盾構(gòu)施工技術(shù)與監(jiān)理控制(一)教材

盾構(gòu)施工技術(shù)與監(jiān)理控制

——武漢軌道交通6號線

六渡橋站～江漢路站區(qū)間盾構(gòu)工程廣東鐵路建設(shè)監(jiān)理有限公司編稿：滿宇軒一、盾構(gòu)施工技術(shù)1、盾構(gòu)法隧道的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀2、盾構(gòu)法隧道的基本原理及特點3、盾構(gòu)施工分類與選型4、盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)組成5、盾構(gòu)施工規(guī)范術(shù)語6、盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)二、盾構(gòu)監(jiān)理控制1、盾構(gòu)監(jiān)理質(zhì)量控制2、盾構(gòu)監(jiān)理安全控制3、盾構(gòu)施工專用表格1、盾構(gòu)法隧道的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

18世紀末英國人提出在倫敦地下修建橫向貫通泰晤士河隧道的設(shè)想，并于1798年開始著手工作希望實現(xiàn)這個構(gòu)想。但由于豎井挖不到預(yù)定深度，計劃受挫，4年后Torevix決定在另一個地方建造連接兩岸的隧道，隨后工程再次開工，當(dāng)掘進到最后30m時，開挖面急劇浸水，工程再次受阻。工程從開工到被迫終止用了5年時間，此后修建橫貫泰晤士河隧道的計劃在以后10年內(nèi)沒有任何進展。1818年英國工程師布魯諾爾(M.I,Brunel)觀察小蟲腐蝕木船底板成洞的經(jīng)過，發(fā)現(xiàn)這種蛀蟲鉆出孔道，并用它分泌的粘液加固洞穴，從而得到啟發(fā)，在此基礎(chǔ)上提出了盾構(gòu)工法，并得到專利。這就是所謂開放型手掘式盾構(gòu)的原型。Brunel對自己的新工法非常自信，于1823年擬定了修建另一條泰晤士河隧道的計劃，隨后這個計劃得到英國國會批準，于1825年動工。他用一個寬11.58m、高6.7m的矩形盾構(gòu)，在英國倫教的泰晤出河下面修建世界第一條水底隧道。初期，工程進展順利，但后來由于地層下沉，施工中遇到泥水涌入隧道的極大困難，兩次被淹，工程被迫中止。但Brunel并沒有灰心，總結(jié)了失敗的教訓(xùn)后，對盾構(gòu)做了7年改進，采用壓氣輔助施工，于1834年再次開工，終于在1843年完工，隧道全長458m。自Brunel向泰晤士河隧道發(fā)起挑戰(zhàn)到勝利，前后經(jīng)歷了20個春秋，此時，他已是72歲的老人。Brunel對盾構(gòu)工法的貢獻極為卓著，這是后人的一致評價。布魯諾爾1806注冊專利的盾構(gòu)

M.I.Brunel螺旋盾構(gòu)，1818

1825～1843年，布魯諾在倫敦泰吾士河下用盾構(gòu)法修建458m長的矩形隧道（11.4m×6.8m）。自Brunel的方形盾構(gòu)后，盾構(gòu)技術(shù)經(jīng)過23年的改進，到1869年修建橫貫通泰晤士河的第二條隧道，這個項目由Great負責(zé)，從起初Torevix的反復(fù)失敗，到Brunel的盾構(gòu)工法，進而改進為Great的盾構(gòu)工法，前后經(jīng)歷了80年的漫長歲月。1888～1890年間采用盾構(gòu)法在美國和加拿大間的圣克萊(St,Clair)河下建成了一條直徑為6.40m，長為1870m的薩爾尼亞(Sarnia)水底隧道，為盾構(gòu)法修建隧道開拓了更為廣闊地發(fā)展前景。19世紀到20世紀中葉，盾構(gòu)工法相繼傳入法國、德國、日本、蘇聯(lián)等國，并得到不程度的發(fā)展。已用在水底公路隧道、地下鐵道、上下水道、電力、通訊煤氣等市政公用地下設(shè)施管道。在這一段時期，盾構(gòu)工法雖然有一定進步，但這一時期仍主要是盾構(gòu)工法在世界各國的推廣與普及。1932年原蘇聯(lián)開始用直徑為6.6～9.5m的盾構(gòu)先后在莫斯科、列寧格勒、基輔等城市修建地下鐵道的區(qū)間隧道及車站。1922年日本開始用盾構(gòu)法修筑國鐵奧羽線折渡隧道。1943年修建關(guān)門水底隧道直徑達6.0m，長1100多米。我國盾構(gòu)的開發(fā)與應(yīng)用始于1953年，東北阜新煤礦用手握式盾構(gòu)修建了直徑2.6m的輸水巷到。1962年2月，上海城建局隧道工程公司結(jié)合上海軟土地層對盾構(gòu)進行了系統(tǒng)的試驗研究，研制了一臺直徑4.16m的手握式普通敞胸盾構(gòu)，隧道掘進長度68m，試驗獲得了成功，并采集了大量的盾構(gòu)施工法隧道數(shù)據(jù)資料。1965年3月，由上海隧道工程設(shè)計院設(shè)計，江南造船廠制造的2臺直徑5.8m的網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)，于1966年完成了2條平行隧道，隧道長660m，地面最大沉降10cm。1966年5月，中國第一條水底公路隧道——上海打浦路越江公路隧道工程，主隧道采用由上海隧道工程設(shè)計院設(shè)計，江南造船廠制造的直徑10.22m網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)施工，輔以氣壓穩(wěn)定開挖面，在水深為16m的黃浦江底順利掘進隧道，掘進總長度1322m。1957年起北京采用直徑2.0m、2.6m的盾構(gòu)施工下水道工程；1972年在江蘇大屯礦用立井盾構(gòu)施工了井筒達150m。從1960年起上海在第四紀軟弱飽和水土層中用不同類型盾構(gòu)完成了一批地鐵區(qū)同隧道、水底公路隧道、地下人防通道、引水隧道、排水隧道、電纜隧道等工程。20世紀60至80年代盾構(gòu)工法繼續(xù)發(fā)展完善，成績顯著。這一時期出現(xiàn)了多種盾構(gòu)工法，以泥水式、土壓式盾構(gòu)工法為主。

1990至2003年，這一段時間盾構(gòu)工法的技術(shù)進步極為顯著。歸納起來有以下幾個特點：（1）盾構(gòu)隧道長距離化、大直徑化。這一時期英法兩國修建了長達48km的英吉利海峽隧道，隧道斷面直徑達8.8m，采用的是土壓盾構(gòu)工法。（2）盾構(gòu)多樣化。出現(xiàn)了矩形、橢圓形、多園搭接形等多種異圓斷面盾構(gòu)。（3）施工自動化。盾構(gòu)掘進中和方向、姿態(tài)自動控制系統(tǒng)，施工信息化、自動化的管理系統(tǒng)及施工故障自診斷系統(tǒng)。最近，盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展動向是：開發(fā)了超大斷面的盾構(gòu)機和MF（多工作面）盾構(gòu)機以及DOT（雙圓）盾構(gòu)機等多斷面盾構(gòu)機，加上在襯砌和開挖方面使用了ECL（超大型矩形）盾構(gòu)施工法的技術(shù)，采用管片自動組裝裝置，以及采用自動測量技術(shù)進行開挖控制，用計算機進行各種施工管理實現(xiàn)管理系統(tǒng)化等的開發(fā)研究。對提高盾構(gòu)施工的安全性、適應(yīng)性和經(jīng)濟性展示了更為廣闊的應(yīng)用前景。2、盾構(gòu)法隧道的基本原理及特點

2.1盾構(gòu)法施工的基本原理2.2盾構(gòu)法施工的優(yōu)缺點2.1盾構(gòu)法施工的基本原理

盾構(gòu)法隧道的基本原理：用一件有形鋼質(zhì)組件沿隧道設(shè)計軸線開挖土體而向前推進。盾構(gòu)推進中所受到的地層阻力，通過盾構(gòu)千斤頂傳至盾構(gòu)尾部已經(jīng)拼裝好的襯砌管片上。盾構(gòu)機是這種施工方法中主要的施工機具。盾構(gòu)施工法是“使用盾構(gòu)機在地下掘進，在護盾的保護下，在機內(nèi)安全的進行開挖和襯砌作業(yè)，從而構(gòu)筑成隧道的施工方法”。

盾構(gòu)施工法是由穩(wěn)定開挖面、盾構(gòu)機挖掘和襯砌管片三大部分組成。盾構(gòu)施工概況

在隧道的一端建造豎井或基坑，將盾構(gòu)安裝就位，盾構(gòu)從豎井或基坑的墻壁開孔出發(fā)，在地層中沿著設(shè)計軸線，向另一豎井或基坑的孔壁推進。2.2盾構(gòu)法施工的優(yōu)缺點

盾構(gòu)法的主要優(yōu)點（1）盾構(gòu)法隧道施工不受地面自然條件的影響。在盾構(gòu)支護下進行地下工程暗挖施工，不受地面交通、河道、航運、潮汐、季節(jié)、氣候等條件的影響，能較經(jīng)濟合理地保證隧道安全施工；（2）盾構(gòu)法施工隧道機械化、自動化程度高。并且可以根據(jù)每一施工區(qū)段設(shè)計的專用設(shè)備。盾構(gòu)的推進、出土、襯砌拼裝等主要工序循環(huán)進行，可實行自動化、智能化和施工遠程控制信息化，施工易于管理，掘進速度較快，施工人員也較少，勞動強度低，生產(chǎn)效率高；（3）地面人文自然景觀受到良好的保護，周圍環(huán)境不受盾構(gòu)施工干擾。在松軟地層中，開挖埋置深度較大的長距離、大直徑隧道，具有經(jīng)濟、技術(shù)、安全、軍事等方面的優(yōu)越性。（4）除豎井施工外，施工作業(yè)均在地下進行，對周圍環(huán)境的影響較小，占用的施工場地小，對鄰近建筑物的影響小，噪音、振動引起的公害小，既不影響地面交通，又可減少對附近居民的噪音和振動影響。土方量外運較少。（5）隧道的施工費用不受覆土量多少影響，適宜于建造覆土較深的隧道。在土質(zhì)差水位高的地方建設(shè)埋深較大的隧道，盾構(gòu)法有較好的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)越性。（6）與明挖法相比，盾構(gòu)施工在經(jīng)濟上、施工進度上有利。

盾構(gòu)法存在的不足（1）需要隧道襯砌管片預(yù)制、運輸、襯砌、襯砌結(jié)構(gòu)防水及堵漏、施工測量、場地布置、機械安裝等施工技術(shù)的配合，系統(tǒng)工程協(xié)調(diào)復(fù)雜；（2）施工過程變化斷面尺寸困難；只能前進，不能后退；對施工的要求精度高。當(dāng)隧道曲線半徑過小或隧道埋深較淺時，開挖面穩(wěn)定甚為困難，施工難度大，甚至不能施工。在飽和含水的松軟地層中施工，地表沉陷風(fēng)險較大，要采取嚴密的技術(shù)措施才能把沉陷限制在很小的限度內(nèi)，目前還不能完全防止以盾構(gòu)正上方為中心土層的地表沉降。在施工所用的拼裝襯砌，對達到整體結(jié)構(gòu)防水性的技術(shù)要求較高。在水下時，如覆土太淺則盾構(gòu)法施工不夠安全，要確保一定厚度的覆土。（3）盾構(gòu)機制造周期長，造價較昂貴，盾構(gòu)的拼裝、轉(zhuǎn)移等工藝復(fù)雜，建造短于750m的隧道經(jīng)濟性差。（4）豎井中長期有噪聲和振動，要有解決的措施。（5）盾構(gòu)施工中采用全氣壓方法以疏干和穩(wěn)定地層時，對勞動保護要求較高，施工條件差。（6）盾構(gòu)機的通用性比較差，適應(yīng)性有限，并非所有地層都適合盾構(gòu)施工，需要針對地層情況專門進行設(shè)計。3、盾構(gòu)施工分類與選型

盾構(gòu)的分類方法較多，可按盾構(gòu)切削斷面的形狀；盾構(gòu)自身構(gòu)造的特征、尺寸的大小、功能；挖掘土體的方式；掘削面的擋土形式；穩(wěn)定掘削面的加壓方式；施工方法；適用土質(zhì)的狀況等多種方式分類。3.1按挖掘土體的方式分類盾構(gòu)可分手掘式盾構(gòu)、半機械式盾構(gòu)及機械式盾構(gòu)三種。①手掘式盾構(gòu)：即掘削和出土均靠人工操作進行的方式。②半機械盾構(gòu)：即大部分掘削和出土作業(yè)由機械裝置完成，但另一部分仍靠人工完成。③機械式盾構(gòu)：即掘削和出土等作業(yè)均由機械裝備完成。3.2按掘削面的擋土形式分類盾構(gòu)可分為開放式、部分開放式、封閉式三種。①開放式：即掘削面敞開，并可直接看到掘削面的掘削方式。②部分開放式：即掘削面不完全敞開，而是部分敞開的掘削方式。③封閉式：即掘削面封閉不能直接看到掘削面，而是靠各種裝置間接地掌握掘削面的方式。封閉式盾構(gòu)

為了能在極軟弱的地層中應(yīng)用，可采用封閉式盾構(gòu)施工，在距開挖面稍后一點的地方設(shè)置隔墻，在隔墻上設(shè)置可調(diào)面積的開口，將被壓縮了的土砂排出的一種方法；在砂，粘土未分選的沖積層中最適用。由于是從開口處排出壓密、凝縮了的土砂，故不適用硬土層中。如果含砂率高，有可能推進困難;如果液性指數(shù)高，土壤將流出，工作面不穩(wěn)定。由于粒徑和顆粒組成的不同，即使含砂率和液性指數(shù)相同，有時可以進行施工，有時又不能進行施工。計算推進力時，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)和開口比確定。3.3按加壓穩(wěn)定掘削面的形式分類按加壓穩(wěn)定掘削面的形式，盾構(gòu)可分為壓氣式、泥水加壓式，削土加壓式，加水式，加泥式，泥漿式六種。①壓氣式：即向掘削面施加壓縮空氣，用該氣壓穩(wěn)定掘削面。②泥水加壓式：即用外加泥水向掘削面加壓穩(wěn)定掘削面。③削土加壓式（也稱土壓平衡式）：即用掘削下來的土體的土壓穩(wěn)定掘削面。④加水式：即向掘削面注入高壓水，通過該水壓穩(wěn)定掘削面。⑤泥漿式：即向掘削面注入高濃度泥漿（＝1.4g/cm3）靠泥漿壓力穩(wěn)定掘削面。⑥加泥式：即向掘削面注入潤滑性泥土，使之與掘削下來的砂卵混合，由該混合泥土對掘削面加壓穩(wěn)定掘削面。

土壓平衡式盾構(gòu)又稱削土密封式或泥土加壓式盾構(gòu)。它的前端有一個全斷面切削刀盤，在它后面有一個貯留切削土體的密封艙，在其中心處或下方裝有長筒形的螺旋輸送機，在密封艙和螺旋輸送機，以及在盾殼四周裝設(shè)的土壓傳感裝置，根據(jù)需要還可裝設(shè)改善切削土體流動性的塑流化材料的注入設(shè)備。土壓平衡盾構(gòu)工作原理定義：土壓平衡式盾構(gòu)機用開挖出的土料作為支撐開挖面穩(wěn)定的介質(zhì)。適用條件：土料具有良好的塑性變形，軟稠度，內(nèi)摩擦角小及滲透率小。由于一般土壤不能完全滿足這些特性，所以要進行改良。改良的方法通常為：加水，膨潤土，粘土，聚合物和泡沫等，根據(jù)土質(zhì)情況選用。通過這些改良措施，擴大了土壓平衡式盾構(gòu)機的應(yīng)用范圍。盾構(gòu)推進時，其前端刀盤旋轉(zhuǎn)掘削地層土體，切削下來的土體進入土艙。當(dāng)土體充滿土艙時，其被動土壓與掘削面上的土、水壓基本相同，故掘削面實現(xiàn)平衡（即穩(wěn)定）。這類盾構(gòu)靠螺旋輸送機將渣土（即掘削棄土）排送至土箱，運至地表。由裝在螺旋輸送機排土口處的滑動閘門或旋轉(zhuǎn)漏斗控制出土量，確保掘削面穩(wěn)定。泥土在盾構(gòu)壓力艙中的增減受到有效控制，推進壓力與土層壓力和地下水壓力相抗衡，使得掘進工作面保持穩(wěn)定。泥水平衡盾構(gòu)工作原理泥水加壓式盾構(gòu)的總體構(gòu)造與土壓平衡式盾構(gòu)相似，僅支護開挖面方法和排碴方式有所不同。在泥水加壓式盾構(gòu)的密封艙內(nèi)充滿特殊配制的壓力泥漿，刀盤(花板型)浸沒在泥漿中工作。對開挖面支護，通常是由泥漿壓力和刀盤面板共同承擔(dān)，前者主要是在掘進中起支護作用，后者主要是在停止掘進時起支護作用。

對于不透水的粘性土，泥漿壓力應(yīng)保持大于圍巖主動土壓力。對透水性大的砂性土，泥漿會滲入到土層內(nèi)一定深度，并在很短時間內(nèi)，于土層表面形成一層泥膜，有助于改善圍巖的自承能力，并使泥漿壓力能在全開挖面上發(fā)揮有效的支護作用。此時，泥漿壓力一般以保持高于地下水壓0.2MPa為宜。而刀盤切削下的碴土在密封艙內(nèi)與泥漿混合后，用排泥泵及管道輸送至地面處理，處理后的泥漿再由供泥泵和管道送回盾構(gòu)重復(fù)使用，所以，在采用泥水加壓式盾構(gòu)時，還需配備一套泥漿處理系統(tǒng)。刀盤掘削下來的土砂進入泥水艙，經(jīng)設(shè)置在艙內(nèi)的攪拌裝置拌和后成為含掘削土砂的高濃度泥水，再經(jīng)泥漿泵將其泵送到地表的泥水分離系統(tǒng)，待土、水分離后，再把濾除掘削土砂的泥水重新壓送回泥水艙。如此不斷循環(huán)實現(xiàn)掘削、排土、推進。因靠泥水壓力使掘削面穩(wěn)定故得名泥水加壓盾構(gòu)，簡稱泥水盾構(gòu)。泥水盾構(gòu)掘進機對于隧道面可被泥水加壓所支撐的土質(zhì)條件很理想，適用于應(yīng)付各種困難地層和控制地表沉降。挖出的土以泥水形式由管道運輸，而礫石可壓碎后被管道運輸或在管道輸送中途被移走。

盾構(gòu)類型與滲透性的關(guān)系

地層滲透系數(shù)對于盾構(gòu)的選型是一個很重要的影響因素。根據(jù)歐美和日本的施工經(jīng)驗，當(dāng)?shù)貙拥耐杆禂?shù)小于10-7m/s時，可以選用土壓平衡盾構(gòu)；當(dāng)?shù)貙拥臐B水系數(shù)在10-7m/s和10-4m/s之間時，既可以選用土壓平衡盾構(gòu)也可以選用泥水式盾構(gòu)；當(dāng)?shù)貙拥耐杆禂?shù)大于10-4m/s時，宜選用泥水盾構(gòu)。當(dāng)水壓大于0.3MPa時，適宜采用泥水盾構(gòu)。如采用土壓平衡盾構(gòu)，螺旋輸送機難以形成有效的土塞效應(yīng)，在螺旋輸送機排土閘門處易發(fā)生碴土噴涌現(xiàn)象，引起土倉中土壓力下降，導(dǎo)致開挖面坍塌。當(dāng)水壓大于0.3MPa時，如因地質(zhì)原因需采用土壓平衡盾構(gòu)，則需增大螺旋輸送機的長度，或采用二級螺旋輸送機。3.4按盾構(gòu)切削斷面形狀分類按盾構(gòu)切削斷面形狀，盾構(gòu)可分為圓形、非圓形兩大類。圓形又可分為單圓形、半圓形、雙圓搭接形、三圓搭接形。非圓形又分為馬蹄形、矩形（長方形、正方形、凹、凸矩形）、橢圓形（縱向橢圓形、橫向橢圓形）。3.5按盾構(gòu)機的尺寸大小分類

按盾構(gòu)機的尺寸大小，盾構(gòu)機可分為超小型、小型、中型、大型、特大型、超特大型。超小型盾構(gòu)系指D（直徑）≤1m的盾構(gòu)，小型盾構(gòu)系指1m＜D≤3.5m的盾構(gòu)，中型盾構(gòu)系指3.5m＜D≤6m的盾構(gòu)，大型盾構(gòu)系指6m＜D≤14m的盾構(gòu)，特大型盾構(gòu)系指14m＜D≤17m的盾構(gòu)，超特大型盾構(gòu)系指D＞17m的盾構(gòu)。3.6按照適用地層進行分類A、軟土盾構(gòu)機B、復(fù)合式盾構(gòu)機C、硬巖掘進機3.7根據(jù)地質(zhì)條件選擇盾構(gòu)機類型

砂質(zhì)土類自立性能較差的地層，應(yīng)盡量使用密閉型的盾構(gòu)施工。若為地下水較豐富且透水性較好的砂質(zhì)土，則應(yīng)優(yōu)先考慮使用泥水平衡盾構(gòu)；對粘性土，則可首先考慮土壓平衡盾構(gòu)。砂礫和軟巖等強度較高的地層自立性能較好，應(yīng)考慮半機械式或敞口機械式盾構(gòu)施工。因在相同條件下，盾構(gòu)復(fù)雜，操作困難，造價高，反之，盾構(gòu)簡單，制造使用方便，造價低。針對地下水條件，若其壓力值較高（大于0.1MPa），就應(yīng)優(yōu)先考慮使用密封型的盾構(gòu)，以保證工程的安全，條件許可也可采用降水或氣壓等輔助方法。

對于礫徑較小的地層，可以考慮各種盾構(gòu)的使用。若礫徑較大，除自立性能較好的地層可考慮采用手掘式或半機械式盾構(gòu)外，－般應(yīng)使用土壓平衡盾構(gòu)，若需采用泥水平衡盾構(gòu)的話，須增加一個鱷式碎石機，在輸出泥漿前，先將大石塊粉碎。3.8盾構(gòu)機選型的其它條件除了地質(zhì)條件以外的盾構(gòu)機選型的制約條件還很多，如工期、造價、環(huán)境因素、基地條件等。

工期制約條件：因為手掘式與半機械式盾構(gòu)機使用人工較多，機械化程度低，所以施工進度慢。其余各類型盾構(gòu)機因為都是機械化掘進和運輸，平均掘進速度比前者快。

造價制約因素：一般敞口式盾構(gòu)機的造價比密閉式盾構(gòu)機低，主要原因是敞口式盾構(gòu)機個象密閉式盾構(gòu)機那樣有復(fù)雜的后配套系統(tǒng)，在地質(zhì)條件允許的情況下，從降低造價考慮，宜優(yōu)先選用敞口式盾構(gòu)機。

環(huán)境因素的制約：敞口型的盾構(gòu)機引起的地表沉降大于網(wǎng)格式盾構(gòu)，更大于密閉式的掘進機。基地條件的制約：泥水平衡式的掘進機必須配套大型的泥漿處理和循環(huán)系統(tǒng)，若需使用泥水平衡盾構(gòu)開挖隧道，就必須具備較大的地面空間。設(shè)計線路、平面豎向曲線形狀的制約：若隧道轉(zhuǎn)彎曲率半徑太小，就需考慮使用中間鉸接的盾構(gòu)。將其分為前后鉸接的兩段，顯然增加了施上中轉(zhuǎn)彎的靈活性。3.9輔助工法的使用

掘進機施工隧道的輔助工法一般有：壓氣法、降水法、凍結(jié)法、注漿法等。前三種屬于物理方法，注漿法屬于化學(xué)方法。這些方法也主要是用于保證隧道開挖而的穩(wěn)定，注漿法還能減少盾構(gòu)機開挖過程中引起的地表沉降。一般密閉式掘進機使用最多的是注漿法。盾尾注漿用以填補建筑間隙，以減少地面沉降。在地層自立性能差的情況下，若采用手掘進、半機械式或網(wǎng)格式掘進機施工，就需采用壓氣法輔助施工，以高氣壓保證開挖面的穩(wěn)定，在這一輔助工法下，施工人員易患氣壓職業(yè)病。當(dāng)盾構(gòu)機在砂質(zhì)土或砂礫層中施工時，可考慮使用降水的方法改變地層的物理力學(xué)指標，增加其自立性能，確保開挖面的穩(wěn)定。凍結(jié)法的施工成本較高，一般情況下不采用，但在長隧道的盾構(gòu)對接中使用。

盾構(gòu)工法的選定程序流程圖4、盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)組成

盾構(gòu)由通用機構(gòu)與專用機構(gòu)組成。通用機構(gòu)一般由外殼、掘土機構(gòu)、推進機構(gòu)、擋土機構(gòu)、管片組裝機構(gòu)、附屬機構(gòu)等組成。專用機構(gòu)因機種而異，如對于土壓盾構(gòu)而言，專用機構(gòu)即為排土機構(gòu)、攪拌機構(gòu)、添加材注入裝置；而對于泥水盾構(gòu)而言，專用機構(gòu)系指送排泥機構(gòu)、攪拌機構(gòu)。盾構(gòu)機的主要組成部分：1）盾構(gòu)機殼體，主要起支護周圍土體的作用。一般分為切口環(huán)、支承環(huán)和盾尾環(huán)三部分。2）土體開挖系統(tǒng)，包括切削裝置和驅(qū)動裝置。3）正面密封系統(tǒng)。4）推進系統(tǒng)，包括推進千斤頂和液壓系統(tǒng)。5）襯砌拼裝系統(tǒng)，包括拼裝機和真圓保持器。6）注漿系統(tǒng)，包括注漿泵和注漿管路。7）盾尾密封系統(tǒng)，包括盾尾鋼絲刷和盾尾油脂注入裝置。8）排土系統(tǒng)。土壓平衡盾構(gòu)機的排土系統(tǒng)包括螺旋輸送機和皮帶運輸機，泥水平衡盾構(gòu)機的排土系統(tǒng)包括吸泥口、管路和泥漿泵。9）控制系統(tǒng)。土壓平衡盾構(gòu)盾構(gòu)設(shè)備主要組成部分示意圖支撐環(huán)切口環(huán)盾尾土壓平衡盾構(gòu)機直徑6190mm；主機長度8100mm；整機全長57m；鉸接;推進千斤頂:11對;推進速度:0~8mm/min;螺旋輸送機直徑700mm.油脂箱泥漿箱配電箱壓縮空氣箱控制箱外殼外殼：

設(shè)置盾構(gòu)外殼的目的是保護掘削、排土、推進、施工襯砌等所有作業(yè)設(shè)備、裝置的安全，故整個外殼用鋼板制作，并用環(huán)形梁加固支承。一臺盾構(gòu)機的外殼沿縱向從前到后分為前、中、后三段，盾構(gòu)殼體從工作面開始可分為切口環(huán)（前）、支承環(huán)（中）和盾尾（后）三部分。1、切口環(huán)：是盾構(gòu)的前導(dǎo)部分，在其內(nèi)部和前方可以設(shè)置各種類型的掘削機械和支承地層擋土設(shè)備，故又稱掘削擋土部。掘削機構(gòu)：對機械式盾構(gòu)、封閉式（土壓式、泥水式）盾構(gòu)而言，掘削機構(gòu)即掘削刀盤。通過主軸承支撐和液壓馬達式電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的刀盤，正面安裝土體切削刀并帶有碴土進料口，背面安裝有碴土攪拌槳。刀盤側(cè)面還裝有可伸縮的超挖刀。刀盤的型式有花板型和輻條型的不同型式，根據(jù)地層性質(zhì)所需要安裝刀具大小與數(shù)量不同以及進料口面積大小與數(shù)量不同，有不同的開口率。一般硬巖刀盤開口率小，軟土開口率大。

刀盤的構(gòu)成及功能：掘削刀盤即作轉(zhuǎn)動或搖動的盤狀掘削器，由掘削地層的刀具、穩(wěn)定掘削面的面板、出土槽口、轉(zhuǎn)動或搖動的驅(qū)動機構(gòu)、軸承機構(gòu)等構(gòu)成。刀盤設(shè)置在盾構(gòu)機的最前方，其功能是既能掘削地層土體，又能對掘削面起一定支承作用從而保證掘削面的穩(wěn)定。切割開挖面上的土壤和在開挖室內(nèi)攪拌使之變成可塑的泥土漿。切削刀盤前面一般布置有添加土壤改良劑料的灌注口，對開挖面上的土壤進行改良處理。切削刀盤盤面有封閉式和敞開式兩種。

封閉式切削刀盤是用于開挖面不穩(wěn)定的土層類型，這樣可以避免在開挖面有大量的土壤松動。缺點：是在開挖面上支撐壓力的分布不均勻。承壓隔板上測得的土壓值不一定就是真實值，它還和刀盤的位置和轉(zhuǎn)向有關(guān)。

敞開式切削刀盤（敞開式星形設(shè)計），一般不會發(fā)生阻塞，此時開挖面支撐壓力分布均勻且送到螺旋輸送機上的土料流動穩(wěn)定。缺點：是由于缺乏機械支撐，進入壓縮空氣下的開挖室的危險較大。此外，長時間運行時，在覆土淺時易造成沉降，穩(wěn)定性和刀盤的強度降低。

刀具的類型有齒刀、刮刀和滾刀等不同型式，齒刀、刮刀用于軟土質(zhì)地層、滾刀用于巖石地層。刀盤上可僅為一種類型的刀具，也可為多種刀具的組合，以適應(yīng)不同形式的地層?，F(xiàn)代盾構(gòu)機刀盤設(shè)計上可進行刀具的更換，可在刀盤背面換刀。擋土機構(gòu)：擋土機構(gòu)是為了防止掘削時，掘削面地層坍塌和變形，確保掘削面穩(wěn)定而設(shè)置的機構(gòu)。該機構(gòu)因盾構(gòu)種類的不同而不同。對泥水盾構(gòu)而言，擋土機構(gòu)是泥水艙內(nèi)的加壓泥水和刀盤面板。對土壓盾構(gòu)而言，擋土機構(gòu)是土艙內(nèi)的掘削加壓土和刀盤面板。

開挖室（密封艙）切削刀盤與后面的承壓隔板之間所形成的一個空間。用于存貯被刀盤切削下來的土體，并加以攪拌使其成為不透水的，具有適當(dāng)流動性的塑流體，使其能及時充滿密封艙和螺旋輸送機的全部空間，對開挖面實行密封，以維持開挖面的穩(wěn)定性，同時，也便于將其排出。在密封艙后隔板上，一般留有進入艙孔，供人員進出入密封艙和進行維修工作。

2、支承環(huán)：

即盾構(gòu)的中央部位，是盾構(gòu)的主體構(gòu)造部，因為要支承盾構(gòu)的全部荷載，所以該部位的前端和后方均設(shè)有環(huán)狀梁和支柱，由梁和柱支承其全部荷載。沿其內(nèi)周邊均勻地裝有推動盾構(gòu)前進的千斤頂（推進機構(gòu)），以及開挖機械的驅(qū)動裝置和排土裝置，以及管片安裝機構(gòu)。推進機構(gòu)：盾構(gòu)機的推進是靠設(shè)置在支承環(huán)內(nèi)側(cè)的盾構(gòu)千斤頂?shù)耐屏ψ饔迷诠芷?，進而通過管片產(chǎn)生的反推動力使盾構(gòu)前進的。因此，要求盾構(gòu)千斤頂有足夠力可用以克服盾構(gòu)推進過程中所遇到的各種阻力。決定盾構(gòu)的推力主要有如下因素：（1）盾構(gòu)殼體與土之間的摩擦力；（2）工作面推進阻力；（3）推進中切口插入土中的阻力；（4）管片與盾尾摩擦阻力等。除了考慮以上因素外，還有轉(zhuǎn)向、糾偏、防偏轉(zhuǎn)的穩(wěn)定裝置，擋板等的阻力和后車架的牽引阻力等。一般來說，把考慮以上因素的計算值再乘以安全系數(shù)2所得的數(shù)值作為盾構(gòu)的推力。

排土機構(gòu)：就土壓盾構(gòu)而言，排土機構(gòu)由螺旋輸送機、排土控制器及盾構(gòu)機以外的泥土運出設(shè)備構(gòu)成。螺旋輸送機的功能是把土艙內(nèi)的掘削土運出、經(jīng)排土控制器送給盾構(gòu)機外的泥土運出設(shè)備（至地表）。螺旋輸送機功能：用來將密封艙內(nèi)的塑流狀土體排出盾構(gòu)外，并在排土過程中，利用螺旋槳葉片與土體間的摩擦和土體阻塞所產(chǎn)生的壓力損失，將螺旋輸送機排出口的泥土壓力降至一個大氣壓，使其不發(fā)生噴漏現(xiàn)象。通過螺旋輸送機排碴量的速度來控制和調(diào)解碴艙內(nèi)的土體壓力。螺旋輸送機的圓柱形殼體有一段是可以伸縮的。它伸到開挖室內(nèi)部,可以改善土料的供應(yīng)。由于存在摩擦，在殼體內(nèi)的土料不能旋轉(zhuǎn)，只能作軸向移動。

螺旋輸送機的安裝位置較低時更好用，因為土料是利用其自身重量壓入螺旋輸送機開口中的。當(dāng)螺旋輸送機位于中心時，必須將在開挖室下部的土料向上壓送以克服重力作用。若螺旋輸送機位于更低的位置，使用壓縮空氣將開挖室內(nèi)的土料向低位壓送沒什么問題，因此壓縮空氣氣室的位置越高越好。

塑流化材料注入器用來向密封艙、刀盤和螺旋輸送機內(nèi)注入添加劑。因為當(dāng)土體中的含砂量超過一定限度時，由于其內(nèi)摩擦角大，流動性差，單靠刀盤的旋轉(zhuǎn)攪動很難使這種土體達到足夠的塑流性，一旦在密封艙內(nèi)貯留，極易產(chǎn)生壓密固結(jié)，無法對開挖面實行有效的密封和排土。此時，就需要向切削土體內(nèi)注入一種促使其塑流化的添加劑，經(jīng)刀盤混合和攪拌后能使固結(jié)土成為流動性好、不透水的塑流體。

土壓傳感器用于測量密封艙和螺旋輸送機內(nèi)的土壓力，前者是判定開挖面是否穩(wěn)定的依據(jù)，后者用來判斷螺旋輸送機的排土狀態(tài)，噴涌、固結(jié)、阻塞等。土壓平衡式盾構(gòu)維持開挖面穩(wěn)定的原理是依靠密封艙內(nèi)塑流狀土體作用在開挖面上的壓力(P)(它包括泥土自重產(chǎn)生的土壓力與盾構(gòu)推進過程中盾構(gòu)千斤頂?shù)耐屏?和盾構(gòu)前方地層的靜止土壓力與地下水壓力(F)相平衡的方法。螺旋輸送機排土量大時，密封艙內(nèi)土壓力P就減小，當(dāng)F>P時，開挖面可能坍方而引起地面沉降；相反，排土量小時，P值就加大，一旦F<Pmax，地面將會隆起。因此，要控制土壓平衡式盾構(gòu)在推進過程中開挖面的穩(wěn)定，可以用兩種方法來實現(xiàn)，其一是控制螺旋輸送機排土量(調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速)；但研究表明，對于粘性土來說，開挖面不破壞的排土量波動值必須控制在理論掘進體積的2.8%左右，這就需要量測精度在l%以內(nèi)的切削土體積的檢測系統(tǒng)。其二是用調(diào)節(jié)盾構(gòu)千斤頂?shù)耐七M速度和螺旋輸送機轉(zhuǎn)速，直接控制密封艙內(nèi)的土壓力P，一般情況下，不使開挖面產(chǎn)生影響的碴土壓力P的波動范圍如下：主動土壓力+地下水壓力<P<被動土壓力+地下水壓力管片安裝機管片安裝機由以下構(gòu)件組成：a.懸臂梁b.移動機架c.回轉(zhuǎn)機架d.安裝頭操作員通過可移動的控制器來操縱管片安裝機

3、盾尾盾尾部即盾構(gòu)的后部。盾尾部為管片拼裝空間，該空間內(nèi)裝有拼裝管片的舉重臂。為了防止周圍地層的土、地下水及背后注入的填充漿液竄入該部位，物設(shè)置尾封裝置。尾封：盾尾密封是為了防止周圍地層的土砂、地下水、背后注入漿液、開挖面上的泥水、泥土從盾尾間隙流向盾構(gòu)而設(shè)置的封裝措施。尾封通常使用鋼絲刷（結(jié)構(gòu)型式為三排二室或四排三室鋼絲刷等結(jié)構(gòu)形式密封）、在鋼絲刷之間的空隙處加壓注入填滿密封材料和潤滑劑等填充材或者是兩者的組合材料，從而把耐地下水壓的能力提高到1.1MPa。

后配套設(shè)備主要有物料運輸、液壓系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、泡沫發(fā)生系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)等。

5、盾構(gòu)施工規(guī)范術(shù)語《盾構(gòu)法隧道施工與驗收規(guī)范》GB50446-2008規(guī)范術(shù)語（20個）1、盾構(gòu)：盾構(gòu)掘進機的簡稱，是在鋼殼保護下完成隧道掘進、拼裝作業(yè)，由主機和后配套組成的機電一體化設(shè)備。2、工作井：盾構(gòu)組裝、拆卸、調(diào)頭、吊運管片和出渣土等使用的工作豎井，包括盾構(gòu)始發(fā)工作井、盾構(gòu)接收工作井等。3、盾構(gòu)始發(fā)：盾構(gòu)開始掘進的施工過程。4、盾構(gòu)接收：盾構(gòu)到達接收位置的施工過程。5、盾構(gòu)基座：用于保持盾構(gòu)始發(fā)、接收等姿態(tài)的支撐裝置。6、負環(huán)管片：為盾構(gòu)始發(fā)掘進傳遞推力的臨時管片。7、反力架：為盾構(gòu)始發(fā)掘進提供反力的支撐裝置。8、管片：隧道預(yù)制襯砌環(huán)的基本單元，管片的類型有鋼筋混凝土管片、纖維混凝土管片、鋼管片、鑄鐵管片、復(fù)合管片等。9、開模：打開管片模板的過程。10、出模：管片脫離模具的過程。11、防水密封條：用于管片接縫處的防水材料。12、壁后注漿：用漿液填充隧道襯砌環(huán)與地層之間空隙的施工工藝。13、鉸接裝置：以液壓千斤頂連接，可調(diào)節(jié)前后殼體姿態(tài)的裝置。14、調(diào)頭：盾構(gòu)施工完成一段隧道后調(diào)轉(zhuǎn)方向的過程。15、過站：利用專用設(shè)備把盾構(gòu)拖拉或頂推通過車站的過程。16、小半徑曲線：地鐵隧道平面曲線半徑小于300m、其他隧道小于40D（D為盾構(gòu)外徑）的曲線。17、大坡度：隧道坡度大于3%。18、姿態(tài)：盾構(gòu)的空間狀態(tài)，通常采用橫向偏差、豎向偏差、俯仰角、方位角、滾轉(zhuǎn)角和切口里程等數(shù)據(jù)描述。19、橢圓度：圓形隧道管片襯砌拼裝成環(huán)后最大與最小直徑的差值。20、錯臺：成型隧道相鄰管片接縫處的高差。

法平面：

是數(shù)學(xué)術(shù)語，是指過空間曲線的切點，且與切線垂直的平面，稱為法平面。即垂直于切線（虛擬法線）的平面。又稱法面。掌子面：

是施工術(shù)語，又稱礃子面，是坑道施工中的一個術(shù)語。即開挖坑道（采煤、采礦或隧道工程中）不斷向前推進的工作面（作業(yè)面）。它不是一個固定的面，開挖面有掌子面、邊墻面和拱頂面，確切地說是正對著你的那個不斷向前移動的工作面?！罢谱用妗笔敲耖g叫法，最早從煤窯來的，老窯工形容挖煤的工作面“只有巴掌大的地方”，時間久了，就流傳稱為“掌子面”。6、盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)6.1盾構(gòu)法施工步驟6.2盾構(gòu)始發(fā)6.3盾構(gòu)接收（進洞）階段6.4盾構(gòu)推進施工6.5砂性土中盾構(gòu)推進6.6管片的預(yù)制與拼裝6.7地面沉降控制技術(shù)6.1盾構(gòu)法施工步驟在盾構(gòu)法隧道的起始端和終端各建一個工作井；盾構(gòu)在起始端工作井內(nèi)安裝就位；依靠盾構(gòu)千斤頂推力（作用在新拼裝好的襯砌和工作井后壁上）將盾構(gòu)從起始工作井的壁墻開孔處推出；盾構(gòu)在地層中沿著設(shè)計軸線推進，在推進的同時不斷出土和安裝襯砌管片；及時地向襯砌背后的空隙注漿，防止地層移動和固定襯砌環(huán)的位置；盾構(gòu)進入終端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推進。

拼裝管片（1）：落地塊位置千斤頂回縮，拼裝落地塊盾構(gòu)推進：在保持正面壓力平衡條件下，邊推進邊出渣，頂進一環(huán)拼裝管片（4）：拼裝封頂塊拼裝管片（2）：標準塊位置千斤頂回縮，拼裝標準塊管片現(xiàn)場堆放：檢查修補破損，粘貼止水橡膠條、傳力襯墊拼裝管片（3）：鄰接塊位置千斤頂回縮，拼裝鄰接塊管片垂直運輸：用龍門架將管片裝運到電瓶車上管片水平運輸（1）：用電瓶車將管片運至盾構(gòu)機內(nèi)千斤頂頂進：千斤頂頂進一環(huán)環(huán)寬距離泥漿注入：在保持正面壓力一定的情況下，不斷注入新鮮泥漿管片水平運輸（2）：用單軌葫蘆吊沿導(dǎo)梁將管片運至工作面泥漿運輸：用泥漿排送管路將泥漿運送至泥漿處理設(shè)備,處理排放穿連接螺栓及嵌縫：將管片連成整體隧道襯砌,并做嵌縫堵漏處理.壁后注漿：用惰性或活性漿液填塞管片壁后空隙，并用以防水封堵手孔：用同色混凝土封堵手孔，防止穿孔螺栓生銹腐蝕二次緊固穿孔螺栓：將螺栓擰緊，增加隧道剛性鋪設(shè)道軌及管路：盾構(gòu)機前進同步鋪設(shè)電瓶車及機架道軌以及相應(yīng)管路二次注漿：對局部隧道滲漏點進行二次注漿防水預(yù)拌注漿漿液：在工作井附近拌制壁后注漿漿液壁后注漿漿液運輸：用管路將漿液運至注漿桶盾構(gòu)施工工藝流程圖盾構(gòu)施工工藝環(huán)節(jié)1、盾構(gòu)機的選型、訂貨、組裝及調(diào)試2、管片制作施工3、施工現(xiàn)場前期準備施工4、進、出洞口土體加固施工5、盾構(gòu)機現(xiàn)場組裝施工6、反力支撐系統(tǒng)安裝施工7、盾構(gòu)近出動施工8、盾構(gòu)推進施工盾構(gòu)機選型及定購的依據(jù)土質(zhì)條件、巖性開挖面穩(wěn)定隧道埋深、地下水位設(shè)計隧道的斷面環(huán)境條件、沿線場地襯砌類型工期造價輔助工法設(shè)計路線、線形、坡度電氣等其他設(shè)備條件地上、地下建筑物埋設(shè)物水井、廢井舊建筑物、臨時建筑其它計劃環(huán)境條件障礙物噪聲、振動地基變形地下水利用施工垃圾處理住房、文物等周圍條件土地利用狀況將來計劃道路種類、交通狀況施工用地狀況河川、湖沼等的狀況地質(zhì)條件地層構(gòu)成地下水位（頭）分布缺氧氣體、有害氣體的有無各層的工程性質(zhì)（強度特性、變形特性、透水性）設(shè)計條件整理斷面形狀尺寸延長覆土線路工期盾構(gòu)機選型流程圖配套設(shè)施一:地面監(jiān)控室配套設(shè)施二:漿液攪拌站配套設(shè)施三:龍門吊配套設(shè)施四:管片堆放場配套設(shè)施五:碴土堆放場配套設(shè)施六:

隧道通風(fēng)及水平運輸系統(tǒng)隧道通風(fēng)系統(tǒng)盾構(gòu)機操作室螺旋輸送機出土口皮帶輸送機、碴土碴土落入土斗電瓶車編組運至提升區(qū)域翻轉(zhuǎn)架及土坑管片吊放管片運至拼裝區(qū)管片拼裝成型隧道6.2盾構(gòu)始發(fā)

盾構(gòu)隧道始發(fā)技術(shù)是盾構(gòu)法施工技術(shù)的關(guān)鍵，也是盾構(gòu)施工成敗的一個標志，必須要全力做好。始發(fā)階段存在以下幾種特殊情況：（1）始發(fā)推進前需鑿除車站的圍護結(jié)構(gòu)（主要是處理鋼筋砼結(jié)構(gòu)），鑿除圍護結(jié)構(gòu)后的土體在一定的時間段內(nèi)必須保持自穩(wěn)，不能有水土流失；（2）始發(fā)階段盾構(gòu)機主體在始發(fā)導(dǎo)軌上不能進行調(diào)向；（3）始發(fā)階段的姿態(tài)及地面沉降控制比正常推進階段更困難；（4）始發(fā)期間一些設(shè)備如管片小車、管片吊機，包括出渣都不能正常使用。有時也會存在盾構(gòu)機因為車站結(jié)構(gòu)的原因而不能整機始發(fā)。綜上所述，盾構(gòu)在初始階段的施工難度很大。因此，應(yīng)確保盾構(gòu)連續(xù)正常地從非(泥水)土壓平衡工況過渡到(泥水)土壓平衡工況，以達到控制地面沉降，保證工程質(zhì)量等目的。始發(fā)技術(shù)包括

⑴洞口端頭處理（軟土無自穩(wěn)能力的地層

中）；⑵洞門砼鑿除（主要針對鋼筋砼圍護結(jié)構(gòu)）⑶盾構(gòu)始發(fā)基座的設(shè)計加工、定位安裝；⑷始發(fā)用反力架的設(shè)計加工、就位；⑸支撐系統(tǒng)、洞門環(huán)的安設(shè)；⑹盾構(gòu)組裝、盾構(gòu)始發(fā)方案；始發(fā)洞口的地層處理

在盾構(gòu)始發(fā)之前，一般要根據(jù)洞口地層的穩(wěn)定情況評價地層，并采取有針對性的處理措施。地層處理一般采取如“固結(jié)灌漿”、“冷凍法”措施進行地層加固處理。選擇加固措施的基本條件為加固后的地層要具備最少一周的側(cè)向自穩(wěn)能力，且不能有地下水的損失。常用的具體處理方法有攪拌樁、旋噴樁、注漿法，SMW（型鋼水泥土攪拌樁）工法、冷凍法等。選擇哪一種方法要根據(jù)地層具體情況而定，并且嚴格控制整個過程。反力架、始發(fā)臺的安裝反力架的位置確定主要依據(jù)洞口第一環(huán)管片的起始位置、盾構(gòu)的長度以及盾構(gòu)刀盤在始發(fā)前所能到達的最遠位置確定。反力支撐系統(tǒng)安裝始發(fā)洞口維護結(jié)構(gòu)的切除根據(jù)經(jīng)驗，一般在始發(fā)前至少一個月開始洞口維護結(jié)構(gòu)的切除。整個施工一般分兩次進行，第一次先將圍護結(jié)構(gòu)主體鑿除，只保留維護結(jié)構(gòu)的鋼筋保護層，在盾構(gòu)始發(fā)前將保護層混凝土鑿除。在鑿除完最后一層混凝土之后，要及時檢查始發(fā)洞口的凈空尺寸，確保沒有鋼筋、混凝土侵入設(shè)計輪廓范圍之內(nèi)。在盾構(gòu)出洞之前要在洞圈內(nèi)開探測孔，觀測槽壁后的土體是否穩(wěn)定，有無泥水漏出。在盾構(gòu)出洞之前，需把洞圈封門破除。封門破除分二次，第一次破除其厚度的一半。然后將槽壁剩下的部分分成九塊，在盾構(gòu)將要出洞之前予以割除。破除方法：在洞圈外圍打設(shè)腳手架，在井上接兩臺空壓機，人工用風(fēng)鎬采取從上到下的順序進行鑿除。第一次封門鑿除完畢后，將安裝洞圈防水裝置。安裝順序：用行車吊著簾布橡膠板，先從上向下安裝。簾布橡膠板安裝完畢后，再安裝鉸鏈板（翻板）。注：在安裝鉸鏈板之前，需先對鉸鏈板（翻板）進行實地放樣，實地擺放，編號。鉸鏈板（翻板）安裝從上至下。當(dāng)安裝到最后一塊時，如果鉸鏈板（翻板）長出，需將長出部分割除。防水裝置安裝流程圖組盾構(gòu)進出洞門止水密封裝置在負環(huán)拼裝之前需事前將盾尾油脂填滿盾尾鋼絲束內(nèi)。

此時負環(huán)拼裝完畢后，前期盾構(gòu)出洞準備工作就緒。等待盾構(gòu)正式出洞。在盾構(gòu)出洞之前，在洞圈內(nèi)左、右兩邊各焊接一段導(dǎo)向軌。此導(dǎo)向軌是基座軌道的延長線，但比基座軌道底2cm，以免盾構(gòu)出洞刀盤旋轉(zhuǎn)碰到此導(dǎo)向軌。此導(dǎo)向軌的作用是為了防止盾構(gòu)進入洞圈后盾構(gòu)磕頭或盾尾下沉。盾構(gòu)出洞時要先將洞門鋼筋割除，分九大塊，從上向下進行。為保護電焊工的人生安全，防止割除下來的砼塊砸傷人，在割除之前先在洞圈上焊接安裝倒腳手架。準備工作就緒，開始割除洞門鋼筋。采用從下到上的方式分九塊上、中、下三部分割除。另外，要在割除塊處事先掛上鋼絲繩。下方鋼筋割除完后，為保證人員安全，電焊工需爬到事先搭設(shè)好的腳手架上在割除上方鋼筋，以免砼塊掉落砸傷人。下部砼拉除后，先將第一層腳手架割除，電焊工爬到第二層腳手架上開始割除中部砼塊。

以上述方法類推，直至全部砼分塊割除完畢。全部槽壁割除完畢后，要把最上方遺留的腳手架全部盡快割除。將洞圈臟物清理完畢，掉落的砼塊吊運到旁邊，包括保護刀盤刀頭和防水裝置的方木。工作準備就緒，盾構(gòu)開始推進，向洞圈土體靠攏。在這期間，施工速度一定要快。在保證人員安全的情況下，盡量加快負環(huán)管片的拼裝速度，配合盾構(gòu)機以最快的速度靠近洞圈土體，防止土體暴露時間過長導(dǎo)致土體塌方。

盾構(gòu)推進過程中，當(dāng)負環(huán)管片脫離盾尾時，管片和盾構(gòu)基座間將產(chǎn)生一定間隙。為防止管片下沉導(dǎo)致環(huán)縫開口，要在管片與盾構(gòu)基座間用錐木塞住。

防止盾構(gòu)推進導(dǎo)致管片標準塊產(chǎn)生外張現(xiàn)象，在管片兩邊各焊接一支撐柱。盾構(gòu)出洞是盾構(gòu)施工中非常重要的環(huán)節(jié)，也是危險性最大的環(huán)節(jié)。所以，盾構(gòu)出洞最關(guān)節(jié)的是要快。因此在破除洞門之前所有工作都應(yīng)就緒，保證所有設(shè)備運轉(zhuǎn)正常。各施工環(huán)節(jié)都應(yīng)配合到位，力保盾構(gòu)順利靠上洞門土體。始發(fā)臺兩側(cè)的加固由于始發(fā)臺在盾構(gòu)始發(fā)時要承受縱向、橫向的推力以及約束盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的扭矩。所以在盾構(gòu)始發(fā)之前，必須對始發(fā)臺兩側(cè)進行必要的加固。負環(huán)管片的拼裝類型在安裝井內(nèi)的負環(huán)管片的拼裝類型通常采取通縫拼裝，主要是因為盾構(gòu)井一般只有一個，在施工過程中要利用此井進行出渣、進管片。所以采用通縫拼裝可以保證能及時、快速的拆除負環(huán)管片。始發(fā)臺兩側(cè)的加固始發(fā)時盾構(gòu)姿態(tài)的控制：主要通過盾構(gòu)機的推油缸行程來控制姿態(tài)。始發(fā)時盾構(gòu)推進參數(shù)的控制：在保證盾構(gòu)正常推進的情況下，稍微降低總推力和刀盤扭矩。洞口注漿：在盾尾完全進入洞體后，調(diào)整洞口密封，進行洞口注漿。漿液不但要求順利注入，而且要有早期的強度。

反力架、負環(huán)管片的拆除：反力架、負環(huán)管片的拆除時間根據(jù)背襯注漿的砂漿性能參數(shù)和盾構(gòu)的始發(fā)掘進推力決定。一般情況下，掘進100M以上（同時前50環(huán)完成掘進7日以上），可以根據(jù)工序情況和工作整體安排，開始進行反力架、負環(huán)管片拆除。始發(fā)常出現(xiàn)的問題1、加固效果不好：端頭土體加固的效果不好是在始發(fā)過程中經(jīng)常遇到的問題。采取的主要措施是必須根據(jù)端頭土體情況選擇合理的加固方法，而且要加強過程控制，特別是要嚴格控制一些基本參數(shù)。對于加固區(qū)與始發(fā)井間形成的必然間隙要采取其它方式處理。2、開洞門時失穩(wěn)：主要表現(xiàn)為土體坍塌和水土流失二種，其主要原因也是由端頭加固效果不好所致。在小范圍的情況下可采用邊破除洞門砼，邊利用噴素砼的方法對土體臨空面進行封閉。如果土體坍塌失穩(wěn)情況嚴重時，只有封閉洞門重新加固。3、始發(fā)后盾構(gòu)機“叩頭”：始發(fā)推進后，在盾構(gòu)機脫離加固區(qū)時容易出現(xiàn)盾構(gòu)機“叩頭”的現(xiàn)象，根據(jù)地質(zhì)條件不同有些可能出現(xiàn)超限的情況。為此，通常采用抬高盾構(gòu)機的始發(fā)姿態(tài)、合理安裝始發(fā)導(dǎo)軌以及快速通過的方法盡量避免“叩頭”或減少“叩頭”的影響。4、密封效果不好：洞門密封的主要目的也是在始發(fā)掘進階段減少土體流失。當(dāng)洞門加固達到預(yù)期效果時，對于洞門環(huán)的強度要求相對較低，否則要在盾構(gòu)推進前徹底檢查和確定洞門環(huán)的狀況。在始發(fā)過程中若洞門密封效果不好時可即時調(diào)整壁后注漿的配合比，使注漿后盡早封閉，也可采用在洞門密封外側(cè)向洞門密封內(nèi)部注快凝雙液漿的辦法解決。5、盾尾失圓：在很多情況下，始發(fā)階段由于自重及其他原因，盾尾一般都會出現(xiàn)失圓的情況，有些可能達到10CM之多。可以采用盾構(gòu)機自帶的整圓器進行整圓，在必要的情況下，可采用錯縫拼裝以保證在管片拼至隧道內(nèi)時管片自身的橢圓度控制在誤差以內(nèi)。6、支撐系統(tǒng)失穩(wěn)：支撐系統(tǒng)在某些情況下由于盾構(gòu)機推進中的瞬時推力或扭矩較大而產(chǎn)生失穩(wěn)，這樣將導(dǎo)致整個始發(fā)工作的失敗。對于支撐系統(tǒng)的失穩(wěn)只能從預(yù)防角度進行，同時在始發(fā)階段對支撐系統(tǒng)加強監(jiān)測。7、地面沉降較大：由于始發(fā)施工的特殊性，始發(fā)階段的地面沉降值均較大，因此在始發(fā)階段需盡早建立盾構(gòu)機的適合工況并嚴密注意出土量及土壓情況，同時加大監(jiān)測頻率，控制地面沉降值。盾構(gòu)機的始發(fā)成功主要由始發(fā)條件及始發(fā)施工技術(shù)中每一環(huán)節(jié)的處理決定。在前期的地質(zhì)勘探，特別是對端頭土體的液限、塑限、滲透系數(shù)、含水量等各種物理力學(xué)指標進行全面的調(diào)查及評估是相當(dāng)有必要的；同時應(yīng)對始發(fā)技術(shù)施工中的每一個環(huán)節(jié)加強全面、細致的控制，以確保各種處理措施達到預(yù)期效果。因為始發(fā)技術(shù)與各個工程的始發(fā)條件息息相關(guān)，所以始發(fā)時每一個細節(jié)如采用什么端頭加固方式、連續(xù)墻破除方式、始發(fā)臺及反力架的定位等均需根據(jù)現(xiàn)場條件選擇最合適的方法。6.3盾構(gòu)接收（進洞）階段盾構(gòu)接收（進洞）階段掘進是盾構(gòu)法隧道施工最后一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。盾構(gòu)能否順利進洞關(guān)系到整個隧道掘進施工的成敗。在盾構(gòu)進洞前后需做好充分的盾構(gòu)接收的準備工作，確保盾構(gòu)以良好的姿態(tài)進洞，就位在盾構(gòu)接收基座上。盾構(gòu)到達前須慎重考慮的事項①選定加固工法加固到達部位近旁地層及設(shè)置出口密封圈。②為了確保盾構(gòu)機按規(guī)定計劃路線順利到達預(yù)定位置，需要認真討論測定盾構(gòu)位置的方法和隧道內(nèi)外的聯(lián)絡(luò)方法。③討論低速推進的起始位置、慢速推進的范圍。④討論泥水盾構(gòu)泥水減壓的起始位置。⑤討論盾構(gòu)推進到位時，由于推力的影響是否需要在豎井內(nèi)側(cè)井壁到達口處采取支護等措施。⑥討論掘削到達面的方法及其起始時間。⑦認真考慮防止從盾構(gòu)機外殼板和到達面間的間隙涌水、涌砂的措施。⑧盾構(gòu)機停止推進的位置的討論。⑨討論到達部位周圍的背后注漿工法。⑩應(yīng)周密的考慮拉出盾構(gòu)機到井內(nèi)時的盾構(gòu)承臺等臨時設(shè)備的配備及設(shè)置狀況。盾構(gòu)進洞土體加固：盾構(gòu)進洞區(qū)域土體加固一般與出洞區(qū)域土體加固是同時進行，對盾構(gòu)進洞土體加固效果的檢驗可參照對盾構(gòu)出洞土體加固。盾構(gòu)接收基座設(shè)置：盾構(gòu)接收基座用于接收進洞后的盾構(gòu)機，由于盾構(gòu)進洞姿態(tài)是未知的。在盾構(gòu)接收（進洞）前仍需復(fù)核接收井洞門中心位置和接收基座平面、高程位置（一般以低于洞圈面為原則），確保盾構(gòu)機進洞后能平穩(wěn)、安全推上基座。進洞前盾構(gòu)姿態(tài)監(jiān)控：在盾構(gòu)進洞前100環(huán)對已貫通隧道內(nèi)布置的平面導(dǎo)線控制點及高程水準基點做貫通前復(fù)核測量，是準確評估盾構(gòu)進洞前的姿態(tài)和擬定進洞段掘進軸線的重要依據(jù)。復(fù)核數(shù)據(jù)應(yīng)通過反復(fù)比較，分析誤差是否在允許偏差之內(nèi)，從而正確的指導(dǎo)進洞段盾構(gòu)推進的方向。洞門圍護結(jié)構(gòu)鑿除（進洞側(cè)）：盾構(gòu)進洞前需對接收井內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)背水面鋼筋進行割除及砼鑿除，通過打探孔實際驗證盾構(gòu)進洞區(qū)域土體加固的效果。在洞門圍護結(jié)構(gòu)鑿除后同樣需對其后土體自立性、滲漏等情況進行觀察，判斷進洞區(qū)域土體的實際加固效果是否滿足盾構(gòu)安全進洞的要求，否則應(yīng)采取補救措施。

盾構(gòu)接收進洞：盾構(gòu)接收（進洞）準備工作就續(xù)后，盾構(gòu)機向前推進，在前端刀盤露出土體直至盾構(gòu)殼體順利推上接收基座的過程稱為“盾構(gòu)接收進洞”。該關(guān)鍵環(huán)節(jié)要重點做好以下工作：

⑴觀察進洞洞口有無滲漏的狀況，發(fā)現(xiàn)洞口滲漏應(yīng)及時封堵。

⑵及時安裝洞口拉緊裝置，并檢查其牢固性。為防止盾構(gòu)進洞時盾構(gòu)機鏟到基座，將基座降低2cm。進洞前洞圈弧形鋼板的焊接盾構(gòu)進洞前，為了縮小盾殼與洞圈的間隙、便于塞添海面及防止盾構(gòu)進洞時洞圈產(chǎn)生出水、漏泥等問題，在洞圈內(nèi)焊接一整環(huán)鋼板。在盾構(gòu)機靠上此鋼板時，為確保鋼板順利外翻，在鋼板一圈以10cm間距開縫，縫深約10cm。洞圈下部是盾構(gòu)進洞的薄弱點，是最容易出現(xiàn)險情的部位，因此在洞圈底部鋼板內(nèi)、外層各加焊一道擋泥板加焊在洞圈底部6m弧度位置，距離洞圈底部位置25cm處,10mm厚，高100mm，內(nèi)弧鉉長2m鋼板三道，間距20cm用于盾構(gòu)進洞時清理盾構(gòu)底部的泥土便于盾構(gòu)順利騎上基座。洞門破除完畢后，盾構(gòu)開始推進。由于刀盤已出洞圈前方無土層存在故此時推進無出土，每推進1.2米應(yīng)立即拼裝盡快完成，從而縮短進洞時間防止發(fā)生意外。推進至盾尾還剩70cm在槽壁內(nèi)停止推進盾構(gòu)一次進洞結(jié)束。洞圈密封、注漿加固：一次進洞后停止推進立即安裝一整圈花紋鋼板，鋼板與洞圈采用段焊，當(dāng)焊接完畢后用速凝水泥封堵弧形鋼板上的所有間隙。此時洞圈封堵完畢，準備開始進行壁后注漿。隧道內(nèi)注漿的同時考慮到漿液有可能順著盾殼和管片間的間隙流出，所以在鋼板上下左右4個位置開設(shè)注漿孔在必要時進行補壓漿，漿液達到設(shè)定強度時開始二次進洞。防止管片被拉開的措施：為防止盾構(gòu)完全進洞后，千斤頂離開管片，管片反作用力的釋放而拉開管片間的間隙，造成滲漏水現(xiàn)象，在管片的縱向螺栓上焊接４根拉桿，上部焊接兩根，左右腰部各焊接一根。把最后2０環(huán)管片連接一起，為保險起見此后每拼裝好一環(huán)就焊拉桿連接．管片脫出盾尾后，螺栓有可能松動也會造成滲漏水現(xiàn)象，所以要加強對螺栓復(fù)緊、補緊。（注：拉桿材料為10號槽鋼）盾構(gòu)正常推進階段是千斤頂頂住管片向前前進，而此次推進已無管片。故使用頂管法，在千斤頂與管片之間加頂管使盾構(gòu)機向前推進。當(dāng)推進至盾尾離槽壁3.5米處停止推進，（共推進4.2米）二次進洞結(jié)束。二次進洞后同一次進洞相同，用弧型鋼板焊接一圈，當(dāng)焊接完畢后用速凝水泥封堵弧形鋼板上的所有間隙，開始進行注漿加固。1、盾構(gòu)推進時隧道內(nèi)運輸

運輸車輛編組示意圖

6.4盾構(gòu)推進施工2、隧道內(nèi)施工布置1）運輸鋼軌布置2）人行走道3）隧道照明4）隧道給排水5）隧道通訊聯(lián)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸和視頻監(jiān)視6）隧道通風(fēng)3、推進參數(shù)設(shè)定1）推進時正面土壓力設(shè)定盾構(gòu)掘進應(yīng)保持掘進過程中的開挖面的穩(wěn)定，將對周邊天然土層的擾動影響控制在最小限度。開挖面的穩(wěn)定是通過管理開挖面土倉內(nèi)泥土壓力來保證的。2）推進時出土量控制盾構(gòu)機上設(shè)置出土量計測裝置，就是在螺旋機的排土口處進行泥斗車重量計量的裝置，本裝置具有計測精度高、可實時計量、計量速度快等特征。3）掘進速度控制推進時速度不宜過快，正常情況下推進速度保持2～4cm／min，當(dāng)穿越重要建筑物和管線時降低推進速度。4、盾構(gòu)掘進軸線控制合理調(diào)整每個區(qū)域千斤頂?shù)囊簤簤毫Σ罴茨苷{(diào)整盾構(gòu)機的上下左右點的行程差，進而使盾構(gòu)機沿著設(shè)計軸線推進。1）盾構(gòu)平面控制（左右方向）利用左、右兩側(cè)千斤頂?shù)男谐滩钍苟軜?gòu)機左右方向得到控制。2）盾構(gòu)高程控制（上下方向）盾構(gòu)的高程控制和平面控制的機理是一樣的，利用上、下兩側(cè)千斤頂?shù)男谐滩町a(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力矩進行控制。為防止盾構(gòu)機在軟土內(nèi)的“磕頭”現(xiàn)象，盾構(gòu)機下部千斤頂?shù)念~定功率應(yīng)大于其它區(qū)域千斤頂?shù)念~定功率。5、保持盾尾的密封盾構(gòu)推進時必須保持盾尾的密封，否則水、土和同步注漿漿液將從盾尾進入盾構(gòu)機內(nèi)部，一方面污染盾構(gòu)工作面，另一方面將造成盾尾后部土體的變形。為保持盾尾的密封，在盾構(gòu)推進時必須適時、適量地壓注盾尾油脂。水、土壓力止水性潤滑油脂止水刷（三道鋼絲刷一道鋼板刷）注油脂管同步連續(xù)注漿管

固定裝置管片6、盾構(gòu)推進姿態(tài)測量（1）地面測量控制網(wǎng)的設(shè)置（2）井上、井下控制點的傳遞1）平面控制點的傳遞2）高程控制點的傳遞（3）盾構(gòu)推進中的定位測量7、盾構(gòu)推進同步注漿（1）同步注漿的目的。（2）同步注漿材料的選定。（3）注漿量（注入率）（4）注入壓力盾構(gòu)機在推進時，必須壓注同步注漿漿液，控制地面的沉降；管片與盾構(gòu)間的建筑間隙，由漿液對其進行有效的填充，減小盾構(gòu)推進時對地面管線、建筑物的影響同步注漿可以對管片的環(huán)與環(huán)之間的高差進行有效的控制，以免管片推出盾尾后管片下沉或上浮量過大，引起管片碎裂。如圖所示同步注漿的作用B2A1A2A3B1K盾構(gòu)注漿孔一般分為6個注漿點，可以隨時根據(jù)管片姿態(tài)與盾構(gòu)姿態(tài)對盾構(gòu)的注漿點進行更換。如圖所示同步注漿孔位置示意圖A2A3A1KB1B2同步注漿漿液選擇單液漿材料：石灰、粉煤灰、膨潤土、外摻劑、水。雙液漿材料：A液：水泥、膨潤土、穩(wěn)定液水B液：水玻璃盾構(gòu)同步注漿對漿液的要求隧道穩(wěn)定性依賴漿液結(jié)石體抗壓強度大小；漿液良好的填充性能；漿液有效的抗剪切強度；漿液的高容重；漿液的低坍落度值的厚漿；漿液的高流動性；抗?jié)B性；抗離析；緩凝型；雙液漿的優(yōu)點漿液凝結(jié)時間短；漿液結(jié)石體強度高；漿液具有一定的抗?jié)B作用；防止盾構(gòu)開挖面上支護泥水受壓倒灌至盾構(gòu)蹲位處；較好地控制管段的初期沉降和穩(wěn)定性。雙液漿存在的不足由于受地下水的稀釋影響，雙液漿漿液的凝結(jié)時間較難控制，漿液結(jié)石體強度不均；由于注入地層的漿液時間不同，后注的漿液往往因為前注已趨于稠化的漿液阻斷，而不能完全填充到空隙位置，其結(jié)果很可能導(dǎo)致漿液被壓入阻力小的周圍土體中，注漿效果不能達到預(yù)期目標；漿液稀薄對盾尾損壞作用較大，同時部分漿液劈裂或滲透到注漿空隙以外的土層中，注漿率一般為理論值的200～300%；漿液不能有效地阻止正面支護泥水后竄，致使泥水與漿液混合造成漿液結(jié)石體的不均勻；注漿材料費用高、注漿設(shè)備較復(fù)雜等缺點。軟土地質(zhì)條件（粘土、粉質(zhì)粘土）

對單液漿的要求材料來源廣泛，無污染，價格便宜，拌漿操作簡單；漿液流動性和充填性好，比重與原狀土相當(dāng)，不離析及不流竄到盾尾空隙和注漿區(qū)域以外的地方；漿液拌制后坍落度值為12～14CM，20小時后不小于5CM；材料可泵性好，能在長距離輸送情況下不泌水、不堵管；漿液注入時具備不受或少受地下水稀釋的特性，并可阻止支護泥水后竄；20小時漿液前切強度必須達到或超過800Pa；28天強度達到0.5MPa左右；配漿和注漿施工操作方便；漿液結(jié)石體體積收縮小，并具有抗振動液化作用。單、雙液漿各項性能比較雙液漿單液漿注漿設(shè)備螺桿泵、管泵柱塞泵注漿管路雙路至注漿口并單路單路漿液比重1.3～1.5＞1.9漿液坍落度——12～14cm泌水量1～4ml1～4ml屈服值（Pa）——800(20h)凝固時間（S）7～11——單軸抗壓強度（MPa）/28d2.50.5輸送方式管路運輸車注漿量（100%）200～300100～120材料成本（元/m3）23020020m3/環(huán)注漿費用（元）9200～138004000～4800注漿材料水泥生石灰膨潤土粉煤灰水黃砂數(shù)量50Kg60Kg50Kg726Kg適量550Kg同步注漿（單液）漿液配比（1M3）漿液稠度測試值為9～11。6.5砂性土中盾構(gòu)推進砂性地層中盾構(gòu)推進存在的問題：土壓平衡盾構(gòu)施工成功的關(guān)鍵之—是合理進行土壓力管理，使開挖面保持穩(wěn)定。為保證密封艙內(nèi)的土壓力能夠真實反映，需要要將開挖面切削下來的土體在密封艙內(nèi)調(diào)整成一種“塑性流動狀態(tài)”的土體。如果地層是淤泥質(zhì)枯土層的話，只要在密封艙內(nèi)通過旋轉(zhuǎn)翼板攪拌，就可滿足這種狀態(tài)順利進行施工。但是，如果地層是粘粒(粒徑小于0．005mm)的含量較少(小于10％)的卵石層、砂土地層、粉土層、風(fēng)化巖地層，進入密封艙的土體就很難形成這種“塑性流動狀態(tài)”，從而給土壓力保持帶來困難，導(dǎo)致施工出現(xiàn)以下問題。①開挖面失穩(wěn)：當(dāng)盾構(gòu)開挖面中心水、土壓力與盾構(gòu)機密封艙內(nèi)壓力無法平衡的時候，將產(chǎn)生開挖面失穩(wěn)。土壓平衡盾構(gòu)在砂性土層中施工時，由于砂性土流動性極差，切削下來的土體并不能充滿整個密封艙，進入艙內(nèi)砂性土大顆粒沉積在密封艙的底部，而細小顆粒浮在上層，出現(xiàn)分層離析、表層失水、開挖面上部的土壓力無法被艙內(nèi)壓力平衡，發(fā)生土體失穩(wěn)。高水頭壓力下，大刀盤切削振動可能引起工作面附近砂土液化，孔隙水壓力上升，有效應(yīng)力減小，抗剪強度降低甚至喪失。液化引起的管涌流砂使工作面失去穩(wěn)定平衡。土體失穩(wěn)將引起大幅度的地層位移，使得相鄰的建、構(gòu)筑物產(chǎn)生差異沉降，管線破裂，地表發(fā)生大范圍沉陷，造成巨大的經(jīng)濟損失。產(chǎn)生開挖面穩(wěn)定問題的原因如下：土壓平衡式盾構(gòu)是將開挖下來的土料泥土化，由刀盤上輪輻開孔進入開挖面后的密封艙，通過施加適當(dāng)?shù)耐翂毫Σ⒖刂瞥鐾亮?，使密封艙土體擠壓密實，保持與工作面水、土體側(cè)壓力動態(tài)平衡，開挖面處于穩(wěn)定狀態(tài)。要保證開挖面的穩(wěn)定必須注意以下幾個環(huán)節(jié)：首先，盾構(gòu)施工過程中必須在開挖面和隔板之間充滿土料，這里土料是作為一種荷載傳遞的介質(zhì)，將密封艙的壓力由刀盤上的開孔傳遞到開挖面上，以維持工作面的穩(wěn)定；其次，在盾構(gòu)推進挖土和管片拼裝過程中，始終保證盾構(gòu)機密封艙內(nèi)壓力孔始終略微大于正面主動側(cè)壓力PS和水壓力Pw之和。土壓平衡式盾構(gòu)在砂性土層中比較容易喪失穩(wěn)定性主要是由于砂性土、砂質(zhì)粉土等土層由于土的滲透性好，受擾動后產(chǎn)生水土分離流出，土與水不能形成具有一定流動性的土料，無法完全充滿開挖面與隔板之間的土艙，致使在開挖面上局部區(qū)域壓力不平衡從而導(dǎo)致工作面失穩(wěn)。由此可見要保證土壓平衡式盾構(gòu)在砂性土等特殊土層中施工時工作面的穩(wěn)定，應(yīng)當(dāng)增加砂性土的保水性，改善其流動性。②盾構(gòu)推進時周圍土體發(fā)生液化導(dǎo)致土體沉降雖然土壓平衡盾構(gòu)施工時不會對盾構(gòu)周圍土體造成影響，但在砂性土等粘粒含量較少的特殊土層中的盾構(gòu)推進過程會發(fā)生一個特殊現(xiàn)象，尤其是顆粒級配不理想和相對密度較小的土層中容易發(fā)生液化。

由于粉細砂層顆粒與顆粒之間吸引力相對很小，幾乎沒有連接，且含水量較高，所以在循環(huán)荷載作用的一開始，就產(chǎn)生一個較大的瞬間變形。主要原因是顆粒受到擠壓后，孔隙體積被壓縮，孔隙比減小，此時部分有效應(yīng)力發(fā)生轉(zhuǎn)移，由超孔隙水壓力來承擔(dān)，土骨架強度降低，土體產(chǎn)生殘余變形。當(dāng)施加的動應(yīng)力小于臨界動應(yīng)力時，隨著振動時間的增長，土體顆粒經(jīng)過不斷調(diào)整，已能夠適應(yīng)變化了的壓力環(huán)境，此時變形已趨于緩和，這是一個結(jié)構(gòu)再造階段。最后，當(dāng)振動時間繼續(xù)增長時，土體結(jié)構(gòu)差異性調(diào)整已不明顯，結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化大多趨于平緩，新的結(jié)構(gòu)體系已基本形成；在壓力的進一步作用下，新體系的結(jié)構(gòu)要素僅做適當(dāng)調(diào)整以求得更加鞏固的平衡結(jié)構(gòu)。這時的永久變形值基本上已趨于穩(wěn)定。但是當(dāng)施加的動應(yīng)力大于臨界動應(yīng)力時，隨著振動次數(shù)增多，土體結(jié)構(gòu)經(jīng)過一段時間的調(diào)整仍不能適應(yīng)新的壓力環(huán)境，而在這過程中，孔隙水壓力不斷上升，有效應(yīng)力不斷下降，最后導(dǎo)致土體強度喪失，也即粉細砂層達到了液化狀態(tài)。在砂性土層中盾構(gòu)推進時，因盾構(gòu)前進、盾構(gòu)內(nèi)部設(shè)備的振動和其他等因素，容易使周圍的砂土發(fā)生液化，這在推進速度較慢和推進持續(xù)時間較長等情況下更加明顯。砂土發(fā)生液化后，不可避免地造成土體的沉降。③密封艙內(nèi)砂土積聚，切削推進困難土壓平衡式盾構(gòu)穿越砂性土地層時，若砂土中含有少量粘粒，則在盾構(gòu)密封艙內(nèi)的壓力較高時，渣土往往無法順利排出，在這樣的情況下如果繼續(xù)強行推進，那么密封艙內(nèi)的砂粒失水固結(jié)越壓越緊，將會使千斤頂?shù)捻斖屏υ黾?，刀盤的扭矩變大盾構(gòu)無法正常推進，甚至?xí)沟毒邠p傷，主軸承斷裂，盾構(gòu)嚴重損傷。上海地鐵明珠二期I臨平路—溧陽路區(qū)間盾構(gòu)隧道，在粉砂地層中施工，盾構(gòu)推進時遇到這個問題，密封艙的閉塞密封艙內(nèi)壓力失控、扭矩變大、盾構(gòu)推進困難，同時還引起較大的地層位移和地表沉降。密封艙閉塞問題產(chǎn)生原因：

土壓平衡式盾構(gòu)在砂性土層中掘進時，密封艙壓力較在粘性土中掘進時高。含有少量粘粒的砂性土經(jīng)刀盤切削進入密封艙后，由于砂性土本身具有較大的內(nèi)摩擦力，加上少量粘粒所提供的粘結(jié)力，使得渣土在較高的密封艙壓力作用下，發(fā)生應(yīng)力重分布，在螺旋出土器的進出口附近容易產(chǎn)生拱作用，拱外渣土無法進入出土器，造成密封艙閉塞。消除密封艙閉塞現(xiàn)象的關(guān)鍵在于消除壓力拱，參照普氏理論，壓力拱形成的一個重要原因就是松散體之間存在較大摩擦力和粘結(jié)力，因而應(yīng)當(dāng)從降低渣土的內(nèi)摩擦角著手考慮。④艙內(nèi)泥砂“結(jié)餅”當(dāng)土壓平衡式盾構(gòu)在粘聚力和內(nèi)摩擦角都比較大的土層中施工時，在密封艙內(nèi)，主軸承附近的土體往往會排水固結(jié)，形成餅狀，若不及時采取措施，結(jié)餅的范圍將不斷的擴大，最終充滿整個密封艙，使得刀盤扭矩增大、切削困難甚至無法進行。2002年，深圳地鐵一期工程就遇到了這樣的問題，最后不得不停止推進，打開密封艙人工處理，由此引起了臨近建筑物沉降，地表塌陷，對工程的影響巨大。密封艙結(jié)餅現(xiàn)象問題產(chǎn)生原因

在礫質(zhì)粘性土等同時具有較大的粘聚力和內(nèi)摩擦角的土層中進行盾構(gòu)掘進時，由于刀盤轉(zhuǎn)動較慢，密封艙中的土體受到的攪拌作用的影響由周邊向中間遞減，在密封艙主軸處的土體基本上只受到沿盾構(gòu)軸向的壓力，在此荷載下，渣土中的孔隙水排出，發(fā)生固結(jié)，形成泥餅。若不及時處理，泥餅將向周邊不斷擴大直至充滿整個密封艙。與密封艙閉塞現(xiàn)象相似，引起結(jié)餅現(xiàn)象的關(guān)鍵在于礫質(zhì)粘性土本身所具有的較大的粘聚力和內(nèi)摩擦角，如何降低渣土的粘聚力和內(nèi)摩擦角是解決結(jié)餅問題的核心。⑤排土口噴涌，污染盾構(gòu)作業(yè)面通常情況下，在螺旋出土器的出口處，所排出的渣土中的水的壓力為零，渣土在自重作用下落入傳輸帶，然而在滲透性較大的砂性土中施工時，密封艙和排土器內(nèi)的土體不能完全有效地抵抗開挖面上較高的水壓力，會在螺旋出土器的口部產(chǎn)生噴涌。采用土壓平衡式盾構(gòu)施工時曾經(jīng)遇到過這樣的問題，因為噴涌而嚴重影響施工工期的情況。噴涌發(fā)生問題產(chǎn)生原因

盾構(gòu)正面的砂土中的水頭壓力所產(chǎn)生的向螺旋出土器出口的滲流力經(jīng)過密封艙以及螺旋出土器過程的水頭損失，還會在螺旋出土器的出口產(chǎn)生噴涌。噴涌發(fā)生的主體是強度較低的擾動土，發(fā)生路徑是筒狀的螺旋出土器，而且土體本身處于運動中，只是由于運動的速度和壓力失控發(fā)生的現(xiàn)象。噴涌發(fā)生的關(guān)鍵是砂性土具有良好的滲透性，不能對流經(jīng)的水造成較大的水頭損失。6.6、管片預(yù)制與拼裝管片寬度為1.5m，厚度為350mm；管片混凝土強度C50，抗?jié)B等級P10。隧道拼裝形式一般分為：1、通縫拼裝:各環(huán)管片的縱縫對齊的拼裝方法，這種拼裝方法在拼裝時定位容易，縱向螺栓容易穿進，拼裝施工應(yīng)力小，但容易產(chǎn)生環(huán)面不平，并有較大累計誤差，導(dǎo)致環(huán)向螺栓很難穿進，環(huán)縫壓密量不夠。2、錯縫拼裝：錯縫拼裝即前后環(huán)管片的縱縫錯開拼裝，一般錯開1/2～1/3塊管片弧長，用此法建造的隧道整體性好，拼裝施工應(yīng)力大，縱向穿螺栓困難，縱縫壓密差。但環(huán)面較平正，穿環(huán)向螺栓比較容易。管片類型：鋼管片、鋼筋混凝土管片管片成環(huán)后的尺寸：隧道管片成環(huán)后，其管片外徑為

6200mm，內(nèi)徑為5500mm；（指單圓隧道，盾構(gòu)直徑為6200mm）管片拼裝成環(huán)一共由6塊管片組成：3塊標準塊A1、A2、A3塊，2塊鄰接塊B1、B2塊，1塊封頂塊K塊。襯砌環(huán)型式：通用楔形環(huán)楔形量：40mm（雙面楔形）

其中：A2管片寬度最長，為1510mm；K管片寬度最短，為1470mm；

A1、A3管片寬度為1500mm；B1、B2管片寬度為1480mm。通

過楔形量調(diào)整管片轉(zhuǎn)角。接觸面構(gòu)造：管片縱縫接觸面設(shè)凹凸榫槽。1、通縫拼裝2、錯縫拼裝高精度管片制作

成型鋼筋籠堆放鋼筋：HPB300、HRB400合籠后鋼模尺寸檢查鋼筋籠吊裝入模表面壓實管片入養(yǎng)護池養(yǎng)護三環(huán)試拼裝及接縫測量管片堆場堆放管片的防水防水材料管片進場管片進場必須對其進行驗收，保證管片質(zhì)量，對管片的生產(chǎn)日期和養(yǎng)護期、