EPB始发、接收、过站控制及技术要点培训

1、安全发展安全发展 和谐发展和谐发展盾构隧道施工技术的理论与实践二0一七年五月二十三日一、盾构法简介一、盾构法简介二、盾构施工准备二、盾构施工准备三、盾构施工工艺及控制要点三、盾构施工工艺及控制要点1、盾构工法定义n盾构（英文为Shield)一词的含义在土木工程领域中为遮盖物、保护物。是指把外形与隧道截面相同，但尺寸比隧道外形稍大的钢筒或框架压入地中构成保护掘削机的外壳。该外壳及壳内各种作业机械、作业空间的组合称为盾构机。n实际上盾构是一种既能支承地层的压力，又能在地层中掘进的施工机具。以盾构为核心的一套完整的建造隧道的施工方法称为盾构法。1、盾构工法定义2、盾构机分类2 2、盾构机分类、盾构机

2、分类初期开放型手掘式盾构初期开放型手掘式盾构开挖面开挖面盾构盾构管片管片2 2、盾构机分类、盾构机分类敞开式盾构敞开式盾构2 2、盾构机分类、盾构机分类闭胸式盾构闭胸式盾构2 2、盾构机分类、盾构机分类闭胸式盾构闭胸式盾构2 2、盾构机分类、盾构机分类闭胸式盾构闭胸式盾构2 2、盾构机分类、盾构机分类闭胸式盾构闭胸式盾构HV盾构机2 2、盾构机分类、盾构机分类DOT盾构机（DOUBLE-0-TUBE）2 2、盾构机分类、盾构机分类异型断面盾构机2 2、盾构机分类、盾构机分类3 3、盾构历史与发展、盾构历史与发展4、地铁盾构机选型土压平衡土压平衡原理示意图原理示意图开挖面土、水开挖面土、水刀盘刀

3、盘千斤顶千斤顶管片管片刀盘驱动刀盘驱动土仓土仓螺旋输送机螺旋输送机管片拼装机管片拼装机4 4、地铁盾构机选型、地铁盾构机选型134576891011121314215刀盘刀盘盾体盾体管片管片台车台车1台车台车2台车台车3台车台车4台车台车5刀盘刀盘盾体盾体管片管片台车台车1台车台车2台车台车3台车台车45、地铁盾构选型注意事项（以青岛为例）盾构施工准备包括以下内容：1 1、技术准备、技术准备2 2、物资准备、物资准备3 3、人员准备、人员准备4 4、现场布置、现场布置 了解工程条件（周边状况与地质条件） 编制总体方案（施工组织设计） 了解地面建筑物与地下管线情况 进行风险点分析、编制专项方案

4、编制项目进度计划 制定盾构施工过程管理与控制目标 编制盾构施工辅助工程（包括进出洞、联络通道和其它附属工程、盾构防水等）专项施工方案。 制定质量保证体系与绿色、环保和文明施工体系。1、技术准备工作2 2、物资准备（具体如下）、物资准备（具体如下）3、人员准备（具体如下）岗位每班人数班组数合计电瓶车司机326注浆224安装器操作手122管片安装工326井下挂钩224龙门吊司机122管片装卸326吊土配合122电工224机修工5210砂浆搅拌站326膨润土搅拌站224轨道整修工224叉车司机122工人管理员121合计63人3、人员准备（单台盾构机所需各岗位工人如下）4、现场布置4 4、盾构施工场地

5、布置、盾构施工场地布置渣土池砂浆搅拌站管片堆放场充电箱45吨龙门吊始发井膨润土搅拌站4、盾构施工场地布置4、盾构施工场地布置4、盾构施工场地布置4、盾构施工场地布置4、盾构施工场地布置NoImage4、盾构施工场地布置4、盾构施工场地布置(青岛地铁项目）4 4、盾构施工场地布置4、盾构施工场地布置 盾构是一种机械化程度很高的隧道施工技术，具有施工速度快，安全性高，对围岩扰动小、地表沉降易控制，可长距离掘进，不必大面积降水，拆迁少等优点。由于盾构工法自身的特点，在城市轨道交通施工中发挥着很大的作用。它可以克服常规暗挖法不易克服的困难对一些特殊地段、地层进行施工，如埋深大、地下水丰富、软弱松散等地

6、层。 虽然盾构有许多成功的工程实例，但是使用这种方法也有较大的风险。如盾构在隧道内只能前进，不可后退，一旦盾构本身出现致命的故障，可能就会产生灾难性的后果。而且出事故最多的阶段大部分在始发和到达段，而施工阶段的管理主要是刀盘刀具的管理和地表地表沉降的管理，即使是非常有经验的承包商也常会在这些关键的工序发生事故 以下对盾构施工工艺及控制要点进行说明。 总述总述盾构始发井施工盾构机运输、下井组装组装调试整体始发，后备台车下井装初始掘进正常掘进到达接收解体吊装盾构施工过程框图盾构施工过程框图 总述总述整体始发的盾构机整体始发的盾构机 总述总述 下井组装下井组装吊车组装就位吊车组装就位组装场地的组装场

7、地的准备准备井下轨道及始井下轨道及始发基座的准备发基座的准备后配套拖车吊装与管线连接后配套拖车吊装与管线连接主机吊装与连接主机吊装与连接安装反力架安装反力架主机定位与后配套连主机定位与后配套连接接空载调试空载调试安装负环管片安装负环管片负载调试负载调试 下井组装下井组装盾构组装调试流程图 下井组装下井组装 下井组装下井组装（二）吊装中盾（二）吊装中盾（一）吊装螺旋机（一）吊装螺旋机 下井组装下井组装 下井组装下井组装（四）中、前盾连接（四）中、前盾连接（三）吊装前盾（三）吊装前盾 下井组装下井组装（五）吊装刀盘（五）吊装刀盘（六）吊装盾尾（六）吊装盾尾盾构基座盾构基座 下井组装下井组装反力架反

8、力架 下井组装下井组装根据盾构机部件重量及场地条件确定吊车的吊装能力，经过验算选择合适的吊车。 盾体吊装前应对始发基座进行精确定位。吊装工作区应做地基承载力检测，且保证工作区内地下无空洞，并铺设钢板，防止地层不均匀沉陷。探明吊装工作区地下管线情况，对影响范围内的管线进行保护和监测。探明吊装工作区架空线及地面障碍物情况，清除障碍物。2 2、盾构机吊装控制要点、盾构机吊装控制要点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。盾构的市内运输委托给专业的大件运输公司运输。盾构吊装由具有资质的专业队伍负责起吊，每班作业前按起重作业安全操作规程进行技术交底，严格按有关规定执行。吊装作业前

9、，吊装专项方案必须经专家论证批准。盾构吊装时，在大型部件上加4根缆绳，严格控制被吊部件的旋转、摆动确保准确到达指定位置。 吊装运输吊装运输2、盾构机吊装控制要点 盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发托架、始发洞口发生干涉或是否有其它异常事件，确保盾构安全的向前推进； 为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置,在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。盾尾钢丝刷需安装牢固,盾尾钢丝刷中必需充满盾尾油脂（盾尾钢丝刷中的盾尾油脂在拼负环前人工填充）； 盾构在未完全进入洞门前，在盾壳上焊接防扭转装置，并随盾构的推进逐次割除； 当盾

10、尾完全进入洞门后,调整洞圈止水装置中的弧形板,防止土体从间隙中流失而造成地面的塌落；3、盾构始发技术控制要点始发掘进始发掘进 始发时盾构应略微上靠,在穿越加固区域施工时,土压力设定值应略低于理论值,推进速度不宜过快,盾构坡度可略大于设计坡度, 施工过程中根据地层变形量等信息反馈,对土压力设定值、推进速度等施工参数作及时调整； 盾构完全进入洞门12环后可进行初始注浆，初始注浆选取注浆压力要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的承受能力。前10环注浆压力不宜过高，宜采用速凝型浆液。 在中心刀距离土面3040cm时，开始转动刀盘，并及时加入添加剂。并注意推力、刀盘扭矩的控制。 盾构在初始掘进阶段须对地

11、表变形进行监测，沿轴线方向须布设沉降点，并加设横断面监测点。 盾构始发阶段应注意控制盾构盾构推进的初始推力、刀盘扭矩等。始发掘进始发掘进3.1 3.1 洞门地层加固处理洞门地层加固处理 始发掘进始发掘进青岛地铁2号线 燕儿岛路站盾构到达地层由上至下地层依次为素填土、细砂、粗砂、碎石、强风化花岗岩上亚带、强风化花岗岩下亚带。 燕儿岛路站左线始发端头加固图 设计端头加固采取高压设计端头加固采取高压旋喷桩（三重管）进行加固，桩径为1000mm，桩中心间距为800mm。加固后的土体，应有良好的均匀性、自立性、止水性，其无侧抗压强度qu为0.50.8Mpa，渗透系数1.010-6cm/s。 燕儿岛路站小

12、里程左线端加固长度为12m，加固范围为盾构外径两侧3米，隧道顶部3m和底部2m（或至中风化岩层即可）。 始发掘进始发掘进三、盾构施工工艺及控制要点三、盾构施工工艺及控制要点盾构端头地层加固效果检查：在始发端头加固完成且凝固强度达到要求时间后，严格检查端头土体加固是否满足要求。加固效果检查采用抽芯检验。盾构端头抽芯共抽3个水平孔，检查加固强度。在取样完成后可作为检查孔观察洞门正面土体的含水量，一般深度为12m，直径100mm。水平探孔布置图3.23.2洞门密封的安装洞门密封的安装 洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密

13、封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。始发掘进始发掘进3.3始发掘进始发掘进初始掘进距离的确定初始掘进距离的确定（以（以2号线浮燕区间为例）号线浮燕区间为例）确立盾构机自燕儿岛路站始发井的初始掘进距离需综合考虑以下因素：（1）盾构机成套设备的总长度：L=76m；（2）管片与土体之间的摩擦力足以支持盾构机的推力。（3）盾构停机拆除负环时的地质条件相对较好。根据以上条件，结合计划换刀位置，燕儿岛站始发段确立初始掘进距离为

14、115米。3.4反力架、负环管片位置的确定 反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定的。从而接着可以算出始发最少负环管片环数，最后可直接定出反力架及负环管片的位置。始发掘进始发掘进 在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。 由于反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制在10MM之内，高程偏差控制在5MM之内，上下偏差控制在10MM之内。始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角2，盾构姿态

15、与设计轴线竖直趋势偏差2，水平趋势偏差3。3.5 3.5 负环安装负环安装负环管片安装准备：一般情况下，负环管片在盾壳内的正常安装位置进行拼装。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏盾尾尾刷、保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木（或型钢），以使管片在盾壳内的位置得到保证。负环管片后移：第一环负环管片拼装成圆后，用45组油缸完成管片的后移。 管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于10MM。在管片的后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的方木（或型钢）上滑落。盾 尾 尾 刷管 片 支 撑 方 木盾 壳管 片推 进 油 缸

16、始发掘进始发掘进始发掘进始发掘进2号线左线始发验收始发掘进始发掘进2号线左线始发验收始发掘进始发掘进2号线左线始发验收4 4、正常掘进施工控制要点、正常掘进施工控制要点 加入适量土体改良材料，提高推进速度，减少对地层的扰动，特殊情况除外。 减小刀盘扭矩，降低刀盘磨损，可通过调整添加剂注入量或降低推进速度来控制。一般刀盘扭矩控制在盾构机设计额定扭矩的60以内。 推力控制在盾构设计范围内，一般在设计总推力的80以内。 控制盾构的转动角，及时纠偏，保持良好的盾构掘进姿态。 加强管片等物资进场检查和管片拼装质量控制，做好管片选型。 加强同步注浆和二次补注浆控制，严格控制地表沉降和周围土体变形。正常掘进

17、正常掘进 做好盾构机及配套的龙门吊、砂浆站、电瓶车等设备的维修保养，确保连续快速施工。 加强对电瓶车驾驶人员的安全责任心教育，严格按照操作规程操作，严禁超速、超载运行，确保施工安全。 加强安全用电管理，尤其时对盾构机10KV高压电的管理。正常掘进正常掘进 盾构调头、过站过程中包括盾构主体调头、过站、盾构后配套设备调头、过站及盾构的检修等任务。盾构调头的移动方法多种多样，根据盾构移动的动力主要以辅助千斤顶顶推为主，也有以盾构机自身千斤顶做动力顶推；根据盾构托架与车站底板之间的滑移方式可分为托架下垫滑动托板式、托架带轮行走式和使用滚杠移动式等。常用的是托架下垫滚杠移动千斤顶顶推式盾构调头和托架下铺

18、钢板涂油千斤顶顶推调头、过站。 5.5.盾构调头、过站要点盾构调头、过站要点调头、过站调头、过站三、盾构施工工艺及控制要点三、盾构施工工艺及控制要点 车站底板的准备，主要包括场地平整并在场地上铺设钢板，为盾构过站台车及盾构接收台车提供平整且强度足够的滚动面。 盾构前移和推进的准备，在盾构托架下部铺垫钢板，并涂抹黄油，保证盾构能够平移。除此之外在场地铺设的钢板上安装推进反力座，左右两个推进油缸在推进时，要保证盾构及托架左右两侧移动的同步性。 将盾构放置在盾构托架上并将其与托架固定好，保证运输过程中盾构与托架不发生相对移动。 盾构托架的底部应打磨处理光滑。调头、过站调头、过站无论是哪种方法都需注意

19、以下事项：盾构机穿越风道盾构机穿越风道调头、过站调头、过站三、盾构施工工艺及控制要点三、盾构施工工艺及控制要点调头、过站调头、过站盾构机过明挖车站盾构机过明挖车站调头、过站调头、过站 盾构机过暗挖车站盾构机过暗挖车站1 1、盾构到达技术、盾构到达技术到站阶段工作内容 在盾构到站期间，要完成区间隧道贯通前的控制点测量与复测、测量误差调整；预留洞口岩壁的处理或加固；以及必要的洞门处理。 到站时的工作流程 洞口地层处理洞口维护结构的处理洞口测量复测洞内控制点复测盾构到站姿态调整到站地段管片的互相连接隧道贯通洞口维护结构的清理接收托架的定位与安装到站导轨的定位与安装盾构推进最后一环特殊背衬注浆盾构主机

20、出洞 盾构到达盾构到达 盾构推进至距接收井井壁80100m时，进入盾构推进的到达施工阶段； 按设计图纸及施工方案的要求，预先完成盾构接收井洞口土体加固; 进行全线贯通测量，并进行相应的盾构纠偏. 降低掘进速度，严格控制轴线偏差满足顺利接受要求； 在盾构机到达接收井前23工作日前完成洞门破除，安装好洞口止水橡胶帘布；精确安装盾构接收基座，盾构接收基座高程应比隧道轴线略低35cm； 6 6、盾构接收施工控制要点盾构到达盾构到达（6） 根据盾构的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进，纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大；（7） 在盾构距离端头墙5060m时， 选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速度，以确保盾

21、构机掘进姿态良好为控制重点；（8）盾构进入到达段后，加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导盾构掘进；（9）盾构刀盘距离贯通里程小于10m时，专人负责观测接收洞口的变化情况，始终保持与盾构司机联系，及时调整掘进参数；三、盾构施工工艺及控制要点三、盾构施工工艺及控制要点盾构到达盾构到达（10 ）在拼装的管片进入加固范围后，浆液改为速凝型浆液；（11） 当最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次注浆孔，注入双液浆进行封堵。注浆的过程中要密切关注洞门的情况，如发现有漏浆可立即停止注浆，等待浆液凝固后方可继续补注；（12 ）到达前，在洞口内侧准备好砂袋、水泵、水管、方木、等应急物资和工具。 （13 ）盾构机

22、进入接收井后及时对洞门口附近土体进行二次回填注浆，避免洞口地面下沉。6.1 6.1 洞门地层及桩的处理洞门地层及桩的处理地层处理：盾构到站之前要根据洞口地层的调查情况对地层稳定性进行评价，并采取有针对性的加固措施。地层加固一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”、“浇注混凝土岩墙”、“增加斜撑”等措施进行洞门加固处理。围护桩的处根：据经验，在盾构到达前最少一个月，开始着手进行洞口维护桩的凿除。整个施工分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的最内层钢筋和钢筋保护层，在盾构到站后将最内层钢筋割除。在割除完最后一排钢筋之后，要及时的检查到站洞口的净空尺寸，确保没有钢筋侵入设计轮

23、廓范围之内。三、盾构施工工艺及控制要点三、盾构施工工艺及控制要点盾构到达盾构到达6.2 6.2 洞门密封安装洞门密封安装 为防止背衬注浆砂浆或碴土外泄，必须在洞口安设洞口密封。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步在车站结构的施工工程中，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车站结构钢筋连接在一起。第二步在盾构刀盘露出洞门端头之前，清理完洞口的碴土，完成洞口密封的安装。 洞口密封安装形式与入洞的密封基本相同，但需加设紧固装置盾构到达盾构到达1.3 1.3 到站导轨的安装到站导轨的安装 隧道贯通后、盾构刀盘露出洞口后，清除洞口碴土，根据刀盘与接收托架之间的距离与高差情况，安设盾构到

24、站接收导轨。主机盾壳盾构到站导轨盾构接收小车盾构到站导轨主机盾壳盾构到达盾构到达6.3 6.3 到站前的掘进到站前的掘进贯通前测量与盾构姿态的调整：盾构到站前50m，要对洞内所有的测量控制点进行一次整体的、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，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），每一测量点的测量不少于4个测回。盾构到达前50米地段即加强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠正偏差确保盾构顺利地从到达口进入车站。并根据实测的车站洞门位置进行必要的调整隧道贯通时的盾

25、构刀盘位置。到站掘进控制：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，避免较大的地表隆陷。贯通前56环，进一步降低盾构掘进推力，掘进推力维持在400t左右，推进油缸压力不大于40bar。在掘进的同时，要注意维持土仓内的压力值，一般情况下，不采用开敞式模式掘进。无论何种情况下，推进油缸压力均不能大于60bar（特别是在管片安装时）。在贯通前的最后3环，要求掘进速度控制在510mm/min。 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

26、和检查之后，再作出进一步的详细的掘进指令。三、盾构施工工艺及控制要点三、盾构施工工艺及控制要点盾构到达盾构到达6.4 6.4 最后几环管片安装最后几环管片安装 当隧道贯通后，一般还需要安装56环管片才能完成区间隧道的管片安装。同时这几环管片随着隧道贯通后，盾构前方没有了反推力，将造成管片与管片之间的环缝连接不紧密，容易漏水。在最后几环管片安装时，根据现场实际情况，要在刀盘前方的预定位置，设置支挡，以防盾构刀盘向前滑动。待盾尾即将从区间最后一环管片滑落之前，再次检查洞口密封情况，可从管片注浆孔向管片背后注入双液水泥净浆。为确保浆液的饱满程度，水泥净浆的水灰比不小于2：1，水泥净浆凝结时间不少于2

27、min。注浆时，必须从所有管片的注浆孔自下而上逐孔注入。盾构到达盾构到达盾构到达盾构到达青岛地铁2号线左线顺利贯通 制定专项方案，并经过专家论证； 大型吊车的选用必须经过计算； 提前勘查号运输路线，尤其注意对运输经过路线的限高、限重、限宽和转弯半径的勘查，并选出备用路线。 吊装、运输必须由相应资质的专业公司负责实施。7.7.盾构解体吊装控制要点盾构解体吊装控制要点解体吊装解体吊装解体吊装解体吊装方案编制审批及安方案编制审批及安全技术交底全技术交底现场条件验收满足现场条件验收满足盾构拆机盾构拆机吊车进场组装吊车进场组装及报验及报验刀盘吊出刀盘吊出螺旋机拆除放置隧道螺旋机拆除放置隧道内内拆台架拆台

28、架盾尾及拼装机吊出盾尾及拼装机吊出前盾吊出前盾吊出中盾吊出中盾吊出双梁吊出双梁吊出后配台车平移吊出后配台车平移吊出螺旋机吊出运输螺旋机吊出运输场地恢复场地恢复吊车退场吊车退场拆机完成拆机完成解体吊装解体吊装7.17.1刀盘出井翻身刀盘出井翻身吊机慢慢起钩使吊机受力到刀盘的重量，检查钢丝绳、卡环受吊机慢慢起钩使吊机受力到刀盘的重量，检查钢丝绳、卡环受力和吊耳情况正常后，安装人员拆除刀盘与前体的连接螺栓，确认力和吊耳情况正常后，安装人员拆除刀盘与前体的连接螺栓，确认已全部解开吊机缓慢起钩，完全脱离后吊机起钩将刀盘吊出井面，已全部解开吊机缓慢起钩，完全脱离后吊机起钩将刀盘吊出井面，吊机通过回转、变幅

29、、松钩等动作将刀盘放置到空旷场地，在刀盘吊机通过回转、变幅、松钩等动作将刀盘放置到空旷场地，在刀盘下方垫上枕木，一边松钩一边回转吊臂，直至刀盘放平。下方垫上枕木，一边松钩一边回转吊臂，直至刀盘放平。在刀盘的正下方均匀垫在刀盘的正下方均匀垫200200200mm200mm的枕木的枕木8 8至至1010条，吊机慢慢条，吊机慢慢松钩使刀盘置于枕木上，检查受力情况正常后吊机松钩，刀盘翻身松钩使刀盘置于枕木上，检查受力情况正常后吊机松钩，刀盘翻身完成。将刀盘存放预先加固的路面上，放平垫稳。完成。将刀盘存放预先加固的路面上，放平垫稳。解体吊装解体吊装刀盘出井盾构机中体装车运输盾构机中体装车运输解体吊装解体吊装吊车进