模块 其他隧道施工方法

隧道施工技术模块13其他隧道施工方法13.1

盾构法施工13.2

沉管法施工13.1盾构法施工盾构法概述13.1.1盾构法的基本概念1.盾构机标准的名称为盾构。在欧洲，其统称为TBM(tunnelboringmachine）。日本则称用于城市软土地层施工的TBM为盾构。古代兵器“盾”是用于防护的，故而用于隧道生产的设备就称为盾构。我国对盾构的叫法与日本是一样的，其中，适用于软土隧道开挖的设备称为盾构，适用于硬岩或软岩隧道开挖的设备称为隧道掘进机（TBM）。13.1盾构法施工

盾构法的基本原理是：先在隧道某段的一端建造竖井（始发井）或基坑，以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井（到达井）或基坑的设计预留孔洞推进。盾构推进中所受到的地层阻力通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构是一个能支承地层压力，又能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形及其他特殊形状的钢筒结构，其直径稍大于隧道衬砌的直径，在钢筒的前面设置各种类型的支承和开挖土体的装置，在钢筒中段周圈内安装顶进所需的千斤顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳体，在盾尾内可以安置由数环拼成的隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注足够的浆体，以防止隧道及地面下沉。盾构在推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。13.1盾构法施工盾构法的优点2.（1）除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响。（2）盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也较少,劳动强度低,生产效率高。（3）土方量较少。（4）隧道穿越河道时不影响航运13.1盾构法施工

（5）施工不受风雨等气候条件影响。（6）在土质差、水位高的地方建设的埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。（7）修筑的隧道抗震性能较好。（8）盾构法对地层的适应性广，对软土、砂卵石、软岩等岩层均可适用。13.1盾构法施工盾构法的缺点3.（1）当隧道曲线半径过小时，施工较为困难。（2）在陆地建造隧道时，如隧道覆土太浅，则盾构法施工困难很大，而在水下施工时，如覆土太浅则盾构法施工不够安全。（3）当盾构施工中采用全气压方法（在气压覆盖区下进行施工）疏干和稳定地层时，对劳动保护要求较高，施工条件差。（4）采用盾构法时隧道上方一定范围内的地表沉陷尚难完全防止，特别在饱和含水松软的地层中，要采取严密的技术措施才能把沉陷限制在很小的范围内。（5）在饱和含水层中，盾构法施工所用的拼装衬砌对达到整体结构防水性的技术要求较高。13.1盾构法施工盾构的分类13.1.2盾构的分类方法较多，可按挖掘方式、挡土方式、稳定掘削面的加压方式、断面形状、尺寸大小等多种方式进行分类。目前，国内外使用的都是全敞开式的盾构，也即通常所说的TBM。另外，还有密闭式的土压盾构和泥水盾构，这些盾构属于盾构初期的雏形，现在已很少采用。13.1盾构法施工按挖掘方式分类1.

（2）半机械式盾构。

（1）手掘式盾构。

（3）机械式盾构。13.1盾构法施工按挡土方式分类2.（1）开放式盾构。（2）部分开放式盾构。（3）封闭式盾构。13.1盾构法施工

封闭式盾构是一种设置封闭隔板的机械式盾构。掘削土砂是从位于掘削面和隔板之间的土舱取出的，利用外加泥水压或者泥土压与掘削面上的土压平衡来维持掘削面的稳定，所以封闭式盾构有泥水平衡式和土压平衡式两种。土压平衡式盾构又可分为纯土压平衡式和加泥型土压平衡式。加泥型土压平衡式盾构又可分为加泥和加泥浆两种方式。13.1盾构法施工按稳定掘削面的加压方式分类3.（1）压气式盾构。（2）泥水加压式盾构。（3）削土加压式盾构。（4）加水式盾构。（5）泥浆式盾构。（6）加泥式盾构。13.1盾构法施工按断面形状分类4.（1）圆形盾构。（2）非圆形盾构。13.1盾构法施工按尺寸大小分类5.（1）超小型盾构。（2）小型盾构。（3）中型盾构。（4）大型盾构。（5）特大型盾构。（6）超特大型盾构。13.1盾构法施工盾构法施工简介13.1.3盾构是一种集施工开挖、支护、推进、衬砌、出土等作业于一体的大型暗挖隧道施工机械。其主要的施工方法有以下几步：盾构施工的准备工作、盾构的开挖及推进、衬砌施工、衬砌防水和向衬砌避后注浆等。13.1盾构法施工盾构施工的准备工作1.

盾构施工的准备工作主要有盾构竖井的修建、盾构拼装和拆卸的检查、配合盾构施工附属设施的准备、盾构的始发与到达等。以下主要介绍盾构竖井的修建、盾构拼装、盾构施工附属设施的准备。13.1盾构法施工

盾构竖井的修建是盾构隧道工法中必不可少的关键施工环节。竖井的构筑通常采用开挖法。但这里应当指出的是，隧道竖井的开挖与一般方法的差异较大。竖井的开挖深度相当于隧道的深度，在一般情况下，竖井的开挖属于深层开挖，开挖时间较长，作业较为集中。竖井的设计应在满足各项技术指标的前提下尽量考虑对盾构隧道施工方便、有利的原则。近年来，关于竖井的施工方法主要有劲性水泥土搅拌桩法、地下连续墙法、地锚反力压入法、自动化开口沉井法、自动回收土机械的无人压气沉箱法、球体盾构竖井构筑法等。1）盾构竖井的修建13.1盾构法施工竖井在盾构工法中有以下两个功能：（1）竖井是作为施工作业基地使用的，盾构的搬入与搬出、组装或解体、始发或到达，管片等隧道构筑原材料、施工设备等物资的运入和运出，掘削下来的土砂运出等作业均在竖井内完成。（2）在隧道构筑结束后，可把竖井空间作为通风井、排水井使用。按使用目的的不同，可将竖井分为始发竖井、到达竖井、中间竖井。13.1盾构法施工2）盾构拼装

盾构的拼装一般在拼装井底部的拼装台上进行，小型盾构也可以在地面上拼装好之后，采取整体吊装进入竖井内。盾构拼装必须按照盾构安装说明书进行，拼装完毕的盾构必须按要求进行技术检查，验收合格后方可投入使用。13.1盾构法施工盾构施工的附属设施主要有供电照明设备、通风及空压机房、排水泵房、充电间、涂料棚、出土有轨运输系统及工作井垂直运输系统等（若为管道运输还有泥水处理系统等），一般根据盾构类型和地质水文地质条件不同而不同。盾构施工附属设备分为洞内设备和洞外设备两部分。3）盾构施工附属设施的准备13.1疤盾构剪法施工盾构开闯挖及推掘进2.1）盾构开挖盾构开挖构方法因盾蒙构机的种悉类不同而纵不同，可开分为挤压舱式开挖、盲敞胸式开辣挖、封闭缘瑞式开挖、剧切削式开尿挖。这里梅着重介绍已挤压式开拌挖。挤压式开笋挖可分为盯全挤式和秧局部挤压悟式两种。由于挤耕压推进午不出土满或少出迁土，对筛地层扰吉动较大挑，故在辩隧道轴愈线设计后时，必裂须避开尝地面建怜筑物，秃这样也家就限制榆了这种祖施工方厘法的适逝用范围斜，其一咬般常用涨于旷野懂郊区滩缩慧涂处的屠排水工倡程。

在挤压施工时，盾构在一定范围内将周围土体挤压密实，使正面土体向四周运动，由于上部自由度大，所以大部分土体被挤向地表面，造成盾构推进轴线上方地面土体拱起，也有部分土体被挤向盾尾及下部。13.脑1退盾构法器施工13.1句盾构赌法施工盾构脱离始发井的导轨进入地层后，随着工作面的不断开挖，盾构也不断向前推进。在盾构推进过程中应将其中轴线与隧道设计中心线的偏差控制在规定范围内。2）盾构推进13.1完盾构绕法施工导致盾脑构中轴尸线偏离吊隧道设邻计中心智线的因身素有很求多，如激土质不牛均匀，蹲地层中迷有孤石盯等障碍部物，这殊将造成桃开挖面牧四周阻日力不一趋致，盾哑构伸出芳的千斤飞顶的顶忆力不一收致，盾子构重心娘偏于一狮侧；闭鉴胸挤压按式盾构师有明显贪上浮，恨盾构下组部土体我流失过粪多造成乞盾构叩尚头下沉姨；还有肤因衬砌品环缝的诊防水材钳料压密史度不一捕致等，位累积起夕来会导鼠致后座谱面不平述整等。探这些因殿素会使盖盾构推绘挤轨迹妈变成蛇猾形一样哈，左右挽产生偏牌差或时再有起伏逐等。因尾此，在忽盾构推惠进过程割中要随浩时精确标测量，乐了解偏瞧差量并稍及时纠格偏。由村于盾构税是一个烧很笨重沈的机具冰，所以候纠偏盾辣构的位骨置是一腐个较复与杂的问惑题。13.词1卡盾构法斜施工（4）控制盾构自转，防止盾构旋转。（3）调整开挖面的阻力。（2）盾构推进纵坡和曲线控制。（1）正确调整盾构千斤顶的工作组合。13.1小盾构尺法施工另外，用牌挤压式盾播构开挖时舒，会产生韵盾构后退身现象而导巧致地表沉回降，因此醒施工时务世必采取有肌效措施防某止盾构后给退。根据周实践经验川，在每环山推进结束厨后采取维移持顶力的笔方法，使岩盾构不前俊进，保持浊5～10刻min喷，一般可填以有效地稻防止盾构耀后退。在往盾构尾部烂拼装衬砌解管片时，充使一定数友量的千斤轨顶轴对称芳地轮流维扶持顶力，亮也可以获铜得防止盾繁构后退的吗效果。13.违1充盾构法守施工盾构衬砌溪施工、衬是砌防水及仆向衬砌避耍后注浆3.1）盾构衬砌施工盾构法修建隧道常用的衬砌有预制装配式衬砌、挤压混凝土衬砌、预制装配式衬砌和模筑钢筋混凝土整体式衬砌相结合的复合式衬砌，其中，预制装配式衬砌采用的最多。所以，下面重点介绍预制装配式衬砌的施工。

预制装配式衬砌是采用预制管片，随着盾构的推进，在盾构尾部盾壳保护下的空间内进行管片衬砌拼装，即在盾尾依次拼装衬砌环，由衬砌环纵向依次连接而成隧道的衬砌结构。13.1莫盾构派法施工13.圣1泼盾构法向施工管片通状缝拼装仆施工方逗便，但奖受力较稀差；错葛缝拼装屠较麻烦框，但受兼力较好馅。管片等拼装主殿要应解蛛决管片德或砌块播的运送姿、就位祖、成环业及衬砌恩防水等肤。为此分，首先毛应做好袄准备工陪作和检赵查工作谎，如举到重臂的下安全检求查、管岗片质量怜检查（丛检查外叔观、形原状、裂任纹、破孔损、止前水槽有新无异物肾，尺寸蔬误差是功否符合究要求等传）、拼捆装车架他的配合江、盾构的底部的筒清洗、讽防止盾匠构拼装顿时的后助退、有只关材料俱（如螺夏栓、螺来帽、垫便圈及扳境手）的灭准备等尺，并按艰预定位寄置放好轮，以提府高拼装担衬砌的偶施工速盈度。13.1似盾构泰法施工先环后纵靠的施工程朴序是：在衡管片一次颈安装成环台后，盾构丘千斤顶一尿齐伸出，译将衬砌环木推向已完豆成的隧道销衬砌，进扣行纵向连访接。先环背后纵法较版少采用，贯尤其在推宋进阻力较犬大，盾构科后退的情西况下更不净宜采用。仍管片拼装坦结束后，汽应拧紧每冬个连接螺馋栓和检查税安装好的剑衬砌环是逢否为真圆矛，必要时主用真圆保铃持器进行退调整，以番保证下一吧拼装工序夜顺利进行剃。盾构推阶进时的推顿力反复作艳用在临近应几个衬砌西环上容易毕引起已拧苦紧的螺栓李松动，必份须对因推锋力影响消帆失的衬砌财环进行第歉二次螺栓炉拧紧工作翻，以保证秘管片的紧洒密连接及沫防水要求榴。13.姨1槽盾构法键施工2）隧道衬砌防水隧道衬砌的结构，除应满足强度、刚度和稳定性的要求之外，还应注意解决防水问题，以保证隧道在运营期间具有良好的工作环境，否则会因为衬砌漏水而导致结构破坏、设备锈蚀、照明减弱、危害行车安全和影响外观等。引起隧道渗漏水的主要原因是由防水材质不良或违反操作规程。盾构法隧道渗漏水容易出现在管片自身小裂缝、管片的接缝、注浆孔和首孔等处，其中，管片自身小裂缝和管片的接缝处渗漏水较多。因此，盾构法隧道防水主要是解决衬砌管片本身的防水和管片接缝的防水问题。13.猛1雕盾构法宾施工（1）衬砌管片自身的防水。（2）管片接缝处的防水。13.1竿盾构贝法施工对于弹质性密封萝垫防水罪，要求绝弹性密纯封垫能掌承受的咱压力为数实际最折大水压剥的3倍泰，衬砌颂环缝的赖密封垫淡还应在仗衬砌产僵生纵向肃变形时忍保持在高规定水途压力作守用下不纺漏水；斥同时，排还要求句密封垫械传给密烤封槽接永触面的位应力大专于设计骡水压力赠。实践竟证明，莫密封垫驼的材料态性能能量较大地采影响接汤缝防水旱的短期掏或长期敲效果，焦尤其是筋对防水哪功能的我耐久性闪的影响上，因此顷要求密田封垫能触长期保友持接触晚面应力闹不松弛细。弹性巧密封垫党还应满阶足耐水殃性、耐秩疲劳性吊、耐干例湿疲劳桨性、耐访化学腐悉蚀性等翅耐久性愈的要求汪。密封武垫材料淋之间、会密封材气料与管扛片之间夜应有足慢够的黏秀结性，种而且不冻能影响如管片的富拼装精套度，还站应方便绳施工。

管片上的螺栓孔也易漏水，需要采取措施加以密封。常见的做法是在螺栓上穿上由合成树脂或合成橡胶类材料制作的圆环形密封垫，然后拧紧螺母，使其充填或覆盖螺孔壁与螺杆之间的空隙，堵塞漏水通道。13.1制盾构通法施工13.麻1被盾构法句施工3）隧道的二次衬砌当管片的上述接缝防水措施不能完全满足止水要求时，可在外层装配式衬砌已趋于基本稳定时，在其内侧再浇筑一层素混凝土或钢筋混凝土二次衬砌，构成双层衬砌。二次衬砌的防水等级应较第一层衬砌的防水等级提高1～2级。二次衬砌混凝土应采用满足抗渗压力大于0.8MPa的防水混凝土。

二次衬砌的做法各异，主要做法为直接在环片内侧浇筑混凝土内衬砌。可以在管片内表面先喷一层15～20mm厚的找平层后，粘贴油毡、橡胶沥青、合成橡胶或塑料类防水卷材，再在防水卷材内侧浇筑混凝土内衬。混凝土内衬的厚度应根据防水及施工需要确定，一般为150～300mm。13.1忍盾构贝法施工13.秆1尿盾构法嫌施工

（2）贴服式防水带。

（1）嵌缝式防水带。

（3）埋入式防水带。13.脂1泪盾构法予施工4）向衬砌壁后注浆随着盾构的推进，在管片和土体之间会出现建筑空隙，如果不及时填充这些空隙，地层就会发生变形，进而对邻近的地面构筑物造成破坏性影响。填充这些空隙的有效途径就是进行壁后注浆，壁后注浆的好坏直接影响对地层变形的控制。因此，衬砌壁后注浆是盾构法施工的一个必不可少的工序。13.1牺盾构阀法施工（1）注掏浆的作用呼。注浆除贫了可防止炮和减小地拣表变形外森，还可减叙少隧道的尼沉降量，洗增加衬砌淘接缝的防担水性能，赤改善衬砌堵的受力状躬况，用注歼浆的压力羞来调整管零片与盾构黑的相对位组置，有利趟于盾构的起推进纠偏望。（2）敏注浆浆样液的选趣择。盾螺构壁后涂注入材锹料主要细有水泥口、石灰之膏、黏国土、粉伙煤灰、亭水玻璃麦、黄沙导等。（3）注拥浆时机和详注浆方法卡。壁后注绣浆的最佳商时机应在么盾构推进加的同时进摘行注入或作推进后立弓即注入，克注入的要拴求是必须鱼完全填充劈燕空隙。13.女1撤盾构法障施工（4）注迎入量和注苦入压力。觉注入量必骨须能很好配地填充尾剑隙。（5）浆涉液渗漏的晶处理。壁沟后注入时筹必须采取喉防止壁后补注入浆液义从尾部、边工作面、骗管片接头肥等部位渗渐漏到其他就部位（无通须注浆的照部位）的砌措施。（6）二坏次注入。泛以下几种铁情况需要陡进行二次增注入：①一拥次注入诱后未充坐填到的捡部位的芬补充注薄入。②一次夏注入浆液盏的体积缩倒减部分需剪要补充注馋入。③为冲了提高