盾构施工方法及步骤图解177页（PPT 非常详细）_ppt

1、 盾构施工方法及步骤图解盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHNIQUE盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 1 盾构概论 2 典型盾构介绍 3 盾构在我国的发展与应用 4 盾构的市场前景盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 1 盾构概论隧道及地下空间的大发展，促进了盾构法施工技术的进步。盾构施工的历史，始于英国，发展于日本德国。自从1825年布鲁诺尔在伦敦泰晤士河下使用矩形盾构开始修建第一条盾构法隧道以来，盾构法施工已有180多年的历史。我国自20世纪50年代开始涉足盾构法修建隧道和管道工程，最近十年开

2、始大规模应用。虽然起步较晚，但由于主意吸收和采用先进技术和工艺、参考和借鉴国外成功的经验和失败的教训，所以发展较快，但与国外先进国家仍存在较大差距。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE1.1 盾构及其工作原理概念：是一种用于软土隧道暗挖施工、具有金属外壳、壳内装有整机及辅助设备，在其掩护下进行土体开挖、土渣排运、整机推进和管片安装等作业，而使隧道一次成型的工作机械。盾构是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土渣、拼装隧道衬砌、量测导向纠偏等功能。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TEC

3、HINQUE 盾构的三大要素：1、开挖面稳定2、掘进及排土3、管片衬砌及壁后注浆。 盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE盾构与硬岩掘进机（TBM）的区别：TBM不具备泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能。2.盾构通过盾尾千斤顶支顶已安装好的管片来获得反力；TBM通过支在岩壁上的支撑靴的弯矩和扭力获得反力。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE1.2 盾构分类按断面形状分类按支护地层的形式分类按开挖面与作业室之间隔板的构造分类盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE1.2.1 按断面形状分类单圆盾构、复

4、圆盾构（多圆盾构）、非圆盾构。异形盾构包括复圆盾构（双圆和三圆）和非圆盾构（椭圆形盾构、矩形、马蹄形、半圆形）盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 双圆和多圆盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 自然支护式 机械支护式 压缩空气支护式 泥浆支护式 土压平衡式 1.2.2 按支护地层的 形式分类 盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 手掘式盾构 全敞开式 半机械式盾构 机械式盾构 敞开式 部分敞开式 挤压式盾构 盾构 压气式 压缩空气盾构 闭胸式 泥水式 土压平衡盾构 土压平衡盾构 土压式

5、加泥式土压平衡盾构 盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE3 典型盾构介绍敞开式盾构压缩空气盾构泥水盾构土压平衡盾构复合盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE3.1敞开式盾构（Open face shield OF盾构）1 全敞开式：手掘式（砂性土和黏性土地层均能适用，便于观察地层，清除障碍，易于纠偏）2 半地机械（部分断面开挖盾构适用于良好层 ：反铲式和铣削头式）3 机械式（全断面开挖）OF盾构自稳性强的围岩，各种非黏性和黏性地层在地下水位以下地层或渗漏地层掘进时，必须用井点降水降低地下水位。盾构施工技术SHIELD CON

6、STRUCTION TECHINQUE 敞开式盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE半机械式盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE反铲式盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE机械式盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4 挤压式盾构(Blind type shield 盲式盾构)对底层的扰动较大，地面易产生较大的隆陷变化，在地面有建筑物地区不宜使用。仅适用于自稳性很差，流动很大的软黏土和粉砂质围岩，不适用于含砂率高的围岩和硬质围岩。 盖板式挤压盾构 利

7、用隔板将开挖面全部封闭，只在一部分上设面积可调的排土盖板，盾构正面向前推进，使贯入部位土砂呈塑性化流动，由盖板部位出土。通过调节盖板开口的大小和排土阻力使千斤顶推力和开挖面土压力达到平衡。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 螺旋出土式挤压盾构 利用封板将开挖面封闭，盾构正面贯入围岩向前推进，使贯入部位土砂呈塑性化流动，由螺旋输送机进行排土。通过调节 螺旋输送机的速度和土闸门打开度，来实现千斤顶推力和开挖面土压力的平衡，以稳定掌子面。 网格挤压盾构 在上海软土地层中常常被采用，进土量接近或等于全部隧道其出土量，且往往带有局部挤压性质，盾构正面装钢板网格，在推进

8、中可以且学土体，而在停止推进时可以起到稳定开挖面的作用。可有效控制地表变形。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 网格挤压式盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE3.2压缩空气盾构（ air pressure balance APB 盾构） 适用于黏土，黏砂土，多水松软地层原理：空气压力与地下水的静压力保持平衡，土压由自 然或机械的支撑承受。 要保证压力平衡 ，否则顶部过剩的压力“喷发”的危险 已被泥水盾构取代盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE3.3泥水盾构（slurry pressure

9、 balance shield SPB 盾构）泥水盾构的构成：一边利用刀盘挖掘整个开挖面、一边推进盾构掘进系统可调整泥浆物性，并将其送到开挖面，保持开挖面稳定的泥水循环系统综合管理送排泥状态、泥水压力及泥水处理设备运转状况的综合管理系统泥水分离处理系统壁后同步注浆系统盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 目前最大的泥水盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 目前最大的泥水盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 日本泥水盾构 土压平衡盾构 德国泥水盾构 混合型盾构 日本体系：泥水仓全是泥水，

10、直接控制型泥水盾构，调节控制阀来开度，来进行泥浆压力控制。德国体系：泥水仓中设置了气压仓，间接控制型泥水盾构，气压复合模式，调节空气压力来进行泥浆压力控制，液位传感器根据液位的高低来调整液位。 盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE泥水盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 1开挖面稳定机理 2泥膜形成机理 泥膜形成的基本要素（泥水的密度、含砂率、泥水的黏性、泥水压力：土压力、水压力、预留压力）尽快形成不透水的泥膜 。 掘进速度与泥膜的关系：高质量泥水成膜时间1-2秒 3地质适用范围 1.黏性土层2.砂层3.砾石层4.贝壳层

11、盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE3.4 土压平衡盾构(earth pressure balance EPB盾构) 一. 基本配置1.刀盘 刀具的三大功能：开挖功能、稳定功能、搅拌功能 土压平衡式盾构的刀盘有两种形式：面板式和辐条式，其中面板式安全性高，但易堵塞;辐条式开口率大，不易堵塞，但不能安装滚刀，安全性差，费用高，需加固土体。2.刀盘的驱动方式：变频电机驱动、液压驱动、定速电机驱动3.刀盘支承：中心支承方式（中小型盾构）、中间支承方式（中大型）、周边支承方式（小型盾构）盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE土压平衡盾构

12、（面板式和辐条式）盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4.膨胀土添加系统和泡沫系统5.螺旋输送机6.皮带输送机7.同步注浆系统（作用：防地表沉降、防水、与围岩一体）8.盾尾密封系统铰接式盾构：铰接密封、盾尾密封9.管片安装机：机械抓取式、真空吸盘式10.数据采集系统11.导向系统（VUT导向系统和PPS导向系统）盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE目前最大的土压平衡盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE二.开挖面稳定机理 刀盘切削下来的土渣与螺旋输送机向外输送量相平衡；土压传感器：控制推进力

13、、推进速度、螺旋输送机转速。排土量：由螺旋输送机的转速和出土闸门的开度来调节适用于黏性土和砂性土 土压平衡盾构开挖面的稳定由下列各因素综合作用而维持：土仓内的土压力平衡地层压力和水压力。螺旋输送机调节排土量适当保持泥土的流动性，根据需要调节添加剂的注入量 土仓内的泥土压力与地层压力与水压力盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE土压平衡盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE三.地质适应范围 黏稠土壤中（黏土、亚黏土、淤土、低渗透性图），作为支撑介质土料要具有良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小 A型：特殊发泡剂 B型：泡

14、沫添加剂盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE3.5 复合盾构一台盾构在不同地层经转换可以以不同的原理和方式运行，这类盾构称为复合盾构，也称混合盾构，poly shield或Mix shield 也有称其为combined shield。 组合模式：压缩空气/敞开式盾构，泥水式/敞开式，土压平衡/敞开式，泥水式/土压平衡，敞开式/泥水式/压平衡，敞开式/压缩空气/土压平衡。 适用于软土和硬岩的复杂地层施工 特点：1.既有切刀和刮刀等软刀工具，又安装有滚刀等硬刀具。具有两套出渣系统盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE盾构刀具 盾构

15、施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 滚刀和刮刀盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE中铁隧道集团研制的复合盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE复合式土压平衡盾构只有一套出渣系统：螺旋输送机 三种掘进模式：土压平衡模式、敞开模式、半敞开模式（压缩空气加压模式）盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE敞开模式：掌子面足够稳定并且涌水能够控制时半敞开模式（加气模式）： 掌子面具有足够的自稳能力，且水压小于1.510 5Pa，下部为刀盘切削下来的渣土，上部为压缩空气，当土

16、仓内压不大于110 5 Pa时不会发生螺旋输送机出渣喷涌现象;当土仓内气压不小于110 5 Pa且不大于1.510 5Pa时，可能会发生出渣喷涌现象，但可以控制。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE盾构安装盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE盾构施工盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE土压平衡掘进模式 主要用于开挖面不能自稳或地下水较多以及流塑性的软粘土地层或砂土地层。土压平衡掘进可以有效地防止过大的地面沉降。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE复合式土层平衡

17、盾构在土压平衡模式下工作时，必须具备以下功能特点：1土压监测功能；2必须具有泡沫、膨润土和压缩空气注入系统；3密封防水性能：主轴承、铰接密封和盾尾密封必须具有一定的防水性能；4刀盘的主轴承密封必须能承受一定的压力；5螺旋输送机的出渣量、出渣速度可控，随时间可关闭，具有防喷涌的功能，建立土塞效应。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE1.3盾构在我国的发展与应用我国盾构的开发与应用始于1953年，东北阜新煤矿用手掘式盾构修建了直径2.6m的疏水巷道。1962年2月，上海城建局隧道工程公司结合上海软土地层，研制了1台4.16m的手掘式普通敞胸盾构。1965年月由上海

18、工程设计院设计、江南造船厂制造的2台盾构直径5.8米的网格挤压盾构，于1966年完成了2条平行的隧道，隧道长660m，地面最大沉降10cm。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE武汉地铁盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE1966年5月，中国第一条水底公路隧道上海打浦路越江隧道工程主隧道采用由上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造厂制造的的直径10.02m网格挤压盾构施工，掘进总长1322m，于1970年底建成通车。1973年采用1台直径3.6m的水利机械化出土网格盾构和2台直径4.3m的网格挤压盾构，在上海金山石化总厂修建

19、了1条污水排放隧道和3条引水隧道。1980年上海地铁1号线试验段施工，研制了一台直径6.412m网格挤压盾构，在淤泥质粘土地层中掘进1130m。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE盾构吊装盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE1982年，上海外滩的延安东路北线越江隧道工程1476m圆形主隧道采用上海隧道股份设计、江南造船厂制造的直径11.3m网格挤压水力出土盾构。1986年，中铁隧道集团研制出半断面插刀盾构，并成功用于修建北京地铁复兴门折返线。1990上海地铁一号线全线开工，18km区间隧道引进了7台由法国FCB公司制造的6.3

20、4m土压平衡式盾构。1996年，上海延安东路隧道南线工程，总长1300m采用从日本引进的11.22m泥水加压平衡盾构施工。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE沈重国产盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE中铁隧道集团研制的复合式盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE2002年8月，国家科技部将6.3m土压平衡盾构的研究设计列入国家“863”计划。通过公开招标，第一批3项设计课题分别由中铁隧道集团有限公司和上海隧道工程股份有限公司为主承担。2002年底，同样通过公开公开招标，第二批4项课题分

21、别由中铁隧道集团有限公司和上海隧道工程股份有限公司为主承担。两家国内盾构设计、制造与施工优势企业成立了联合攻关组，组织了有浙江大学、同济大学、华中科技大学、东南大学、煤炭科学研究院、北京城建、洛阳九久科技开发有限公司等单位参加的产、学、研结合的课题组。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE“先行号”盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE2004年5月中铁隧道集团有限公司与日本小松公司联合制造了1台直径6.3m土压平衡盾构。2004年10月下旬，上海隧道股份有限公司制造了一台直径6.3m土压平衡盾构应用于上海地铁2号线西延伸隧道工程

22、。2005年12月，中铁隧道集团有限公司自主研制的适用于沙砾复杂地层的土压平衡盾构刀盘成功应用于北京地铁4号线19标颐和园圆明园区间。2008年4月中铁隧道集团研制成功了我国第一台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE上海隧道股份盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4 盾构市场前景4.1城市地铁前景 “十一五”期间，已获批建设地铁的16个城市的新建里程合计为1009km，正在申报和在编制轨道交通规划的城市6个，到2050年规划建成轨道交通里程将超过1500km，总投资超过5000亿。据预

23、测，近5年内地铁盾构的需求量约在350台次以上。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE国内盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4.2过江隧道前景 上海规划的越江隧道有5条，分别是军工路隧道、长江西路隧道、新建路隧道、人民路隧道和龙耀路隧道。我国规定待建的过江隧道还有南京长江公路隧道、哈尔滨松花江越江隧道、上海崇明岛越江隧道、湾口海底隧道、渤海海底隧道、长江水底隧道、杭州湾水底隧道等。近5年内，我国计划新建越江隧道约30条，总长超过200km，需大直径泥水盾构30台以上。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TE

24、CHINQUE上海长江隧道盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4.3铁路隧道前景 铁路隧道是隧道掘进机施工的重要市场，从2000年开始，新建铁路隧道每年平均以200km的速度增长。2006年10月26日，中国铁路“十一五”规划正式发布，根据该规划，将建成新线近1.7km，其中客运专线为8000km。在新建铁路中，隧道约占2000km。其中部分隧道采用隧道掘进机施工。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE客运专线盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4.4引水隧道前景 我国水资源分布不均，北方地

25、区水资源严重短缺，西南方水资源比较丰富，因此进行跨流域调水非常必要。饮水工程不可避免会遇到饮水隧道的施工问题，而选择盾构或硬岩掘进机施工是最佳手段。据不完全统计，近5年内，我国计划使用盾构或硬岩掘进机法修建的引水隧道约300km。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE小型盾构盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4.5市政管道前景 城市市政燃气管道工程、排污管道工程、供热供冷管道工程、电缆管道工程均可采用盾构法施工。近5年内，用于市政管道施工的2.5-5m的盾构需求量约为100台次以上。盾构施工技术SHIELD CONSTRUCT

26、ION TECHINQUE出土、管片存放隧道正式推进前，施工场地先平整、硬化、维护。分别在车站端头井处设置集土坑、管片存放场地、车辆保洁设施和挖掘机的场地。组织专用运土车辆，按照规定的时间、路线以及弃土场地运输渣土。二、盾构的施工准备 1、地面施工准备浆液制备每环同步注浆量为6.1m3，根据实际需要设两套拌浆系统，供盾构推进时注浆用。为减少砂浆的运输距离，拌浆设备设在井口旁，拌浆设备采用30m3/h全自动砂浆搅拌站，为减轻劳动强度及减少灰尘飞扬，采用散装水泥、粉煤灰及膨润土、另外搅拌站旁还设外掺剂仓库、砂堆场，20m3贮水箱。集土坑隧道施工时分别在盾构左右始发井旁各设一集土坑，集土坑上设置倒土

27、架；根据实际经验每环出土量为70方左右，假设每班最多可完成9环，集土坑容积要至少需要700m，才能满足施工的连续性。垂直运输如果左右线的工作面间距不超过23m,可以考虑设置一台龙门吊，若工作面间距大于23m，超过龙门吊最大跨度，应考虑用2台龙门吊，主要考虑龙门吊出土方便及垂直运输管片方便。使用2台龙门吊时，在架设龙门吊时，要考虑龙门吊之间的间距，要保证2台龙门吊吊运互不影响，不得出现龙门吊“打架”现象。进、始发口土体加固为保证盾构安全始发、接收，隧道进、出口土体必须有良好的自立性和密实性，使洞口土体在盾构经过该段时不坍塌，地下水不涌入端头井内，为此必须对洞口土体进行加固。加固方法一般采用旋喷桩

28、加固和冷冻法加固。1）发射架安装发射架作为台车下井过渡工具以及盾构机的载体，必须先于盾构机以及后配套到场安装完。发射架的安装应注意始发段隧道所处的线路平、纵面曲线条件，确保盾构中心轴线的坡度与隧道设计轴线坡度相适应，考虑到隧道后期沉降因素，盾构中心轴线可比设计轴线略抬高1020mm，特别注意在对始发基座固定前应按设计进行准确的定位，严格控制标高及中心轴线等。定好位后对发射架加设支撑加固和固定，防止其移动。盾构发射架应具有足够的刚度和强度，导轨必须顺直。 2、井下施工准备发射架详图2）盾构安装与调试在车站范围内盾构掘进相反方向80米铺设盾构机台车行走钢轨，并将钢轨延伸到始架上。发射架安装完毕后，

29、在其上方放置路基箱板和轨枕，车站底板和发射架二者之间使用钢轨及连接板连接之后，台车依次吊入始发井，放置在始发托架的钢轨上，拖入车站内。台车下井完毕后，拆除发射架上的钢轨、轨枕以及路基箱板，供盾构机下井。盾构分段吊入井下，并在井下始发托架上进行正确组装就位，并连接台车，完成后由专业技术人员对整机调试验收。注：盾构下井吊装顺序：组装下井的顺序依次是5#台车4#台车3#台车2#台车1#台车连接轿管片运输车螺旋输送机中盾前盾刀盘管片安装机盾尾。3）后盾系统安装盾构机的后盾系统应满足盾构推进所需要的强度、刚度和平整度。后盾系统由钢立柱、后座基座、天窗式反力架、负环衬砌组成。负环管片根据实际情况，随盾构的

30、推进逐环拼装。为预留出碴口，负环管片一律采用封顶块位于正上方的拼装模式，并且第-8至第-3环负环管片只拼装下部三块。同时，为保证给盾构机提供足够的反力并确保施工的安全，在第-3环负环管片加设144弧形钢环，并以钢支撑将其支撑于负环钢管片上。为保证管片点位的准确，拼装第-8环负环管片时一定要精确控制好底部标准块的位置。另外，半钢环后的钢管支撑必须焊接牢固，确保后盾系统的可靠性。后盾系统详图盾构基座4）盾构就位姿态的测量复核在盾构开始掘进前对盾构的姿态进行测量，测量内容包括：纵向坡度、横向旋转角、平面偏离值、高程偏离值、切口里程，盾构姿态的偏差应满足标准要求，并将测量结果报监理工程师审查。5）洞门

31、密封装置安装由于工作井洞圈直径与盾构壳体存在环形的建筑空隙，为防止盾构始发和施工期间土体从该空隙流失和渗漏水，为保证盾尾通过后能立即进行背衬注浆填充，车站施工时在洞门圈预埋环形钢圈，盾构始发前在洞门圈借助预埋的钢圈安装由帘布橡胶板、圆环板、翻板和连接销等组成的始发密封装置，以起到施工阶段临时的防泥水、防漏浆的作用。1、建造盾构工作井 2、盾构掘进机安装就位3、出洞口土体加固4、初推段掘进施工5、掘进机设备转换6、盾构连续掘进施工 7、接收井洞口土体加固8、盾构进入接收 井，并运出地面三、盾构推进施工工艺 1、盾构始发准备工作：盾构掘进施工的竖井始发工作井: 满足盾构掘进机安装和出洞施工的要求接

32、收工作井: 盾构隧道掘进完成后进入接收井,满足盾构拆卸或转场吊装移位的工作空间要求竖井施工方法: 沉井法、地下连续墙围护、钢板桩围护盾构掘进施工的竖井施工流程：搭设脚手架开孔检验加固效果凿除洞门第一层混凝土安装橡胶帘布板和翻板安装防磕头装置。凿除洞门混凝土盾构始发前需在洞门上开16个观察孔，观察是否有渗漏水现象，若有渗漏水现象，马上封堵观察孔，采用冷冻法加固的洞门，继续冷冻，延长冻结时间。采用旋喷桩加固的洞门，采用注浆法止水，直至观察孔不再渗漏水为止。工作井已按设计要求完成并通过验收，其标高、轴线、结构强度等各项技术参数符合设计和规范要求并能满足盾构施工各阶段受力要求（端头井结构尺寸和洞门中心

33、已复核且符合设计要求）；盾构推进、始发到达施工方案已通过专家评审，评审意见已予落实或整改，监理细则已编制审批；测量、监测方案已审批，监测控制点已按监测方案布置好，且已测取初始值；当现场满足以下要求时开始始发：井下控制点已布设且固定；要求的各项端头措施（端头加固、降水、冷冻等）已经完成，各项指标已经达到设计要求并有检测报告；洞门探孔已打，未发现异常情况并满足始发到达要求；始发接收托架架已经设计验算，结构强度满足要求；对盾构隧道沿线的建（构）筑物、管线等设施现有状况及其承受变形的能力已完成调查，并且制订好切实可行的防御措施；施工现场技术交底（含各施工工艺和步骤）已按要求完成；人员、机械、材料按要求

34、到位（盾构以及大型起重设备拼装就位，并通过相关部门验收）；对本工程潜在的风险进行辩识和分析，有针对性、可操作性的应急预案编制完成并落实抢险设备、材料、人员、方案等；已落实设计、专项施工方案及规范规定的其它要求。（2）盾构始发在洞圈内侧沿发射架轨道直线方向焊接2块防磕头装置，高度与钢轨保持一致。盾构初期掘进时前期出土及管片下井由车站预留出土孔进行。当台车完全进入隧道后，出土及管片下井转至端头井开口环处进行。防磕头装置详图当盾构进入洞圈立即进行洞圈帘布的整理工作。盾构机通过防磕头装置时不旋转刀盘。初始发时盾构平推，用刀盘切削土体。由于位于加固区域内，土体较硬，为控制轴线、保护刀盘，土压力应略低于理

35、论值，保持在0.15MPa，推进速度不宜过快，宜小于2.0cm/min；并在推进时按土体加固的情况在盾构的正面加入发泡剂，以减少刀盘所受扭矩，降低总推力，改善刀盘受力情况，同时改良正面土体，便于土体排出。出加固区后为防止盾构“磕头”，将平衡土压力值设定稍高于理论值；盾构推进轴线略大于设计坡度。同时根据地层变形量等监控信息对平衡压力设定值、推进速度等施工参数及时调整。盾构始发要注意盾构推进力不能大于后靠的结构承受力，要观察钢后靠的变形情况，如发现变形较大要及时采取措施，以免管片上浮。负环管片间加衬石棉橡胶板缓冲垫。洞口洞圈环形钢板上预留开启的2阀门1只。当盾尾全部始发时，固定好扇形板，启动盾尾注

36、浆，填充盾尾后空腔，待阀门出浆后关闭阀门，开始掘进且同步注浆。当盾尾脱出工作井壁后，调整洞圈止水装置中的圆环板并与洞门特殊管片焊接成一体，防止水、土的流失造成地面塌陷或下沉。2、盾构试掘进区间隧道采用土压平衡盾构掘进，土压平衡是利用盾构机切削的泥土充满密封仓并保持适当的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构机前方开挖面进行支护的目的。因此，盾构推进过程中，要根据不同地质、覆土厚度、地面建筑情况并结合地表隆陷监测结果及时调整设定土仓压力，推进速度要保持相对平稳，控制好每次的纠偏量，减少对土体的扰动，为管片拼装创造良好的条件。同步注浆量要根据推进速度、出碴量和地表监测数据及时调整，将施工轴线与设

37、计轴线的偏差及地层变形控制在允许的范围内。根据施工要求，始发口100m范围作为试掘进段，此段施工要对推进参数认真控制，将推进的各项技术参数（如推力、推进速度、出土量、正面土压力等）和地面沉降结合起来进行收集、统计、分析，掌握适应地层的盾构合理的推进参数，以科学地指导后续施工。（1）掘进土压的控制：掘进时，如给定掘进速度，土压通常靠改变螺旋输送机的速度来控制。螺旋输送机的速度快，渣土排出的就快，土压就相应地降低。渣土排出的慢，土压就相应地上升。一般来说，通过改变掘进速度也可以控制土压。减慢掘进速度，土压就降低；加快掘进速度，土压就增加。（2）出碴量的控制每环理论出碴量（实方）为：（D）4L=（6

38、.28）41.5=46.44方/环虚方约为实方的1.5的膨胀系数，约70方/环（3）推进速度盾构始发在试验段推进速度在正常情况下应为20-40mm/min，并根据地面测量数据及时调整盾构正面中心土压力。（4）盾构推进中的碴土改良理论上碴土在土压平衡工况模式下支撑介质碴土应具有以下特征：a、良好的流塑状态；b、良好的粘软稠度；c、低的内摩擦力；d、低的透水性。但一般地层岩土不会自然具有这些特征，从而使刀盘摩擦增大，工作负荷增加。同时，密封仓内碴土流塑状态差时，在压力和搅拌作用下易产生泥饼、压密固结等现象，从而无法形成有效的对开挖仓密封和良好的排土状态。当碴土透水性强时，碴土在螺旋输送机内排出时无

39、法形成有效的压力递降，土仓内的土压力无法达到稳定的控制状态。当碴土满足不了这些要求时，需通过向刀盘、土仓及螺旋输送机内注入添加剂对碴土进行改良，采用的添加剂种类主要是泡沫和泥浆。4、盾构正式掘进1）盾构正式掘进中加强施工监测，随时调整掘进参数，不断完善施工工艺，控制地表最大变形量在-30+10mm范围内。2）掘进推进过程中应严格控制盾构方向，确保隧道实际中线与设计偏差在上、下、左、右均小于50mm。同时应勤纠偏，坡度和方向不能突变，隧道轴向和折角变化不能大于0.4%。在缓和曲线、圆曲线段应根据里程控制掘进方向和偏转角度。3）盾构推进速度正常控制在24cm/min范围，穿过建筑物或与地下构筑物很

40、近时推进速度应适当减缓，以防推进造成周围土体较大的扰动。4）推进出土量控制每环出土量在98100%间，同时考虑泡沫与水的改良，每环出土70m3左右。5）上述各项工作，必须逐项、逐环、逐日作好施工记录。具体要求如下：隧道掘进环号掘进速度盾构正面土压力刀盘转速、油压、螺旋机转速盾构推力、千斤顶开启数量及位置、油压盾构内壁与管片外侧环形空隙（上、下、左、右四处）同步注浆注浆压力、数量、稠度注浆材料配比注浆试块强度（每日取样试验）实际注浆量和理论注浆量的百分比测量盾构倾斜度盾构旋转角度隧道椭圆度推进总距离隧道每环衬砌环轴心（X、Y、Z）与设计轴心的偏差隧道渗漏水统计展示图及渗漏水量施工中应及时将上述记

41、录提交给监理工程师。5、管片拼装 图34管片拼装分为通缝拼装和错缝拼装（1）通缝拼装前后环纵缝对齐的一种拼法，其特点（图34） 1）整条隧道整体性差因各环之间仅有纵向螺栓连接圆环，管片间无牵连。 2）圆环变形大，由于纵向螺栓孔径间隙产生管片位置的变动，使圆环变形量大。 3）环面平整度差。由于环缝压密量不一而引起，并使误差累计 4）由于环面累计误差存在造成环向螺栓难穿。 5）圆环二块管片结缝质量差，易产生喇叭、转角、内弧面不平及管片相对旋转等。（2）错缝拼装前后环纵缝错开的一种拼法， 有1/2 或 1/3管片弧长的二种，其特点：（图35） 1）整条隧道整体性强，纵向变形少； 2）由于每块管片受到

42、其前环、后环与 本环六块管片的限制，所以圆环变形小； 3) 圆环质量好同样对拼装的质量要求 也很高，不然将影响下环管片拼装精度； 4) 环面产生的不平整量不产生累计，而是产 生下一环骑缝管片的断裂。四、管片拼装拼装方法图35盾构施工的区间隧道，管片衬砌是隧道防水的重要环节。管片拼装的质量直接影响到隧道寿命及永久防水能力，因此严格控制管片安装质量至关重要。1）管片质量要求管片表面不得出现裂缝、破损、掉角等现象，根据技术规范要求。序号项目允许偏差(mm) 1拼装成环后水平直径与垂直直径允许偏差（浆液凝固后） 102第一片管片定位量允许偏差 33相邻管片（环与环、块与块）间的“踏步” 44相邻管片肋

43、面允许不平整度 55环缝张开 2 6纵缝张开 2 2）管片的运输、堆放管片由运送车辆从管片生产工厂运至施工场地，在施工场地安装弹性密封条、传力衬垫等，然后根据管片运输指令经工地门吊垂直运送到编组列车上，再经电瓶车运至隧道内工作面进行拼装。在这个过程中的各工序应注意以下问题：制定专门的管片运输作业指导书，在管片水平或垂直运输过程中，所有运输过程中应特别注意对管片的保护，避免造成损坏；管片的存放物场地必须平整，并用枕木或其它材料铺设成管片堆放垫墩；管片的堆放层数不可超过三块，以免造成管片压坏，堆放时块与块之间应以方木支垫；在管片经门吊进行垂直时必须采用合格的吊装带，确保施工的安全；管片的供应顺序、

44、型号等必须根据施工需要按工程师下达的管片运送指令进行，避免因管片运送错误导致工序时间的耽误。3）防水等材料的安装弹性密封垫、自粘性橡胶薄板、传力衬垫的安装以及石棉橡胶板的使用必须按设计要求进行，避免错用漏用；密封垫等材料的安装要制定专门的作业指导书，并要求在施工中必须严格执行。在弹性密封垫粘贴安装前应清除管片上预留凹槽接触面的灰尘，防止安装后剥离、脱落。安装时应特别注意，弹性密封垫必须精确的粘贴在凹槽的正中位置，以保证管片拼装时弹性密封垫能以紧大接触面积。 在存放管片进行密封垫粘贴的场地应配备防雨、防潮设备，避免密封垫或软木传力衬垫淋雨、受潮而损坏；在管片拼装前，若因故导致弹性密封损坏或水膨胀

45、条发生了预膨胀，则必须重新更换弹性密封垫；石棉橡胶的使用必须按工程师的技术交底进行，坚决杜绝使用错误。以免引起拼装困难等不良后果。按设计本标段区间工程管片均采用错缝拼装方式，拼装时先拼装底部标准块，然后按左右对称顺序逐块拼装两侧的标准块和邻接块，最后拼装封顶块。封顶块拼装时先搭结二分之一环宽，径向推上，再纵向插入。4）纵、环向螺栓连接本标段均采用M30弯螺栓，每环纵向10根，环向12根，计22根/环。管片连接是保证管片拼装质量的重要环节，连接件的质量十分重要。施工时对管片连接件应按0.2%的比例进行抽查，连接件还应经防腐处理，盐雾试验每个区间做两次。同时，在施工过程中还应加强施工控制，做到以下

46、几点：为防止管片拼装时产生“踏步”，紧固螺栓前必须认真的进行对位；管片连接螺栓必须拧紧，螺栓紧固采取多次紧固的方式。管片拼装过程中安装一块初紧一块螺栓，拼装结束后应及时对环纵向螺栓进行二次紧固，盾构掘进下一环时，借助推进油缸推力的作用，再一次紧固所有螺栓尤其纵向螺栓。隧道贯通后，必须对所有环纵向螺栓进行复紧；5）环面超前量的控制定期检查管片环面超前量，当超前值过大时应用软性楔块给予纠正，保证管片整环环面与隧道轴线的垂直度。6）其他注意点为保证管片的拼装质量，应制定专门的管片拼装作业指导书，对拼装施工人员必须进行岗位培训。同时，要求在施工中还必须做到：在管片拼装之前要清除盾尾拼装部位的碴土等异物

47、，并检查管片的型号、外观以及密封材料的粘贴情况，若型号与管片运送指令不符应立即更换，有损坏必须修复后才可拼装；拼装时应避免损坏管片和密封条，若意外造成管片损伤，应更换完好的管片拼装并对受损管片进行修补，密封条受损也必须更换。腐蚀性地层必须在管片外侧涂抹防腐蚀材料。6、同步注浆和二次注浆盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下水的渗透，是导致地表沉降的重要原因。为减少和防止地表沉降，在盾构掘进过程中，要尽快在脱出盾尾的衬砌管片背后同步注入足量的浆液材料充填盾尾环形建筑空隙。1）注浆目的管片衬砌背后注浆是盾构施工中的一项十分重要的工序，其目的主要有以下三个方面

48、：及时填充盾尾建筑空隙，支撑管片周围岩体，有效地控制地表沉降；凝结的浆液作为盾构施工隧道的第一道防水屏障，增强隧道的防水能力；为管片提供早期的稳定并使管片与周围岩体一体化，有利于盾构掘进方向的控制，并能确保盾构隧道的最终稳定。2）注浆方式和特点本标段区间隧道穿越及施工影响范围内地层的地质主要为粉质粘土及淤泥质粘土层。地层自稳能力差，盾构掘进后受扰动的围岩不能自稳，易产生坍塌变形，从而引起地表沉降，采用同步注浆及时回填，必要时再以二次补强注浆进一步填充，确保对盾尾建筑空隙填充密实。同步注浆根据隧道洞身穿越地层的特点，为能尽早充填盾尾建筑空隙及时支撑管片周围岩体，防止地层产生过大变形而危及周围环境

49、安全，采用盾构边掘进边注浆方式，通过盾构机自设的同步注浆系统及管片预留注浆孔，注浆在盾构尾建筑空隙形成的同时进行。二次注浆同步注浆使盾尾建筑空隙得到及时填充，地层变形及地表沉降得到控制，在浆液凝固后，强度得到提高，但可能有局部不够均匀或因浆液固结收缩产生空隙，因此为提高背衬注浆层的防水性及密实度，必要时再补充以二次注浆，进一步填充空隙并形成密实的防水层，同时也达到加强隧道衬砌的目的。二次注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差而致使地表沉降得不到有效控制或管片衬砌出现较严重渗漏的情况下才实施。施工时采用地表沉降监测信息反馈，结合洞内超声波探测管片衬砌背后有无空洞的方法，综合判断是否需要进行二次

50、注浆。3）注浆材料、浆液配比及性能指标盾构施工背衬注浆宜选用具有料源广、可注性强、经久耐用、固结实体强度能达到设计要求、对地下水和周围环境无毒性污染、价格低廉等特点的材料。注浆浆液要流动性好，便于盾构移动过程中持续不停的注浆，而一环注浆结束后，浆液凝固有较好的强度，具有膨胀性，避免后期收缩变形，二次注浆材料要可注性强，能补充同步注浆的缺陷，对同步注浆起充填和补充作用。同步注浆、二次注浆初步采用的注浆材料及配比、性能指标如下表。浆液配比和性能指标表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，以便在浆液向穿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

51、果，这时需要将浆液的凝胶时间调整到14min，必要时二次注浆可采用水泥-水玻璃双液浆。4）注浆设备同步注浆采用盾构机后配套附带的同步注浆系统，补强注浆采用自备的KBY-50/70双液注浆泵。同步注浆浆液在洞外拌制，采用自行设计的浆液拌合站，拌制好的浆液由转驳泵运到洞内泵入盾构机自备的储浆罐中待注。二次补强注浆管及孔口管自制，其加工应具有与管片吊装孔的配套能力，能够实现快速接卸以及密封不漏浆的功能，并配备泄浆阀。注浆压力同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静止水压力及土压力之和，做到尽量填补同时又不产生劈裂。注浆压力过大，管片周围土层将会被浆液扰动而造成后期地层沉降及隧道本身的沉降，并易造

52、成跑浆；而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，会使地表变形增大，依据深圳地质情况，同步注浆压力一般为0.20.5Mpa，二次注浆压力为0.30.6Mpa。注浆量同步注浆量理论上是充填盾尾建筑空隙，但同时要考虑盾构推进过程中的纠编、浆液渗透（与地质情况有关）及注浆材料固结收缩等因素。注浆量可用下式进行计算：Q=V 式中：Q注浆量（m3）注浆率（取1.42.0，曲线地段及粉细砂地层段取较大值，其它地段根据实际情况选定）V盾尾建筑空隙（m3）V=（D-d）L/4式中：D盾构切削土体直径（即刀盘直径6.28m）d管片外径（6.0m）L管片宽度（1.5m）V=（6.282-6.02）1.54=4

53、.051m根据深圳的地质及线路情况，注浆量一般为理论注浆量的1.42.0倍(一般我们取1.5倍)，并应通过地面变形观测来调节。则：Q=5.679.10m3/环二次补强浆量根据地质情况及注浆记录情况，分析注浆效果，结合监测情况，由注浆压力控制。注浆结束标准以注浆压力与注浆量进行双重控制，正常情况下要求每环注浆量不得小于5.8m3。以下情况应例外：a、在风化岩层，注浆压力很小而注浆量较大时。增加注浆量直至注浆压力达到注浆压力的下限；b、盾构机位于曲线段，考虑超挖，适当增加注浆量；c、自稳能力差的粘土地层，注浆量很小而注浆压力较大时，可能是由于盾壳周围岩土发生坍塌，影响了浆液的流动。在注浆压力达到注

54、浆压力上限时停止注浆，随后应进行二次补强注浆。注浆速度及时间根据盾构机推进速度，以每循环达到总注浆量而均匀注入，盾构机推进开始注浆开始，推进完毕注浆结束。注浆顺序同步注浆通过盾尾注浆管在盾构机推进的同时压注，在每个注浆孔出口设置压力传感器，以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制，从而实现对管片背后的对称均匀压注。为防止注浆使管片受力不均产生偏压导致管片错位造成错台及坡损，同步注浆时对称均匀的注入十分重要。补强注浆通过管片预留注浆孔注浆，应先压注可能存在较大空隙的一侧。6）质量保证措施施工前应进行详细的浆液配比试验，选定合适的注浆材料、添加剂及浆液配比，保证所选浆液配比、强度、耐久性等物

55、理力学指标满足工程的设计要求；制定详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，并制定专门的作业指导书。严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出P（注浆压力）Q（注浆量）t（时间）曲线，分析注浆效果，反馈指导下次注浆，并及时报监理工程师；注浆作业由专人进行，上岗前应通过培训，施工过程应由富有经验的土木工程师负责注浆技术指导工作；根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工方法，发现情况及时解决。做好注浆设备的维修保养、注浆材料供应，以保证注浆作业顺利连续不中断的进行；做好注浆孔的密封，保证其不漏水。6、盾尾油脂和泡沫的加注盾尾油脂为防止盾构推

56、进时，地下水及同步注浆浆液从盾尾窜入隧道，须在盾尾钢丝刷位置注盾尾油脂，以达到盾构的密封功能。为了能安全并顺利地完成区间隧道的掘进任务，必须切实地做好盾尾油脂的压注工作。由于本地层风化岩层较多，透水性较强，施工时应勤注油脂。泡沫当盾构机遭遇硬风化岩层或者在加固区时，刀盘扭矩增加，这时候需要往开挖仓前注泡沫或者水以改良土壤。另外，淤泥质土层会影响土仓中土压传感器的正常工作，这会带来地表隆沉超标等一系列的问题，此时同样需要加注泡沫或者水，使得土压传感器正常反应开挖面的土压。盾构出洞盾构进洞盾构的接收到达是指从盾构机到达下一站接收井之前50m到盾构机贯通区间隧道进入车站接收井被推上盾构接收基座的整个施工过程。因此，盾构的到达相对于区间隧道的施工有其特殊性和重