盾构法施工技术大全（PPT168）

盾构法法施工工技术术大全全铁路工工程隧隧道研研究分分院2018-01-15第三篇篇盾构法法隧道道施工工目录录1、绪论2、盾构构机选选型与与配套套设备备3、盾构构法施施工4、复合合地层层的盾盾构施施工5、特殊殊条件件下的的盾构构施工工6、结语语1绪论论1.1盾构法法施工工的概概念与与特点点盾构法法是采采用盾盾构机机构筑筑隧道道的暗暗挖施施工方方法。。在隧道道某段段的一一端建建造竖竖井或或基坑坑，以以供盾盾构机机安装装就位位。盾盾构机机从竖竖井或或基坑坑的墙墙壁开开孔处处出发发，沿沿设计计轴线线，向向另一一竖井井或基基坑的的设计计孔洞洞推进进、构构筑隧隧道，，并有有效地地控制制地面面隆降降。盾构法法施工工具有有自动动化程程度高高、对对环境境影响响小，，施工工安全全、质质量可可靠、、施工工进度度快等等显著著特点点，广广泛应应用于于城市市及特特殊条条件下下的隧隧道工工程建建设中中。（1））1818年年Brunel提出出盾构构工法法并获获得专专利；；1841年年世界界第一一条盾盾构隧隧道--伦伦敦泰泰晤士士河底底隧道道贯通通；20世世纪60—80年年代盾盾构工工法大大发展展—各类平平衡式式盾构构；（2））1954、1957年年我国国阜新新、北北京采采用盾盾构法法修建建疏、、下水水道（（φ2.6m）；1963、、1965年上上海使使用网网格式式挤压压盾构构修建建隧道道，打浦路路过江江隧道道（φ10.22m--2761m）；（3）近近20年来盾盾构法法隧道道已在在我国国各行行业广广泛应应用，，盾构构施工工技术术已具具有国国际先先进水水平；；1.2盾构法法隧道道施工工的发发展与与现状状公路：：上海--崇崇明岛岛“南隧”（φ15.43m—7.5㎞）；（泥水水）武汉长长江隧隧道（（φ11.4m--2538m）；（泥水水）南京长长江隧隧道（（φ14.3m--3825m）；（泥水水）铁路：：北京站站--北京京西站站地下下直径径线隧隧道（（φ11.97m--7.3㎞）广--深--港港客运运专线线狮子子洋隧隧道（（φ11.4m--10.8㎞）莞--惠；；长长--株--潭潭城城际铁铁路（（φ8.8m；φ9.3m）水利：：南水北北调、、穿越越黄河河（φ8.8m--4520m）TBM市政：：上海中中山路路地下下通道道φ14.27m（土压压）；；共同管管廊电力：：取水、、电缆缆；石油、、天然然气：：管廊（（φ3.0m）地铁：：在建项目已已投入入600余台盾盾构；盾构法法施工工在我我国各各行业业应用用情况况（4）盾构机机国产产化有有了大大的发发展①上海隧隧道股股份公公司、、中铁铁隧道道装备备、北北京华华隧通通等多多家国国内企企业具具有设设计、、制造造能力力。②多个合合资厂厂制造造的盾盾构机机国产产化比比例达达50-70%；③许多厂厂家已已能提提供较较高质质量的的部件件、刀刀具及及辅料料；1.3对目前前盾构构法施施工的的认识识（1））基基本工工法是是成熟熟的、、可靠靠的、、先进进的；；（2））在在适应应性及及特殊殊条件件下仍仍存在在许多多需研研究的的问题题（3））盾盾构机机仍需需不断断改进进1.3盾构法法隧道道施工工技术术研究究应把把握的的要点点（1）系系统性性、综综合性性（2）地地质特特征、、工程程特点点（3）盾盾构机机选型型与改改进（4）充充分的的前期期准备备（5）特特殊条条件的的技术术方案案（6）沉沉降理理论与与监控控量测测（7）复复合型型的技技术人人才2.盾构机机选型型与配配套设设备2.1盾构类类型与与构造造2.2盾构工工作原原理2.3盾构选选型2.4其他配配套设设备2.1盾构机机的类类型与与构造造盾构机机是是是一个个能支支撑地地层压压力而而又能能在地地层中中掘进进的专专用隧隧道施施工设设备。。主机是是具有有一定定形状状（园园形、、矩形形等））的钢钢筒（（箱））形结结构。。设设置置各种种类型型的开开挖土土体、、推推进、、安装装衬砌砌块等等机构构。。主机后后拖带带安装装有电电气、、液压压、机机械及及辅助助系统统的配配套台台车。。2.1.1盾构机机2.1.2盾构机机的型型式（1）开胸胸式盾盾构盾构前前部与与掌子子面无无隔离离，与与岩土土、地地下水水相通通。采采用机机械方方式部部分支支撑掌掌子面面，采采用人人工或或挖掘掘机械械开挖挖的盾盾构。。设有密密封的的胸板结结构，，与盾盾尾密密封等等设置置共同同作用用使得盾盾构及及成型型隧道道内部部与岩岩土、、地下下水隔隔离，，形成成安全全的作作业空空间。。可建立立气、、泥水水或土土压力力以稳稳定掌掌子面面，采采用刀刀盘开开挖的的盾构构。有有土压、、泥水水平衡衡两类类（2）闭胸胸式盾盾构闭胸式式盾构构A、土压压平衡衡盾构构机以刀盘盘切削削下来来的泥泥土为为介质质，经经盾构构推进进、压压缩，，建立立起稳稳定开开挖面面的土土压，，并通通过控控制开开挖量量与螺螺旋输输送器器的排排土量量之间间的平平衡，，保持持土仓仓的压压力与与开挖挖面的的土、、水压压力平平衡的的盾构构。B、泥水水平衡衡盾构构机以具有有一定定压力力的特特制泥泥水（（泥浆浆）作作为稳稳定开开挖面面土、、水压压力的的介质质，采采用刀刀盘开开挖，，并通通过对对开挖挖量和和泥水水压力力、流流量的的控制制，保保持盾盾构泥泥水仓仓压力力与开开挖面面的土土、水水压力力平衡衡的盾盾构。。弃碴碴由泥泥浆携携带通通过管管道输输送至至地面面。（掘进进机类类型简简介））（1）隧道道掘进进机一一般分分类TBM全断面面岩石石掘进进机（（开开敞式式、单单护盾盾、双双护盾盾）盾构机机一一般指指软岩岩、软软土掘掘进机机（2）盾构构机针针对地地层特特征的的分类类：软土盾盾构复合盾盾构硬岩盾盾构（3）复合合式盾盾构机机既能适适应软软土掘掘进又又要有有相当当破岩岩能力力复合地地层的的需求求（交交互、、变化化）复合性性能的的适应应機種名：

TM544PMX-3工事名：地下鉄12号線環状部掘削距離：1095m地質：泥岩、砂Φ5.44mE.P.B土压盾构机2.1.3土压平平衡盾盾构机机刀盘、、刀具具（刮刀刀、滚滚刀））、喷喷口前盾:主轴承承、主主密封封、驱驱动系系统（（液压压马达达、减减速箱箱）中盾:推进油油缸、、拼装装机前、中中盾与与盾尾尾：铰接油油缸、、盾尾尾密封封、管管片拼拼装空空间螺旋输输送机机：出土控控制、、土塞塞1号台车车：操作控控制室室、同同步注注浆系系统2号台车车：电机、、液压压泵站站3号台车车：电气控控制柜柜、各各类油油脂注注入泵泵4号台车车：变压器器、压压缩空空气系系统5号台车车：电缆、、冷却却水卷卷盘等等连接桥桥架盾构主主机与与后拖拖台车车连接接、皮皮带输输送机机管片拼拼装机机其他系系统简简介电气系系统电气系系统是是盾构构机的的重要要组成成部分分，其其设计计依据据盾构构总体体设计计提供供的盾盾构参参数、、设备备配置置、控控制要要求和和工艺艺要求求等，，主要要包含含供配配电、、照明明、控控制、、人机机交互互、数数据采采集等等。液压系系统盾构机机液压压系统统为推推进系系统、、铰接接系统统、螺螺旋输输送机机（回回转、、闸门门）系系统、、管片片拼装装机（（回转转、抓抓取））系统统、仿仿行刀刀系统统、同同步注注浆清清洗系系统等等系统统提供供动力力源。。其他系系统简简介导向系系统实时显显示盾盾构的的方向向、姿姿态、、掘进进的蛇蛇行线线路，，将将有测测量结结果用用图表表在显显示屏屏上表表示显显示，，把握握变化化状态态，引引到掘掘进。。同步步注注浆浆系系统统在盾盾构构掘掘进进的的同同时时，，通通过过注注浆浆泵泵的的泵泵压压作作用用，，把把混混合合浆浆液液灌灌入入盾盾尾尾的的管管片片环环外外间间隙隙之之中中，，达达到到填填充充管管片片环环外外空空隙隙、、固固结结管管片片环环位位置置、、减减小小地地面面沉沉降降、、充充当当环环外外第第一一道道防防水水线线的的目目的的其他他系系统统简简介介集中中润润滑滑系系统统集中中润润滑滑系系统统为为密密封封、、润润滑滑消消耗耗脂脂注注入入系系统统。。系系统统采采用用间间断断补补给给压压力力油油脂脂的的方方式式，，起起到到对对该该加加注注点点进进行行润润滑滑、、密密封封保保护护的的作作用用。。盾尾尾注注脂脂系系统统盾尾尾油油脂脂密密封封系系统统是是为为盾盾构构机机盾盾尾尾加加注注、、补补充充密密封封油油脂脂而而设设计计的的高高压压注注脂脂密密封封系系统统。。其他他系系统统简简介介冷却却系系统统添加加材材料料注注入入系系统统压缩缩空空气气系系统统2.1.5泥水水盾盾构构泥水水加加压压盾盾构构泥水水加加压压盾盾构构泥水水加加压压盾盾构构整整机机运运输输泥水水盾盾构构构构造造2.1.6特种种、、异异形形盾盾构构敞开开式式（（矩矩形形））多园园盾盾构构直角角母母子子盾盾构构2.2盾构构工工作作原原理理2.2.1一般般原原理理钢结结构构盾盾壳壳支支护护提提供供安安全全的的地地下下作作业业空空间间；；机械械开开挖挖掌掌子子面面土土（（岩岩））体体；；采用用机机械械的的、、自自动动的的出出碴碴运运输输系系统统；；机械械拼拼装装预预制制衬衬砌砌块块；；隧道道开开挖挖、、衬衬砌砌一一次次构构筑筑成成型型。。主要要介介绍绍采采用用刀刀盘盘（（刀刀具具））开开挖挖土土（（岩岩））体体，，具具有有压压力力平平衡衡性性能能的的泥泥水水、、土土压压平平衡衡盾盾构构。。2.2.2泥水水盾盾构构工工作作原原理理（1）泥泥水水循循环环系系统统原原理理图图（2）正常常掘掘进进泥泥水水循循环环示示意意图图（3）泥水水加加压压操操作作程程序序（4）泥水水式式盾盾构构排排土土量量控控制制方方法法A、容积积控控制制法法检测测单单位位掘掘进进循循环环送送泥泥流流量量Q­1与排排泥泥流流量量Q2，排排土土积积Q3：Q3=Q2-Q­1式中中Q3———排土土体体积积（（m3）Q2———排泥泥流流量量（（m3）Q1———送泥泥流流量量（（m3）对比比Q3与Q，当Q>Q3时，，一一般般表表示示泥泥浆浆流流失失（泥泥浆浆或或泥泥浆浆中中的的水水渗渗入入土土体体））；；Q<Q3时，，一一般般表表示示涌涌水水（由由于于泥泥水水压压低低，，地地下下水水流流入入））。。正正常常时时，，泥泥浆浆流流失失现现象象居居多多。。B、干砂砂量量表表征征土土体体或或泥泥浆浆中中土土颗颗粒粒的的体体积积开挖挖土土干干砂砂量量V按下下式式计计算算：：V=Q.100/（Gs.w+100）式中中：：V-开挖挖土土干干砂砂量量（（m3）Q-开挖挖土土计计算算体体积积（（m3）Gs-土颗颗粒粒密密度度w-土体体的的含含水水量量（（%）干砂砂量量控控制制方方法法是是，，检检测测单单位位掘掘进进循循环环送送泥泥干干砂砂量量V1与排排泥泥干干砂砂量量V2，按按下下式式计计算算排排土土干干砂砂量量V3V3=V2-V1=[（G2-1）.Q2-(G1-1).Q1]/(G1-1)式中中：：V3-排土土干干砂砂量量（（m3）V2-排泥泥干干砂砂量量（（m3）V1-送泥泥干干砂砂量量（（m3）G2-排泥泥密密度度G1-送泥泥密密度度对比比V3与V，当当V>V3时，，一一般般表表示示泥泥浆浆流流失失；；V<V3时，，一一般般表表示示超超挖挖。。2.2.2土压压平平衡衡盾盾构构的的三三种种模模式式（1）土土压压平平衡衡盾盾构构掘掘进进作作业业具具有有土土压压平平衡衡式式、、敞敞开开式式及及半半敞敞开开式式三三种种模模式式。。（2）为为保保证证开开挖挖面面稳稳定定、、有有效效控控制制地地表表沉沉降降及及确确保保地地面面建建筑筑物物安安全全并并获获得得较较高高掘掘进进效效率率，，必必须须根根据据根根据据盾盾构构机机的的类类型型、、盾盾构构隧隧道道围围岩岩的的工工程程地地质质和和水水文文地地质质条条件件、、施施工工环环境境等等因因素素，，综综合合判判断断、、选选择择不不同同的的掘掘进进模模式式。。土压压平平衡衡模模式式盾构构机机刀刀盘盘旋旋转转，，由由刀刀具具切切削削下下来来的的土土体体填填充充刀刀盘盘后后面面的的土土仓仓，，并并随随盾盾构构机机的的推推进进逐逐渐渐充充满满并并建建立立起起压压力力，，直直至至与与所所处处地地层层的的土土、、水水压压力力相相平平衡衡。。通通过过对对推推进进速速度度与与螺螺旋旋机机排排土土量量的的控控制制使使所所建建立立起起的的压压力力保保持持稳稳定定，，从从而而减减少少对对地地层层的的扰扰动动，，保保证证地地层层的的隆隆降降控控制制在在一一定定的的范范围围内内。。半敞敞开开式式—气压压辅辅助助模模式式敞开开式式模模式式盾构构构构造造与与原原理理演演示示Φ6.14mE.P.B土压盾构机機種名：

TM614PAD-2工事名：酉島S/S

引出管路掘削距離：831m地質：砂砾、砂、粘土機種名：

TM544PMX-3工事名：地下鉄12号線環状部掘削距離：1095m地質：泥岩、砂Φ5.44mE.P.B土压盾构机2.3盾构构机机的的选选型型＊选型型程程序序＊地质质条条件件＊基本本类类型型＊选型型要要点点＊主要要参参数数2.3.1选型型程程序序2.3.2选型型与与地地层层2.3.3基本本类类型型选选择择据对对地地层层与与地地下下水水的的初初步步认认识识，，在在粘粘土土、、粉土土、淤淤泥泥及大大部部砂砂层层、园砾砾、、硬硬岩岩区区间间选用用土土压压平平衡衡盾盾构构；；在既既是是全全断断面面砂砂、、园园砾砾，，上软软下硬硬、、变变化化频频烦烦、、差差别别大大的的地地层层，又是是处处于于地地面面沉沉降降要要求求严严格格等等敏敏感感区区间间，应优先先选选择择泥泥水水盾盾构构。。含大大粒粒径径卵卵石石、、无无水水、、有有一一定定稳稳定定性性的的地地层层，，可选选择择开开胸胸式式盾盾构构；；2.3.4选型型要要点点（1）外外形形与与基基本本尺尺寸寸：：内外外置置注注浆浆管管；；开开挖挖直直径径；；盾盾尾尾外外径径（（管管片片外外径径、、盾盾尾尾间间隙隙、、盾盾壳壳厚厚度度））；；（2）主主轴轴承承：：寿命、、直径径；（3）主主密封封、铰铰接密密封、、盾尾尾密封封：结构构形式式与性性能；（4）扭扭矩：：驱动系系统（（变频频电机机、液液压））、减减速器器、转转速；；（5）推推力：：油缸布布置、、行程程、控控制分分组；；推进进速度度；；（6）铰铰接：：方式（（主动动、被被动））、转转角；；选型要要点（7）刀刀盘（辐条条、面面板；；开口口率、、注入入口））；刀具（滚刀刀、刮刮刀、、先行行刀；；形状状尺寸寸、刀刀间距距）；；（8）螺螺旋输输送机机：（驱动动功率率、扭扭矩；；有轴轴、无无轴；；）（9）同同步注注浆：：储存与与注入入能力力；（10）液压压、电电气控控制系系统：：（可靠靠性、、便于于操作作）；（11）测量量、导导向系系统；；（12）人闸闸及其其他刀盘、、刀具具针对主主要的的地层层条件件选择择刀盘盘、刀刀具（1）对粘粘土，，尤其其是全全断面面砂、、园砾砾、卵卵石地地层，，刀盘盘结构构设计计应有有利于于碴土土通过过，开开口率率应在在40～60%之间。。（2）除个个别有有较硬硬岩层层区间间外，，均不不做配配置滚滚刀的的考虑虑。边边缘区区设滚滚刀以以减少少磨损损、减减小扭扭矩似似有作作用。。（3）先行行刀、、贝壳壳刀等等应体体量大大（刀刀宽250～300mm、厚度度也要要相适适应））、外外形园园钝，，以耐耐冲击击、耐耐磨损损。（4）耐磨磨设计计必须须到位位。重重点是是刀体体、刀刀盘外外圈、、螺旋旋及螺螺旋机机内腔腔等，，关键键是耐耐磨材材料要要确保保质量量。复合刀刀盘软土刀刀盘主要参参数及及重点点配置置推荐荐（以6m盾构为为例））（1）刀盘盘额定定扭矩矩：5000～6000kNm;驱动功功率：：变频频电机机驱动动不小小于750kw、液压压驱动动不小小于900kw。（2）螺旋旋输送送机内内径800mm为宜，，扭矩矩120kNm以上，，驱动动功率率200kw以上。。（3）主轴轴承直直径3m左右为为宜。。（4）最高高转速速1.5～3rpm即可。。（5）人行行闸必必须设设置在在上方方。（6）膨润润土注注入能能力强强。2.3.5选型采采购的的主要要环节节（1）盾盾构机机的基基本型型式与与参数数（2）拟选厂厂家盾盾构机机的使使用情情况与与问题题（3）盾盾构机机的国国产化化与零零部件件的代代用（4）设设计联联络（5）工工厂监监造（6）工工厂组组装验验收盾构直直径与与推力力关系系①盾盾构软软土中中掘进进的推推力计计算：：F=F1+F2+F3+F4+F5F1—外壳与与土体体间的的摩擦擦力F2—刀盘上上水平平推力力F3—切土所所需要要的推推力，，F4—盾尾与与管片片之间间的摩摩阻F5—后方台台车的的阻力力。②盾盾构硬硬岩中中掘进进时推推力计计算：：F=mF力＋F1＋F4＋FF力—单个滚滚刀贯贯入岩岩石力力m—刀盘盘盘形滚滚刀的的数量量2.3.6主要参参数计计算（1）推力盾构机机扭矩矩特性性曲线线①软土中中掘进进时扭扭矩计计算：：M=M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+MM1—刀具的的切削削扭矩矩，，M2—刀盘旋旋转力力矩，，M3—推力荷荷载产产生的的旋转转扭矩矩，M4—密封装装置产产生的的摩擦擦力矩矩，M5—刀盘前前表面面上的的摩擦擦力矩矩，M6—刀盘圆圆周面面上的的摩擦擦力矩矩，M7—刀盘背背面的的摩擦擦力矩矩，M8—刀盘开开口槽槽的剪剪切力力矩，，M9—刀盘土土腔室室内的的搅动动力矩矩②盾构在在硬岩岩中掘掘进扭扭矩计计算：：T=T1+T2+T3T1—刀盘滚滚动阻阻力矩矩计算算，T2—石碴提提升所所需要要的扭扭距（TBM)T3—克服刀刀盘自自重所所需扭扭矩。。（2）扭矩（3）螺旋输输送机机的排排土量量QS螺旋输输送机机的排排土量量QS理论上上由其其转速速决定定，应应与掘掘进速速度决决定的的理论论碴土土量Q0相当：：QS=Q0Q0=A××V××n0式中：：A-切削断断面面面积n0-松散系系数，，V-推进速速度。。2.4盾构施施工的的主要要配套套设备备2.3.1一般要要求（1）必必须充充分满满足盾盾构机机的效效率；；（2）符符合场场地条条件；；（3）要考虑虑适量量的备备用或或应急急方案案。2.3.2运输设设备与与方案案的选选择（1）垂垂直、、水平平运输输；机机车车车辆的的配置置（连连续输输送带带）：：（2）泥泥水输输送系系统2.3.3浆液拌拌合设设备2.3.4泥浆处处理设设备2.3.5管片及及模具具的选选型龙门吊吊作业业3盾构法法施工工3.1简介3.2土压平平衡工工法概概要3.3盾构施施工组组织的的要求求与特特点3.4掘进施施工3.5管片拼拼装3.6附属、、辅助助工程程3.1盾构法法施工工基本本要求求盾构法法是采采用盾盾构机机构筑筑隧道道的施施工方方法，，其基本本要求求：隧道掘的进进；沉降控的住住；管片拼的好好；3.2土压平平衡式式盾构构工法法概要要（1）选用用一台台适应应于拟拟建隧隧道地地质、、设计计、环环境等等条件件的盾盾构机机。（（为了了适应应不同同自稳稳程度度的围围岩条条件，，可选选用具具有土土压平平衡式式、敞敞开式式、半半敞开开式三三种掘掘进模模式的的复合合型盾盾构机机）。。（2）盾构构施工工场地地、盾盾构工工作井井具备备条件件，，组装装、调调试盾盾构机机。（3）根据据地层层和地地面构构造物物情况况，选选定适适宜的的掘进进模式式和推推力、、扭矩矩、推推进速速度、、刀盘盘转速速、土土压力力值等等掘进进参数数。（4）在盾盾构前前部的的旋转转机构构与推推进油油缸的的共同同作用用下，，带动动装有有适应应不同同岩土土条件件刀具具的刀刀盘旋旋转推推进，，挤压压破碎碎、刮刮削岩岩土进进入土土仓并并予搅搅拌使使之便便于输输送，，经过过运输输系统统将弃弃土输输送至至地面面及土土场，，从而而使盾盾构机机向前前掘进进一段段距离离（大大于一一环管管片的的宽度度）。。土压平平衡式式盾构构工法法概要要土压平平衡式式盾构构工法法概要要（4）管片片拼装装机械械手将将已预预制好好且嵌嵌有止止水条条的数数块管管片按按序安安装成成环，，形成成隧道道的永永久衬衬砌结结构，，并给给盾构构机的的推进进提供供反力力。（5）在掘进的的同时，利利用同步注注浆系统足足量注浆，，填充开挖挖直径与管管片外径之之间的空隙隙，以弥补补地层损失失，根据需需要利用管管片吊装孔孔进行二次次注浆以补补充和加强强。（演示）3.3盾构施工组组织要求与与特点3.3.1基本要求（1）充分了了解工程地地质、水文文地质及环环境条件，，按照合同同与设计要要求编制详详细施工计计划，完成成各项前期期准备工作作。（2）确定合合理的掘进进模式和掘掘进参数，，并在施工工中优化调调整；控制制盾构姿态态及隧道轴轴线，及时时、逐步纠纠偏；合格格安装管片片，保证隧隧道衬砌质质量。（3）做好地表表隆降的监监测，根据据监测反馈馈的信息指指导施工，，采取措施施控制地表表隆降在允允许范围以以内，满足足环境要求求。3.3.2施工组织特特点充分领会隧隧道盾构法法施工系统统性很强的的特点，在在施工之前前全面掌握握工程规模模、要求、、地质和环环境条件等等有关资料料，以利于于正确采取取经济合理理的施工措措施。首先先要进行总体策划；；在进行隧道施工的的一般准备备工作时，必必须同步完完成其特有的各项项前期工作作：（1）盾构机及及配套设备备（采购、修修理、改造造）（2）施工基地地的布置、、建设（3）管片厂的的建设及生生产（4）需在盾构构掘进到达达前提前处处理的特殊殊问题3.3.3总体策划（1）策划前提提：合同文件（总工期与与节点工期期、设计、、地质、环环境、相关工程情情况及管理理程序等条条件）盾构机到场场时间场地与组装装条件（2）策划目的的：保证盾构按按时始发及及总工期要要求盾构机的有有效使用及及顺利掘进进利于施工且且经济合理理3.3.4施工准备（1）熟悉合同同文件（合同条款款、招标设设计、地质质资料、工程量清单单、管理程程序等）（2）现场调查查（场地、、交通、管管线、建筑筑物、环境境）（3）补充地质质勘察（4）施工图设设计与施工工方案研究究（5）设备、物物资准备（6）临时工程程、施工准准备（7）实施性施施工组织设设计（8）人员组织织与培训3.3.5盾构施工基基地的布置置、建设A、施工总平面面设计一般般要求根据施工项项目、施工工方案和周周围环境，，本着“节约用地，，施工必需需”的原则进行行临时工程程布设,并注意环境境保护和水水土保持工工作。（1）设计能力力满足盾构构效率要求求（日进尺和和月进尺））。（2）考虑临时时设施兼顾顾工作井与与掘进同步步要求。（3）利用地形形条件，尽尽量少占地地。（4）充分考虑虑环境保护护。B、临建与施工工场地布置置：（1）施工基地地及生产生生活所需临临时设施本本着“节约用地，，施工与生生活必需”的原则进行行布设，要要采取措施施保护环境境。（2）供电、供供水、冷却却、通风、、通讯等保保障供应系系统（3）要做好应应对防洪、、防火、防防风等可能能发生灾害害及风险的的防范设计计并制定预预案。C、辅助添加材材料与配件件（1）泡沫剂剂、澎润土土泥浆（2）盾尾油油脂（3）配件、、易损件准准备D、端头加固E、管片厂的建建设及生产产（1）生产工厂厂可以自建建，也可以以与就近的的预制厂合合作生产。。（2）预制厂的的规模应该该达到3000m²，同时还要要配备一些些必须的设设备和工具具等。（3）钢制模型型应该尽早早委托加工工制造。（4）提前组织织预生产，，始发前达达到强度的的衬砌块不不少于1000环。管片模型管片的水池池养护3.4盾构掘进盾构机下井盾构机就位调试初始掘进正常掘进到达车站过站再次始发到达终点站盾构机解体外运设备调试始发端头加固反力架安装洞门密封圈安装洞门围护墙凿除到达端头加固洞门密封圈安装盾构机托架再次就位调试始发站中间站到达站3.4.1盾构施工程程序3.4.2盾构始发：洞门的完全全破除、盾盾构由工作作井出发掘掘进至机体体完全进入入地层并对对零环管片片实施同步步注浆，实实现正常掘掘进的施工工过程。①严格执行盾盾构机操规规程②探明端头加加固质量，，谨慎破除除洞门③关注洞门密密封效果，，及时调整整、注浆封封闭。④在盾构刀盘盘到达掌子子面及脱离离加固区时时，容易出出现盾构机机“磕头”现象，应抬抬高盾构机的始始发姿态、、合理安装装始发导轨轨以及快速速通过始发密封结结构（泥水水加压）盾构始发始发后负环环上半部拆拆除盾构机到达达程序盾构到达盾构机距接接收井约50m至完完全进入接接收井，并并封闭最后后一环管片片的施工过过程。盾构机到达达注意事项项（1）根据盾构构机的姿态态及纠偏计计划推进，，纠偏要逐逐步完成，，每一环纠纠偏量不能能过大。（2）在盾构机机距离端头头墙50米时,逐渐放慢掘掘进速度，，控制在20mm/min以下，以确确保到达端端墙的稳定定。（3）加强地表表沉降监测测，及时反反馈信息（4）用型钢拉拉紧最后20环管片。（5）特别注意意在盾构机机破洞门土土体前，对对加固体与与盾壳空隙隙的注浆封封堵。（加固体的的长度、中中盾开注浆浆孔）当最后一环环管片拼装装完成后，，二次注入入双液浆进进行封堵。。注浆的过过程中要密密切关注洞洞门的情况况。到达密封结结构（土压压平衡）成型隧道与与拉紧最后后管片3.4.3掘进施工程程序土压平衡操操作程序3.4.4掘进技术管管理要点模式选择掘进参数方向姿态同步注浆监控量测设备维护掘进技术管管理要点（1）模式选择择--土压平衡模模式确定土压力力（（计算-类比-实验）土压平衡控控制（（掘掘削与排土土量的平衡衡的控制））碴土塑流性性能管理（（必要条条件、碴土土改良-塑流、抗渗渗）出土量管理理（2）正确管理理掘进参数数土仓压力、、推力、扭扭矩、速度度、转速速、同步注注浆等参数数部分掘进参参数建议值值（3）盾构机机掘进过程程中的沉降降变化规律律盾构推进过过程中，开开挖及管片片脱出盾尾尾时，是沉沉降变化最最快的阶段段，因此掘进施施工要连续续进行，否否则地层变变形最大的的阶段的时时间将变长长，导致沉沉降量可能能变大，尤尤其在较差差地层中掘掘进时更要要注意。3.4.5盾构施工的的地层隆降降（1）与掌子面面稳定的相相关问题A、地层应力状状态A、地层应力状状态B、掌子面平衡衡状态分析析PT-掌子面极限限状态临界界力；PD-盾构刀盘压压力①PT＝PD平衡状态，但棱柱体S-BB′C′C-DD′G′G具有下滑趋趋势，作用用于楔形体体S-ABC②PT＜PD③PT＞PDC、盾构施工开开挖面稳定定的理论方方法①极限平衡法法---筒筒仓理论②稳定系数法D、土拱效应松散体（包包括土、砂砂）介质中中：H／D≥2.0～～2.5“拱”效应存在H–埋深D–洞径E、沉降槽与沉沉降曲线（2）盾构掘掘进中地层层沉降原因因分析：A、地层损失①盾构机机开挖土体体体积大于于隧道实体体体积。②对地层层扰动后的的土体主、、次固结。。B、特殊部位①始发与与到达掘进进时土压尚尚未建立或或失压。②隧道与与洞门结合合部薄弱易易发生水土土流失。C、不良地质条条件①上软下下硬。②富水砂砂层、断裂裂破碎带易易发生喷涌涌。D、掘进技术参参数与盾构构机控制失失误①掘进模模式选择错错误、土压压等参数未未及时调整整适应、未未同步足量量注浆和及及时二次注注浆②盾构机机姿态不当当、盾构机机较长时间间停顿且措措施不当沉降原因分分析（3）基本对对策首先把握盾盾构施工的的特点、盾盾构机自身身特点与能能力，去去克服问题题。①通过实验确确定适宜的的土压力、、掘进速度度等掘进参参数②加强同步注注浆、适时时二次注浆浆以弥补地地层损失；；③采取特别措措施，增加加辅助设备备及添加剂剂3.4.6同步注浆的的控制（1）选择适宜宜的浆液、、凝结时间间、配合合比等（2）计算注浆浆量，在软软土区应以以控制注浆浆量为准，，在硬岩区区应以注浆浆压力为主主要控制参参数。（3）对造浆、运运输过程的的管理要到到位，注浆浆手要精心心操作，发发生堵管要要采取措施施及时疏通通。同步注浆3.4.7测量、导向向、姿态（1）按隧道测测量方法向向井下引入入坐标、基基准点。（2）盾构机配配备自动导导向仪进行行方向控制制；确定各各相关点的的坐标，通通过系统在在盾构机操操作室的电电脑上显示示前后参考考点的水平平和垂直偏偏离值（盾盾构姿态））、里程。。德国VMT公司生产的的SLS-T自动导向系系统SLS-T导向系统主主要由激光光全站仪、、ELS激光系统、、个人电脑脑、调制解解调器、电电源、PLC、测斜仪、、软件等部部分组成。SLS-T导向系统（3）方向姿态态的控制A.分组推进油油缸B.铰接油缸C.超挖刀3.4.8预测、监测测与信息化化施工合理掘进参参数的选择择，是通过过预测、监监测、反馈馈、分析等等一系列过过程验证，，确定的。。这就要求求实施作为为土建工程程施工科学学化发展重重要表证的的信息化施施工管理。。①盾构机自动动采集的信信息和人工工通过监测测、测量采采集信息的的相互校核核，更好的的指导施工工，提供安安全、质量量的保证。。成立以项项目总工程程师任组长长的信息化化领导小组组，加强信信息化施工工的组织与与管理。激光棱镜导导向机构②对反馈数据据的分析、、判断、调调整掘进参参数将人工监测测、测量搜搜集到的信信息和盾构构机自动采采集到的信信息，进行行对比分析析。然后上上报综合组组，经过研研究对比，，并根据盾盾构掘进的的实际情况况，调整优优选盾构参参数，下达达作业指令令书。③根据掘进验验证的数据据，再次进进行预测核核对调整后后的掘进参参数，经过过一段时间间的实际施施工验证，，据此对下下一阶段的的沉降做出出预测。3.4.9盾构机过站站（过隧道道）技术线路较长的的区间中间间一般均设设计有通风风竖井，竖竖井与一扩扩大段矿山山法隧道相相连。因此此区间隧道道采管片选选型要适应应盾构机的的姿态用盾盾构法施工工时，存在在盾构机必必须经过竖竖井下矿山山法隧道的的问题。移动托架过过站弧形导台过过站盾构机整体体吊装过站站利用永久管管片过隧道道利用临时管管片过隧道道过站弧形导导台3.4.10软土地层土土压盾构掘掘进的难点点A、泥饼成因：在粘粘性颗粒含含量大的土土层中，粘粘性颗粒在在高温、高高压下作作用下积聚聚而成的坚坚硬块体。。对策：刀盘盘开口率、、土仓搅拌拌型式、添添加剂、掘掘进参数B、富水全断面面砂、卵石石层原因：难以以建立压力力，螺旋输输送机喷涌涌对策：碴土土改良；欠欠压推进、、严控出土土量；保压压泵碴；3.5管片拼装与与防水标准块K快两邻接块3.5.1管片的类型型（1）管片片：隧道衬砌砌环的基本本单元。通通常采用钢钢筋混凝土土预制。视视隧道直径径每一衬砌砌环可分为为不同片数数。通常有有一片封顶顶块、两片片邻接块、、多片基本本块。（2）隧道道衬砌组合合形式①采用标标准环、左左转环、右右转环管片片组合标准环管片片：基本块块投影为矩矩形的管片片；转弯环管片片：管片投投影为楔形形，使用于于隧道曲线线及修正盾盾构掘进蛇蛇形误差。。有左、右右两种转弯弯楔形方向向②采用通通用管片组组合隧道道衬衬砌砌仅仅由由具具有有一一种种楔楔形形方方向向的的转转弯弯环环管管片片拼拼装装完完成成。。（3）管管片片的的选选型型和和拼拼装装①盾构构机机PLC系统统能能预预测测5环拟拟拼拼装装管管片片的的型型号号（左左右右转转弯弯环环）和和点点位位,但施施工工中中不不要要完完全全照照办办,还要要本本着着纠纠偏偏不不能能过过急急的的原原则则，，并并考考虑虑现现场场所所存存放放各各类类管管片片的的数数量量，，确确定定管管片片型型号号的的选选择择。。②管片拼拼装是是质量量控制制的关关键环环节，，不必必太快快，拼拼装机机操作作手是是关键键，环环向螺螺拴应应注意意紧固固。因因推进进千斤斤顶分分为四四组，，在盾盾构机机推进进时，，即使使在纠纠偏时时，一一定要要把握握各组组推力力不要要相差差过大大（4）管片的的接缝缝防水水①管片之之间设设置密密封垫垫沟槽槽，其其内设设置高高弹性性三元元乙丙丙橡胶胶密封封条。。②管片间间设有有嵌缝缝槽。。为防防止隧隧道上上半部部拱顶顶滴漏漏危及及行车车安全全，对对隧道道上半半部拱拱顶45°°范围作作嵌缝缝密封封。隧隧道下下半部部不作作嵌缝缝处理理，以以保证证隧道道长期期防水水效果果。③螺栓孔孔采用用可更更换的的遇水水膨胀胀橡胶胶密封封圈作作为螺螺孔密密封圈圈加强强防水水。③管片选选型要要适应应盾构构机的的姿态态管片三三种型型号，，标准准环、、左转转环、、右转转环。。管片片是在在盾尾尾内拼拼装，，所以以不可可避免免的受受到盾盾构机机姿态态的约约制。。管片片平面面尽量量垂直直于盾盾构机机轴线线，让让盾构构机的的推进进油缸缸能垂垂直地地推在在管片片上，，这样样使管管片受受力均均匀，，掘进进时不不会产产生管管片破破损。。同时时也要要兼顾顾管片片与盾盾尾之之间的的间隙隙，避避免盾盾构机机与管管片发发生碰碰撞而而破损损管片片。当当因地地质不不均、、推力力不均均等原原因，，使盾盾构机机偏离离线路路设计计轴线线时，，管片片的选选型要要适宜宜盾构构机的的姿态态。3.5.2隧道防防水技技术及及注意意事项项（1）盾构区区间防防水工工作以以管片片结构构自防防水为为根本本、接接缝防防水为为重点点，确确保隧隧道整整体防防水，，同时时遵循循“以防为为主、、以堵堵为辅辅、多多道防防线、、综合合制理理”的原则则，制制定防防水施施工措措施。。（2）管片砼砼采用用高抗抗渗高高强度度（C50）等级级的混混凝土土，抗抗渗等等级为为S12。采用用掺加加高效效减水水剂及及粉煤煤灰“双掺”技术，，减少少水泥泥用量量，降降低水水化热热，减减少收收缩裂裂缝的的产生生。准备拼拼装的的管片片（1）盾构构工作作井的的端头头加固固①洞口部部位的的土体体处于于不稳稳定地地层时时，盾盾构始始发和和到达达前应应进行行加固固改良良，达达到土土体能能够自自稳和和止水水的要要求②加固范范围取取值应应根据据强度度的计计算、、施工工经验验及设备条条件确定。。还应应考虑虑工作作井施施工时时的异常情情况。②根据隧隧道埋埋深、、地层层情况况及施施工环环境等等因素素，考考虑工工法的的适用用特点点，宜宜选择择高压压喷射射注浆浆法、、化学学加固固法、、冻结结法以以及降降低地地下水水等加加固方方法。。3.6辅助、、附属属工程程端头加加固方方法示示意（2）联络络通道道软土中中修建建联络络通道道是地地铁盾盾构施施工的的难点点（地面加加固、、冻结结法、、新材材料注注浆、、降水水）（3）洞门门成型盾盾构隧隧道与与管线线布置置4复合地地层的的盾构构施工工4.1复合地地层复合地地层是是针对对单一一且较较均匀匀的软软土、、硬岩岩地层层而言言。复合地地层指指在隧隧道开开挖断断面内内和一一定的的掘进进区段段内，，具有有两种种及以以上不不同地地层，，且其其岩土土力学学、工工程地地质、、水文文地质质特征征相差差悬殊殊的组组合地地层；（1）隧道断断面垂垂直方方向上上不同同地层层的组组合；；常见见的上上软下下硬；；（2）隧道水水平方方向上上不同同地层层的组组合广、深深地区区的地地质极极具代代表性性4.2复合式式盾构构机（1）隧道道掘进进机一一般分分类TBM（硬岩岩掘进进机））↘盾构机机（软软土掘掘进机机）↗（2）复合合式盾盾构机机复合地地层的的需求求（交交互、、变化化）复合性性能的的适应应既能适适应软软土掘掘进又又要有有相当当破岩岩能力力复合式式盾构构机4.3刀盘刀盘是是关键键地质→刀盘结构的的刚度度、强强度、、耐磨磨程度度;结构及及与驱驱动的的连接接开口率率;刀具具布置置;其其他他（注注入系系统等等）复合刀刀盘：：软土地地层需需较大大的开开口率率，尤尤其是是粘土土岩石地地层对对破岩岩能力力提出出要求求（1））盾构构机破破岩能能力的的分析析（2））破岩岩能力力与设设计分分析4.4复合地地层掘掘进施施工要要点4.4.1刀具的的配置置软土上软下下硬全断面面硬岩岩4.4.2对区间间地层层的总总体把把握掘进模模式转转换与与换刀刀位置置掘进模模式转转换与与刀具具配置置5特殊条条件下下的盾盾构掘掘进一般要要求：：①调查地地质与与周边边环境境，分分析施施工条条件，，制定定针对对措施施。②认真检检查、、保养养盾构构机，，保证证盾构构机及及附属属设备备处于于良好好状态态。③合理选选择掘掘进模模式，，严格格控制制和管管理掘掘进参参数，，严格格控制制盾构构姿态态和掘掘进方方向。。④加强监监控量量测管管理，，加密密监测测频次次。⑤必要时时的要要采取取针对对性的的加固固措施施。⑥施工前前要制制定应应急预预案。。5.1浅覆土土（1）隧道道覆土土厚度度小于于隧洞洞外径径尺寸寸即按按浅覆覆土地地段施施工。。施工工要防防止地地面隆隆起或或坍塌塌，防防止注注浆击击穿覆覆土。。（2）一般般应采采用压压力平平衡模模式掘掘进，，土压压力按按承受受全部部覆土土压力力及水水压力力计算算，设设定的的土（（泥水水）仓仓压力力应适适当降降低，，同步步注浆浆压力力也应应适当当降低低。（3）邻近近建筑筑物或或覆土土中埋埋设有有管线线时，，需采采取隔隔离措措施或或对地地层进进行加加固。。5.2富水砂层层（土压平平衡）1）应加注注泥浆、、泡沫或或高效聚聚合物，，改良土土体；2）采用较较大开口口率刀盘盘，适当当欠压掘掘进，控控制出土土量；3）若出现现喷涌现现象，采采用螺旋旋输送机机双闸门门控制，，关闭闸闸门，适适当向前前掘进，，使土仓仓内建立立平衡，，转动刀刀盘，将将土仓内内的土体体搅拌均均匀。前前后闸闸门协调调动作，，边掘进进边出土土，始终终保持土土仓内压压力稳定定。4）严格控制制盾构掘掘进方向向和铰接接油缸的的行程差差，以确确保铰接接密封效效果；加加强尾刷刷密封检检查，不不漏水漏漏砂。5）必要时时采用保保压泵碴碴装置。。6）注意刀刀具的检检查，提提前设置置换刀加加固区。。7）特别注注意始发发、到达达掘进技技术及端端头加固固效果。。5.3下穿、邻邻近建（（构）筑筑物及地地下管线线（1）视下穿穿建（构构）筑物物及地下下管线与与隧道距距离及其其基础与与结构形形式，分分别采取取加固、、托换等等措施。。一般桩桩基基础础距隧道道3m以外可不不作加固固等处理理，可采采用跟踪踪注浆保保护措施施。（2）处于主主动坍塌塌线范围围内的建建（构））筑物及及地下管管线作为为邻近施施工处理理。一般般应采用用加固、、隔离措措施。（3）加强掘掘进参数数管理、、足量同同步注浆浆，减少少地层损损失以控控制地层层沉降。（4）确需需洞内处处理个别别障碍物物时，应应采取地地层加固固、带压压作业等等措施以以确保安安全。5.4穿越水域域地段（1）深入探探明地质质、水文文、水底底地形、、河堤结结构、周周围构筑筑物等情情况。分分析影响响、制定定措施和和预案。。（2）对浅覆覆土河床床要事先先抛填土土袋预压压或做混混凝土压压板。（3）进入水水域下施施工前对对设备作作全面检检修，尤其是密密封性。（4）掘进时时应适当当减少出出土量，，保持较较高的泥泥水或土土压力，，确保开开挖面稳稳定。在在足量注注浆的前前提下应应适当减减小注浆浆压力，，防止击击穿覆土土。（5）采用声声纳法或或在河床床设置稳稳固监测测点加强强监测。。（6）发生掘掘进面与与水体连连通时要要首先关关闭螺旋旋机闸门门，抛填填土袋压压住漏点点后试掘掘进、出出土；或或采用不不出土挤挤压推进进通过漏漏水段等等措施处处理。5.5小曲线半半径地段段施工（1）小曲线线半径始始发应采采用割线线始发，，注意割割线起始始点及线线路中心心线与隧隧道中心心线关系系；（2）盾构机机应具有有铰接功功能和超超挖(防形)刀装置。。管片的的楔型量量满足小小曲线半半径的拟拟合，管管片宽度度不宜大大。（3）掘进时时一般应应启动超超挖(防形)刀，减少少因盾构构机的挤挤压对地地层的扰扰动。在在较硬的的地层中中必需启启动超挖挖(防形)刀，以适适当扩大大开挖断断面，便便于盾构构机转弯弯。（4）运用铰铰接装置置，分组组控制推推力油缸缸，防止止衬砌管管片变形形。（5）认真做做好管片片选型及及拼装点点位，使使盾尾间间隙处于于较均匀匀状态，，防止破破坏盾尾尾密封。。（6）增加线线路测量量频次。。小曲线半半径始发发要点①始发发割线长长度按盾盾构机完完全进入入洞门钢钢环为宜宜②②如如果隧隧道曲线线半径过过小，在