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浅谈盾构法隧道施工及其易发工程灾害·盾构机介绍盾构机的分类目前地铁施工主要以泥水平衡式、土压平衡式两种模式盾构为主。泥水平衡式盾构介绍该型式盾构是在机械式盾构的刀盘的后侧设置一道密封隔板，隔板与刀盘间的空间定名为泥水仓，把水、粘土、添加剂混合制成的泥水，经过输送管道压入泥水仓，并具有一定压力，形成泥水压力室，通过泥水的加压作用和压力保持机构，来维持开挖工作面的稳定。泥水平衡式盾构施工特点在已发生流沙的地层中能稳定开挖面，可在正常大气压下施工作业；泥水传递速度快而且均匀，开挖面压力平衡的控制精度高；盾构不出土，减少运输车辆，进度快；刀盘扭矩小、刀具磨损小，适合长距离施工；适合大直径隧道施工适用于软弱的淤泥质粘土层、松散的砂土层、沙砾层、卵石层和硬土的互层等地层。特别适用于地层含水量大、上方有水体的越江隧道和海底隧道施工。需要较大规模的泥水处理设备及设置泥水处理设备的场地。土压平衡式盾构施工特点土压平衡式盾构又称削土密闭式或泥土加压式盾构。

其施工方法是保持开挖面的稳定，在切削刀盘后面的密封腔内充满开挖下来的土砂，并保持一定土压力。

特点：施工中基本不使用土体加固等辅助施工措施，节省技术措施费，并对环境无污染；根据土压变化调整出土和盾构推进速度，易达到工作面的稳定，减少了地表变形；对掘进土量能形成自动控制管理，机械自动化程度高、施工速度快。

原理：土压平衡盾构盾构机是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的密封舱内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封仓下部的螺旋运输机向排土口连续的将土碴排出。

土压平衡盾构的基本原理图片演示增大/减小螺旋输送机排放速度地下水压土压增大/减小推进速度压力土舱压力主要控制因素图片演示土压平衡盾构的组成车架4车架3车架2车架1通风系统盾尾中盾前盾刀盘刀盘前盾中盾盾尾刀盘6.28m，前盾6.25m，中盾6.24m，盾尾6.23m刀盘刀盘是一个个带有多个个进料槽的的切削盘体体，位于盾盾构机的最最前部，开开口率为28％，刀盘驱驱动可以使使刀盘在顺顺时针和逆逆时针两个个方向上实实现0～3.3转/分钟的无级级变速。前盾前盾盾的的外外型型像像一一个个圆圆筒筒,在其其内内部部安安装装有有用用于于支支撑撑刀刀盘盘主主驱驱动动装装置置和和螺螺旋旋输输送送机机的的钢钢结结构构。。排排土土系系统统中中的的螺螺旋旋输输送送机机的的安安放放位位置置，，装装有有土土仓仓保保压压系系统统的的人人行行闸闸，，工工作作人人员员进进入入到到土土舱舱检检察察及及更更换换刀刀具具时时，，要要使使用用人人行行闸闸。。进舱舱通通道道连接接螺螺旋旋输输送送机机连接接中中盾盾螺螺栓栓孔孔支撑撑钢钢结结构构主驱驱动动马马达达前盾盾前前方方（（土土舱舱））被动动搅搅拌拌棒棒连接接刀刀盘盘螺螺旋旋孔孔人舱舱闸闸门门中盾盾中盾盾设设备备主主要要有有推推进进油油缸缸，，铰铰接接油油缸缸，，人人舱舱，，米米字字支支撑撑梁梁，，走走道道平平台台，，配配电电柜柜，，超超前前注注浆浆孔孔等等推进进油油缸缸铰接接油油缸缸超前前注注浆浆孔孔盾尾尾盾尾尾没没有有钢钢结结构构支支撑撑环环，，只只有有壳壳体体，，盾盾尾尾尾尾部部有有加加强强环环，，厚厚50mm，设设有有3道盾盾尾尾刷刷，，4用6备同同步步注注浆浆孔孔，，管管片片拼拼装装机机安安装装于于壳壳体体内内。。盾尾尾盾尾尾下下井井连连接接螺旋旋输输送送机机下下井井安安装装刀盘盘安安装装前盾盾与与中中盾盾连连接接设备备桥桥在其其下下部部安安装装有有管管片片运运输输设设备备，，包包括括管管片片输输送送车车、、运运送送管管片片的的电电动动吊吊车车的的连连接接桥桥轨轨道道1#车架架7m³储浆浆罐罐注浆浆泵泵手动动注注浆浆系系统统2#车架架液压压油油箱箱液压压泵泵站站冷却却系系统统3#台车的的泡沫沫系统统、内内外循循环冷冷却水水系统统、低低压补补偿柜柜、配配电柜柜及管管路等等设备备泡沫原原液箱箱泡沫混混合液液箱低压补补偿柜柜配电柜柜4#车架空压机机储气罐罐变压器器5#车架电缆存存放箱箱污水箱箱6#车架进水管管卷盘盘排水管管卷盘盘始发场场地布布置始发井井场地地标高高控制制，铺铺设盾盾体平平移钢钢板站内轨轨道铺铺设道岔始发托托架下下井井内场场地硬硬化找找平电瓶车车充电电站车架连连接方方式车架之之间采采用铁铁销连连接盾构施施工测测量盾构施施工测测量的的主要要内容容：地面测测量控控制网网的交交接桩桩。地地面面测量量控制制网点点复核核及加加密。。贯通测测量技技术方方案的的制订订。联联系测测量。。地下下控制制测量量（地地下主主控导导线测测量、、施工工导线线测量量））。盾盾构机机的导导向测测量。。竣工工测量量等等等。平面精精密导导线测测量其中：：①多方向向水平平角观观测采采用全全圆观观测法法，归归零差差小于于6秒；②导线点点只有有两个个观测测方向向时，，宜采采用左左、右右角观观测，，左右右角平平均值值之和和与360。的较差差应小小于4“；③如遇长长、短短边需需要调调焦时时，应应采用用盘左左长边边调焦焦，盘盘右长长边不不调焦焦，盘盘右短短边调调焦，，盘左左短边边不调调焦的的观测测顺序序进行行观测测；④观测竖竖直角角不应应>30°；⑤开始始测量量前应应测量量大气气温度度、大大气压压等气气象参参数并并输入入全站站仪，，改变变其气气象参参数。。每条条导线线边测测距应应往返返各测测三测测回，，每测测回三三次读读数，，读数数较差差<3mm往返平平均值值较差差应小小于5mm。边长长理论论上应应作高高程归归化和和投影影改化化工作作；⑥一般般选用用TC1800一级全全站仪仪；⑦高山山、楼楼房顶顶上测测量一一般情情况下下人员员分工工：测测站记记录、、观测测、搬搬运工工共三三人，，目标标站两两人。。平均边长(m)导线总长(km)每边测距中误差(mm)测距相对中误差测角中误差(")测回数方位角闭合差(")全长相对闭合差相邻点的相对点位中误差Ⅰ级全站仪Ⅱ级全站仪3503~5±61/60000±2.546

1/35000±8注：n为导线的角度个数，Ⅰ级全站仪、Ⅱ级全站仪标称精度分别为mß=±1",mß=±2",测距：1mm±1ppm,2mm±2ppm±5√n

高程控控制网网应在在城市市二等等水准准点下下布设设的精精密水水准网网。其中：：1、车站站、隧隧道洞洞口或或竖井井口应应设置置二个个以上上水准准点2、观测测方法法：往往测：：奇数数站上上为：：后—前—前—后。偶数站站上为为：前前—后—后—前。返测：：奇数数站上上为：：前—后—后—前。偶数站站上为为：后后—前—前—后。3、由往往测转转向返返测时时，两两根标标尺必必须互互换位位置。。4、视距距≤60m，前后后视距距差≤≤1.0m，前后后视距距累计计差≤≤3.0m5、每测测站观观值限限差：：基辅辅分划划读数数差≤≤0.5mm基辅分分划所所测高高差之之差≤≤0.7mm检测间间歇点点高差差≤1.0mm主要技技术参参数应应符合合以下下技术术要求求：每千米高差中数中误差(mm)附合水准路线平均长度(km)水准仪等级水准尺观测次数往返高差、附合或环线闭合差(mm)与已知点联测附合或环线偶然中误差M△全中误差Mw平坦地山地±2±42~4DS1因瓦尺往返测各一次往返测各一次

注：L为往返测段，附合或环线的路线长度（以km计）：n：为单程的测站数±8√L

±2√n

高程测测量环片姿姿态测测量（（极坐坐标法法测量量）1、长水水准尺尺（3m或4m）应在在每环环前端端法线线面上上置平平；2、用全全站仪仪极坐坐标法法直接接测量量每环环中心心（一一般是是粘贴贴反射射片））坐标标(X,Y)；4、或用用三角角高程程法测测量直直接测测量环环片中中心三三维坐坐标（（X,Y,Z）。长尺法法测量量示意意图：：5、计计算环环片中中心与与隧道道设计计中心心的偏偏距，，偏距距在盾盾构前前进方方向左左侧为为“负”记为“-”，偏偏距在在盾构构前进进方向向右侧侧为“正”记为“+”。底板板高大大于设设计高高程垂垂直偏偏差为为“正”记为“+，反之之垂直直偏差差为“负”记为“-”。3、用DS3水淮仪仪直接接测量量每环环前端端底部部高程程；RL/2i说明：1、R为隧道内径，L为长水平尺长度，i为长尺底部与隧道底之间的高差；2、站标高=i+反射片至长尺底部的高h。反射片隧道贯贯通测测量贯通前前的测测量一般在在贯通通前150米~200米再进进行一一次联联系测测量与与主控控测量量，测测量方方法与与地下下主控控测量量和联联系测测量方方法相相同。。不另另作介介绍。。贯通后的的测量1.主控测量量TCA托架移站站必须进进行复测测，离贯贯通面50米新移站站的托架架掘进5~8环后必须须进行复复测，确确保盾构构机姿态态测量误误差≤±10mm。2.TCA托架测量量（频率率、精度度控制））一般至少少在贯通通前100米测量出出洞洞门门中心的的实际三三维坐标标，向总总工室提提供书面面资料，，由总工工室下达达盾构机机贯通前前盾构机机姿态控控制技术术指令。。3出洞洞门门中心三三维坐标标复测盾构机破破洞后，，应及时时组织测测量盾构构机姿态态。测量量方法一一般有两两种，测测量测点点三维坐坐标一般般为全站站仪直接接坐标法法测量法法。下面面仅介绍绍两种方方法的外外业测量量方法:1破洞后的的盾构机机姿态测测量演算工房房导向系系统界面面导向系统统安装说说明VMT的姿态显显示图形形TBM远程控制制后视棱镜镜铰接千斤顶伸长测量G1G2G4G3G...n主千斤顶伸长测量V1V2V4V3V...nSLUM-控制单元盾尾间隙测量Disto1Disto2Disto4Disto3Disto5连接到办公室隧道管片片TBMSPS---------------------------------------[TBMPLC]（数据采集存储系统）控制中心ELS目标黄色盒子子激光经纬纬仪显示器工业电脑VMT内测量系系统主要要组成部部分形象象图1、支撑与与底板连连接处2、3、托架支支撑4、托架底底板5、托架固固定螺丝丝6、仪器对对中制动动螺丝放测量仪仪器的托托架放后视棱棱镜的托托架圆棱镜166mmELS激光标靶靶激光标靶靶在盾构构机上的的位置激光标靶靶测量仪器器正常工工作时的的情景一一无线信号号发射器器隧道设备备布置隧道布置置图纸电瓶车溜溜车管片拼装装头断裂裂管片开裂裂广州地铁铁二号线线市二宫宫～江南南西站右线线R149环(鞠世健摄摄)新加坡某某地铁隧隧道管片片开裂(上海隧道道工程股股份有限限公司摄摄)盾尾漏浆浆软土地层层喷涌，，出土量量增大228环掘进至至1600mm，推力大大于1800t，刀盘扭扭矩达80%～90%（4.6MN•m～5.2MN•m），速度度却仍然然难以提提升，维维持在10mm/min左右。当当229环掘进至至1200mm，推力大大于1800t，扭矩高高达80%～100%（4.6MN•m～5.7MN•m），而掘掘进速度度仍为6mm/min左右，此此时刀盘盘密封温温度升至至50℃，渣土温温度也明明显升高高。不断地加加水、搅搅拌、出出土，起起到了一一定效果果，随着着部分岩岩块和泥泥饼的洗洗出，螺螺旋输送送机开始始正常出出土，土土仓内土土压逐渐渐正常。。229环掘进完完成。该该环管片片共使用用泡沫1桶，出渣渣20车（约300m3）。四号线大大学城专专线【大~小】盾构区间间左线盾盾构机盾盾体侧翻翻－2005年4月29日夜班，，左线盾盾构机后后点垂直直姿态偏偏离中心心达到180mm，大小项项目部决决定转动动刀盘，，以使刀刀盘前方方底部的的豆粒石石搅动，，在推进进中纠正正盾构机机垂直姿姿态。－2005年4月30日0点50分时开始始启动3个刀盘电电机，凌凌晨1点刀盘NO1、2、3电机先后后过负跳跳闸（该该现象在在平时掘掘进中出出现较多多）。－后启用用8个电机运运转，但但刀盘仍仍然无法法转动，，出现这这些情况况时，从从设备监监控系统统中发现现故障提提示为电电机过负负。－最后做做出了启启动10个电