盾构施工技术及质量控制

1、盾构施工技术及质控要点BSEM 田焘2022/10/171目录盾构法隧隧道简述盾构构造造、分类类及选型型盾构施工工技术措措施介绍绍盾构施工工质量技技术措施施12342020-02-0821、盾构法法隧道简简述2020-02-083原理：运用盾构构机挖土土排土构构筑隧道道的工法法，属暗暗挖法范畴。即利用盾盾构机在在地下掘掘进，在在其掩护护下，防防止软基基开挖面面崩塌或或保持开开挖面稳稳定的同同时，在在机内安安全地进进行隧道道的开挖挖和衬砌砌作业。三大要素：稳定开挖挖面；挖掘及排排土；衬砌作作业及壁壁后注浆浆1、盾构法法隧道简简述2020-02-084盾构机是是一种隧隧道掘进进的专用用工程机机械，

2、现现代盾构构掘进机机集机械械、电气气、液压压、传感感、信息息等技术术于一体体，具有有开挖切切削土体体、输送送土碴、拼装隧隧道衬砌砌、测量量导向纠纠偏等功功能，且且需按不不同的地地质进行行“量体裁衣衣”式的设计计制造，可靠性性要求极极高。1、盾构法法隧道简简述2020-02-085优点1） 在盾构支护下进行暗挖，施工安全性高特点；2） 具有机械化、自动化程度高、施工速度快、劳动强度较低的特点；3） 施工时不受交通、河道、航运、潮汐、气候等条件的影响、开挖时地面沉降可控、对地面建筑物及交通、环境的影响较小、水下开挖不影响水面交通等特点；4） 在松软地层中，开挖埋深深度较大的长距离，大直径隧道，使用

3、盾构技术施工更为安全、经济合理。5） 地下结构的抗震性好缺点1）盾构机造价较高，隧道衬砌、运输、拼装、机械安装工艺较复杂，需设备制造、管片预制、衬砌防水、测量、盾构转移等技术配合，系统工程协调复杂；2）隧道曲线半径特别小或隧道埋深较浅时，施工难度较大。1、盾构法法隧道简简述2020-02-086起源和发发展史第一代盾盾构1、盾构法法隧道简简述2020-02-087起源和发发展史第二代盾盾构一、盾构构法隧道道简述2020-02-088起源和发发展史第三代盾盾构一、盾构构法隧道道简述2020-02-089起源和发发展史第四代盾构一、盾构构法隧道道简述2020-02-0810盾构在我我国发展展历史及

4、及发展现现状我国自20世纪50年代开始始涉足盾盾构法修修建隧道道和管道道工程，最近二二十年开开始大规规模应用用。虽然然起步较较晚，与与国外先先进国家家仍存在在一定差差距。但但由于应应用前景景广阔，主要吸吸收和采采用先进进技术和和工艺、参考和和借鉴国国外成功功的经验验和失败败的教训训，所以以发展较较快，差差距正在在逐步减减小。二、盾构构构造、分类及及选型2020-02-0811盾构的构构造二、盾构构构造、分类及及选型2020-02-0812盾构机的的构造（土压平平衡）刀盘驱动系统统螺旋机 盾尾推进系统统拼装机切口环支撑环皮带输送送机二、盾构构构造、分类及及选型2020-02-0813盾构机的分类

5、按切削面挡土方式分类全敞开半敞开式（挤压式）密闭式（泥水、土压式）按支护地层形式的分类自然支护式；机械支护式；气压平衡式；土压平衡式；泥水平衡式按适用土层分类软土盾构硬岩盾构复合盾构按断面形状分类圆形盾构矩形盾构多圆搭接形盾构椭圆形盾构二、盾构构构造、分类及及选型2020-02-0814盾构机的分类二、盾构构构造、分类及及选型2020-02-0815盾构的选选型首先考虑虑：地质条件件和开挖挖面稳定定其次考虑虑：环境境、工期期、造价价、设计计线路、现场条条件、障障碍物情情况、可可选用的的辅助工工法等因因素综合性比比选问题题三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0816土压平衡衡盾构工工法技术

6、术介绍（EPB）基本原理理盾构推进进时，其其前端刀刀盘旋转转切削地地层土体体，切削削下来的的渣土进进入土仓仓，当土土体充满满土舱时时，其被被动土压压力与切切削面水水、土压压基本相相同，故故实现切切削面平平衡，从从而保持持开挖面面的稳定定三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0817土压平衡衡盾构的的施工技技术与管管理施工工艺艺流程三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0818土压平衡衡盾构工工法技术术介绍（EPB）土压力管管理土压设定定和管理理方法：理论估算算，经验验判断，确定合合理P0；精心操操作，认认真量测测，及时时反馈信信息，通通过出土土量与地地表沉降降数据对对P0进行调整整，即

7、对对P0进行动态态化管理理，以适适应盾构构连续推推进工况况。（水压力力+主动土压压力+预备压）P0（水压压力+被动土压压力+预备压）三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0819土压平衡衡盾构工工法技术术介绍（EPB）土压力管管理土压力的的调整方方法a、调节螺螺旋机转转速及出出土闸门门开口率率b、调节盾盾构千斤斤顶推进进速度c、两者组组合调节节三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0820土压平衡衡盾构工工法技术术介绍（EPB）土体改良良技术当掘进过过程中遇遇到砂层层或含水水量低的的硬黏土土等不良良地层时时，土体体塑流性性差，需需通过盾盾构机的的渣土改改良系统统，注入入高压水水或粘土土

8、、膨润润土、发发泡剂等等材料，通过土土仓内搅搅拌系统统充分搅搅拌后，从而保保证盾构构顺利掘掘进。三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0821泥水平衡衡盾构工工法技术术介绍泥水循环环系统开挖的土土砂以泥泥浆形式式输送到到地面，通过泥泥浆处理理设备进进行分离离，分离离后的泥泥水进行行重新调调浆冲刷刷管，再再输送到到开挖面面。泥水盾构构适用的的地质范范围从软软弱砂质质土层到到砂砾层层都可以以使用。三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-08管片拼装装技术介介绍一般每环环管片有有6-8块管片组组成，分分为A、B、K型，分别别为标准准块，邻邻接块、封顶块块。可由球墨墨铸铁、钢结构构、钢筋筋砼、钢

9、钢板与钢钢筋砼的的复合材材料等制制成的管管片（衬衬砌）三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0823管片拼装装技术介介绍通缝拼装装一般只只在隧道道曲线段段设置楔楔形管片片错缝拼装装设计时时往往每每环均为为楔形管管片（通通过左右右环宽不不等的特特点，管管片旋转转角度，可用于于隧道转转弯和纠纠偏）三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0824管片拼装装技术介介绍管片拼装装流程三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0825管片拼装装技术介介绍管片拼装装流程三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0826管片拼装装技术介介绍螺栓紧固固流程管片拼装时紧固二次复紧检验紧固三、盾构构施工技技术

10、介绍绍2020-02-0827管片拼装装技术介介绍错缝拼装装通缝拼装装三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0828盾构进出出洞技术术措施盾构始发发是指在始始发井内内利用临临时组装装的管片片、反力力台架等等设备，使盾构构机离开开基座经经井壁穿穿墙洞沿沿指定路路线推进进的一系系列作业业。盾构进洞洞是指在盾盾构机从从外侧掘掘进进入入接收井井内台架架的一系系列作业业盾构始发发和进洞洞作业时时盾构掘掘进施工工中最容容易发生生事故的的两道工工序三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0829盾构进出出洞技术术措施进出洞土体加固目的保证始发时围护结构凿除后掌子面土体能够保持自稳；在盾尾进入洞门密封装

11、置前防止洞口地层涌水涌砂三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0830盾构进出出洞技术术措施洞门密封封止水装装置作用用：防止泥砂砂或地下下水从洞洞门圈与与盾构壳壳体（管管片）间间的空隙隙涌入盾盾构工作作井内。三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0831盾构进出出洞技术术措施洞口止水水装置三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0832同步注浆浆技术措措施因盾构机机外壳大大于管片片外径，随着盾盾构的推推进，在在管片和和土体之之间会出出现建筑筑间隙。在盾构掘掘进过程程中应采采用同步步注浆及及时填充充建筑空空隙尽可可能的减减少盾构构施工对对地面的的影响同同时作为为管片外外防水和和结构加加

12、强层。同步注浆浆原理填充空隙隙，稳固固管片，防漏水水、防止止地面沉沉降。三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0833同步注浆浆技术措措施穿越建筑筑物施工工的同步步注浆必必须精确确控制注注浆量和和注浆速速率，否否则将会会使构筑筑物产生生大的形形变；同同步注浆浆可采用用惰性浆浆液或双双液浆。注浆量主主要依据据距构筑筑物的位位置和监监测数据据及时进进行调整整，一般般为理论论建筑间间隙的130250三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0834同步注浆浆技术措措施二次注浆浆原理二次注浆浆：根据地地面监测测信息反反馈，当当同步注注浆未不不能填满满管片与与土体间间隙，须须及时补补浆，否否则会造造

13、成地面面的较大大沉降。三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0835管片防水水技术措措施管片防水水原则盾构法隧隧道通常常采用组组装式衬衬砌，接接缝数量量多，防防水难度度大。要要求高的的防水等等级隧道道，往往往采用二二次内衬衬混凝土土设计。其防水原原则：以防为主主，强化化堵截，归口引引导三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0836管片防水水技术措措施管片防水水关键环环节除了管片拼装装质量是隧隧道防水水的关键键环节外外，接缝缝衬砌防防水的还还有四个个关键环环节：（1）、管片片自防水水：管片片本体应应满足抗抗渗设计计要求和和几何尺尺寸精度度。（2）、接缝缝密封防防水：密密封垫防防水、螺螺栓

14、防水水（3）、嵌缝缝防排水水：嵌缝缝抹孔（4）、壁后后注浆的的防水：同步注注浆和二二次注浆浆等三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0837管片防水水技术措措施嵌缝抹孔孔作业三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0838止水环注注浆在盾构特特殊地段段或特殊殊地质，必要时时通过管管片上的的注浆孔孔进行止止水（浆浆）注浆浆,。止水（浆浆）环材材料通常常用：水水玻璃+水泥浆管片防水水技术措措施三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0839盾构施工工测量与与轴线控控制技术术盾构施工工测量技技术盾构姿态四要素高程平面位置倾角扭转状态CCR盾构掘进进纠偏施施工过程程已建隧道道设计轴线线盾构机纠

15、偏曲线线盾构方位位纠偏曲线线隧道三、盾构构施工技技术介绍绍2020-02-0841盾构施工工对地层层的影响响和防治治措施地层变形形的防治治措施保持最佳盾构掘进状态保持开挖面的土压力平衡同步压浆其他施工参数优化对建筑物、管线预测和保护详细调查，评估施工前做好保护措施信息化施工加强地面变形监测及反馈及时调整盾构掘进参数四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0842盾构施工工质量控控制要点点管片制作、运输质量控制盾构进、出洞质量控制土压盾构掘进质量控制管片拼装质量控制同步注浆质量控制衬砌防水质量控制盾构法隧隧道施工工的质量量控制重重点是建建成的隧隧道实际际轴线与与设计轴轴线的一一致性，管片的

16、的制造质质量，管管片拼装装质量需需符合设设计要求求；另外外隧道的的综合防防水能力力，隧道道施工过过程对地地层的扰扰动、对对周围环环境的影影响等也也是反映映隧道施施工质量量的重要要指标2020-02-0843管片制作作、运输输质量高精度钢模质量要求加工精度3环试拼装模具需定期检验和保养维修原材料质量控制高强度混凝土需严格控制原材料质量； 水泥、钢筋和预埋件质量，严格执行进场复试。所有砼原材料须达到抗渗性和耐久性的要求；管片制作质量控制要点钢筋笼制作、混凝土浇筑、养护脱模要求允许偏差和缺陷要求检验频率管片运输和存放 场地要求 码放要求 运输要有保护措施四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-

17、0844四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0845四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0846四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-08471)加固效果果要通过过在不同同部位、不同深深度钻心心取样等等手段进进行验证证,确保满足足设计要要求；2)降低地下下水位。在始发发期间,端头井周周围地下下水位要要降至洞洞圈以下下1.52m,要实施实实时监测测,并有备用用降水井井和降水水设备。1、进出洞洞土体加加固及改改良质量量盾构始发发、到达达质量控控制四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0848盾构始发发、到达达质量控控制盾构机在在隧道内内有只能能进不能能退的特特点

18、,因此盾构构机的质质量是隧隧道能否否顺利施施工的关关键,现场应有有厂方经经验丰富富的组装装和调试试工程师师。现场应加加强对隐隐蔽组装装部位以以及盾构构机出洞洞后不便便观察检检查等部部位的检检查验收收,如刀盘安安装螺栓栓(力矩、数数量)、止水密密封圈、同步注注浆和渣渣土改良良系统等等。始发发前主要要对盾构构进行部部件、系系统功能能性、运运转状况况进行验验收,应制定详详细的验验收表格格,逐项验收收,确保盾构构机的组组装调试试质量。2、盾构机机和配套套设备质质量验收收控制四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0849盾构始发发、到达达质量控控制2)出洞止水水密封装装置安装装：帘布橡胶胶板上的

19、的安装螺螺栓必须须齐全紧紧固,防翻卷装装置加工工牢固,帘布橡胶胶板紧贴贴洞门,防泥水流流失。3)盾构机基基座a位置及尺尺寸。基基座设置置前,应对洞中中的实际际净尺、平面位位置、直直径及高高程进行行复核确确定基座座的位置置和高程程。b基座的加加固焊接接质量,导向轨的的夹角,基座的防防移动加加固。c考虑设计计坡度和和盾构机机预沉降降防范措措施,前端应有有防盾构构机磕头头装置。4)反力支撑撑系统(由临时负负环管片片、反力力架、调调节装置置等部分分组成)a必须尽可可能地保保持负环环管片的的真圆度度。b使用钢材材等按设设计调整整正1环与竖井井坑口部部位的位位置关系系。c负环顶部部作为运运输开口口时,必须

20、用钢钢材加固固该开口口。d反力架的的支撑中中,受力混凝凝土和钢钢构件的的强度,要达到设设计推力力的要求求。3、盾构始发工序质质量控控制四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0850盾构始发发、到达达质量控控制5)始发前组组织对始始发条件验收收，验收合格格后方可可进行始始盾构始始发发作作业。验收内容容：a、各项方方案已编编制并审审批，已已向工班班交底；b、加固体体强度、渗透系系数测试试满足设设计要求求；c、洞门、控制点点已经三三方复测测并满足足施工设设计要求求；d、反力架架、始发发架结构构已通过过验算并并固定牢牢固；e、盾构机机等设备备到位并并通过验验收；f、各项物物资、材材料（包包括应

21、急急物资）已到位位并已通通过质量量检测；g、地表和和建筑物物/管线监测测点已布布置并取取得初始始值；h、沿线建建筑物、管线已已调查并并制定了了相应的的保护措措施。3、盾构始发工序质质量控控制四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0851盾构始发发、到达达质量控控制1)盾构接收收基座设设置由于盾构构进洞姿姿态是未未知的，在盾构构接收(进洞)前仍需复复核接收收井洞门门中心位位置和接接收基座座平面、高程位位置(一般以低低于洞圈圈面为原原则),确保盾构构机进洞洞后能平平稳、安安全推上上基座。2)进洞前盾盾构姿态态监控在盾构进进洞前约约100环应对已已贯通隧隧道内布布置的平平面导线线控制点点及高

22、程程水准基基点做贯贯通前复复核测量量,是准确评评估盾构构进洞前前姿态和和拟定进进洞段掘掘进轴线线的重要要依据。3）洞门围围护结构构凿除(进洞侧)类似出洞洞时控制制措施4）出洞止止水密封封装置安安装类似出洞洞时控制制措施5）同样还还需做到到：观察进洞洞洞口有有无渗漏漏的状况况,发现洞口口渗漏及及时封堵堵;及时安装装洞口拉拉紧装置置,并检查其其牢固性性。必须重视视进洞工工序，组组织条件件验收。4、盾构到达工序质质量控控制四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0852土压盾构构掘进质质量控制制要点盾构机在在初始推推进时,需进行各各功能系系统的带带载试验验,完善各功功能系统统,并进行整整合。同

23、同时在掘掘进过程程寻求最最佳施工工参数和和施工操操作经验验,为全线正正常推进进提供符符合土质质特点的的基本施工参数数（正面面土压、推力、推速、注浆量量及压力力等）。试掘进过过程基本本在50100m左右。很重要的的作用是是获得掘掘进最佳佳平衡状状态的施施工控制制参数。1、盾构试掘进四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0853土压盾构构掘进质质量控制制要点1）开挖面面的土压压力管理理土压平衡衡工艺时时已进行行了介绍绍，运用用信息化化施工手手段进行行动态管管理，施施工中需需设置备备用的土土压力计计,异常时切切换使用用。2、土压盾构掘进质量量管理四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-

24、0854土压盾构构掘进质质量控制制要点2、土压盾构掘进质量量管理2）排土量量的管理理为了保持持开挖面面稳定,顺利进行行掘进,就必须确确切地排排出与掘掘进量相相一致的的切削土土砂。一一般出土土量宜控控制在95%100%。切削土量量的管理理方法有有重量管管理和体体积管理理两种,通过出土土量的统统计和计计算,与理论出出土值比比较可以以判断超超挖量和和掘进面面是否出出现了沉沉降或塌塌方。四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0855土压盾构构掘进质质量控制制要点2、土压盾构掘进质量量管理3） 推进进速度与与推力控控制a盾构掘进进的速度度主要受受盾构设设备进、出土速速度的限限制,若出土速速度不协

25、协调,极易出现现土面土土体失稳稳和地表表沉降等等不良现现象,因此推进进应尽量量均衡连连续作业业。b正确地使使用千斤斤顶是盾盾构能否否沿设计计轴线(标高)方向准确确前进的的关键,应根据盾盾构趋势势,合理选择择千斤顶顶和设定定千斤顶顶的推力力。四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0856土压盾构构掘进质质量控制制要点2、土压盾构掘进质量量管理4） 盾构构机姿态态控制要要点a盾构姿态态的测量量数据包包括自动动测量数数据和人人工测量量数据。人工测测量数据据是对自自动测量量数据正正确性的的检测和和校正。两类数数据要进进行比较较、分析析,动态掌握握数据变变化情况况,正确指导导盾构机机正确、安全地

26、地推进。b基准点的的前移和和复测。隧道内内测点设设置间距距大约为为2050m,隧道内测测点必须须定期复复测和修修正。c以测量结结果为基基础,绘制盾构构及管片片与设计计线之间间的位置置关系图图。d发现盾构构机偏向向时,应及时纠纠正,不得猛纠纠硬调。进行大大方向的的纠正时时,要确保盾盾尾间隙隙,可采用特特殊管片片进行纠纠偏。四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0857管片拼装装质量标标准及控控制要点点1、拼装质质量标准准1）、管片片拼装应应严格按按拼装设设计要求求进行，管片无无内外贯贯穿裂缝缝和宽度度大于0.2mm的裂缝及及混凝土土剥落现现象。2）、管片片防水密密封质量量应符合合设计要要

27、求，无无缺损，粘结牢牢固，平平整，防防水垫圈圈无遗漏漏。3）、螺栓栓质量及及拧紧度度必须符符合设计计要求。四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0858管片拼装装质量标标准及控控制要点点2、拼装质质量控制要点点1)按设计和和规范要要求,对进场管管片进行行严格验验收。2)管片运输输、搬运运时要防防止损伤伤边角和和防水装装置损坏坏。3)管片接缝缝间严禁禁夹有杂杂物(如砂土等等)。4)管片定位位应慎重重,防止接头头表面碰碰撞和挤挤坏止水水装置。5)按组装顺顺序收缩缩该部位位的千斤斤顶,不可全缩缩。6）应根据据上一环环管片的的姿态、盾构姿姿态、盾盾尾间隙隙等确定定管片选选型和排排序 四、盾构构

28、施工质质量控制制措施2020-02-0859管片拼装装质量标标准及控控制要点点2、拼装质质量控制要点点7）待拼装装一环管管片后,利用全部部的盾构构千斤顶顶均匀压压紧新拼拼装的管管片,正式紧固固。一般般在盾尾尾后方1015m左右,需按设计计力矩再再度复紧紧。8)拼装管片片时,接触面要要严密对对准,防止拼装装中的管管片与已已有管片片的转角角处成点点接触或或线接触触状态,在受千斤斤顶推力力时会产产生缺陷陷和开裂裂。当盾盾构方向向与管片片方向不不同时,盾尾会挤挤伤管片片,此时就要要瞬时改改变盾构构的方向向,以杜绝挤挤压。9)、在负环环管片拆拆除或掘掘进终了了,管片脱离离盾构机机时,在二次注注浆不充充分

29、或没没固化时时,按照设计计槽钢将将端头的的10环左右管管片连接接加固,以防应力力释放、环缝增增大或管管片移动动。10)、管片推推进中局局部破损损应及时时修补，修补材材料不低低于管片片强度。四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0860同步注浆浆质量控控制要点点（1）影响注注浆质量量的因素素：浆液配比比、原原材料质质量、浆浆液数量量、注浆浆泵性能能、管道道流量、地质情情况等。（2）浆液配配合比应应据实验验确定,应达到较较好的和和易性,易于压送送,运输中不不易离析析,不沉淀,不堵管,能充分填填实孔隙隙。在凝凝结时间间上,达到缓凝凝早强,缓凝可防防止损坏坏盾构机机密封装装置,早强可使使浆液不

30、不易流失失。（3）注浆压压力应根根据地质质条件、注浆方方式、管管片强度度、设备备性能、浆液特特性和隧隧道埋深深综合因因素确定定。注浆浆压力、注浆量量应应通通过监测测地表变变形情况况而调整整。（4）同步注注浆和即即时注浆浆的注浆浆量的充充填系数数根据地地层条件件、施工工状态和和环境要要求确定定，通常常取1.302.50。四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0861同步注浆浆质量控控制要点点四、盾构构施工质质量控制制措施2020-02-0862同步注浆浆质量控控制要点点（5）注浆用用浆液应应符合下下列规定定：1）浆液应应按选定定的配合合比拌制制，不得得随意改改动；2）浆液的的比重、稠度、和易性性、杂物物最大粒粒径、凝凝结时间间、凝结结后强度度、浆体体固化收收缩率均均应满足足工程要要求；3）拌制后后浆液应应易于压压注，在