盾构法隧道施工工法及管片拼装技术

盾构法隧道施工工法及管片拼装技术

一、盾构法隧道技术介绍

1、盾构法隧道基本概念盾构法是在盾构保护下修筑隧道的一类施工方法。这类方法的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等作业都在盾构保护下进行，并需随时排除地下水和控制地面沉降，因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法。盾构机(复合盾构土压平衡)盾构法主要施工程序1、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、盾构进入接收井，并运出地面7、接收井洞口土体加固3、出洞口土体加固2、盾构法施工的优点（1）、场地作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小；（2）、隧道施工的费用和技术难度基本不受覆土深浅的影响，适宜于建造覆土深的隧道；（3）、穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候的影响；（4）、穿越地面建筑群和地下管线密集区时，周围可不受施工影响；（5）、自动化程度高、劳动强度低、施工速度较快。3、盾构法施工的缺点

（1）施工设备费用较高； （2）覆土较浅时，地表沉降较难控制； （3）用于施工小曲率半径隧道时，掘进较困难。4、盾构法施工的适用范围

适用于各类软土地层和软岩、硬岩地层的隧道掘进，尤其适用于城市地下隧道工程。水底公路隧道；地铁区间隧道；排水污水隧道；引水隧道；公用管线隧道。

盾构隧道的断面形状一般为圆形，也可采用矩形、马蹄形、椭圆形、双圆形、多圆形等。圆形隧道最大直径已达14.14m。5、盾构隧道断面形状盾构的分类和适用范围1、盾构掘进机的构造

6、盾构掘进机构造盾壳：分为切口环、支承环和盾尾三部分；开挖面切削和支护结构：*敞开式：前瞻千斤顶、支撑千斤顶、平台千斤顶*网格式：开胸率、折装式和开启式*刀盘式：面板式和条幅式；小刀盘和大刀盘；泥水平衡和土压平衡推进千斤顶：盾尾周圈布置，一般单台推力，1000kn～2000kn，行程比管片宽度长10cm～20cm。管片拼装机：举重臂和真圆保持器7、盾构掘进机的分类（1）土压平衡盾构（2）复合型土压平衡盾构（3）泥水加压盾构二、盾构施工技术1、施工工艺流程到达掘进盾构机下井盾构机就位调试初始掘进设备调整正常掘进

盾构进站、解体吊出围护结构凿除洞门密封圈安装盾构机接收托架始发井端头加固始发反力架安装洞门密封圈安装始发井端头围护桩凿除盾构施工工艺流程(1)端头加固为了确保盾构始发和到达时施工安全，确保地层稳定，以防端头地层发生坍塌或涌漏水等意外情况，根据各始发和到达端头工程地质、水文地质和端头结构等综合分析与评价，决定是否对洞门端头地层进行加固处理。端头加固有高压旋喷桩、搅拌桩、静压注浆等多种形式。

2、施工工艺(2)洞门破除始发前将车站洞门部位的端头围护桩进行凿除，采用油炮+人工施工作方式进行凿除，先沿洞四周凿除采用油炮A部分，再用人工持风镐凿除B部分。凿除时围护桩内层钢筋先不割除，待盾构进洞或出洞时再迅速割除。2、施工工艺介绍(3)始发设施的安装

始发托架的安装1)始发托架安装洞门凿除完成之后，依据隧道设计轴线定出盾构始发姿态的空间位置，然后反推出始发台的空间位置。由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩。所以在盾构始发之前，先对始发台两侧进行加固。2)反力架安装在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。由于反力架为盾构始发时提供反推力，在安装反力架时，反力架端面与始发台水平轴垂直，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持平行。安装时反力架与盾构始发井结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。3)洞门密封及止水装置的安装洞口密封采用右图所示的折叶式密封压板。其施工分两步进行施工，第一步在始发端墙施工过程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作。在埋设过程中预埋件与端墙结构钢筋连接在一起。第二步在盾构正式始发之前，清理完洞口的碴土后及时安装洞口密封压板及橡胶帘布板。(4)负环管姻片安装按设计处要求经疗精确测保量定位翅后，组裤装反力突架和负远环管片嚼，为盾酒构推进销提供后刻座反力宽。反力街架和负晶环管片糊的布置红，靠近绒反力架的的一环那为基准钩环，基采准环为威钢管片吩，其余胀负环管杂片为与剖隧道管旗片相同种的混凝竟土管片快。为利没于洞门阿施工，0环伸入卧洞内0.4～0.绕8m，在万洞门以施工教时再利将这寒环管围片凿芬除，贞负环益管片芒组装葡采用确错缝犬拼装附。（5）盾而构掘继进1)试验睛段（杆始发誉段）株掘进:盾构始傻发井始蛙发，始乘发掘进挡长度为80～100米定碍义为孝试验垒段掘慢进。①早盾构瓦机与恳后续栏台车露的长查度（80m）；②理始发孩井内碎洞口搬处布垮置双御线道客岔所碍需长绩度；③节管片鸣与土家体之赤间的点摩擦业力足顽以支纷撑盾圆构机才的正样常掘烘进；的准确以性。（5）盾底构掘灾进2)盾构正针常段掘为进:盾构种机正串常掘披进范投围为发除初掩始掘遣进80勒m和、到犬达掘进50韵m外的陈长度沿。盾索构机铺在完浴成试悔验段秒掘进黑后，窑对始禾发设韵施进柿行必统要的促调整航，为洞正常蜓掘进筑准备狱条件偏，调浴整工样作包尤括：直拆除甜负环蓬管片挪、始塑发基悲座和暖反力敬架；抵在站伤内铺留设双胀线轨兔道；侧其他唐各种蒜管线勿的延源伸和志连接恒。盾构努机正抚常掘悟进段居根据读隧道再穿过盟不同碰的地中层情龙况，趣选定鸦不同俭的盾宿构机尺掘进课模式叮如下仿：A、Ⅰ、Ⅱ类围亩岩及红地表痕有建烦筑物勇的地吐段：版地层膝自稳良性较以差，虏盾构错机切戚削土挠体以初刮刀兄为主零，采班用土测压平壮衡模牵式掘属进。河刀盘赠紧贴盖开挖斥面，多土仓棵所设胡压力贴与开抹挖面穗水土烈压力财相平盒衡，脚严格壳控制用出土提量。B、Ⅲ类围肠岩：趣岩石生组织著结构批已大敢部分摆破坏梳，风溉化裂喘隙发锯育，堂岩体维破碎朝，遇拣水易千崩解惠，地毒层有符一定弹的自耕稳性居，采脊用半育敞开翅掘进秒模式罢掘进装，在京土仓帆内注披入高迈压空蝴气，蛋以稳遭定掌抱子面视土体苗和排甩水，愈并向娘开挖池面注柄入泡朴沫等恭改良咬剂，宫改良防切削刊土体删的和涌易性材和流马塑性缸，防舍止在隔刀盘纲上和探土仓饥内形您成泥年饼。C、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类围岩慢：地层置岩石组徒织结构明部分破陪坏，岩蚕质坚硬清，地层缝稳定性名较好，戚采用敞坏开掘进吧模式掘晕进，向斑掌子面壤注入泡霞沫或水贩，减少乐对滚刀匀的磨损雅。客观翼上在贺同一勺施工磁区间做地层文变化果也比半较突悠然，搏上下帆不均蝴、球朽状风紧化体舅、孤跪石等刑不良肤地质用经常适存在门，给使盾构纠的施期工组杏织管曾理和劈燕掘进看技术岔带来涝很大富难度真，在弟施工确中需拍要采用较百多的辅胃助工法衔并且经常调凑整掘进荣参数甚默至转换盛掘进模宋式以适恭应变化哪的地层住。掘进参笼数是指爹：土仓抹压力、愁刀盘推旨力及扭格矩、刀阳盘转速孩、螺旋按机转速湿等一些护通过盾罗构机操壶作或P碑LC设骨置达到厘正常掘赠进保证返施工安度全的技术指标叮。盾构酸机的纽奉掘进历参数土仓扭压力侧：是土压救平衡或双泥水平她衡掘进择中最能气体现掌躁子面稳竹定状况奶的一项鸽操作指勾标，是之利用刀查盘的一端系列操打作（推污力、转腥速及贯误入度等终）与螺牵旋输送罪机的转营速合理帜匹配来地完成的熟一种动狗态的平殿衡。其小数据是权通过土现仓壁上死的土压传感器景采集反事馈的。一般萍以最柳上方要的传升感器储数据贝作为天控制蓝指标肠，在共实际牺土压矮平衡毕模式酸操作触过程溉中，订土仓算压力设置宜略高倾于掌膏子面璃的水痕土压绕力（萍理论由计算鼠值）鹅。刀盘瞒推力陆：是所扭有推箩进千续斤顶傅推力找的总清和，艇通过妙千斤待顶的揭工作佳油压偿以及写推进抹速度断旋钮执来控珍制，精但主焰要以奶前者嫁控制瞧为主翻。除守了推努力本朴身以格外，郊在操怠作面养板上挣能体弱现刀项盘推口力大扇小是否宇适当的指鸽标有拳：贯飞入度泉、扭酬矩，甚至松推进好速度在一定程聋度上也闪能反映稼推力的腊合理性尊。刀盘扭炮矩：取决拨于主慕轴承婚直径孤大小芹，在5号线使弯用的海陵瑞克φ医625语0复合派盾构机盾主轴承射直径2状.6m词，工作争扭矩450t.歪m，最子大脱困准扭矩5仪40t碍.m。在PL涂C显示腿屏上塑体现邀扭矩斥指标兼的参绸数有回扭矩铲和刀宝盘工壮作油态压，档而且厌后者成是最吨能体奥现刀侄盘的先旋转家工况理。刀盘洞转速州与刀该具的片贯入悄度：是造成箩掌子面辟土体乃断至更大丸范围土钢体扰动茎的最直姻接的参跳数。另钢外，在过岩层中鞋掘进时扬，也是呜及时调叫整掘进换参数的迎有效依阅据。另外验，还寄要指长出的羽是：由于土蛛压平衡等模式实日际上是斑一种通站过螺旋拜机的旋锅转出土礼形成的仅动态平珠衡，所努以在实恒际操作唤作程中蕉螺旋机粪的转速辰和压力量也要引冠起足够临重视，堆同时在遵掘进过姓程中需色要根据漆具体的监测情况进旷行调整闻的还有荣同步注录浆量和设注浆压绞力。盾构机搞掘进操网作管片洞冠内运输管片烦拼装螺旋输侍送机出俩土土箱运副土井口拔土箱碑吊运（5）盾构史掘进3)到达段葛掘进:在盾径构机煮距离悉端头带墙50m时，迁即进霞入到肥达掘意进阶间段，是在此艳阶段栗，增互加测壮量次猾数，待不断哀校准幸盾构构机掘灶进方珍向，绿确保塔盾构垦机掘悟进方保向的枝准确惯性。信盾构晨到达蜓时由井于正趣面土膝体压海力降匠低，段千斤柄顶推念力逐伪渐减省小及咳盾尾矩密封我刷与筹管片凳之间顺的摩疫擦，蜘将管证片带柔动使理管片将之间躺的纵福缝变拜大。核为保荒证已搂安装涨的管涉片环浆与环底之间耽连接谈紧密冠，盾剖构机扑到达施掘进菌阶段川时，予及时赛紧固多螺栓筑，并橡在管饭片环急间加容型钢银将管干片拉策紧，蛮用角进钢固吊定。(6)管片唱安装1）管片在答预制工狸厂通过检质检后鉴，由专参门的平傅板运输姜车将其李运输至录施工现特场临时咏存放，彼在施工接现场场均地粘贴老三元乙糊丙防水财橡胶条草并编号错。管片慢由龙门谢吊吊入啦井下。诸洞内采针用二节陈专用平服车运输仿管片，锣每节平纲车可装丧运3片。葱安装极采用蒸能够膀左右顶旋转22索0°全自荒动安说装机社。拼邀装形乡丰式采工用错妖缝拼监装，位当盾荡构向岭前推司进一肯环管谣片长映度1.责5m时，结即可灰安装味一环跨管片就。管宜片安皮装前恼先进京行防般水处宫理，平并将受管片晨、连甩接件典备齐顶，盾饭尾杂妄物清巡寿理干得净，延检查座管片纱拼装萌机的武举重击臂等任设备阁运转彼正常木后方概可进稳行管跳片安宇装。拣管片桐安装葱顺序模先就法位底霞部管松片，唱再自讲下而饶上左欧右交涂叉安业装，抗每环床相邻元管片钳控制城环面仿平整续度和郑封口侮尺寸分，最污后插弯入封肾顶管醋片成子环。2）管片企拼装可绪采用错惩缝及通率缝拼装滑，由于搭错缝比沃通缝拼谋装最大误正、负职弯矩增马加，对既应的轴毛力则减沾少，单核点变形答量错缝屠比通缝普拼装减罚少。而坐错缝拼洋装由于评纵向接慢头引起屠衬砌圆纱环的咬奸合作用导，刚度灾增强而菜产生的奇变形被端相邻管亭片约束车，内力森加大，尸空间刚看度加大络，衬砌浙圆环变触形量减论小，对蔬隧道防论水有利注。管片中拼装采全用先纵迹后环法笨，错缝茧安装管版片，错范缝方式宿见下图桌：◢高精积度钢怕筋混凝球土管般片管片则堆放谜及防水链条、嫂衬垫◣管片吊走运下井◣◢管片粗水平致运输◢管片试栗拼装隧道近拼装桨作业◣3、侧盾构盘掘进妨施工莫的竖犹井和掉配套倚设备(1椅)盾构掘辉进施工掀的竖井始发箩工作沿井:满足盾亲构掘进良机安装蜓和出洞背施工的袍要求接收饿工作臂井:盾构丸隧道跪掘进僚完成膊后进情入接锣收井,满足盾构拆卸近或转场邮吊装移矮位的工凝作空间范要求竖井施赠工方法:沉井法俭、地下雕连续墙巩围护、械钢板桩母围护。◢井下安爪装盾构刻（始发校井）盾构推进进洞奏（接厅收井幼）◣(2掘)同步注纲浆和壁始后注浆迎设备充填盾