盾构操作演示文稿(修正)

1、盾构操作手应知应会主讲：方依文目录 第一章 操作手需熟悉内容 第二章 盾构掘进参数管理 第三章 特殊段盾构操作简介 盾构操作是盾构施工中最关键的工序，操作手的工作能力直接影响盾构施工安全、施工质量、施工进度，因而影响成本。 操作手需要根据地层土质、盾构掘进参数、管片成型质量、地表沉降控制以及其他相关因素来不断调整盾构施工参数。 北京地区因城市建筑密集、施工区域狭小、地下水位低、地表水系不发达，今天所讲的主要是北京地区常用的土压平衡盾构操作。第一章 操作手需熟悉的内容 盾构操作手是一个要求综合知识比较全面的岗位，需根据反馈的各种监控数据及时调整施工参数。除需完全掌握盾构本身性能参数外，还需对地表

2、沉降形成原因、沉降发生发展过程、影响管片质量因素、地质情况变化等内容作相关了解，并且懂得各个因素之间的相互影响。地表沉降 在城市地铁施工中，应因地表密布建筑物，隧道上方有埋深不等的各种管线，对地表沉降要求非常严格。 地表沉降的发生，是由于盾构通过过程中，对土体的撕裂、扰动导致土体产生水平位移和垂直位移；或由于盾构施工造成地下水系破坏、盾构通过后注浆不及时或不足量，导致空洞产生引发地表塌陷。操作造成的沉降的原因 1.土压偏小 2.土压不稳定 3.出土过多 4.同步注浆量不足 5.补注浆压力不足 6.推力过大（摩阻力） 7.刀盘超挖量过大掘进过程中的沉降规律 一般来说，盾构通过时土压偏小和注浆量不

3、足是引发地表沉降的常见原因 盾构通过前、通过中、通过后、注浆后会在盾构上方形成一个有规律的沉降槽刀盘通过前盾体通过中同步注浆中成型隧道刀盘通过中盾尾脱出补注浆 从沉降规律得出： 1.刀盘正上方有微微隆起（1-5mm） 2.盾体中间加注减阻浆 3.同步注浆量必须及时跟上 4.二次补浆的必要性。影响管片成型质量因素 管片错台 管片渗漏 管片破损 管片中心偏移管片错台 管片错台分不规律错台和规律性错台 不规律错台一般由拼装质量造成，相邻两环圆度不一致，或两环接触面清理不干净造成。 规律性错台是由于管片脱出盾尾过程中与盾尾发生干涉造成。管片渗漏 管片渗漏原因：1、管片密封止水条破损导致渗漏 2、管片边

4、缘破损导致渗漏 3、管片裂纹导致渗漏管片破损 管片运输、拼装过程中造成边角破损 推进过程中因受力不均导致管片裂纹 管片脱出盾尾过程中因与盾尾强力干涉导致螺栓孔破损管片中心偏移 因盾构姿态控制不理想导致管片中心偏移 因管片与盾尾发生干涉导致管片中心偏移 因注浆控制不好导致管片中心偏移 管片漂浮第二章 盾构掘进参数管理 土压力管理 土压力是体现盾构切削面稳定与否的重要参数，土压力设定是否正确，直接影响盾构通过上方地表沉降和建（构）筑物安全。 土压力计算 目标土压力=主动土压力+0.02MPa 土压力控制范围 设定土压力=目标土压力0.02MPa 穿越地表建筑物过程中，采用控制上限 验证：要求在刀盘

5、前方沉降为正值（微微隆起） 土压力管理要求土压力在目标土压附近波动范围要小，尽量平稳；在土压力有突变的地段，需要及时分析原因，快速通过，防止地表塌陷刀盘扭矩管理 刀盘扭矩因分为液压驱动和变频电机驱动，都能达到变速的功能，各自有各自的特点。 刀盘扭矩主要影响因素为：刀盘结构型式、刀具布置、土压仓土体塑流化改造效果。 面板式刀盘比辐条式刀盘消耗更多的扭矩。粘土层中，若土体塑流化改造效果不理想，面板式刀盘容易结泥饼，从而使刀盘扭矩超负荷，造成停机现象。 在砂卵石、圆砾层中，辐条式比面板式更具有优越性，刀具磨损会大大小于后者。土体改良 目前较为先进的土压平衡盾构为加泥式复合土压平衡盾构，能更方便的做好

6、土体改良，在土压仓建立压力平衡，。 现在一般采用的土体改良添加剂为膨润土浆液和发泡剂。 膨润土浆液能增加润滑、减小刀具磨损、增强土体流动性，阻水，主要应用在砂质地层。 发泡剂能填充土体缝隙、增加松散度、减小刀具磨损、增强土体流动性。掘进姿态管理 盾构本身姿态会影响管片中心，以及最后成型隧道质量。姿态控制是盾构操作中非常重要的工作内容。 反映姿态的相关参数为：俯仰角、回转角、前盾水平（垂直）偏移、中盾水平（垂直）偏移、盾尾水平（垂直）偏移。 判断姿态正确与否，首先应了解各数据来源。 俯仰角、回转角：一般由前盾陀螺仪或铅垂仪测量所得 前盾、中盾、盾尾偏移：由测点测量数据计算所得 发现姿态异常时可检

7、查测点是否被触碰 必须保证数据的可靠性姿态调整 姿态调整是盾构操作的主要难点，操作手需根据姿态参数的变化及时通过区压、铰接、仿形刀等手段保证盾构偏移量在规定范围以内。 调整的内容包括保持和纠偏。 调整的指导思想是对姿态和趋势的判断、获得、保持 调整的方法为“勤纠偏、小纠偏”关于趋势的判断 盾构姿态变化总是沿着一个趋势向某一方向变化，所以趋势的判断是非常重要的 经测量，可获得前盾、中盾相对设计轴线偏移量，由此可得前、中盾偏移量差值（规定盾构中心位于设计轴线右、上时偏移量为正，左、下时为负） =前盾偏移量中盾偏移量 1、0，为盾构姿态具有向右（上）继续 偏移的趋势 0，为盾构姿态具有向左（下）继续

8、偏移的趋势 2、在不调整参数的情况下此趋势不是一成不变的，比较多次测量数据所得t 当t1t2 0时，表示趋势在减缓 当t1t2 0时，表示趋势在增强 盾构姿态调整的指导思想就是通过以上方法对姿态变化趋势进行判断。 通过1判断当前状态下盾构姿态变化趋势，并通过参数调整使其获得向需要调整方向变化的趋势 通过2判断调整后趋势的快慢，通过参数调整使趋势符合姿态调整的要求纠偏 纠偏是指当盾构姿态偏移量超出规定范围或操作手控制范围时所采用的较大的调整手段 纠偏的手段 区压 铰接 仿形刀区压 在总推进油压较小的时候可采用区压纠偏 区压纠偏的优势在于主推千斤顶和土压作用产生一个转动力矩，盾构机可获得向一个方向

9、变化的趋势 缺点在于因两区间压力差有限，由此所能获得的趋势有限，姿态调整缓慢，过大对管片受力不利，更多的用于小趋势调整和姿态保持铰接 铰接是纠偏中最常用的手段 通过对铰接角度的改变，利用土体的摩阻力使盾构机获得有利转动扭矩 铰接纠偏的优点：能较快的获得较大的趋势，在对偏差较大的情况下有利于短时间内调整偏移量 缺点：铰接同时改变前、中偏移量，且中盾偏移量在调整角度时与前盾方向不一致；获得的趋势加速度很大，需要随时调整（双刃剑）仿形刀 仿形刀是非常规使用手段 优点：配合铰接或区压能很快调整盾构前进方向 缺点：切削面增大，对地表沉降控制不理想注浆管理 泥浆气泡注入管理 同步注浆管理 二次补注浆管理泥

10、浆气泡注入管理 管理要点：泥浆、气泡作为土仓土体改良手段，分不同地层或单独或配合使用。 泥浆更多使用在细砂、砂卵石、圆砾地层 气泡在粘土、粉土层中效果明显 操作手需随时观察螺旋出土情况，随时调整注入流量、压力 在地下水较大的地层可预留高分子水凝物注入口防止喷涌同步注浆管理 同步注浆的目的是在盾构掘进的同时填充脱出盾尾管片与土体间隙 理论注入量计算 V1=管片宽度*（刀盘截面积管片外周截面积） 实际注入量V2= V1*（130%180%） 双液浆 在覆土较浅的区域需控制注浆压力二次补注浆管理 二次补注浆主要针对情况：同步注浆量不足；管片渗漏；地表下沉 二次补注浆一般采用双液浆或特种水泥 进行补注

11、浆的时候需合理选择注入点：非必要不选择相邻两环相邻注入孔；选择渗漏点上方注入孔；选择与管片偏移同侧注入孔；不选择过度靠近盾尾注入孔 控制注入压力，防止过度扩散，记录注入量 同步注浆控制量，二次补浆控制压力管片排布 北京地区采用错缝管片拼装 曲线施工中合理使用转弯环（直线中转弯环占20-30%） 管片排布正确与否直接决定管片中心偏移量是否符合规范要求；在盾尾与管片间隙较小时还影响管片拼装 管片排布与姿态控制是直接决定隧道成型质量的关键工序半径为R450m的曲线段管片排布 每环楔形量变化计算 水=6*1.2/450 =16mm 北京地区所使用转弯环最大楔形量为48mm，所以管片排布如下 R16+T

12、2+ R16+T2+T16+T2第三章 特殊段盾构操作 相对于常规操作，盾构始发和贯通操作具有各自的特殊性 始发：盾构脱离始发基座前不能调整姿态；进入洞口后因前盾重量大容易下沉；需穿越加固区；为防止负环管片及反力架变形推力不能过大 贯通：需多次核准测量；为防止出洞口坍塌需调整推速；需逐步减少土体改良浆液注入；穿越出洞加固区；上接收基座前收平铰接始发掘进 盾构掘进参数的确定 （1）盾构掘进每环的排土量 Vk（D2/4）L 式中：k切削土体松动系数 L掘进每环的长度（1.2m） D盾构机外径 严密监控出土量，防止过大造成洞口上方坍塌 2）掘进速度 考虑盾构机设计掘进速度、地质状况、参考以往盾构施工

13、经验，初始段掘进速度，一般确定为1550mm/min。 盾尾注浆压力与注浆量 为了使浆液很好的充填于管片的外侧间隙，必须以一定的压力压送浆液。注入压力大小通常选择为地层土压力加上0.10.2MPa的和。地层阻力强度是由土层条件及掘削条件决定的，通常在0.10.2MPa以下，但也有高达0.4MPa的情形。为了不影响盾构隧道管片的稳定性，不宜选择过高压力 注浆量应控制在130%180%。二次补注浆应根据地面的量测，发现未完全填充的部位及时采取措施，进行二次补浆施工；用量依据实际情况确定。 洞口管片注浆：为了保证洞口内几环管片在拆除负环管片时的稳定，在盾构机掘进到30环左右时，对洞口内10环管片进行

14、注浆，填充管片和土体间的空隙，增加管片和土体间的摩擦力，保证管片的稳定性。贯通掘进 贯通掘进控制要点 以洞口为目标制定合理的掘进方案，加强掘进过程中的跟踪监控，随时调整盾构姿态，确保盾构准确、安全进洞； 适当降低盾构掘进速度，以利于盾构姿态的控制，进行后视点验证； 当盾构掘进至洞口加固土体段时，逐步降低盾构掘进的控制土压值，既要最大程度地防止因土压低而造成管片外围岩的下沉，又要最大程度防止因土压高而造成洞口土体及构筑物的提前破坏； 当盾构掘进至离洞口46m时，降低加泥压力，停止加泡沫，根据洞口泥浆的渗漏情况，随时停止泥浆加入； 预先在洞口中央凿出一观察孔，确定盾构是否到达洞门。当盾构机刀头到达

15、洞门后，盾尾同步注浆，停止掘进，进行洞门凿除，洞门凿除方法详见初始掘进； 当盾构机进洞后，及时进行洞口密封，并从地面和洞口端面同时进行补注浆，控制洞口后期沉降，也有利于洞口段隧道的防水问题1.掘进时拼装位置漏浆，问漏浆发生的原因有哪些，发生后有哪些补救措施，如何提前预防漏浆？2.盾构掘进时，推力需要克服哪些力？推力过大时，有哪几种措施可采取?3.刀盘扭矩需要克服哪些力矩？刀盘扭矩过大时，有哪几种措施可采取?4.怎样判断千斤顶在推进过程中千斤顶行程有错误，怎样判断千斤顶行程正确（除去误差）？5.怎样判断计算出楔形量的对错？6.C块在2号位置，指出A1、A2、A3、B1、B2中间位置在哪？7.上楔形43，左楔形18，楔形量的先后调整顺序？8.间隙量过小造成哪些后果?哪些错误的操作会造成间隙量过小？9.出土量过多会造成什么后果？出土量显示过少，土压力正常，会造成什么后果，什么原因造成的？10.1环左转+1环右转间隙