盾构施工技术之图文详解

1、盾构隧道施工法，阿拉新，作者，1806年，法国工程师麦克布鲁尼尔发现船板上有虫牙(船蛸)出洞。 船蛤是贝壳，头上有壳，穿过木板时液体涂在洞墙上形成坚韧的保护壳，防止木板因潮湿的膨胀而被压扁。 受蛀牙洞的挖掘的触发，蓝牙发现了盾构挖隧道的理由，在英国注册了专利。 一、盾构概要，一、盾构起源，1825年，蓝色隧道开始在伦敦的泰晤士河下修建高6.8m、宽11.4m的矩形盾构隧道，经过1.8年，到1843年，蓝色隧道将完成全长370m的隧道，隧道将通过5次特大涌水，吸引6人前往。 (具体请看网络视频：屏蔽的起源)到目前为止，屏蔽主要分为第一代为手堀式屏蔽，第二代为半机械式屏蔽，第三代为闭胸式屏蔽，第四

2、代为大断面、高智商、断面多样化屏蔽。 根据工作原理可分为土压力平衡式盾构机、泥水平衡式盾构机和复合式盾构机，我们的项目工程部现在使用的是土压力平衡式盾构机，今天要着重阐述土压力平衡式盾构机。 2、屏蔽的主要分类是，1974年日本东京使用了第一个土压力平衡式屏蔽，外径为3.72m。 土压力平衡式盾构机的工作原理是在盾构掘进时，其前端斩首大刀盘对土层土体进行旋转挖掘，挖掘的土体进入土仓。 土体充满土仓时，保持其被动土压与挖掘面的平衡，即机内压力、掌面土压与掌面水压的平衡，用刀架将掌面土体一个接一个地切削，慢慢向前方挖掘。 盾构机从前到后依次为刃盘、切口环(前盾)、应用备份环(中盾)、盾尾。 盾尾之

3、后是连接桥，连接桥与1#转向架相连，1#转向架之后是2#转向架、3#转向架、4#转向架、5#转向架的顺序。 3、盾构机的主要结构构成，表示各男公关的大的基本参数，1 )刀架，刀架包括焊接结构物和刀架。 刀架表面焊接有耐磨层，圆周区域有由耐磨栅构成的边缘。 通过旋转挖出的淤泥被运送到刀架的8个开口部。 刀盘的后部开口向内侧倾斜的构造，淤泥容易流动，容易流入螺旋输送机。 焊接的搅拌臂在刀架后面搅拌土质改良添加剂和挖出的淤泥。 2 )前盾、前盾也称为切口环，其中加入了主驱动和支撑螺旋输送机的铁元素骨的结构。 螺旋输送机从盾尾倾斜地连接着皮带运输机。 前盾前端呈锐形，防止淤泥粘结，促进淤泥流向底部的螺

4、旋输送机。 压力隔板将前盾的挖掘室和主室分离开来。 隔板上的门可以进入钻井室进行保养和检查。 另外，隔板上有几个开口，可以控制淤泥的改良程度和修理时作为输电线路的端子箱接头。 水、膨润土或泡沫通过安装的隔板上的四个混料器输送到钻井室。 由于混料器均匀分布，土仓内的淤泥被一盏茶搅拌。 3 )中盾、中盾也称为应用备份环，前盾和中盾用螺栓紧固焊接。 在中盾内配置了推进气缸支架和气管支架。 管子安装机包围曝光用相应的耳朵皮面和管子安装机梁连接。 连接推进气缸和盾尾的铰链气缸配置在中盾。 为了稳定岩石，用挖掘设备进行试掘，在中盾的屏蔽罩上焊接了带球阀的先进钻孔。 在中盾和盾尾之间使用了预密封。 如果密封

5、有问题，即使有脂润滑，水也能进入屏蔽的铰链密封上暂时保护可膨胀的紧急安全气囊密封，防止水的侵入。 气囊的最大膨胀压力是10bar。 注意：用安全气囊进行紧急密封时，不允许挖掘。 4 )盾尾、盾尾通过1.4个铰接气缸与中盾连接。 在盾尾的保护下，用管片组装机安装管片的盾尾部和安装的管之间用盾尾刷子密封。 4、护罩内部的主要结构，1 )刀盘和刀盘驱动，刀盘的旋转靠在护罩中心的轴承上。主轴承分为环形齿轮、外圈和中间的圆柱滚子，外圈由耳朵皮和屏蔽罩连接，环形齿轮和刀盘由螺栓连接。 8个液压马达通过行星齿轮驱动小齿轮，8个小齿轮使齿圈一起旋转，使刀盘和刀具旋转。 2 )推进气缸、推进气缸主要用于管的推进

6、和安装，护罩的前进推力由推进气缸赋予，护罩共有3.0个气缸，每个气缸的最大推力为1，1140 kn，气缸的最大行程为2000mm 3 )管件组装机，管件组装机用耳朵皮安装在屏蔽保护下的包围曝光上，管件组装机由托盘南朝梁、旋转信息帧、移动信息帧、带夹紧系统的交叉南朝梁构成。 管芯片组装机主要用于安装管芯片，在需要先行钻头的情况下，可以在管芯片组装机的适配器大板块上安装先行钻头设备。 管片装配机的运动状况是根据现有的条件特别设计的，能够正确地定位管片。 伸缩、旋转、移动等功能是成比例控制的，这些个移动功能的设定压力能够正确定位所有的零配件。 管片组装机通过安装在托盘南朝梁上的伸缩油，在盾尾和管片运

7、送车之间移动。 用手将吊螺丝拧入管片后，用管片输送机抓住管片，运到盾尾。 4 )螺旋输送机、螺旋输送机用于淤泥的输送，在前盾的底部安装螺旋输送机，螺旋输送机从分隔板到转向架沿中心线的仰角为230。5、盾构机各组件参数表参照附表1、6、盾构机的后定径套系统，后定径套系统共有2台电气瓶车和5台独立的转向架，各转向架设有盾构机前进所需的辅助装置。 另外，屏蔽工作所需的冷却水、新鲜空气、压缩空气、高压电缆都是通过转向架线路输送的，升温后的冷却水和污水是从屏蔽的屏蔽底部输送的。 转向架与软管安装机的包围曝光南朝梁相连，随着盾构机的掘进方向产生活动。 拖车走道儿铺设的轨道。 转向架的结构能够输送电动汽车第

8、二转向架，电动汽车能够输送管道片材、灰浆、备品和其他油料。 出土、管片保管隧道正式推进前，施工场所平整、硬化、维护。 在车站末端的供水井，分别设置集土坑、管片的保管场所、车辆的清扫设施、钻探机的场所。 组织专用运输车辆，按照规定的时间、路线及弃置场所运输淤泥。 二、盾构施工准备、一、地面施工准备、拉力赛调试每环云同步注水量为6.1 m3，根据实际需要设置两组搅拌系统，供盾构推进时注水使用。 为减少砂浆运输距离，拌合设备应设置在井口旁边，拌合设备应采用30m3/h全自动砂浆拌合站，以减轻劳动强度、减少灰尘飞扬，采用散装水泥、粉煤灰和膨润土，并在拌合站旁边加装仓库、堆沙场、集土坑隧道工程时在盾构左

9、右分别设置集土坑、在集土坑设置倒土架的实际经验表明，每一次出土量为7.0人左右，假定每一级最多可完成9次，土坑容积至少需要700m，可满足施工的连续性。 垂直运送，如果左右线的被照面间隔不超过23m，可以考虑设置门吊。 如果被照面的间隔超过23m，应该考虑使用2台超过门吊的最大摇镜头的门吊。 主要考虑门吊容易出土和垂直输送管片方便。 使用两台龙门吊时，架设龙门吊时，要考虑到龙门吊之间的间隔，保证两台龙门吊互不影响。 入、出口土体的加固，为了保证盾构的安全发送、接收，隧道入、出口土体必须具有良好的自立性和密实度，开口土体在通过盾构时不塌陷，地下水不流入末端供水井内，因此必须加固开口土体。 加固方

10、法一般采用打桩加固和冷冻法加固。 1 )发射台设置发射台作为转向架下井过渡手工工具及屏蔽机的载体，必须在屏蔽机及后定径套之前设置。发射台的设置要注意始发隧道所在线路的平平整整、竖曲线条件，确保屏蔽中心轴线的坡度适合隧道设计轴线的坡度，考虑到隧道后期的沉降因素，屏蔽中心轴线比设计轴线稍微上升1020mm，特别是在固定始发底座前应设计正确的位置，将高度和中心轴线等定位后，对发射台进行加固和固定，防止移动。 屏蔽发射台必须具有一盏茶的刚性和强度，钢轨必须是直溜溜的。2、井下工程准备、2 )盾构设置和在车站范围内与盾构掘进方向相反铺设8.0米的盾构转向架行走轨道，将轨道延长到起跑线。 安装完发射台后，

11、在其上放置路基箱板和枕木，并将车站底板和发射台之间用轨道和连接板连接起来，然后将转向架依次吊在起始井上，放置在起始包围曝光的轨道上，拖到车站内。 转向架下井结束后，拆下发射台的轨道、枕木及路基，并将其供给盾构机下井。 盾构机分段悬挂在供水井下，正确组装在供水井下的始发包围曝光，连接转向架，完成后，专业技术人员检查机械整体的调试。 注：屏蔽下井吊工序：组装下井的顺序为5#转向架4#转向架3#转向架2#转向架1#转向架连接轿箱管片搬运车螺旋输送机中盾前屏蔽线圈片安装机盾尾。 3 )安装应用备份系统屏蔽的应用备份系统，应满足屏蔽推进所需要的强度、刚性和平坦度。 应用备份系统由铁元素骨柱、后座底座、天

12、窗式反作用力信息帧、负极衬垫构成。 负环管片根据情况配合屏蔽的推进按环组装。 为了确保切口，负环管必须采用盖摇滾乐位于正上方的组装模式，第-8第-3环负环管仅组装下部的3块摇滾乐。 在云同步上，为了给盾构机提供一盏茶的反作用力，确保施工的安全，在第-3环负环管片中设置了144拱模具钢环，用钢支撑在负环钢管片上。 为了保证管点的正确度，组装第-8环负环管时必须正确控制底部标准布摇滾乐的位置。 此外，半钢环后钢管支撑要焊接牢固，确保应用备份系统可靠。应用备份系统的详情、屏蔽底座、4 )屏蔽就位姿势的测定研讨在挖掘屏蔽之前，测量屏蔽的姿势。 测量内容为纵斜、横向旋转角、平面偏差值、海拔偏差值、切开距

13、离，屏蔽姿势偏差应符合标准，测量结果报监理工程师审核。 (5)穴门密封装置，由于人孔的孔环直径和屏蔽罩上有环状的建筑空隙，为了防止在屏蔽的始端和施工中土体从该空隙流失漏水，为了保证能在屏蔽的尾通过后立即进行背密封填充，在车站施工时穴门环上设置环状的钢圈在护罩的前端通过嵌入穴门环上的钢圈，安装由层绝缘胶垫、圆环板、大板块和连接大头针等组成的前端密封装置，在施工阶段可以起到暂时的泥水防止、防漏胶的作用。 7、井口土体加固，8、盾构进入井口，运出地面，3、盾构推进施工，1、盾构掘进施工竖井，盾构掘进施工竖井，盾构满足钻探机设置和开挖施工要求； 3360井筒工艺3360沉箱法，满足井筒3360盾构隧道

14、开挖后进入井筒的盾构拆卸和过渡作业空间要求，地下连续墙围护，钢板桩围护，盾构掘进施工竖井，施工工艺：设置脚手架钻孔检测加固效果，挖孔门1 切取洞口混凝土，盾构开始前，在洞口打开1.6个观察孔，观察有无漏水现象，如有漏水现象，立即堵塞观察孔，采用冷冻法加固的洞口，继续冷冻，延长冻结时间。 用桩子加固的孔门，用注浆法止水，观察到孔不漏水。作业井按设计要求完成，经过验收，其标高、轴线、结构强度等各技术参数可满足设计和规范要求，可满足盾构施工各阶段的受力要求(端井结构尺寸和洞门中心经过讨论，满足设计要求)。 盾构机推进，到达的工程方案通过专门人才审查，审查意见已经执行，监理细则已经批准的测定、监视计划

15、得到批准，监视测量控制点被配置到监视计划通，初始值被测定，现场满足以下要求时开始发信：井下测量控制点被版结构， 固定要求的各末端措施(末端加固、降水、冷冻等)已经完成，各指标达到设计要求，有检测报告的洞门钻孔，未发现反常的情况，满足出发和到达要求的发送接收载体架已设计管理，结构强度满足要求的盾构隧道沿线建筑物， 调查了输油管道等设施的现状和承受变形能力，制定了切实可行的防御措施的施工现场技术基础(包括各施工技术和程序)已按要求完成，人员、机械、材料已按要求到达(已设置盾牌及大型起重设备，由有关部门验收)。 对该工程的潜在风险进行了辩证分析，制定了针对性、有操作的应急预案，实现了应急设备、材料、

16、人员、方案等的设计、专业施工方案和规范规定的其他要求。 (2)屏蔽件在孔内侧沿发射台轨道的直线方向焊接2个汽车自动防撞器，高度与轨道一致。 盾构初期掘进时的前期出土和管片下井由车站预约出土孔进行。 在转向架完全进入隧道后，出土和管片下井进入末端井的开口环。 叩头防止装置的详细情况是，屏蔽进入大厅后立即进行大厅面团儿的整理。 盾构机通过叩头防止装置时不旋转刀架。 初发时护罩压平，用刀盘切削土体。 由于位于加固区域内，土体坚硬，为了控制轴线，保护刀架，土压力应略低于理论值，保持在0.15MPa，推进速度不应该过快，在2.0cm/min以下的推进时如果用土体加固的话，在防护面罩的正面加起泡剂，挂在刀

17、架上的托出加强区后，为了防止盾构“磕头”，将平衡土的压力值设定得略高于理论值的盾构推进轴线略大于设计斜率。 根据云同步地层变形量等监测信息，及时调整平衡压力设定值、推进速度等施工参数。 护罩应注意护罩推进力不强于后侧结构，观察钢后侧的变形情况，如发现变形较大，应立即采取措施。 在负环管片之间衬上石棉垫绝缘胶垫减震垫。 开口处的孔环状钢板预约了2个开着的阀门1根。 盾尾全部开始时，固定扇板，开始盾尾浇注，填充盾尾后的空洞，阀出来后关闭阀，开始挖掘，开始向云同步浇注。 盾尾从作业井壁脱出后，调整孔环止水装置的圆环板，与孔门的特殊管片焊接，防止水、土流失造成的地面塌陷和下沉。 2、盾构掘进区间隧道采

18、用土压力平衡盾构掘进，土压力平衡是通过使盾构机切削的土壤充满密封仓库，保持适当的土压力平衡掘进面的土体，实现保护盾构机前方的掘进面的目的。 因此，在盾构推进过程中，要根据不同的地质、霸土厚度、地面建筑情况，结合地表隆起的监测结果调整土仓压力，保持推进速度相对平稳，控制每次的偏离量，减少土体紊乱，为管材组装创造良好的条件。 同步注水量应根据推进速度、径流量和地表监测数据及时调整，使施工轴线与设计轴线的偏差和地层变形控制在允许范围内。根据施工要求，起点100m的范围为试掘阶段，该阶段施工应认真控制推进参数，对推进的各技术参数(如推力、推进速度、出土量、正面土压力等)与地面沉降进行采集、统计、分析，掌握与地层相适应的盾构合理推进参数，确保后续施工(1)掘进土压力的控制：掘进时，如果是规定的掘进速度，土压力可以通过改变螺旋输送机的速度来控制。 螺旋输送机的速度快，淤泥排出快，土压力相应降低。 如果淤泥排出得慢，土压力就会相应上升。 一般来说，通过改变掘进速度也可以对土压力进行特罗尔。 掘进速度慢，土压力降低，掘进速度加快，土压力增加。 (2)出缺量的控制每1