盾構法隧道結構

地下建筑結構主講教師：xx第10章盾構法隧道結構第10章盾構法隧道結構盾構法(shieldmethod)采用盾構為施工機具，在地層中修建隧道和大型管道的一種暗挖式施工方法。施工時在盾構前端切口環(huán)的掩護下開挖土體，在盾尾的掩護下拼裝襯砌（管片或砌塊）。在挖去盾構前面土體后，用盾構千斤頂頂住拼裝好襯砌，將盾構推進到挖去土體空間內，在盾構推進距離達到一環(huán)襯砌寬度后，縮回盾構千斤頂活塞桿，然后進行襯砌拼裝，再將開挖面挖至新的進程。如此循環(huán)交替，逐步延伸而建成隧道。第10章盾構法隧道結構

歷史和發(fā)展用盾構法修建隧道已有150余年的歷史。最早進行研究的是法國工程師M.I.布律內爾，他由觀察船蛆在船的木頭中鉆洞，并從體內排出一種粘液加固洞穴的現(xiàn)象得到啟發(fā)，在1818年開始研究盾構法施工，并于1825年在英國倫敦泰晤士河下，用一個矩形盾構建造世界上第一條水底隧道(寬11.4米、高6.8米)。在修建過程中遇到很大的困難，兩次被河水淹沒，直至1835年，使用了改良后的盾構，才于1843年完工。其后P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底,用一個直徑2.2米的圓形盾構建造隧道。1847年在英國倫敦地下鐵道城南線施工中，英國人J.H.格雷特黑德第一次在粘土層和含水砂層中采用氣壓盾構法施工，并第一次在襯砌背后壓漿來填補盾尾和襯砌之間的空隙，創(chuàng)造了比較完整的氣壓盾構法施工工藝，為現(xiàn)代化盾構法施工奠定了基礎，促進了盾構法施工的發(fā)展。

第10章盾構法隧道結構

20世紀30～40年代，僅美國紐約就采用氣壓盾構法成功地建造了19條水底的道路隧道、地下鐵道隧道、煤氣管道和給水排水管道等。從1897～1980年，在世界范圍內用盾構法修建的水底道路隧道已有21條。德、日、法、蘇等國把盾構法廣泛使用于地下鐵道和各種大型地下管道的施工。1969年起，在英、日和西歐各國開始發(fā)展一種微型盾構施工法，盾構直徑最小的只有1米左右,適用于城市給水排水管道、煤氣管道、電力和通信電纜等管道的施工。第10章盾構法隧道結構

中國于第一個五年計劃期間，首先在遼寧阜新煤礦，用直徑2.6米的手掘式盾構進行了疏水巷道的施工。中國自行設計、制造的盾構，直徑最大為11.26米，最小為3.0米。正在修建的第二條黃浦江水底道路隧道，水下段和部分岸邊深埋段也采用盾構法施工，盾構的千斤頂總推力為108兆牛，采用水力機械開挖掘進。在上海地區(qū)用盾構法修建的隧道，除水底道路隧道外，還有地鐵區(qū)間隧道、通向河海的排水隧洞和取水管道、街坊的地下通道等。

第10章盾構法隧道結構

盾構法的優(yōu)越性盾構法施工得到廣泛使用，因其具有明顯的優(yōu)越性；①在盾構的掩護下進行開挖和襯砌作業(yè)，有足夠的施工安全性；②地下施工不影響地面交通,在河底下施工不影響河道通航；③施工操作不受氣候條件的影響；④產生的振動、噪聲等環(huán)境危害較小；⑤對地面建筑物及地下管線的影響較小。

第10章盾構法隧道結構

盾構隧道適用于軟土地區(qū)埋深大的隧道工程，可穿越江河、湖泊、海底、地面建筑物和地下管線密集區(qū)的下部。盾構是這種施工方法中最主要的施工機具，它是一個既能支撐地層壓力又能在地層中推進的鋼筒結構體——隧道掘進機。目前，盾構法建造的隧道主要用于水底公路隧道、地鐵區(qū)間隧道、電力電訊隧道、市政管線隧道和進水排水隧道等地下工程。

第10章盾構法隧道結構圖10.1盾構隧道示意圖盾構機圖片附1：武漢長江隧道工程

武漢長江隧道工程位于武漢長江大橋、長江二橋之間，建成后將成為連通武漢市長江兩岸中心城區(qū)的過江交通主干道。隧道起于漢口大智路銘新街平交口，止于武昌友誼大道東側，與規(guī)劃的沙湖路銜接。總建筑長度3630米，其中東線隧道長3295米，西線隧道長3303.6米，每線各設2車道，寬7米。并在漢口端設勝利街右進隧道匝道、天津路右出隧道匝道，在武昌端設友誼大道南北方向右進匝道和右出匝道各兩條，疏解交通車流。

附1：武漢長江隧隧道工程工程概算總投投資20.486億。隧道的越越江段為兩條條各長約2537米的圓形斷面面隧道，內徑徑10米，采用盾構構法施工，兩兩臺盾構機均均由武昌工作作井始發(fā)向漢漢口方向掘進進；兩岸段為為雙線矩形斷斷面，兩端引引道段為U形斷面，采用用明挖法施工工。附1：武漢長江隧隧道工程武漢長江隧道道于2004年11月開工，預計計2008年8月建成通車。。工程采用并并肩的東線、、西線兩臺盾盾構機，按安安全間距分先先后從江南向向江北掘進。。東線的“長長江一號”盾盾構機率先投投入使用，進進入長達2538米的盾構施工工段。“長長江一號”盾盾構機為高性性能復合式泥泥水平衡盾構構機，直徑11.38米、長57米、重1100噸，是目前世世界上最先進進的隧道掘進進機。“長江江一號”盾構構機將穿越寬寬約1400米的高水壓、、強透水的長長江江底地層層，最深施工工處在水下近近60米，施工難度度堪稱國內之之最。長江隧道北出出口長江隧道南出出口武漢長江隧道道工程開挖現(xiàn)現(xiàn)場掘進中的長江隧道工程程第10章盾構法隧隧道結構盾構法隧道的的設計內容基基本上可以分分為三個階段段進行：第一階段為隧隧道的方案設設計，以確定定隧道的線路路、線形、埋埋置深度以及及隧道的橫斷斷面形狀與尺尺寸等；第二階段為襯襯砌結構與構構造設計，其其中包括管片片的分類、厚厚度、分塊、、接頭形式、、管片孔洞、螺孔等；第三階段為管管片內力的計計算及斷面設設計。第10章盾構法隧隧道結構本章主要介紹紹以下內容：：1.盾構的構造、、分類與選型型及適用范圍圍；2.盾構隧道襯砌砌斷面的型式式與選型、襯襯砌分類、襯襯砌防水；3.盾構施工的準準備工作，盾盾構的推進、、隧道襯砌的的拼裝及襯砌砌壁后的壓漿漿；4.盾構掘進中的的輔助施工方方法；5.工程實例。第10章盾構法隧隧道結構圖10.2§10.1盾構的構造、、分類和選型型§10.1.1盾構的基本構構造一盾構的外形形和材料1.盾構的外形盾盾構的外形就就是指盾構的的斷面形狀，，有圓形、雙雙圓、三圓、、矩形、馬蹄蹄形、半圓形形或與隧道斷斷面相似的特特殊形狀等。。2.制造盾構的材材料盾盾構主要要用鋼板（單單層厚板或多多層薄板）制制成，鋼板一一般用A3鋼。鋼板間連連接可采用焊焊接和鉚接兩兩種方法，大大型盾構考慮慮到水平運輸輸和垂直吊裝裝的困難，可可制成分體式式，到現(xiàn)場進進行就位拼裝裝，部件的連連接一般采用用定位銷定位位，高強度螺螺栓聯(lián)接，最最后焊接成型型?！?0.1盾構的構造、、分類和選型型二、盾構的基基本構造（一）盾殼盾盾構的殼殼體由切口環(huán)環(huán)、支撐環(huán)和和盾尾三部分分構成，外殼殼采用鋼板焊焊接成整體，，如圖所示。。1.切口環(huán)部分它它位于盾構構的最前端，，用于開挖和和擋土，施工工時切入地層層并掩護開挖挖作業(yè)。切口口環(huán)前端設有有刃口，以減減少切土時對對地層的擾動動。切口環(huán)的的長度主要取取決于支撐、、開挖方法以以及挖土機具具和操作人員員的工作回旋旋余地。2.支撐環(huán)部分它它是盾構的的主體，內部部裝有千斤頂頂、舉重臂、、真圓保護器器等各種設備備，它緊接于于切口環(huán)后，，位于盾構的的中部，是一一個剛性較好好的圓環(huán)結構構。地層土壓壓力、所以千千斤頂?shù)捻斄ασ约扒锌?、、盾尾、襯砌砌拼裝時傳來來的施工荷載載均由支撐環(huán)環(huán)承擔。3.盾尾部分盾盾尾一般由盾盾構外殼鋼板板延長構成，，主要用于掩掩護隧道襯砌砌的安裝工作作。盾尾末端端設有密封裝裝置，以防止止水、土及注注漿材料從盾盾尾與襯砌之之間進入盾構構內。盾尾鋼鋼殼厚度從結結構上考慮盡盡可能減薄，，但它除承受受土壓力外，，遇到糾偏及及彎道施工時時，還有難以以估計的施工工荷載，受力力復雜，所以以其厚度應綜綜合考慮上述述因素。§10.1盾構的構造、、分類和選型型（二）推進系系統(tǒng)盾構的推進系系統(tǒng)由液壓設設備和盾構千千斤頂組成。。千斤頂數(shù)量量由設計總推推力和千斤頂頂類型確定，，其直徑宜小小不宜大，故故采用高壓液液壓系統(tǒng)提供供動力，其位位置應均勻地地安裝在盾殼殼支撐環(huán)的內內周，方向與與隧道軸線平平行。（三）正面支支撐系統(tǒng)開挖面支撐系系統(tǒng)類型有千千斤頂類、刀刀盤面板類和和網格類。此此外，采用氣氣壓法施工時時由壓縮空氣氣提供的壓力力也可使開挖挖面保持穩(wěn)定定。開挖面支支撐上常設有有土壓計，以以監(jiān)測開挖面面土體的穩(wěn)定定性。（四）襯砌拼拼裝系統(tǒng)襯砌拼裝系統(tǒng)統(tǒng)的主要設備備為襯砌拼裝裝器（俗稱舉舉重臂）和真真圓保持器。。襯砌拼裝器器是一種專用用的機械手，，用于鉗住管管片并使其平平轉、升舉和和旋轉，使使管片能按預預定的位置就就位，并安全全、迅速地拼拼裝成環(huán)。一一般設置在盾盾尾或支撐環(huán)環(huán)內，也可安安裝在車架上上。真圓保持持器是使隧道道管片保持真真圓的裝置。。§10.1盾構的構造、、分類和選型型（五）液壓系系統(tǒng)液液壓系統(tǒng)由高高壓油泵、油油馬達、油箱箱、液壓閥及及管路等組成成，為千斤頂頂、舉重臂和和大刀盤等提提供動力。一一般油泵和油油箱設在盾構構后面的車架架上。

（六六）操作系統(tǒng)統(tǒng)操操作系系統(tǒng)控制盾構構掘進機的工工作狀態(tài)。§10.1盾構的構造、、分類和選型型§10.1.2盾構的分類和和適用范圍盾構可可按開開挖方方式、、擋土土方式式及其其工作作加壓壓的方方式分分類，，如下下表所所示：：按開挖方式分類按擋土形式分類按工作面加壓方式分類1.手掘式盾構

2.半機械式盾構

3.機械式盾構1.開放式

2.密閉式1.氣壓式

2.泥水加壓式

3.削土加壓式

4.加水式

5.加泥式

6.高濃度泥水加壓式§10.1盾構的的構造造、分分類和和選型型一、手手掘掘系統(tǒng)統(tǒng)盾構構1.手掘式式盾構構手手掘盾盾構是是最原原始的的一類類盾構構，其其構造造簡單單，配配備較較少，，造價價低，，目前前在地地質條條件較較好的的工程程中仍仍廣泛泛使用用。盾盾構頂頂部有有活動動前檐檐以支支護上上部土土體。。挖土土由人人工從從上往往下進進行，，每隔隔2～3m設一作作業(yè)平平臺，，可適適應各各種復復雜地地層，，開挖挖面可可根據據地質質條件件全部部敞開開，也也可采采用正正面支支撐，，隨開開挖隨隨支撐撐。施施工人人員可可觀察察到地地層變變化情情況，，遇到到樁、、孤石石等地地下障障礙物物時，，比較較容易易處理理，容容易進進行盾盾構糾糾偏，，也便便于在在曲線線段施施工。?！?0.1盾構的的構造造、分分類和和選型型2.擠壓式式盾構構擠擠壓式式盾構構分為為全擠擠壓及及半擠擠壓兩兩種，，前者者將手手掘式式盾構構的開開挖工工作面面用胸胸板封封閉起起來，，把土土層擋擋在胸胸板外外，沒沒有水水土涌涌入及及土體體坍塌塌的危危險，，并省省去了了出土土工序序。后后者在在封閉閉胸板板上局局部開開孔，，土體體從孔孔中擠擠入盾盾構，，裝車車外運運，省省去了了人工工開挖挖，勞勞動條條件比比手掘掘式盾盾構大大為改改善，，效率率也成成倍提提高。。擠壓壓式盾盾構僅僅適用用于軟軟弱可可塑的的粘性性土層層?！?0.1盾構的的構造造、分分類和和選型型3.網格式式盾構構網網格格式盾盾構在在開挖挖面裝裝有鋼鋼制的的開口口格柵柵，當當盾構構向前前推進進時，，土被被網格格切成成條狀狀，進進入盾盾構后后運走走，當當盾構構停止止推進進時，，網格格起到到擋土土的作作用，，有效效地防防止開開挖面面坍塌塌。這這種盾盾構對對土體體的擠擠壓作作用比比擠壓壓式小小，因因而引引起的的地表表變形形也小小些。。網格格式盾盾構只只適用用于軟軟弱可可塑的的粘性性土層層，當當?shù)貙訉雍畷r，，尚需需要輔輔以降降水、、氣壓壓等措措施。。§10.1盾構的的構造造、分分類和和選型型二、半半機機械式式盾構構在在手掘掘式盾盾構正正面裝裝上挖挖土機機械和和出土土裝置置，即即成為為半機機械式式盾構構。挖挖土裝裝置有有鏟斗斗式、、切切削式式和混混合式式三種種形式式。鏟鏟土式式適用用于粘粘土和和砂礫礫混合合層，，切削削式適適用于于硬粘粘土和和硬砂砂土層層，混混合式式適用用于自自立性性較好好的土土層。。如遇遇土質質堅硬硬可安安裝軟軟巖掘掘進機機的切切削頭頭子。。其適適用范范圍基基本上上與手手掘式式盾構構一樣樣?！?0.1盾構的的構造造、分分類和和選型型三、機機械械系統(tǒng)統(tǒng)盾構構1.機械式式盾構構在在手手掘式式盾構構的切切口環(huán)環(huán)部分分，安安裝與與盾構構直徑徑大小小相同同的旋旋轉大大刀盤盤，對對土體體進行行全斷斷面面開挖挖的盾盾構，，稱為為機械械式盾盾構。。它適適用于于各類類土層層，尤尤其適適用于于極易易坍塌塌的砂砂性土土層中中的長長隧道道，可可連續(xù)續(xù)掘進進挖土土。由由刀盤盤切削削產生生的土土經過過刀盤盤上的的預留留槽口口進入入土艙艙，提提升和和流入入漏斗斗后，，再通通過傳傳送帶帶運人人出土土車。。這類類盾構構有作作業(yè)環(huán)環(huán)境好好、省省力、、省時時、省省工、、效率率高、、后續(xù)續(xù)設備備多、、發(fā)生生偏差差時難難糾偏偏、造造價高高等特特點。。§10.1盾構的的構造造、分分類和和選型型2.泥水加加壓盾盾構泥泥水水加壓壓盾構構就是是在機機械式式盾構構大刀刀盤后后面設設置一一道隔隔板，，隔板板與刀刀盤之之間作作為泥泥水室室，，在開開挖面面和泥泥水室室中充充滿加加壓的的泥水水，通通過加加壓作作用，，保證證開挖挖面土土體的的穩(wěn)定定。盾盾構推推進時時開挖挖下來來的土土體進進入泥泥水室室，由由攪拌拌裝置置進行行攪拌拌，攪攪拌后后的高高濃度度泥水水用流流體輸輸送系系統(tǒng)送送出地地面，，把送送出的的濃泥泥水進進行水水土分分離，，然后后把分分離后后的泥泥水再再送入入泥水水室，，不斷斷循環(huán)環(huán)使用用，其其全部部工程程均由由中央央控制制臺綜綜合管管理，，可實實現(xiàn)施施工自自動化化。其其適用用于以以砂性性土為為主的的洪積積地層層，也也較適適用于于以粘粘性土土為主主的沖沖擊地地層，，但泥泥水處處理費費用較較高。。§10.1盾構的的構造造、分分類和和選型型3.土壓平平衡盾盾構土土壓平平衡盾盾構前前端有有一個個全斷斷面切切削刀刀盤，，盾構構的中中心或或下部部有長長筒形形螺旋旋運輸輸機的的進土土口，，其出出土口口在密密封艙艙外。。所謂謂土壓壓平衡衡，就就是用用刀盤盤切削削下來來的土土，如如同壓壓縮空空氣或或泥水水一樣樣充滿滿整個個密封封艙，，并保保持一一定壓壓力來來平衡衡開挖挖面的的土壓壓力。。其適適用于于變形形較大大的淤淤泥、、軟弱弱粘土土、粘粘土、、粉質質粘土土、粉粉砂、、粉細細砂等等土層層?！?0.1盾構的的構造造、分分類和和選型型§10.1.3盾構隧隧道襯襯砌一、襯襯砌斷斷面的的形式式與選選型（一））斷面面形式式根根據隧隧道的的使用用要求求、施施工技技術的的可能能、外外圍土土層的的特性性、隧隧道受受力等等因素素，其其斷面面一般般有圓圓形、、矩形形、半半圓形形、馬馬蹄形形等多多種形形式，，最常常用襯襯砌的的斷面面形式式是圓圓形。。因因為圓圓形隧隧道襯襯砌斷斷面有有以下下優(yōu)點點：（（1）可可以等等同地地承受受各方方向的的外部部壓力力。尤尤其是是在飽飽和含含水軟軟土地地層中中修建建地下下隧道道，由由于頂頂壓、、側壓壓較為為接近近、更更可顯顯示出出圓形形隧道道斷面面的優(yōu)優(yōu)越性性。（（2）施施工中中易于于盾構構推進進。（（3）便便于管管片的的制作作、拼拼裝。。（（4）盾盾構即即使發(fā)發(fā)生轉轉動，，對斷斷面的的利用用也毫毫無妨妨礙。?！?0.1盾構的的構造造、分分類和和選型型（二））內內部使使用限限界的的確定定隧道內內部輪輪廓的的凈尺尺寸應應根據據建筑筑限界界或工工藝要要求并并考慮慮曲線線影響響及盾盾構施施工偏偏差和和隧道道不均均勻沉沉降來來決定定。對對于地地鐵，，為了了確保保列車車安全全運行行，凡凡接近近地鐵鐵線路路的各各種建建筑物物（隧隧道襯襯砌、、站臺臺）及及設備備、管管線，，必須須與線線路保保持一一定距距離。。因此此，應應根據據線路路上運運行的的車輛輛在橫橫斷面面上所所占有有的一一定空空間，，正確確決定定內部部使用用限界界。1.車輛限限界車車輛輛限界界是在在平、、直線線路上上運行行中的的車輛輛可能能達到到的最最大運運動包包跡線線，就就是車車輛在在運行行中橫橫斷面面的極極限位位置，，車輛輛任何何部分分都不不得超超出這這個限限界。。2.建筑限限界建建筑限限界是是決定定隧道道內輪輪廓尺尺寸的的依據據，是是在車車輛限限界以以外一一個形形狀類類似的的限界界。任任何固固定的的結構構、設設備、、管線線都不不得侵侵入這這個限限界以以內。。建筑筑限界界是由由車輛輛限界界外增增加適適量安安全間間隙來來求得得的，，其值值一般般為150～200mm?！?0.1盾構的的構造造、分分類和和選型型三）單單雙雙層襯襯砌的的選用用應應根根據隧隧道的的功能能、外外圍土土層的的特點點、隧隧道受受力等等條件件，分分別選選用單單層裝裝配式式襯砌砌，或或在在單層層裝配配式襯襯砌內內再澆澆筑整整體式式混凝凝土、、鋼筋筋混凝凝土內內襯的的雙層層襯砌砌。雙雙層襯襯砌施施工周周期長長，造造價貴貴，且且它的的止水水效果果在很很大程程度上上還是是取決決于外外層襯襯砌的的施工工質量量、滲滲漏情情況，，所以以只有有當隧隧道功功能有有特殊殊要求求時，，才選選用雙雙層襯襯砌。。通常常在滿滿足工工程使使用要要求的的前提提下，，應優(yōu)優(yōu)先選選用單單層裝裝配式式鋼筋筋混凝凝土襯襯砌。。單層層預制制裝配配式鋼鋼筋混混凝土土襯砌砌的施施工工工藝簡簡單，，工程程施工工周期期短，，節(jié)省省投資資?！?0.1盾構的構造、分類類和選型二、襯砌分類1.鑄鐵管片鑄鑄鐵管管片強度高，易鑄鑄成薄壁結構，管管片重量輕，搬運運安裝方便，管片片精度高外形準確確，防水性能好。。但加工設備要求求高，造價大。該該管片需翻砂成型型后用大型金屬切切削機械加工?！?0.1盾構的構造、分類類和選型圖10.3鑄鐵管片§10.1盾構的構造、分類類和選型2.鋼管片主主要用型鋼鋼或鋼板焊接加工工而成，其強度高高、延性好、運輸輸安裝方便，精度度稍低于鑄鐵管片片。但在施工應力力作用下易變形，，在地層內也易銹銹蝕。§10.1盾構的構造、分類類和選型3.鋼筋混凝土管片該該種材料制作而成成的管片有一定強強度，加工制作比比較容易，耐腐蝕蝕，造價低，是最最常用的管片形式式。但較笨重，在在運輸、安裝施工工工程中易損壞。?！?0.1盾構的構造、分類類和選型圖10.4鋼筋混凝土管片§10.1盾構的構造、分類類和選型4.擠壓混凝土襯砌這這是一類新工藝，，盾尾后部設有相相連接的滑模臺車車，盾構推進時混混凝土泵同時向盾盾尾連續(xù)壓注混凝凝土，形成襯砌，，并兼作盾構推進進的后座。這類襯襯砌的施工速度比比拼裝襯砌快，防防水效果更好，造造價也低。§10.1盾構的構造、分類類和選型三、襯砌防水（一）襯砌管片自自身防水管管片自身防水水主要靠提高混凝凝土抗?jié)B能力和管管片制作精度實現(xiàn)現(xiàn)。鋼筋混凝土管管片的抗?jié)B等級應應根據隧道埋深及及地下水壓力確定定，一般要求達到到S4～S8，混凝土級配需選選用干硬性密實級級配，且可摻入塑塑化劑，調整級配配，增加混凝土的的和易性，嚴格控控制水灰比，一般般不大于0.4。澆筑、養(yǎng)護、堆堆放和運輸中應嚴嚴格執(zhí)行質量管理理。近年來研制成成功的滲透型外防防水涂料，可用于于改善管片混凝土土的抗?jié)B性能。§10.1盾構的構造、分類類和選型（二）拼裝接縫縫防水1.密封墊防水

目前前已普遍使用彈性性密封橡膠條防水水，并以粘結力強強、延伸性好、耐耐久、能適應一定定量

變形的防水水材料嵌縫。彈性性密封墊防水條由由天然橡膠、合成成橡膠等制作，近近年來又采用了防防水性能好的遇水水膨脹橡膠。防水水條在管片拼裝前前粘貼于接縫面的的預留溝槽內?！?0.1盾構的構造、分類類和選型2.嵌縫放水嵌嵌縫防水水作業(yè)一般在管片片拼裝完成和變形形已達到相對穩(wěn)定定時進行。管片內內弧面邊緣留有嵌嵌縫槽，嵌縫材材料可選用乳膠水水泥、環(huán)氧樹脂和和焦油聚氨酯材料料等。最近研制成成功的遇水膨脹嵌嵌縫膏是一種較好好的嵌縫材料。3.螺栓孔防水管管片上上的螺栓孔也易滲滲漏水，需要采取取措施加以密封。。常見的做法是在在螺栓上穿上由合合

成樹脂或合成成橡膠類材料制作作的圓環(huán)形密封墊墊，然后擰緊螺母母，使其充填或覆覆蓋螺孔壁與螺桿桿之間的空隙，堵堵塞漏水通道。§10.2隧道法施工盾構法施工是在盾盾構保護下建造隧隧道的一種施工方方法。其特點是掘掘進地層、出土運運輸、襯砌拼裝、、接縫防水和盾尾尾間隙注漿充填等等主要作業(yè)都在盾盾構保護下進行，，同時需要隨時排排除地下水和控制制地面沉降，因而而盾構法施工是一一項施工工藝技術術要求高、綜合性性強的施工方法。。

盾構法施工的的主要施工程序：：

（1）建造豎井或基坑坑，作為盾構施工工的工作井；（（2）盾構掘進機安裝裝就位；

（3）盾構出洞口處的的土體加固處理；；

（4）初推段盾構掘進進施工，即包括推推進、出土、運土土、襯砌拼裝、盾盾尾注漿、軸線測測量等；

（5）盾構掘進機設備備轉換，即增加裝裝有動力、電器、、輔助工藝設備的的后車駕；（（6）隧道連續(xù)掘進施施工；

（7）盾構接收井洞口口的土體加固處理理；

（8）盾構進入接收井井，并運出地面。?！?0.2隧道法施工§10.2.1盾構法施工的準備備工作一、盾構拼裝和和拆卸的工作井在在盾構施工段的的始端和終端，要要建造豎井或基坑坑，用以進行盾構構安裝和拆卸。如如果盾構推進線路路特別長時，還應應設置檢修工作井井。這些豎井或基基坑都應盡量結合合隧道規(guī)劃線路上上的通風井、設備備井、地鐵車站、、排水泵房、立體體交叉、平面交叉叉、施工方法轉換換處等需要來設置置。作為拼裝和拆拆卸用的豎井，其其建筑尺寸應根據據盾構裝、拆及施施工來確定。盾構構拆卸井要滿足起起吊、拆卸工作的的方便，其要求一一般比拼裝稍低，，但應考慮留有進進行洞門與隧道外外徑間空隙充填工工作的余地?！?0.2隧道法施工二、盾構基座盾盾構基座在井內內用作安裝及穩(wěn)妥妥地擱置盾構，更更重要的是通過設設在基座上的導軌軌使盾構在施工前前獲得正確的導向向。因此，導軌需需要根據隧道設計計、施工要求定出出的平面及高程位位置進行測量定位位?；梢圆捎糜矛F(xiàn)澆鋼筋混凝土土或鋼結構。導軌軌一般布置在盾構構下部的90o范圍內，由兩根或或多根鋼軌組成。。基座除受盾構自自重外，還應考慮慮盾構切入地層后后，進行糾偏時產產生的集中荷載。?！?0.2隧道法施工三、盾構進出洞洞技術盾盾構進出洞洞是盾構法施工的的重要環(huán)節(jié)，涉及及到豎井洞門的形形式和盾構切口內內設備的布置，對對地面沉降及隧道道的防水都有很大大的影響。進出洞洞問題處理的好，，能減少許多"后患"，保證施工速度和和安全。1.盾構進出洞方法a.臨時基坑法b.逐步掘進法c.工作井進出洞法2.臨時封門的構造形形式a.鋼結構封門b.磚石或混凝土封門門§10.2隧道法施工四、盾構后座盾盾構剛開始掘進進時，其推力要靠靠工作井井壁來承承擔。因此，在盾盾構與井壁之間需需要傳力設施，此此設施稱為后座。。通常采用隧道襯襯砌管片或專用頂頂塊與頂撐作后座座。后座襯砌與后后座井壁之間的空空隙，一般采用澆澆筑低標號混凝土土來填平，使盾構構推力均勻地傳給給后座壁，將來拆拆除后座襯砌也較較方便。當盾構向向前掘進達到一定定距離，盾構頂力力可由隧道襯砌與與地層間摩阻力來來承擔時，后座即即可拆除?！?0.2隧道法施工§10.2.2盾構推進一、盾構開挖方方法1.敞開式開挖手手掘掘式及半機械式盾盾構均為敞開式開開挖。這種方式適適用于地質條件好好，開挖面在掘進進中能維持穩(wěn)定或或在有輔助措施時時能維持穩(wěn)定的情情況。其開挖程序序一般是從頂部開開始逐層向下挖掘掘。若土質較差，，還可以借助支撐撐千斤頂加撐板對對開挖面進行臨時時支撐。根據其切切口長度，每環(huán)可可分幾次開挖和推推進。2.網格式開挖

網格格式開挖由網格梁梁與隔板將開挖面面分成許多格子。。開挖面的支撐作作用時由土的粘聚聚力和網格厚度范范圍內的阻力產生生的。當盾構推進進時，克服這項阻阻力，土體就從格格子里呈條狀擠出出來。要根據土的的性質，調節(jié)網格格的開挖面積。采采用網格式開挖時時，在所有千斤頂頂縮回之后，會產產生較大的盾構后后退現(xiàn)象，導致地地表沉降，因此施施工時要防止盾構構后退。§10.2隧道法施工工3.擠壓式開挖挖全全擠壓壓式和局部部擠壓式開開挖，由于于不出土或或只部分出出土，對土土層有較大大的擾動，，在考慮施施工軸線時時，應盡量量避開地面面建筑物。。局部擠壓壓施工時，，要嚴格控控制出土量量，以減少少和控制地地表變形。。全擠壓施施工時，盾盾構把四周周一定范圍圍內的土體體擠壓密，，由于只有有上部有自自由面，所所以大部分分土體被擠擠向地表，，部分則擠擠向盾尾及及盾構下部部，建筑空空隙自然得得到充填。。4.機械切削開開挖使使用用機械式盾盾構進行開開挖，它適適用于各類類土層，尤尤其適用于于極易坍塌塌的砂性土土層的長隧隧道，可連連續(xù)掘進挖挖土。由旋旋轉刀盤切切削產生的的渣土經過過刀盤上的的預留槽口口進入土艙艙，提升和和流入漏斗斗后，在通通過傳送帶帶運人出土土車。目前前采用的泥泥水加壓盾盾構、土壓壓平衡盾構構是這種開開挖方式的的典型例子子。§10.2隧道法施工工二、施工工管理1.土壓平衡式式盾構土土壓平衡式式盾構的施施工管理是是通過排土土機構的機機械控制方方式進行，，這種排土土機構可以以調整排土土量，使之之與挖土量量保持平衡衡，以避免免地面沉降降或對附近近構筑物造造成影響。。2.加泥式或加加泥漿式盾盾構加加泥泥或加泥漿漿式盾構為為了確保開開挖面的穩(wěn)穩(wěn)，在盾構構推進時進進行排土量量管理和土土壓管理。。排土量管管理以使掘掘進量和排排土量之間間取得平衡衡為目的；；土壓管理理以通過土土壓計測出出密封艙內內的泥土壓壓力來保持持土壓力平平衡為目的的?！?0.2隧道法施工工3.加水式盾構構加加水式盾盾構施工法法的開挖面面穩(wěn)定管理理有兩種方方式：一是是不間斷地地掌握盾構構掘進中的的掘土量量和排土量量之間的關關系，從而而將密封艙艙內的切削削土的積存存量保持在在最佳狀態(tài)態(tài)的排土率率管理；二二是保證同同地下水壓壓力取得平平衡的附加加水壓力管管理。4.泥水加壓平平衡式盾構構泥泥水加壓壓式盾構一一面要保持持泥水壓力力來平衡作作用于開挖挖面的外部部壓力，一一面又要向向前推進進，所以要要對開挖面面泥水壓力力、密封艙艙內的土壓壓力，以及及同掘土量量平衡的出出土量等進進行必要的的檢測和管管理。§10.2隧道法施工工三、盾構構操縱與糾糾偏1.盾構的操縱縱與偏向盾盾構操縱，，主要是使使盾構運動動軌跡始終終在設計軸軸線容許偏偏差值范圍圍內，達到到隧道襯砌砌拼裝在理理想的位置置上的目的的。盾構在在地層中推推進時，導導致偏向的的因素很多多，主要有有：a.地質條件的的因素由由于于地層土質質不均勻，，以及地層層有卵石或或其它障礙礙物，造成成正面及四四周的阻力力不一致。。b.機械設備的的因素各各千千斤頂工作作不同步，，由于加工工精度誤差差造成伸出出阻力不一一致，盾構構外殼形狀狀誤差、設設備在盾構構內安置偏偏重于某一一側，千斤斤頂安裝后后軸線不平平行。c.施工操作的的因素部部分分千斤頂使使用頻率過過高，導致致襯砌環(huán)縫縫的防水材材料壓密量量不一致，，累積后使使推進后座座面不正，，擠壓式盾盾構推進時時有明顯上上?。欢軜嫎嬒虏客馏w體如有過量量流失，引引起盾構下下沉。§10.2隧道法施工工2.盾構的糾偏偏a.千斤頂編組組的調整通通過調整整千斤頂?shù)牡木幗M，使使其千斤頂頂合力位置置與外力合合力位置組組成一個有有利于糾偏偏的力偶，，從而調整整高程位置置及平面位位置。b.盾構縱坡的的控制通通過變坡法法或穩(wěn)坡法法控制縱坡坡來調整盾盾構高程，，以及盾構構與已成管管片端面間間的間隙。。c.開挖面阻力力的調整當當利用千千斤頂編組組無法達到到糾偏目的的時，可采采用調整開開挖面阻力力，也就是是人為地改改變阻力的的合力位置置，從而得得到一個理理想的糾偏偏力偶，來來達到控制制盾構軸線線的目的。。d.盾構自傳的的控制當當盾構有有少量自轉轉時，可用用盾構內的的舉重臂、、轉盤等大大型旋轉設設備的使用用地方來糾糾正；當當自轉量較較大時，采采用壓重的的方法，使使其形成一一個糾旋轉轉力偶。§10.2隧道法施工工四、襯砌管管片的拼裝裝目前采用的的基本的接接頭結構有有螺栓接頭頭、鉸接頭頭、銷插入入式接頭、、楔形接頭頭、榫接頭頭等。（一）螺栓接頭圖彎螺栓栓連接形式式§10.2隧道法施工工圖10.5直螺栓連接接形式圖圖10.6斜彎螺栓連連接形式§10.2隧道法施工工（二）鉸接接頭作為多鉸環(huán)環(huán)的環(huán)向接接頭，一般般多為轉向向接頭結構構，在地基基條件良好好的英國和和俄羅斯得得到廣泛應應用。由于于幾乎不產產生彎曲，，軸向壓力力占主導地地位，在良良好地基條條件下是一一種合理的的結構，但但對于地基基軟弱，地地下水位又又高的日本本幾乎未被被采用。為為了防止從從管片組裝裝到壁后注注漿硬化為為止這段時時間內的變變形，最好好在采用不不損壞其結結構特性的的接頭的同同時，也采采取防止變變形的輔助助手段。另另外，此類類接頭般緊緊固力不大大，所以對對于地下水水位以下的的隧道，對對防水要作作特殊的考考慮?！?0.2隧道法施工工（三）銷插插入式接頭頭結構這也可以作作為環(huán)向接接頭來使用用(圖10-7)，但主要是是作為縱向向接頭使用用的接頭結結構(圖10-8)。圖10-7暗銷接頭圖圖10-8縱向銷接頭頭§10.2隧道法施工工(四)楔形接頭這是環(huán)向接頭和縱縱向接頭都可使用用的結構，是利用用楔作用將管片拉拉合緊固的接頭，，以混凝土平板型型管片為對象開發(fā)發(fā)使用。由于其難難以變形的結構特特征，所以使用在在會受到強制變位位的隧道的環(huán)向接接頭時應特別注意意。(五)榫接頭這也可以作為環(huán)向向接頭來使用，但但主要是作為縱向向接頭使用的接頭頭結構。接頭部分分設有凹凸，通過過凹凸部位的嚙合合作用進行的力傳傳遞。用于接頭時時，環(huán)的組裝精度度高，反過來，從從其結構上講需要要有很好的施工管管理。還有，從確確保隧道軸向的連連續(xù)性和防水的觀觀點出發(fā)，一般都都要同時使用有緊緊固力的接頭結構構?！?0.2隧道法施工五、襯砌壁后壓壓漿為防止地表沉降，，必須將盾尾和襯襯砌之間的建筑空空隙及時壓漿充填填，壓漿還可以改改善隧道襯砌的受受力狀態(tài)，增強襯襯砌的防水效能，，有利于盾構推進進糾偏，因此是盾盾構施工的關鍵工工序。1.壓漿方法a.二次壓注當當盾構構推進一環(huán)后，立立即用風動壓注機機通過襯砌管片的的壓注孔，向襯砌砌壁后的建筑空隙隙注入豆粒砂，防防止地層的坍塌。。繼續(xù)推進5～8環(huán)后，再用壓漿泵泵將水泥類漿體灌灌入砂間空隙，使使之固結。二次壓壓注法施工繁瑣，，壓注豆粒砂不易易保證密實，尤其其是拱頂部分，此此外灌注水泥漿時時也難填滿。地表表沉降略大，后期期常需進行補充壓壓漿，但對保護盾盾尾密封裝置有利利。b.一次壓注若若地層層條件較差，盾尾尾空隙一出現(xiàn)就會會發(fā)生坍塌時，則則希望盾尾空隙內內始終保持一定的的壓力。在這種情情況下尾宜采取一一次壓注法，即隨隨著盾尾空隙的出出現(xiàn)，立即壓注水水泥砂漿，并保持持一定壓力。一旦旦出現(xiàn)壓漿故障，，盾構也要暫停推推進。這種工藝對對盾尾密封裝置要要求較高，容易產產生盾尾漏漿，須須準備采取有效的的堵漏措施。§10.2隧道法施工2.壓漿材料壓漿的常用材料拌拌制成漿體要滿足足下列要求：a.和易性要好b.凝結時間要合適c.要有一定的強度d.收縮率要小e.具有一定的抗?jié)B能能力

目前通常采采用無水泥的壓漿漿材料，它是以石石灰、膨潤土（或或粘土）、磨細粉粉煤灰和砂配置而而成。3.壓漿設備隧道內的壓漿設備備由壓漿泵、軟管管、連接管片壓漿漿孔的旋塞注漿嘴嘴、管路接頭、閥閥門等組成。目前前施工壓漿泵一般般采用活塞式壓漿漿泵或自吸式壓漿漿泵?！?0.2隧道法施工周圍環(huán)境保護措施施(一)積極保護法的概念念所所謂積極保護護法，是指對盾構構推進的施工過程程進行優(yōu)化設計，，盡量減少對現(xiàn)有有工程進行事先拆拆遷或加固的工程程量，以及在施工工過程中依據監(jiān)測測結果隨時調整，，以使在工程施工工結束后用于修復復受影響的建筑物物和設施的費用盡盡量減少?！?0.2隧道法施工（二）積極保護護法的主要內容1.對隧道沿線建筑物物和公用設施較多多的地段進行詳細細勘探，力求確切切了解土質特性、、地下水情況和建建筑設施的特點，，明確對地面沉降降的控制要求，并并通過綜合分析確確定合理的盾構選選型及施工工藝。。一般說來，合理理的盾構選型是滿滿足環(huán)境保護要求求的關鍵。2.制定施工組織設計計和操作規(guī)程，并并在施工工程中嚴嚴格地予以執(zhí)行。。重點內容為：a.根據地質材料、盾盾構選型及覆土條條件等提出施工總總體安排、施工細細節(jié)規(guī)定和風險段段的施工設計；b.進行地表沉降預測測和提出減少沉降降量的技術措施；；c.制定明確的施工管管理、施工記錄和和實施施工監(jiān)測的的制度。3.進行施工監(jiān)測。先先依據設定的施工工參數(shù)提出監(jiān)測方方案，然后在經過過初始試驗段的監(jiān)監(jiān)測實踐后加以修修改和完善。監(jiān)測測結果出現(xiàn)異常情情況時，隨時提出出可供采用的施工工方法改進措施或或應變措施?！?0.2隧道法施工§10.2.2盾構法施工監(jiān)測一、監(jiān)測的作用用1.監(jiān)測和判斷各種施施工因素對地