盾构施工工序及要领介绍（图文并茂）

盾构施工工序序及要领介绍中隧股份市政政四公司——张开猛目录录一、盾构介绍绍二、盾构施工工工序1、盾构始发2、土压平衡盾盾构掘进3、泥水平衡盾盾构掘进4、方向控制5、管片壁后注注浆6、管片安装7、盾构达到一、盾构介绍绍盾构法是暗挖法施工工中的一种全全机械化施工工方法。它是是将盾构机械械在地中推进进，通过盾构构外壳和管片片支承四周围围岩防止发生生往隧道内的的坍塌。同时时在开挖面前前方用切削装装置进行土体体开挖，通过过出土机械运运出洞外，靠靠千斤顶在后后部加压顶进进，并拼装预预制混凝土管管片，形成隧隧道结构的一一种机械化工工方法。盾构的三大要要素：开挖面稳定定、掘进及排排渣、管片衬衬砌及壁后注注浆。国内盾构施工工常用的盾构构形式：土压平衡盾构构、泥水平衡衡盾构。盾构整个施工工过程:包含盾构始发发、盾构掘进进、掘进方向向控制、壁后后注浆、管片片安装、盾构构到达等6个主要施工工工序。刀盘土仓螺旋输送机皮带输送土压平衡盾构地层切削刀盘进浆管排浆管膨润土溶液压缩空气气垫室膨润土液区泥水仓泥水平衡盾构二、盾构施工工工序1、盾构始发2、土压平衡盾盾构掘进3、泥水平衡盾盾构掘进4、管片壁后注注浆5、方向控制6、管片安装7、盾构到达1盾构始发盾构始发施工包括括：始发端头地地层加固、降降水井施工、、始发基座定定位、洞门密密封安装、洞洞门破除、盾盾构组装调试试、反力架支支持系统、负负环安装、配配套设备安装装、盾构机加压贯贯入作业面和和掘进等工作内容。如：泥水盾构构始发工作流流程二、盾构施工工工序1盾构始发二、盾构施工工工序始发端头地层层加固目的：控制地表沉降降端头不坍塌塌；控制水土土流失建立平平衡水土压力力；控制始发发对端头周边边建、构筑物物的影响。对软弱、透水地地层添加水泥泥浆液置换渣渣土，进行原原状土体结构构改良，达到到自稳止水。常用采用：深层搅拌止水水帷幕+旋喷桩+深井降水相结结合的方法。。端头加固区采用三轴搅拌桩满满堂加固，在在地下连续墙墙和深搅加固固区间存在加加固盲区，采采用一排Ф800的高压旋喷桩桩进行加固。。1盾构始发二、盾构施工工工序始发端头地层层加固加固范围：在具备条件下下满足盾构刀刀盘在出加固固区前，盾尾尾完全进入土体，洞洞门橡胶密封封与管片间形成成密封环后进进行注浆（砂浆、、双液浆）填填充，同时进进行密封与管管片间缝隙的的封堵。再次次掘进土仓可建立平衡衡压力、洞门封封堵完成。如：盾构直径径11.65m，主机长度11.7m。加固范围：：纵向长15m（结构0.8m+1m连续墙）、隧隧道外轮廓以以外两侧各3m、加固深度隧隧道外轮廓底底以下3m。封堵注浆填充区加固区预留1盾构始发二、盾构施工工工序始发端头地层层加固范围说说明庆春路过江隧隧道工程盾构构始发段地质质为粉砂土，，埋深约13m，端头始发加加固范围设计计为纵向长12m，刀盘出加固区出出现坍塌。运河隧道工程程盾构始发段段地质为粉砂砂土，埋深约约6m，端头加固范范围设计为纵纵向长13m、刀盘出加固区，在安装管片过程中（（2小时内）土体坍塌，刀盘盘被困。盾构始发地面塌陷刀盘被困开挖1盾构始发二、盾构施工工工序浅覆土始发端端头处理环城北路隧道道项目南线隧道盾构始始发端头覆土土仅3.4m，(盾构主机长度11.7m)将端头加固范围纵向长15m，竖向由地面面加固至隧道道底以下5m、横向隧道两侧加固各4m。同时增加长长38m次加固区，使隧道稳定定土层覆土达到6.5m，满足建立泥水压力要求求。38m次加固区正好好在西向东的主主行车道下，埋深浅车流流量大，动载荷严重破坏上部部土层自稳，易出现超挖和塌塌方。处理措施：沿沿隧道掘进方方向铺设40m钢板，断面直直径方向为9m，隧道中心线线每2m预留观察孔，，在刀盘正上上方2m范围内采用锥锥形桶临时围围护，24小时人员值班班与主机室通讯畅通。。浆液粘度在在22～24S左右，同步注注浆量1.8～2倍（20～25m3），确保行车车安全。端头加固深井井布置示意图图深井降水施工工1盾构始发二、盾构施工工工序要求：在地下水丰富的软岩土地带，预防洞门破除除及始发期间间出现涌泥涌涌沙等风险。。一般要求始发水位控制在盾构底部以下。通常井点布置置：在加固区长度度外部两侧布布井和地下连连续墙与加固固区结合处。。降低加固区区周围水位对对洞门破除过过程影响。1盾构始发二、盾构施工工工序洞门的破除首先水平取芯芯钻孔对土体体的加固效果果进行检查，，检查包括加加固土体强度度、洞门处处渗透性以及及土体的匀质质性。降水效果检查查，洞门破除除前需要提前前7天左右进行降降水，静态水水位到达洞门门中心线以下下可进行第一一层钢筋的破破除。洞门破除注意意事项：做好好应急抢险物物资和设备准准备；根据盾盾构组装调试试进度安排洞洞门破除工作作；静态水位位观测（随时时做好补井准准备），洞门门破除过程中中完成洞门密密封安装同时时做好保护；；在第二层钢钢筋完毕后，，盾构机要及及时贯入将掌掌子面支撑，，避免端头土土体失稳。洞门破除加固效果图1盾构始发二、盾构施工工工序始发轴线的控控制始发基座根据复核的盾盾构始发线路路，进行始发发基座的定位位。常用钢结结构或混凝土土现浇方式。。根据始发竖井结构构以及盾构隧隧道线路设计计，为了保证盾构隧道道不超限。对盾构机始发姿姿态设计如下下：平面线路为直线：盾构主机在加固体体内不考虑调调向，盾构始始发中线尽量量与隧道中心心线吻合。竖向位置设计计：地铁隧道坡度度在3％以内，公路路地下通道在在6％以内，当大大于4.5％始发时需进进行调整，坡坡度太大，始始发后盾构机机机头易磕，，姿态难控制制。实际高层层比设计高层层高30～50mm。如：直接11.65m泥水盾构始发时，，盾构始发段设计线路纵纵向坡度为-5.5%，刀盘上部靠靠拢加固体面面侯，下半部部距离开挖面距离将尽600mm，当时没有进行盾构始发发坡度调整，，盾构进洞门门掘进就出现现栽头。主机最大达到-7.5%，油缸上下行行程差300mm。无法进行管管片安装，只能取消管管片纵向螺栓栓连接螺栓，，在上半部管管片间加垫钢钢板进行油缸行程程和间隙调整。为了防止盾构构始发掘进时时泥土、地下下水从盾壳和和洞门的间隙隙处流失，以以及盾尾通过过洞门后背衬衬注浆浆液的的流失，在盾盾构始发时需需安装洞门临临时密封装置置，常用单折叠密封、地下水位丰丰富及大直径径盾构采用双道密封装置或其它形式（（尾刷等），，由帘布橡胶板板、圆环板、、折页压板等等组成。同时时可在工作井井结构施工时时预埋注浆管管，在延长洞洞门钢环上焊焊接注浆管，，各注浆管均均布置在上半半断面。延长洞门上的的注浆孔即可可作为单液浆浆注浆孔，也也可作为双液液浆或油脂注注入孔。第一道密封延长洞门预留注浆孔预埋钢环预留注浆孔第二道密封1盾构始发二、盾构施工工工序洞门密封1盾构始发二、盾构施工工工序盾构组装调试试结合工作井空间尺尺寸、盾构设设备下井顺序序。进行盾构构设备组装、、调试工作。。盾构机组装和和连接完毕后后，即可进行行空载调试，，空载调试的的目的主要是是检查设备是是否能正常运运转。主要调调试内容为：：液压系统、、润滑系统、、冷却系统、、配电系统、、注浆系统等等。结构部件件安装完成和和系统调试完完成，辅助设备安安装完成后可可进行盾构试掘进工作。关键部位：头——刀盘上刀具、、管路没有问问题；主轴承承系统没有问问题尾——尾刷安装、焊焊接质量；尾尾刷油脂涂抹抹质量；油脂脂密封腔注脂脂效果导轨及防扭装装置盾构机刀盘进进洞切削掌子子面时会产生生巨大的扭矩矩，为了防止止此时盾构机机壳体在始发发导轨上发生生偏转，可以以在始发导轨轨两侧的盾构构机壳体上焊焊接防扭装置置，防扭装置置在前体和中中体两侧始发发导轨位置各各焊接一个。。随着盾构机机的前行，当当防扭装置靠靠近洞门密封封时，将之割割除。盾构机进入洞洞门时，由于于前方还有将将近1.5m（0.8m结构+1m连续墙的空隙隙，可以在洞洞门密封内侧侧焊接两根导导轨，注意洞洞门密封保护护。以防止盾盾构机进洞后后刀盘下沉，，导轨高度略略低于始发支支座导轨。反力架采用组组合钢结构件件，便于组装装和拆卸；反反力架提供盾盾构机推进时时所需的反力力，因此反力力架须具有足足够的刚度和和强度；反力力架支撑系统统将盾构推力力作用到土建建结构上，支支撑提供的反反力满足要求求，且支撑有有足够的稳定定性。反力架位置的确确定：根据盾构主机机长度、负环环管片宽度以以及洞门结构构宽度等综合合确定反力架架位置。一般般要求0环位置在洞门门土建结构位位置由于盾构始发发姿态是空间间结构，反力力架靠盾尾侧侧平面要基本本与盾尾平面面平行，即反反力架形成的的平面与盾构构机的推进轴轴线垂直。反反力架的横向向和竖向位置置保证负环管管片传递的盾盾构机推力准准确作用在反反力架上。盾构始发反力架支持系系统二、盾构施工工工序始发基座定位位反力架结构图图在盾尾管片拼拼装区下部180度范围内，焊焊接管片支撑撑槽钢，高度度略高于加强强支持环（防止尾刷刷损坏）。负环管片采取取错缝拼装以以保证管片圆圆度和每环管管片端面平齐齐，最开始拼拼装管片，封封顶F块点位基本上上选择在最上上部，从下部部开始进行标标准块的安装装，依次从两两侧向上安装装管片、同步步进行环向螺螺栓连接。管片过4点、8点位置在盾尾尾盾壳上焊接接固定块，支支撑管片并保保证安全，待待封顶块纵向向推插到位后后，安装好负负环管片支撑撑，割除固定定钢板，紧固固封顶块与邻邻接块的螺栓栓。盾构始发二、盾构施工工工序负环管片推出出盾尾后，下下部需用楔子子与始发台导导轨位置进行行支撑。大直直径管片需要要借助支撑系系统对其进行行固定，加强强管片结构稳稳定性，防止止其偏转、移移动、错位。。负环管片支支撑系统必须须具有足够的的强度和刚度度。负环管片支撑撑负环安装及支支撑系统盾构始发二、盾构施工工工序盾构始发支撑撑形式试掘进在始发阶段由由于设备处于于磨合阶段，，要注意压力、推推力、扭矩的控制制，同时也要要注意各部位位油脂的有效效使用。掘进进总推力应控控制在反力架架承受能力以以下，同时确确保在此推力力下刀具切入入地层所产生生的扭矩小于于始发台提供供的反扭矩。。半环管片+钢支撑整环管片拼装装始发盾构正常掘进进施工包括：盾盾构掘进（开挖））、渣土运输、管管片安装、同同步注浆、管管线延伸等工工作。盾构掘进二、盾构施工工工序掘进作业工序序流程图（右右图）作用分类名称滚压破岩刀具盘形滚刀切削破岩刀具切刀齿刀切削破岩刀具正面刮刀撕裂刀边刮刀辅助刀具焊接撕裂刀周边保护刀超挖刀2土压平衡盾构构掘进二、盾构施工工工序常用刀具分类类刀具的布置方方式需要充分分考虑工程地地质情况，不同的工程地质特点采用不同的刀具配配置方案，以以获得良好的的切削效果和和掘进速度。。根据地质条条件特点，可可以大致分为为四种地层：：软弱土地层层；砂层、砂砂卵石地层；；风化岩及软软硬不均地层层；单纯的纯纯硬岩地层。。软弱土地层其其地质条件主主要以淤泥、、粘土和粉质质粘土为主，，在软弱土地地层一般只需需配置切削型型刀具。如：：切刀、周边边刮刀、中心心刀、先行刀刀和超挖刀。。砂层、砂卵石石地层其地质质条件主要以以砂，卵石地地层为主，需设置（宽幅））切刀、周边边刮刀、先行行刀（重型撕撕裂刀）、中中心刀、仿形形刀等刀具。。风化岩及软硬硬不均的复合合地层，除配置切削型型刀具外包括括宽幅切刀、、先行刀，还还需配置滚刀刀，因而刀盘盘结构相对复复杂。单纯的纯硬岩岩地层刀具全部选用用滚刀，无任任齿刀，在刀盘面板周边边开口处配备备刮碴刮刀板板。2土压平衡盾构构掘进二、盾构施工工工序刀具布置2土压平衡盾构构掘进二、盾构施工工工序掘进模式土压平衡盾构构的掘进模式式可分为敞开开式、半敞开开式（加气模式）、闭胸式（土压压平衡式）。土压平衡模式用用于土层不稳稳定、水压高高的地层。开开挖时土仓内内的压力P2＝P1。P2＝土仓内碴土土的压力＋注注入材料的压压力，P1＝土柱压力＋＋水柱压力的的总和。2土压平衡盾构构掘进二、盾构施工工工序渣土改良碴土改良就是是通过盾构机机配置的系统向刀盘面、土仓仓内、螺旋输输送机内注入入泡沫或膨润润土，利用刀刀盘的旋转搅搅拌、土仓搅搅拌装置搅拌拌或螺旋输送送机旋转搅拌拌使添加剂与与土碴混合，，切削的碴土土具有好的流流塑性、合适适的稠度、较较低的透水性性和较小的摩摩阻力，实现现平衡开挖面面水土压力同同时利于排渣渣，以满足在在不同地质条条件下掘进施施工。盾构常配有：：泡沫注注入系统统和加泥泥系统。。渣土改改良添加加常用材材料：泡泡沫剂、、分散剂剂、聚合合物、膨膨润土浆浆液等，，根据不不同地质质添加材材料不同同。针对不同同地质的的渣土改改良主要要措施：膨润土系系统与泡沫系系统接口口示意图粉砂、淤淤泥质粉粉土、淤淤泥质粘粘土地层层掘进，，土体具具备可流流塑性，，掘进过过程中可可加入水水进行。。在混合岩岩硬塑状状残积土土和全、、强、中中风化混混合岩的的掘进中中，拟采采取分别别向刀盘盘面和土土仓内注注入泡沫沫的方法法进行碴碴土改良良，必要要时可向向螺旋输输送机内内注入泡泡沫。在中、粗粗石英砂砂层、砾砾砂、圆圆砾等砂砂层具有有流塑性性差、含含水高、、渗透系系数大，，便于开开挖渣土土易出渣渣，减少少刀具和和刀盘的的异常磨磨损，需需注入泥泥或膨润润土进行行渣土改改良。2土压平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序渣土排放水平运输：土压平衡盾构渣土采用矿车运输输送方式出渣，根据施工效率一般一个循环由一列编组完成材料、管片进洞和渣土运输，单洞常配备两列编组满足正常掘进施工。在隧道长度在2000m以内的盾构施工，轨线布置常采用单线进出洞，站台内铺设双线满足重车出洞同时空车等待进洞。

垂直运输：由门吊、翻转倒碴装置、门吊轨线、地面渣仓等碴土垂直运输（40T悬臂门吊）。施工材料（管片、轨道、管线、油料等）的垂直运输（15T单梁门吊）。3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序盾构掘进进刀具配置置（略））切口压力力泥水压力力主要是是在掘进进中起支支护作用用。工作作面任何何一点的的泥水压压力总是是大于地地下水压压力，从从而形成成了一个个向外的的水力梯梯度，这这是保持持工作面面稳定的的基本条条件，泥泥膜形成成与浆液液的粘度度有关。。泥水压力P的设定如如下：P＝土压（（含水压压）P0＋预加压压设定泥水水压P在地层掘掘进过程程中根据据地质和和埋深情情况以及及地表沉沉降监测测信息进进行反馈馈和调整整优化。。压力选选择适当当，一般般设定压压力高于于计算水水土压力力0.2bar，压力波波动控制制在±0.2bar校正：停机状态态气仓液液位出现现明显升升高或降降低；刀刀盘开挖挖过程中中前部2m范围内的的地表沉沉降监测测数据。。3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序不同地质质情况下下泥水压压力计算算泥浆循环环的方式式：旁通通模式、、开挖模模式、反反循环模模式、隔隔离模式式和长时时间停机机模式。。泥浆循环环参数：：泥浆流流量和液液位、压压力、比比重、粘粘度等，，循环部件件：进出出泥浆泵泵、流量量计、比比重计、、各种泥泥浆阀门门等。泥浆循环环控制：：流量和和液位的的控制、、泥浆压压力的控控制、比比重的控控制等。。3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序泥水循环环泥水循环环系统具具有两个个基本功功能，一一是稳定定掌子面面，二是是通过排排泥泵将将开挖碴碴料从泥泥水仓通通过排泥泥管输送送到分离离站。掌掌子面的的稳定性性靠膨润润土泥浆浆对掌子子面的压压力以及及靠膨润润土泥浆浆的流变变特性来来确保。。泥水循循环系统统由送排排泥泵、、送排泥泥管、延延伸管线线、辅助助设备等等组成。。送泥泵泵将调制制好的泥泥水通过过送泥管管输送到到泥水仓仓；而排排泥泵则则将携带带碴土的的泥水排排出，通通过排泥泥管输送送到地面面的泥水水处理设设备进行行分离。正常开挖挖过程中中，将可可用的浆浆液通过过P1.1泵输送至至土仓和和气仓底底部，进进行土仓仓内的渣渣土置换换和开挖挖面泥膜膜形成。。P2.1和P2.2泵进行排排出的渣渣土和浆浆夜输送送至泥水水处理设设备。通通过进出出浆的流流量和比比重差，，在维持持气仓液液位趋于稳稳定状态态下，保证土仓仓压力正正常情况况下进行行渣土置置换。3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序泥水循环环模式——盾构掘进进模式旁通模式式就是停停机模式式，到土仓仓和气仓仓管路上上的阀完完全关闭闭，进出出浆管路旁旁通阀打打开，盾构不进进行开挖挖时的泥浆循循环或停停机状态态，用于安装装管片、出浆管管路清理理等。开挖室室被隔离离靠气仓内内的气体体补充或或排除维维持土仓仓压力。。理论上可保证土土仓、气气仓的液液位和压压力平衡衡，实际际过程中中可能出出现地层层中水的的渗入和和土仓内内水逃逸逸，照成成液位波波动，需需进行泥泥浆的补补充或排排出，或或加减保保压系统统设定气气压控制制泥水平平衡。3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序泥水循环环模式——旁通模式式这个模式式使开挖挖室里的的泥浆逆逆向流动动。仅用用于一些特殊殊情况，，泥浆门位位置的排排浆口堵堵塞无法法形成泥泥水循环环，可通通过直接接在旁通通循环模模式下，，降低P2.1泵转速减减小排浆浆流量，，增大进进浆流量量直接通通过排口口加浆冲冲洗（液液位出现现上涨））。特别别是在开开挖室内内发生阻阻塞，或或用于清清理盾构构内的排排渣管道道。为了了不让泥泥浆充满满开挖室室，气垫垫压力与与泥浆\气垫界面面液位的的控制仍仍需维持持。3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序泥水循环环模式——反冲洗循循环模式3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序泥水循环环——流量和液液位的控控制对于掘进进循环，，泥浆的的循环流流量的目目的是携携带渣土土。为能能够携带带渣土避避免沉淀淀，必须须具备一一定的流流速，对对于不同同的地质质，其要要求的流流速是不不同的，，与渣土土的比重重、泥浆浆的粘度度有关。。对于泥泥浆的液液位，为为避免泥泥水仓压压力波动动太大，，需要保保证气仓仓内液位位的相对对稳定，，液位的的稳定通通过调节节进浆和和出浆的的流量差差值来实实现。流流量的调调节，通通过增大大进浆泵泵和出浆浆泵的转转速来实实现。由由于携带带渣土的的原因，，进浆流流量和出出浆流量量存在一一定的差差值，在在保证正正常排浆浆流量的的同时，，调节进进出浆泵泵的转速速，使气气垫仓液液位保持持在某一一个中间间的稳定定位置。。注意：在停机状状态下，，需确认认土仓3个压力传传感器显显示、气气仓压力力传感器器显示、、液位显显示是否否正常。。通过相相对关系系比较找找出误差差值，给给掘进过过程中的的控制提提供参考考。3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序泥水循环环控制泥浆的压压力控制制泥浆的压压力调整整是个被被动参数数，为能能够保证证足够的的流量，，调整泥泥浆泵的的转速，，其泥浆浆泵的进进出口的的压力均均因之而而变化。。对于系系统压力力，根据据泵的工工作能力力，一般般只限制制最高值值。泵的的压力随随着管路路的延长长、高程程、延程程损失的的增加而而增大泥浆比重重的调整整泥浆的进进浆比重重，由地地面泥水水处理厂厂控制，，不同开开挖地质质分布，，需用的的进浆比比重也不不同。在在保证盾盾构正常常掘进情情况下，，如果出出浆比重重很高，，通过弃弃浆后直直接给调调浆池加加水降低低进浆比比重或降降低推进进速度来来降低泥泥浆比重重。一般般进浆比比重在1.05～1.25之间，出出浆比重重在1.1～1.4之间。针对（粉粉砂、粉粉砂＋粉粉土、淤淤泥质粘粘土、粘粘土等））复合地地层，一一二级旋旋流器分分离效果果差，经经过分离离后的浆浆液比重重常在1.35～1.5，粘度在在20～24s。将进浆浆比重降降低到1.25以下，项项目需投投入大量量处理设设备、配配件或进进行大量量的排浆浆直接会会影响项项目成本本。考虑虑在开挖挖过程中中由于进进浆比重重大浆液液携带渣渣土差，，影响正正常掘进进速度同同时会照照成欠挖挖。处理方式式：改变泥浆浆池结构构形式可可实现调调浆池内内下部浆浆液直接接排放；；在掘进进过程中中直接给给P1.1泵进浆口口加水（（每小时时在250m3左右）；；通过单单环地表表沉降监监测数据据（前体体和中体体上部沉沉降/隆起数据据）、进进浆比重重、掘进进速度进进行统计计分析确确定最大大进浆比比重与掘掘进速度度关系；；常控制进进浆1.3～1.44出浆1.40～1.55掘进速度度20～10mm/min泥水分离离设备主主要用于于将含有有渣土的的泥水进进行分离离，使渣渣土被分分离脱水水后，直直接外运运，分离离后的泥泥水经过过调整重重新回到到盾构使使用。选择泥水水处理设设备时，，必须考考虑两个个方面：：必须能能有效地地分离泥泥浆中的的泥土和和水分；；必须具具有与推推进速度度相适应应的处理理能力。。泥水分离离设备由由脱水装装置（预预分筛、、振动筛筛）、旋旋流器器（一级级、二级级旋流器器）、压压滤机/离心机等等组成。。预分筛通过振动动筛进行行粗大颗颗粒的分分离>2mm一级旋流流器＋脱脱水筛进行大约约60µm的颗粒分分离二级旋流流器＋振振动脱水水筛进行大约约20～30µm的颗粒分分离压滤机/离心机处理小于于30µm的颗粒3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序泥水处理理系统——泥水分离离设备泥水分离离设备流流程图如如下：3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序泥水处理理系统——泥水分离离设备流流程脱水后的碴土浆液返回调浆池存储盾构机携碴浆液第一步预筛分第二步（一级旋流）第三步（二级旋流）第四步（压滤或离心分离）送至盾构循环使用3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序泥水处理理系统——泥水分离离设备实际际处理流流程盾构掘进进需用泥泥浆的存存储依据据参考单单循环掘掘进需要要循浆液液量（通通常参考考系统设设计的最最大流量量），同同时在布布置时要要考虑泥泥浆中悬悬浮物的的自流沉沉淀分离离过程。。考虑粘粘土、淤泥质质粉质粘粘土易溶溶于水，，不宜分分离泥浆浆比重高高；砂质质粉土、、粉砂、、细沙可可分离，，但对旋旋流器磨磨损严重重，配件件费用投投入大。。在有条条件情况况下弃浆浆处理有有时对提提高掘进进效率和和减少成成本投入入直接有有效，泥浆存存储池根根据现场场调浆不不同布置置方式也也不一样样。3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序泥水处理理系统——泥浆存储储池S循环沉淀处理S型循环沉淀处理：采用自流沉淀方式，用于砂层效果比较好，池底标高一样，进浆泵口在池下部不宜降低比重同时排浆和清理池不方便。离心沉淀＋泵抽排

离心沉淀方式，短距离掘进效果好。使用费用投入大，采用泵进行抽排，同时需单独考虑弃浆池。高低池自流沉淀淀＋弃浆浆3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序泥水处理理系统——泥浆存储储池泥浆存储储池2400m3(分隔2个区）设置地面面上，泥泥浆存储储与自流流沉淀结结合，进进行中间间隔离。。在P1.1泵吸口直直接进行行加水（（250m3流量）调调浆，弃弃浆池3550m3（分隔2个区可单单独进行行清理））设置在地地面标高高以下，，采用泥泥浆泵抽抽排。在在存储池池壁上安安装排浆浆球阀直直接进行行排浆，，弃浆池池采用泵泵抽排弃弃浆。盾构推进进时的运运输主要要是管片片和砂浆浆料及其其它辅助助材料向向盾构作作业面的的运输。。小直径径盾构一一列编组组可满足足一个掘掘进循环环，大直直径盾构构主要考考虑管片片和注浆浆量问题题，单循循环要考考虑两次次运输，，基本上上列车由由1节交流变变频机车车、2节砂浆车车、2节管片车车组成。。根据单单环掘进进时间和和管片安安装时间间，考虑虑是否进进行两列列编组。。大坡度变变坡辅助助措施：：始发坡度度大于5%同时存在在大的变变坡轨线线时，防防止溜车车采用卷卷扬机辅辅助机车车进出运运输牵引引。3泥水平衡衡盾构掘掘进二、盾构构施工工工序配套设备备——洞内水平平运输隧道盾构掘进过程中，管片及材料供应需要通过提升设备进行垂直运输及装卸。门吊配置主要考虑提升速度、单次需提升的最大重量。

配套设备——垂直运输同步注浆浆同步注浆浆是通过过盾尾内（（外）置置注浆管管，对开开挖直径径与管片片外弧面面间隙填充（图图1），防止管片片上浮、、控制地地表沉降降的主要要措施。同步注浆与盾盾构掘进进同时进进行，盾构一一边向前前推进，，通过注注浆系统及盾盾尾的内内置注浆浆管，在在盾构向向前推进进盾尾空空隙形成成的同时，一一边不停停地向盾盾尾间隙隙加压注注浆材料料进行的的一种注注浆方法法（图2）。用不不间断的的加压，，使注浆浆材料在在充入建建筑间隙隙后，没没有达到到土体相相同强度度前，能能保持一一定的压压力和土土体相当当，从而而使地面面沉降控控制在最最小范围围内。常采用双泵四管管路（四四注入点点）对称同同时注浆浆方式。。注浆可根根据需要要采用自自动控制制或手动动控制方方式，自自动控制制方式即即预先设设定注浆浆压力，，由控制制程序自自动调整整注浆速速度，当当注浆压压力达到到设定值值时，自自行停止止注浆。。手动控控制方式式则由人人工根据据掘进情情况随时时调整注注浆流量量、速度度、压力力。壁后注浆浆壁后注浆浆可分同同步注浆浆、及时时注浆、、二次注注浆三种种形式。。二、盾构构施工工工序图1图2同步注浆浆——注浆量注浆量的的确定是是以盾尾尾建筑空空隙量为为基础并并结合地地层、线线路及掘掘进方式式等考虑虑适当的的饱满系系数，以以保证达达到充填填密实的的目的。。根据地质渗透透系数，，一般情情况下注注浆率为为1.3～2.5，并应通通过地面面沉降监监测进行行调节。同步注浆浆——注浆压力力通常同步注浆浆压力一一般为静静止水土土压力＋＋0.1～0.2MPa，瞬间压压力为0.2～0.4Mpa。同步注浆浆——注浆速度度注浆速度度应与盾盾构机的的掘进速速度相适适应，做做到同时时开始及及结束。。壁后注浆浆——同步注浆浆二、盾构构施工工工序4壁后注浆浆——及时注浆浆滞后掘进进，通过过管片预预留孔进进行二次次注浆填填充间隙隙。壁后注浆浆——二次注浆浆成型隧道道发生偏偏移、地地表沉降降等异常常，通过二次次注浆对对前期浆浆液进行行补充水平方向

盾构机位置姿态图

盾构机位置姿态数据

隧道设计轴线隧道里程

掘进方向向控制采用隧道道自动导向向系统和和人工测测量辅助助进行盾盾构姿态态监测二、盾构构施工工工序方向控制制与调整整原则：：以适应设设计线形形为主，，适时纠纠偏；管管片以适适应盾尾尾间隙为为主，兼兼顾设计计线形；；曲线掘掘进可超超前设计计曲线提提前调整整。掘进过程程中由PPS自动导向向系统测测量盾构构主机轴轴线和设计轴轴线比较较的相对位位置关系（水水平偏差差、垂直直偏差、、滚动角角）。同时随着盾构构推进同时时进行搬站和后后视基准准点前移移，通过人工测量量来进行行精确定定位。为为保证推推进方向向的准确确可靠，，需要进进行人工工测量，，以校核核自动导导向系统统的测量量数据并并复核盾盾构机的的位置、、姿态，，确保盾盾构掘进进方向的的正确。。方向控制制PPS隧道自动动导向系系统组成成二、盾构构施工工工序PPS导向系统统组成：由激光全站仪（测量角角度（水水平和垂垂直）和和距离的的测量仪仪器，并并能发射射出一束束可见红红色激光光）、黄色盒（提供电电源和通通讯）、倾斜仪（测纵坡坡和滚动动值）、无线电收发器、2个马达棱棱镜（前视局部坐标标系统反映主机机的水平、垂直、长度）、后视棱镜（后视点点）、工业计算机、隧道掘进进软件（由软件计算算盾构机机的方位位和坐标标，并以以图表和和数字表表格显示示出来））、调制解调调器（把盾构机的的位置动动态进行行传递形形成一个个小局域域网）、、TBM-PLC（盾构机机的数据据是从程程序逻辑辑控制器器（PLC）输入））等组成成。原理示意意图如下下：五组式推进油缸分区示意图四组式推进油缸布置图方向控制制方向控制制与调整整二、盾构构施工工工序根据隧道道设计线线路所做的分段段轴线拟拟合控制制计划、PPS导向系统统反映盾盾构姿态信息息，结合合隧道地地层情况况，通过过分区操操作盾构构机的推推进油缸缸来控制制掘进方方向。在施工工过程中中盾构机机推进方方向会偏偏离设计计轴线并并超过管管理警戒戒值；需及时进行行盾构机机姿态调调整。推进油缸缸的布置置形式:四组、五五组，常常用设计计4组分区方方式进行行控制。。调向的工工具：主要是是靠各区区域内推推进油缸缸推力的的大小来来调向，，控制推推进油缸缸整体推推力在圆圆周上的的分布，，保证盾盾构不栽栽头情况况下延线线路轴线线方向递递减。调向的依依据：导向系系统显示示的偏差差值，盾盾构机切切口环及及盾尾在在水平曲曲线和竖竖曲线距距理论轴轴线的偏偏差，同同时显示示是盾构构机调向向趋势。。调向方法法：依据导导向系统统的偏差差值，增增加与减减小相反反方向的的几组油油缸的推推力来进进行调整整，同时时需控制制油缸压压力的最最大与最最小差值值，但调调整时要要注意趋趋势的变变化，在在方向调调整过程程中方向向变化趋趋势不能能太大，，这样有有利于管管片安装装和有效效的防止止调向过过快导致致盾构机机被卡的的现象。。当主机机出现滚滚动偏值值时，通通过改变变刀盘旋旋转方向向、降低低转速、、增大扭扭矩和推推力等方方式进行行纠正滚滚动偏差差。方向控制制掘进方向向控制规规划二、盾构构施工工工序施工过程程中根据据盾构开开挖地质质分布不不同会出出现上软软下硬、、左右软软硬不均均，隧道道设计线线路存在在水平、、竖直小小曲线、、水平和和竖直曲曲线同时时存在等等现象。。照成盾盾构主机机出现上上飘、栽栽头、超超设计线线路等问问题。根根据地质质分布、、设计线线路、掘掘进过程程中数据据等需要要超前规规划盾构构掘进方方向。一般情况况根据盾盾尾间隙隙：小盾盾构掘进进刀盘与与盾尾姿姿态相对对设计轴轴线偏差差（转角角）控制制±50mm以内；根根据盾尾尾间隙大大直径盾盾构掘进进刀盘与与盾尾姿姿态相对对设计轴轴线偏差差（转角角）控制制在±100mm以内。在曲线半半径盾构构施工时时盾构对对外侧地地层是挤挤压的状状态，因因盾尾空空隙的发发生会使使地层向向隧道内内侧位移移，回填填压注压压力也会会使隧道道产生位位移，因因此推进进力的反反力会使使隧道向向曲线外外侧位移移，如果果隧道的的纵向刚刚度和地地层的刚刚度过小小，会引引起管片片和其外外地层的的过大位位移，以以及使土土压超过过土体的的被动压压力而过过大扰动动。曲线线地段的的轴线不不好控制制，防止止超限可可在曲线线掘进过过程中，，超设计计轴线将将设置预预偏量20～40mm，靠设计计曲线内内侧进行行。曲线设计中线盾构推进中心线盾构机向曲线内侧预偏20～40mm方向控制制掘进方向向控制规规划二、盾构构施工工工序如11.65m盾构在水水平曲线线和纵坡坡同时存存在施工工段，上上软下下硬地质质分布：：开挖断断面上部部为砂质质粉土、、砂质粉粉土夹粉粉砂；开开挖断面面为粉砂砂、淤泥泥质粉质质粘土、、淤泥质质粘土；；开挖底底部为淤淤泥质粉粉质粘土土、淤泥泥质粘土土。环号刀盘里程水平姿态竖直姿态滚动角

刀盘前体中体盾尾刀盘前体中体盾尾

857215.6125150181209-98-122-145-1543.40%907203.679122183257-201-198-181-1393.50%1087168.52962112174-180-224-277-3223.80%1117162.93868112167-180-212-248-2733.70%方向控制制掘进方向向控制规规划二、盾构构施工工工序成型隧道道照片二、盾构构施工工工序方向控制制掘进方向向控制规规划二、盾构构施工工工序方向控制制掘进方向向控制规规划方向控制制掘进控制二、盾构构施工工工序方向控制制掘进控制二、盾构构施工工工序6管片安装装二、盾构构施工工工序管片形式式及拼装装方式目前在地铁隧隧道盾构构施工中中，主要采用标准准环和转转弯环管管片对设设计隧道道平纵曲线拟合合。管片片一般分为为标准环环、左转转弯环、、右转弯弯环三种种管片，，每环管管片一般般由六块块管片组组成，三三块标准准块，两两块邻接接块，一一块封顶顶块。宽度度有1.0m、1.2m、1.5m。用于公路路隧道大大直径盾盾构施工工中，主主要采用用双面楔楔形通用用楔型管管片对设设计隧道道轴线拟拟合。每每环管片片一般由由9块或8块组成，，6块或5块标准块块，两块块邻接块，1个封顶块组成。。宽度有有1.5m、1.8m、2m，楔形量量在35～55mm。管片按装装方式有有：通缝缝拼装、、错缝拼拼装。所有衬砌砌的纵缝缝成一直直线的情情况称之之为通缝缝拼装，，相邻两两环间纵纵缝相互互错开的的情况称称之为错错缝拼装装。考虑虑隧道管管片成型型后的整整体刚度度和止水水效果通通常采用用错缝拼拼装方式式。管片选型型原则以适应盾盾尾间隙隙为主，，兼顾设设计线形形；管片片选型适适合盾构构姿态；；管片是在盾尾尾内拼装装，管片平面应尽尽量垂直直于盾构构机轴线线，推进油油缸最大大行程与与最小行行程差越越小越好好，这样样可以使管管片受力力均匀，，掘进时时不会产产生管片片破损。。同时也也兼顾管管片与盾盾尾之间间地间隙隙，避免免盾构机机与管片片发生碰碰撞而损损坏管片片。管片安装装顺序不管是点点位选择择在下部部、上部部还是两两侧。点点位选择择后，原原则上要要从下部部位置的的管片开开始安装装，依次次安装相相邻的管管片，最最后进行行封顶块块安装。。管片安装装存在问问题盾尾与管片片间隙过过小，掘掘进过程程中照成成管片破破损、裂纹渗水水、错台、前后管片螺栓栓孔无法法对齐、止水条条损坏等等问题。管片安装装质量控控制措施加强管片片生产过过程质量量控制，，结合施施工地质质情况、、线路曲曲线，考考虑掘进进推力分分布不均均等原因因照成管管片破损损，可提提供管片片本身强强度（常常采用C50，可提供供到C55强度）根据盾尾尾间隙进进行管片片点位选选择，记记录掘进进完成、、和管片片安装完完成间隙隙情况。。避免管管片破损损及油脂脂密封损损坏。根据油缸缸行程差差进行管管片拼装装点位选选择，尽尽量较小小油缸差差值，控控制盾构构主机与与管片的的相对空空间位置置关系。。熟悉的操操作司机机和良好好机械性性能，提提高管片片拼装质质量和速速度。严格三道道复紧等等制度，，确保管管片拼装装成环质质量；制定详细细的管片片修补方方案，管管片发生生破损后后及时修修补，确确保防水水效果。。6管片安装装二、盾构构施工工工序盾构到达达流程:7盾构到达达二、盾构构施工工工序盾构到达达施工包包括：盾构到达达前的准准备、盾盾构机掘掘进到达达段至进进洞段施施工、盾盾构过站站或拆机机等工作内容容。盾构到达前的的工作包包括：到达线线路复测测、工作作井端头加加固、到到达段降降水井施施工、接接收台施施工、洞洞门密封封装置安安装、盾盾构接收收场地硬化等工作。端头加固、降水井井工作井盾构到达达地质情情况通常常采用搅搅拌桩+高压旋喷喷桩+深井降水水方式，，进行洞洞门端头头区域的的土层改改良和加加固区域域周围施施工降水水井降水水。在洞门破除除前进行行钻孔取取芯效果果检查，加加固体及及洞门周周围的地地下水位位降至洞洞门底部部标高以以下。接收台根据测量量盾构和和洞门的的相对轴轴线，进进行接收收机的定定位接收台可可采用直直接现浇浇混凝土土、钢构构架方式式。洞门密封封安装在进行盾盾构机到到达工作作井进行行洞门凿凿除前，，进行洞洞门密封封装置的的安装。。完成后后在扇形形板上焊焊接钢丝丝绳固定定环，采采用直径径12的钢丝绳绳从8点向下延延圆周方方向穿，，过顶部部在从4点位置穿穿出，两两端采用用3～5T导链挂好好。7盾构到达达——盾构到达达前工作作二、盾构构施工工工序7盾构到达达——盾构到达施工工作作盾构机掘进到到达段至至进洞段段施工内内容包括括：盾构构掘进至至到达段段姿态调调整及掘掘进参数数控制、、管片壁壁后二次次注浆、、洞门凿凿除、盾盾构机推推出洞门门等。盾构姿态复核核测量在盾构距离到到达洞门100m处开始对PPS导向系统进行行复核测量，，利用在贯通通前线路复测测的结果及时时纠正偏差，，并结合实测测的竖井洞门门位置适当调调整隧道贯通通时的盾构姿姿态；确保盾盾构机按设计计线路从到达达口进入工作作井接收台上上。盾构进洞洞时其刀盘平平面偏差允许许值：平面≤≤±20mm、高程15～30mm。到达洞门复核核测量为准确掌握到到达洞门施工工情况，在盾盾构贯通前对对盾构到达洞洞门进行复核核测量，测量量项目包括：：洞门中心位位置偏差、洞洞门全圆、半半径等。必要要时根据测量量结果对洞门门进行相应的的处理。盾构姿态调整整根据盾构姿态态测量和洞门门复测结果，，逐渐将盾