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盾构法施工技技术在我国已已有40余年的历史。。采用该施工工方法修建的的工程有上、、下水道，电电力通讯隧道道，水底隧道道，地铁区间间及车站，人人防工事等。。可以预言，，该施工方法法将不断地在在各市政工程程中得到广泛泛应用。12（三）、盾构构机的分类盾构类型的主主要区别是盾盾构正面对土土体支护开挖挖方法的不同同。1、按其结构特特点和开挖方方法来分，主主要可分为以以下4类：a、手掘式盾构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、向施工队伍进行施施工组织、技术交交底在盾构施工前，对对参加施工的全体体人员按阶段进行行详细的技术交底底，按工种进行岗岗位培训，考核合合格后方可上岗操操作。d、建立健全各项管理理制度24施工管理网络：施工管理网络项目经理项目副经理（负责责生产）主任工程师书记技术员质量员测量班长项目副经理（负责责设备）施工员材料员统计员技术员设备管理员安全员文明施工员25施工现场准备：a、做好施工场地的控控制网测量。建立立井上、井下的测测量控制网，并经经复核取得业主、、监理的书面认可可。b、在盾构推进施工前前，根据施工组织织设计中的平面布布置，设置场区道道路、管片堆放区区、渣土临时堆放放区、防水胶条烘烘干房、钢结构加加工区域等，铺设设水管、电缆、排排水设施、布置场场地照明等。26c、场内设置行车或其其他起吊和运输设设备（包括水平和和垂直运输）、渣渣土倒运设备等。。d、地面制浆设备的安安装，并配有堆放放原材料的仓库、、及拌浆间。e、配备有两个电源的的变电所供盾构施施工用电，且两路路电源能互相迅速速切换，以免电源源发生故障而造成成工程的安全事故故。27f、设置井下电瓶车的的蓄电池充电设备备，充电量要满足足井下运输电箱更更换所需，对充电电间地坪等设施应应作防硫酸处理。。g、盾构机吊装就位、、调试验收。盾构构分段吊入井下后后，在井下重新组组装，并在托架上上正确就位，由专专业技术人员作调调试并验收合格后后方可使用。h、盾构机初始掘进托托架的制作、安装装。28i、盾构机出洞封门的的施工，包括封门门混凝土凿除、钢钢筋的切割、封门门防水设置等。如如果地下水丰富，，还应对洞前土体体进行改良。j、推进反力架的安装装、负环管片的拼拼装。k、进行全面的施工监监测准备，对隧道道沿线一定范围的的地表、建筑物、、以及盾构将要穿穿越的需保护的管管线布置变形监测测点。29施工现场平面布置置：盾构法施工现场所所需要的面积在组组装时需要大约25×100m，施工时则根据业主主拆迁的范围、当当地的地形条件及及施工单位的要求求自行布置，但必必须要将上述提到到的现场需要准备备的设施配备齐全全，以确保盾构施施工能够正常运行行。3031（1）、盾构机出洞施施工以地铁车站为初始始掘进工作坑方案案a、设置盾构机托架、、布置后台车轨道道后，进行盾构机机的拼装与调试。。b、盾构推进前为减少少盾构的推进阻力力在盾构基座轨道道面上涂抹牛油；；为避免刀盘上的的刀头损坏封门密密封装置，在刀头头和密封装置上也也要涂抹油脂。2、主要施工技术措措施32c、洞口止水装置的安安装。因井壁洞口内径与与盾构外径存在环环形建筑空隙，为为了防止盾构出洞洞时土体从间隙处处流失，洞圈内安安装由橡胶环状板板、扇形合页板等等组成的密封装置置，作为施工阶段段临时防泥水措施施。d、在盾构机正式推进进前应先布置后盾盾管片并进行后座座混凝土浇筑，以以保证盾构机推进进有足够的反力并并使其均匀推进。。3334e、进行封门混凝土的的凿除，在盾构机机与封门之间搭设设脚手架，以便施施工。f、出洞口加固土体达达到强度、盾构机机调试等准备工作作完成后，盾构机机开始推进。g、在初始推进过程中中，要及时注浆，，注浆浆液采用双双液浆，以便及时时凝固起到止水的的作用。35待盾构出洞后推进进一段距离时（大大约100米），管片与土体体的摩擦力能平衡衡盾构的推进反作作用力时，即可拆拆除后盾支撑和后后盾管片。充分利用井内的空空间，在井底形成成一个井底车场，，通过搭建平台，，铺设双轨等措施施来提高水平运输输的能力，加快施施工进度。3637（2）、盾构100m试推进施工盾构出洞后大约100m的推进范围为试推推进施工，在这段段时间里，为了更更好的掌握盾构的的各类参数，施工工时应注意对推进进参数、地面监测测信息等数据的统统计与分析，尽可可能的掌握盾构机机械设备的操作性性能，确定盾构推推进的施工参数设设定范围。38（3）、主要施工参数数的确定平衡压力值的设定定原则：平衡压力的设定是是土压平衡式盾构构机施工的关键，，维持和调整设定定的压力值又是盾盾构推进操作中的的重要环节，所以以在盾构施工中要要根据不同土质和和覆土厚度、各类类地面建筑物的情情况，并配合监测测信息的分析，及及时调整平衡压力力值的设定。39土仓内土压力一般般通过装置在密封封土仓内的土压计计检测读出，通常常较为合适的土压压力P0范围是：（水压力+主动土压力）<P0<（水压力+被动土压力）施工中按照招标文文件提供的地质情情况及隧道埋深情情况，从理论上计计算切口的平衡压压力值，并且在100m时推进过程中逐步步调整，并综合分分析后以最优的平平衡压力值进行施施工。40推进出土量的确定定：在施工过程中，应应根据实际的地面面变形值来调节出出土量，以满足规规范要求。盾构推推进出土量控制在在98%～100%之间。推进速度值的设定定：盾构推进速度设定定时必须考虑地质质条件、地面建筑筑物影响以及施工工进度等因素。当当遇到砂性土或地地面有建筑物时推推进速度应减慢。41盾构轴线及地面沉沉降量控制：在施工时，盾构轴轴线控制偏离设计计轴线不得大于±50mm；地面沉降量控制在在+10～-30㎜。42（4）、标准段施施工盾盾构机出洞之后，，就可以进行盾构构法标准工序来施施工，它包括以下下几个环节：盾盾构机掘掘进：在在盾构机掘进时时，通常对推进速速度、土压设定值值、螺旋输送机转转速、排土闸门开开度等几个参数综综合调节，来保证证土仓内适宜的土土压，从而达到平平衡开挖面的目的的。43出土管理：土压平衡式盾构施施工工法中，切削削出来的渣土的运运输是否能够合理理的安排和调度是是保证盾构推进进进度的重要因素。。盾构机出土可采用用一次出土、两次次出土或多次出土土等方式。44同步注浆：在盾构推进的过程程中管片和土体之之间会出现建筑空空隙，为了填充这这些空隙，就要进进行衬砌（管片））壁后注浆。它是是盾构推进施工中中的一道重要工序序。注浆浆液应选选择和易性好、泌泌水性小，且具有有一定稠度的浆液液，进行及时、均均匀、足量压注。。45同步注浆的作用有有：a、防止地表变形，减减少隧道的沉降量量b、增加管片接缝的防防水性能c、改善衬砌的受力状状况d、有利于盾构推进纠纠偏，控制盾构的的施工轴线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盾构机测测量及方方向控制制：推进测量量是为了了使隧道道误差在在容许范范围内，，在推进进时使拼拼装好的的衬砌和和盾构机机保持在在设计位位置上，，并及早早掌握其其偏差，，及时纠纠正。对于盾构构姿态和和衬砌位位置测量量，可由由人工在在每环推推进中或或结束后后进行测测量，并并将结果果在下一一环推进进之前反反馈给施施工管理理人员和和盾构司司机。但但这种方方法不能能使施工工人员随随时了解解盾构的的现状。。4849目前国内内主要还还是应用用一些常常规测量量手段来来完成：：a、坡度板是是目前盾盾构施工工中能使使施工人人员直接接读出盾盾构纵坡坡、转角角值的测测量工具具。b、通过用钢钢尺测量量盾构机机两腰部部的千斤斤顶的行行程可估估算盾构构平面转转角及纠纠偏效果果。50c、用水准仪仪测得盾盾构轴线线两点，，可算出出盾构纵纵坡及高高程偏差差值。d、用激光经经纬仪直直接读出出激光打打在盾构构前、后后靶上读读数，可可算出盾盾构的切切口、举举重臂、、盾尾三三个中心心平面与与高程偏偏离设计计轴线值值。51管片防水水：对于盾构构法施工工，钢筋筋混凝土土管片是是主要的的受力、、防水结结构。设设计所采采用的管管片防水水包括自自防水和和弹性防防水胶条条防水。。管片的自自防水是是通过高高强度混混凝土的的抗渗性性来完成成的。弹性防水水胶条防防水是通通过在管管片周边边粘贴防防水橡胶胶条，当当地下水水渗入时时，防水水橡胶条条膨胀并并在管片片之间挤挤压密实实来完成成防水的的。525354管片拼装装、整圆圆：管片拼装装是建造造隧道的的重要工工序之一一，管片片拼装后后形成隧隧道，所所以拼装装质量直直接影响响工程的的质量。。隧道衬砌砌由六块块（3块标准块块+2块邻接块块+1块封顶块块）预制制钢筋混混凝土管管片拼装装而成。。成环形形式采用用先下后后上、左左右交叉叉、封顶顶块纵向向全插入入式，管管片在拼拼装完成成后还应应由整圆圆器进行行整圆。。5556隧道断面面布置：：在盾构法法隧道施施工中，，为满足足盾构机机正常掘掘进施工工，隧道道内需考考虑下列列设施：：a、后备台车车轨道，，电瓶车车、土斗斗车运输输轨道；；b、高压电缆缆、通讯讯电缆、、照明等等设施；；c、供排水设设施；d、工作人员员行走通通道；e、测量装置置；575859资材运输输：资材运输输包括管管片、运运输轨道道、轨枕枕、盾尾尾油脂、、同步注注浆浆液液等的运运输。在在运输时时，应优优选最快快速、有有效、合合理的方方案，各各类资材材穿插运运输，以以保证施施工的连连续进行行，防止止因某种种材料供供应不及及时，导导致整个个工程的的停顿。。隧道内通通风：隧道内通通风采用用大功率率、高性性能风机机，φ1000风管，送送风有效效距离大大于1km，以确保远远距离通通风要求求。60地面注浆浆浆液管管理：a、注浆材料料用于同步步注浆的的材料有有：黄砂砂（骨料料）、水水泥（胶胶结剂））、石灰灰膏（润润滑剂））、膨润润土（填填充料））、粉煤煤灰（填填充料））和水玻玻璃（凝凝结剂））等。61b、材料的要要求注浆常用用材料拌拌制的浆浆液要满满足下列列要求：：和易性性要好、、泌水性性要小、、要有适适宜的稠稠度和重重度。c、配合比的的设定由设计部部门经过过实验确确定。并并根据实实际施工工的效果果比较分分析，最最终确定定适宜的的配合比比参数。。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区间段段为进进洞段段施工工。在在该段段施工工过程程中，，应进进行隧隧道贯贯通测测量，，进洞洞口中中心测测量，，要求求复测测两次次。根根据测测量数数据及及时调调整盾盾构推推