《盾构法隧道施工工艺及控制要点》课件-任务2 盾构法核心施工工艺

盾构始发技术与风险控制《盾构法隧道施工工艺及控制要点》1.从静止到运动的关键转换阶段掌握始发阶段的核心技术与风险防范目录CONTENTS01盾构始发概述02始发阶段主要风险03应急处置预案盾构始发概述01盾构始发概述始发定义：盾构机从竖井内开始推进，贯入围岩，沿设计路线开始掘进的一系列作业。01风险特征：从无压到建压过程，容易出现涌水涌砂、掌子面塌陷、姿态失稳等问题。02安全要求：采用合适的始发方法，制定洞门围护结构拆除方案，采取密封措施。03始发阶段主要风险02始发阶段主要风险突泥涌水掌子面缺乏足够支撑压力，导致水土突涌。姿态失控盾构机栽头、偏移，无法按设计轴线掘进。设备故障泥水平衡盾构机堵仓滞排，影响正常施工。重要提醒：盾构始发和接收阶段所发生的工程事故占到总事故量的70%以上，必须高度重视始发阶段的安全风险控制。始发阶段主要风险突泥涌水风险分析地层条件差：软弱、松散、富水地层，侧壁不能自稳。加固设计缺陷：加固体长度不够，接缝过多，不成体系。施工盲区：地下管线、障碍物造成加固施工存在盲区。加固质量不达标：效果检查不到位，存在质量隐患。密封装置简化：洞门密封装置盲目简化，导致突泥涌水。主要原因风险后果地面过量沉降周边建筑物倾斜地下管线破坏施工安全风险工期延误损失始发阶段主要风险姿态失控原因分析重心偏移：刀盘、电机等集中在前部，头重脚轻密封失效：洞门密封失效，无法建立压力平衡轮廓过大：开挖轮廓过大，造成下栽可能预留不足：高程预留和趋势预留不够反力架问题：刚度强度不足，无法提供足够反力常见表现形式主要原因盾构机栽头前部下沉，偏离设计高程水平偏移左右偏离设计轴线盾体旋转绕轴线旋转，影响拼装始发阶段主要风险端头加固技术常用加固方法降水法降低地下水位，提高土体强度注浆法注入浆液，固结土体，封堵水流冻结法人工冻结，形成冻土墙，止水加固技术要求加固体长度宜大于盾构主机长度2m注浆类加固检查孔要不塌孔、不渗水冻结类加固要检查冻结厚度和温度确保加固体的连续性和完整性始发阶段主要风险洞门密封技术土压平衡盾构采用帘布橡胶带+折页钢压板密封装置，建议采用双道帘布橡胶板。泥水平衡盾构采用箱体密封装置，在帘布橡胶板内侧增加两至三道密封刷。始发阶段主要风险姿态控制技术设备配置做好洞门密封装置设置适当的开挖轮廓安装始发导轨设置防扭转装置参数控制尽早建立压力平衡合理控制推进压力控制分区压力差避免剧烈纠偏预留设置高程预留30mm趋势适当预留反力架周密检算应急预案制定应急处置预案03应急处置预案预防措施严格检查对加固效果进行全面检测，确保质量达标。设备调试对盾构机系统进行全面检查和调试。人员培训对操作人员进行专业培训和技术交底。应急处理突泥涌水立即关闭螺旋输送机，启动应急预案。姿态失控调整推进参数，必要时停止掘进。及时报告第一时间上报，启动应急响应机制。安全始发成功一半盾构始发风险控制是隧道施工的关键严格检查周密准备预防为主IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII精细控制IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII应急处置IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII参数优化实时监控预案完备响应快速盾构到达接收技术要点《盾构法隧道施工工艺及控制要点》2.从运动到静止的精准着陆掌握到达接收阶段的核心技术与安全控制目录CONTENTS01盾构到达概述02到达阶段常见问题03端头加固措施04管片防水技术措施05钢套筒接收技术盾构到达概述01盾构到达概述受力转换工作压力被动丧失过程，受力状态转化最为复杂的工序。风险突出端头坍塌、突泥涌水、沉降变形等风险较始发更为突出。到达定义盾构机从有工作压力到无工作压力的过程，从运动到静止的转换。到达阶段常见问题02止水带欠挤压导致渗漏推力减小：为避免端头墙突然贯穿而降低推力欠压状态：靠近端头区域20环左右止水带得不到压紧渗漏风险：管片环间容易出现漏浆渗水现象到达阶段常见问题突泥涌水导致端头坍塌地质原因：松散、软弱、富水且透水的地层。密封失效：洞门密封装置失效或存在缺陷加固问题：加固方案不合理或未达到要求端头加固措施03端头加固措施地层自稳良好只需在洞门处施作一道素混凝土地下连续墙松散透水地层根据地质情况设计合理的加固措施加固长度要求加固体长度应大于盾构主机长度2m加固效果检查标准注浆类加固检查孔要不塌孔、不渗水满足规范和设计要求确保加固体的连续性冻结类加固检查冻结厚度和温度满足规范和设计要求确保冻土墙完整性端头加固措施密封装置保护01施工阶段保护对密封装置做好保护，避免在盾构到达时密封装置已经失效或出现缺陷。02材料选择选用优质橡胶材料和密封刷，确保密封性能和耐久性。03安装质量控制严格按照设计要求和施工规范进行安装，确保密封效果。管片防水技术措施04管片防水技术措施纵向拉紧技术槽钢顶部纵向拉紧在管片顶部设置槽钢，通过拉紧装置提供额外的挤压力。环间预拉紧装置在两环管片间设置可预加力的纵向拉紧装置。螺栓紧固技术多次紧固对管片纵向螺栓进行多次紧固，确保止水带压紧。力矩控制按照设计要求控制螺栓紧固力矩，避免过紧或过松。关键要点：在盾构贯通前后及时进行盾尾二次注浆，并施作封水环，避免地下水沿盾壳前窜。管片防水技术措施钢套筒接收技术适用条件地层情况复杂，常规加固措施效果难以保证安全的情况。技术优势提供可靠的密封和支护，确保盾构安全接收。施工要点钢套筒制作精度高，安装定位准确，密封性能可靠。精准着陆

安全接收盾构到达接收是隧道施工的关键节点确保地层稳定端头加固IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII防水控制IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII应急处置IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII保证止水效果快速响应处理盾构掘进参数控制技术《盾构法隧道施工工艺及控制要点》3.关键参数的精准调控与优化掌握盾构掘进的核心控制技术目录CONTENTS01掘进参数体系02推进速度与推力匹配03注浆压力与时间控制04参数监测与反馈05技术发展趋势掘进参数体系01掘进参数体系土压力控制保持开挖面稳定，防止沉降和隆起。推进速度控制掘进效率，匹配地层条件。刀盘转速优化切削效率，减少刀具磨损。注浆参数填充壁后间隙，控制地层沉降。参数控制目标安全稳定确保施工安全和结构稳定高效掘进实现最佳掘进效率经济合理控制施工成本掘进参数体系土压力平衡控制原理基本原理通过控制土舱内土压力，使其与开挖面土压力保持平衡，防止地层变形。控制目标P₀=K₀×γ×h，其中P₀为静止土压力，K₀为静止土压力系数。控制方法通过螺旋输送机转速和出土量调节，配合推进速度控制。土压力计算静止土压力P₀=K₀×γ×hK₀:静止土压力系数γ:土体重度h:埋深主动土压力Pa=Ka×γ×hKa:主动土压力系数被动土压力Pp=Kp×γ×hKp:被动土压力系数推进速度与推力匹配02推进速度与推力匹配推进速度控制软土地层20-50mm/min，根据土体强度和盾构机性能确定。硬岩地层5-20mm/min，受岩石强度和刀具性能限制。复合地层动态调整，在软硬交界处适当减缓。推力控制策略推力组成刀盘切削力：40-60%盾壳摩擦力：30-50%后续设备牵引力：10-20%匹配原则推力与地层阻力相匹配避免过大的冲击负荷保持稳定的推进状态关键要点：推进速度与推力需要协调控制，在保证安全的前提下实现最高掘进效率。转速-扭矩关系软土地层转速：1.0-2.0rpm扭矩：1000-3000kN·m功率：200-500kW硬岩地层转速：0.5-1.5rpm扭矩：3000-8000kN·m功率：500-1500kW复合地层转速：动态调整扭矩：自适应控制功率：优化匹配推进速度与推力匹配优化原则根据地层条件选择最佳转速避免刀具异常磨损保持稳定的切削状态实现最高掘进效率影响因素地层硬度推进速度刀具配置泥浆性能注浆压力与时间控制03注浆压力与时间控制压力控制根据地层条件调整压力避免过大的注浆压力保持稳定的注浆状态时间控制及时注浆，避免沉降分段注浆，确保质量监测反馈，及时调整控制策略注浆压力初压：0.1-0.2MPa正常压力：0.2-0.4MPa最大压力：0.5-0.6MPa注浆时间同步注浆：管片脱出盾尾时二次注浆：24小时内完成补浆：根据监测结果确定注浆量控制理论量：间隙体积的1.3-1.5倍实际量：根据监测调整充盈系数：≥1.2参数监测与反馈04参数监测与反馈智能化控制AI算法机器学习优化预测模型趋势预测分析自适应控制参数自动调整数据挖掘知识发现应用推进速度掘进参数推力刀盘转速扭矩土舱压力土压力螺旋机压力出土口压力注浆压力监测内容反馈控制实时监测每秒采集一次数据，实时显示关键参数。异常预警设定阈值，超出范围时自动报警。自动调整根据监测数据自动优化掘进参数。数据分析统计分析，优化施工方案。技术发展趋势05技术发展趋势技术突破全自动掘进系统预测性维护技术数字孪生技术应用前景无人化施工智能决策支持全生命周期管理未来发展智能化控制基于人工智能的自适应控制系统，实现最优掘进状态。物联网技术全面感知设备状态，实现远程监控和诊断。云计算平台大数据分析，提供决策支持和优化建议。精准控制

智慧掘进盾构掘进参数控制的技术精髓保持稳定状态压力平衡IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII速度优化IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII智能监控IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII提高掘进效率实现精准控制管片拼装技术与质量控制《盾构法隧道施工工艺及控制要点》4.隧道衬砌的精准拼装工艺掌握管片拼装的核心技术与质量标准目录CONTENTS01管片类型与结构设计02拼装工艺流程03质量检测与验收04常见问题与处理05技术发展趋势管片类型与结构设计01管片类型与结构设计关键参数6-12m隧道直径300-500mm管片厚度1.2-2.0m环向宽度C40-C60混凝土强度管片分类钢筋混凝土管片最常用的管片类型，强度高，耐久性好。钢管片用于特殊地段，强度高，但成本较高。复合管片钢与混凝土复合，综合性能优异。结构特点楔形设计内外表面楔形，便于拼装和定位。螺栓连接高强度螺栓连接，确保结构整体性。防水设计多重防水措施，确保隧道防水效果。拼装工艺流程02拼装工艺流程01准备工作检查管片质量，清理拼装区域，准备拼装设备。02底部管片安装首先安装底部管片，作为基准和支撑。03对称拼装左右对称安装管片，保持结构平衡。04顶部管片安装最后安装顶部管片，完成整环拼装。拼装顺序01底部管片（A型）02右侧管片（B型）03左侧管片（B型）04顶部管片（C型）05检查调整测量精度轴线偏差：≤±50mm高程偏差：≤±30mm环向不平度：≤5mm定位精度环向错台：≤5mm径向错台：≤5mm径向错台：≤5mm防水精度止水带压缩：≥30%接缝宽度：≤3mm密封性能：一级防水拼装工艺流程拼装精度控制技术措施高精度测量仪器实时监测系统自动纠偏装置精密拼装设备管理措施严格质量检验操作人员培训工艺标准执行持续改进机制控制措施质量检测与验收03质量检测与验收外观检查检查管片表面质量、裂缝、缺陷等，确保外观符合要求。尺寸测量测量管片尺寸偏差，包括厚度、宽度、弧度等关键参数。强度检测进行混凝土强度试验，确保满足设计要求。防水检测检查止水带安装质量，进行防水性能试验。验收标准优秀：所有指标均达到设计要求，无缺陷。良好：主要指标达到要求，有轻微缺陷。合格：基本指标满足要求，有一般缺陷。不合格：主要指标不满足要求，需返工。常见问题与处理04常见问题与处理预防措施严格检查加强质量检验工艺优化改进施工方法人员培训提高操作技能质量控制全程质量监控拼装质量问题错台过大原因：定位不准，调整不当处理：重新定位，精细调整环向间隙不均原因：管片尺寸偏差，拼装顺序不当处理：更换管片，调整拼装工艺螺栓连接不牢原因：螺栓质量问题，扭矩不足处理：更换螺栓，重新紧固防水问题止水带损坏原因：安装不当，材料老化处理：更换止水带，重新安装接缝渗漏原因：密封不严，压力不足处理：注浆封堵，加强密封管片裂缝原因：受力不均，质量问题处理：修补加固，更换管片技术发展趋势05技术发展趋势智能化拼装基于AI的自动拼装系统，提高精度和效率。实时监测先进的传感技术，实时监测拼装质量和状态。新材料应用高性能混凝土，纤维增强复合材料。技术创新全自动拼装机器人智能质量控制系统预制装配式隧道应用前景无人化施工质量零缺陷全生命周期管理未来展望精工细作

质量至上管片拼装的质量保证确保拼装精度精度控制IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII质量保证IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII智能发展IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII严格质量标准推动技术进步盾构姿态控制与纠偏技术《盾构法隧道施工工艺及控制要点》5.隧道轴线的精确控制方法掌握盾构姿态控制的核心技术与纠偏策略目录CONTENTS01姿态控制概述02姿态偏差产生原因03纠偏原理与方法04小半径曲线施工技术05技术发展趋势姿态控制概述01姿态控制概述控制精度要求±50mm水平允许偏差±30mm垂直允许偏差±2°旋转允许角度1:1000最小转弯半径比控制目标确保隧道轴线符合设计要求保持盾构机姿态稳定避免对周围地层造成过大扰动保证管片拼装质量控制参数水平偏差左右偏移量，一般控制在±50mm以内。垂直偏差上下偏移量，一般控制在±30mm以内。旋转角度绕轴线旋转角度，一般控制在±2°以内。姿态控制概述姿态测量与监测系统激光导向系统采用激光靶和全站仪，实时测量盾构机姿态，精度可达±1mm。GPS定位系统结合GPS和惯性导航，提供全天候高精度定位服务。惯性导航系统利用陀螺仪和加速度计，实现自主式姿态测量。监测频率正常掘进姿态测量：每环一次位置校核：每10环一次全线测量：每50环一次特殊地段姿态测量：连续监测位置校核：每环一次全线测量：每5环一次纠偏期间姿态测量：实时监测位置校核：每0.5m一次全线测量：每环一次姿态偏差产生原因02姿态偏差产生原因客观因素地层条件变化软硬不均地层、断层破碎带、地下障碍物等。水文地质条件地下水位变化、水压不平衡、渗透力作用。施工环境影响邻近建筑物、地下管线、交通荷载等。主观因素操作不当掘进参数设置不合理，纠偏时机把握不准。设备故障测量系统误差，液压系统故障，刀具磨损。设计问题线路设计不合理，转弯半径过小，坡度变化大。、、地层因（40%）软硬不均地层地下障碍物水位变化操作因素（35%）参数设置不当纠偏不及时经验不足设备因素（25%）测量误差系统故障刀具磨损主要原因分析纠偏原理与方法03纠偏原理与方法01纠偏原理通过调整推进液压缸的分区压力差，产生纠偏力矩，改变盾构机姿态。02力学分析F₁×L₁=F₂×L₂，通过力矩平衡实现姿态调整，其中F为推进力，L为力臂。03纠偏策略早预防、小调整、勤监测，避免大幅度纠偏