盾構(gòu)施工技術(shù)之圖文詳解PPT

1、盾構(gòu)隧道施工技術(shù),阿拉新新,作者,1806年，法國工程師麥克布魯內(nèi)爾發(fā)現(xiàn)船的木板中，有一種蛀蟲（船蛆）鉆出孔道，船蛆是一種蛤，頭部有外殼，在鉆穿木板時(shí)，分泌出液體涂在孔壁上形成堅(jiān)韌的保護(hù)殼，用以抵抗木板潮濕后的膨脹，以防被壓扁。在蛀蟲鉆孔的啟示下，布魯內(nèi)爾發(fā)現(xiàn)了盾構(gòu)掘進(jìn)隧道的道理，并在英國注冊了專利。,一、盾構(gòu)機(jī)的簡介,1、盾構(gòu)的起源,1825年布魯內(nèi)爾開始在倫敦泰晤士河下修建高6.8m，寬11.4m的矩形盾構(gòu)隧道，歷時(shí)18年，到1843年布魯內(nèi)爾完成了全長370m的隧道，隧道經(jīng)歷了5次特大涌水犧牲了6人。（具體請看視頻：盾構(gòu)的起源）,迄今為止，盾構(gòu)主要分為四代盾構(gòu)機(jī)：第一代是手掘式盾構(gòu)機(jī)、第

2、二代是半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)、第三代是閉胸式盾構(gòu)機(jī)、第四代大斷面、高智能化、斷面多樣化盾構(gòu)機(jī)。根據(jù)工作原理分為土壓平衡式盾構(gòu)、泥水平衡式盾構(gòu)和復(fù)合式盾構(gòu)，我們項(xiàng)目部目前所用的是土壓平衡式盾構(gòu)，今天重點(diǎn)講述土壓平衡式盾構(gòu)。,2、盾構(gòu)的主要分類,1974年在日本東京使用了第一臺土壓平衡式盾構(gòu)，外徑為3.72m。土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的工作原理是盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，其前端刀盤旋轉(zhuǎn)掘削土層土體，切削下來的土體進(jìn)入土艙。當(dāng)土體充滿土艙時(shí)，其被動土壓與掘削面實(shí)現(xiàn)平衡，即保持艙內(nèi)的壓力與掌子面的土的壓力和掌子面上的水的壓力保持平衡，通過刀盤不斷的切削掌子面的土體，慢慢向前掘進(jìn)。,盾構(gòu)機(jī)從前至后依次由刀盤、切口環(huán)（前盾）、支撐環(huán)（

3、中盾）、盾尾。盾尾后是連接橋，連接橋與1#臺車相連，1#臺車后依次為2#臺車、3#臺車、4#臺車、5#臺車。,3、盾構(gòu)機(jī)的主要構(gòu)造組成,各主機(jī)大件的基本參數(shù)如表所示,1）刀盤,刀盤包括焊接結(jié)構(gòu)件和刀架。刀盤表面焊接有耐磨層，圓周區(qū)域有耐磨格柵構(gòu)成的鑲邊。通過旋轉(zhuǎn)，挖出的渣土被運(yùn)到刀盤的8個(gè)開口。刀盤的后部開口向內(nèi)傾斜，這樣的結(jié)構(gòu)使渣土易于流動而容易流向螺旋輸送機(jī)。焊接的攪拌臂可以使土質(zhì)改良添加劑和挖出的渣土在刀盤后面進(jìn)行攪拌。,2）前盾,前盾又稱切口環(huán)，它里面裝有支撐主驅(qū)動和螺旋輸送機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)。螺旋輸送機(jī)從盾尾斜向連接著皮帶機(jī)。前盾前沿呈鍥形，以防止渣土粘結(jié)和促進(jìn)渣土流到底部的螺旋輸送機(jī)。 壓

4、力隔板將前盾的開挖艙和主艙分離開來。隔板上面的門可以讓人進(jìn)入開挖艙進(jìn)行保養(yǎng)和檢查工作。此外，隔板有幾個(gè)開口，可以控制渣土改良的程度和以及作為修理時(shí)輸電線的接線盒接頭。通過安裝的隔板上的四個(gè)攪拌器，水、膨潤土或泡沫被運(yùn)輸至開挖艙。攪拌器均勻分布使土倉內(nèi)的渣土可以被充分?jǐn)嚢琛?3）中盾,中盾又稱支撐環(huán)，前盾和中盾是用螺栓上緊并焊接在一起的。 在中盾內(nèi)布置了推進(jìn)缸支座和管片安裝機(jī)架。管片安裝機(jī)支架通過相應(yīng)的法蘭面和管片安裝機(jī)梁連接起來。推進(jìn)缸和連接盾尾的鉸接油缸布置在中盾。為穩(wěn)定巖石和用掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行試掘進(jìn)，在中盾的盾殼上焊接了帶球閥的超前鉆機(jī)孔。中盾和盾尾之間使用的是預(yù)緊密封。如果密封出現(xiàn)問題，雖然

5、有脂潤滑，水還是能夠進(jìn)入盾殼；那么鉸接密封有一個(gè)可膨脹的應(yīng)急氣囊密封臨時(shí)保護(hù)，防止水的進(jìn)入。氣囊最大膨脹壓力為10bar。注意：如用氣囊應(yīng)急密封時(shí)，則不允許掘進(jìn)。,4）盾尾,盾尾通過14個(gè)鉸接油缸和中盾相連。在盾尾的保護(hù)下用管片拼裝機(jī)安裝管片；而在盾尾尾部和已裝好的管片之間用盾尾刷密封。,4、盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部的主要構(gòu)造,1）刀盤和刀盤驅(qū)動,刀盤的旋轉(zhuǎn)靠位于盾殼中心的軸承。主軸承分為內(nèi)齒圈、外圈和中間的三排圓柱滾柱，外圈通過法蘭和盾殼聯(lián)接，內(nèi)齒圈和刀盤通過螺栓聯(lián)接。八個(gè)液壓馬達(dá)通過行星齒輪驅(qū)動小齒輪，八個(gè)小齒輪共同驅(qū)動內(nèi)齒圈進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動刀盤和刀具轉(zhuǎn)動。,2）推進(jìn)油缸,推進(jìn)缸主要用于推進(jìn)和安裝管片

6、，盾構(gòu)機(jī)的向前的推力靠推進(jìn)油缸提供，盾構(gòu)機(jī)上一共有30個(gè)油缸，單個(gè)油缸的最大推力為1,140KN，油缸的最大行程為2000mm。,3）管片拼裝機(jī),管片拼裝機(jī)用法蘭連接安裝在盾尾保護(hù)下的支架上，管片拼裝機(jī)由拖架梁、旋轉(zhuǎn)架、移動架、帶夾緊系統(tǒng)的十字梁組成。管片拼裝機(jī)主要用于安裝管片，如果需要進(jìn)行超前鉆探時(shí)可在管片安裝機(jī)的適配器板上安裝超前鉆機(jī)設(shè)備。 管片拼裝機(jī)的運(yùn)動情況是根據(jù)現(xiàn)有的條件而特別設(shè)計(jì)的，它可以對管片進(jìn)行精確定位。伸縮、旋轉(zhuǎn)和移動等功能都是比例控制的，所有這些移動功能的設(shè)定壓力可以使其對各元件進(jìn)行精確定位。,管片拼裝機(jī)通過安裝在拖架梁上的伸縮油，在盾尾和管片輸送小車之間移動。在用手將起吊

7、螺桿擰進(jìn)管片后，管片由管片輸送機(jī)抓起并運(yùn)到盾尾。,4）螺旋輸送機(jī),螺旋輸送機(jī)用于渣土的運(yùn)輸，前盾的底部安裝有螺旋輸送機(jī)，螺旋輸送機(jī)從隔板到臺車沿中心線上的仰角為230。,5、盾構(gòu)機(jī)各組件參數(shù)表,見附表1,6、盾構(gòu)機(jī)后配套系統(tǒng),后配套系統(tǒng)總共包括2輛電瓶車和5個(gè)獨(dú)立的臺車，每個(gè)臺車上都裝有盾殼前進(jìn)所需要的輔助裝置。 另外，盾構(gòu)機(jī)工作所需的冷卻水、新鮮空氣、壓縮空氣和高壓電纜都通過臺車管線輸送進(jìn)去，而升溫后的冷卻水和臟水從盾構(gòu)機(jī)的盾殼底部被運(yùn)送出去。 臺車連接在管片安裝機(jī)的托架梁上，隨著盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)沿掘進(jìn)方向運(yùn)動。拖車在鋪設(shè)的軌道上行走。 臺車的結(jié)構(gòu)可以使電瓶車進(jìn)入第二臺臺車，電瓶車運(yùn)輸管片、砂漿

8、、備件和其它油料。,出土、管片存放 隧道正式推進(jìn)前，施工場地先平整、硬化、維護(hù)。分別在車站端頭井處設(shè)置集土坑、管片存放場地、車輛保潔設(shè)施和挖掘機(jī)的場地。組織專用運(yùn)土車輛，按照規(guī)定的時(shí)間、路線以及棄土場地運(yùn)輸渣土。,二、盾構(gòu)的施工準(zhǔn)備,1、地面施工準(zhǔn)備,漿液制備 每環(huán)同步注漿量為6.1m3，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)兩套拌漿系統(tǒng)，供盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)注漿用。為減少砂漿的運(yùn)輸距離，拌漿設(shè)備設(shè)在井口旁，拌漿設(shè)備采用30m3/h全自動砂漿攪拌站，為減輕勞動強(qiáng)度及減少灰塵飛揚(yáng)，采用散裝水泥、粉煤灰及膨潤土、另外攪拌站旁還設(shè)外摻劑倉庫、砂堆場，20m3貯水箱。,集土坑 隧道施工時(shí)分別在盾構(gòu)左右始發(fā)井旁各設(shè)一集土坑，集土坑上設(shè)

9、置倒土架；根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)每環(huán)出土量為70方左右，假設(shè)每班最多可完成9環(huán)，集土坑容積要至少需要700m，才能滿足施工的連續(xù)性。,垂直運(yùn)輸 如果左右線的工作面間距不超過23m,可以考慮設(shè)置一臺龍門吊，若工作面間距大于23m，超過龍門吊最大跨度，應(yīng)考慮用2臺龍門吊，主要考慮龍門吊出土方便及垂直運(yùn)輸管片方便。使用2臺龍門吊時(shí)，在架設(shè)龍門吊時(shí)，要考慮龍門吊之間的間距，要保證2臺龍門吊吊運(yùn)互不影響，不得出現(xiàn)龍門吊“打架”現(xiàn)象。,進(jìn)、始發(fā)口土體加固 為保證盾構(gòu)安全始發(fā)、接收，隧道進(jìn)、出口土體必須有良好的自立性和密實(shí)性，使洞口土體在盾構(gòu)經(jīng)過該段時(shí)不坍塌，地下水不涌入端頭井內(nèi)，為此必須對洞口土體進(jìn)行加固。加固方法

10、一般采用旋噴樁加固和冷凍法加固。,1）發(fā)射架安裝 發(fā)射架作為臺車下井過渡工具以及盾構(gòu)機(jī)的載體，必須先于盾構(gòu)機(jī)以及后配套到場安裝完。 發(fā)射架的安裝應(yīng)注意始發(fā)段隧道所處的線路平、縱面曲線條件，確保盾構(gòu)中心軸線的坡度與隧道設(shè)計(jì)軸線坡度相適應(yīng)，考慮到隧道后期沉降因素，盾構(gòu)中心軸線可比設(shè)計(jì)軸線略抬高1020mm，特別注意在對始發(fā)基座固定前應(yīng)按設(shè)計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，嚴(yán)格控制標(biāo)高及中心軸線等。定好位后對發(fā)射架加設(shè)支撐加固和固定，防止其移動。盾構(gòu)發(fā)射架應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，導(dǎo)軌必須順直。,2、井下施工準(zhǔn)備,發(fā)射架詳圖,2）盾構(gòu)安裝與調(diào)試 在車站范圍內(nèi)盾構(gòu)掘進(jìn)相反方向80米鋪設(shè)盾構(gòu)機(jī)臺車行走鋼軌，并將鋼軌延伸到

11、始架上。發(fā)射架安裝完畢后，在其上方放置路基箱板和軌枕，車站底板和發(fā)射架二者之間使用鋼軌及連接板連接之后，臺車依次吊入始發(fā)井，放置在始發(fā)托架的鋼軌上，拖入車站內(nèi)。臺車下井完畢后，拆除發(fā)射架上的鋼軌、軌枕以及路基箱板，供盾構(gòu)機(jī)下井。 盾構(gòu)分段吊入井下，并在井下始發(fā)托架上進(jìn)行正確組裝就位，并連接臺車，完成后由專業(yè)技術(shù)人員對整機(jī)調(diào)試驗(yàn)收。注：盾構(gòu)下井吊裝順序：組裝下井的順序依次是5#臺車4#臺車3#臺車2#臺車1#臺車連接轎管片運(yùn)輸車螺旋輸送機(jī)中盾前盾刀盤管片安裝機(jī)盾尾。,3）后盾系統(tǒng)安裝 盾構(gòu)機(jī)的后盾系統(tǒng)應(yīng)滿足盾構(gòu)推進(jìn)所需要的強(qiáng)度、剛度和平整度。后盾系統(tǒng)由鋼立柱、后座基座、天窗式反力架、負(fù)環(huán)襯砌組成

12、。負(fù)環(huán)管片根據(jù)實(shí)際情況，隨盾構(gòu)的推進(jìn)逐環(huán)拼裝。為預(yù)留出碴口，負(fù)環(huán)管片一律采用封頂塊位于正上方的拼裝模式，并且第-8至第-3環(huán)負(fù)環(huán)管片只拼裝下部三塊。同時(shí)，為保證給盾構(gòu)機(jī)提供足夠的反力并確保施工的安全，在第-3環(huán)負(fù)環(huán)管片加設(shè)144弧形鋼環(huán)，并以鋼支撐將其支撐于負(fù)環(huán)鋼管片上。,為保證管片點(diǎn)位的準(zhǔn)確，拼裝第-8環(huán)負(fù)環(huán)管片時(shí)一定要精確控制好底部標(biāo)準(zhǔn)塊的位置。另外，半鋼環(huán)后的鋼管支撐必須焊接牢固，確保后盾系統(tǒng)的可靠性。,后盾系統(tǒng)詳圖,盾構(gòu)基座,4）盾構(gòu)就位姿態(tài)的測量復(fù)核 在盾構(gòu)開始掘進(jìn)前對盾構(gòu)的姿態(tài)進(jìn)行測量，測量內(nèi)容包括：縱向坡度、橫向旋轉(zhuǎn)角、平面偏離值、高程偏離值、切口里程，盾構(gòu)姿態(tài)的偏差應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要

13、求，并將測量結(jié)果報(bào)監(jiān)理工程師審查。,5）洞門密封裝置安裝 由于工作井洞圈直徑與盾構(gòu)殼體存在環(huán)形的建筑空隙，為防止盾構(gòu)始發(fā)和施工期間土體從該空隙流失和滲漏水，為保證盾尾通過后能立即進(jìn)行背襯注漿填充，車站施工時(shí)在洞門圈預(yù)埋環(huán)形鋼圈，盾構(gòu)始發(fā)前在洞門圈借助預(yù)埋的鋼圈安裝由簾布橡膠板、圓環(huán)板、翻板和連接銷等組成的始發(fā)密封裝置，以起到施工階段臨時(shí)的防泥水、防漏漿的作用。,7、接收井洞口土體加固,8、盾構(gòu)進(jìn)入接收 井，并運(yùn)出地面,三、盾構(gòu)推進(jìn)施工工藝,1、盾構(gòu)始發(fā)準(zhǔn)備工作：,盾構(gòu)掘進(jìn)施工的豎井,始發(fā)工作井: 滿足盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)安裝和出洞施工的要求接收工作井: 盾構(gòu)隧道掘進(jìn)完成后進(jìn)入接收井,滿足盾構(gòu)拆卸或轉(zhuǎn)場吊

14、裝移位的工作空間要求 豎井施工方法: 沉井法、地下連續(xù)墻圍護(hù)、鋼板樁圍護(hù),盾構(gòu)掘進(jìn)施工的豎井,施工流程：搭設(shè)腳手架開孔檢驗(yàn)加固效果鑿除洞門第一層混凝土安裝橡膠簾布板和翻板安裝防磕頭裝置。,鑿除洞門混凝土,盾構(gòu)始發(fā)前需在洞門上開16個(gè)觀察孔，觀察是否有滲漏水現(xiàn)象，若有滲漏水現(xiàn)象，馬上封堵觀察孔，采用冷凍法加固的洞門，繼續(xù)冷凍，延長凍結(jié)時(shí)間。采用旋噴樁加固的洞門，采用注漿法止水，直至觀察孔不再滲漏水為止。,工作井已按設(shè)計(jì)要求完成并通過驗(yàn)收，其標(biāo)高、軸線、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求并能滿足盾構(gòu)施工各階段受力要求（端頭井結(jié)構(gòu)尺寸和洞門中心已復(fù)核且符合設(shè)計(jì)要求）； 盾構(gòu)推進(jìn)、始發(fā)到達(dá)施工方

15、案已通過專家評審，評審意見已予落實(shí)或整改，監(jiān)理細(xì)則已編制審批； 測量、監(jiān)測方案已審批，監(jiān)測控制點(diǎn)已按監(jiān)測方案布置好，且已測取初始值；,當(dāng)現(xiàn)場滿足以下要求時(shí)開始始發(fā)：,井下控制點(diǎn)已布設(shè)且固定；要求的各項(xiàng)端頭措施（端頭加固、降水、冷凍等）已經(jīng)完成，各項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求并有檢測報(bào)告；洞門探孔已打，未發(fā)現(xiàn)異常情況并滿足始發(fā)到達(dá)要求；始發(fā)接收托架架已經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求；對盾構(gòu)隧道沿線的建（構(gòu)）筑物、管線等設(shè)施現(xiàn)有狀況及其承受變形的能力已完成調(diào)查，并且制訂好切實(shí)可行的防御措施；施工現(xiàn)場技術(shù)交底（含各施工工藝和步驟）已按要求完成；,人員、機(jī)械、材料按要求到位（盾構(gòu)以及大型起重設(shè)備拼裝就位，并通

16、過相關(guān)部門驗(yàn)收）； 對本工程潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行辯識和分析，有針對性、可操作性的應(yīng)急預(yù)案編制完成并落實(shí)搶險(xiǎn)設(shè)備、材料、人員、方案等； 已落實(shí)設(shè)計(jì)、專項(xiàng)施工方案及規(guī)范規(guī)定的其它要求。,（2）盾構(gòu)始發(fā) 在洞圈內(nèi)側(cè)沿發(fā)射架軌道直線方向焊接2塊防磕頭裝置，高度與鋼軌保持一致。 盾構(gòu)初期掘進(jìn)時(shí)前期出土及管片下井由車站預(yù)留出土孔進(jìn)行。當(dāng)臺車完全進(jìn)入隧道后，出土及管片下井轉(zhuǎn)至端頭井開口環(huán)處進(jìn)行。,防磕頭裝置詳圖,當(dāng)盾構(gòu)進(jìn)入洞圈立即進(jìn)行洞圈簾布的整理工作。盾構(gòu)機(jī)通過防磕頭裝置時(shí)不旋轉(zhuǎn)刀盤。 初始發(fā)時(shí)盾構(gòu)平推，用刀盤切削土體。由于位于加固區(qū)域內(nèi)，土體較硬，為控制軸線、保護(hù)刀盤，土壓力應(yīng)略低于理論值，保持在0.15MP

17、a，推進(jìn)速度不宜過快，宜小于2.0cm/min；并在推進(jìn)時(shí)按土體加固的情況在盾構(gòu)的正面加入發(fā)泡劑，以減少刀盤所受扭矩，降低總推力，改善刀盤受力情況，同時(shí)改良正面土體，便于土體排出。出加固區(qū)后為防止盾構(gòu)“磕頭”，將平衡土壓力值設(shè)定稍高于理論值；盾構(gòu)推進(jìn)軸線略大于設(shè)計(jì)坡度。同時(shí)根據(jù)地層變形量等監(jiān)控信息對平衡壓力設(shè)定值、推進(jìn)速度等施工參數(shù)及時(shí)調(diào)整。,盾構(gòu)始發(fā)要注意盾構(gòu)推進(jìn)力不能大于后靠的結(jié)構(gòu)承受力，要觀察鋼后靠的變形情況，如發(fā)現(xiàn)變形較大要及時(shí)采取措施，以免管片上浮。負(fù)環(huán)管片間加襯石棉橡膠板緩沖墊。 洞口洞圈環(huán)形鋼板上預(yù)留開啟的2閥門1只。當(dāng)盾尾全部始發(fā)時(shí)，固定好扇形板，啟動盾尾注漿，填充盾尾后空腔，

18、待閥門出漿后關(guān)閉閥門，開始掘進(jìn)且同步注漿。 當(dāng)盾尾脫出工作井壁后，調(diào)整洞圈止水裝置中的圓環(huán)板并與洞門特殊管片焊接成一體，防止水、土的流失造成地面塌陷或下沉。,2、盾構(gòu)試掘進(jìn) 區(qū)間隧道采用土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)，土壓平衡是利用盾構(gòu)機(jī)切削的泥土充滿密封倉并保持適當(dāng)?shù)耐翂毫砥胶忾_挖面的土體，從而達(dá)到對盾構(gòu)機(jī)前方開挖面進(jìn)行支護(hù)的目的。因此，盾構(gòu)推進(jìn)過程中，要根據(jù)不同地質(zhì)、覆土厚度、地面建筑情況并結(jié)合地表隆陷監(jiān)測結(jié)果及時(shí)調(diào)整設(shè)定土倉壓力，推進(jìn)速度要保持相對平穩(wěn)，控制好每次的糾偏量，減少對土體的擾動，為管片拼裝創(chuàng)造良好的條件。同步注漿量要根據(jù)推進(jìn)速度、出碴量和地表監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整，將施工軸線與設(shè)計(jì)軸線的偏差及

19、地層變形控制在允許的范圍內(nèi)。,根據(jù)施工要求，始發(fā)口100m范圍作為試掘進(jìn)段，此段施工要對推進(jìn)參數(shù)認(rèn)真控制，將推進(jìn)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)（如推力、推進(jìn)速度、出土量、正面土壓力等）和地面沉降結(jié)合起來進(jìn)行收集、統(tǒng)計(jì)、分析，掌握適應(yīng)地層的盾構(gòu)合理的推進(jìn)參數(shù)，以科學(xué)地指導(dǎo)后續(xù)施工。,（1）掘進(jìn)土壓的控制：掘進(jìn)時(shí)，如給定掘進(jìn)速度，土壓通?？扛淖兟菪斔蜋C(jī)的速度來控制。螺旋輸送機(jī)的速度快，渣土排出的就快，土壓就相應(yīng)地降低。渣土排出的慢，土壓就相應(yīng)地上升。一般來說，通過改變掘進(jìn)速度也可以控制土壓。減慢掘進(jìn)速度，土壓就降低；加快掘進(jìn)速度，土壓就增加。,（2）出碴量的控制 每環(huán)理論出碴量（實(shí)方）為： （D）4L=（6.2

20、8）41.5=46.44方/環(huán) 虛方約為實(shí)方的1.5的膨脹系數(shù)，約70方/環(huán) （3）推進(jìn)速度 盾構(gòu)始發(fā)在試驗(yàn)段推進(jìn)速度在正常情況下應(yīng)為20-40mm/min，并根據(jù)地面測量數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)正面中心土壓力。,（4）盾構(gòu)推進(jìn)中的碴土改良 理論上碴土在土壓平衡工況模式下支撐介質(zhì)碴土應(yīng)具有以下特征： a、良好的流塑狀態(tài)； b、良好的粘軟稠度； c、低的內(nèi)摩擦力； d、低的透水性。,但一般地層巖土不會自然具有這些特征，從而使刀盤摩擦增大，工作負(fù)荷增加。同時(shí)，密封倉內(nèi)碴土流塑狀態(tài)差時(shí)，在壓力和攪拌作用下易產(chǎn)生泥餅、壓密固結(jié)等現(xiàn)象，從而無法形成有效的對開挖倉密封和良好的排土狀態(tài)。當(dāng)碴土透水性強(qiáng)時(shí)，碴土在螺旋

21、輸送機(jī)內(nèi)排出時(shí)無法形成有效的壓力遞降，土倉內(nèi)的土壓力無法達(dá)到穩(wěn)定的控制狀態(tài)。 當(dāng)碴土滿足不了這些要求時(shí)，需通過向刀盤、土倉及螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入添加劑對碴土進(jìn)行改良，采用的添加劑種類主要是泡沫和泥漿。,4、盾構(gòu)正式掘進(jìn) 1）盾構(gòu)正式掘進(jìn)中加強(qiáng)施工監(jiān)測，隨時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，不斷完善施工工藝，控制地表最大變形量在-30+10mm范圍內(nèi)。 2）掘進(jìn)推進(jìn)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制盾構(gòu)方向，確保隧道實(shí)際中線與設(shè)計(jì)偏差在上、下、左、右均小于50mm。同時(shí)應(yīng)勤糾偏，坡度和方向不能突變，隧道軸向和折角變化不能大于0.4%。在緩和曲線、圓曲線段應(yīng)根據(jù)里程控制掘進(jìn)方向和偏轉(zhuǎn)角度。 。,3）盾構(gòu)推進(jìn)速度正常控制在24cm/min范

22、圍，穿過建筑物或與地下構(gòu)筑物很近時(shí)推進(jìn)速度應(yīng)適當(dāng)減緩，以防推進(jìn)造成周圍土體較大的擾動。 4）推進(jìn)出土量控制 每環(huán)出土量在98100%間，同時(shí)考慮泡沫與水的改良，每環(huán)出土70m3左右。,5）上述各項(xiàng)工作，必須逐項(xiàng)、逐環(huán)、逐日作好施工記錄。具體要求如下： 隧道掘進(jìn) 環(huán)號 掘進(jìn)速度 盾構(gòu)正面土壓力 刀盤轉(zhuǎn)速、油壓、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速 盾構(gòu)推力、千斤頂開啟數(shù)量及位置、油壓 盾構(gòu)內(nèi)壁與管片外側(cè)環(huán)形空隙（上、下、左、右四處）,同步注漿 注漿壓力、數(shù)量、稠度 注漿材料配比 注漿試塊強(qiáng)度（每日取樣試驗(yàn)） 實(shí)際注漿量和理論注漿量的百分比,測量 盾構(gòu)傾斜度 盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)角度 隧道橢圓度 推進(jìn)總距離 隧道每環(huán)襯砌環(huán)軸心（X、Y

23、、Z）與設(shè)計(jì)軸心的偏差 隧道滲漏水統(tǒng)計(jì)展示圖及滲漏水量 施工中應(yīng)及時(shí)將上述記錄提交給監(jiān)理工程師。,5、管片拼裝,圖34,管片拼裝分為通縫拼裝和錯(cuò)縫拼裝 （1）通縫拼裝前后環(huán)縱縫對齊的一種拼法，其特點(diǎn)（圖34） 1）整條隧道整體性差因各環(huán)之間僅有縱向螺栓連接圓環(huán)，管片間無牽連。 2）圓環(huán)變形大，由于縱向螺栓孔徑間隙產(chǎn)生管片位置的變動，使圓環(huán)變形量大。 3）環(huán)面平整度差。由于環(huán)縫壓密量不一而引起，并使誤差累計(jì) 4）由于環(huán)面累計(jì)誤差存在造成環(huán)向螺栓難穿。 5）圓環(huán)二塊管片結(jié)縫質(zhì)量差，易產(chǎn)生喇叭、轉(zhuǎn)角、內(nèi)弧面不平及管片相對旋轉(zhuǎn)等。,（2）錯(cuò)縫拼裝前后環(huán)縱縫錯(cuò)開的一種拼法， 有1/2 或 1/3管片弧長

24、的二種，其特點(diǎn)：（圖35） 1）整條隧道整體性強(qiáng)，縱向變形少； 2）由于每塊管片受到其前環(huán)、后環(huán)與 本環(huán)六塊管片的限制，所以圓環(huán)變形?。?3) 圓環(huán)質(zhì)量好同樣對拼裝的質(zhì)量要求 也很高，不然將影響下環(huán)管片拼裝精度； 4) 環(huán)面產(chǎn)生的不平整量不產(chǎn)生累計(jì)，而是產(chǎn) 生下一環(huán)騎縫管片的斷裂。,四、管片拼裝拼裝方法,圖35,盾構(gòu)施工的區(qū)間隧道，管片襯砌是隧道防水的重要環(huán)節(jié)。管片拼裝的質(zhì)量直接影響到隧道壽命及永久防水能力，因此嚴(yán)格控制管片安裝質(zhì)量至關(guān)重要。 1）管片質(zhì)量要求 管片表面不得出現(xiàn)裂縫、破損、掉角等現(xiàn)象，根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求。,2）管片的運(yùn)輸、堆放 管片由運(yùn)送車輛從管片生產(chǎn)工廠運(yùn)至施工場地，在施工場地

25、安裝彈性密封條、傳力襯墊等，然后根據(jù)管片運(yùn)輸指令經(jīng)工地門吊垂直運(yùn)送到編組列車上，再經(jīng)電瓶車運(yùn)至隧道內(nèi)工作面進(jìn)行拼裝。在這個(gè)過程中的各工序應(yīng)注意以下問題： 制定專門的管片運(yùn)輸作業(yè)指導(dǎo)書，在管片水平或垂直運(yùn)輸過程中，所有運(yùn)輸過程中應(yīng)特別注意對管片的保護(hù)，避免造成損壞；,管片的存放物場地必須平整，并用枕木或其它材料鋪設(shè)成管片堆放墊墩； 管片的堆放層數(shù)不可超過三塊，以免造成管片壓壞，堆放時(shí)塊與塊之間應(yīng)以方木支墊； 在管片經(jīng)門吊進(jìn)行垂直時(shí)必須采用合格的吊裝帶，確保施工的安全； 管片的供應(yīng)順序、型號等必須根據(jù)施工需要按工程師下達(dá)的管片運(yùn)送指令進(jìn)行，避免因管片運(yùn)送錯(cuò)誤導(dǎo)致工序時(shí)間的耽誤。,3）防水等材料的安

26、裝 彈性密封墊、自粘性橡膠薄板、傳力襯墊的安裝以及石棉橡膠板的使用必須按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，避免錯(cuò)用漏用； 密封墊等材料的安裝要制定專門的作業(yè)指導(dǎo)書，并要求在施工中必須嚴(yán)格執(zhí)行。在彈性密封墊粘貼安裝前應(yīng)清除管片上預(yù)留凹槽接觸面的灰塵，防止安裝后剝離、脫落。安裝時(shí)應(yīng)特別注意，彈性密封墊必須精確的粘貼在凹槽的正中位置，以保證管片拼裝時(shí)彈性密封墊能以緊大接觸面積。,在存放管片進(jìn)行密封墊粘貼的場地應(yīng)配備防雨、防潮設(shè)備，避免密封墊或軟木傳力襯墊淋雨、受潮而損壞； 在管片拼裝前，若因故導(dǎo)致彈性密封損壞或水膨脹條發(fā)生了預(yù)膨脹，則必須重新更換彈性密封墊； 石棉橡膠的使用必須按工程師的技術(shù)交底進(jìn)行，堅(jiān)決杜絕使用錯(cuò)誤。

27、以免引起拼裝困難等不良后果。,按設(shè)計(jì)本標(biāo)段區(qū)間工程管片均采用錯(cuò)縫拼裝方式，拼裝時(shí)先拼裝底部標(biāo)準(zhǔn)塊，然后按左右對稱順序逐塊拼裝兩側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)塊和鄰接塊，最后拼裝封頂塊。封頂塊拼裝時(shí)先搭結(jié)二分之一環(huán)寬，徑向推上，再縱向插入。 4）縱、環(huán)向螺栓連接 本標(biāo)段均采用M30彎螺栓，每環(huán)縱向10根，環(huán)向12根，計(jì)22根/環(huán)。,管片連接是保證管片拼裝質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，連接件的質(zhì)量十分重要。施工時(shí)對管片連接件應(yīng)按0.2%的比例進(jìn)行抽查，連接件還應(yīng)經(jīng)防腐處理，鹽霧試驗(yàn)每個(gè)區(qū)間做兩次。同時(shí)，在施工過程中還應(yīng)加強(qiáng)施工控制，做到以下幾點(diǎn)： 為防止管片拼裝時(shí)產(chǎn)生“踏步”，緊固螺栓前必須認(rèn)真的進(jìn)行對位；,管片連接螺栓必須擰緊，螺

28、栓緊固采取多次緊固的方式。管片拼裝過程中安裝一塊初緊一塊螺栓，拼裝結(jié)束后應(yīng)及時(shí)對環(huán)縱向螺栓進(jìn)行二次緊固，盾構(gòu)掘進(jìn)下一環(huán)時(shí)，借助推進(jìn)油缸推力的作用，再一次緊固所有螺栓尤其縱向螺栓。隧道貫通后，必須對所有環(huán)縱向螺栓進(jìn)行復(fù)緊； 5）環(huán)面超前量的控制 定期檢查管片環(huán)面超前量，當(dāng)超前值過大時(shí)應(yīng)用軟性楔塊給予糾正，保證管片整環(huán)環(huán)面與隧道軸線的垂直度。,6）其他注意點(diǎn) 為保證管片的拼裝質(zhì)量，應(yīng)制定專門的管片拼裝作業(yè)指導(dǎo)書，對拼裝施工人員必須進(jìn)行崗位培訓(xùn)。同時(shí)，要求在施工中還必須做到： 在管片拼裝之前要清除盾尾拼裝部位的碴土等異物，并檢查管片的型號、外觀以及密封材料的粘貼情況，若型號與管片運(yùn)送指令不符應(yīng)立即更

29、換，有損壞必須修復(fù)后才可拼裝；,拼裝時(shí)應(yīng)避免損壞管片和密封條，若意外造成管片損傷，應(yīng)更換完好的管片拼裝并對受損管片進(jìn)行修補(bǔ)，密封條受損也必須更換。 腐蝕性地層必須在管片外側(cè)涂抹防腐蝕材料。 6、同步注漿和二次注漿 盾構(gòu)施工引起的地層損失和盾構(gòu)隧道周圍受擾動或受剪切破壞的重塑土的再固結(jié)以及地下水的滲透，是導(dǎo)致地表沉降的重要原因。為減少和防止地表沉降，在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，要盡快在脫出盾尾的襯砌管片背后同步注入足量的漿液材料充填盾尾環(huán)形建筑空隙。,1）注漿目的 管片襯砌背后注漿是盾構(gòu)施工中的一項(xiàng)十分重要的工序，其目的主要有以下三個(gè)方面： 及時(shí)填充盾尾建筑空隙，支撐管片周圍巖體，有效地控制地表沉降； 凝

30、結(jié)的漿液作為盾構(gòu)施工隧道的第一道防水屏障，增強(qiáng)隧道的防水能力； 為管片提供早期的穩(wěn)定并使管片與周圍巖體一體化，有利于盾構(gòu)掘進(jìn)方向的控制，并能確保盾構(gòu)隧道的最終穩(wěn)定。,2）注漿方式和特點(diǎn) 本標(biāo)段區(qū)間隧道穿越及施工影響范圍內(nèi)地層的地質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土及淤泥質(zhì)粘土層。地層自穩(wěn)能力差，盾構(gòu)掘進(jìn)后受擾動的圍巖不能自穩(wěn)，易產(chǎn)生坍塌變形，從而引起地表沉降，采用同步注漿及時(shí)回填，必要時(shí)再以二次補(bǔ)強(qiáng)注漿進(jìn)一步填充，確保對盾尾建筑空隙填充密實(shí)。,同步注漿 根據(jù)隧道洞身穿越地層的特點(diǎn)，為能盡早充填盾尾建筑空隙及時(shí)支撐管片周圍巖體，防止地層產(chǎn)生過大變形而危及周圍環(huán)境安全，采用盾構(gòu)邊掘進(jìn)邊注漿方式，通過盾構(gòu)機(jī)自設(shè)的同步注

31、漿系統(tǒng)及管片預(yù)留注漿孔，注漿在盾構(gòu)尾建筑空隙形成的同時(shí)進(jìn)行。,二次注漿 同步注漿使盾尾建筑空隙得到及時(shí)填充，地層變形及地表沉降得到控制，在漿液凝固后，強(qiáng)度得到提高，但可能有局部不夠均勻或因漿液固結(jié)收縮產(chǎn)生空隙，因此為提高背襯注漿層的防水性及密實(shí)度，必要時(shí)再補(bǔ)充以二次注漿，進(jìn)一步填充空隙并形成密實(shí)的防水層，同時(shí)也達(dá)到加強(qiáng)隧道襯砌的目的。,二次注漿一般在管片與巖壁間的空隙充填密實(shí)性差而致使地表沉降得不到有效控制或管片襯砌出現(xiàn)較嚴(yán)重滲漏的情況下才實(shí)施。施工時(shí)采用地表沉降監(jiān)測信息反饋，結(jié)合洞內(nèi)超聲波探測管片襯砌背后有無空洞的方法，綜合判斷是否需要進(jìn)行二次注漿。,3）注漿材料、漿液配比及性能指標(biāo) 盾構(gòu)施

32、工背襯注漿宜選用具有料源廣、可注性強(qiáng)、經(jīng)久耐用、固結(jié)實(shí)體強(qiáng)度能達(dá)到設(shè)計(jì)要求、對地下水和周圍環(huán)境無毒性污染、價(jià)格低廉等特點(diǎn)的材料。注漿漿液要流動性好，便于盾構(gòu)移動過程中持續(xù)不停的注漿，而一環(huán)注漿結(jié)束后，漿液凝固有較好的強(qiáng)度，具有膨脹性，避免后期收縮變形，二次注漿材料要可注性強(qiáng)，能補(bǔ)充同步注漿的缺陷，對同步注漿起充填和補(bǔ)充作用。,同步注漿、二次注漿初步采用的注漿材料及配比、性能指標(biāo)如下表。 漿液配比和性能指標(biāo)表,當(dāng)?shù)叵滤貏e豐富時(shí)，需要對地下水封堵。同時(shí)為了及早建立起漿液的高粘度，以便在漿液向穿隙中充填的同時(shí)將地下水疏干（將地下水壓入地層深處），獲得最佳充填效果，這時(shí)需要將漿液的凝膠時(shí)間調(diào)整到14

33、min，必要時(shí)二次注漿可采用水泥-水玻璃雙液漿。 4）注漿設(shè)備 同步注漿采用盾構(gòu)機(jī)后配套附帶的同步注漿系統(tǒng)，補(bǔ)強(qiáng)注漿采用自備的KBY-50/70雙液注漿泵。 同步注漿漿液在洞外拌制，采用自行設(shè)計(jì)的漿液拌合站，拌制好的漿液由轉(zhuǎn)駁泵運(yùn)到洞內(nèi)泵入盾構(gòu)機(jī)自備的儲漿罐中待注。,二次補(bǔ)強(qiáng)注漿管及孔口管自制，其加工應(yīng)具有與管片吊裝孔的配套能力，能夠?qū)崿F(xiàn)快速接卸以及密封不漏漿的功能，并配備泄?jié){閥。 注漿壓力 同步注漿時(shí)要求在地層中的漿液壓力大于該點(diǎn)的靜止水壓力及土壓力之和，做到盡量填補(bǔ)同時(shí)又不產(chǎn)生劈裂。注漿壓力過大，管片周圍土層將會被漿液擾動而造成后期地層沉降及隧道本身的沉降，并易造成跑漿；而注漿壓力過小，漿

34、液填充速度過慢，填充不充足，會使地表變形增大，依據(jù)深圳地質(zhì)情況，同步注漿壓力一般為0.20.5Mpa，二次注漿壓力為0.30.6Mpa。,注漿量 同步注漿量理論上是充填盾尾建筑空隙，但同時(shí)要考慮盾構(gòu)推進(jìn)過程中的糾編、漿液滲透（與地質(zhì)情況有關(guān)）及注漿材料固結(jié)收縮等因素。注漿量可用下式進(jìn)行計(jì)算： Q=V 式中：Q注漿量（m3） 注漿率（取1.42.0，曲線地段及粉細(xì)砂地層段取較大值，其它地段根據(jù)實(shí)際情況選定） V盾尾建筑空隙（m3）,V=（D-d）L/4 式中： D盾構(gòu)切削土體直徑（即刀盤直徑6.28m） d管片外徑（6.0m） L管片寬度（1.5m） V=（6.282-6.02）1.54=4.0

35、51m,根據(jù)深圳的地質(zhì)及線路情況，注漿量一般為理論注漿量的1.42.0倍(一般我們?nèi)?.5倍)，并應(yīng)通過地面變形觀測來調(diào)節(jié)。則：Q=5.679.10m3/環(huán) 二次補(bǔ)強(qiáng)漿量根據(jù)地質(zhì)情況及注漿記錄情況，分析注漿效果，結(jié)合監(jiān)測情況，由注漿壓力控制。 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以注漿壓力與注漿量進(jìn)行雙重控制，正常情況下要求每環(huán)注漿量不得小于5.8m3。以下情況應(yīng)例外： a、在風(fēng)化巖層，注漿壓力很小而注漿量較大時(shí)。增加注漿量直至注漿壓力達(dá)到注漿壓力的下限；,b、盾構(gòu)機(jī)位于曲線段，考慮超挖，適當(dāng)增加注漿量； c、自穩(wěn)能力差的粘土地層，注漿量很小而注漿壓力較大時(shí)，可能是由于盾殼周圍巖土發(fā)生坍塌，影響了漿液的流動。在注漿壓

36、力達(dá)到注漿壓力上限時(shí)停止注漿，隨后應(yīng)進(jìn)行二次補(bǔ)強(qiáng)注漿。 注漿速度及時(shí)間 根據(jù)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度，以每循環(huán)達(dá)到總注漿量而均勻注入，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)開始注漿開始，推進(jìn)完畢注漿結(jié)束。,注漿順序 同步注漿通過盾尾注漿管在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的同時(shí)壓注，在每個(gè)注漿孔出口設(shè)置壓力傳感器，以便對各注漿孔的注漿壓力和注漿量進(jìn)行檢測與控制，從而實(shí)現(xiàn)對管片背后的對稱均勻壓注。為防止注漿使管片受力不均產(chǎn)生偏壓導(dǎo)致管片錯(cuò)位造成錯(cuò)臺及坡?lián)p，同步注漿時(shí)對稱均勻的注入十分重要。 補(bǔ)強(qiáng)注漿通過管片預(yù)留注漿孔注漿，應(yīng)先壓注可能存在較大空隙的一側(cè)。,6）質(zhì)量保證措施 施工前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的漿液配比試驗(yàn)，選定合適的注漿材料、添加劑及漿液配比，保證所選漿液

37、配比、強(qiáng)度、耐久性等物理力學(xué)指標(biāo)滿足工程的設(shè)計(jì)要求； 制定詳細(xì)的注漿施工設(shè)計(jì)和工藝流程及注漿質(zhì)量控制程序，并制定專門的作業(yè)指導(dǎo)書。嚴(yán)格按要求實(shí)施注漿、檢查、記錄、分析，及時(shí)做出P（注漿壓力）Q（注漿量）t（時(shí)間）曲線，分析注漿效果，反饋指導(dǎo)下次注漿，并及時(shí)報(bào)監(jiān)理工程師； 注漿作業(yè)由專人進(jìn)行，上崗前應(yīng)通過培訓(xùn)，施工過程應(yīng)由富有經(jīng)驗(yàn)的土木工程師負(fù)責(zé)注漿技術(shù)指導(dǎo)工作；,根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌變形和地面及周圍建筑物變形監(jiān)測結(jié)果，及時(shí)進(jìn)行信息反饋，修正注漿參數(shù)和施工方法，發(fā)現(xiàn)情況及時(shí)解決。 做好注漿設(shè)備的維修保養(yǎng)、注漿材料供應(yīng)，以保證注漿作業(yè)順利連續(xù)不中斷的進(jìn)行； 做好注漿孔的密封，保證其不漏水。,6、盾尾油

38、脂和泡沫的加注 盾尾油脂 為防止盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，地下水及同步注漿漿液從盾尾竄入隧道，須在盾尾鋼絲刷位置注盾尾油脂，以達(dá)到盾構(gòu)的密封功能。為了能安全并順利地完成區(qū)間隧道的掘進(jìn)任務(wù)，必須切實(shí)地做好盾尾油脂的壓注工作。 由于本地層風(fēng)化巖層較多，透水性較強(qiáng)，施工時(shí)應(yīng)勤注油脂。,泡沫 當(dāng)盾構(gòu)機(jī)遭遇硬風(fēng)化巖層或者在加固區(qū)時(shí)，刀盤扭矩增加，這時(shí)候需要往開挖倉前注泡沫或者水以改良土壤。另外，淤泥質(zhì)土層會影響土倉中土壓傳感器的正常工作，這會帶來地表隆沉超標(biāo)等一系列的問題，此時(shí)同樣需要加注泡沫或者水，使得土壓傳感器正常反應(yīng)開挖面的土壓。,盾構(gòu)出洞,盾構(gòu)進(jìn)洞,盾構(gòu)的接收到達(dá)是指從盾構(gòu)機(jī)到達(dá)下一站接收井之前50m到盾構(gòu)機(jī)貫通區(qū)間隧道進(jìn)入車站接收井被推上盾構(gòu)接收基座的整個(gè)施工過程。因此，盾構(gòu)的到達(dá)相對于區(qū)間隧道的施工有其特殊性和重要性。其工作內(nèi)容包括：盾構(gòu)機(jī)定位及接收洞門位置地層加固、復(fù)核測量、洞門處理、安裝洞門圈密封設(shè)備、安裝接收基座、洞門拉緊裝置等。,7、盾構(gòu)接收,三、盾構(gòu)推進(jìn)施工盾構(gòu)接收,盾構(gòu)姿態(tài)的復(fù)核 當(dāng)盾構(gòu)施工進(jìn)入盾構(gòu)到達(dá)范圍時(shí)，應(yīng)對盾構(gòu)機(jī)的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，明確成洞隧道中心軸線與隧道設(shè)計(jì)中心軸線的關(guān)系，同時(shí)應(yīng)對