盾构施工的控制及注意事项--席琦

1、盾构隧道施工技术盾构隧道施工技术中铁装备技术服务分公司技术部中铁装备技术服务分公司技术部前言 城市地铁盾构施工具有快速、安全、对地面建筑物城市地铁盾构施工具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，已经被越来越多的人们所认可。我影响小等诸多优点，已经被越来越多的人们所认可。我国地铁隧道施工已开始使用盾构法。随着技术进步、认国地铁隧道施工已开始使用盾构法。随着技术进步、认识提高、综合国力的增强，特别是随着该施工技术所显识提高、综合国力的增强，特别是随着该施工技术所显现的优势，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受，上现的优势，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受，上海、广州、南京、北京、深圳、天津、

2、西安、成都、沈海、广州、南京、北京、深圳、天津、西安、成都、沈阳、杭州等城市都使用这种方法。上海地铁是国内最早阳、杭州等城市都使用这种方法。上海地铁是国内最早采用盾构施工的，且大部分工程都是利用盾构完成的，采用盾构施工的，且大部分工程都是利用盾构完成的，但是使用这种方法也有较大的风险。如盾构在隧道内只但是使用这种方法也有较大的风险。如盾构在隧道内只能前进，不可后退，一旦盾构本身出现致命的故障，可能前进，不可后退，一旦盾构本身出现致命的故障，可能就会产生灾难性的后果。而且使用盾构在对洞口进行能就会产生灾难性的后果。而且使用盾构在对洞口进行加固处理的始发时阶段出问题的概率很高，即使是非常加固处理的

3、始发时阶段出问题的概率很高，即使是非常有经验的承包商也常会发生类似事故。有经验的承包商也常会发生类似事故。目 录第二部分：盾构施工准备第二部分：盾构施工准备第四部分：盾构过程控制第四部分：盾构过程控制第三部分：盾构始发技术第三部分：盾构始发技术第一部分：盾构机的主要分类及构造第一部分：盾构机的主要分类及构造 第五部分：盾构到站技术第五部分：盾构到站技术目录一、盾构机的主要分类及构造一、盾构机的主要分类及构造 迄今为止，盾构主要分为四代盾构机：第一代是手掘迄今为止，盾构主要分为四代盾构机：第一代是手掘式盾构机、第二代是半机械式盾构机、第三代是闭胸式盾式盾构机、第二代是半机械式盾构机、第三代是闭胸

4、式盾构机、第四代大断面、高智能化、断面多样化盾构机。根构机、第四代大断面、高智能化、断面多样化盾构机。根据工作原理分为土压平衡式盾构、泥水平衡式盾构和复合据工作原理分为土压平衡式盾构、泥水平衡式盾构和复合式盾构式盾构 盾构机从前至后依次由刀盘、切口环（前盾）、支撑盾构机从前至后依次由刀盘、切口环（前盾）、支撑环（中盾）、盾尾。盾尾后是连接桥，连接桥与环（中盾）、盾尾。盾尾后是连接桥，连接桥与1#1#台车相台车相连，连，1#1#台车后依次为台车后依次为2#2#台车、台车、3#3#台车、台车、4#4#台车、台车、5#5#台车。台车。盾构机的分类与构造盾构机的分类与构造刀盘刀盘 刀盘包括焊接结构件和

5、刀架。刀盘表面焊接有耐磨层，刀盘包括焊接结构件和刀架。刀盘表面焊接有耐磨层，圆周区域有耐磨格栅构成的镶边。通过旋转，挖出的渣土圆周区域有耐磨格栅构成的镶边。通过旋转，挖出的渣土被运到刀盘的被运到刀盘的8 8个开口。刀盘的后部开口向内倾斜，这样个开口。刀盘的后部开口向内倾斜，这样的结构使渣土易于流动而容易流向螺旋输送机。焊接的搅的结构使渣土易于流动而容易流向螺旋输送机。焊接的搅拌臂可以使土质改良添加剂和挖出的渣土在刀盘后面进行拌臂可以使土质改良添加剂和挖出的渣土在刀盘后面进行搅拌。搅拌。盾构机的分类与构造 前盾又称切口环，它里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的前盾又称切口环，它里面装有支撑主驱动和螺

6、旋输送机的钢结构。螺旋输送机从盾尾斜向连接着皮带机。前盾前沿呈钢结构。螺旋输送机从盾尾斜向连接着皮带机。前盾前沿呈锲形，以防止渣土粘结和促进渣土流到底部的螺旋输送机。锲形，以防止渣土粘结和促进渣土流到底部的螺旋输送机。 压力隔板将前盾的开挖舱和主舱分离开来。隔板上面的门压力隔板将前盾的开挖舱和主舱分离开来。隔板上面的门可以让人进入开挖舱进行保养和检查工作。此外，隔板有几可以让人进入开挖舱进行保养和检查工作。此外，隔板有几个开口，可以控制渣土改良的程度和以及作为修理时输电线个开口，可以控制渣土改良的程度和以及作为修理时输电线的接线盒接头。通过安装的隔板上的四个搅拌器，水、膨润的接线盒接头。通过安

7、装的隔板上的四个搅拌器，水、膨润土或泡沫被运输至开挖舱。搅拌器均匀分布使土仓内的渣土土或泡沫被运输至开挖舱。搅拌器均匀分布使土仓内的渣土可以被充分搅拌。可以被充分搅拌。前盾前盾盾构机的分类与构造 中盾又称支撑环，前盾和中盾是用螺栓上紧并焊接在一起中盾又称支撑环，前盾和中盾是用螺栓上紧并焊接在一起的。的。 在中盾内布置了推进缸支座和管片安装机架。管片安装机在中盾内布置了推进缸支座和管片安装机架。管片安装机支架通过相应的法兰面和管片安装机梁连接起来。推进缸和支架通过相应的法兰面和管片安装机梁连接起来。推进缸和连接盾尾的铰接油缸布置在中盾。在中盾的盾壳上焊接了带连接盾尾的铰接油缸布置在中盾。在中盾的

8、盾壳上焊接了带球阀的超前钻机孔。中盾和盾尾之间使用的是预紧密封。如球阀的超前钻机孔。中盾和盾尾之间使用的是预紧密封。如果密封出现问题，虽然有油脂隔断，水还是能够进入盾壳；果密封出现问题，虽然有油脂隔断，水还是能够进入盾壳；所以铰接密封有一个可膨胀的应急气囊用来临时保护，防止所以铰接密封有一个可膨胀的应急气囊用来临时保护，防止水的进入。气囊最大膨胀压力为水的进入。气囊最大膨胀压力为10bar10bar。注意：如用气囊应急。注意：如用气囊应急密封时，则不允许掘进。密封时，则不允许掘进。中盾中盾盾构机的分类与构造 盾尾通过盾尾通过1414个铰接油缸和中盾相连。在盾尾的保护下个铰接油缸和中盾相连。在盾

9、尾的保护下用管片拼装机安装管片；而在盾尾尾部和已装好的管片之用管片拼装机安装管片；而在盾尾尾部和已装好的管片之间用盾尾刷密封。间用盾尾刷密封。尾盾尾盾盾构机的分类与构造视频盾构机的分类与构造二、盾构机内部主要构造二、盾构机内部主要构造刀盘和刀盘驱动刀盘和刀盘驱动 刀盘的旋转靠位于盾壳中心的轴承。主轴承分为内齿刀盘的旋转靠位于盾壳中心的轴承。主轴承分为内齿圈、外圈和中间的三排圆柱滚柱，外圈通过法兰和盾壳联圈、外圈和中间的三排圆柱滚柱，外圈通过法兰和盾壳联接，内齿圈和刀盘通过螺栓联接。八个液压马达通过行星接，内齿圈和刀盘通过螺栓联接。八个液压马达通过行星齿轮驱动小齿轮，八个小齿轮共同驱动内齿圈进行

10、旋转，齿轮驱动小齿轮，八个小齿轮共同驱动内齿圈进行旋转，进而驱动刀盘和刀具转动。进而驱动刀盘和刀具转动。盾构机的分类与构造 推进油缸主要用于推进和安装管片，盾构机的向前的推进油缸主要用于推进和安装管片，盾构机的向前的推力靠推进油缸提供，盾构机上一共有推力靠推进油缸提供，盾构机上一共有3030个油缸，单个油个油缸，单个油缸的最大推力为缸的最大推力为1140KN1140KN，油缸的最大行程为，油缸的最大行程为2000mm2000mm。推进油缸推进油缸盾构机的分类与构造 管片拼装机用法兰连接安装在盾尾保护下的支架上，管片拼装机用法兰连接安装在盾尾保护下的支架上，管片拼装机由拖架梁、旋转架、移动架、带

11、夹紧系统的十管片拼装机由拖架梁、旋转架、移动架、带夹紧系统的十字梁组成。管片拼装机主要用于安装管片，如果需要进行字梁组成。管片拼装机主要用于安装管片，如果需要进行超前钻探时可在管片安装机的适配器板上安装超前钻机设超前钻探时可在管片安装机的适配器板上安装超前钻机设备。备。 管片拼装机的运动情况是根据现有的条件而特别设计管片拼装机的运动情况是根据现有的条件而特别设计的，它可以对管片进行精确定位。伸缩、旋转和移动等功的，它可以对管片进行精确定位。伸缩、旋转和移动等功能都是比例控制的，所有这些移动功能的设定压力可以使能都是比例控制的，所有这些移动功能的设定压力可以使其对各元件进行精确定位。其对各元件进

12、行精确定位。管片拼装机管片拼装机盾构机的分类与构造 管片拼装机通过安装在拖架梁上的伸缩油，在盾尾管片拼装机通过安装在拖架梁上的伸缩油，在盾尾和管片输送小车之间移动。在用手将起吊螺杆拧进管片和管片输送小车之间移动。在用手将起吊螺杆拧进管片后，管片由管片输送机抓起并运到盾尾。后，管片由管片输送机抓起并运到盾尾。盾构机的分类与构造 螺旋输送机用于渣土的运输，前盾的底部安装有螺旋螺旋输送机用于渣土的运输，前盾的底部安装有螺旋输送机，螺旋输送机从隔板到台车沿中心线向上的仰角为输送机，螺旋输送机从隔板到台车沿中心线向上的仰角为230230。螺旋输送机螺旋输送机盾构机的分类与构造 后配套系统总共包括后配套系

13、统总共包括2 2辆电瓶车和辆电瓶车和5 5个独立的台车，个独立的台车，每个台车上都装有盾壳前进所需要的辅助装置。每个台车上都装有盾壳前进所需要的辅助装置。 另外，盾构机工作所需的冷却水、新鲜空气、压另外，盾构机工作所需的冷却水、新鲜空气、压缩空气和高压电缆都通过台车管线输送进去，而升温缩空气和高压电缆都通过台车管线输送进去，而升温后的冷却水和脏水从盾构机的盾壳底部被运送出去。后的冷却水和脏水从盾构机的盾壳底部被运送出去。 台车连接在管片安装机的托架梁上，随着盾构机台车连接在管片安装机的托架梁上，随着盾构机的掘进沿掘进方向运动。拖车在铺设的轨道上行走。的掘进沿掘进方向运动。拖车在铺设的轨道上行走

14、。 台车的结构可以使电瓶车进入第二台台车，电瓶台车的结构可以使电瓶车进入第二台台车，电瓶车运输管片、砂浆、备件和其它油料。车运输管片、砂浆、备件和其它油料。 后配套系统后配套系统盾构机的分类与构造目 录第二部分：盾构施工准备第二部分：盾构施工准备第四部分：盾构过程控制第四部分：盾构过程控制第三部分：盾构始发技术第三部分：盾构始发技术第一部分：盾构机的主要分类及构造第一部分：盾构机的主要分类及构造 第五部分：盾构到站技术第五部分：盾构到站技术目录盾构施工准备阶段一、地面准备阶段一、地面准备阶段（1）、出土、管片存放、出土、管片存放 隧隧 隧道正式推进前，施工场地先平整、硬化、维护。分隧道正式推进

15、前，施工场地先平整、硬化、维护。分别在车站端头井处设置集土坑、管片存放场地、车辆保洁别在车站端头井处设置集土坑、管片存放场地、车辆保洁设施和挖掘机的场地等。组织专用运土车辆，按照规定的设施和挖掘机的场地等。组织专用运土车辆，按照规定的时间、路线向弃土场地运输渣土。时间、路线向弃土场地运输渣土。（2）、浆液制备）、浆液制备 每环同步注浆量为每环同步注浆量为6.1m，根据实际需要设两套拌浆系，根据实际需要设两套拌浆系统，供盾构推进时注浆用。为减少砂浆的运输距离，拌浆统，供盾构推进时注浆用。为减少砂浆的运输距离，拌浆设备设在井口旁，拌浆设备采用设备设在井口旁，拌浆设备采用30m/h全自动砂浆搅拌站，

16、全自动砂浆搅拌站，为减轻劳动强度及减少灰尘飞扬，采用散装水泥、粉煤灰为减轻劳动强度及减少灰尘飞扬，采用散装水泥、粉煤灰及膨润土、另外搅拌站旁还设外掺剂仓库、砂堆场，及膨润土、另外搅拌站旁还设外掺剂仓库、砂堆场，20m贮水箱。贮水箱。（3 3）、集土坑）、集土坑 隧道施工时分别在盾构左右始发井旁各设一集土坑，隧道施工时分别在盾构左右始发井旁各设一集土坑，集土坑上设置倒土架；根据实际经验每环出土量为集土坑上设置倒土架；根据实际经验每环出土量为70m70m左左右，假设每班最多可完成右，假设每班最多可完成9 9环，集土坑容积要至少需要环，集土坑容积要至少需要700m700m，才能满足施工的连续性。，才

17、能满足施工的连续性。（4 4）、垂直运输）、垂直运输 如果左右线的工作面间距不超过如果左右线的工作面间距不超过23m,23m,可以考虑设置一可以考虑设置一台龙门吊，若工作面间距大于台龙门吊，若工作面间距大于23m23m，超过龙门吊最大跨度，超过龙门吊最大跨度，应考虑用应考虑用2 2台龙门吊，主要考虑龙门吊出土方便及垂直运输台龙门吊，主要考虑龙门吊出土方便及垂直运输管片方便。使用管片方便。使用2 2台龙门吊时，在架设龙门吊时，要考虑龙台龙门吊时，在架设龙门吊时，要考虑龙门吊之间的间距，要保证门吊之间的间距，要保证2 2台龙门吊吊运互不影响，不得出台龙门吊吊运互不影响，不得出现龙门吊现龙门吊“打架

18、打架”现象。现象。盾构施工准备阶段（5 5）、）、始发、到达端头土体加固始发、到达端头土体加固 为保证盾构安全始发、接收，隧道进、出口土体必须有为保证盾构安全始发、接收，隧道进、出口土体必须有良好的自立性和密实性，使洞口土体在盾构经过该段时不坍良好的自立性和密实性，使洞口土体在盾构经过该段时不坍塌，地下水不涌入端头井内，为此必须对洞口土体进行加固。塌，地下水不涌入端头井内，为此必须对洞口土体进行加固。加固方法一般采用旋喷桩加固和冷冻法加固。加固方法一般采用旋喷桩加固和冷冻法加固。盾构施工准备阶段二、井下准备阶段二、井下准备阶段（1）、）、始发架安装始发架安装 始发架作为台车下井过渡工具以及盾构

19、机的载体，必始发架作为台车下井过渡工具以及盾构机的载体，必须先于盾构机和后配套到场安装完毕。须先于盾构机和后配套到场安装完毕。 始发架的安装应注意始发段隧道所处的线路平、纵面始发架的安装应注意始发段隧道所处的线路平、纵面曲线条件，确保盾构中心轴线的坡度与隧道设计轴线坡度曲线条件，确保盾构中心轴线的坡度与隧道设计轴线坡度相适应，考虑到隧道后期沉降因素，盾构中心轴线可比设相适应，考虑到隧道后期沉降因素，盾构中心轴线可比设计轴线略抬高计轴线略抬高1020mm1020mm，特别注意在对始发基座固定前应，特别注意在对始发基座固定前应按设计进行准确的定位，严格控制标高及中心轴线等。定按设计进行准确的定位，

20、严格控制标高及中心轴线等。定好位后对始发架进行支撑加固和固定，防止其移动。盾构好位后对始发架进行支撑加固和固定，防止其移动。盾构始发应具有足够的刚度和强度，导轨必须顺直。始发应具有足够的刚度和强度，导轨必须顺直。盾构施工准备阶段发射架俯视图发射架侧视图发射架正视图始发架详图详图始发架详图详图盾构施工准备阶段盾构施工准备阶段（2 2）、盾构安装与调试）、盾构安装与调试 在车站范围内盾构掘进相反方向在车站范围内盾构掘进相反方向8080米铺设盾构机台车行米铺设盾构机台车行走钢轨，并将钢轨延伸到始发架上。发射架安装完毕后，走钢轨，并将钢轨延伸到始发架上。发射架安装完毕后，在其上方放置路基箱板和轨枕，车

21、站底板和发射架二者之在其上方放置路基箱板和轨枕，车站底板和发射架二者之间使用钢轨及连接板连接之后，台车依次吊入始发井，放间使用钢轨及连接板连接之后，台车依次吊入始发井，放置在始发托架的钢轨上，拖入车站内。台车下井完毕后，置在始发托架的钢轨上，拖入车站内。台车下井完毕后，拆除发射架上的钢轨、轨枕以及路基箱板，供盾构机下井。拆除发射架上的钢轨、轨枕以及路基箱板，供盾构机下井。 盾盾 盾构分段吊入井下，并在井下始发托架上进行正确组装盾构分段吊入井下，并在井下始发托架上进行正确组装就位，并连接台车，完成后由专业技术人员对整机调试验就位，并连接台车，完成后由专业技术人员对整机调试验收。注：盾构下井吊装顺

22、序：组装下井的顺序依次是收。注：盾构下井吊装顺序：组装下井的顺序依次是5#5#台台车车4#4#台车台车3#3#台车台车2#2#台车台车1#1#台车台车连接轿连接轿管片运管片运输车输车螺旋输送机螺旋输送机中盾中盾前盾前盾刀盘刀盘管片安装机管片安装机盾盾尾尾。盾构施工准备阶段（3 3）、后盾系统安装）、后盾系统安装 盾构机的后盾系统应满足盾构推进所需要的强度、刚盾构机的后盾系统应满足盾构推进所需要的强度、刚度和平整度。后盾系统由钢立柱、后座基座、天窗式反力度和平整度。后盾系统由钢立柱、后座基座、天窗式反力架、负环衬砌组成。负环管片根据实际情况，随盾构的推架、负环衬砌组成。负环管片根据实际情况，随盾

23、构的推进逐环拼装。为预留出碴口，负环管片一律采用封顶块位进逐环拼装。为预留出碴口，负环管片一律采用封顶块位于正上方的拼装模式，并且第于正上方的拼装模式，并且第-8-8至第至第-3-3环负环管片只拼装环负环管片只拼装下部三块。同时，为保证给盾构机提供足够的反力并确保下部三块。同时，为保证给盾构机提供足够的反力并确保施工的安全，在第施工的安全，在第-3-3环负环管片加设环负环管片加设144144弧形钢环，并以弧形钢环，并以钢支撑将其支撑于负环钢管片上。钢支撑将其支撑于负环钢管片上。盾构施工准备阶段为保证管片点位的准确，拼装第为保证管片点位的准确，拼装第-8-8环负环管片时一定要环负环管片时一定要精

24、确控制好底部标准块的位置。另外，半钢环后的钢管精确控制好底部标准块的位置。另外，半钢环后的钢管支撑必须焊接牢固，确保后盾系统的可靠性。支撑必须焊接牢固，确保后盾系统的可靠性。半钢环2345678半钢环123456781上上下下后盾系统详图后盾系统详图盾构施工准备阶段后盾基坐后盾基坐盾构施工准备阶段（4）、盾构就位姿态的测量复核）、盾构就位姿态的测量复核 在盾构开始掘进前对盾构的姿态进行测量，测量内容在盾构开始掘进前对盾构的姿态进行测量，测量内容包括：纵向坡度、横向旋转角、平面偏离值、高程偏离值、包括：纵向坡度、横向旋转角、平面偏离值、高程偏离值、切口里程，盾构姿态的偏差应满足标准要求，并将测量

25、结切口里程，盾构姿态的偏差应满足标准要求，并将测量结果报监理工程师审查。果报监理工程师审查。盾构施工准备阶段（5 5）、洞门密封装置安装）、洞门密封装置安装 由于工作井洞圈与盾构壳体存在环形的建筑空隙，为由于工作井洞圈与盾构壳体存在环形的建筑空隙，为防止盾构始发和施工期间土体从该空隙流失和渗漏水，为防止盾构始发和施工期间土体从该空隙流失和渗漏水，为保证盾尾通过后能立即进行背衬注浆填充，车站施工时在保证盾尾通过后能立即进行背衬注浆填充，车站施工时在洞门圈预埋环形钢圈，盾构始发前在洞门圈借助预埋的钢洞门圈预埋环形钢圈，盾构始发前在洞门圈借助预埋的钢圈安装由帘布橡胶板、圆环板、翻板和连接销等组成的始

26、圈安装由帘布橡胶板、圆环板、翻板和连接销等组成的始发密封装置，以起到施工阶段临时的防泥水、防漏浆的作发密封装置，以起到施工阶段临时的防泥水、防漏浆的作用。用。盾构施工准备阶段盾构施工工艺图盾构施工工艺图盾构施工准备阶段目 录第二部分：盾构施工准备第二部分：盾构施工准备第四部分：盾构过程控制第四部分：盾构过程控制第三部分：盾构始发技术第三部分：盾构始发技术第一部分：盾构机的主要分类及构造第一部分：盾构机的主要分类及构造 第五部分：盾构到站技术第五部分：盾构到站技术目录盾构始发技术盾构始发技术（1）、工作井已按设计要求完成并通过验收，其标高、）、工作井已按设计要求完成并通过验收，其标高、轴线、结构

27、强度等各项技术参数符合设计和规范要求并轴线、结构强度等各项技术参数符合设计和规范要求并能满足盾构施工各阶段受力要求（端头井结构尺寸和洞能满足盾构施工各阶段受力要求（端头井结构尺寸和洞门中心已复核且符合设计要求）；门中心已复核且符合设计要求）；（2）、盾构推进、始发到达施工方案已通过专家评）、盾构推进、始发到达施工方案已通过专家评审，评审意见已予落实或整改，监理细则已编制审批；审，评审意见已予落实或整改，监理细则已编制审批；（3）、测量、监测方案已审批，监测控制点已按监测）、测量、监测方案已审批，监测控制点已按监测方案布置好，且已测取初始值；方案布置好，且已测取初始值；一、始发的前提条件一、始发

28、的前提条件（4）、井下控制点已布设且固定；）、井下控制点已布设且固定；（5）、要求的各项端头措施（端头加固、降水、冷冻等）、要求的各项端头措施（端头加固、降水、冷冻等）已经完成，各项指标已经达到设计要求并有检测报告；已经完成，各项指标已经达到设计要求并有检测报告；（6）、洞门探孔已打，未发现异常情况并满足始发到）、洞门探孔已打，未发现异常情况并满足始发到达要求；达要求；（7）、始发接收托架已经设计验算，结构强度满足要）、始发接收托架已经设计验算，结构强度满足要求；求；（8）、对盾构隧道沿线的建（构）筑物、管线等设施现）、对盾构隧道沿线的建（构）筑物、管线等设施现有状况及其承受变形的能力已完成调

29、查，并且制订好切有状况及其承受变形的能力已完成调查，并且制订好切实可行的防御措施；实可行的防御措施；（9）、施工现场技术交底（含各施工工艺和步骤）已按）、施工现场技术交底（含各施工工艺和步骤）已按要求完成；要求完成；盾构始发技术盾构始发技术（10）、人员、机械、材料按要求到位（盾构以及大型）、人员、机械、材料按要求到位（盾构以及大型起重设备拼装就位，并通过相关部门验收）；起重设备拼装就位，并通过相关部门验收）；（11）、对工程潜在的风险进行辩识和分析，有针对性、）、对工程潜在的风险进行辩识和分析，有针对性、可操作性的应急预案编制完成并落实抢险设备、材料、可操作性的应急预案编制完成并落实抢险设备

30、、材料、人员、方案等；人员、方案等；（12）、已落实设计、专项施工方案及规范规定的其它）、已落实设计、专项施工方案及规范规定的其它要求。要求。盾构始发技术盾构始发技术盾构始发技术盾构始发技术 二、始发阶段工作内容二、始发阶段工作内容 始发技术包括始发端头处理（在软土无自稳能力的始发技术包括始发端头处理（在软土无自稳能力的地层中）、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、地层中）、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的设计加工、就位；支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、设计加工、就位；支撑系统、洞门环的安

31、设、盾构组装、盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、技术盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、技术准备等，直到始发推进。准备等，直到始发推进。 在盾构机始发阶段，要完成盾构机设备的安装与调试；在盾构机始发阶段，要完成盾构机设备的安装与调试；始发辅助设备的安装与定位，盾构机初始定位与掘进控始发辅助设备的安装与定位，盾构机初始定位与掘进控制，盾构机导向系统的安装与调试以及区间隧道洞口的制，盾构机导向系统的安装与调试以及区间隧道洞口的处理。处理。 三、始发顺序三、始发顺序 洞口地层处理洞口地层处理洞口始发准备洞口始发准备盾构主机定位、固盾构主机定位、固定定反力架定位、固定反力架定位、固定

32、负环钢管片的定位、安装负环钢管片的定位、安装主主机、后配套连接机、后配套连接盾构机调试盾构机调试刀盘、刀具检查刀盘、刀具检查负环负环管片安装管片安装盾构推进盾构推进下一循环下一循环拆除反力架、负环管拆除反力架、负环管片片始发掘进总结始发掘进总结正式掘进。正式掘进。盾构始发技术盾构始发技术盾构始发技术盾构始发技术 四、始发洞口准备四、始发洞口准备 （1 1）、始发洞口的地层处理）、始发洞口的地层处理 在盾构始发之前，一般要根据洞口地层的稳定情况在盾构始发之前，一般要根据洞口地层的稳定情况评价地层，并采取有针对性的处理措施。地层处理一般评价地层，并采取有针对性的处理措施。地层处理一般采取如采取如“

33、固结灌浆固结灌浆”、“冷冻法冷冻法”、“插板法插板法”等措施等措施进行地层加固处理。选择加固措施的基本条件为加固后进行地层加固处理。选择加固措施的基本条件为加固后的地层要具备最少一周的侧向自稳能力，且不能有地下的地层要具备最少一周的侧向自稳能力，且不能有地下水的损失。常用的具体处理方法有搅拌桩、旋喷桩、注水的损失。常用的具体处理方法有搅拌桩、旋喷桩、注浆法，浆法，SMWSMW工法、冷冻法等。选择哪一种方法要根据地工法、冷冻法等。选择哪一种方法要根据地层具体情况而定，并且严格控制整个过程。层具体情况而定，并且严格控制整个过程。 盾构始发技术盾构始发技术 （2 2）、始发洞口维护结构的切除）、始发

34、洞口维护结构的切除 根据经验，一般在始发前至少一个月开始洞口维根据经验，一般在始发前至少一个月开始洞口维护结构的切除。整个施工一般分两次进行，第一次先护结构的切除。整个施工一般分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的钢筋保护层，将围护结构主体凿除，只保留维护结构的钢筋保护层，在盾构始发前将保护层混凝土凿除。在盾构始发前将保护层混凝土凿除。 在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。廓范围之内。盾构始发技术盾构始发技术 （3 3）、盾构

35、始发前需在洞门上开）、盾构始发前需在洞门上开1616个观察孔，观察是否个观察孔，观察是否有渗漏水现象，若有渗漏水现象，马上封堵观察孔，采用有渗漏水现象，若有渗漏水现象，马上封堵观察孔，采用冷冻法加固的洞门，继续冷冻，延长冻结时间。采用旋喷冷冻法加固的洞门，继续冷冻，延长冻结时间。采用旋喷桩加固的洞门，采用注浆法止水，直至观察孔不再渗漏水桩加固的洞门，采用注浆法止水，直至观察孔不再渗漏水为止。为止。盾构始发技术盾构始发技术盾构始发技术盾构始发技术 芯样的连续芯样的连续性，芯样的性，芯样的强度测试。强度测试。观察取芯孔观察取芯孔等，建议取等，建议取样孔的位置样孔的位置在桩与桩的在桩与桩的搭接处。搭

36、接处。盾构始发技术盾构始发技术 五、洞口密封五、洞口密封 洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步

37、在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。洞口密封的安装。 在泥水盾构的使用过程又采用密封水箱的方式加在泥水盾构的使用过程又采用密封水箱的方式加强洞口密封。强洞口密封。盾构始发技术盾构始发技术扇形压板式洞口密封盾构始发技术盾构始发技术折页式洞口密封盾构始发技术盾构始发技术油脂加注孔注浆管翻版翻版第一道帘布橡胶第二道帘布橡胶止水箱洞门钢环武汉过江隧洞泥武汉过江隧洞泥水盾构洞口密封水盾构洞口密封盾构始发技术盾构始发技术成都地铁泥水盾构洞口密封成都地铁泥水盾构洞口密封环 板 1环 板 2筋 板环 板 3圈 板盾构始发技术盾构始发技术

38、 六、洞口始发导轨的安装六、洞口始发导轨的安装 在围护结构破除后，盾构始发台端部距离洞口围岩在围护结构破除后，盾构始发台端部距离洞口围岩必然产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀必然产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构盘悬空而产生盾构“低头低头”现象，需要在始发洞内安设现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨，以防止盾构在始发时不产生前倾现象。洞口始发导轨，以防止盾构在始发时不产生前倾现象。在安设始发导轨时应注意，在导轨的末端预留足够的空在安设始发导轨时应注意，在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响间，以保证盾构在始发时，不致因安设始

39、发导轨而影响刀盘旋转。刀盘旋转。盾构始发技术盾构始发技术洞圈正面图防磕头装置防磕头装置侧视图防磕头装置详图七、反力架、始发台的安装七、反力架、始发台的安装（1 1）、反力架、负环管片位置的确定依据）、反力架、负环管片位置的确定依据 反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定的。置确定的。（2 2）、负环管片环数的确定）、负环管片环数的确定 假定盾构长度假定盾构长度Ltbm=7mLtbm=7m，安装井长度，安装井长度Las=12mLas=12

40、m，过站竖，过站竖井长井长Lcs=12mLcs=12m，洞口维护结构在完成第一次凿除后的里程，洞口维护结构在完成第一次凿除后的里程Df=16498.2Df=16498.2，设计第一环管片起始里程，设计第一环管片起始里程D1s=16499.3D1s=16499.3，管，管片环宽片环宽WsWs1.5m1.5m，反力架与负环钢管片长，反力架与负环钢管片长Wr=1.5mWr=1.5m。DrDr为为反力架端部里程，反力架端部里程，N N为负环管片环数。为负环管片环数。盾构始发技术盾构始发技术A A、在安装井内的始发时最少负环管片环数确定、在安装井内的始发时最少负环管片环数确定 N= = =7N= = =

41、7环环B B、在中间车站内的始发时最少负环管片环数确定、在中间车站内的始发时最少负环管片环数确定 N= = =5.4N= = =5.4环环 ，取整取整N=5N=5环。环。WsWrLas5 . 15 . 112WssDDfLtbm）（15 . 13 .164992 .164987）（盾构始发技术盾构始发技术（3 3）、反力架、负环钢管片位置的确定）、反力架、负环钢管片位置的确定 在确定完始发最少负环管片环数后，即可直接定出在确定完始发最少负环管片环数后，即可直接定出反力架及负环管片的位置。反力架及负环管片的位置。 反力架端部里程反力架端部里程DrDrD1stD1stN NWsWs（4 4）、反力

42、架、始发台的定位与安装）、反力架、始发台的定位与安装 在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，安装。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。以保证反力架脚板有足够的抗压强度。 由于反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力由于反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发台时，反力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制在架左右偏差控制在10mm10mm之内，高程偏差控制在之内，高程偏差控制在5mm5mm之之

43、内，上下偏差控制在内，上下偏差控制在10mm10mm之内。始发台水平轴线的垂之内。始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角直方向与反力架的夹角22，盾构姿态与设计轴线竖，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差直趋势偏差22，水平趋势偏差，水平趋势偏差33。盾构始发技术盾构始发技术八、盾构的始发八、盾构的始发（1 1）、始发台两侧的）、始发台两侧的加固加固 由于始发台在盾构由于始发台在盾构始发时要承受纵向、始发时要承受纵向、横向的推力以及约束横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩。所盾构旋转的扭矩。所以在盾构始发之前，以在盾构始发之前，必须对始发台两侧进必须对始发台两侧进行必要的加固。加固行必要的加固。加固的方

44、式见右图：的方式见右图：车站边墙盾 构 主 机始 发 台盾 构 防 扭 装 置三 角 支 撑支 撑 管 片 横 梁盾构始发技术盾构始发技术（2 2）负环管片安装）负环管片安装 a a、负环管片安装准备、负环管片安装准备 一般情况下，负环管一般情况下，负环管片在盾壳内的正常安装位片在盾壳内的正常安装位置进行拼装。在安装负环置进行拼装。在安装负环管片之前，为保证负环管管片之前，为保证负环管片不破坏盾尾尾刷、保证片不破坏盾尾尾刷、保证负环管片在拼装好以后能负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙安设厚度不小于盾尾间隙的方木（或型钢），以使的方木（或型钢

45、），以使管片在盾壳内的位置得到管片在盾壳内的位置得到保证保证。盾尾尾刷管片支撑方木盾壳管片推进油缸盾构始发技术盾构始发技术b b、负环管片后移、负环管片后移 第一环负环管片拼装成圆后，用第一环负环管片拼装成圆后，用4 45 5组油缸完成管片的组油缸完成管片的后移。后移。 管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于保证每组推进油缸的行程差小于10mm10mm。在管片的后移过程。在管片的后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的方木（或型钢）上滑落。中，要注意不要使管片从盾壳内的方木（或型钢）上滑落。c c、负环管片与负

46、环钢管片的连接、负环管片与负环钢管片的连接 负环管片的最终位置要以推进油缸的行程进行控制，在负环管片的最终位置要以推进油缸的行程进行控制，在负环管片与负环钢管片之间的空隙用早强砂浆或钢板填满。负环管片与负环钢管片之间的空隙用早强砂浆或钢板填满。d d、负环管片的拼装类型、负环管片的拼装类型 在安装井内的负环管片的拼装类型一般采用通缝拼装，在安装井内的负环管片的拼装类型一般采用通缝拼装，主要的优点是保证能及时、快速的拆除负环管片，在施工主要的优点是保证能及时、快速的拆除负环管片，在施工过程中要利用此井进行出渣、进管片。在中间竖井内一般过程中要利用此井进行出渣、进管片。在中间竖井内一般采取错缝拼装

47、，以提高管片拼装的成圆度和管片拼装施工采取错缝拼装，以提高管片拼装的成圆度和管片拼装施工的安全。的安全。盾构始发技术盾构始发技术盾构始发技术盾构始发技术 (3) (3)、盾构始发、盾构始发 a a、空载推进、空载推进 盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行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。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台、要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生，确始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生，确保盾构安全的向前推进。保盾构安全的向前推

48、进。 b b、始发时盾构姿态的控制、始发时盾构姿态的控制 盾构在始发台上向前推进时，一般通过控制推进油缸盾构在始发台上向前推进时，一般通过控制推进油缸行程使盾构机基本沿始发台向前推进。在保证盾构正常推行程使盾构机基本沿始发台向前推进。在保证盾构正常推进的情况下，稍微降低总推力和刀盘扭矩。进的情况下，稍微降低总推力和刀盘扭矩。 一般不进行姿态调整，如盾构出现较大的偏差时，可一般不进行姿态调整，如盾构出现较大的偏差时，可以通过适当的调整推进油缸行程进行合理的纠偏，纠偏趋以通过适当的调整推进油缸行程进行合理的纠偏，纠偏趋势值原则上不大于势值原则上不大于22。盾构始发技术盾构始发技术 c c、始发时盾

49、构推进参数的控制、始发时盾构推进参数的控制 在始发掘进，严格控制盾构的各组油缸压力不大于在始发掘进，严格控制盾构的各组油缸压力不大于70bar70bar，盾构总推力小于，盾构总推力小于600T600T，刀盘扭矩小于，刀盘扭矩小于90bar90bar。盾构始发技术盾构始发技术 九、洞口注浆九、洞口注浆 在盾尾完全进入洞体后，调整洞口密封，进行洞在盾尾完全进入洞体后，调整洞口密封，进行洞口注浆。浆液不但要求顺利注入，而且要有早期强度。口注浆。浆液不但要求顺利注入，而且要有早期强度。常用的注浆采用速凝型砂浆，砂浆凝结时间小于常用的注浆采用速凝型砂浆，砂浆凝结时间小于4 4小时，小时，砂浆强度大于砂浆

50、强度大于10Mpa10Mpa。洞口注浆压力大于。洞口注浆压力大于0.6bar0.6bar，小于，小于1.5bar1.5bar。盾构始发技术盾构始发技术 十、反力架、负环管片的拆除十、反力架、负环管片的拆除 反力架、负环管片的拆除时间根据洞口地段的围反力架、负环管片的拆除时间根据洞口地段的围岩条件、背衬注浆的砂浆性能参数和盾构的始发掘进岩条件、背衬注浆的砂浆性能参数和盾构的始发掘进推力决定。（当然包括与盾构机主机和后配套全部进推力决定。（当然包括与盾构机主机和后配套全部进入区间隧道、负环管片拆除工作结合来决定）一般情入区间隧道、负环管片拆除工作结合来决定）一般情况下，要根据管片与围岩之间摩擦力的

51、大小来决定况下，要根据管片与围岩之间摩擦力的大小来决定（管片与围岩之间存在着摩擦力、背衬注浆材料与管（管片与围岩之间存在着摩擦力、背衬注浆材料与管片的胶着力、注浆材料与管片之间的咬合力。胶着力片的胶着力、注浆材料与管片之间的咬合力。胶着力因砂浆早期强度低，咬合力因管片背面比较光滑，二因砂浆早期强度低，咬合力因管片背面比较光滑，二者都可以忽略不计），当盾构掘进推力小于管片与围者都可以忽略不计），当盾构掘进推力小于管片与围岩之间的摩擦阻力后，即可根据工序情况和工作整体岩之间的摩擦阻力后，即可根据工序情况和工作整体安排，开始进行反力架、负环管片拆除。安排，开始进行反力架、负环管片拆除。盾构始发技术盾

52、构始发技术 管片与围岩之间的摩擦力计算公式为：管片与围岩之间的摩擦力计算公式为： F=F=D Df0f0E0E0 式中：式中：FF为管片与围岩之间的摩擦力；为管片与围岩之间的摩擦力； DD为管片的直径；为管片的直径； f0f0砂浆与围岩之间的摩擦系数，一般砂浆与围岩之间的摩擦系数，一般取取0.10.10.150.15； E0E0隧道中间位置的松弛土压力。隧道中间位置的松弛土压力。 我们的经验数据是掘进我们的经验数据是掘进100m100m以上（同时前以上（同时前5050环管环管片完成掘进片完成掘进7 7日以上），可以根据工序情况和工作整日以上），可以根据工序情况和工作整体安排，开始进行反力架、负

53、环管片的拆除。体安排，开始进行反力架、负环管片的拆除。十一、始发机具与材料十一、始发机具与材料始发过程所需用的主要机具与材料如下表：始发过程所需用的主要机具与材料如下表：序号名称型号数量备注1空压机10m/min1台2风镐4把3电焊机2台4管片运输车1辆5砂浆运输车6m31辆6出渣矿车16m33辆7机车1辆8门吊40T1台9始发台1个10反力架1付11负环钢管片1环12洞门密封1套盾构始发技术盾构始发技术盾构始发技术盾构始发技术十二、劳动组织十二、劳动组织在始发过程中按工序劳动力组织如下表：在始发过程中按工序劳动力组织如下表：序号工种班次人数备注1主司机2班1人2管片司机“3人3注浆司机“1人

54、4调车员“1人5机车司机“1人6门吊司机“1人7材料供应“2人8搅拌司机“2人9值班工程师“1人10工班长“1人盾构始发技术盾构始发技术十三、质量标准及技术要求十三、质量标准及技术要求（1 1）、在安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制）、在安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制在在10mm10mm之内，高程偏差控制在之内，高程偏差控制在5mm5mm之内，上下偏差之内，上下偏差控制在控制在10mm10mm之内。之内。（2 2）、始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角）、始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角22，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差22，水，水平趋

55、势偏差平趋势偏差33。（3 3）、管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的）、管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于行程，保证每组推进油缸的行程差小于10mm10mm。（4 4）、始发掘进）、始发掘进50m50m时，必须进行始发控制测量复测。时，必须进行始发控制测量复测。盾构始发技术盾构始发技术十四、安全保证措施十四、安全保证措施（1 1）、始发台定位时，盾构中心坡度与隧道设计轴线坡度）、始发台定位时，盾构中心坡度与隧道设计轴线坡度保持一致，考虑隧道后期沉降因素，盾构中线可比设计保持一致，考虑隧道后期沉降因素，盾构中线可比设计轴线抬高轴线抬高101020

56、mm20mm。（2 2）、在洞口开始注浆时，要在盾构两侧派人严密监测洞）、在洞口开始注浆时，要在盾构两侧派人严密监测洞口密封是否有异常情况，是否需要封堵，或者采取其他口密封是否有异常情况，是否需要封堵，或者采取其他加固措施。加固措施。（3 3）、在管片的后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内）、在管片的后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的方木（或型钢）上滑落。的方木（或型钢）上滑落。（4 4）、要在盾构在向前推进的同时，检查盾构是否与始发）、要在盾构在向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发台、始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生，确保盾构安

57、全的向前推进。生，确保盾构安全的向前推进。（5 5）、在始发阶段由于推力较小，地层较软，要特别注意）、在始发阶段由于推力较小，地层较软，要特别注意防止盾构低头。同时要防止盾构机旋转、上飘。防止盾构低头。同时要防止盾构机旋转、上飘。（6 6）、盾构机始发时负环管片周围没有约束，必须在管片）、盾构机始发时负环管片周围没有约束，必须在管片四周尽可能地加上各种支撑，保证盾构机向前推进时负四周尽可能地加上各种支撑，保证盾构机向前推进时负环管片不会失稳。环管片不会失稳。（7 7）、在盾构机始发之前，为防止盾构机在始发台掘进时）、在盾构机始发之前，为防止盾构机在始发台掘进时发生旋转，需要在盾构机两侧盾壳焊接

58、两排防扭装置，发生旋转，需要在盾构机两侧盾壳焊接两排防扭装置，用来卡住始发台，防止盾构机发生旋转。用来卡住始发台，防止盾构机发生旋转。（8 8）、要严格控制负环管片的拆除时间，确保隧道整体稳）、要严格控制负环管片的拆除时间，确保隧道整体稳定。定。盾构始发技术盾构始发技术十五、常见问题的预防和处理十五、常见问题的预防和处理（1 1）、加固效果不好）、加固效果不好 端头土体加固的效果不好是在始发过程中经常遇到端头土体加固的效果不好是在始发过程中经常遇到的问题。采取的主要措施是必须根据端头土体情况选的问题。采取的主要措施是必须根据端头土体情况选择合理的加固方法，而且要加强过程控制，特别是要择合理的加

59、固方法，而且要加强过程控制，特别是要严格控制一些基本参数。对于加固区与始发井间形成严格控制一些基本参数。对于加固区与始发井间形成的必然间隙要采取其它方式处理。的必然间隙要采取其它方式处理。（2 2）、开洞门时失稳）、开洞门时失稳 开洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失二种，开洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失二种，其主要原因也是由端头加固效果不好所致。在小范围其主要原因也是由端头加固效果不好所致。在小范围的情况下可采用边破除洞门砼，边利用喷素砼的方法的情况下可采用边破除洞门砼，边利用喷素砼的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时

60、，只有封闭洞门重新加固。时，只有封闭洞门重新加固。盾构始发技术盾构始发技术（3 3）、始发后盾构机）、始发后盾构机“叩头叩头” 始发推进后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区始发推进后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机时容易出现盾构机“叩头叩头”的现象，根据地质条件不的现象，根据地质条件不同有些可能出现超限的情况。为此，通常采用抬高盾同有些可能出现超限的情况。为此，通常采用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的方法尽量避免方法尽量避免“叩头叩头”或减少或减少“叩头叩头”的影响。的影响。 盾构始发技术盾构始发技术（4 4）、密