【国企】盾构施工工艺技术介绍（PPT110）

盾构施工工技术介介绍一、盾构构机发展展里程ContentsPage目录页一、盾构构机选型型一、盾构构施工主主要技术术明挖法矿山法掘进机（TunnelBoringMachine）常用隧道施工方法TBM硬岩掘进进机盾构一、盾构构机发展展里程一、盾构构机发展展里程何为盾构构？盾构法流流程隧道掘进进机：在我国国，习惯惯上将用用于软土土地层的的称为盾构，将用于于岩石地地层的称称为TBM。盾构法英文名：：shieldingmethod用带防护护罩的特特制机械械(即盾构)在破碎岩岩层或土土层中掘掘进隧洞洞的施工工方法。。可同时时有序进进行掘进进、出碴碴、拼装装预制混混凝土衬衬砌块。。盾尾（钢钢护筒））衬砌管片片一、盾构构机发展展里程18世纪末英英国人提提出在伦伦敦地下下修建横横贯通泰泰晤士河河隧道的的设想，，并于1798年开始着着手工作作希望实实现这个个构想，，但由于于竖井挖挖不到预预定深度度，计划划受挫，，4年后他们们决定在在另一个个地方建建造连接接两岸的的隧道，，随后工工程再次次开工，，当掘进进到最后后30m时，开挖挖面激剧剧浸水，，工程再再次受阻阻。工程程从开工工到被迫迫终止用用了5年时间，，此后修修建横贯贯泰晤士士河隧道道的计划划在以后后10年内没有有任何进进展。1818年，Brunel（布鲁内尔尔）观察小虫腐蚀蚀木船底底板成洞洞的经过，，从而得得到启发发，在此此基础上上提出了了盾构工工法，并并得到专专利。这这就是所所谓开放放型手掘掘式盾构构的原型型，Brunel对自己的的新工法法非常自自信，于于1823年拟定了了修建另另一条泰泰晤士河河隧道的的计划，，随后这这个计划划得到英英国国会会批准，，于1825年动工，，初期，，工程进进展顺利利，但后后来由于于地层下下沉，工工程被迫迫中止。。但Brunel并没有灰灰心，总总结了失失败的教教训后，，对盾构构做了7年改进后后，于1834年再次开开工，又又经过7年施工，，终于在在1841年贯通隧隧道。自Brunel向泰晤士士河隧道道发起战战到胜利利，前后后经历了了20个春秋，，此时，，他已是是72岁的老人人。Brunel对盾构工工法的贡贡献极为为卓著，，这是后后人的一一致评价价。盾构机的的由来开放型手手掘式盾盾构一、盾构构机发展展里程盾构机的的四个阶阶段：开挖断面面：单圆盾构构、双圆盾构、三三圆盾构构、矩形盾构构、异形盾构构、自由断断面盾构构等。分类稳定掌子子面介质质：土压压平衡盾盾构、泥泥水平衡衡盾构。。其中土压压平衡盾盾构根据据地层条条件可采采用敞开开式（大大气压力力）、气气压平衡衡式（压压缩空气气）、土压平衡衡式（改良后后的碴土土）三种种模式掘掘进。一、盾构构机发展展里程双圆盾构掘进机三圆盾构掘进机分类（按按开挖断断面）单圆盾构掘进机一、盾构构机发展展里程异型盾构掘进机矩形盾构开挖成型隧道分类（按按开挖断断面）一、盾构构机发展展里程自由断面面盾构球形刀盘盘及主驱驱动分类（按按开挖断断面）一、盾构构机发展展里程分类（稳稳定掌子子面介质质）根据平衡衡开挖面面平衡介介质（出出渣方式式）可分分为土压压平衡盾盾构和泥泥水平衡衡盾构。。土压平衡盾构泥水平衡盾构一、盾构构机发展展里程土压（泥泥水）平平衡原理理土压（泥泥水）平平衡模式式是在盾盾构开挖挖时，利利用土仓仓内的土土压（泥泥水压））或加注注辅助材材料产生生的压力力来平衡衡开挖面面的土压压及地下下水压力力，以避避免掌子子面坍塌塌或地层层失水过过多而引引起地表表下沉的的一种盾盾构掘进进模式。一、盾构构机发展展里程类型选择择从国内外外施工实实例来看看，主要要从土压压平衡盾盾构和泥泥水盾构构中选择择

比较项目土压平衡式盾构机泥水加压式盾构机设备费用6.3m直径约0.3～0.55亿元6.3m直径约0.45～0.65亿元施工场地施工场地较小。需泥浆处理场，施工场地较大。对周围环境影响渣土运输对环境产生一定影响泥浆处理设备噪音、振动及渣土运输对环境产生影响较大。开挖面稳定能力通过排（进）土量控制，较好。通过泥浆压力及流通控制，好。开挖效率加入合适的添加剂后增加流动性和止水性，可提高掘进效率；添加剂管理容易。泥浆循环分离费时，泥浆管理起来难。泥土输送方式螺旋机出土，轨道车辆运输，输送间断不连续，施工速度慢泥水管道输送，可连续输送，输送速度快而均匀；占用隧道空间小，但设备故障影响很大。两种机型型比较二、盾构构机选型型两种盾构构机对地地质条件件的要求求地层颗粒粒级配与与地层含含水量细颗粒含含量：对对于土压压平衡盾盾构机来来说，最最能适应应的土层层就是含含有足够够细颗粒粒的地层层。理想的颗颗粒尺寸寸的地层层包括粘粘土、淤淤泥、砂砂以及砾砾石等，并且含含有25-30%的水分。。当地层层中没有有足够的的细颗粒粒含量时时，例如如砂卵石地地层，应应采取辅辅助的处处理措施施，比如如注射泡泡沫、聚聚合物或非常高高浓度的的泥浆帮帮助解决决细颗粒粒问题。。以便使使土压平平衡盾构构机能适适应这种种地层。。类型选择择二、盾构构机选型型两种盾构构机对地地质条件件的要求求地层颗粒粒级配与与地层含含水量类型选择择二、盾构构机选型型两种盾构构机对地地质条件件的要求求上图左边边白颜色色区域为为卵石砾砾石粗砂砂区，为为泥水平平衡盾构构机适用用的颗粒粒级配范范围。右右边蓝颜颜色区域域为细砂砂淤泥粘粘土区，，为土压压平衡盾盾构机适适用的颗颗粒级配配范围。。级配图图说明细细颗粒含含量多则则碴土能能形成不不透水的的塑流体体，容易易并能够够充满土土仓的每每个部位位，以便便建立压压力并传传递到切切削面支支撑土体体，而又又不发生生堵仓。。可以实实现土压压平衡。。粗颗粒粒含量高高的碴土土不能形形成具备备这种功功能的碴碴土，因因而不能能实现土土压平衡衡机理。。只能借借助于大大比重的的泥浆悬悬浮，传传递压力力并被输输送。从从掘进的的角度，，泥水平平衡盾构构机也适适用于细细颗粒土土层，但但细颗粒粒浆液的的泥水分分离难度度大，设设备需要要多，除除非场地地条件非非常优越越和必须须使用泥泥水平衡衡方式，，否则不不会在细细颗粒地地层采用用泥水平平衡方式式。因此此，图中中的区域域划分考考虑了综综合因素素。地层颗粒粒级配与与地层含含水量类型选择择二、盾构构机选型型地层的渗渗透系数数地层的渗渗透系数数大于10-4m/s且地下水水压力大大，地下下水量丰丰富的地地层不适适合于采采用土压压平衡盾盾构掘进进。在此此种条件件下，即即使采用用平衡模模式，带带压力的的地下水水会稀释释泡沫效效果，渣渣土失去去流塑性性在螺旋机中中不能形形成土塞塞止水作作用而发发生喷涌涌，土仓不不能维持持压力，，输送带斜斜坡段不不能向上上输送渣渣土，导致施施工不能能进行。。此时可可以采用用高分子子聚合物物保持渣渣土的流流塑性，，但高分分子聚合合物价格格高昂，，实际上上很难作作为常规规手段。。类型选择择二、盾构构机选型型两种盾构构机对地地质条件件的要求求类型选择择两种盾构构机对地地质条件件的要求求二、盾构构机选型型地层渗透透性与盾盾构选型型图既说说明了地地层颗粒粒与渗透透率的一一般关系系―――细颗粒含含量多的的地层渗渗透率小小，粗颗颗粒含量量多的地地层渗透透率大，，又反映映了渗透透率与盾盾构选型型的关系系：颗粒粒粗渗透透率大水水量充足足，碴土土为流体体状，螺螺旋机不不能形成成土塞，，土仓建建立不了了压力，，仅依靠靠大颗粒粒充满土土仓来形形成机械械力支撑撑土体时时，即使使土仓充充满水也也会造成成堵仓。。因此，，图中土压压平衡盾盾构机对对应的指指标是粗粗砂以下下、渗透透率10-4m/s以下。泥泥水平衡衡盾构机机对应的的指标是是细砂以以上、渗渗透率10-7m/s以上。类型选择择二、盾构构机选型型两种盾构构机对地地质条件件的要求求型号（直直径）选选择两种衬砌砌断面的的简介目前国内内地铁隧隧道衬砌砌断面主主要有两两种断面一：：管片内径径5500，外径6200，厚度350mm应用城市市有上海海、杭州州、南京京、苏州州、天津津。主要要应用地地区为长三角区区域。衬砌断面面主要和和运营机机车外型型的选择择有关。。断面二：：管片内径径5400，外径6000，厚度300mm除模式一一以外的的其他城城市，有有广州、、深圳、、北京、、成都、、沈阳、、西安、、大连等等。二、盾构构机选型型决定因素素主要有有五个方方面：1、隧道结结构设计计——管片外径径、曲线线半径。3、地质条条件（1）——注浆管布布置：如果是是软土，，注浆管管可以外外置，则则尾盾可可以不考考虑注浆浆管的占占位，盾盾尾直径径较小，，因而中中前盾刀刀盘直径径也跟着着减小。。如果是是硬岩，，注浆管管必须内内置，则则盾尾直直径较大大，因而而中前盾盾刀盘直直径也跟跟着增大大。4、地质条条件（2）调向纠偏偏需要：如果是是软土，，盾体可可作成直直筒式，，前盾直直径与尾尾盾相同同，可减减少前盾盾直径。。如果是是硬岩，，盾体需需作成台台阶式，，尾盾中中盾前盾盾直径依依次增大大，前盾盾直径大大于尾盾盾直径。。5、地质条条件（3）调向纠偏偏需要：如果是是软土，，边刀开开挖直径径可以与与前盾直直径一样样。如果果是硬岩岩，边刀刀开挖直直径必须须大于前前盾直径径。2、隧道结结构设计计——管片宽度度：管片宽宽度大，，需要的的盾尾间间隙增大大。型号（直直径）选选择二、盾构构机选型型主要部件选型型土压平衡盾构构主要组成部部件及工作原原理简介（另外还有一个个渣土的水平平运输系统和和垂直运输系系统）刀盘旋转切削削开挖面的泥泥土，破碎的的泥土通过刀刀盘开口进入入土仓，泥土土落到土仓底底部后，通过过螺旋输送机机运到皮带输输送机上，然然后输送到停停在轨道上的的碴车上。盾盾构在推进油油缸的推力作作用下向前推推进。盾壳对对挖掘出的还还未衬砌的隧隧道起着临时时支护作用，，掘进一环管管片的长度后后停止掘进，，在盾壳的保保护下安装管管片衬砌。1、刀盘2、主轴承3、推进油缸4、压力仓5、螺旋输送机6、管片安装机7、闸门8、管片小车9、管片吊机、10、皮带输送机11、后配套约20个系统和装置二、盾构机选选型土压平衡盾构构主机工作原原理（掌子面）二、盾构机选选型刀盘——刀盘结构面板式辐条式主要部件选型型二、盾构机选选型二、盾构机选选型二、盾构机选选型主驱动刀盘支撑及主主驱动·主驱动有2种：液压驱动及变变频或双速电电机驱动。特性曲线相相当。液压驱驱动装置体积积小，适于中中小盾构。电电驱动体积较较大，适于中中大特大盾构构。刀盘支承方式式有3种：1）中心支承式式（适用于中中小型直径盾盾构）2）中间支承式式（适用于中中大型直径盾盾构）3）周边支承式式（适用于小小型直径盾构构）①中心支承方式式②中间支承方式式③周边支承方式式主要部件选型型二、盾构机选选型

主轴承二、盾构机选选型主驱动——刀盘驱动方式式变频电机驱动定速电机驱动

液压驱动驱动部外形尺寸

中

大

小后续设备

少

少

较多效率0.950.90.65起动力矩

大

较小

较大起动冲击

小

大

较小转速微调控制

好不能无级调速

好噪声

小

小

大盾构温度

低

较低

较高维护保养

易

易

较复杂主要部件选型型二、盾构机选选型刀具主要部件选型型二、盾构机选选型盾体按照铰接方式式分为2种：1）主动铰接：铰接油缸和和推进油缸均均有调向功能能，铰接缸在在推进缸前面面，可直接迫迫使刀盘转向向。调向时可可采用主动转转向方式也可可采用被动转转向方式。调调向性能好，，但结构较复复杂，造价较较高。2）被动铰接：铰接油缸随随动，结构较较简单，造价价较低。主要部件选型型二、盾构机选选型盾体按照结构方式式分为4种：1）铰接结构，盾体从前至至后，直径依依次减小，防防卡性能好但但开挖直径大大。2）铰接结构，，前中尾盾直直径相同，防防卡性能差但但开挖直径小小。3）无铰接结构，盾体从前至至后，直径依依次减小，防防卡性能好但但开挖直径大大。转向性能能差于铰接结结构。取消铰铰接后盾体结结构简单，也也不存在铰接接密封泄漏之之忧。4）无铰接结构构，直筒式，，前中尾盾直直径相同，防防卡性能差但但开挖直径小小。其余优缺缺点与3）相同。·按照注浆管布布置方式盾尾尾分为2种：1）盾尾注浆管外外置，仅适于软土土地层，开挖挖直径较小。。2）盾尾注浆管内内置，适于所有地地层，开挖直直径较大。盾体结构的区区别本身基本本没有优劣之之分，完全取取决于工程条条件和地质条条件。对于特特定的地质条条件，仅有一一种最合适的的盾体结构，，但这种盾体体结构可能是是上述结构其其中的一种。。主要部件选型型二、盾构机选选型人仓按照舱室数量量分为2种：1）双仓：主仓和和副仓，副仓仓也称为材料料仓。主仓和土仓仓在不减压状状态下，通过过副仓的独立立降压升压，，分别与主仓仓隔断和连接接，完成进仓仓作业过程中中外部刀具材材料的运进，，提高作业有有效时间和效效率。结构复复杂。2）单仓：结构简单，，但带压进仓仓作业的有效效时间短，效效率低。主要部件选型型二、盾构机选选型螺旋输送机螺旋输送机由由筒体、驱动动装置、螺旋旋轴、出碴闸闸门组成。是土压平衡衡盾构的排土土装置，主要要有以下三个个功能：1）碴土在螺旋旋机内向外排排出的过程中中形成密封土土塞，碴土压压力从前至后后依次递减。。2）在保持土仓仓土压的同时时，将盾构土土仓内的土体体向外连续排排出。3）将土仓内的的土压值自动动与螺机转速速值进行比较较，随时调整整向外排土的的速度，实现现连续的动态态土压平衡过过程，确保盾盾构连续正常常向前掘进。。主要部件选型型二、盾构机选选型螺旋输送机按照螺旋轴结结构分为2种：1）带式螺旋轴轴：在相同的的筒体直径下下，可输送更更大粒径的卵卵石或石块，，但止水密封封效果较差。。2）轴式螺旋轴轴：在相同的的筒体直径下下，输送的粒粒径小于带式式轴，但止水水密封效果好好。主要部件选型型二、盾构机选选型皮带输送机皮带输送机，，将碴土从螺螺旋输送机的的出碴口运到到碴车内。右图：塑流状状的碴土主要部件选型型二、盾构机选选型右下图：改良良不佳的砂质质碴土左下图：改良不佳的砂砂质碴土发生生喷涌皮带输送机主要部件选型型二、盾构机选选型管片安装机管片安装机在在盾尾内部拼拼装管片。有有4~6个自由度动作作，包括旋转转、提升、纵纵向移动、XYZ三个轴向的摆摆动。管片抓抓取有2种方式。①机械抓取式②真空吸盘式地铁盾构一般般采用机械抓抓取式主要部件选型型二、盾构机选选型同步注浆系统统同步注浆系统统的目的主要要有以下四个个方面：1、及时填充充盾尾建筑空空隙，支撑管管片周围岩土土，控制地表表沉降；2、凝结的浆浆液作为盾构构施工隧道的的第一道防水水屏障，防止止地下水或地地层的裂隙水水向管片内泄泄漏；3、保证管片片环周向的均均匀受力，形形成受力拱壳壳，为管片提提供早期的稳稳定并使管片片与周围岩体体一体化。4、限制隧道道结构蛇行变变化，有利于于盾构姿态的的控制，并能能确保盾构隧隧道的最终稳稳定。主要部件选型型二、盾构机选选型安装在后配套套拖车上的注注浆泵及砂浆浆罐同步注浆系统统主要部件选型型二、盾构机选选型盾尾密封系统统盾尾止水一般般采用钢丝刷刷密封装置，是集弹簧钢钢板、钢丝刷刷及不锈钢金金属网于一体体的结构。盾盾尾油脂泵向向每道钢丝刷刷密封之间的的腔室提供压压力油脂，以以提高止水性性能。主要部件选型型二、盾构机选选型测量导向系统统导向系统由激光全站仪、ELS靶（前视棱镜）、后视棱镜、控制盒及显示屏等组组成。控制有有效距离200m，控制精度2-3秒。主要部件选型型二、盾构机选选型盾构姿态显示示屏测量导向系统统主要部件选型型二、盾构机选选型数据采集系统统及PLC控制系统可编程逻辑控控制器系统（（PLC）对盾构各种种功能进行自自动或手动控控制，对各部传感感器的数据进行采集集、处理、储储存、显示、、评估。采用用此系统进行行盾构各参数数设定，可输输出环报、日日报、周报等等数据及历史史曲线和动态态曲线。所有有采集数据均均能保存下来来，供日后分分析、判断和和参考。主要部件选型型二、盾构机选选型膨润土添加系系统和泡沫系系统该系统是实现现土压平衡最最重要的系统统，大部分地地层都不具备备天然适于土土压平衡掘进进需要的碴土土特性，需要要通过添加泡沫膨润土或或高分子聚合合物对碴土进行改改良，使之具具有塑流性，充满土仓向向各向传递压压力；具有止止水密封性能能在螺机内形形成土塞；较较低的剪切力力能够被刀盘盘搅拌；较好好的润滑性避避免在刀盘及及土仓结构粘粘附；主要部件选型型二、盾构机选选型膨润土添加系系统和泡沫系系统主要部件选型型二、盾构机选选型敞开掘进模式式敞开模式掘进进的基本条件件：在埋深合适、、地层能够自自稳、地层无地下水水、地面无建筑筑物或地表下下无地下各类类管线的条件件下，可以采采用敞开模式式掘进。例如如在弱风化岩岩微风化岩地地层中，岩体整体性良良好，岩体能够形形成承力环，，开挖面在一一定时间内保持自稳不发发生坍塌等。敞开模式掘进进的优点：敞开式模式掘掘进时，土仓仓渣土处于半半仓甚至小半半仓状态，刀刀具的二次磨磨损大为减少少；刀盘的搅搅拌力矩减少少，驱动扭矩矩可降低到满满仓掘进时的的50%以下下；；泡泡沫沫注注入入基基本本停停止止；；由由于于土土仓仓在在常常压压下下工工作作，，主主轴轴承承油油脂脂的的用用量量可可以以减减少少、、推推力力荷荷载载将将减减少少300~900t（1bar~3bar时））左左右右；；等等，，因因此此在在地地质质条条件件允允许许时时采采用用敞敞开开模模式式掘掘进进比比较较有有利利。。盾构构掘掘进进施施工工主主要要模模式式三、、盾构构施施工工主主要要技技术术气压压掘掘进进模模式式气压压模模式式掘掘进进的的基基本本条条件件：：在埋埋深深合合适适，，地地层层渗渗透透系系数数小小，，或或隧隧道道顶顶板板上上部部存存在在较较厚厚的的不透透气气隔隔离离层层、、地地面面上上没没有有重重要要建建筑筑物物和和重重要要危危险险管管线线时，，可可采采用用气气压压模模式式，，通通过过向向土土仓仓进进行行气气体体加加压压保保压压方方式式来来掘掘进进。。此此时时土土仓仓渣渣土土至至少少是是半半仓仓以以上上，，同同时时必必须须向向土土仓仓加加水水及及泡泡沫沫，，保保持持渣渣土土流流塑塑状状态态以以便便在在螺螺旋旋机机内内形形成成土土塞塞止止水水保保压压作作用用。。采采用用气气体体保保压压模模式式掘掘进进时时，，工工程程师师必必须须确确保保或或证证实实地地层层的的渗渗透透性性弱弱，，气气体体向向地地层层的的渗渗透透较较少少，，空空压压机机的的排排量量有有足足够够的的能能力力补补偿偿气气体体向向地地层层的的泄泄漏漏量量。。同同时时空空压压机机需需要要连连续续工工作作的的时时间间在在有有效效掘掘进进时时间间的的50%以下下。。盾构构掘掘进进施施工工主主要要模模式式三、、盾构构施施工工主主要要技技术术气压压掘掘进进模模式式气压压模模式式掘掘进进的的优优点点：：气压压式式模模式式掘掘进进时时，，土土仓仓渣渣土土可可处处于于半半仓仓状状态态，，刀刀具具的的二二次次磨磨损损减减少少；；刀刀盘盘的的搅搅拌拌力力矩矩减减少少，，驱驱动动扭扭矩矩可可降降低低；；由由于于气气体体对对传传感感器器压压力力作作用用比比较较均均衡衡，，传传感感器器反反映映的的土土仓仓压压力力比比较较准准确确，，有有利利于于掘掘进进沉沉降降的的控控制制；；由由于于气气体体的的可可压压缩缩性性大大，，当当出出土土过过快快或或过过慢慢时时气气体体的的压压缩缩和和膨膨胀胀可可容容让让或或弥弥补补土土仓仓渣渣土土容容积积的的变变化化保保持持土土仓仓压压力力的的恒恒定定，，有有利利于于掘掘进进沉沉降降的的控控制制；；盾构构掘掘进进施施工工主主要要模模式式三、、盾构构施施工工主主要要技技术术平衡衡掘掘进进模模式式平衡衡模模式式掘掘进进的的优优点点：：平衡衡模模式式是是盾盾构构机机最最常常用用的的掘掘进进模模式式，，盾盾构构利利用用土土仓仓渣渣土土压压力力平平衡衡开开挖挖面面的的地地层层压压力力，，使使盾盾构构周周围围的的土土体体基基本本保保持持在在原原始始的的原原状状土土状状态态，，确确保保地地表表的的沉沉降降在在规规定定的的误误差差范范围围内内以以保保证证地地面面建建筑筑物物和和地地下下管管线线的的安安全全。。盾构构掘掘进进施施工工主主要要模模式式三、、盾构构施施工工主主要要技技术术平衡衡模模式式掘掘进进的的风风险险：：1、碴碴土土改改良良不不佳佳：：导导致致：：1）堵堵仓仓，，刀刀盘盘阻阻力力矩矩增增大大不不能能转转动动，，土土仓仓难难以以建建立立压压力力。。2）喷涌涌。3）刀刀盘盘泥泥饼饼及及土土仓仓泥泥饼饼。。2、超挖挖导导致致地地表表沉沉降降。。3、同步步注注浆浆不不足足导导致致地地表表沉沉降降。4、土土仓仓压压力力设设定定失失误误导导致致地地表表沉沉降降。。5、刀刀具具异异常常磨磨损损损损坏坏。。6、刀刀盘盘磨磨损损。。7、卡刀刀盘盘。8、卡盾盾。9、始发发风风险险。。10、到达达风风险险。11、进进仓仓作作业业风风险险。。12、主主轴轴承承密密封封失失效效。。13、铰铰接接密密封封失失效效。。14、尾刷刷密密封封失失效效。15、螺螺旋旋机机卡卡转转、、异异常常磨磨损损。。16、中线线超超差差。17、盾盾构构调调向向困困难难等等等盾构构掘掘进进施施工工主主要要模模式式三、、盾构构施施工工主主要要技技术术条件件要要求求：：车车站站站站台台层层结结构构施施工工完完成成的的长长度度能能够够容容纳纳整整机机摆摆放放的的空空间间，，一一般般须须75米米。。另另外外离离端端头头75米米左左右右处处预预留留出出土土口口。。地地面面提提供供管管片片堆堆放放和和出出土土吊吊机机行行走走的的场场地地。。整机机始始发发————指指盾盾构构机机整整机机均均放放在在车车站站底底板板上上组组装装并并连连接接，，始始发发掘掘进进时时整整机机整整体体向向前前移移动动的的方方式式。。始始发发阶阶段段管管片片、、材材料料、、渣渣土土均均从从出出土土口口吊吊运运。。整机始发和延长管线线始发两种种模式盾构始发模模式三、盾构施工主主要技术始发和正常常掘进阶段段管片、材材料、渣土土均从盾构构井吊运。。施工效率率低，费用用高，在没没有整机始始发的条件件时才不得得不采用。。－－延长管管线始发延长管线始始发模式：：始发时将将后配套车车架放在地地面，主机机吊放到井井下，通过过主机和车车架之间的的延长管线线提供主机机前进的电电、气、液液等动力。。待掘进约约60环后后，拆除延延长管线和和负环管片片，将后配配套车架和和连接桥吊吊放到洞内内和主机连连接，进入入正常掘进进状态。盾构始发模模式三、盾构施工主主要技术盾构始发模模式下面主要以以整机始发发模式下简简介各道工工序三、盾构施工主主要技术车站结构要要求：盾构井吊装装孔尺寸不不小于10.5××7.5m，满足盾构构整机始发发车站结构构须完成75m，离始发端端墙约67～73m处设置盾构构出土井，，尺寸不得得小于6×3m。盾构类型高压电要求低压电要求日本系列（电驱动）10KV/项目所需容量10KV/380V-400kVA欧洲系列（液压驱动）10KV/项目所需容量10KV/380V-400kVA－－对车站站的接口要要求水接口：提提供Φ50管径的施工工用水驳口口电接口：盾构始发模模式三、盾构施工主主要技术端头加固软土地层不不能自稳，，加固一是是保证始发发时围护结结构凿除后后掌子面土体能够保持自稳，二是在盾盾尾进入洞洞门密封装装置前防止洞口地地层涌砂涌涌水。——加固目的盾构始发模模式三、盾构施工主主要技术端头加固——加固范围加固范围以以包裹盾构构主机并预预留一定的的封堵渗漏漏通道的区区域为原则则。结合上海、、南京、苏苏州等软土土地层的加加固实例，，加固范围围确定为隧隧道纵向方向为为8m（到达端头头9米），横向向为隧道轮轮廓线外3m。。盾构始发模模式三、盾构施工主主要技术常用的方法法有：高压旋喷桩桩法深深层搅拌拌桩法高压旋喷桩桩法＋深层层搅拌桩法法冰冻法：垂垂直冰冻和和水平冰冻冻两种——加固方法（（工法选择择）——工法介绍端头加固盾构始发模模式三、盾构施工主主要技术——加固方法（（工法选择择）——工法比较搅拌桩旋喷喷桩加固费费用较高，，加固时间间6个月后强度度过高不利利于掘进。。但旋喷浆浆液可以有有效达到每每个缝隙，，达到止水水的效果，，在碰到小小型障碍物物时搅拌桩桩无法加固固的盲区、、旋喷桩可可以拟补。。均需占用用地面场地地。冻结法施工工因其良好好的防水性性和强度指指标在富水水地层得到到了较好的的应用。特特别是水平平冻结加固固、几乎不不用占用地地面场地。。但后期融融沉的时间间较长，注注浆作业和和盾构掘进进干扰。另另外较旋喷喷和搅拌加加固，工期期须增加1个月左右。。端头加固盾构始发模模式三、盾构施工主主要技术——加固方法——旋喷＋搅拌拌方案介绍绍主要采用深深层搅拌桩桩加固，搅搅拌桩和围围护结构之之间的间隙隙采用高压压旋喷桩补补充。端头加固盾构始发三、盾构施工主主要技术——加固方法——旋喷＋搅拌拌方案介绍绍搅拌桩桩径径850mm，间距600，梅花形布布置。旋喷喷桩桩径800mm，桩间距600mm，搭接200mm。搅拌桩桩位位旋喷桩桩位位端头加固盾构始发三、盾构施工主主要技术——加固方法——加固质量要要求加固后土体体的无侧限限抗压强度度＞0.5MPa，渗透系数数小于1×10E-8cm/s编号检查项目标准检查方法备注1加固土体强度＞0.5MPa在每条隧道开挖线外侧2米施工2个钻孔取芯检查。取岩土芯进行抗压强度试验2加固体渗透性≤0.2立方/d不得漏泥砂在洞门范围上下左右及中心各施工钻孔1个，检查其渗水量。钻孔要打穿围护墙3加固体匀质性加固体均匀利用钻孔取芯进行检查现场判定端头土体加加固检查方方法和标准准表备注：适用用于搅拌或或旋喷加固固的土体端头加固盾构始发三、盾构施工主主要技术——加固方法——水平冰冻法法介绍在土体中施施工水平冻冻结管、在在冻结管中中循环低温温盐水，带带出土体中中热量，使使土体在－－10摄氏度左右右，形成防水水性好、强强度高的止止水帷幕。盾构在冻冻结帷幕的的保护下始始发。端头加固盾构始发三、盾构施工主主要技术——加固方法——水平冰冻法法施工图片片端头加固冻结管盐水管路盾构始发三、盾构施工主主要技术——加固方法——加固质量要要求加固后土体体的无侧限限抗压强度度一般＞3MPa，无渗水。。编号检查项目标准检查方法备注1加固土体强度一般＞3MPa根据测温孔温度和去回路盐水温度计算理论计算2加固体渗透性无渗水在洞门范围上下左右及中心各施工钻孔1个，检查其渗水量。钻孔要打穿围护墙3加固体匀质性加固体均匀利用钻孔取芯进行检查现场判定端头土体加加固检查方方法和标准准表备注：适用用于冰冻法法加固土体体端头加固盾构始发三、盾构施工主主要技术——洞门砼砼凿除在检查端头头土体加固固满足要求求后并在盾盾构组装后后对洞门进进行破除第一步：先先凿除围护护结构保护护层，并将将外层的钢钢筋全部割割除取出，，并凿除至至剩余内排排钢筋。第二步：待待盾构机始始发时抵拢拢掌子面和和到达时盾盾构机抵拢拢围护结构构时，割除除围护结构构内层钢筋筋，再开始始掘进。盾构始发三、盾构施工主主要技术——始发设设施安装——始发基座安安装始发基座始发基座（（始发架））起导向和支撑撑盾构的作用。依据据隧道设计计轴线定出出盾构始发发姿态空间间位置，然然后反推出出始发基座座的空间位位置。并固固定牢固。。盾构始发三、盾构施工主主要技术——始发设设施安装——洞门密封安安装目的：防止泥砂或或地下水从从洞门圈与与盾构壳体体间的空隙隙涌入盾构构工作井内内，影响盾盾构机开挖挖面土仓压压力、开挖挖面土体的的稳定。形式：采用折叶式式压板。盾构始发三、盾构施工主主要技术——始发设设施安装——洞门密封安安装盾构始发三、盾构施工主主要技术——反力设施安安装反力架为盾盾构机始发发时提供反反推力，在在安装反力力架时，反反力架端面面应与始发发基座水平平轴垂直。。对反力架架固定前应应按设计对对其进行精精确的定位位。反力架架与工作井井结构连接接部位的间间隙用型钢钢垫实，以以保证反力力架脚板有有足够的受受力面，负负环砼管片片紧靠在反反力架上。。以保证混混凝土负环环管片受力力均匀。——始发设设施安装反力架负环管片负环管片后部型钢支支撑盾构始发三、盾构施工主主要技术盾构机组装装步骤（1）后配套下下井（2）150T吊机和400T吊机进场就就位（260T履带吊）。。。（3）主机三大大件下井。。（4）主机井底底连接。（5）后配套和和主机管线线连接。——盾构机机组装调试试盾构始发三、盾构施工主主要技术——盾构贯入加加固体洞圈砼凿除除后，盾构构推进刀盘盘进入洞门门密封装置置，切入土土体，出土土开始正常常掘进、并逐渐增加加土压，在在刀盘出加加固区1环前将土仓仓压力设定定至理论土土压，正常常掘进。盾尾进入密密封装置一一环后开始始进行同步步注浆，及及时充填盾盾尾间隙。前3~5环采用凝结结速度较快快的浆液。在刀盘推推出加固区区前用双液液浆封堵洞洞口，防止止密封漏浆浆、漏泥。。盾构始发三、盾构施工主主要技术——信息化施工工（监测及及信息反馈馈）掘进期间、、测量人员员对地表、建筑筑物、管线线布点进行行测量，并及时将将测量数据据反馈给盾盾构施工人人员，以便便根据监测测结果及时时的调整土土压和同步步注浆等参参数。有效效得控制地地面沉降，，保证地面面环境的安安全。盾构始发三、盾构施工主主要技术——始发注意事事项始发前组织织对始发条条件进行验验收，验收收合格后方方可进行始始发作业。。验收内容容主要有以以下几点：：a、各项方案案已编制并并审批，已已向工班交交底；b、加固体强强度、渗透透系数测试试满足设计计要求；c、洞门、控控制点已经经三方复测测并满足施施工设计要要求；d、反力架、、始发架结结构已通过过验算并固固定牢固；；e、盾构机等等设备到位位并通过验验收；f、各项物资资、材料（（包括应急急物资）已已到位并已已通过质量量检测；g、地表和建建筑物/管线监测点点已布置并并取得初始始值；h、沿线建筑筑物、管线线已调查并并制定了相相应的保护护措施。盾构始发三、盾构施工主主要技术盾构掘进——洞内掘进出出土程序三、盾构施工主主要技术——开挖面稳定定性控制土仓压力大大于水压力力及土压力力之和，地地面隆起盾构掘进三、盾构施工主主要技术土仓压力小小于水压力力及土压力力之和，地地面下陷——开挖面稳定定性控制盾构掘进三、盾构施工主主要技术因此土仓内内的土压力力应与地层层压力和水水压力相平平衡。土压压平衡盾构构开挖面的的稳定由下下列各因素素的综合作作用而维持持：①土仓内的土土压力平衡衡地层压力力和水压力力，②螺旋输送机机调节排土土量；③适当保持泥泥土的流动动性，根据据需要调节节添加剂的的注入量。。平衡模式掘掘进及建立立土仓压力力最基本的的要求就是是土仓渣土土必须为流塑状态，，流塑状渣土土实现如下下功能：1）渣土能够够充满土仓仓每个角落落，以建立立压力。2）渣土能够够像液体一一样向各个个方向传递递压力以实实现土仓压压力作用到到开挖面。。3）渣土充满满土仓时刀刀盘仍能够够转动。如如果土仓充充填石块达达到一定程程度时，刀刀盘搅拌阻阻力将达到到刀盘不能能转动的程程度（称为为堵仓）。。只有流塑塑状的渣土土才能在其其充满土仓仓状态时保保持刀盘的的转动。4）流流塑塑状状的的渣渣土土才才能能保保证证土土压压传传感感器器提提供供的的压压力力数数据据是是真真实实的的。。5）流流塑塑状状的的渣渣土土对对刀刀盘盘刀刀具具的的磨磨损损可可减减低低到到最最小小程程度度。。———开挖挖面面稳稳定定性性控控制制盾构构掘掘进进三、、盾构构施施工工主主要要技技术术———管片片安安装装管片片地地面面运运输输管片片卸卸车车止水水条条粘粘帖帖管片片井井下下水水平平运运输输盾构构掘掘进进三、、盾构构施施工工主主要要技技术术———管片片安安装装管片拼装螺栓紧固双轨梁运送管片螺栓紧固成型隧道双轨梁运送管片螺栓紧固双轨梁运送管片盾构构掘掘进进三、、盾构构施施工工主主要要技技术术建筑空隙随着着盾盾构构的的推推进进，，在在管管片片和和土土体体之之间间会会出出现现建建筑筑间间隙隙。。为为了了填填充充这这些些间间隙隙，，就就要要在在盾盾构构机机推推进进过过程程中中，，保持持一一定定压压力力（（综综合合考考虑虑注注入入量量））不不间间断断地地从盾盾尾尾直直接接向向壁壁后后注注浆浆，，当当盾盾构构机机推推进进结结束束时时，，停停止止注注浆浆。。———同步步注注浆浆———原理理盾构构掘掘进进三、、盾构构施施工工主主要要技技术术拌浆浆浆液液运运输输推进进同同步步注注浆浆———同步步注注浆浆———工作作流流程程盾构构掘掘进进三、、盾构构施施工工主主要要技技术术———同步步注注浆浆———拌浆浆配配合合比比根据据所所处处土土质质、、施施工工环环境境选选择择适适合合本本地地区区的的浆浆液液配配比比。。一一般般来来说说，，要要求求一一天天强强度度大大于于周周围围土土体体强强度度，，2天强强度度大大于于0.5MPa。浆液液的的参参考考配配比比如如下下：：(Kg/m3)水泥粉煤灰膨润土细砂水外加剂12535060540460根据需要适量加入在施施工工过过程程中中，，根根据据地地面面监监测测情情况况和和设设备备情情况况对对浆浆液液的的性性能能进进行行适适当当调调整整，，满满足足不不同同地地层层、、设设备备对对浆浆液液性性能能的的要要求求。。盾构构掘掘进进三、、盾构构施施工工主主要要技技术术———同步步注注浆浆———拌浆浆质质量量控控制制抗压试块制作浆液稠度检测盾构构掘掘进进三、、盾构构施施工工主主要要技技术术其中，—注浆量,m3

；

—盾构施工引起的空隙,m3；

—盾构开挖直径,m；

—预制管片外径.m；

—回填注浆段长度,m；

—注浆率的选择范围：

200%～250%

实际际施施工工注注浆浆量量应应通通过过监监测测地地表表变变形形情情况况而而定定。。注浆浆量量的的计计算算———同步步注注浆浆———拌浆浆质质量量控控制制盾构构掘掘进进三、、盾构构施施工工主主要要技技术术———同步步注注浆浆———注浆浆压压力力选选择择注浆浆压压力力选选择择为为1.1～1.2倍周周围围水水土土压压力力，，一般般选选择择0.3～0.5MPa，并并根根据据监监测测数数据据、、施施工工情情况况（（隧隧道道埋埋深深、、地地面面建建筑筑物物特特点点等等））进进行行确确定定和和调调整整。。

盾尾注浆管盾尾浆液注入范围盾构构掘掘进进三、、盾构构施施工工主主要要技技术术———盾构构轴轴线线控控制制盾构构推推进进千千斤斤顶顶分分为为几个个压压力力区区，通通过过改改变变分分区区千千斤斤顶顶的的压压力力实实现现盾盾构构的的转转弯弯或或纠纠偏偏。。盾构构掘掘进进三、、盾构构施施工工主主要要技技术术∆L———盾构构轴轴线线控控制制盾构构掘掘进进三、、盾构构施施工工主主要要技技术术———施工工流流程程盾构构掘掘进进三、、盾构构施施工工主主要要技技术术盾构构到到达达———端头头加加固固加固固范范围围纵纵向向方方向向为为9~12米，，竖竖向向方方向向为为隧隧道道轮轮廓廓线线外外3米。。其余余参参数数同同盾盾构构始始发发端端头头加加固固。。三、、盾构构施施工工主主要要技技术术———施工工组组图图盾构构到到达达三、、盾构构施施工工主主要要技技术术———指盾盾构构机机从从A车站站端端头头井井始始发发掘掘进进完完一一条条单单线线（（暂暂定定左左线线））区区间间隧隧道道后后在在B车站站的的端端头头井井内内接接收收，，然然后后盾盾构构机机与与后后配配套套系系统统分分离离，，主主机机在在接接收收井井内内调调转转180°°，后后配配套套系系统统则则通通过过车车站站铺铺设设轨轨道道为为盾盾构构作作业业服服务务，，继继续续该该段段区区间间另另一一条条单单线线（（右右线线））隧隧道道的的掘掘进进。。出出土土、、管管片片下下车车、、砂砂浆浆搅搅拌拌等等作作业业场场地地仍仍在在A车站站进进行行。。盾构构调调头头———定义义三、、盾构构施施工工主主要要技技术术模式式一一：主机机和和后后配配套套同同时时调调头头，，即即先先将将主主机机在在井井内内调调头头，，后后配配套套车车架架吊吊出出后后在在右右线线合合适适的的预预留留口口下下井井和和主主机机连连接接，，进进行行正正常常掘掘进进。。———调头头模模式式优点点：：盾盾构构施施工工效效率率较较高高。。缺点点：：1、但但对对车车站站空空间间要要求求较较高高，，有有求求标标准准段段完完成成的的长长度度至至少少不不小小于于120米（（含含施施工工渡渡线线占占用用空空间间）），，对对车车站站工工期期压压力力较较大大；；2、占占用用地地面面场场地地：：占占用用B车站站地地面面场场地地（（车车架架须须运运输输80米左左右右））、、另另外外右右线线须须预预留留车车架架下下井井的的条条件件。。盾构构调调头头三、、盾构构施施工工主主要要技技术术模式式二二：盾构构机机主主机机和和后后配配套套车车架架分分段段进进行行调调头头，，既既先先进进行行主主机机的的调调头头，，主主机机与与连连接接桥桥、、后后配配套套车车架架之之间间用用延延长长管管线线进进行行连连接接，，开开始始二二次次出出洞洞，，掘掘进进60环后后再再进进行行连连接接桥桥、、后后配配套套车车架架的的调调头头并并与与主主机机转转接接，，形形