盾构施工工序及要领介绍图文并茂

盾构施工工序及要领介绍中隧股份市政四公司——张开猛目录一、盾构介绍二、盾构施工工序

1、盾构始发

2、土压平衡盾构掘进

3、泥水平衡盾构掘进4、方向控制5、管片壁后注浆

6、管片安装

7、盾构达到一、盾构介绍

盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌。同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化工方法。

盾构的三大要素：开挖面稳定、掘进及排渣、管片衬砌及壁后注浆。国内盾构施工常用的盾构形式：土压平衡盾构、泥水平衡盾构。盾构整个施工过程:包含盾构始发、盾构掘进、掘进方向控制、壁后注浆、管片安装、盾构到达等6个主要施工工序。刀盘土仓螺旋输送机皮带输送土压平衡盾构地层切削刀盘进浆管排浆管膨润土溶液压缩空气气垫室膨润土液区泥水仓泥水平衡盾构二、盾构施工工序1、盾构始发2、土压平衡盾构掘进3、泥水平衡盾构掘进4、管片壁后注浆5、方向控制6、管片安装7、盾构到达1盾构始发盾构始发施工包括：始发端头地层加固、降水井施工、始发基座定位、洞门密封安装、洞门破除、盾构组装调试、反力架支持系统、负环安装、配套设备安装、盾构机加压贯入作业面和掘进等工作内容。如：泥水盾构始发工作流程二、盾构施工工序1盾构始发二、盾构施工工序始发端头地层加固

目的：控制地表沉降端头不坍塌；控制水土流失建立平衡水土压力；控制始发对端头周边建、构筑物的影响。对软弱、透水地层添加水泥浆液置换渣土，进行原状土体结构改良，达到自稳止水。常用采用：深层搅拌止水帷幕+旋喷桩+深井降水相结合的方法。端头加固区采用三轴搅拌桩满堂加固，在地下连续墙和深搅加固区间存在加固盲区，采用一排Ф800的高压旋喷桩进行加固。

1盾构始发二、盾构施工工序始发端头地层加固加固范围：在具备条件下满足盾构刀盘在出加固区前，盾尾完全进入土体，洞门橡胶密封与管片间形成密封环后进行注浆（砂浆、双液浆）填充，同时进行密封与管片间缝隙的封堵。再次掘进土仓可建立平衡压力、洞门封堵完成。如：盾构直径11.65m，主机长度11.7m。加固范围：纵向长15m（结构0.8m+1m连续墙）、隧道外轮廓以外两侧各3m、加固深度隧道外轮廓底以下3m。封堵注浆填充区加固区预留1盾构始发二、盾构施工工序始发端头地层加固范围说明庆春路过江隧道工程盾构始发段地质为粉砂土，埋深约13m，端头始发加固范围设计为纵向长12m，刀盘出加固区出现坍塌。运河隧道工程盾构始发段地质为粉砂土，埋深约6m，端头加固范围设计为纵向长13m、刀盘出加固区，在安装管片过程中（2小时内）土体坍塌，刀盘被困。盾构始发地面塌陷刀盘被困开挖1盾构始发二、盾构施工工序浅覆土始发端头处理

环城北路隧道项目南线隧道盾构始发端头覆土仅3.4m，(盾构主机长度11.7m)将端头加固范围纵向长15m，竖向由地面加固至隧道底以下5m、横向隧道两侧加固各4m。同时增加长38m次加固区，使隧道稳定土层覆土达到6.5m，满足建立泥水压力要求。38m次加固区正好在西向东的主行车道下，埋深浅车流量大，动载荷严重破坏上部土层自稳，易出现超挖和塌方。

处理措施：沿隧道掘进方向铺设40m钢板，断面直径方向为9m，隧道中心线每2m预留观察孔，在刀盘正上方2m范围内采用锥形桶临时围护，24小时人员值班与主机室通讯畅通。浆液粘度在22～24S左右，同步注浆量1.8～2倍（20～25m3），确保行车安全。端头加固深井布置示意图深井降水施工1盾构始发二、盾构施工工序

要求：在地下水丰富的软岩土地带，预防洞门破除及始发期间出现涌泥涌沙等风险。一般要求始发水位控制在盾构底部以下。

通常井点布置：在加固区长度外部两侧布井和地下连续墙与加固区结合处。降低加固区周围水位对洞门破除过程影响。1盾构始发发二、盾构构施工工工序洞门的破除首先水平平取芯钻钻孔对土土体的加加固效果果进行检检查，检检查包括括加固土土体强度度、洞洞门处渗渗透性以以及土体体的匀质质性。降水效果果检查，，洞门破破除前需需要提前前7天左右进进行降水水，静态态水位到到达洞门门中心线线以下可可进行第第一层钢钢筋的破破除。洞门破除除注意事事项：做做好应急急抢险物物资和设设备准备备；根据据盾构组组装调试试进度安安排洞门门破除工工作；静静态水位位观测（（随时做做好补井井准备）），洞门门破除过过程中完完成洞门门密封安安装同时时做好保保护；在在第二层层钢筋完完毕后，，盾构机机要及时时贯入将将掌子面面支撑，，避免端端头土体体失稳。。洞门破除加固效果图1盾构始发发二、盾构构施工工工序始发轴线线的控制制始发基座根据复核核的盾构构始发线线路，进进行始发发基座的的定位。。常用钢钢结构或或混凝土土现浇方方式。根据始发竖井井结构以以及盾构构隧道线线路设计计，为了保证盾构构隧道不不超限。对盾构机始始发姿态态设计如如下：平面线路为直线：盾构主机在加加固体内内不考虑虑调向，，盾构始始发中线线尽量与与隧道中中心线吻吻合。竖向位置置设计：：地铁隧道道坡度在在3％以内，，公路地地下通道道在6％以内，，当大于于4.5％始发时时需进行行调整，，坡度太太大，始始发后盾盾构机机机头易磕磕，姿态态难控制制。实际际高层比比设计高高层高30～50mm。如：直接11.65m泥水盾构始发发时，盾盾构始发发段设计线线路纵向向坡度为-5.5%，刀盘上上部靠拢拢加固体体面侯，，下半部部距离开挖挖面距离将将尽600mm，当时没没有进行盾构构始发坡坡度调整整，盾构构进洞门门掘进就就出现栽栽头。主机最最大达到-7.5%，油缸上上下行程程差300mm。无法进进行管片片安装，只能取取消管片片纵向螺螺栓连接接螺栓，，在上半半部管片片间加垫垫钢板进行油缸缸行程和和间隙调整。为了防止止盾构始始发掘进进时泥土土、地下下水从盾盾壳和洞洞门的间间隙处流流失，以以及盾尾尾通过洞洞门后背背衬注浆浆浆液的的流失，，在盾构构始发时时需安装装洞门临临时密封封装置，，常用单折叠密密封、地下水水位丰富富及大直直径盾构构采用双道密封封装置或其它形形式（尾尾刷等）），由帘布橡橡胶板、、圆环板板、折页页压板等等组成。。同时可可在工作作井结构构施工时时预埋注注浆管，，在延长长洞门钢钢环上焊焊接注浆浆管，各各注浆管管均布置置在上半半断面。。延长洞门门上的注注浆孔即即可作为为单液浆浆注浆孔孔，也可可作为双双液浆或或油脂注注入孔。。第一道密封延长洞门预留注浆孔预埋钢环预留注浆孔第二道密封1盾构始发发二、盾构构施工工工序洞门密封封1盾构始发发二、盾构构施工工工序盾构组装装调试结合工作井空空间尺寸寸、盾构构设备下下井顺序序。进行行盾构设设备组装装、调试试工作。。盾构机组组装和连连接完毕毕后，即即可进行行空载调调试，空空载调试试的目的的主要是是检查设设备是否否能正常常运转。。主要调调试内容容为：液液压系统统、润滑滑系统、、冷却系系统、配配电系统统、注浆浆系统等等。结构构部件安安装完成成和系统统调试完完成，辅助设设备安装装完成后后可进行盾构试掘进工作作。关键部位位：头——刀盘上刀刀具、管管路没有有问题；；主轴承承系统没没有问题题尾——尾刷安装装、焊接接质量；；尾刷油油脂涂抹抹质量；；油脂密密封腔注注脂效果导轨及防防扭装置置盾构机刀刀盘进洞洞切削掌掌子面时时会产生生巨大的的扭矩，，为了防防止此时时盾构机机壳体在在始发导导轨上发发生偏转转，可以以在始发发导轨两两侧的盾盾构机壳壳体上焊焊接防扭扭装置，，防扭装装置在前前体和中中体两侧侧始发导导轨位置置各焊接接一个。。随着盾盾构机的的前行，，当防扭扭装置靠靠近洞门门密封时时，将之之割除。。盾构机进进入洞门门时，由由于前方方还有将将近1.5m（0.8m结构+1m连续墙的的空隙，，可以在在洞门密密封内侧侧焊接两两根导轨轨，注意意洞门密密封保护护。以防防止盾构构机进洞洞后刀盘盘下沉，，导轨高高度略低低于始发发支座导导轨。反力架采采用组合合钢结构构件，便便于组装装和拆卸卸；反力力架提供供盾构机机推进时时所需的的反力，，因此反反力架须须具有足足够的刚刚度和强强度；反反力架支支撑系统统将盾构构推力作作用到土土建结构构上，支支撑提供供的反力力满足要要求，且且支撑有有足够的的稳定性性。反力架位置置的确定定：根据盾构构主机长长度、负负环管片片宽度以以及洞门门结构宽宽度等综综合确定定反力架架位置。。一般要要求0环位置在在洞门土土建结构构位置由于盾构构始发姿姿态是空空间结构构，反力力架靠盾盾尾侧平平面要基基本与盾盾尾平面面平行，，即反力力架形成成的平面面与盾构构机的推推进轴线线垂直。。反力架架的横向向和竖向向位置保保证负环环管片传传递的盾盾构机推推力准确确作用在在反力架架上。盾构始发发反力架支支持系统统二、盾构构施工工工序始发基座座定位反力架结结构图在盾尾管管片拼装装区下部部180度范围内内，焊接接管片支支撑槽钢钢，高度度略高于于加强支支持环（防止止尾刷损损坏）。。负环管片片采取错错缝拼装装以保证证管片圆圆度和每每环管片片端面平平齐，最最开始拼拼装管片片，封顶顶F块点位位基本本上选选择在在最上上部，，从下下部开开始进进行标标准块块的安安装，，依次次从两两侧向向上安安装管管片、、同步步进行行环向向螺栓栓连接接。管片过过4点、8点位置置在盾盾尾盾盾壳上上焊接接固定定块，，支撑撑管片片并保保证安安全，，待封封顶块块纵向向推插插到位位后，，安装装好负负环管管片支支撑，，割除除固定定钢板板，紧紧固封封顶块块与邻邻接块块的螺螺栓。。盾构始始发二、盾盾构施施工工工序负环管管片推推出盾盾尾后后，下下部需需用楔楔子与与始发发台导导轨位位置进进行支支撑。。大直直径管管片需需要借借助支支撑系系统对对其进进行固固定，，加强强管片片结构构稳定定性，，防止止其偏偏转、、移动动、错错位。。负环环管片片支撑撑系统统必须须具有有足够够的强强度和和刚度度。负环管管片支支撑负环安安装及及支撑撑系统统盾构始始发二、盾盾构施施工工工序盾构始始发支支撑形形式试掘进进在始发发阶段段由于于设备备处于于磨合合阶段段，要要注意压压力、、推力力、扭矩矩的控控制，，同时时也要要注意意各部部位油油脂的的有效效使用用。掘掘进总总推力力应控控制在在反力力架承承受能能力以以下，，同时时确保保在此此推力力下刀刀具切切入地地层所所产生生的扭扭矩小小于始始发台台提供供的反反扭矩矩。半环管管片+钢支撑撑整环管管片拼拼装始始发盾构正正常掘掘进施工包包括：：盾构构掘进（（开挖挖）、、渣土运运输、、管片片安装装、同同步注注浆、、管线线延伸伸等工工作。。盾构掘掘进二、盾盾构施施工工工序掘进作作业工工序流流程图图（右右图））作用分类名称滚压破岩刀具盘形滚刀切削破岩刀具切刀齿刀切削破岩刀具正面刮刀撕裂刀边刮刀辅助刀具焊接撕裂刀周边保护刀超挖刀2土压平平衡盾盾构掘掘进二、盾盾构施施工工工序常用刀刀具分分类刀具的的布置置方式式需要要充分分考虑虑工程程地质质情况况，不同同的工程程地质质特点采采用不同的的刀具具配置置方案案，以以获得得良好好的切切削效效果和和掘进进速度度。根根据地地质条条件特特点，，可以以大致致分为为四种种地层层：软软弱土土地层层；砂砂层、、砂卵卵石地地层；；风化化岩及及软硬硬不均均地层层；单单纯的的纯硬硬岩地地层。。软弱土土地层层其地地质条条件主主要以以淤泥泥、粘粘土和和粉质质粘土土为主主，在在软弱弱土地地层一一般只只需配配置切切削型型刀具具。如如：切切刀、、周边边刮刀刀、中中心刀刀、先先行刀刀和超超挖刀刀。砂层、、砂卵卵石地地层其其地质质条件件主要要以砂砂，卵卵石地地层为为主，需设置（（宽幅幅）切切刀、、周边边刮刀刀、先先行刀刀（重重型撕撕裂刀刀）、、中心心刀、、仿形形刀等等刀具具。风化岩岩及软软硬不不均的的复合合地层层，除配置置切削削型刀刀具外外包括括宽幅幅切刀刀、先先行刀刀，还还需配配置滚滚刀，，因而而刀盘盘结构构相对对复杂杂。单纯的的纯硬硬岩地地层刀具全全部选选用滚滚刀，，无任任齿刀，在在刀盘面面板周周边开开口处处配备备刮碴碴刮刀刀板。。2土压平平衡盾盾构掘掘进二、盾盾构施施工工工序刀具布布置2土压平平衡盾盾构掘掘进二、盾盾构施施工工工序掘进模模式土压平平衡盾盾构的的掘进进模式式可分分为敞敞开式式、半半敞开开式（（加气气模式））、闭胸式式（土土压平平衡式式）。土压平衡衡模式式用于于土层层不稳稳定、、水压压高的的地层层。开开挖时时土仓仓内的的压力力P2＝P1。P2＝土仓仓内碴碴土的的压力力＋注注入材材料的的压力力，P1＝土柱柱压力力＋水水柱压压力的的总和和。2土压平平衡盾盾构掘掘进二、盾盾构施施工工工序渣土改改良碴土改改良就就是通通过盾盾构机机配置置的系统统向刀盘面面、土土仓内内、螺螺旋输输送机机内注注入泡泡沫或或膨润润土，，利用用刀盘盘的旋旋转搅搅拌、、土仓仓搅拌拌装置置搅拌拌或螺螺旋输输送机机旋转转搅拌拌使添添加剂剂与土土碴混混合，，切削削的碴碴土具具有好好的流流塑性性、合合适的的稠度度、较较低的的透水水性和和较小小的摩摩阻力力，实实现平平衡开开挖面面水土土压力力同时时利于于排渣渣，以以满足足在不不同地地质条条件下下掘进进施工工。盾构常配有有：泡泡沫注注入系系统和和加泥泥系统统。渣渣土改改良添添加常常用材材料：：泡沫沫剂、、分散散剂、、聚合合物、、膨润润土浆浆液等等，根根据不不同地地质添添加材材料不不同。针对不不同地地质的的渣土土改良良主要要措施：：膨润土土系统统与泡沫沫系统统接口口示意图图粉砂、、淤泥泥质粉粉土、、淤泥泥质粘粘土地地层掘掘进，，土体体具备备可流流塑性性，掘掘进过过程中中可加加入水水进行行。在混合合岩硬硬塑状状残积积土和和全、、强、、中风风化混混合岩岩的掘掘进中中，拟拟采取取分别别向刀刀盘面面和土土仓内内注入入泡沫沫的方方法进进行碴碴土改改良，，必要要时可可向螺螺旋输输送机机内注注入泡泡沫。。在中、、粗石石英砂砂层、、砾砂砂、圆圆砾等等砂层层具有有流塑塑性差差、含含水高高、渗渗透系系数大大，便便于开开挖渣渣土易易出渣渣，减减少刀刀具和和刀盘盘的异异常磨磨损，，需注注入泥泥或膨膨润土土进行行渣土土改良良。2土压平平衡盾盾构掘掘进二、盾盾构施施工工工序渣土排放水平运输：土压平衡盾构渣土采用矿车运输输送方式出渣，根据施工效率一般一个循环由一列编组完成材料、管片进洞和渣土运输，单洞常配备两列编组满足正常掘进施工。在隧道长度在2000m以内的盾构施工，轨线布置常采用单线进出洞，站台内铺设双线满足重车出洞同时空车等待进洞。

垂直运输：由门吊、翻转倒碴装置、门吊轨线、地面渣仓等碴土垂直运输（40T悬臂门吊）。施工材料（管片、轨道、管线、油料等）的垂直运输（15T单梁门吊）。3泥水平平衡盾盾构掘掘进二、盾盾构施施工工工序盾构掘掘进刀具配配置（（略））切口压压力泥水压压力主主要是是在掘掘进中中起支支护作作用。。工作作面任任何一一点的的泥水水压力力总是是大于于地下下水压压力，，从而而形成成了一一个向向外的的水力力梯度度，这这是保保持工工作面面稳定定的基基本条条件，，泥膜膜形成成与浆浆液的的粘度度有关关。泥水压力P的设定如下：：P＝土压（含水水压）P0＋预加压设定泥水压P在地层掘进过过程中根据地地质和埋深情情况以及地表表沉降监测信信息进行反馈馈和调整优化化。压力选择择适当，一般般设定压力高高于计算水土土压力0.2bar，压力波动控控制在±0.2bar校正：停机状态气仓仓液位出现明明显升高或降降低；刀盘开开挖过程中前前部2m范围内的地表表沉降监测数数据。3泥水平衡盾构构掘进二、盾构施工工工序不同地质情况况下泥水压力力计算泥浆循环的方方式：旁通模模式、开挖模模式、反循环环模式、隔离离模式和长时时间停机模式式。泥浆循环参数数：泥浆流量量和液位、压压力、比重、、粘度等，循环部件：进进出泥浆泵、、流量计、比比重计、各种种泥浆阀门等等。泥浆循环控制制：流量和液液位的控制、、泥浆压力的的控制、比重重的控制等。。3泥水平衡盾构构掘进二、盾构施工工工序泥水循环泥水循环系统统具有两个基基本功能，一一是稳定掌子子面，二是通通过排泥泵将将开挖碴料从从泥水仓通过过排泥管输送送到分离站。。掌子面的稳稳定性靠膨润润土泥浆对掌掌子面的压力力以及靠膨润润土泥浆的流流变特性来确确保。泥水循循环系统由送送排泥泵、送送排泥管、延延伸管线、辅辅助设备等组组成。送泥泵泵将调制好的的泥水通过送送泥管输送到到泥水仓；而而排泥泵则将将携带碴土的的泥水排出，，通过排泥管管输送到地面面的泥水处理理设备进行分分离。正常开挖过程程中，将可用用的浆液通过过P1.1泵输送至土仓仓和气仓底部部，进行土仓仓内的渣土置置换和开挖面面泥膜形成。。P2.1和P2.2泵进行排出的的渣土和浆夜夜输送至泥水水处理设备。。通过进出浆浆的流量和比比重差，在维维持气仓液位趋于稳定状状态下，保证土仓压力力正常情况下下进行渣土置置换。3泥水平衡盾构构掘进二、盾构施工工工序泥水循环模式式——盾构掘进模式式旁通模式就是是停机模式，到土仓和气气仓管路上的的阀完全关闭闭，进出浆管路旁通阀阀打开，盾构不进行开开挖时的泥浆循环或或停机状态，，用于安装管片片、出浆管路清清理等。开挖室被隔隔离靠气仓内的气气体补充或排排除维持土仓仓压力。理论上可保证土仓、、气仓的液位位和压力平衡衡，实际过程程中可能出现现地层中水的的渗入和土仓仓内水逃逸，，照成液位波波动，需进行行泥浆的补充充或排出，或或加减保压系系统设定气压压控制泥水平平衡。3泥水平衡盾构构掘进二、盾构施工工工序泥水循环模式式——旁通模式这个模式使开开挖室里的泥泥浆逆向流动动。仅用于一些特殊情况况，泥浆门位置的的排浆口堵塞塞无法形成泥泥水循环，可可通过直接在在旁通循环模模式下，降低低P2.1泵转速减小排排浆流量，增增大进浆流量量直接通过排排口加浆冲洗洗（液位出现现上涨）。特特别是在开挖挖室内发生阻阻塞，或用于于清理盾构内内的排渣管道道。为了不让让泥浆充满开开挖室，气垫垫压力与泥浆浆\气垫界面液位位的控制仍需需维持。3泥水平衡盾构构掘进二、盾构施工工工序泥水循环模式式——反冲洗循环模式3泥水平衡盾构构掘进二、盾构施工工工序泥水循环——流量和液位的的控制对于掘进循环环，泥浆的循循环流量的目目的是携带渣渣土。为能够够携带渣土避避免沉淀，必必须具备一定定的流速，对对于不同的地地质，其要求求的流速是不不同的，与渣渣土的比重、、泥浆的粘度度有关。对于于泥浆的液位位，为避免泥泥水仓压力波波动太大，需需要保证气仓仓内液位的相相对稳定，液液位的稳定通通过调节进浆浆和出浆的流流量差值来实实现。流量的的调节，通过过增大进浆泵泵和出浆泵的的转速来实现现。由于携带带渣土的原因因，进浆流量量和出浆流量量存在一定的的差值，在保保证正常排浆浆流量的同时时，调节进出出浆泵的转速速，使气垫仓仓液位保持在在某一个中间间的稳定位置置。注意：在停机状态下下，需确认土土仓3个压力传感器器显示、气仓仓压力传感器器显示、液位位显示是否正正常。通过相相对关系比较较找出误差值值，给掘进过过程中的控制制提供参考。。3泥水平衡盾构构掘进二、盾构施工工工序泥水循环控制制泥浆的压力控控制泥浆的压力调调整是个被动动参数，为能能够保证足够够的流量，调调整泥浆泵的的转速，其泥泥浆泵的进出出口的压力均均因之而变化化。对于系统统压力，根据据泵的工作能能力，一般只只限制最高值值。泵的压力力随着管路的的延长、高程程、延程损失失的增加而增增大泥浆比重的调调整泥浆的进浆比比重，由地面面泥水处理厂厂控制，不同同开挖地质分分布，需用的的进浆比重也也不同。在保保证盾构正常常掘进情况下下，如果出浆浆比重很高，，通过弃浆后后直接给调浆浆池加水降低低进浆比重或或降低推进速速度来降低泥泥浆比重。一一般进浆比重重在1.05～1.25之间，出浆浆比重在1.1～1.4之间。针对（粉砂砂、粉砂＋＋粉土、淤淤泥质粘土土、粘土等等）复合地地层，一二二级旋流器器分离效果果差，经过过分离后的的浆液比重重常在1.35～1.5，粘度在20～24s。将进浆比比重降低到到1.25以下，项目目需投入大大量处理设设备、配件件或进行大大量的排浆浆直接会影影响项目成成本。考虑虑在开挖过过程中由于于进浆比重重大浆液携携带渣土差差，影响正正常掘进速速度同时会会照成欠挖挖。处理方式：：改变泥浆池池结构形式式可实现调调浆池内下下部浆液直直接排放；；在掘进过过程中直接接给P1.1泵进浆口加加水（每小小时在250m3左右）；通通过单环地地表沉降监监测数据（（前体和中中体上部沉沉降/隆起数据））、进浆比比重、掘进进速度进行行统计分析析确定最大大进浆比重重与掘进速速度关系；；常控制进浆浆1.3～1.44出浆1.40～1.55掘进速度20～10mm/min泥水分离设设备主要用用于将含有有渣土的泥泥水进行分分离，使渣渣土被分离离脱水后，，直接外运运，分离后后的泥水经经过调整重重新回到盾盾构使用。。选择泥水处处理设备时时，必须考考虑两个方方面：必须须能有效地地分离泥浆浆中的泥土土和水分；；必须具有有与推进速速度相适应应的处理能能力。泥水分离设设备由脱水水装置（预预分筛、振振动筛）、、旋流器器（一级、、二级旋流流器）、压压滤机/离心机等组组成。预分筛通过振动筛筛进行粗大大颗粒的分分离>2mm一级旋流器器＋脱水筛筛进行大约60µm的颗粒分离离二级旋流器器＋振动脱脱水筛进行大约20～30µm的颗粒分离离压滤机/离心机处理小于30µm的颗粒3泥水平衡盾盾构掘进二、盾构施施工工序泥水处理系系统——泥水分离设设备泥水分离设设备流程图图如下：3泥水平衡盾盾构掘进二、盾构施施工工序泥水处理系系统——泥水分离设设备流程脱水后的碴土浆液返回调浆池存储盾构机携碴浆液第一步预筛分第二步（一级旋流）第三步（二级旋流）第四步（压滤或离心分离）送至盾构循环使用3泥水平衡盾盾构掘进二、盾构施施工工序泥水处理系系统——泥水分离设备实际处处理流程盾构掘进需需用泥浆的的存储依据据参考单循循环掘进需需要循浆液液量（通常常参考系统统设计的最最大流量）），同时在在布置时要要考虑泥浆浆中悬浮物物的自流沉沉淀分离过过程。考虑虑粘土、淤泥质粉粉质粘土易易溶于水，，不宜分离离泥浆比重重高；砂质质粉土、粉粉砂、细沙沙可分离，，但对旋流流器磨损严严重，配件件费用投入入大。在有有条件情况况下弃浆处处理有时对对提高掘进进效率和减减少成本投投入直接有有效，泥浆存储储池根据现现场调浆不不同布置方方式也不一一样。3泥水平衡盾盾构掘进二、盾构施施工工序泥水处理系系统——泥浆存储池池S循环沉淀处理S型循环沉淀处理：采用自流沉淀方式，用于砂层效果比较好，池底标高一样，进浆泵口在池下部不宜降低比重同时排浆和清理池不方便。离心沉淀＋泵抽排

离心沉淀方式，短距离掘进效果好。使用费用投入大，采用泵进行抽排，同时需单独考虑弃浆池。高低池自流沉淀＋＋弃浆3泥水平衡盾盾构掘进二、盾构施施工工序泥水处理系系统——泥浆存储池池泥浆存储池池2400m3(分隔2个区）设置地面上上，泥浆存存储与自流流沉淀结合合，进行中中间隔离。。在P1.1泵吸口直接接进行加水水（250m3流量）调浆浆，弃浆池池3550m3（分隔2个区可单独独进行清理理）设置在地面面标高以下下，采用泥泥浆泵抽排排。在存储储池壁上安安装排浆球球阀直接进进行排浆，，弃浆池采采用泵抽排排弃浆。盾构推进时时的运输主主要是管片片和砂浆料料及其它辅辅助材料向向盾构作业业面的运输输。小直径径盾构一列列编组可满满足一个掘掘进循环，，大直径盾盾构主要考考虑管片和和注浆量问问题，单循循环要考虑虑两次运输输，基本上上列车由1节交流变频频机车、2节砂浆车、、2节管片车组组成。根据据单环掘进进时间和管管片安装时时间，考虑虑是否进行行两列编组组。大坡度变坡坡辅助措施施：始发坡度大大于5%同时存在大大的变坡轨轨线时，防防止溜车采采用卷扬机机辅助机车车进出运输输牵引。3泥水平衡盾盾构掘进二、盾构施施工工序配套设备——洞内水平运运输隧道盾构掘进过程中，管片及材料供应需要通过提升设备进行垂直运输及装卸。门吊配置主要考虑提升速度、单次需提升的最大重量。

配套设备——垂直运输同步注浆同步注浆是是通过盾尾内（外外）置注浆浆管，对开开挖直径与与管片外弧弧面间隙填充（图1），防止管片上上浮、控制制地表沉降降的主要措措施。同步注浆与盾构构掘进同时时进行，盾构一边边向前推进进，通过注注浆系统及盾尾尾的内置注注浆管，在在盾构向前前推进盾尾尾空隙形成成的同时，一边边不停地向向盾尾间隙隙加压注浆浆材料进行行的一种注注浆方法（（图2）。用不间间断的加压压，使注浆浆材料在充充入建筑间间隙后，没没有达到土土体相同强强度前，能能保持一定定的压力和和土体相当当，从而使使地面沉降降控制在最最小范围内内。常采用双泵四管路路（四注入入点）对称同时时注浆方式式。注浆可根据据需要采用用自动控制制或手动控控制方式，，自动控制制方式即预预先设定注注浆压力，，由控制程程序自动调调整注浆速速度，当注注浆压力达达到设定值值时，自行行停止注浆浆。手动控控制方式则则由人工根根据掘进情情况随时调调整注浆流流量、速度度、压力。壁后注浆壁后注浆可可分同步注注浆、及时时注浆、二二次注浆三三种形式。。二、盾构施施工工序图1图2同步注浆——注浆量注浆量的确确定是以盾盾尾建筑空空隙量为基基础并结合合地层、线线路及掘进进方式等考考虑适当的的饱满系数数，以保证证达到充填填密实的目目的。根据据地质渗透系系数，一般般情况下注注浆率为1.3～2.5，并应通过过地面沉降降监测进行行调节。同步注浆——注浆压力通常同步注浆压压力一般为为静止水土土压力＋0.1～0.2MPa，瞬间压力力为0.2～0.4Mpa。同步注浆——注浆速度注浆速度应应与盾构机机的掘进速速度相适应应，做到同同时开始及及结束。壁后注浆——同步注浆二、盾构施施工工序4壁后注浆——及时注浆滞后掘进，，通过管片片预留孔进进行二次注注浆填充间间隙。壁后注浆——二次注浆成型隧道发发生偏移、、地表沉降降等异常，，通过二次注注浆对前期期浆液进行行补充水平方向

盾构机位置姿态图

盾构机位置姿态数据

隧道设计轴线隧道里程

掘进方向控制采用隧道自动导向系系统和人工工测量辅助助进行盾构构姿态监测测二、盾构施施工工序方向控制与与调整原则则：以适应设计计线形为主主，适时纠纠偏；管片片以适应盾盾尾间隙为为主，兼顾顾设计线形形；曲线掘掘进可超前前设计曲线线提前调整整。掘进过程中中由PPS自动导向系系统测量盾盾构主机轴轴线和设计轴线线比较的相对位置置关系（水平平偏差、垂垂直偏差、、滚动角））。同时随着盾构推进同时进进行搬站和后视视基准点前前移，通过人工测量来来进行精确确定位。为为保证推进进方向的准准确可靠，，需要进行行人工测量量，以校核核自动导向向系统的测测量数据并并复核盾构构机的位置置、姿态，，确保盾构构掘进方向向的正确。。方向控制PPS隧道自动导导向系统组组成二、盾构施施工工序PPS导向系统组组成：由激光全站仪（测量角度度（水平和和垂直）和和距离的测测量仪器，，并能发射射出一束可可见红色激激光）、黄色盒（提供电源源和通讯））、倾斜仪（测纵坡和和滚动值））、无线电收发器、2个马达棱镜镜（前视局部坐标系系统反映主机的的水平、垂直、长度）、后视棱镜（后视点））、工业计算机、隧道掘进软软件（由软件计算盾盾构机的方方位和坐标标，并以图图表和数字字表格显示示出来）、、调制解调器器（把盾构机的位位置动态进进行传递形形成一个小小局域网））、TBM-PLC（盾构机的的数据是从从程序逻辑辑控制器（（PLC）输入）等等组成。原理示意图图如下：五组式推进油缸分区示意图四组式推进油缸布置图方向控制方向控制与与调整二、盾构施施工工序根据隧道设设计线路所所做的分段轴轴线拟合控控制计划、PPS导向系统反反映盾构姿态信息，，结合隧道道地层情况况，通过分分区操作盾盾构机的推推进油缸来来控制掘进进方向。在施工过过程中盾构构机推进方方向会偏离离设计轴线线并超过管管理警戒值值；需及时进行盾盾构机姿态态调整。推进油缸的的布置形式式:四组、五组组，常用设设计4组分区方式式进行控制制。调向的工具具：主要是靠靠各区域内内推进油缸缸推力的大大小来调向向，控制推推进油缸整整体推力在在圆周上的的分布，保保证盾构不不栽头情况况下延线路路轴线方向向递减。调向的依据据：导向系统统显示的偏偏差值，盾盾构机切口口环及盾尾尾在水平曲曲线和竖曲曲线距理论论轴线的偏偏差，同时时显示是盾盾构机调向向趋势。调向方法：依据导向向系统的偏偏差值，增增加与减小小相反方向向的几组油油缸的推力力来进行调调整，同时时需控制油油缸压力的的最大与最最小差值，，但调整时时要注意趋趋势的变化化，在方向向调整过程程中方向变变化趋势不不能太大，，这样有利利于管片安安装和有效效的防止调调向过快导导致盾构机机被卡的现现象。当主主机出现滚滚动偏值时时，通过改改变刀盘旋旋转方向、、降低转速速、增大扭扭矩和推力力等方式进进行纠正滚滚动偏差。。方向控制掘进方向控控制规划二、盾构施施工工序施工过程中中根据盾构构开挖地质质分布不同同会出现上上软下硬、、左右软硬硬不均，隧隧道设计线线路存在水水平、竖直直小曲线、、水平和竖竖直曲线同同时存在等等现象。照照成盾构主主机出现上上飘、栽头头、超设计计线路等问问题。根据据地质分布布、设计线线路、掘进进过程中数数据等需要要超前规划划盾构掘进进方向。一般情况根根据盾尾间间隙：小盾盾构掘进刀刀盘与盾尾尾姿态相对对设计轴线线偏差（转转角）控制制±50mm以内；根据据盾尾间隙隙大直径盾盾构掘进刀刀盘与盾尾尾姿态相对对设计轴线线偏差（转转角）控制制在±100mm以内。在曲线半径径盾构施工工时盾构对对外侧地层层是挤压的的状态，因因盾尾空隙隙的发生会会使地层向向隧道内侧侧位移，回回填压注压压力也会使使隧道产生生位移，因因此推进力力的反力会会使隧道向向曲线外侧侧位移，如如果隧道的的纵向刚度度和地层的的刚度过小小，会引起起管片和其其外地层的的过大位移移，以及使使土压超过过土体的被被动压力而而过大扰动动。曲线地地段的轴线线不好控制制，防止超超限可在曲曲线掘进过过程中，超超设计轴线线将设置预预偏量20～40mm，靠设计曲曲线内侧进进行。曲线设计中线盾构推进中心线盾构机向曲线内侧预偏20～40mm方向控制掘进方向控控制规划二、盾构施施工工序如11.65m盾构在水平平曲线和纵纵坡同时存存在施工段段，上软软下硬地质质分布：开开挖断面上上部为砂质质粉土、砂砂质粉土夹夹粉砂；开开挖断面为为粉砂、淤淤泥质粉质质粘土、淤淤泥质粘土土；开挖底底部为淤泥泥质粉质粘粘土、淤泥泥质粘土。。环号刀盘里程水平姿态竖直姿态滚动角

刀盘前体中体盾尾刀盘前体中体盾尾

857215.6125150181209-98-122-145-1543.40%907203.679122183257-201-198-181-1393.50%1087168.52962112174-180-224-277-3223.80%1117162.93868112167-180-212-248-2733.70%方向控制掘进方向控控制规划二、盾构施施工工序成型隧道照照片二、盾构施施工工序方向控制掘进方向控控制规划二、盾构施施工工序方向控制掘进方向控控制规划方向控制掘进控制二、盾构施施工工序方向控制掘进控制二、盾构施施工工序6管片安装二、盾构施施工工序管片形式及及拼装方式式目前在地铁隧道道盾构施工工中，主要采用标准环环和转弯环环管片对设设计隧道平平纵曲线拟合。。管片一般分为标标准环、左左转弯环、、右转弯环环三种管片片，每环管管片一般由由六块管片片组成，三三块标准块块，两块邻邻接块，一一块封顶块。宽度有有1.0m、1.2m、1.5m。用于公路隧隧道大直径径盾构施工工中，主要要采用双面面楔形通用用楔型管片片对设计隧隧道轴线拟拟合。每环环管片一般般由9块或8块组成，6块或5块标准块，，两块邻接块，1个封顶块组成。宽宽度有1.5m、1.8m、2m，楔形量在在35～55mm。管片按装方方式有：通通缝拼装、、错缝拼装装。所有衬砌的纵缝缝成一直线的情情况称之为通缝缝拼装，相邻两两环间纵缝相互互错开的情况称称之为错缝拼装装。考虑隧道管管片成型后的整整体刚度和止水水效果通常采用用错缝拼装方式式。管片选型原则以适应盾尾间隙隙为主，兼顾设设计线形；管片片选型适合盾构构姿态；管片是在盾尾内拼装装，管片平面应尽量垂直直于盾构机轴线线，推进油缸最大大行程与最小行行程差越小越好好，这样可以使管片受力力均匀，掘进时时不会产生管片片破损。同时也也兼顾管片与盾盾尾之间地间隙隙，避免盾构机机与管片发生碰碰撞而损坏管片片。管片安装顺序不管是点位选择择在下部、上部部还是两侧。点点位选择后，原原则上要从下部部位置的管片开开始安装，依次次安装相邻的管管片，最后进行行封顶块安装。。管片安装存在问问题盾尾与管片间隙过过小，掘进过程程中照成管片破破损、裂纹渗水、错台、前后管片螺栓孔无法法对齐、止水条损坏等等问题。管片安装质量控控制措施加强管片生产过过程质量控制，，结合施工地质质情况、线路曲曲线，考虑掘进进推力分布不均均等原因照成管管片破损，可提提供管片本身强强度（常采用C50，可提供到C55强度）根据盾尾间隙进进行管片点位选选择，记录掘进进完成、和管片片安装完成间隙隙情况。避免管管片破损及油脂脂密封损坏。根据油缸行程差差进行管片拼装装点位选择，尽尽量较小油缸差差值，控制盾构构主机与管片的的相对空间位置置关系。熟悉的操作司机机和良好机械性性能，提高管片片拼装质量和速速度。严格三道复紧等等制度，确保管管片拼装成环质质量；制定详细的管片片修补方案，管管片发生破损后后及时修补，确确保防水效果。。6管片安装二、盾构施工工工序盾构到达流程:7盾构到达二、盾构施工工工序盾构到达施工包包括：盾构到达前的准准备、盾构机掘掘进到达段至进进洞段施工、盾盾构过站或拆机机等工作内容。盾构到达前的工作包包括：到达线路复测测、工作井端头加固、到到达段降水井施施工、接收台施施工、洞门密封封装置安装、盾盾构接收场地硬化等工作。端头加固、降水井工作井盾构到达地质情情况通常采用搅搅拌桩+高压旋喷桩+深井降水方式，，进行洞门端头头区域的土层改改良和加固区域域周围施工降水水井降水。在洞门破除前进行行钻孔取芯效果果检查，加固体及及洞门周围的地地下水位降至洞洞门底部标高以以下。接收台根据测量盾构和和洞门的相对轴轴线，进行接收收机的定位接收台可采用直直接现浇混凝土土、钢构架方式式。洞门密封安装在进行盾构机到到达工作井进行行洞门凿除前，，进行洞门密封封装置的安装。。完成后在扇形形板上焊接钢丝丝绳固定环，采采用直径12的钢丝绳从8点向下延圆周方方向穿，过顶部部在从4点位置穿出，两两端采用3～5T导链挂好。7盾构到达——盾构到达前工作作二、盾构施工工工序7盾构到达——盾构到达施工工作盾构机掘进到达段至至进洞段施工内内容包括：盾构构掘进至到达段段姿态调整及掘掘进参数控制、、管片壁后二次次注浆、洞门凿凿除、盾构机推推出洞门等。盾构姿态复核测测量在盾构距离到达达洞门100m处开始对PPS导向系统进行复复核测量，利用用在贯通前线路路复测的结果及及时纠正偏差，，并结合实测的的竖井洞门位置置适当调整隧道道贯通时的盾构构姿态；确保盾盾构机按设计线线路从到达口进进入工作井接收收台上。盾构进进洞时其刀盘平平面偏差允许值值：平面≤±20mm、高程15～30mm。到达洞门复核测测量为准确掌握到达达洞门施工情况况，在盾构贯通通前对盾构到达达洞门进行复核核测量，测量项项目包括：洞门门中心位置偏差差、洞门全圆、、半径等。必要要时根据测量结结果对洞门进行行相应的处理。。盾构姿态调整根据盾构姿态测测量和洞门复测测结果，逐渐将将盾构姿态调整整至预计的位置置。确定盾构贯贯通姿态时，