盾构法隧道结构

地下建筑结构主讲教师：xx第10章盾构法隧道结构第10章盾构法隧道结构盾构法(shieldmethod)采用盾构为施工机具，在地层中修建隧道和大型管道的一种暗挖式施工方法。施工时在盾构前端切口环的掩护下开挖土体，在盾尾的掩护下拼装衬砌（管片或砌块）。在挖去盾构前面土体后，用盾构千斤顶顶住拼装好衬砌，将盾构推进到挖去土体空间内，在盾构推进距离达到一环衬砌宽度后，缩回盾构千斤顶活塞杆，然后进行衬砌拼装，再将开挖面挖至新的进程。如此循环交替，逐步延伸而建成隧道。第10章盾构法隧道结构

历史和发展用盾构法修建隧道已有150余年的历史。最早进行研究的是法国工程师M.I.布律内尔，他由观察船蛆在船的木头中钻洞，并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发，在1818年开始研究盾构法施工，并于1825年在英国伦敦泰晤士河下，用一个矩形盾构建造世界上第一条水底隧道(宽11.4米、高6.8米)。在修建过程中遇到很大的困难，两次被河水淹没，直至1835年，使用了改良后的盾构，才于1843年完工。其后P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底,用一个直径2.2米的圆形盾构建造隧道。1847年在英国伦敦地下铁道城南线施工中，英国人J.H.格雷特黑德第一次在粘土层和含水砂层中采用气压盾构法施工，并第一次在衬砌背后压浆来填补盾尾和衬砌之间的空隙，创造了比较完整的气压盾构法施工工艺，为现代化盾构法施工奠定了基础，促进了盾构法施工的发展。

第10章盾构法隧道结构

20世纪30～40年代，仅美国纽约就采用气压盾构法成功地建造了19条水底的道路隧道、地下铁道隧道、煤气管道和给水排水管道等。从1897～1980年，在世界范围内用盾构法修建的水底道路隧道已有21条。德、日、法、苏等国把盾构法广泛使用于地下铁道和各种大型地下管道的施工。1969年起，在英、日和西欧各国开始发展一种微型盾构施工法，盾构直径最小的只有1米左右,适用于城市给水排水管道、煤气管道、电力和通信电缆等管道的施工。第10章盾构法隧道结构

中国于第一个五年计划期间，首先在辽宁阜新煤矿，用直径2.6米的手掘式盾构进行了疏水巷道的施工。中国自行设计、制造的盾构，直径最大为11.26米，最小为3.0米。正在修建的第二条黄浦江水底道路隧道，水下段和部分岸边深埋段也采用盾构法施工，盾构的千斤顶总推力为108兆牛，采用水力机械开挖掘进。在上海地区用盾构法修建的隧道，除水底道路隧道外，还有地铁区间隧道、通向河海的排水隧洞和取水管道、街坊的地下通道等。

第10章盾构法隧道结构

盾构法的优越性盾构法施工得到广泛使用，因其具有明显的优越性；①在盾构的掩护下进行开挖和衬砌作业，有足够的施工安全性；②地下施工不影响地面交通,在河底下施工不影响河道通航；③施工操作不受气候条件的影响；④产生的振动、噪声等环境危害较小；⑤对地面建筑物及地下管线的影响较小。

第10章盾构法隧道结构

盾构隧道适用于软土地区埋深大的隧道工程，可穿越江河、湖泊、海底、地面建筑物和地下管线密集区的下部。盾构是这种施工方法中最主要的施工机具，它是一个既能支撑地层压力又能在地层中推进的钢筒结构体——隧道掘进机。目前，盾构法建造的隧道主要用于水底公路隧道、地铁区间隧道、电力电讯隧道、市政管线隧道和进水排水隧道等地下工程。

第10章盾构法隧道结构图10.1盾构隧道示意图盾构机图片附1：武汉长江隧道工程

武汉长江隧道工程位于武汉长江大桥、长江二桥之间，建成后将成为连通武汉市长江两岸中心城区的过江交通主干道。隧道起于汉口大智路铭新街平交口，止于武昌友谊大道东侧，与规划的沙湖路衔接。总建筑长度3630米，其中东线隧道长3295米，西线隧道长3303.6米，每线各设2车道，宽7米。并在汉口端设胜利街右进隧道匝道、天津路右出隧道匝道，在武昌端设友谊大道南北方向右进匝道和右出匝道各两条，疏解交通车流。

附1：武汉长江隧隧道工程工程概算总投投资20.486亿。隧道的越越江段为两条条各长约2537米的圆形断面面隧道，内径径10米，采用盾构构法施工，两两台盾构机均均由武昌工作作井始发向汉汉口方向掘进进；两岸段为为双线矩形断断面，两端引引道段为U形断面，采用用明挖法施工工。附1：武汉长江隧隧道工程武汉长江隧道道于2004年11月开工，预计计2008年8月建成通车。。工程采用并并肩的东线、、西线两台盾盾构机，按安安全间距分先先后从江南向向江北掘进。。东线的“长长江一号”盾盾构机率先投投入使用，进进入长达2538米的盾构施工工段。“长长江一号”盾盾构机为高性性能复合式泥泥水平衡盾构构机，直径11.38米、长57米、重1100吨，是目前世世界上最先进进的隧道掘进进机。“长江江一号”盾构构机将穿越宽宽约1400米的高水压、、强透水的长长江江底地层层，最深施工工处在水下近近60米，施工难度度堪称国内之之最。长江隧道北出出口长江隧道南出出口武汉长江隧道道工程开挖现现场掘进中的长江隧道工程程第10章盾构法隧隧道结构盾构法隧道的的设计内容基基本上可以分分为三个阶段段进行：第一阶段为隧隧道的方案设设计，以确定定隧道的线路路、线形、埋埋置深度以及及隧道的横断断面形状与尺尺寸等；第二阶段为衬衬砌结构与构构造设计，其其中包括管片片的分类、厚厚度、分块、、接头形式、、管片孔洞、螺孔等；第三阶段为管管片内力的计计算及断面设设计。第10章盾构法隧隧道结构本章主要介绍绍以下内容：：1.盾构的构造、、分类与选型型及适用范围围；2.盾构隧道衬砌砌断面的型式式与选型、衬衬砌分类、衬衬砌防水；3.盾构施工的准准备工作，盾盾构的推进、、隧道衬砌的的拼装及衬砌砌壁后的压浆浆；4.盾构掘进中的的辅助施工方方法；5.工程实例。第10章盾构法隧隧道结构图10.2§10.1盾构的构造、、分类和选型型§10.1.1盾构的基本构构造一盾构的外形形和材料1.盾构的外形盾盾构的外形就就是指盾构的的断面形状，，有圆形、双双圆、三圆、、矩形、马蹄蹄形、半圆形形或与隧道断断面相似的特特殊形状等。。2.制造盾构的材材料盾盾构主要要用钢板（单单层厚板或多多层薄板）制制成，钢板一一般用A3钢。钢板间连连接可采用焊焊接和铆接两两种方法，大大型盾构考虑虑到水平运输输和垂直吊装装的困难，可可制成分体式式，到现场进进行就位拼装装，部件的连连接一般采用用定位销定位位，高强度螺螺栓联接，最最后焊接成型型。§10.1盾构的构造、、分类和选型型二、盾构的基基本构造（一）盾壳盾盾构的壳壳体由切口环环、支撑环和和盾尾三部分分构成，外壳壳采用钢板焊焊接成整体，，如图所示。。1.切口环部分它它位于盾构构的最前端，，用于开挖和和挡土，施工工时切入地层层并掩护开挖挖作业。切口口环前端设有有刃口，以减减少切土时对对地层的扰动动。切口环的的长度主要取取决于支撑、、开挖方法以以及挖土机具具和操作人员员的工作回旋旋余地。2.支撑环部分它它是盾构的的主体，内部部装有千斤顶顶、举重臂、、真圆保护器器等各种设备备，它紧接于于切口环后，，位于盾构的的中部，是一一个刚性较好好的圆环结构构。地层土压压力、所以千千斤顶的顶力力以及切口、、盾尾、衬砌砌拼装时传来来的施工荷载载均由支撑环环承担。3.盾尾部分盾盾尾一般由盾盾构外壳钢板板延长构成，，主要用于掩掩护隧道衬砌砌的安装工作作。盾尾末端端设有密封装装置，以防止止水、土及注注浆材料从盾盾尾与衬砌之之间进入盾构构内。盾尾钢钢壳厚度从结结构上考虑尽尽可能减薄，，但它除承受受土压力外，，遇到纠偏及及弯道施工时时，还有难以以估计的施工工荷载，受力力复杂，所以以其厚度应综综合考虑上述述因素。§10.1盾构的构造、、分类和选型型（二）推进系系统盾构的推进系系统由液压设设备和盾构千千斤顶组成。。千斤顶数量量由设计总推推力和千斤顶顶类型确定，，其直径宜小小不宜大，故故采用高压液液压系统提供供动力，其位位置应均匀地地安装在盾壳壳支撑环的内内周，方向与与隧道轴线平平行。（三）正面支支撑系统开挖面支撑系系统类型有千千斤顶类、刀刀盘面板类和和网格类。此此外，采用气气压法施工时时由压缩空气气提供的压力力也可使开挖挖面保持稳定定。开挖面支支撑上常设有有土压计，以以监测开挖面面土体的稳定定性。（四）衬砌拼拼装系统衬砌拼装系统统的主要设备备为衬砌拼装装器（俗称举举重臂）和真真圆保持器。。衬砌拼装器器是一种专用用的机械手，，用于钳住管管片并使其平平转、升举和和旋转，使使管片能按预预定的位置就就位，并安全全、迅速地拼拼装成环。一一般设置在盾盾尾或支撑环环内，也可安安装在车架上上。真圆保持持器是使隧道道管片保持真真圆的装置。。§10.1盾构的构造、、分类和选型型（五）液压系系统液液压系统由高高压油泵、油油马达、油箱箱、液压阀及及管路等组成成，为千斤顶顶、举重臂和和大刀盘等提提供动力。一一般油泵和油油箱设在盾构构后面的车架架上。

（六六）操作系统统操操作系系统控制盾构构掘进机的工工作状态。§10.1盾构的构造、、分类和选型型§10.1.2盾构的分类和和适用范围盾构可可按开开挖方方式、、挡土土方式式及其其工作作加压压的方方式分分类，，如下下表所所示：：按开挖方式分类按挡土形式分类按工作面加压方式分类1.手掘式盾构

2.半机械式盾构

3.机械式盾构1.开放式

2.密闭式1.气压式

2.泥水加压式

3.削土加压式

4.加水式

5.加泥式

6.高浓度泥水加压式§10.1盾构的的构造造、分分类和和选型型一、手手掘掘系统统盾构构1.手掘式式盾构构手手掘盾盾构是是最原原始的的一类类盾构构，其其构造造简单单，配配备较较少，，造价价低，，目前前在地地质条条件较较好的的工程程中仍仍广泛泛使用用。盾盾构顶顶部有有活动动前檐檐以支支护上上部土土体。。挖土土由人人工从从上往往下进进行，，每隔隔2～3m设一作作业平平台，，可适适应各各种复复杂地地层，，开挖挖面可可根据据地质质条件件全部部敞开开，也也可采采用正正面支支撑，，随开开挖随随支撑撑。施施工人人员可可观察察到地地层变变化情情况，，遇到到桩、、孤石石等地地下障障碍物物时，，比较较容易易处理理，容容易进进行盾盾构纠纠偏，，也便便于在在曲线线段施施工。。§10.1盾构的的构造造、分分类和和选型型2.挤压式式盾构构挤挤压式式盾构构分为为全挤挤压及及半挤挤压两两种，，前者者将手手掘式式盾构构的开开挖工工作面面用胸胸板封封闭起起来，，把土土层挡挡在胸胸板外外，没没有水水土涌涌入及及土体体坍塌塌的危危险，，并省省去了了出土土工序序。后后者在在封闭闭胸板板上局局部开开孔，，土体体从孔孔中挤挤入盾盾构，，装车车外运运，省省去了了人工工开挖挖，劳劳动条条件比比手掘掘式盾盾构大大为改改善，，效率率也成成倍提提高。。挤压压式盾盾构仅仅适用用于软软弱可可塑的的粘性性土层层。§10.1盾构的的构造造、分分类和和选型型3.网格式式盾构构网网格格式盾盾构在在开挖挖面装装有钢钢制的的开口口格栅栅，当当盾构构向前前推进进时，，土被被网格格切成成条状状，进进入盾盾构后后运走走，当当盾构构停止止推进进时，，网格格起到到挡土土的作作用，，有效效地防防止开开挖面面坍塌塌。这这种盾盾构对对土体体的挤挤压作作用比比挤压压式小小，因因而引引起的的地表表变形形也小小些。。网格格式盾盾构只只适用用于软软弱可可塑的的粘性性土层层，当当地层层含水水时，，尚需需要辅辅以降降水、、气压压等措措施。。§10.1盾构的的构造造、分分类和和选型型二、半半机机械式式盾构构在在手掘掘式盾盾构正正面装装上挖挖土机机械和和出土土装置置，即即成为为半机机械式式盾构构。挖挖土装装置有有铲斗斗式、、切切削式式和混混合式式三种种形式式。铲铲土式式适用用于粘粘土和和砂砾砾混合合层，，切削削式适适用于于硬粘粘土和和硬砂砂土层层，混混合式式适用用于自自立性性较好好的土土层。。如遇遇土质质坚硬硬可安安装软软岩掘掘进机机的切切削头头子。。其适适用范范围基基本上上与手手掘式式盾构构一样样。§10.1盾构的的构造造、分分类和和选型型三、机机械械系统统盾构构1.机械式式盾构构在在手手掘式式盾构构的切切口环环部分分，安安装与与盾构构直径径大小小相同同的旋旋转大大刀盘盘，对对土体体进行行全断断面面开挖挖的盾盾构，，称为为机械械式盾盾构。。它适适用于于各类类土层层，尤尤其适适用于于极易易坍塌塌的砂砂性土土层中中的长长隧道道，可可连续续掘进进挖土土。由由刀盘盘切削削产生生的土土经过过刀盘盘上的的预留留槽口口进入入土舱舱，提提升和和流入入漏斗斗后，，再通通过传传送带带运人人出土土车。。这类类盾构构有作作业环环境好好、省省力、、省时时、省省工、、效率率高、、后续续设备备多、、发生生偏差差时难难纠偏偏、造造价高高等特特点。。§10.1盾构的的构造造、分分类和和选型型2.泥水加加压盾盾构泥泥水水加压压盾构构就是是在机机械式式盾构构大刀刀盘后后面设设置一一道隔隔板，，隔板板与刀刀盘之之间作作为泥泥水室室，，在开开挖面面和泥泥水室室中充充满加加压的的泥水水，通通过加加压作作用，，保证证开挖挖面土土体的的稳定定。盾盾构推推进时时开挖挖下来来的土土体进进入泥泥水室室，由由搅拌拌装置置进行行搅拌拌，搅搅拌后后的高高浓度度泥水水用流流体输输送系系统送送出地地面，，把送送出的的浓泥泥水进进行水水土分分离，，然后后把分分离后后的泥泥水再再送入入泥水水室，，不断断循环环使用用，其其全部部工程程均由由中央央控制制台综综合管管理，，可实实现施施工自自动化化。其其适用用于以以砂性性土为为主的的洪积积地层层，也也较适适用于于以粘粘性土土为主主的冲冲击地地层，，但泥泥水处处理费费用较较高。。§10.1盾构的的构造造、分分类和和选型型3.土压平平衡盾盾构土土压平平衡盾盾构前前端有有一个个全断断面切切削刀刀盘，，盾构构的中中心或或下部部有长长筒形形螺旋旋运输输机的的进土土口，，其出出土口口在密密封舱舱外。。所谓谓土压压平衡衡，就就是用用刀盘盘切削削下来来的土土，如如同压压缩空空气或或泥水水一样样充满满整个个密封封舱，，并保保持一一定压压力来来平衡衡开挖挖面的的土压压力。。其适适用于于变形形较大大的淤淤泥、、软弱弱粘土土、粘粘土、、粉质质粘土土、粉粉砂、、粉细细砂等等土层层。§10.1盾构的的构造造、分分类和和选型型§10.1.3盾构隧隧道衬衬砌一、衬衬砌断断面的的形式式与选选型（一））断面面形式式根根据隧隧道的的使用用要求求、施施工技技术的的可能能、外外围土土层的的特性性、隧隧道受受力等等因素素，其其断面面一般般有圆圆形、、矩形形、半半圆形形、马马蹄形形等多多种形形式，，最常常用衬衬砌的的断面面形式式是圆圆形。。因因为圆圆形隧隧道衬衬砌断断面有有以下下优点点：（（1）可可以等等同地地承受受各方方向的的外部部压力力。尤尤其是是在饱饱和含含水软软土地地层中中修建建地下下隧道道，由由于顶顶压、、侧压压较为为接近近、更更可显显示出出圆形形隧道道断面面的优优越性性。（（2）施施工中中易于于盾构构推进进。（（3）便便于管管片的的制作作、拼拼装。。（（4）盾盾构即即使发发生转转动，，对断断面的的利用用也毫毫无妨妨碍。。§10.1盾构的的构造造、分分类和和选型型（二））内内部使使用限限界的的确定定隧道内内部轮轮廓的的净尺尺寸应应根据据建筑筑限界界或工工艺要要求并并考虑虑曲线线影响响及盾盾构施施工偏偏差和和隧道道不均均匀沉沉降来来决定定。对对于地地铁，，为了了确保保列车车安全全运行行，凡凡接近近地铁铁线路路的各各种建建筑物物（隧隧道衬衬砌、、站台台）及及设备备、管管线，，必须须与线线路保保持一一定距距离。。因此此，应应根据据线路路上运运行的的车辆辆在横横断面面上所所占有有的一一定空空间，，正确确决定定内部部使用用限界界。1.车辆限限界车车辆辆限界界是在在平、、直线线路上上运行行中的的车辆辆可能能达到到的最最大运运动包包迹线线，就就是车车辆在在运行行中横横断面面的极极限位位置，，车辆辆任何何部分分都不不得超超出这这个限限界。。2.建筑限限界建建筑限限界是是决定定隧道道内轮轮廓尺尺寸的的依据据，是是在车车辆限限界以以外一一个形形状类类似的的限界界。任任何固固定的的结构构、设设备、、管线线都不不得侵侵入这这个限限界以以内。。建筑筑限界界是由由车辆辆限界界外增增加适适量安安全间间隙来来求得得的，，其值值一般般为150～200mm。§10.1盾构的的构造造、分分类和和选型型三）单单双双层衬衬砌的的选用用应应根根据隧隧道的的功能能、外外围土土层的的特点点、隧隧道受受力等等条件件，分分别选选用单单层装装配式式衬砌砌，或或在在单层层装配配式衬衬砌内内再浇浇筑整整体式式混凝凝土、、钢筋筋混凝凝土内内衬的的双层层衬砌砌。双双层衬衬砌施施工周周期长长，造造价贵贵，且且它的的止水水效果果在很很大程程度上上还是是取决决于外外层衬衬砌的的施工工质量量、渗渗漏情情况，，所以以只有有当隧隧道功功能有有特殊殊要求求时，，才选选用双双层衬衬砌。。通常常在满满足工工程使使用要要求的的前提提下，，应优优先选选用单单层装装配式式钢筋筋混凝凝土衬衬砌。。单层层预制制装配配式钢钢筋混混凝土土衬砌砌的施施工工工艺简简单，，工程程施工工周期期短，，节省省投资资。§10.1盾构的构造、分类类和选型二、衬砌分类1.铸铁管片铸铸铁管管片强度高，易铸铸成薄壁结构，管管片重量轻，搬运运安装方便，管片片精度高外形准确确，防水性能好。。但加工设备要求求高，造价大。该该管片需翻砂成型型后用大型金属切切削机械加工。§10.1盾构的构造、分类类和选型图10.3铸铁管片§10.1盾构的构造、分类类和选型2.钢管片主主要用型钢钢或钢板焊接加工工而成，其强度高高、延性好、运输输安装方便，精度度稍低于铸铁管片片。但在施工应力力作用下易变形，，在地层内也易锈锈蚀。§10.1盾构的构造、分类类和选型3.钢筋混凝土管片该该种材料制作而成成的管片有一定强强度，加工制作比比较容易，耐腐蚀蚀，造价低，是最最常用的管片形式式。但较笨重，在在运输、安装施工工工程中易损坏。。§10.1盾构的构造、分类类和选型图10.4钢筋混凝土管片§10.1盾构的构造、分类类和选型4.挤压混凝土衬砌这这是一类新工艺，，盾尾后部设有相相连接的滑模台车车，盾构推进时混混凝土泵同时向盾盾尾连续压注混凝凝土，形成衬砌，，并兼作盾构推进进的后座。这类衬衬砌的施工速度比比拼装衬砌快，防防水效果更好，造造价也低。§10.1盾构的构造、分类类和选型三、衬砌防水（一）衬砌管片自自身防水管管片自身防水水主要靠提高混凝凝土抗渗能力和管管片制作精度实现现。钢筋混凝土管管片的抗渗等级应应根据隧道埋深及及地下水压力确定定，一般要求达到到S4～S8，混凝土级配需选选用干硬性密实级级配，且可掺入塑塑化剂，调整级配配，增加混凝土的的和易性，严格控控制水灰比，一般般不大于0.4。浇筑、养护、堆堆放和运输中应严严格执行质量管理理。近年来研制成成功的渗透型外防防水涂料，可用于于改善管片混凝土土的抗渗性能。§10.1盾构的构造、分类类和选型（二）拼装接缝缝防水1.密封垫防水

目前前已普遍使用弹性性密封橡胶条防水水，并以粘结力强强、延伸性好、耐耐久、能适应一定定量

变形的防水水材料嵌缝。弹性性密封垫防水条由由天然橡胶、合成成橡胶等制作，近近年来又采用了防防水性能好的遇水水膨胀橡胶。防水水条在管片拼装前前粘贴于接缝面的的预留沟槽内。§10.1盾构的构造、分类类和选型2.嵌缝放水嵌嵌缝防水水作业一般在管片片拼装完成和变形形已达到相对稳定定时进行。管片内内弧面边缘留有嵌嵌缝槽，嵌缝材材料可选用乳胶水水泥、环氧树脂和和焦油聚氨酯材料料等。最近研制成成功的遇水膨胀嵌嵌缝膏是一种较好好的嵌缝材料。3.螺栓孔防水管管片上上的螺栓孔也易渗渗漏水，需要采取取措施加以密封。。常见的做法是在在螺栓上穿上由合合

成树脂或合成成橡胶类材料制作作的圆环形密封垫垫，然后拧紧螺母母，使其充填或覆覆盖螺孔壁与螺杆杆之间的空隙，堵堵塞漏水通道。§10.2隧道法施工盾构法施工是在盾盾构保护下建造隧隧道的一种施工方方法。其特点是掘掘进地层、出土运运输、衬砌拼装、、接缝防水和盾尾尾间隙注浆充填等等主要作业都在盾盾构保护下进行，，同时需要随时排排除地下水和控制制地面沉降，因而而盾构法施工是一一项施工工艺技术术要求高、综合性性强的施工方法。。

盾构法施工的的主要施工程序：：

（1）建造竖井或基坑坑，作为盾构施工工的工作井；（（2）盾构掘进机安装装就位；

（3）盾构出洞口处的的土体加固处理；；

（4）初推段盾构掘进进施工，即包括推推进、出土、运土土、衬砌拼装、盾盾尾注浆、轴线测测量等；

（5）盾构掘进机设备备转换，即增加装装有动力、电器、、辅助工艺设备的的后车驾；（（6）隧道连续掘进施施工；

（7）盾构接收井洞口口的土体加固处理理；

（8）盾构进入接收井井，并运出地面。。§10.2隧道法施工§10.2.1盾构法施工的准备备工作一、盾构拼装和和拆卸的工作井在在盾构施工段的的始端和终端，要要建造竖井或基坑坑，用以进行盾构构安装和拆卸。如如果盾构推进线路路特别长时，还应应设置检修工作井井。这些竖井或基基坑都应尽量结合合隧道规划线路上上的通风井、设备备井、地铁车站、、排水泵房、立体体交叉、平面交叉叉、施工方法转换换处等需要来设置置。作为拼装和拆拆卸用的竖井，其其建筑尺寸应根据据盾构装、拆及施施工来确定。盾构构拆卸井要满足起起吊、拆卸工作的的方便，其要求一一般比拼装稍低，，但应考虑留有进进行洞门与隧道外外径间空隙充填工工作的余地。§10.2隧道法施工二、盾构基座盾盾构基座在井内内用作安装及稳妥妥地搁置盾构，更更重要的是通过设设在基座上的导轨轨使盾构在施工前前获得正确的导向向。因此，导轨需需要根据隧道设计计、施工要求定出出的平面及高程位位置进行测量定位位。基座可以采用用现浇钢筋混凝土土或钢结构。导轨轨一般布置在盾构构下部的90o范围内，由两根或或多根钢轨组成。。基座除受盾构自自重外，还应考虑虑盾构切入地层后后，进行纠偏时产产生的集中荷载。。§10.2隧道法施工三、盾构进出洞洞技术盾盾构进出洞洞是盾构法施工的的重要环节，涉及及到竖井洞门的形形式和盾构切口内内设备的布置，对对地面沉降及隧道道的防水都有很大大的影响。进出洞洞问题处理的好，，能减少许多"后患"，保证施工速度和和安全。1.盾构进出洞方法a.临时基坑法b.逐步掘进法c.工作井进出洞法2.临时封门的构造形形式a.钢结构封门b.砖石或混凝土封门门§10.2隧道法施工四、盾构后座盾盾构刚开始掘进进时，其推力要靠靠工作井井壁来承承担。因此，在盾盾构与井壁之间需需要传力设施，此此设施称为后座。。通常采用隧道衬衬砌管片或专用顶顶块与顶撑作后座座。后座衬砌与后后座井壁之间的空空隙，一般采用浇浇筑低标号混凝土土来填平，使盾构构推力均匀地传给给后座壁，将来拆拆除后座衬砌也较较方便。当盾构向向前掘进达到一定定距离，盾构顶力力可由隧道衬砌与与地层间摩阻力来来承担时，后座即即可拆除。§10.2隧道法施工§10.2.2盾构推进一、盾构开挖方方法1.敞开式开挖手手掘掘式及半机械式盾盾构均为敞开式开开挖。这种方式适适用于地质条件好好，开挖面在掘进进中能维持稳定或或在有辅助措施时时能维持稳定的情情况。其开挖程序序一般是从顶部开开始逐层向下挖掘掘。若土质较差，，还可以借助支撑撑千斤顶加撑板对对开挖面进行临时时支撑。根据其切切口长度，每环可可分几次开挖和推推进。2.网格式开挖

网格格式开挖由网格梁梁与隔板将开挖面面分成许多格子。。开挖面的支撑作作用时由土的粘聚聚力和网格厚度范范围内的阻力产生生的。当盾构推进进时，克服这项阻阻力，土体就从格格子里呈条状挤出出来。要根据土的的性质，调节网格格的开挖面积。采采用网格式开挖时时，在所有千斤顶顶缩回之后，会产产生较大的盾构后后退现象，导致地地表沉降，因此施施工时要防止盾构构后退。§10.2隧道法施工工3.挤压式开挖挖全全挤压压式和局部部挤压式开开挖，由于于不出土或或只部分出出土，对土土层有较大大的扰动，，在考虑施施工轴线时时，应尽量量避开地面面建筑物。。局部挤压压施工时，，要严格控控制出土量量，以减少少和控制地地表变形。。全挤压施施工时，盾盾构把四周周一定范围围内的土体体挤压密，，由于只有有上部有自自由面，所所以大部分分土体被挤挤向地表，，部分则挤挤向盾尾及及盾构下部部，建筑空空隙自然得得到充填。。4.机械切削开开挖使使用用机械式盾盾构进行开开挖，它适适用于各类类土层，尤尤其适用于于极易坍塌塌的砂性土土层的长隧隧道，可连连续掘进挖挖土。由旋旋转刀盘切切削产生的的渣土经过过刀盘上的的预留槽口口进入土舱舱，提升和和流入漏斗斗后，在通通过传送带带运人出土土车。目前前采用的泥泥水加压盾盾构、土压压平衡盾构构是这种开开挖方式的的典型例子子。§10.2隧道法施工工二、施工工管理1.土压平衡式式盾构土土压平衡式式盾构的施施工管理是是通过排土土机构的机机械控制方方式进行，，这种排土土机构可以以调整排土土量，使之之与挖土量量保持平衡衡，以避免免地面沉降降或对附近近构筑物造造成影响。。2.加泥式或加加泥浆式盾盾构加加泥泥或加泥浆浆式盾构为为了确保开开挖面的稳稳，在盾构构推进时进进行排土量量管理和土土压管理。。排土量管管理以使掘掘进量和排排土量之间间取得平衡衡为目的；；土压管理理以通过土土压计测出出密封舱内内的泥土压压力来保持持土压力平平衡为目的的。§10.2隧道法施工工3.加水式盾构构加加水式盾盾构施工法法的开挖面面稳定管理理有两种方方式：一是是不间断地地掌握盾构构掘进中的的掘土量量和排土量量之间的关关系，从而而将密封舱舱内的切削削土的积存存量保持在在最佳状态态的排土率率管理；二二是保证同同地下水压压力取得平平衡的附加加水压力管管理。4.泥水加压平平衡式盾构构泥泥水加压压式盾构一一面要保持持泥水压力力来平衡作作用于开挖挖面的外部部压力，一一面又要向向前推进进，所以要要对开挖面面泥水压力力、密封舱舱内的土压压力，以及及同掘土量量平衡的出出土量等进进行必要的的检测和管管理。§10.2隧道法施工工三、盾构构操纵与纠纠偏1.盾构的操纵纵与偏向盾盾构操纵，，主要是使使盾构运动动轨迹始终终在设计轴轴线容许偏偏差值范围围内，达到到隧道衬砌砌拼装在理理想的位置置上的目的的。盾构在在地层中推推进时，导导致偏向的的因素很多多，主要有有：a.地质条件的的因素由由于于地层土质质不均匀，，以及地层层有卵石或或其它障碍碍物，造成成正面及四四周的阻力力不一致。。b.机械设备的的因素各各千千斤顶工作作不同步，，由于加工工精度误差差造成伸出出阻力不一一致，盾构构外壳形状状误差、设设备在盾构构内安置偏偏重于某一一侧，千斤斤顶安装后后轴线不平平行。c.施工操作的的因素部部分分千斤顶使使用频率过过高，导致致衬砌环缝缝的防水材材料压密量量不一致，，累积后使使推进后座座面不正，，挤压式盾盾构推进时时有明显上上浮；盾构构下部土体体如有过量量流失，引引起盾构下下沉。§10.2隧道法施工工2.盾构的纠偏偏a.千斤顶编组组的调整通通过调整整千斤顶的的编组，使使其千斤顶顶合力位置置与外力合合力位置组组成一个有有利于纠偏偏的力偶，，从而调整整高程位置置及平面位位置。b.盾构纵坡的的控制通通过变坡法法或稳坡法法控制纵坡坡来调整盾盾构高程，，以及盾构构与已成管管片端面间间的间隙。。c.开挖面阻力力的调整当当利用千千斤顶编组组无法达到到纠偏目的的时，可采采用调整开开挖面阻力力，也就是是人为地改改变阻力的的合力位置置，从而得得到一个理理想的纠偏偏力偶，来来达到控制制盾构轴线线的目的。。d.盾构自传的的控制当当盾构有有少量自转转时，可用用盾构内的的举重臂、、转盘等大大型旋转设设备的使用用地方来纠纠正；当当自转量较较大时，采采用压重的的方法，使使其形成一一个纠旋转转力偶。§10.2隧道法施工工四、衬砌管管片的拼装装目前采用的的基本的接接头结构有有螺栓接头头、铰接头头、销插入入式接头、、楔形接头头、榫接头头等。（一）螺栓接头图弯螺栓栓连接形式式§10.2隧道法施工工图10.5直螺栓连接接形式图图10.6斜弯螺栓连连接形式§10.2隧道法施工工（二）铰接接头作为多铰环环的环向接接头，一般般多为转向向接头结构构，在地基基条件良好好的英国和和俄罗斯得得到广泛应应用。由于于几乎不产产生弯曲，，轴向压力力占主导地地位，在良良好地基条条件下是一一种合理的的结构，但但对于地基基软弱，地地下水位又又高的日本本几乎未被被采用。为为了防止从从管片组装装到壁后注注浆硬化为为止这段时时间内的变变形，最好好在采用不不损坏其结结构特性的的接头的同同时，也采采取防止变变形的辅助助手段。另另外，此类类接头般紧紧固力不大大，所以对对于地下水水位以下的的隧道，对对防水要作作特殊的考考虑。§10.2隧道法施工工（三）销插插入式接头头结构这也可以作作为环向接接头来使用用(图10-7)，但主要是是作为纵向向接头使用用的接头结结构(图10-8)。图10-7暗销接头图图10-8纵向销接头头§10.2隧道法施工工(四)楔形接头这是环向接头和纵纵向接头都可使用用的结构，是利用用楔作用将管片拉拉合紧固的接头，，以混凝土平板型型管片为对象开发发使用。由于其难难以变形的结构特特征，所以使用在在会受到强制变位位的隧道的环向接接头时应特别注意意。(五)榫接头这也可以作为环向向接头来使用，但但主要是作为纵向向接头使用的接头头结构。接头部分分设有凹凸，通过过凹凸部位的啮合合作用进行的力传传递。用于接头时时，环的组装精度度高，反过来，从从其结构上讲需要要有很好的施工管管理。还有，从确确保隧道轴向的连连续性和防水的观观点出发，一般都都要同时使用有紧紧固力的接头结构构。§10.2隧道法施工五、衬砌壁后压压浆为防止地表沉降，，必须将盾尾和衬衬砌之间的建筑空空隙及时压浆充填填，压浆还可以改改善隧道衬砌的受受力状态，增强衬衬砌的防水效能，，有利于盾构推进进纠偏，因此是盾盾构施工的关键工工序。1.压浆方法a.二次压注当当盾构构推进一环后，立立即用风动压注机机通过衬砌管片的的压注孔，向衬砌砌壁后的建筑空隙隙注入豆粒砂，防防止地层的坍塌。。继续推进5～8环后，再用压浆泵泵将水泥类浆体灌灌入砂间空隙，使使之固结。二次压压注法施工繁琐，，压注豆粒砂不易易保证密实，尤其其是拱顶部分，此此外灌注水泥浆时时也难填满。地表表沉降略大，后期期常需进行补充压压浆，但对保护盾盾尾密封装置有利利。b.一次压注若若地层层条件较差，盾尾尾空隙一出现就会会发生坍塌时，则则希望盾尾空隙内内始终保持一定的的压力。在这种情情况下尾宜采取一一次压注法，即随随着盾尾空隙的出出现，立即压注水水泥砂浆，并保持持一定压力。一旦旦出现压浆故障，，盾构也要暂停推推进。这种工艺对对盾尾密封装置要要求较高，容易产产生盾尾漏浆，须须准备采取有效的的堵漏措施。§10.2隧道法施工2.压浆材料压浆的常用材料拌拌制成浆体要满足足下列要求：a.和易性要好b.凝结时间要合适c.要有一定的强度d.收缩率要小e.具有一定的抗渗能能力

目前通常采采用无水泥的压浆浆材料，它是以石石灰、膨润土（或或粘土）、磨细粉粉煤灰和砂配置而而成。3.压浆设备隧道内的压浆设备备由压浆泵、软管管、连接管片压浆浆孔的旋塞注浆嘴嘴、管路接头、阀阀门等组成。目前前施工压浆泵一般般采用活塞式压浆浆泵或自吸式压浆浆泵。§10.2隧道法施工周围环境保护措施施(一)积极保护法的概念念所所谓积极保护护法，是指对盾构构推进的施工过程程进行优化设计，，尽量减少对现有有工程进行事先拆拆迁或加固的工程程量，以及在施工工过程中依据监测测结果随时调整，，以使在工程施工工结束后用于修复复受影响的建筑物物和设施的费用尽尽量减少。§10.2隧道法施工（二）积极保护护法的主要内容1.对隧道沿线建筑物物和公用设施较多多的地段进行详细细勘探，力求确切切了解土质特性、、地下水情况和建建筑设施的特点，，明确对地面沉降降的控制要求，并并通过综合分析确确定合理的盾构选选型及施工工艺。。一般说来，合理理的盾构选型是满满足环境保护要求求的关键。2.制定施工组织设计计和操作规程，并并在施工工程中严严格地予以执行。。重点内容为：a.根据地质材料、盾盾构选型及覆土条条件等提出施工总总体安排、施工细细节规定和风险段段的施工设计；b.进行地表沉降预测测和提出减少沉降降量的技术措施；；c.制定明确的施工管管理、施工记录和和实施施工监测的的制度。3.进行施工监测。先先依据设定的施工工参数提出监测方方案，然后在经过过初始试验段的监监测实践后加以修修改和完善。监测测结果出现异常情情况时，随时提出出可供采用的施工工方法改进措施或或应变措施。§10.2隧道法施工§10.2.2盾构法施工监测一、监测的作用用1.监测和判断各种施施工因素对地