封堵嚴實，以防洞口漏泥水、漏漿。
在掘進過程中，根據情況在盾構機正面及混合倉內加入泡沫劑、膨潤土、泥漿等新增劑以改善碴土效能。在施工過程中，應根據監測資訊對土壓設定值以及推進速度等施工引數作及時的調整。
（三）正常掘進
1.確定土倉壓力值。
在選擇掘進土壓力時主要考慮地層土壓，地下水壓（孔隙水壓），預先考慮的預備壓力。
2.盾構糾偏
（1）滾動糾偏：翻轉刀盤；在盾體（前盾、中盾）增加配重；在推進油缸後放置鋼楔塊；伸出防扭油缸。若發生滾動偏差，應控制在4°內，3°時就開始調整。
（2）方向糾偏：切忌出現偏差就猛糾猛調。調整千斤頂分割槽的推力；利用管片姿態調整。
3.注漿
漿液的壓入時間應與管片脫開盾尾同步為宜，勻量注入的時間應與推進一環的時間相同。
（四）管片拼裝
1.管片型號的選擇原則
第一，要適合隧道設計線路；第二，要適應盾構機的姿態。
2.管片拼裝技術
（1）管片的拼裝點位
所謂「拼裝點位」是指管片拼裝時封頂塊所在的位置。轉彎環在實際拼裝過程中，可以根據不同的拼裝點位來控制不同方向上的偏移量，通過管片不同點位的拼裝，可以控制盾構隧道的曲線走向，從而實現隧道的調向。
一般情況下，本著有利於隧道防水的要求，都只使用上部點位。根據工程實際情況，選擇拼裝不同點位的轉彎環，就可以得到不同方向的楔形量。
（2）根據推進油缸行程選用管片
盾構機推進油缸按上、下、左、右四個方向分成四組。通常以各組油缸行程的差值的大小來判斷是否應該拼裝轉彎環，在兩個相反的方向上的行程差值≥30mm時，就應該拼裝轉彎環進行糾偏。
（3）根據盾尾間隙選擇管片及拼裝點位
調整的基本原則是，哪邊的盾尾間隙過小，就選擇拼裝反方向的轉彎環。
拼裝1環左轉彎環之後，左邊盾尾間隙將減小，右邊盾尾間隙將增大。同時，通過不同的拼裝點位，還可以調節上、下方向的盾尾間隙。如果此時盾構機在進行直線段的掘進，則必須注意在拼裝完1環左轉彎環後，選擇適當的時機，再拼裝1環右轉彎環將之調整回來，否則左邊盾尾間隙將越來越小，直至盾尾與管片發生干擾。
注意：每環糾偏宜控制在5mm變化內，不宜超過10mm。
（五）管片預製
1、基本常識
（1）目前常用的管片為鋼筋混凝土預製管片。按拼裝成型後的隧道線型分為：直線段(z)、曲線段(q)、既能用於直線段又能用於曲線段的通用管片(t)等三類。
曲線段管片又分為左曲管片(zq)、右曲管片(yq)、豎曲管片(sq)。
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