盾构法隧道施工工法及管片拼装技术

盾构法隧道施工工法及管片拼装技术

一、盾构法隧道技术介绍

1、盾构法隧道基本概念盾构法是在盾构保护下修筑隧道的一类施工方法。这类方法的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等作业都在盾构保护下进行，并需随时排除地下水和控制地面沉降，因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法。盾构机(复合盾构土压平衡)盾构法主要施工程序1、建造盾构工作井2、盾构掘进机安装就位4、初推段掘进施工5、掘进机设备转换6、盾构连续掘进施工8、盾构进入接收井，并运出地面7、接收井洞口土体加固3、出洞口土体加固2、盾构法施工的优点（1）、场地作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小；（2）、隧道施工的费用和技术难度基本不受覆土深浅的影响，适宜于建造覆土深的隧道；（3）、穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候的影响；（4）、穿越地面建筑群和地下管线密集区时，周围可不受施工影响；（5）、自动化程度高、劳动强度低、施工速度较快。3、盾构法施工的缺点

（1）施工设备费用较高； （2）覆土较浅时，地表沉降较难控制； （3）用于施工小曲率半径隧道时，掘进较困难。4、盾构法施工的适用范围

适用于各类软土地层和软岩、硬岩地层的隧道掘进，尤其适用于城市地下隧道工程。水底公路隧道；地铁区间隧道；排水污水隧道；引水隧道；公用管线隧道。

盾构隧道的断面形状一般为圆形，也可采用矩形、马蹄形、椭圆形、双圆形、多圆形等。圆形隧道最大直径已达14.14m。5、盾构隧道断面形状盾构的分类和适用范围1、盾构掘进机的构造

6、盾构掘进机构造盾壳：分为切口环、支承环和盾尾三部分；开挖面切削和支护结构：*敞开式：前瞻千斤顶、支撑千斤顶、平台千斤顶*网格式：开胸率、折装式和开启式*刀盘式：面板式和条幅式；小刀盘和大刀盘；泥水平衡和土压平衡推进千斤顶：盾尾周圈布置，一般单台推力，1000kn～2000kn，行程比管片宽度长10cm～20cm。管片拼装机：举重臂和真圆保持器7、盾构掘进机的分类（1）土压平衡盾构（2）复合型土压平衡盾构（3）泥水加压盾构二、盾构施工技术1、施工工艺流程到达掘进盾构机下井盾构机就位调试初始掘进设备调整正常掘进

盾构进站、解体吊出围护结构凿除洞门密封圈安装盾构机接收托架始发井端头加固始发反力架安装洞门密封圈安装始发井端头围护桩凿除盾构施工工艺流程(1)端头加固为了确保盾构始发和到达时施工安全，确保地层稳定，以防端头地层发生坍塌或涌漏水等意外情况，根据各始发和到达端头工程地质、水文地质和端头结构等综合分析与评价，决定是否对洞门端头地层进行加固处理。端头加固有高压旋喷桩、搅拌桩、静压注浆等多种形式。

2、施工工艺(2)洞门破除始发前将车站洞门部位的端头围护桩进行凿除，采用油炮+人工施工作方式进行凿除，先沿洞四周凿除采用油炮A部分，再用人工持风镐凿除B部分。凿除时围护桩内层钢筋先不割除，待盾构进洞或出洞时再迅速割除。2、施工工艺介绍(3)始发设施的安装

始发托架的安装1)始发托架安装洞门凿除完成之后，依据隧道设计轴线定出盾构始发姿态的空间位置，然后反推出始发台的空间位置。由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩。所以在盾构始发之前，先对始发台两侧进行加固。2)反力架安装在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。由于反力架为盾构始发时提供反推力，在安装反力架时，反力架端面与始发台水平轴垂直，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持平行。安装时反力架与盾构始发井结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。3)洞门密封及止水装置的安装洞口密封采用右图所示的折叶式密封压板。其施工分两步进行施工，第一步在始发端墙施工过程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作。在埋设过程中预埋件与端墙结构钢筋连接在一起。第二步在盾构正式始发之前，清理完洞口的碴土后及时安装洞口密封压板及橡胶帘布板。(4颈)负环勿管片陆安装按设计屡要求经封精确测队量定位危后，组骂装反力夫架和负抬环管片督，为盾期构推进只提供后捡座反力瞧。反力限架和负讽环管片仓的布置术，靠近证反力架谁的一环缩慧为基准钳环，基骡准环为貌钢管片肥，其余省负环管博片为与秧隧道管兴片相同躲的混凝境土管片蹈。为利战于洞门曲施工，0环伸棒入洞铲内0.私4～0.8胖m，在洞迈门施工浆时再将翻这环管俊片凿除跃，负环鬼管片组勤装采用葛错缝拼相装。（5）盾构玻掘进1)试验黑段（容始发掉段）姿掘进:盾构始艇发井始量发，始申发掘进朋长度为80～100米定义差为试验梨段掘进件。①兄盾构弦机与究后续在台车伸的长享度（80m）；②桶始发夹井内强洞口哑处布动置双雹线道岛岔所建需长对度；③管脊片与土纱体之间飘的摩擦歼力足以袭支撑盾少构机的姑正常掘析进；的准轨确性签。（5）盾吊构掘祝进2)盾构正蜘常段掘拢进:盾构机捷正常掘夹进范围哀为除初决始掘进80罢m和、到条达掘进50m外的长视度。盾文构机在挤完成试肺验段掘血进后，坟对始发给设施进秆行必要李的调整扬，为正赔常掘进鼠准备条秒件，调别整工作伟包括：冶拆除负蒙环管片搬、始发肿基座和淡反力架哄；在站圾内铺设挂双线轨末道；其榆他各种鸟管线的搜延伸和赢连接。盾构臣机正浇常掘丹进段颠根据掠隧道缝穿过铜不同冤的地罩层情古况，遮选定圈不同摔的盾口构机靠掘进摔模式钥如下躺：A、Ⅰ、Ⅱ类围器岩及旬地表甘有建色筑物水的地哀段：考地层观自稳堪性较瞧差，差盾构聚机切序削土渐体以盈刮刀抓为主煮，采公用土阴压平悦衡模淘式掘句进。竞刀盘捷紧贴淡开挖饲面，疫土仓绢所设驰压力蔑与开舅挖面改水土戒压力泛相平掩衡，剪严格捉控制旗出土拒量。B、Ⅲ类围岩坏：岩石梢组织结驶构已大亭部分破递坏，风熊化裂隙躲发育，设岩体破碎碎，遇龙水易崩疼解，地霉层有一伙定的自剑稳性，香采用半粘敞开掘纪进模式策掘进，购在土仓议内注入耐高压空饼气，以踏稳定掌抢子面土剪体和排抓水，并惊向开挖戒面注入牲泡沫等蜡改良剂冶，改良姐切削土歪体的和后易性和曲流塑性梳，防止祸在刀盘祝上和土钢仓内形嚷成泥饼使。C、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类围留岩：法地层俊岩石匀组织历结构纤部分届破坏冈，岩镰质坚匆硬，歪地层您稳定非性较全好，渔采用批敞开遮掘进熊模式旱掘进龄，向危掌子眉面注量入泡战沫或社水，敌减少缝对滚总刀的预磨损鼓。客观阅上在初同一满施工坑区间假地层侍变化粒也比答较突劫然，酸上下控不均丹、球件状风槐化体态、孤驰石等膨不良俱地质素经常忽存在滑，给裤盾构稼的施弟工组既织管壮理和壮掘进容技术竟带来咬很大册难度茂，在丑施工要中需果要采用器较多佩的辅捎助工紫法并怜且经常调毅整掘进洋参数甚敌至转换谎掘进模哨式以适屯应变化捕的地层舞。掘进参泊数是指询：土仓头压力、扣刀盘推巡寿力及扭控矩、刀查盘转速损、螺旋吗机转速抽等一些负通过盾侨构机操证作或P键LC设脾置达到例正常掘奔进保证工施工安碍全的技术指标险。盾构机什的掘进妙参数土仓压痛力：是土渡压平应衡或须泥水义平衡弓掘进族中最杠能体缺现掌恳子面趁稳定牧状况浙的一坝项操元作指逐标，订是利钱用刀珠盘的贝一系柴列操老作（洗推力冬、转流速及所贯入裕度等视）与篇螺旋法输送异机的监转速贡合理钢匹配常来完纷成的纳一种战动态双的平卡衡。房诚其数粗据是及通过花土仓转壁上伞的土压传感克器采螺集反翁馈的。一般以铜最上方钓的传感慎器数据疼作为控翅制指标烂，在实夕际土压剩平衡模狸式操作打过程中教，土仓碗压力设置愈宜略高芒于掌殖子面勇的水唇土压净力（鸟理论哭计算脚值）野。刀盘闻推力磁：是所有砌推进千生斤顶推流力的总小和，通话过千斤爆顶的工贩作油压何以及推嫩进速度惊旋钮来粉控制，蚁但主要励以前者违控制为买主。除乓了推力冷本身以讯外，在跟操作面舱板上能井体现刀点盘推力凶大小是否析适当的指靠标有竞：贯政入度扩、扭座矩，甚至推度进速度在一定计程度仁上也社能反悄映推喘力的太合理训性。刀盘扭砖矩：取决感于主夕轴承恭直径稳大小子，在5号线注使用菜的海钩瑞克扰φ6范25矿0复燃合盾钥构机肠主轴事承直溪径2竭.6港m，库工作进扭矩450t打.m毙，最扶大脱减困扭编矩5圣40零t.药m。在PL肤C显示屏微上体现念扭矩指必标的参阀数有扭偏矩和刀抖盘工作婚油压，叹而且后医者是最淡能体现债刀盘的访旋转工违况。刀盘闹转速丘与刀观具的剥贯入欣度：是造成辜掌子面属土体乃阵至更大固范围土默体扰动认的最直伙接的参像数。另鱼外，在午岩层中误掘进时画，也是沾及时调狐整掘进宅参数的巡寿有效依齿据。另外，古还要指狮出的是雷：由于土然压平衡奇模式实掠际上是相一种通愚过螺旋拐机的旋登转出土残形成的紧动态平尽衡，所灾以在实消际操作于作程中剃螺旋机立的转速唯和压力洽也要引夏起足够族重视，柱同时在篇掘进过贞程中需冠要根据蒙具体的监上测情况进唇行调整崇的还有疗同步注冰浆量和它注浆压争力。盾构鉴机掘谣进操脊作管片沙洞内劝运输管片苍拼装螺旋掉输送竞机出殊土土箱侄运土井口土擦箱吊运（5）盾构教掘进3)到达段风掘进:在盾面构机还距离桑端头晃墙50m时，即魄进入到赤达掘进坚阶段，答在此阶复段，增吐加测量激次数，痛不断校笑准盾构尤机掘进挑方向，傻确保盾算构机掘佣进方向脾的准确仰性。盾顶构到达舰时由于尖正面土且体压力球降低，防千斤顶刚推力逐表渐减小片及盾尾泉密封刷阵与管片壁之间的转摩擦，萍将管片诸带动使冷管片之析间的纵裹缝变大毛。为保随证已安界装的管串片环与籍环之间蒙连接紧写密，盾西构机到掉达掘进连阶段时敲，及时蒸紧固螺险栓，并详在管片景环间加央型钢将巡寿管片拉截紧，用袖角钢固幻玉定。(6灵)管片安途装1）管片在除预制工金厂通过盒质检后快，由专纯门的平外板运输妹车将其凳运输至院施工现耻场临时润存放，接在施工唐现场场搭地粘贴京三元乙栋丙防水粉橡胶条犯并编号椒。管片浙由龙门台吊吊入必井下。旁洞内采虫用二节捆专用平元车运输皮管片，坊每节平程车可装零运3片。妥安装剃采用历能够三左右乳旋转220本°全自动疫安装机涛。拼装秋形式采得用错缝拳拼装，势当盾构摄向前推屡进一环净管片长辩度1.5锣m时，卵即可镜安装座一环蓬管片骂。管馆片安哈装前侮先进猴行防甩水处内理，魔并将陡管片星、连筹接件挂备齐萄，盾咬尾杂祸物清期理干承净，谊检查烟管片杠拼装秃机的拐举重衡臂等勺设备绿运转劈燕正常潮后方季可进可行管聋片安劲装。雕管片朗安装简顺序币先就山位底断部管棍片，铺再自粮下而转上左递右交鸭叉安骄装，英每环炊相邻尖管片盼控制树环面烧平整竞度和顺封口孩尺寸熟，最坛后插吹入封胃顶管伙片成亲环。2）管片盏拼装可免采用错估缝及通重缝拼装馋，由于骆错缝比炉通缝拼妇装最大手正、负荒弯矩增袍加，对许应的轴茫力则减问少，单地点变形那量错缝永比通缝扔拼装减阳少。而那错缝拼凡装由于碌纵向接物头引起衣衬砌圆坚环的咬宁合作用奖，刚度晌增强而硬产生的仅变形被匠相邻管惭片约束池，内力洞加大，荡空间刚精度加大韵，衬砌捷圆环变诱形量减茧小，对瓶隧道防筋水有利男。管片枝拼装采俯用先纵杀后环法堤，错缝购安装管若片，错蛛缝方式拢见下图税：◢高精度罢钢筋混凝土卸管片管片逆堆放跃及防水责条、恭衬垫◣管片吊弯运下井◣◢管片水荐平运输◢管片试舒拼装隧道规拼装粒作业◣3、书盾构求掘进丝式施工劝的竖帮井和气配套劣设备(1)盾构移掘进愤施工嗽的竖脊井始发阴工作颈井:满足盾引构掘进窄机安装疤和出洞屋施工的挺要求接收工延作井:盾构隧汽道掘进蕉完成后构进入接培收井,满足盾构拆卸作或转场塌吊装移顾位的工缸作空间渐要求竖井施放工方法:沉井法扁、地下岁连续墙奴围护、刺钢板桩托围护。◢井下墓安装多盾构陡（始峰发井规）盾构推进进洞朴（接鼻收井研）◣(2跌)同步格注浆腔和壁槐后注秀浆设闭备充填盾漫尾空隙扎的方法: