盾构施工技术要点和适用范围介绍

27十十月月20221盾构构施施工工技技术术要要点点和和适适用用范范围围介介绍绍27十十月月20222盾构构一一词词的的含含义义在在土土木木工工程程领领域域中中为为遮盖盖物物、保护护物物。盾构构机机是是由由外外形形与与隧隧道道断断面面相相同同、、但但尺尺寸寸比比隧隧道道外外形形稍稍大大的的钢钢筒筒或或框框架架压压入入地地层层中中构构成成保保护护掘掘削削机机的的外外壳壳和和壳壳内内各各种种作作业业机机械械、、作作业业空空间间组组成成的的组组合合体体。。盾盾构构机机是是一一种种既既能能支支承承地地层层压压力力，，又又能能在在地地层层中中推推进进的的施施工工机机具具。。使用用盾盾构构机机在在地地下下掘掘进进，，在护护盾盾的保保护护下下，，在在机机内内安安全全地地进进行行开开挖挖和和衬衬砌砌作作业业，，从从而而构筑筑成隧隧道道的的施施工工方方法法，，称称为为盾盾构构施施工工法法盾构构隧隧道道示示意意图图盾构构掘掘进进机机(Shield)是这这种种施施工工方方法法中中最最主主要要的的施施工工机机具具，，它它是是一一个个既既能能支支撑撑地地层层压压力力又又能能在在地地层层中中推推进进的的钢钢筒筒结结构构体体。。由切切削削刀刀盘盘、、动动力力机机构构、、液液压压主主轴轴顶顶进进机机构构、、液液压压纠纠偏偏机机构构、、液液压压中中继继顶顶进进机机构构、、液液压压主主顶顶进进机机构构、、衬衬砌砌及及岩岩土土排排运运机机构构以以及及检检测测导导向向机机构构等等几几个个部部分分组组成成。。27十十月月20224盾构构机机由由通通用用机机械械（（外外壳壳、、掘掘削削机机构构、、挡挡土土机机构构、、推推进进机机构构、、管管片片拼拼装装机机构构、、附附属属机机构构等等部部件件））和和专专用用机机构构组组成成。。专专用用机机构构因因机机种种的的不不同同而而异异。。盾构构的的外外形形主主要要有有：：圆圆形形（（如如左左图图））、、双双圆圆搭搭接接形形、、三三圆圆搭搭接接形形、、矩矩形形（（如如右右图图））、、马马蹄蹄形形、、半半圆圆形形或或与与隧隧道道断断面面相相似似的的特特殊殊形形状状等等，，但但绝绝大大多多数数为为传传统统的的圆圆形形断断面面。。盾构构隧隧道道施施工工主主要要工工序序在盾盾构构法法隧隧道道的的起起始始端端和和终终端端各各建建一一个个工工作作井井；；盾构构在在起起始始端端工工作作井井内内安安装装就就位位；；依靠盾构构千斤顶顶推力(作用在已已拼装好好的衬砌砌环和工工作井后后壁上)将盾构从从起始工工作井的的墙壁开开孔处推推出；盾构在地地层中沿沿着设计计轴线推推进，在在推进的的同时不不断出土土和安装装衬砌管管片；及时地向向衬砌背背后的空空隙注浆浆，防止止地层移移动和固固定衬砌砌环位置置；盾构进入入终端工工作井并并被拆除除，如施施工需要要，也可可穿越工工作井再再向前推推进。27十十月202261、建造盾构工作井2、盾构掘进机安装就位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8、盾构进进入接收收井，并并运出地地面7、接收井井洞口土土体加固固3、出洞口土体加固技术要点点27十十月20227盾构机大大多为圆圆形，外外壳由钢钢筒组成成，钢筒直径径稍大于于隧道衬衬砌的外外径。在钢筒筒的前面面设置各各种类型型的支撑撑和开挖挖土体的的装置，，在钢筒筒中段内内沿周边边安装顶顶进所需需的千斤顶，钢筒尾尾部是具具有一定定空间的的壳体，，在盾尾尾内可以以安置数数环拼成成的隧道道衬砌环。在盾构构推进过过程中不不断从开开挖面排排出适量量的土方方。盾构构每推进进一环距距离，就就在盾尾尾支护下下拼装一一环衬砌砌，并及及时向盾盾尾后面面的衬砌砌环外周周的空隙隙中压注浆体体，以防止止隧道及及地面下下沉。技术要点点27十十月20228盾构在地地下穿越越，要承承受各种种压力，，推进时时，要克克服正面阻力力，故要求求盾构具具有足够够的强度度和刚度度。盾构构主要用用钢板（（单层厚厚板或多多层薄板板）制成成。大型型盾构考考虑到水水平运输输和垂直直吊装的的困难，，可制成成分体式式，到现现场进行行就位拼拼装，部部件的连连接一般般采用定定位销定定位，高高强度螺螺栓联接接，最后后焊接成成型。盾构的基基本构造造主要由由壳体、、切削系系统、推推进系统统、出土土系统、、拼装系系统等组组成。一、盾构构壳体组成：切切口环、、支承环环、盾尾尾三部分分1、切口环环（1）位置——盾构最前前端，切入土层层，掩护护开挖作业，长长度≤2m；（2）形状——（3）设备——挖土设备备（刀盘盘、挖土土机）、、排土设设施、挡挡土千斤斤顶、活活动平台台等）（4）气压式式、泥水水平衡式式、土压压平衡式式盾构，，在切口口环与支支承环之之间设置置密闭隔隔板。垂直形——刀盘开挖挖，稳定定土层手手掘倾斜形——较不稳定定土层手手掘阶梯形——不稳定土土层手掘掘2、支承环环（1）位置——是连接切切口环与与盾尾的的中间部部分；（2）结构——盾构结构构的主体体，较强强刚性的的圆环结结构。设设环向、、水平、、竖直支支撑；承受荷载载：地层层土压力力、千斤斤顶顶力力、管片片拼装等等施工荷荷载；（3）设备——推进千斤斤顶（沿沿结构外外沿布置置）、操操纵控制制室、衬衬砌拼装装机；（4）长度——取决于推推进千斤斤顶长度度，一般般为衬砌砌环宽加加0.2～0.3m。3、盾尾（1）结构——盾构外壳壳钢板延延长，掩掩护隧道道管片拼拼装；（2）盾尾装装置——密封装置置，防地地下水、、加压泥泥水、衬衬砌背后后注浆浆浆液从盾盾尾流入入隧道；；密封材料料性能要要求：富富弹性、、耐磨损损、耐撕裂、、耐压力力、止水水好。密封装置置类型：：橡胶密封封：L形、U形钢丝束密密封：弹弹簧钢板板、钢丝束、、密封油油脂二、推进进系统组成——液压系统统（液压压站、控控制系统统）、千斤顶群群。作用——盾构的前前进、方方向调整整(克服推进进阻力)千斤顶布布置——在支承环环周圈布布置，单台推力力，1000kN～2000kN，行程比管管片宽度度长10～20cm。推进速度度：50—100mm/min油压：30—40MPa(高液压系系统)三、拼装装系统管片拼装装机——把管片按按设计位位置和形形状进行行拼装的的机械装装置；组成——由举重臂臂和真圆圆保持器器组成；；四、出土土系统1、皮带输输送机用于手掘掘式或半半机械化化盾构；；2、螺旋输输送机用于土压压平衡盾盾构或手掘式式、半机机械化盾盾构；3、泥浆泵泵用于泥水水加压平平衡盾构构。半机械化化盾构土压平衡衡盾构螺旋输送送机出土土土箱运土土井口土箱箱吊运管片吊运运下井◣◢管片水平平运输泥水平衡衡盾构27十十月月202229盾构机机的外外径式中—管片外外径，，mm；x—盾尾间间隙，，mm；t—盾尾外外壳的的厚度度，mm。盾构机机的长长度盾构长长度主主要（（L）取决决于地地质条条件、、隧道道的平平面形形状、、开挖挖方式式、出出土方方式及及衬砌砌形式式等多多种因因素。。盾构机机的尺尺寸27十十月月202230－切口口环的的长度度。对对全（（半））敞开开式盾盾构而而言，，应根根据切切口贯贯入掘掘削地地层的的深度度、挡挡土千千斤顶顶的最最大伸伸缩量量、掘掘削作作业空空间的的长度度等因因素确确定；；对封封闭式式盾构构而言言，应应根据据刀盘盘厚度度、刀刀盘后后面搅搅拌装装置的的纵向向长度度、土土舱的的容量量或长长度等等条件件确定定；－支承承环的的长度度，取取决于于盾构构千斤斤顶、、排土土装置置、举举重臂臂支承承机构构等设设备的的规格格大小小，不不应小小于千千斤顶顶最大大伸长长状态态的长长度；；－盾尾尾的长长度，，可按按下式式确定定－盾构构千斤斤顶撑撑挡长长度，，m；－管片片的宽宽度，，m；－组装装管片片的富富余量量，m。通常常取＝＝（0.25～0.33）；－包括括安装装尾封封材在在内的的后部部富余余量，，m。27十十月月202231通常把把盾壳壳总长长与盾构构外径径之比称为盾盾构的的灵敏敏度，，越小，，操作作越方方便。。一般般在盾盾构直直径确确定后后，灵灵敏度度值有有一些些经验验数据据可参参考：：小直径径盾构构（＜3.5m）=1.2～1.5（多取取1.50）中直径径盾构构（）=0.8～1.2（多取取1.00）大直径径盾构构（＞6m）=0.7～0.8（多取取0.75）27十十月月202232优点：：对环境境影响响小施工不不受地地、地地貌、、江河河水域域等地地表环环境的的限制制地表占占地面面积小小，征征地费费用少少隧道的的施工工费用用受埋埋深的的影响响不大大，适适宜于于建造造覆土土较深深的隧隧道。。在土土质差差、水水位高高的地地方建建设埋埋深较较大的的隧道道，盾盾构法法有较较好的的技术术经济济优越越性施工不不受风风雨气气候条条件影影响修筑的的隧道道抗地地震性性好对地层层的适适应性性宽，，软土土、砂砂卵石石、软软岩直直至岩岩层均均可因此，，盾构构法已已在城城市隧隧道（（地铁铁隧道道，污污水排排放隧隧道，，引水水、供供水隧隧道，，江河河湖海海底隧隧道，，电力力、电电讯、、供气气及共共同沟沟工程程等隧隧道））建造造中确确定了了绝对对的统统治地地位，，有人人将其其称为为城市市隧道道工法法。盾构法法的主主要优优缺点点27十十月月202233缺点：：当隧道道曲线线半径径过小小时，，施工工较为为困难难。在陆地地建造造隧道道时，，如隧隧道覆覆土太太浅，，开挖挖面稳稳定甚甚为困困难，，甚至至不能能施工工；当当在水水下时时，如如覆土土太浅浅则盾盾构法法施工工不够够安全全，要要确保保一定定厚度度的覆覆土。。竖井施施工时时有噪噪声和和振动动，需需有解解决的的措施施。盾构施工中中采用全气气压方法疏疏干和稳定定地层时，，对劳动保保护要求较较高，施工工条件差。。盾构法隧道道上方一定定范围内的的地表沉陷陷尚难完全全防止，特特别在饱和和含水松软软的土层中中，要采取取严密的技技术措施才才能把沉陷陷限制在很很小的限度度内。在饱和含水水地层中，，盾构法施施工所用的的拼装衬砌砌，对达到到整体结构构防水性的的技术要求求较高。用气压施工工时，在周周围有发生生缺氧和枯枯井的危险险，必须采采取相应的的办法。27十月月202234盾构分类表表全开敞式手掘式半机械式机械式半开敞式——挤压式泥水式土压式密封式土压式泥土加压式泥土加压式式泥浆式4.2盾构的类型型及选择全开敞式全开敞式盾盾构机是指指没有隔墙墙、开挖面面敞露状态态的盾构机机。根据开挖方方式的不同同，又分为为手掘式、、半机械化化式及机械械式三种。。这种盾构机机适用于开开挖面自稳稳性好的围围岩。在遇遇到开挖面面不能自稳稳的地层时时，则需进进行有压气气施工法、、地层超前前加固等辅辅助施工方方法，以防防止开挖面面坍塌。手掘式盾构构手掘式盾构构机的正面面是开敞的的，通常设设置防止开开挖顶面塌塌陷的活动动前檐及上上承千斤顶顶、工作面面千斤顶及及防止开挖挖面塌陷的的挡土千斤斤顶。开挖采用铁铁锹、镐、、碎石机等等开挖工具具，人工进进行。手掘式盾构构机的适用用范围适应的土质质是自稳性性强的洪积积层压实的的砂、砂砾砾，固结粉粉砂和粘土土。对于开挖面面不能自稳稳的冲积软软弱砂层、、粉砂和粘粘土，施工工时必须采采用稳定开开挖面的辅辅助施工法法，如采用用压气施工工法、改良良地基、降降低地下水水位等措施施目前手掘式式盾构机一一般用于开开挖断面有有障碍物、、巨砾石等等特殊场合合，而且应应用逐渐减减少。半机械式盾盾构半机械式盾盾构机进行行开挖及装装运石碴都都采用专用用机械，配配备液压铲铲土机、臂臂式刀盘等等挖掘机械械和皮带运运输机等出出碴机械，，或配备具具有开挖与与出碴双重重功能的机机械。机械式盾构构机械式盾构构机前面装装备有旋转转式刀盘，，增大了盾盾构机的挖挖掘能力，，开挖的土土砂通过旋旋转铲斗和和斜槽装入入皮带输送送机，围岩岩开挖和排排土可以连连续进行。半开敞式盾盾构特点是在隔隔墙的某处处设置可调调节开口面面积的排土土口，盾构构机正面贯贯入围岩向向前推进，，使贯入部部位土砂流流动，由孔孔口部位绞绞出，进行行排土。半开敞式是是指挤压式式盾构机，，它是在开开放型盾构构的切口环环与支撑环环之间设置置胸板，以以支挡正面面土体，但但在胸板上上有一些开开口，当盾盾构向前推推进时，需需要排出的的土体将从从开口处挤挤入盾构内内，然后装装车外运。。半开敞式盾盾构机的适适用范围开挖面的稳稳定是靠调调节孔口大大小和排土土阻力，使使千斤顶推推力和开挖挖面土压达达到平衡来来实现的。。适用于自稳稳性很差、、流动性很很大的软粘粘土和粉砂砂围岩，而而不适用含含砂率高的的围岩和硬硬质地层。。若液性指指数过高，，则流动性性过大，也也不能获得得稳定的开开挖面。由于适用地地质范围狭狭窄，最近近采用这种种盾构机的的工程很少少。密封式盾构构在机械开挖挖式盾构机机内设置隔隔墙，将开开挖土砂送送入开挖面面和隔墙间间的刀盘腔腔内，由泥泥水压力的的土压提供供足以使开开挖面保持持稳定的压压力。密封式盾构构机又分成成（气压式式）、泥水水平衡式和和土压平衡衡式。土压平衡盾盾构机土压平衡式式盾构机的的前端有一一个全断面面切削刀盘盘，在它后后面有一个个贮留切削削土体的密密封舱，在在其中心处处或下方装装有长筒形形的螺旋输输送机，在在密封舱和和螺旋输送送机，以及及在盾壳四四周装设的的土压传感感装置，根根据需要还还可装设改改善切削土土体流动性性的塑流化化材料的注注入设备。。土压平衡盾盾构机组成成1.切削刀盘2.开挖室3.承压隔板4.压缩空气闸闸室5.推进千斤顶顶6.尾盾密封7.管片8.带式输送机机9.管片拼装机机10.刀盘驱动11.螺旋输送机机1234567891011土压平衡盾盾构机效果果图土压平衡盾盾构机的主主要部件切削刀盘轴承和驱动动部件开挖室螺旋输送机机塑流化材料料注入器土压传感器器切削刀盘形形式花板型辐条型砾石破碎型用于切削土土体，同时时将切削下下来的土体体搅拌混合合，以改善善切削土体体的流动性性。在刀盘的正正面装有切切削刀具，，其中齿形形刀适用于于软弱地层层，盘形刀刀适用于坚坚硬地层。。刀盘背面面装有搅拌拌翼片。为为了在曲线线上施工，，刀盘周边边还装有齿齿形的超挖挖刀。切削刀盘主主轴形式中空轴式

中间支承式

周边支承式

中空轴式构构造简单，，搅拌效果果好，适用用于中小直直径盾构；；中间支承承式的强度度和搅拌效效果好，适适用于大直直径盾构；；周边支承承式强度高高，消除砾砾石容易。。轴承和驱动动部件分为中心轴轴驱动方式式和非中心心轴驱动方方式。中心轴驱动动部件的封封闭或敞开开式切削刀刀盘是一种种比较简单单的设计，，在开挖室室内不需要要什么处理理，也没什什么障碍物物，可以从从盾构机上上接触到，，易于修复复。缺点是是盾构中心心被切削刀刀盘部件占占满，使螺螺旋输送安安装坡度特特别小，导导致盾构机机的加长。。非中心轴驱驱动部件的的封闭或敞敞开式切削削刀盘驱动动轴承的直直径约为盾盾构直径的的一半。切切削刀盘有有单独的支支架支承。。优点是稳稳定、不易易阻塞和支支承支架能能起一定的的搅拌作用用，并可以以从盾构区区域接近密密封系统。。开挖室土压平衡盾盾构机的刀刀盘切面与与后面的承承压隔板所所形成的空空间为开挖挖室。挖面挖出的的土料转变变成有良好好的变形性性的可塑性性土浆，保保证在开挖挖面有稳定定的支撑压压力。开挖室的设设计应顺应应土料流动动以避免土土料聚集，，保证土料料持续地流流到螺旋输输送机中。。螺旋输送机机从有压力的的开挖室内内将土料送送到大气压压下的隧洞洞中；在渗渗水土层中中密封有压压水；通过过控制开挖挖土料的进进出量来控控制开挖室室的支撑压压力。螺旋输送机机是一个连连续工作的的系统，由由可旋转的的螺旋叶片片和静止螺螺旋叶片外外壳组成。。螺旋叶片片一般是装装配在旋转转轴上，但但也可以设设计成没有有中心轴，，以便在中中心输送较较大的石块块。塑流化材料料注入器用来向密封封舱、刀盘盘和螺旋输输送机内注注人添加剂剂。常用的添加加剂有两类类：一类为为泥浆材料料；另一类类为化学发发泡剂，这这种材料可可以在土体体内形成大大量泡沫，，使土壤颗颗粒分开，，从而降低低了土体的的内摩擦角角和渗透性性。土压传感器器用于测量密密封舱和螺螺旋输送机机内的土压压力，前者者是判定开开挖面是否否稳定的依依据，后者者用来判断断螺旋输送送机的排土土状态，喷喷涌、固结结、阻塞等等。土压平衡式式盾构维持持开挖面稳稳定的原理理依靠密封舱内塑流状土体体作用在开开挖面上的的压力(P)(它包括泥土土自重产生生的土压力力与盾构推推进过程中中盾构千斤斤顶的推力力)和盾构前方方地层的静静止土压力力与地下水水压力(F)相平衡的方方法。土压平衡式式盾构维持持开挖面稳稳定示意图图螺旋输送机机排土量大大时，密封封舱内土压压力P就减小，当当F>P时，开挖面面可能坍方方而引起地地面沉降；；相反，排排土量小时时，P值就加大，，一旦F<Pmax，地面将会会隆起。FPGLFF＞PminF=PF＜PmaxPmaxQPminQmaxFQmin土压式盾构构机稳定开开挖面的特特征使刀具切下下的土砂呈呈塑性流动动，充满于于土室内以以控制开挖挖面；用螺旋输送送机和排土土调整装置置来调整排排土，使之之与切削土土量保持平平衡，并使使土室内的的土砂有一一定压力，，以抵抗开开挖面的土土压力、水水压力；用土室内和和螺旋输送送机内的土土砂获得止水效效果。泥水加压式式盾构机泥水加压式式盾构的总总体构造与与土压平衡衡式盾构相相似，仅支支护开挖面面方法和排排碴方式有有所不同。。在泥水加压压式盾构的的密封舱内内充满特殊殊配制的压压力泥浆，，刀盘(花板型)浸没在泥浆浆中工作。。对开挖面支支护，通常常是由泥浆浆压力和刀刀盘面板共共同承担，，前者主要要是在掘进进中起支护护作用，后后者主要是是在停止掘掘进时起支支护作用。。泥水加压式式盾构机类型泥水加压式式盾构按泥泥浆系统压压力控制方方式可分为为直接控制制型(日本型)和间接控制制型(德国型)两种基本类类型。直接控制型型泥水加压压盾构泥浆浆自动控制制输送系统统泥水室大刀盘清水槽泥浆调整槽密度计流量计供浆管排浆管伸缩管Vp2p3p4p1P1为供泥泵，，供入泥浆浆比重在1.05~1.25之间；P2、P3、P4为排泥泵，，排出泥浆浆比重在1.1~1.4之间。P2是自动调速速的，当P2泵达到最大大扬程时，，再加P3、P4接力泵。间接控制型型泥水加压压盾构泥浆浆自动控制制泥水加压式式盾构的泥泥浆压力控控制由空气和泥水水双重系统统实现。在盾构的的密封舱内内，装有半半道隔板，，将密封舱舱分隔成两两部分。在在隔板的前前面充满压压力泥浆，，隔板后面面盾构轴线线以上部分分充满压缩缩空气，形形成气压缓缓冲层，在在隔板后面面的泥浆上上表面作用用有空气压压力。在两者的接接触面上气气压和液压压相等，仅仅需调节空空气压力，，就可确定定全开挖面面上的支护护压力。间接控制型型泥水加压压盾构泥浆浆压力控制制系统空气管半隔板间接控制型型泥水加压压盾构泥浆浆自动控制制在盾构推进进时，由于于泥浆流失失或盾构推推进速度变变化，进、、出泥浆量量将会失去去平衡，空空气和泥浆浆接触面的的位置就会会发生上下下波动现象象。通过液液位传感器器，即可根根据液位变变化来控制制供泥浆泵泵的转速和和流量，使使液位恢复复到设定位位置，以保保持开挖面面支护压力力的稳定。。当液位达达到最高极极限位置时时，供泥浆浆泵自动停停止；当液液位达到最最低极限位位置时，排排泥浆泵则则自动停止止。间接控制型型泥水加压压盾构的优优点密封舱空气气室的空气气压力是根根据开挖面面需要的支支护泥浆压压力而确定定的。不论论盾构是否否掘进或液液面位置产产生波动，，空气压力力终究可以以通过空气气调节阀使使压力保持持恒定。空气缓冲层层有弹性作作用，在液液位波动时时，也不会会影响开挖挖面的支护护液压。和直接控制制型泥水加加压式盾构构相比，控控制系统更更为简化，，对开挖面面地层的支支护更为稳稳定，即使使在盾构推推进时，支支护压力也也不会产生生脉动变化化，对地面面沉降的控控制更为有有利。混合盾构混合盾构是是近几年在在欧洲发展展起来的一一种新型盾盾构。这种种盾构本机机可以构成成一台泥水水加压式盾盾构、气压压式盾构或或土压平衡衡式盾构，，当地层条条件变化时时，可更换换刀具和调调整面板的的开口率。。既能适适用于土层层，又能适适用于风化化岩层。多圆盾构多圆盾构是是近年日本本开发的新新型盾构，，其中的双双圆盾构可可以用来修修建区间隧隧道，一次次开挖完成成双线区间间隧道，可可以比两个个单独的圆圆形隧道降降低工程成成本工10%，减少开挖挖面积15%。三圆盾构构既可用来来修建地铁铁车站隧道道，拆下中中间盾构后后又成为两两个单独盾盾构，可以以修建区间间隧道。盾构掘进机机选型依据据土质条件、、岩性（抗抗压、抗拉拉、粒径、、成层等各各参数）开挖面稳定定（自立性性能）隧道埋深、、地下水位位设计隧道的的断面环境条件、、沿线场地地（附近管管线和建筑筑物及其结结构特性））衬砌类型工期造价辅助工法设计线路、、线形、坡坡度电器等其他他设备条件件盾构掘进机机选型的一一般程序盾构掘进机机的选型首首先考虑开开挖面的稳稳定，其次次才考虑环环境、工期期、造价等等限制因素素，同时考考虑宜用的的辅助工法法。根据地质条条件选择盾盾构掘进机机类型对砂质土类类等自立性性能较差的的地层，应应尽量使用用密闭型的的盾构施工工；地下水较丰丰富且透水水性较好的的砂质土，，则应优先先考虑使用用泥水平衡衡盾构；对粘性土，，则可首先先考虑土压压平衡盾构构；砂砾和软岩岩等强度较较高的地层层自立性能能较好，应应考虑半机机械式或敞敞口机械式式盾构施工工。根据地质条条件选择盾盾构掘进机机类型（续续）针对地下水水条件，若若其压力值值较高（大大于0.1MPa），就应优优先考虑使使用密封型型的盾构，，条件许可可也可采用用降水或气气压等辅助助方法。对于砾径较较小的地层层，可以考考虑各种盾盾构的使用用。若砾径径较大，除除自立性能能较好的地地层可考虑虑采用手掘掘式或半机机械式盾构构外，一般般应使用土土压平衡盾盾构，若需需采用泥水水平衡盾构构，须增加加一个碎石石机，在输输出泥浆前前，先将大大石块粉碎碎。工期条件的的制约手掘式与半半机械式盾盾构掘进机机使用人工工较多，机机械化程度度低，施工工进度慢。。其余各类型型盾构掘进进机都是机机械化掘进进和运输，，掘进速度度快。造价因素的的制约一般敞口式式盾构掘进进机的造价价比密闭式式盾构掘进进机低，主主要原因是是敞口式盾盾构掘进机机不像密闭闭式盾构掘掘进机那样样有复杂的的后配套系系统。在地质条件件允许的情情况下，从从降低造价价考虑，宜宜优先选用用敞口式盾盾构掘进机机。环境因素的的制约敞口型的盾盾构掘进机机引起的地地表沉降大大于网格式式盾构，更更大于密闭闭式的盾构构掘进机。。基地条件的的制约泥水平衡式式的盾构掘掘进机必须须配套大型型的泥浆处处理和循环环系统，若若需使用泥泥水平衡盾盾构开挖隧隧道，就必必须具备较较大的地面面空间。设计线路、、平面竖向向曲线形状状的制约若隧道转弯弯曲率半径径太小，就就需考虑使使用中间铰铰接的盾构构。例如直直径为6m的盾构，其其长度为6～7m，如将其分分为前后铰铰接的两段段，显然增增加了施工工中转弯的的灵活性。。辅助工法的的使用注浆法主要要是用于保保证隧道开开挖面的稳稳定，减少少盾构掘进进机开挖过过程中引起起的地表沉沉降，一般般密闭式盾盾构掘进机机使用最多多的是注浆浆法。盾尾尾注浆用以以填补建筑筑间隙，以以减少地面面沉降。在地地层层自自立立性性能能差差的的情情况况下下，，若若采采用用手手掘掘进进、、半半机机械械式式或或网网格格式式掘掘进进机机施施工工，，就就需需采采用用压压气气法法辅辅助助施施工工，，以以高高气气压压保保证证开开挖挖面面的的稳稳定定，，但但在在这这一一辅辅助助工工法法下下，，施施工工人人员员易易患患气气压压职职业业病病。。当盾盾构构掘掘进进机机在在砂砂质质土土或或砂砂砾砾层层中中施施工工时时，，可可考考虑虑使使用用降降水水的的方方法法改改变变地地层层的的物物理理力力学学指指标标，，增增加加其其自自立立性性能能。。冻结结法法的的施施工工成成本本较较高高，，一一般般情情况况下下不不采采用用，，而而在在长长距距离离隧隧道道的的盾盾构构对对接接中中使使用用。。4.3盾构构法法施施工工第五五节节盾盾构构法法施施工工盾构构法法施施工工的的主主要要步步骤骤(1)在盾盾构构法法隧隧道道的的起起始始端端和和终终端端各各建建一一个个工工作作竖竖井井；；(2)盾构构机机在在始始发发井井内内安安装装就就位位；；(3)依靠靠盾盾构构千千斤斤顶顶推推力力将将盾盾构构从从始始发发井井的的墙墙壁壁开开孔孔处处（（封封门门））推推出出。。(4)盾构构在在地地层层中中沿沿隧隧道道设设计计轴轴线线推推进进，，同同时时不不断断出出土土和和安安装装衬衬砌砌管管片片；；(5)及时时向向衬衬砌砌背背后后的的空空隙隙注注浆浆，，防防止止地地层层移移动动和和固固定定衬衬砌砌环环的的位位置置；；(6)盾构构进进入入到到达达井井并并被被拆拆除除，，如如施施工工需需要要，，也也可可穿穿越越工工作作井井再再向向前前推推进进。。盾构机安装示意图出洞前破除洞门施工工准准备备工工作作修建建始始发发井井和和到到达达井井盾构构拼拼装装洞口口地地层层加加固固27十十月月202278盾构构施施工工需需先先施施工工工工作作基基坑坑或或工工作作井井，，并并在在工工作作井井或或基基坑坑施施工工的的同同时时将将隧隧道道口口预预留留出出来来。。为为确确保保洞洞口口暴暴露露后后正正面面土土体体的的稳稳定定和和盾盾构构能能够够准准确确进进、、出出洞洞，，必必须须设设置置洞洞门门并并临临时时封封闭闭。。临时时封封门门封门门方方案案浇钢钢筋筋混混凝凝土土封封门门钢板板桩桩封封门门预埋埋H型钢钢封封门门27十十月月202279（a）钢钢板板桩桩封封门门（b）地下下连连续续墙墙式式封封门门27十月202280盾构出、进洞洞门的施工，，除合理选用用洞门结构形形式外，在直直径大、土质质差、隧道埋埋深较大的情情况下，还应应考虑洞外土体的稳定性性问题。如果洞洞外土体能自自立稳定相当当一段时间，，可不进行加加固，盾构进进出洞前拆除除封门即可。。否则，应提提前采取有关关辅助措施，，稳定洞口土土体和防止泥泥水涌入。洞门土体加固固27十月202281土体加固方法法土体的加固方方法很多，常常用的有深层搅拌桩法法、降水法、冻结法和注浆法等。搅拌桩法：是软土地基基加固和深基基坑围护中的的常用方法，，是一种施工工机具简单、、操作方便、、造价低的隧隧道洞门加固固方法，尤其其在施工场地地较小的地方方采用更为合合理。注浆法：将水泥浆液液或化学浆液液注入地层进进行加固的方方法，对含水水丰富的砂土土层较为有效效。降水法：也是一种比比较有效的、、经常采用的的加固方法，，比较适用于于含水丰富的的流沙质土体体。采用降水水法一般为地地面向下打井井法，其使用用范围和地区区受到一定限限制，降水对对地面沉降影影响较大，故故在地面建筑筑密集的地方方不宜采用。。冻结法：是煤炭矿井井通过第四纪纪松散表土地地层时常用的的一种特殊施施工技术，近近十几年来逐逐步引进到了了城市地铁、、建筑基坑等等市政建设工工程。用冻结结法加固盾构构进出洞洞口口时，一般采采用垂直冻结结法，即在盾盾构进出洞口口上部的土体体内布置一定定数量的冻结结孔，经冻结结后在洞门处处形成板墙状状东土帷幕来来抵御盾构进进出洞破壁时时的水土压力力，防止土层层塌落和泥水水涌入工作井井内。27十月202282搅拌桩法注浆法降水法冻结法27十月202283盾构掘进管理理的目的是在保持隧道道线形和开挖挖面稳定的同同时，尽早进进行尾隙处理理，以防止围围岩松弛和下下沉等。掘进管理内容容可分为四大项项：即开挖管管理、线形管管理、注浆管管理、管片拼拼装管理。盾构的掘进管管理27十十月月202284盾构施施工管管理内内容①施工工中的的挖掘掘管理理。②施工工管理理中的的线性性管理理。盾构自自动导导向测测量约约有以以下三三种类类型：：激光光导向向系统统；陀陀螺仪仪加千千斤顶顶冲程程计数数器导导向系系统；；普通通测量量系统统等。。③施工工管理理中的的注浆浆管理理。盾构施施工中中的注注浆作作业，，根据据注入入时间间，大大致分分为三三种方方式：：a.同步注注浆，，即一一边推推进盾盾构，，一边边注浆浆。b.即时注注浆，，即在在盾构构推进进终了了后，，通过过管片片上的的注浆浆孔，，迅速速对口口径脱脱离盾盾尾的的管片片环背背后间间隙注注浆。。c.后方注注浆，，即在在盾构构后方方一定定距离离处，，从管管片上上的注注浆孔孔向衬衬砌背背后注注浆，，在时时间上上与盾盾构掘掘进无无直接接联系系。④施工工管理理中的的管片片拼装装管理理。盾构法法施工工地面面沉降降机理理、预预测和和防治治(1)地面沉沉降原原因地面沉沉降的的基本本原因因是在在盾构构掘进进时所所引起起的地地层损损失和和隧道道周围围地层层受到到扰动动或剪剪切破破坏的的再固固结。。地层损损失是是指盾盾构施施工中中实际际开挖挖的土土体体体积与与竣工工隧道道体积积之差差。地层损损失率率以占占理论论排土土体积积的百百分比比表示示:式中：：VL——盾构隧隧道单单位长长度的的地层层损失失量(m3/m