盾构施工准备关键技术及控制要点[详细]

1、北京建工集团-北京长城B+B公司,盾构施工准备、关键技术及控制要点 王锡军,1. 盾构施工准备 2. 施工工艺及控制要点 3. 施工测量与监控量测 4. 质量通病及预防措施 5. 主要风险及预防措施,目录,目录,全敞开式盾构,敞开式盾构,部分敞开式盾构（网格挤压式盾构）,闭胸式盾构,泥水加压平衡盾构,土压平衡盾构,复合盾构,盾构施工技术发展简述,微型盾构,双圆盾构,三圆盾构,子母式盾构,扩径盾构,球形盾构,地中直接对接盾构,矩形盾构,小半径曲线（急转弯）,V&H盾构,T型盾构,盾构施工准备,盾构施工准备主要包括如下几个方面: 技术准备 物资准备 人员准备 场地布置,盾构施工准备,盾构施工准备,

2、了解工程条件，包括水文地质条件、施工场地条件、管片运输与渣土消纳条件、噪音影响、供电、供水、排污条件、民扰、扰民问题、拆迁占地等； 地面建筑物与地下管线调查，地下管线必须逐一现场核实；在盾构掘进前必须进行地下空洞探测； 编制施工组织设计和临电施工组织设计 风险源识别与分析，编制专项方案(包括工程自身风险和盾构开仓检查、换刀带来的风险) 编制项目进度计划（特殊地层必须考虑刀盘、刀具检修以及由其引起的施工占地协调、管线改移等对整个工程工期的影响）,盾构施工准备,技术准备,制定盾构施工过程管理措施与控制目标 编制盾构施工辅助工程专项施工方案（包括盾构机及龙门吊、砂浆搅拌站等大型设备运输、组装及解体方

3、案、盾构始发和接收端头加固方案、始发与接收方案、联络通道和其它附属工程施工方案、弃土坑施工方案、盾构防水等、需要中途进行刀盘刀具检修的还需编制专项方案） 建立质量保证体系与绿色、环保和文明施工体系,盾构施工准备,盾构机及大型运输、吊装设备选用 盾构施工配套垂直运输设备、水平运输设备选型与采购（龙门吊、塔吊、电瓶车、管片车、渣土车等），需注意点 制造与采购工期，一般在6个月左右 电瓶车选择必须考虑多个工程的使用以及隧道纵坡对其牵引力的 影响 浆液制备与泵送设备（搅拌站、浆液输送泵、浆液车） 盾构始发、过站、接收用钢结构（反力架、反力环、机座、过站小车） 盾构机后配套管线及运输通道（供水管、排水管

4、、盾构机供电电缆、隧道内照明、轨道、枕木、走道板、管钩等）,盾构施工准备,物资准备,盾构配件及耗材（刀具、常用配件、盾尾密封油脂、泡沫、膨润土、润滑油脂等） 现场临时用电、临时用水材料，应急发电设备。 场地内装载、搬运设备（装载机、叉车、挖掘机） 工地通用机械（空压机、电焊机、切割机等）,盾构施工准备,建立组织机构 制定岗位职责 管理人员安全教育、业务培训 作业工人安全教育、业务培训 持证上岗 所有人员签订劳动合同，办理工伤等各项保险,盾构施工准备,人员准备,盾构施工场地布置应统筹考虑，协调合理，绿色施工。主要包括：垂直运输系统、拌浆系统、临时水电系统、冷却系统、排水系统、消防系统、弃土坑、管

5、片堆场及其他设施等。,沉淀池,冷却塔,弃土坑,搅拌站,管片堆场,充电间,50吨龙门吊,始发井,箱变,盾构施工准备,场地布置,盾构施工准备,场地布置,盾构施工准备,场地布置,盾构施工准备,场地布置,盾构施工准备,场地布置,盾构施工准备,盾构施工准备,盾构施工主要工艺流程有： 下井组装 联动调试 初始掘进 正常掘进 到达接收 解体吊装 盾构过站 管片生产,施工工艺及控制要点,盾构施工工艺及控制要点,施工工艺及控制要点,盾构下井组装调试流程图,施工工艺及控制要点,（二）轨道铺设,（一）始发基座安装,施工工艺及控制要点,下井组装,（四）电瓶车吊装下井,（三）台车吊装下井,施工工艺及控制要点,下井组装,

6、（六）中体吊装下井,（五）螺旋机吊装下井,施工工艺及控制要点,下井组装,（八）中、前体连接,（七）前体吊装下井,施工工艺及控制要点,下井组装,（九）刀盘吊装下井,（十）管片拼装机吊装下井,施工工艺及控制要点,下井组装,（十一）盾尾吊装下井,施工工艺及控制要点,下井组装,（十三）反力架安装（竖井内）,（十三）反力架安装（车站内）,施工工艺及控制要点,下井组装,吊装作业前，吊装方案必须经专家论证批准。 盾构吊装由具有资质的专业队伍作业，每班作业前按起重作业安全操作规程进行安全技术交底，严格按有关规定执行。 根据盾构机部件重量及场地条件确定吊车的吊装能力，经过验算选择合适的吊车。 吊装作业区应做地基

7、承载力检测，且保证作业区内地下无空洞，并铺设钢板，防止地层不均匀沉陷。 探明吊装作业区地面架空线与地下管线情况，对影响范围内的管线进行保护和监测。 盾体吊装前应对始发基座进行精确定位和固定牢固。 大件吊装时应对始发井进行严密的观测，掌握其变形与受力状态。 盾构吊装时，在大型部件上加4根缆绳，严格控制被吊部件的旋转、摆动，确保准确到达指定位置。,施工工艺及控制要点,下井组装控制要点,盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试。主要调试内容为:液压系统、润滑系统、冷却系统、配电系统、注浆系统、以及各种仪表的校正。着重观测刀盘转动和端面跳动是否符合要求。 空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负载调

8、试。负载调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力，使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。,检验盾构机供电系统、液压系统、弱电控制系统、同步注浆系统、泡沫系统、管片运输拼装系统等是否能够正常工作。 不仅对各个系统做单独调试，还必须做整机试运转，尤其注意刀盘能否正常转动。 联动调试必须由专业人员或在厂家指导下进行。,施工工艺及控制要点,联动调试内容,联动调试控制要点,整体始发,施工工艺及控制要点,初始掘进,初始掘进,分体始发,施工工艺及控制要点,分体始发,施工工艺及控制要点,分体始发,施工工艺及控制要点,分体始发,施工工艺及控制要

9、点,端头加固,在盾构始发和到达之前，一般要根据洞口地层的稳定情况评价地层，并采取有针对性的加固处理措施。加固区地层应满足强度和渗透性的要求，加固完成后要对地层进行取芯并进行强度试验。常用的加固方法有搅拌桩、旋喷桩、注浆法、SMW工法、冷冻法等。,加固后土体,旋喷桩加固,取芯检测,施工工艺及控制要点,始发准备,在围护结构破除后，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“低头”现象，需要在始发洞口内安设始发导轨。,洞口破除,根据经验，一般在盾构始发和到达前10天左右开始洞口围护结构的破除。,洞口破除,始发导轨安装,施工工艺及控制要点,始发准备,洞门密封装置的安装,洞口密封装置是为盾构在始发和到

10、达时防止浆液和泥水外泄所用，常用的有压板式和折页式两种。,密封装置,折页式,施工工艺及控制要点,始发准备,压板式,负环管片安装准备：一般情况下，负环管片在盾壳内的正常安装位置进行拼装。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏盾尾刷，保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木（或型钢），以使管片在盾壳内的位置得到保证。负环管片在盾构千斤顶作用下向后移动过程中，要注意不要使管片从盾壳内的方木（或型钢）上滑落。,随着负环管片和正环管片的安装，刀盘开始切削到土体，螺旋输送机开始出土，盾构开始掘进，直至初始掘进完成。,施工工艺及控制要点,负环拼装,始发掘进,洞口端头加固

11、应达到设计要求。 洞门破除前要进行加固区域的取芯试验和洞口水平打孔观察，确保洞门破除安全。洞门破除后，检查洞门内周边的钢筋等是否清除干净，以免妨碍盾构掘进时刀盘转动。 洞口密封装置的安装要牢固，采用压板式密封装置时，随着盾尾脱离或进入竖井，及时调整压板的位置。 负环管片拼装位置要准确，脱出盾尾后必须及时支撑、固定。,负环管片拼装,施工工艺及控制要点,始发准备及初始掘进控制要点,负环管片拼装,施工工艺及控制要点,盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发基座、始发洞口发生干涉或是否有其它异常情况，确保盾构安全的向前推进。

12、为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置,在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。 盾尾钢丝刷需安装牢固,在拼负环前人工将盾尾钢丝刷中填充满盾尾油脂。 盾构在未完全进入洞门前，在盾壳上焊接防扭转装置，并随盾构的推进逐次割除。 始发时盾构坡度可略大于设计坡度, 在穿越加固区域施工时,土压力设定值应略低于理论值,推进速度不宜过快, 施工过程中根据地层变形量等信息反馈,对土压力设定值、推进速度等施工参数进行调整。,施工工艺及控制要点,始发准备及初始掘进控制要点,盾构完全进入洞门12环后可进行初始注浆，选取注浆压力时要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的承受能力。前10环注浆压力不宜过高，宜采用速凝型浆液。

13、 在中心刀距离土面3040cm时，开始转动刀盘，并及时加入添加剂，并注意推力、刀盘扭矩的控制。 盾构在初始掘进阶段须对地表变形进行监测，沿轴线方向须布设沉降点，并加设横断面监测点。 盾构始发阶段应注意控制盾构推进的初始推力、刀盘扭矩等参数。,施工工艺及控制要点,始发准备及初始掘进控制要点,渣土改良 土压管理 掘进控制 注浆管理 管片拼装 开仓作业 控制要点,施工工艺及控制要点,正常掘进及控制要点,渣土改良是盾构顺利掘进的重要环节，常用的渣土改良材料有泡沫、膨润土、高分子材料等，施工中根据不同的地层，加入不同的渣土改良材料。北京地区的砂卵石地层一般通过同时添加泡沫和高密度膨润土也来改良土体，增加

14、土体流动性和粘滞力，降低刀盘、刀具磨损，并使砂子和卵石同时排出土仓。,施工工艺及控制要点,渣土改良,土压设定与土压修正 土压力P=P0=K0cz=K0(ihi)，i、hi为上覆土层的天然容重和土层厚度，K0 为侧压力系数。 在掘进施工之前，应根据沿线隧道埋深、地质和水文等参数，计算出土压设定值，列表以指导施工。盾构施工中的土压及其管理影响因素多、涉及面广、每个项目甚至不同的区段都有很大的变化，需要综合考虑方能取得一个合理的初始值，并在实施过程中逐步获得一个有效的土压值。一般按照静止土压值进行推进控制，土体自稳性好的以松弛土压值进行控制，特殊地段按照主动土压控制。 盾构掘进的出土管理 满足土压管

15、理下的合理出土速度，主要靠控制螺旋输送机的转速来调节，出土管理是进行土压管理的有效措施。,施工工艺及控制要点,土压管理,掘进时应控制好掘进方向，在直线掘进时避免盾构蛇行，在曲线掘进时适当设置变向提前量，尽量减小纠偏幅度。在盾构掘进中常纠偏、小角度纠偏从而达到减少地层扰动和地面沉降的效果。提前量的大小应在实践中不断总结，提前量应与隧道稳定时的反方向偏移量相吻合。 隧道曲线掘进和大角度纠偏易引起管片安装的错台和整体隧道的反方向偏移，也应引起高度重视。,施工工艺及控制要点,掘进控制,注浆管理,惰性浆液与硬性浆液 惰性浆液：优点-满足充填空隙的要求；对盾尾刷的危害小；不会“糊住”盾尾；缺点-凝固慢；稳

16、定管片作用差；易造成隧道的偏移，尤其是隧道纠偏和曲线掘进时。硬性浆液：优缺点与惰性浆液正好相反。,注浆量及注浆压力 考虑到纠偏引起的地层损失、盾构壳体拖泥引起的地层损失、浆液体积收缩和具体的地层特点等因素，注浆时实际注浆量应为理论空隙体积的120180，通常采用150。注浆压力应为保证足够注浆量的最小值，同时应与开挖仓内的土压力相匹配。注浆速度应是使浆液充填速度与盾构掘进速度一致。注浆速度过快，注浆压力必然上升，易造成盾尾漏浆；注浆速度过慢，注浆充填效果不易达到要求，易引起地面沉降。 二次补浆 盾构施工后期沉降(盾尾后30-40米范围内)主要来自土体固结。虽然沉降发展速度较慢，但累计值占到总沉

17、降量的30-50左右，及时二次补浆（特殊情况要三次补浆）是防止隧道后期沉降的有效措施。,施工工艺及控制要点,管片安装头必须拧紧，为避免管片旋转过程中安装头单独承受管片重量，应将四条压板均匀地接触管片，避免拼装过程中吊装头被拔出，破坏管片引起安全隐患。 管片拼装过程中，第一块管片的位置尤为重要，它决定本环其他管片的位置及缝的宽窄。管片高于前一环相邻管片则C块的位置不够，若低于相邻块，则造成纵缝过大，防水性能降低。因此，第一块应平整好，防止形成喇叭口。 连接螺栓应先逐步初步拧紧，脱出盾尾后再次拧紧。当后续盾构掘进至每环管片拼装之前，应对相邻已成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧，拧紧力矩达到

18、300NM。 管片C块安装方法为先纵向搭接1/3，然后安装器环向将C块推顶到预定位置再纵向插平。C块及B1，B2相应相邻面止水条，应在安装前涂润滑剂，润滑剂为黄油或肥皂液，在管片纵向止水条上涂抹好。 安装时注意小心轻放，避免损坏管片和止水条；其他非操作人员不得进入安装区；吊运管片时，吊运范围内不得站人。,施工工艺及控制要点,管片拼装,盾构掘进过程中会遇到刀具磨损、刀盘结泥饼、泡沫管堵塞等情况，在广州、深圳等复合性地层中和北京砂卵石地层中施工时这些问题较易发生，需要进仓作业才能解决问题，开仓作业分为常压开仓和压气开仓。,常压开仓,气体检测,常压开仓作业,施工工艺及控制要点,开仓作业,（1）首先视

19、开挖面地质情况决定是否向刀盘前方注入稠膨润土液，如开挖面为风化岩层不需注入，如松散地层则需注入，待挖掘室内排土完成后开始通风进行仓内气体监测，方法同常压开仓。排土完成后向挖掘室内充入压缩空气，调节到设定压力后观察压力是否稳定，压力稳定到设定值后需要进行地层稳定性试验，保压2小时后压力无变化且地层无异常方可进行下一步操作。 （2）压气人员3人一组，仓门开启后组长首先在仓门口观察开挖面的稳定情况，如发现围岩不稳定则立即关闭仓门，同时上报，待项目部及相关方研究后再进行下一步行动；初步判断围岩稳定后方可进行下一步工作。 （3）依据减压规范的来安排仓内作业人员的工作时间和减压时间；在压气作业过程中若有人

20、员感到身体不适时，应立即电话通知操仓员，操仓员安排该人员减压出仓。加、减压过程中人员感到身体不适时，应立即电话通知操仓员，操仓员应降低加、减压的速度。,压气开仓,施工工艺及控制要点,高度重视渣土改良：砂卵石地层必须注意卵石和砂子一起排出土仓，膨润土添加量不宜过大，防止刀盘“结泥饼”；粘土层中注意适当提高泡沫中空气的含量，防止刀盘“结泥饼” 。,施工工艺及控制要点,正常掘进控制要点,砂卵石地层刀盘照片,粘土地层刀盘照片,减小刀盘扭矩，降低刀盘磨损，可通过调整添加剂注入量、降低推进速度、选取合理的土压值来控制。一般刀盘扭矩控制在盾构机设计额定扭矩的60以内。 推力控制在盾构设计范围内，一般在设计总

21、推力的80以内。控制盾构的转动角，及时纠偏，保持良好的盾构掘进姿态。 加强管片等物资进场检查和管片拼装质量控制，做好管片选型。 加强出土管理与注浆管理，严格控制地面沉降。 如需进仓作业、严格按程序进行开仓作业。 做好盾构机及配套的龙门吊、砂浆站、电瓶车等设备的维修保养，确保连续快速施工。 加强对电瓶车驾驶人员的安全责任心教育，严格按照操作规程操作，严禁超速、超载运行，确保施工安全。 加强安全用电管理，尤其是对盾构机10KV高压电的管理。,施工工艺及控制要点,到达接收方式：一般采用直接接收的方式，特殊情况下可采用接收装置接收。,直接接收,接收装置接收,施工工艺及控制要点,到达接收,端头加固 洞口

22、破除 接收基座安装 洞口密封装置的安装,施工工艺及控制要点,到达接收准备,盾构推进至距接收井80100m时，进入盾构推进的到达施工阶段，进行全线贯通测量，根据盾构的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进，纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。 在盾构距离接收井5060m时，选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速度，以确保盾构掘进姿态良好为控制重点。 盾构刀盘距离贯通里程小于10m时，专人负责观测接收洞口的变化情况，始终保持与盾构司机联系，及时调整掘进参数。 在拼装的管片进入加固区域后，浆液宜改为速凝型浆液。 当最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次注浆孔，注入双液浆进行封堵。注浆的过程中要密切关注洞门的情

23、况，如发现有漏浆可立即停止注浆，等待浆液凝固后方可继续补注。 盾构机进入接收井后及时对洞门口附近土体进行二次回填注浆，避免洞口地面下沉。 盾构接收基座高程宜比隧道轴线略低35cm。 盾构到达前，现场准备砂袋、水泵、水管、方木等应急物资和工具。,施工工艺及控制要点,到达接收控制要点,吊装,刀盘解体,运输,中体解体,施工工艺及控制要点,解体吊装,盾构过站包括盾构主机过站、台车过站及盾构的检修等任务。盾构过站的移动方法多种多样，根据盾构移动的动力主要以辅助千斤顶顶推为主，也有以盾构机自身千斤顶做动力顶推。根据盾构托架与车站底板之间的滑移方式可分为托架下垫滑动托板式、托架带轮行走式和使用滚杠移动式等。

24、目前常见的为过站小车过站。,施工工艺及控制要点,盾构过站,盾构穿越暗挖风道,盾构过明挖车站,盾构过暗挖车站,盾构调头,施工工艺及控制要点,车站底板的准备，主要包括场地平整并在底板上铺设钢板，为盾构过站小车提供平整且强度足够的滚动面。 盾构平面移动和推进的准备，在过站小车下部铺垫钢板，并涂抹黄油，保证盾构能够平移。除此之外在底板 铺设的钢板上安装推进反力座，左右两个推进油缸在推进时，要保证盾构及过站小车左右两侧移动的同步性。 将盾构接收到过站小车并固定好，保证移动过程中盾构与过站小车不发生相对移动。 过站小车底部固定的钢板应打磨处理光滑。,施工工艺及控制要点,盾构过站控制要点,管片生产流程图,施

25、工工艺及控制要点,管片生产,施工工艺及控制要点,管片生产,施工工艺及控制要点,管片生产,施工工艺及控制要点,管片生产,施工工艺及控制要点,管片脱模,管片水养,施工工艺及控制要点,管片修饰打磨,管片抗渗试验,施工测量与监控,施工测量 施工测量要求 控制测量 导向系统 监控量测 沉降原因与机理 地层变形的规律 地面及建筑物沉降监测 成型管片的监测,施工测量与监控,施工测量与监控量测, 开挖时的水、土压力不平衡及超挖。 推进时围岩的扰动 盾构推进时，由于盾构的壳板与围岩摩擦和围岩的扰动从而引起地基下沉。特别是蛇行修正和曲线推进时引起的超挖，是产生围岩松动的原因。 盾尾空隙的发生和壁后注浆不充分、不同

26、步。 一次衬砌的变形及变位 接头螺栓紧固不足时，管片环容易变形，盾尾空隙的实际量增大，管片从盾尾脱出后外压不均等使衬砌变形或变位，从而增大地基下沉。 地下水位下降 来自开挖面的涌水或一次衬砌产生漏水时，地下水位下降而造成地基下沉。这一现象是由于地基的有效应力增加而引起固结沉降。,沉降原因与机理,施工测量与监控,隧道纵向的地基变形 随着盾构推进所发生的地基变形，上述各种原因引起的地基下沉或隆起现象重叠发生，其时序过程如图（盾构推进时地基变形的分类）所示，最后达到最终值。其中，、是盾构通过前，是通过中，、是通过后发生的下沉（隆起）现象。,盾构推进时地层变形的分类,地层变形规律,施工测量与监控,施工

27、过程中可通过监测结果来确认这些现象的有无及其程度，修正后续区段的施工方法。 先期沉降：是在盾构机到达前发生的下沉。对于砂质土，先期沉降是由地下水位下降引起的。对极软弱粘土，先期沉降则由于开挖面的过量取土而引起的。 开挖面前部下沉（隆起）：是在盾构开挖面即将到达 之前发生的下沉或隆起。开挖面的水土压力不平衡是其发生的原因。 通过时下沉（隆起）：盾构通过时发生的下沉或隆起。 盾构外周面与围岩发生摩擦，或超挖使围岩扰动是其发生的主要原因。 盾尾空隙下沉（隆起）：盾尾刚刚通过发生的下沉或隆起，是由于盾尾空隙的产生引起应力释放或壁后注浆压力过大而产生的。地基下沉的大部分都是这种盾尾空隙下沉。 后续下沉：

28、是软弱粘土中出现的现象，主要是由于盾构推进引起整个地基松弛或扰动而发生的。可持续到盾构通过后34个月。,地层变形规律,施工测量与监控,盾构机每掘进2030环后应对已成型管片进行水平方向和垂直方向的测量。并且应在一周内重复监测一次，测量结果经计算后与DTA数据进行比较，可以直观的看出盾构掘进方向的正确与否。通过前后两次管片测量数据的比较可以计算出管片的上浮量，根据这个上浮量可以指导盾构机掘进时的姿态控制。,成形管片监测,施工测量与监控,质量通病与防范措施,质量通病及防范措施,盾构基座变形 盾构后靠支撑位移及变形 盾构出洞段轴线偏离设计 盾构进洞时姿态突变 盾构掘进轴线偏差 注浆效果不佳 单液注浆

29、浆管堵塞 双液注浆浆管堵塞 管片端面不平整 纵缝质量不符合要求 环缝质量不符合要求 错缝拼装管片碎裂 圆环整环旋转 管片椭圆度过大 管片接缝渗漏,质量通病及防范措施,质量通病及防范措施,原因分析： 盾构基座的中心夹角轴线与隧道设计轴线不平行，盾构在基座上纠偏产生了过大的侧向力； 盾构基座的整体刚度、稳定性不够，或局部构件的强度不足； 盾构姿态控制不好，盾构推进轴线与基座轴线产生较大夹角，致使盾构基座受力不均匀； 对盾构基座的固定方式考虑不周，固定不牢靠。,在盾构进出洞过程中，盾构基座发生变形，使盾构掘进轴线偏离设计轴线。,盾构基座变形,质量通病及防范措施,预防措施： 盾构基座形成时中心夹角轴线

30、应与隧道设计轴线方向一致，当洞口段隧道设计轴线处于曲线状态时，可考虑盾构基座沿隧道设计曲线的切线方向放置，切点必须取洞口内侧面处； 基座框架结构的强度和刚度能克服出洞段穿越加固土体所产生的推力； 合理控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致； 盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实，保证接触面积满足要求。,质量通病及防范措施,在盾构出洞过程中，盾构后靠支撑体系在受盾构推进顶力的作用后发生支撑体系的局部变形或位移。,原因分析： 盾构推力过大，或受出洞千斤顶编组影响，造成后靠受力不均匀、不对称，产生应力集中； 盾构后靠混凝土充填不密实或填充的混凝土强度不够； 组成后靠体系的部

31、分构件的强度、刚度不够，各构件间的焊接强度不够； 后靠与负环管片间的结合面不平整。,后背支撑位移及变形,质量通病及防范措施,预防措施： 在推进过程中合理控制盾构的总推力，且尽量使千斤顶合理编组，使之均匀受力； 采用素混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙，除充填密实外，还必须确保填充材料强度，使推力能均匀地传递至工作井后井壁。在构件受力前还应做好填充混凝土的养护工作； 对体系的各构件必须进行强度、刚度校验，对受压构件一定要作稳定性验算。各连接点应采用合理的连接方式保证连接牢靠，各构件安装要定位精确，并确保电焊质量以及螺栓连接的强度； 尽快安装上部的后盾支撑构件，完善整个后盾支撑体系，以便开启盾

32、构上部的千斤顶，使后盾支撑系统受力均匀。,质量通病及防范措施,盾构出洞推进段的推进轴线上浮，偏离隧道设计轴线较大，待推进一段距离后盾构推进轴线才能控制在隧道轴线的偏差范围内。,原因分析： 洞口土体加固强度太高，使盾构推进的推力提高。而盾构刚出洞时，开始几环的后盾管片是开口环，上部后盾支撑还未安装好，千斤顶无法使用，推力集中在下部，使盾构产生一个向上的力矩，盾构姿态产生向上的趋势； 盾构正面平衡压力设定过高导致引起盾构正面土体拱起变形，引起盾构轴线上浮；,盾构出洞段轴线偏离设计,质量通病及防范措施,预防措施： 正确设计出洞口土体加固方案，设计合理的加固方法和加固强度。施工中正确把握加固质量，保证

33、加固土体的强度均匀，防止产生局部的硬块、障碍物等； 施工过程中正确地设定盾构正面平衡土压； 及时安装上部后盾支撑，改变推力的分布状况，有利盾构推进轴线的控制，防止盾构上浮现象； 正确操作盾构，按时保养设备，保证机械设备的完好。, 未及时安装上部的后盾支撑，使上半部分的千斤顶无法使用，将导致盾构沿着向上的趋势偏离轴线； 盾构机械系统故障造成上部千斤顶的顶力不足。,质量通病及防范措施,盾构进洞后，最后几环管片往往与前几环管片存在明显的高差，影响了隧道的有效净尺寸。,示意图,盾构进洞时姿态突变,质量通病及防范措施,原因分析： 盾构进洞时，由于接收基座中心夹角轴线与推进轴线不一致，盾构姿态产生突变，盾

34、尾使在其内的圆环管片位置产生相应的变化； 最后两环管片在脱出盾尾后，与周围土体间的空隙由于洞口处无法及时地填充，在重力的作用下产生沉降。,预防措施： 盾构接收基座要设计合理，使盾构下落的距离不超过盾尾与管片的建筑空隙； 将进洞段的最后一段管片，在上半圈的部位用槽钢相互连结，增加隧道刚度； 在最后几环管片拼装时，注意对管片的拼装螺栓及时复紧，提高抗变形的能力； 进洞前调整好盾构姿态，使盾构标高略高于接收基座标高。,质量通病及防范措施,掘进过程中，盾构推进轴线过量偏离隧道设计轴线，影响成型隧道的轴线。,原因分析： 盾构超挖或欠挖，造成盾构在土体内的姿态不好，导致盾构轴线产生过量的偏移； 盾构测量误

35、差，造成轴线的偏差； 盾构纠偏不及时，或纠偏不到位； 盾构处于不均匀土层中，即处于两种不同土层相交的地带时，两种土的压缩性、抗压强度、抗剪强度等指标不同；,盾构掘进轴线偏差,质量通病及防范措施,原因分析： 盾构处于非常软弱的土层中时，如推进停止的间歇太长，当正面平衡压力损失时会导致盾构下沉； 拼装管片时，拱底块部位盾壳内清理不干净，有杂质夹杂在相邻两环管片的接缝内，就使管片的下部超前，轴线产生向上的趋势，影响盾构推进轴线的控制； 同步注浆量不够或浆液质量不好，泌水后引起隧道沉降，而影响推进轴线的控制； 浆液不固结使隧道在大的推力作用下引起变形。,质量通病及防范措施,预防措施： 正确设定平衡压力

36、，使盾构的出土量与理论值接近，减少超挖与欠挖现象，控制好盾构的姿态； 盾构施工过程中经常校正、复测及复核测量基站； 发现盾构姿态出现偏差时应及时纠偏，使盾构正确地沿着隧道设计轴线前进； 盾构处于不均匀土层中时，适当控制推进速度，多用刀盘切削土体，减少推进时的不均匀阻力。也可以采用向开挖面注入泡沫或膨润土的办法改善土体，使推进更加顺畅； 当盾构在极其软弱的土层中施工时，应掌握推进速度与进土量的关系，控制正面土体的流失； 拼装拱底块管片前应对盾壳底部的垃圾进行清理，防止杂质夹杂在管片间，影响隧道轴线； 在施工中按质保量做好注浆工作，保证浆液的搅拌质量和注入的方量。,质量通病及防范措施,案例： 某市

37、地铁某标段，施工中由于盾构测量数据录入错误（曲线要素少输入“-”号），造成盾构机向反方向推进，成型隧道最大偏离设计轴线达到了1793mm，虽经调线处理，仍有70m隧道无法满足设计要求，需对成型隧道凿除后重建。既延误了工期，又造成了极大的经济损失。,盾构掘进轴线偏差,质量通病及防范措施,在盾构推进过程中，由于注浆浆液质量不好，使注浆效果不佳，引起地面和隧道的下沉。,原因分析： 注浆浆液配合比不当，与注浆工艺、盾构形式、周围土质不相适应； 拌浆计量不准，导致配合比误差，使浆液质量不符合要求； 原材料质量不合格； 运输设备的性能不符合要求，使浆液在运输过程中产生离析、沉淀。,注浆效果不佳,质量通病及

38、防范措施,预防措施： 根据盾构的形式、压浆工艺、土质情况、环境保护的控制要求及经济效益正确设计浆液配比，并通过试验，使其符合施工要求； 应在满足合理的精度前提下，考虑使用简单可靠的计量器具。同时应保养好计量器具，定时作检定。发现计量器具精度误差超标，应及时校正或换新 对拌浆材料的质量进行有效的管理。保证各种材料采购的渠道，并附有相应的质量保证单。应按规定对材料进行质量抽检； 拌浆设备的工作环境差，使用中要注意定期维修保养，经常清洗拌浆机。如在使用中机械发生故障应及时修复，不能让设备带病作业； 浆液的输送应视浆液的性能而定，选择合理的输送方法。用管路输送时，管子的直径要适当；用拌浆车输送时，拌浆

39、车上的拌浆机应有充分的搅拌能力 加强对拌制后浆液的检测，要确保浆液的质量符合施工所需。,质量通病及防范措施,采用单液浆注浆时浆管堵塞，无法注浆，甚至发生浆管爆裂的情况，严重影响施工质量和进度。,原因分析： 停止注浆的时间太长，留在浆管中的浆液结硬，引起堵塞； 浆液中的砂含量太高，沉淀在浆管中，使浆管通径逐渐减小，引起堵塞； 浆管的三通部位在压浆过程中有浆液积存，时间长了就沉淀凝固。,单液注浆浆管堵塞,质量通病及防范措施,预防措施： 停止推进时定时用浆液打循环回路，使管路中的浆液不产生沉淀。长期停止推进，应将管路清洗干净； 拌浆时注意配比准确，搅拌充分； 定期清理浆管，清理后的第一个循环用膨润土

40、泥浆压注，使注浆管路的管壁润滑良好； 经常维修注浆系统的阀门，使它们启闭灵活。,质量通病及防范措施,双液注浆时浆管堵塞，无法注浆，甚至发生浆管爆裂的情况，严重影响施工质量和进度。,原因分析： 长时间未注浆，浆管没有清洗，浆液在管路中结硬而堵塞管子； 两种浆液的注浆泵压力不匹配，B液浆的压力太高而进入A液的管路中，引起A液管内浆液结硬，堵塞管子； 管路中有支管时，清洗球无法清洗到该部位，使浆液沉淀而结硬。,双液注浆浆管堵塞,质量通病及防范措施,预防措施： 每次注浆结束都应清洗浆管，清洗浆管时要将橡胶清洗球取出，不能将清洗球遗漏在管路内引起更厉害的堵塞； 注意调整注浆泵的压力，对于已发生泄漏、压力

41、不足的泵及时更换，保证两种浆液压力和流量的平衡； 对于管路中存在分叉的部分，清洗球清洗不到，应经常性用人工对此部位进行清洗。,质量通病及防范措施,同一环管片在拼装完成后迎千斤顶一侧环面不在同一平面上，不同块之间有凹凸现象存在，给下一环的拼装带来影响。导致环向螺栓穿进困难，并造成管片碎裂等问题。,原因分析： 管片制作误差尺寸累积； 拼装时前后两环管片间夹有杂物； 千斤顶的顶力不均匀，使环缝间止水条压缩量不相同； 止水条粘贴不牢，拼装时翻到槽外，与前一环的环面不密贴，引起该块管片凸出； 成环管片的环、纵向螺栓没有及时拧紧及复紧。,管片端面不平整,质量通病及防范措施,预防措施： 拼装前检测前一环管片

42、的环面情况，决定本环拼装时纠偏量及纠偏措施； 清除环面和盾尾内的各种杂物； 控制千斤顶顶力均匀； 检查止水条的粘贴情况，保证止水条粘贴可靠； 盾构推进时骑缝千斤顶应开启，保证环面平整。,质量通病及防范措施,同环相邻的管片相互位置发生变动，致使纵缝出现了前后喇叭、内外张角、内弧面产生错台、纵缝过宽、两块管片相对旋转等质量问题。对隧道的防水、管片的受力都造成严重的危害。,原因分析： 拼装时管片没有放正，盾壳内有杂物，使拱底块管片放不到位或产生上翘、下翻，环面有杂物夹入环缝，也会使纵缝产生前后喇叭； 拼装时管片未能形成正圆，造成内外张角； 前一环管片的基准不准，造成新拼装的管片位置也不准； 隧道轴线

43、与盾构的实际中心线不一致，使管片与盾壳相碰，无法拼成正圆，只能拼成椭圆，纵缝质量也就无法保证。,纵缝质量不符合要求,质量通病及防范措施,预防措施： 拼装前做好盾壳与管片各面的清理工作，防止杂物夹入管片之间； 推进时勤纠偏，使盾构的轴线与设计轴线的偏差尽量减少，保证管片能够居中拼装，管片周围有足够的建筑空隙使管片能拼装成正圆； 环面的偏差及时进行纠正，使拼装完成的管片中心线与设计轴线误差减少，管片始终能够在盾尾内居中拼装； 管片正确就位，千斤顶靠拢时要加力均匀，除封顶块外每块管片至少要有两只千斤顶顶住； 盾构推进时骑缝的千斤顶应开启，保证环面平整。,质量通病及防范措施,拼装完成的两环管片间内弧面

44、不平，环高差过大。,环缝质量不符合要求,质量通病及防范措施,原因分析： 管片拼装的中心与盾尾中心不同心，管片与盾尾相碰，为了将管片拼装在盾尾内，将管片径向内移，造成过大的环高差； 管片拼装的椭圆度较大，造成环高差过大； 管片的环面与隧道轴线不垂直，如继续上一环的方向拼装将会与盾尾相碰，将管片向相反方向位移，造成过大的环高差； 管片在脱出盾尾后建筑空隙没有及时填充，管片在自重的作用下落低，造成环高差过大。,质量通病及防范措施,预防措施： 将管片在盾构内居中拼装，使管片不与盾构相碰； 保证管片拼装的整圆度； 纠正管片环面与隧道轴线的不垂直度； 及时、充足地进行同步注浆，用同步注浆的浆液将管片托住，

45、减少环高差； 严格控制盾构推进轴线和盾构姿态，确保管片能拼于理想的位置上。,质量通病及防范措施,错缝拼装的管片在拼装和盾构推进过程中产生裂缝，甚至断裂的情况。,错缝拼装管片碎裂,质量通病及防范措施,原因分析： 管片环面不平整，相邻管片迎千斤顶面有交错现象，使后拼上的管片受力不均匀，管片的表面会出现裂缝，盾构的推力较大时，会顶断管片； 拼装时前后两环管片问夹有杂物，使相邻块管片环面不平整，后拼装的管片在推进的时候就可能被顶断； 管片有上翘或下翻，使管片局部受力，造成破碎； 封顶块管片插入时，由于管片开口不够而使管片受挤压产生碎裂； 背后注浆压力过大，使管片受力过大而碎裂。,质量通病及防范措施,预

46、防措施： 每环管片拼装时都对环面平整情况进行检查，发现环面不平，及时地加贴衬垫予以纠正，使后拼上的管片受力均匀； 及时调整管片环面与轴线的垂直度，使管片在盾尾内能居中拼装； 拼装前做好清理工作； 封顶块拼装前，调整好开口尺寸，使封顶块管片顺利插入到位； 做好管片背后注浆压力管理，保证既能充分填充又不至于损坏成型管片。,质量通病及防范措施,拼装成环的管片与设计要求的拼装位置相比较，旋转了一定的角度，使盾构的后续车架及电机车轨道的铺设不平整，影响设备的运行，增加封顶成环的拼装难度，也使千斤顶在管片端面的支顶位置与设计不符而增加管片碎裂的风险。,原因分析： 千斤顶编组不合理使管片受力不均匀，管片产生

47、相对转动； 管片环面不正，千斤顶的顶力方向与环面不垂直，盾构推进时就会产生使管片转动的力矩，导致管片旋转； 拼装时管片的位置安放不准确，导致拼装时形成旋转； 管片上的螺栓孔和螺栓之间由于拼装需要，一般留有58mm的间隙，这样就给两环管片之间相互错动留有了条件，如果在管片就位时随意操作，就会引起旋转偏差；,环片整环旋转,质量通病及防范措施,预防措施： 控制好盾构推进的姿态，千斤顶编组情况要使推力的变化均匀，调整好管片环面的角度，减少推进过程中产生的转动力矩； 拼装管片时管片要放置正确，千斤顶靠拢时要有足够的顶力使管片不发生相对滑动； 拼装机操作时要动作平缓，旋转缓慢，这样有利于拼装的准确性； 对

48、已成环的管片的旋转情况要经常进行测量，并及时纠正； 经常变换管片拼装的顺序。,原因分析： 后拼装的管片与已就位的管片发生碰撞，使已拼装的管片发生移位，如果长时间采用相同的顺序拼装管片，管片向同一方向发生旋转偏差，累积的偏差量就较大。,质量通病及防范措施,拼装完成的管片的水平直径和垂直直径相差过大，导致椭圆度超过标准。,原因分析： 管片的拼装位置中心与盾尾的中心不同心，管片无法在盾尾内拼装成正圆，只能拼装成椭圆形； 管片的环面与盾构轴线不垂直，使管片与盾构的中心不同心； 单边注浆使管片受力不均匀。,管片椭圆度过大,质量通病及防范措施,预防措施： 经常纠正盾构的轴线，使盾构沿着设计轴线前进，管片能

49、居中拼装； 经常纠正管片的环面，使环面与盾构轴线垂直，管片始终跟随着盾构的轴线，使管片与盾尾的建筑空隙保持均匀； 注浆时注意注浆管的布置位置，使管片均匀受力。,质量通病及防范措施,地下水从已拼装完成管片的接缝中渗漏进入隧道。,管片接缝渗漏,质量通病及防范措施,原因分析： 管片拼装的质量不好，接缝中有杂物，管片纵缝有内外张角、前后喇叭等，管片之间的缝隙不均匀，局部缝隙太大，使止水条无法满足密封的要求。 管片碎裂，破损范围达到粘贴止水条的止水槽时，止水条与管片间不能密贴，水就从破损处渗漏进隧道； 纠偏量太大，所贴的楔子垫块厚度超过止水条的有效作用范围； 止水条粘贴质量不好，粘贴不牢固，使止水条在拼

50、装时松脱或变形，无法起到止水作用。,质量通病及防范措施,预防措施： 提高管片的拼装质量，及时纠正环面，拼装时保证管片的整圆度和止水条的正常工况，提高纵缝的拼装质量； 对破损的管片及时进行修补，运输过程中造成的损坏应在贴止水条以前修补好。对于因为管片与盾壳相碰而在推进或拼装过程中被挤坏的管片，也应原地进行修补，以对止水条起保护作用； 应严格按照粘贴止水条的规程进行操作，清理止水槽，胶水不流淌以后才能粘贴止水条； 管片拼装前对管片接缝处进行清洗，防止夹砂、夹泥造成止水条密封不严。,质量通病及防范措施,主要风险及防范措施,地质风险 机械风险 施工风险 环境风险,主要风险及防范措施,主要风险及防范措施

51、,由于地质勘探的局限性，盾构掘进过程中遇到未探测到的不良地质及地下障碍物的风险很大。,可能导致的后果： 盾构刀具损坏、刀盘磨损严重，不能正常掘进； 地面沉陷，引发管线事故； 建筑物损坏，人员伤亡。 案例： 某市地铁某标段盾构区间，地质报告显示穿越区多为粉质粘土、粉砂土及粉土，局部穿越风化岩石，个别部位有砂卵石层侵入隧道断面。施工中，当盾构左线掘进至第598环和第632环时发现硬岩，造成刀具严重磨损。,地质风险,主要风险及防范措施,预防措施： 施工前，通过地质补勘等方法，进一步查清隧道的地质条件，掌握尽可能详尽的地质资料； 施工中，利用盾构机本身的超前地质钻机及超声波等超前地质探测装置，提前探测

52、工作面前方地质情况，以便及时发现异常并采取措施进行处理。,主要风险及防范措施,盾构施工机械风险即盾构机选型风险。包括盾构机对地层的适应性和盾构机本身的可靠性。,可能导致的后果： 盾构机出现严重故障，不能正常掘进； 小故障频繁出现，严重影响施工进度； 对人身安全造成严重威胁。,机械风险,主要风险及防范措施,案例： 某市地铁某标段，选择土压平衡盾构机做试验性应用，配备面板形刀盘，开口率25%，刀盘开口能通过粒径240mm的卵砾石。 施工中，刀盘外缘钢板磨损变形，螺旋输送机磨损严重，刀盘和刀具也磨损严重。在至少2次系统换刀之后，一共掘进了395m。,主要风险及防范措施,预防措施： 认真研究工程地质和

53、水文地质条件，根据类似工程特点，明确工程施工对盾构机性能和功能要求，盾构机必须有应付突发事故的设备配置； 保证盾构机推进不出现无法现场维修更换的机械故障，要求盾构机主要部件原材料性能优良，无损伤；各种元件要可靠，在恶劣环境中能保证良好性能； 盾构机必须具有满足人员带压进仓的保压装置。,主要风险及防范措施,盾构进出洞风险 盾构进出洞是盾构施工的一个重要环节，也是风险较大的一个环节。国内盾构法隧道多起事故均发生在盾构进出洞阶段。 危害： 洞口涌水、涌砂； 地面塌陷； 建筑物及管线破坏； 隧道或车站结构损坏。,施工风险,主要风险及防范措施,案例： 2008年07月22日，某市地铁某标段盾构区间正在始发的洞门密封下部出现大量涌水涌砂，在短短的30多分钟内，涌水量达到300多方，夹带的涌砂量达到160余方，涌水涌砂迅速灌满始发井区域的地坑，并漫到车站的其他底板上。,主要风险及防范措施,预防措施： 认真研究端头地层条件，制定安全可靠的地层加固方案，并严格按照方案实施； 加固完成后，开洞门前，必须检测加固效果，确认加固效果符合要求后再开洞门； 精确定位盾构机始发位置，保证帘布橡胶板发挥最优效果，避免推进时损坏洞门帘布橡胶板； 控制推力、扭矩，放缓速度，尽量减少对土体的扰动。