T盾构法施工讲稿

盾构法施工1

盾构法是隧道暗挖施工法的一种，它是以盾构设备为主进行隧道施工的一项新技术，和顶管施工法一样都属于非开挖法施工。与传统的挖槽施工法相比，盾构法施工技术具有机械化及自动化程度高、劳动强度低、综合施工成本低，并且不影响交通、对环境影响小、社会效益显著等优点，可广泛用于穿越公路、铁路、建筑物、河流的市政、供排水、石油等管线的铺设工程。

前言2

盾构系意译名称，即为具有保护条件集开挖、支护、衬砌等多种作业于一体，具有隧道施工功能的钢结构体—隧道掘进机，最常见的形状为圆形。下面对盾构法施工主要的施工设备——盾构机进行简要介绍。3一、盾构机概述（一）、发展历史世界上第一条人工开挖盾构隧道是1825-1843年在伦敦泰晤士河下建成的。该盾构呈矩形状（宽11.6m，高7m），总共只有366m长的隧道却耗时近20年完成，曾经历很大困难，出现过五次以上涌水。4

第一台机械化盾构的专利出现在1876年的英国，它的设想是用有几块板构成的半球状刀盘旋转切削土体，然后靠径向转动的土斗将切削下来的土体运到皮带输送机上。1896年由英国的另一位技师所申请的专利，其刀盘由若干轮辐构成，电动驱动由长轴传递，外形也与现代盾构较为接近。5

20世纪60年代以来盾构法施工在日本得到迅速发展。1965年，日本首先制造了泥水盾构，其基本原理是用液体（水或加膨润土的水）来平衡开挖面的土体。1974年，日本出现了土压平衡式盾构。它克服了压缩空气对人体的危害和泥水对环境的不利影响，使其成为较为常用的盾构形式。6

（二）、我国盾构技术的应用

第一个五年计划期间，东北阜新煤矿用直径2.6m盾构建造了输水巷道，1957年在北京下水道工程中也用过直径为2.0m及2.6m的盾构。系统的开发我国的盾构技术始于1963年，上海隧道公司进行了直径4.2m的盾构隧道试验；

1968年北京也开始了直径7.0m盾构隧道的工程试验，并在钢筋混凝土管片制造、防水技术、挤压混凝土施工等方面取得了成功。781964年隧道公司开发了网格式盾构，1966年用可封闭式网格盾构建造了直径为10m的上海第一条黄浦江越江隧道；1984年上海隧道工程公司用日本进口的直径4.33m小刀盘土压平衡盾构，建造了内径为3.6m的下水道总管；1988年该公司又设计使用了加泥式土压平衡盾构，1991年使用以法国为主制造的土压平衡盾构施工了上海地铁一号线的大部分区间隧道。

91011盾构构法法施施工工技技术术在在我我国国已已有有40余年年的的历历史史。。采采用用该该施施工工方方法法修修建建的的工工程程有有上上、、下下水水道道，，电电力力通通讯讯隧隧道道，，水水底底隧隧道道，，地地铁铁区区间间及及车车站站，，人人防防工工事事等等。。可可以以预预言言，，该该施施工工方方法法将将不不断断地地在在各各市市政政工工程程中中得得到到广广泛泛应应用用。。12（三三））、、盾盾构构机机的的分分类类盾构构类类型型的的主主要要区区别别是是盾盾构构正正面面对对土土体体支支护护开开挖挖方方法法的的不不同同。。1、按按其其结结构构特特点点和和开开挖挖方方法法来来分分，，主主要要可可分分为为以以下下4类：：a、手掘掘式式盾盾构构b、挤压式盾构（（网格挤压））c、半机械式盾构构d、机械式盾构（（气压、泥水水、土压、混混合）13142、按其工作面面支护方式来来分，主要可可分为：a、全面开放形盾盾构b、部分开放型盾盾构c、密封形盾构（（气压、泥水水、土压、混混合）d、全断面隧道掘掘进机（TBM）1516严格来说，各各种类型的盾盾构都可称为为隧道掘进机机，只是盾构构和TBM适用范围不同同。盾构多用用于软土地质质，而TBM多用于硬岩地地质。各种不同的盾盾构有各自的的适用范围，，通常根据工工程要求来选选型。上海地地铁工程中大大多数采用土土压平衡式盾盾构，主要是是由于上海所所处地区为冲冲积平原，土土质松软。由由于天津土质质与上海类似似，所以地铁铁一号线，可可借鉴其经验验采用土压平平衡式盾构。。17二、盾构法施施工（一）、施工工原理现代较先进的的盾构机能适适应较大范围围的土质与地地质条件，能能用于粘结性性、非粘结性性、甚至含有有石块、砂砾砾石层等多种种复杂的土层层中。土压平平衡式盾构机机的工作原理理是通过调节节推进速度与与螺旋输送机机转速之间的的关系来平衡衡开挖面。1819施工现场准备备盾构基座安装装盾构吊装调试试封门凿除盾构机出洞盾构机试推进进盾构机推进同步注浆姿态测量管片拼装隧道测量进洞准备工作作封门凿除盾构机进洞盾构机调头施施工下行线施工同上行线盾构机拆除隧道井接头处处理手孔封堵嵌缝缝施工现场清理理201、施工准备技术准备：a、盾构段车站施施工图纸、有有关设计文件件的熟悉及审审查。根据车车站设计图纸纸布置盾构初初始掘进工作作井，并进行行盾构施工平平面图设计。。b、了解地形、地地质情况（地地形平面图、、地质勘查报报告等），提提前制定解决决盾构掘进过过程中可能遇遇到的各种问问题的方案。。（三）、施工工组织21物资准备：a、施工材料的准准备包括主要施工工材料：如预预制管片、连连接螺栓、防防水材料、注注浆材料、密密封油脂等；；辅助施工材材料：如运输输轨道、枕木木、初始掘进进托架、推进进反力架、负负环管片等。。b、施工机具、设设备的准备包括主要施工工设备：如现现场吊运设备备、渣土运输输设备、施工工材料的加工工设备等；辅辅助施工设备备：如通风设设备、焊接设设备、供排水水设备等。22劳动组织准备备：a、项目管理机构构现场施工管理理机构的组建建。盾构法施施工是一项比比较综合的施施工工艺，它它需要各分步步之间的紧密密配合，任何何一个分步的的延误都将直直接影响整个个工程的进度度，因此建立立健全合理的的管理机构是是非常重要的的。b、施工队伍的建建立土压平衡式盾盾构施工技术术要求高，专专业性较强，，要求工种多多，现场需配配备土建工程程师、机械工工程师、电气气工程师和测测量工程师等等多种专业的的技术人员。。23c、向施工工队伍伍进行行施工工组织织、技技术交交底在盾构构施工工前，，对参参加施施工的的全体体人员员按阶阶段进进行详详细的的技术术交底底，按按工种种进行行岗位位培训训，考考核合合格后后方可可上岗岗操作作。d、建立健健全各各项管管理制制度24施工管管理网网络：：施工管管理网网络项目经经理项目副副经理理（负负责生生产））主任工工程师师书记技术员员质量员员测量班班长项目副副经理理（负负责设设备））施工员员材料员员统计员员技术员员设备管管理员员安全员员文明施施工员员25施工现现场准准备：：a、做好施施工场场地的的控制制网测测量。。建立立井上上、井井下的的测量量控制制网，，并经经复核核取得得业主主、监监理的的书面面认可可。b、在盾构构推进进施工工前，，根据据施工工组织织设计计中的的平面面布置置，设设置场场区道道路、、管片片堆放放区、、渣土土临时时堆放放区、、防水水胶条条烘干干房、、钢结结构加加工区区域等等，铺铺设水水管、、电缆缆、排排水设设施、、布置置场地地照明明等。。26c、场内设设置行行车或或其他他起吊吊和运运输设设备（（包括括水平平和垂垂直运运输））、渣渣土倒倒运设设备等等。d、地面制制浆设设备的的安装装，并并配有有堆放放原材材料的的仓库库、及及拌浆浆间。。e、配备有有两个个电源源的变变电所所供盾盾构施施工用用电，，且两两路电电源能能互相相迅速速切换换，以以免电电源发发生故故障而而造成成工程程的安安全事事故。。27f、设置井井下电电瓶车车的蓄蓄电池池充电电设备备，充充电量量要满满足井井下运运输电电箱更更换所所需，，对充充电间间地坪坪等设设施应应作防防硫酸酸处理理。g、盾构机机吊装装就位位、调调试验验收。。盾构构分段段吊入入井下下后，，在井井下重重新组组装，，并在在托架架上正正确就就位，，由专专业技技术人人员作作调试试并验验收合合格后后方可可使用用。h、盾构机机初始始掘进进托架架的制制作、、安装装。28i、盾构机机出洞洞封门门的施施工，，包括括封门门混凝凝土凿凿除、、钢筋筋的切切割、、封门门防水水设置置等。。如果果地下下水丰丰富，，还应应对洞洞前土土体进进行改改良。。j、推进反反力架架的安安装、、负环环管片片的拼拼装。。k、进行全全面的的施工工监测测准备备，对对隧道道沿线线一定定范围围的地地表、、建筑筑物、、以及及盾构构将要要穿越越的需需保护护的管管线布布置变变形监监测点点。29施工现现场平平面布布置：：盾构法法施工工现场场所需需要的的面积积在组组装时时需要要大约约25×100m，施工时则根根据业主拆拆迁的范围围、当地的的地形条件件及施工单单位的要求求自行布置置，但必须须要将上述述提到的现现场需要准准备的设施施配备齐全全，以确保保盾构施工工能够正常常运行。3031（1）、盾构机机出洞施工工以地铁车站站为初始掘掘进工作坑坑方案a、设置盾构机机托架、布布置后台车车轨道后，，进行盾构构机的拼装装与调试。。b、盾构推进前前为减少盾盾构的推进进阻力在盾盾构基座轨轨道面上涂涂抹牛油；；为避免刀刀盘上的刀刀头损坏封封门密封装装置，在刀刀头和密封封装置上也也要涂抹油油脂。2、主要施工工技术措施施32c、洞口止水装装置的安装装。因井壁洞口口内径与盾盾构外径存存在环形建建筑空隙，，为了防止止盾构出洞洞时土体从从间隙处流流失，洞圈圈内安装由由橡胶环状状板、扇形形合页板等等组成的密密封装置，，作为施工工阶段临时时防泥水措措施。d、在盾构机正正式推进前前应先布置置后盾管片片并进行后后座混凝土土浇筑，以以保证盾构构机推进有有足够的反反力并使其其均匀推进进。3334e、进行封门混混凝土的凿凿除，在盾盾构机与封封门之间搭搭设脚手架架，以便施施工。f、出洞口加固固土体达到到强度、盾盾构机调试试等准备工工作完成后后，盾构机机开始推进进。g、在初始推进进过程中，，要及时注注浆，注浆浆浆液采用用双液浆，，以便及时时凝固起到到止水的作作用。35待盾构出洞洞后推进一一段距离时时（大约100米），管片片与土体的的摩擦力能能平衡盾构构的推进反反作用力时时，即可拆拆除后盾支支撑和后盾盾管片。充分利用井井内的空间间，在井底底形成一个个井底车场场，通过搭搭建平台，，铺设双轨轨等措施来来提高水平平运输的能能力，加快快施工进度度。3637（2）、盾构100m试推进施工工盾构出洞后后大约100m的推进范围围为试推进进施工，在在这段时间间里，为了了更好的掌掌握盾构的的各类参数数，施工时时应注意对对推进参数数、地面监监测信息等等数据的统统计与分析析，尽可能能的掌握盾盾构机械设设备的操作作性能，确确定盾构推推进的施工工参数设定定范围。38（3）、主要施施工参数的的确定平衡压力值值的设定原原则：平衡压力的的设定是土土压平衡式式盾构机施施工的关键键，维持和和调整设定定的压力值值又是盾构构推进操作作中的重要要环节，所所以在盾构构施工中要要根据不同同土质和覆覆土厚度、、各类地面面建筑物的的情况，并并配合监测测信息的分分析，及时时调整平衡衡压力值的的设定。39土仓内土压压力一般通通过装置在在密封土仓仓内的土压压计检测读读出，通常常较为合适适的土压力力P0范围是：（水压力+主动土压力力）<P0<（水压力+被动土压力力）施工中按照照招标文件件提供的地地质情况及及隧道埋深深情况，从从理论上计计算切口的的平衡压力力值，并且且在100m时推进过过程中逐逐步调整整，并综综合分析析后以最最优的平平衡压力力值进行行施工。。40推进出土土量的确确定：在施工过过程中，，应根据据实际的的地面变变形值来来调节出出土量，，以满足足规范要要求。盾盾构推进进出土量量控制在在98%～100%之间。推进速度度值的设设定：盾构推进进速度设设定时必必须考虑虑地质条条件、地地面建筑筑物影响响以及施施工进度度等因素素。当遇遇到砂性性土或地地面有建建筑物时时推进速速度应减减慢。41盾构轴线线及地面面沉降量量控制：：在施工时时，盾构构轴线控控制偏离离设计轴轴线不得得大于±50mm；地面沉降降量控制制在+10～-30㎜㎜。42（4）、、标准段段施工盾盾构构机出洞洞之后，，就可以以进行盾盾构法标标准工序序来施工工，它包包括以下下几个环环节：盾盾构构机掘进进：在在盾构构机掘进进时，通通常对推推进速度度、土压压设定值值、螺旋旋输送机机转速、、排土闸闸门开度度等几个个参数综综合调节节，来保保证土仓仓内适宜宜的土压压，从而而达到平平衡开挖挖面的目目的。43出土管理理：土压平衡衡式盾构构施工工工法中，，切削出出来的渣渣土的运运输是否否能够合合理的安安排和调调度是保保证盾构构推进进进度的重重要因素素。盾构机出出土可采采用一次次出土、、两次出出土或多多次出土土等方式式。44同步注浆浆：在盾构推推进的过过程中管管片和土土体之间间会出现现建筑空空隙，为为了填充充这些空空隙，就就要进行行衬砌（（管片））壁后注注浆。它它是盾构构推进施施工中的的一道重重要工序序。注浆浆浆液应应选择和和易性好好、泌水水性小，，且具有有一定稠稠度的浆浆液，进进行及时时、均匀匀、足量量压注。。45同步注浆浆的作用用有：a、防止地表表变形，，减少隧隧道的沉沉降量b、增加管片片接缝的的防水性性能c、改善衬砌砌的受力力状况d、有利于盾盾构推进进纠偏，，控制盾盾构的施施工轴线线46注浆工艺艺主要取取决于隧隧道所处处地层的的土质，，对于天天津这种种软土地地层，地地下水位位高，土土质的含含水量基基本饱和和，一般般采用一一次性注注浆，防防止土体体塌陷。。在推进时时盾尾空空隙形成成的同时时应立即即进行压压浆，并并保持一一定的压压力。47盾构机测量及及方向控制：：推进测量是为为了使隧道误误差在容许范范围内，在推推进时使拼装装好的衬砌和和盾构机保持持在设计位置置上，并及早早掌握其偏差差，及时纠正正。对于盾构姿态态和衬砌位置置测量，可由由人工在每环环推进中或结结束后进行测测量，并将结结果在下一环环推进之前反反馈给施工管管理人员和盾盾构司机。但但这种方法不不能使施工人人员随时了解解盾构的现状状。4849目前国内主要要还是应用一一些常规测量量手段来完成成：a、坡度板是目前前盾构施工中中能使施工人人员直接读出出盾构纵坡、、转角值的测测量工具。b、通过用钢尺测测量盾构机两两腰部的千斤斤顶的行程可可估算盾构平平面转角及纠纠偏效果。50c、用水准仪测得得盾构轴线两两点，可算出出盾构纵坡及及高程偏差值值。d、用激光经纬仪仪直接读出激激光打在盾构构前、后靶上上读数，可算算出盾构的切切口、举重臂臂、盾尾三个个中心平面与与高程偏离设设计轴线值。。51管片防水：对于盾构法施施工，钢筋混混凝土管片是是主要的受力力、防水结构构。设计所采采用的管片防防水包括自防防水和弹性防防水胶条防水水。管片的自防水水是通过高强强度混凝土的的抗渗性来完完成的。弹性防水胶条条防水是通过过在管片周边边粘贴防水橡橡胶条，当地地下水渗入时时，防水橡胶胶条膨胀并在在管片之间挤挤压密实来完完成防水的。。525354管片拼装、整整圆：管片拼装是建建造隧道的重重要工序之一一，管片拼装装后形成隧道道，所以拼装装质量直接影影响工程的质质量。隧道衬砌由六六块（3块标准块+2块邻接块+1块封顶块）预预制钢筋混凝凝土管片拼装装而成。成环环形式采用先先下后上、左左右交叉、封封顶块纵向全全插入式，管管片在拼装完完成后还应由由整圆器进行行整圆。5556隧道断面布置置：在盾构法隧道道施工中，为为满足盾构机机正常掘进施施工，隧道内内需考虑下列列设施：a、后备台车轨道道，电瓶车、、土斗车运输输轨道；b、高压电缆、通通讯电缆、照照明等设施；；c、供排水设施；；d、工作人员行走走通道；e、测量装置；575859资材运输：资材运输包括括管片、运输输轨道、轨枕枕、盾尾油脂脂、同步注浆浆浆液等的运运输。在运输输时，应优选选最快速、有有效、合理的的方案，各类类资材穿插运运输，以保证证施工的连续续进行，防止止因某种材料料供应不及时时，导致整个个工程的停顿顿。隧道内通风：：隧道内通风采采用大功率、、高性能风机机，φ1000风管，送风有有效距离大于于1km，以确保远距离离通风要求。。60地面注浆浆液液管理：a、注浆材料用于同步注浆浆的材料有：：黄砂（骨料料）、水泥（（胶结剂）、、石灰膏（润润滑剂）、膨膨润土（填充充料）、粉煤煤灰（填充料料）和水玻璃璃（凝结剂））等。61b、材料的要求注浆常用材料料拌制的浆液液要满足下列列要求：和易易性要好、泌泌水性要小、、要有适宜的的稠度和重度度。c、配合比比的设设定由设计计部门门经过过实验验确定定。并并根据据实际际施工工的效效果比比较分分析，，最终终确定定适宜宜的配配合比比参数数。6263（5）、盾盾构机机进洞洞施工工进洞100m段施工工：一般将将盾构构推进进至距距接收收井井井壁100环时，，确定定为进进洞施施工的的开始始，该该100m区间段段为进进