盾构施工主要技术环节与施工流程

盾构施工主要技术环节与施工流程2目录

1.前言

2.盾构施工主要技术环节与流程

3.施工准备环节主要内容

4.盾构施工环节主要技术

5.结语

1.前言盾构的工作原理就是在盾壳的保护下，通过刀盘切削土体，利用千斤顶等推进系统驱使设备向前方土壤掘进的一种工法。盾壳对未衬砌（拼装管片）的隧道段起着临时支护的作用，承受周围的土压、水压以及屏蔽地下水。掘进、排土、衬砌等作业在盾壳的掩护下进行。1.前言

按照盾构掘进过程中开挖面稳定的原理分类，盾构施工主要分为土压平衡式盾构与泥水加压平衡盾构。1.前言

与土压平衡盾构相比较，泥水盾构在以下三个方面具有明显优势：一是适用范围更广，特别是对于地下水发育、穿越地质条件复杂的隧道；二是压力控制精准度更高；更利于沉降控制及沿线建构筑物安全保护；三是更利于环境保护。因此目前国内大直径隧道，尤其是穿越江海湖泊、地处城市核心区的大直径盾构隧道都以泥水复合式平衡盾构做为首选。而铁路隧道由于断面大、覆土深、地质条件复杂，目前采用盾构法修建的隧道均选用的是泥水盾构，如广深港什字洋隧道、湘株谭客运专线、北京地下直径线、天津地下直径线以及即将开工的京沈、京张和天津机场线等项目。2.盾构施工主要技术环节及流程工作井施工盾构下井盾构安装调试负环掘进出洞段掘进正常掘进洞门破除洞门密封圈安装接收基座安装洞门破除隧道端头加固隧道洞口加固泥水系统安装进洞段掘进盾构拆除吊出施工调查施工场地盾构、泥水设备选型与配置盾构制造3.施工准备环节主要内容与控制盾构施工准备环节主要的工作内容有：（1）详细的工前调查。包括施工场地、沿线建构筑物、工程地质与水文地质。（2）施工场地规划与布置、施工用水、用电、污水排放等临时设施规划与布置。（3）盾构机及泥水处理设备、泥水输排送等主要设备的选型与配置。（4）管片生产车间（工厂）准备。（5）工程进度、安全、质量等各种管理计划制定，工程技术方案的编制与完善等相关内容。控制重点是施工场地规划布置及设备选型与配置。3.施工准备环节主要内容与控制3.1.盾构机及泥水处理设备的选型与配置

盾构法作为地下工程修建的一种施工方法，其成败关健系之于设备本身。工程能否顺利实施实际就是“能否掘得动、排得走、稳得住”。核心就是进、出两个途径是否畅通，进即为盾构刀盘刀具与地层是否适应，刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率是否满足施工计划需求，出即为泥水处理效率与效果是否与掘进速度相匹配、排污是否满足城市环保控制标准。3.1.盾构机及泥水处理设备的选型与配置序号系统名称主要组成部分投资占比1主驱动系统主轴承、主轴承内外密封、主驱动电机等35－40%2泥水循环系统包括进浆泵、排浆泵及控制单元20－25%3供电系统刀盘驱动变压器、辅助变压器、功率补偿器等8%4推进系统包括推进油缸、压力传感器及相关控制单元5－6%5刀盘刀具刀具、刀盘法兰及刀盘本体结构、旋转接头5－7%6管片安装系统真空吸盘机、管片安装机及结构梁等5%7同步注浆系统注浆泵、管路、储浆罐等2.5%8盾构掘进导向系统

2.5%9空气供应系统空压机、储气罐及控制仪表、电气元件等2%10水循环系统包括冷却、排污2%11盾体包括前盾、中盾、尾盾及连接桥1%12注脂系统包括主轴承润滑注脂、主轴承密封注脂（HBW）及盾尾密封注脂的注脂泵、吊机等1%13控制系统控制室、PLC控制、数据采集等0.7%刀具刀盘刀盘刀具的选择与应用刀盘形式比较项目面板式幅条式砂、土适应性（粒径＜15cm）由于开挖面土体受面板开口影响，渣土进入渣舱不顺畅，易粘结，易堵塞。仅有几根幅条，同时幅条后均设有搅拌叶片，土、砂流动顺畅，不易堵塞。砂卵石适应性（粒径＞15cm）适应性强，必要时可加滚刀。不能加滚刀，刀头形式及数量较少。刀盘扭矩刀盘扭矩阻力大，需增加设备能力，造价高。适用于硬土与岩石地层刀盘扭矩阻力小，设备造价低，适用于淤泥质地层与砂层。隧道内刀头更换安全性由于有面板，在隧道内更换刀头时安全可靠性相对好。在隧道内更换刀头时安全性差，加固土体费用高。刀盘特性比较换刀功能的配置冲刷功能的配置泥水处理设备

泥水处理设备的配置取决于盾构掘进地层的颗粒组成、掘进进度、场地、排放等众多因素影响。一般的泥水处理分为三级，即筛分、旋流（除砂除泥）、沉淀三级处理模式。但在细颗粒含量较多的情况下，泥水处理应考虑增加至四级甚至五级，以满足进度及排放要求。3.2施工场地规划与布置盾构施工场地需求主要包括：（1）泥水工厂及渣土堆放场地。包括泥浆制备、调整、沉淀、处理及渣土堆放。关健在于泥水处理场地需求较大，因为计划进度要求越高、泥水循环处理设备配置越多，一般要求泥浆的沉淀、调整部分场地不小于3000m2。（2）管片堆放场地：一般现场堆放管片数量应不少于2天掘进数量。（3）其它场地包括：加工场地、同步注浆拌和站、电力变电所、材料堆放场地等。对于直径大于10米的盾构，要求整体始发时，施工场地应仅量不小于7000m2。4.盾构施洞工环节服主要技堵术4.1盾构申始发越出洞蹄技术4.盾居构施工豆环节主零要技术安装始发基座端头土体加固盾构组装调试加固效果检验安装反力架凿除洞门安装洞门密封拼装负环管片始发掘进，盾尾通过洞门压板加固，壁后注浆第24页躁共62页始发或啊到达端洗头加固主要闯方法摊：深渐层搅亿拌、体旋喷算桩、SMW、注巾浆、捉降水轧、冻暑结。第25页允共62页基座安公装始发基钞座进场→基座吊怖装下井→始发宪基座稠安装始发协轨道语安装→轨道调捐整→始发基崭础加固4.盾构细施工锯环节呜主要毫技术第26页裹共62页G2拖车进昌场组装→G2拖车损下井→G2拖车井终下组装G1拖车地漫面组装→G1拖车下没井→G1拖车井归下组装盾构组僚装4.盾构竭施工捡环节母主要输技术第27页愚共62页G0拖车登地面愧组装→G0拖车下崇井→G0拖车震井下旁组装真空吸在盘井下岩组装→前盾唐吊装道下井→前盾组佩装4.盾构施炼工环节督主要技承术第28页置共62页中盾摩下部粉吊装宰下井→主驱锋动吊叔装下超井→主驱动革井下组笛装米字组梁安固装→人仓掠吊装援下井→尾盾朵井下沃安装4.盾构施换工环节腿主要技挣术第29页偏共62页设备梁信试安装→设备梁轧地面组摩装→设备停梁井窑下安坐装走行平讯台组装→设备谦梁吊拉装下边井→走行澡平台滥组装4.盾构施吼工环节利主要技村术第30页北共62页盾尾你上部穷下井槽组装→刀盘狮吊装奋下井→刀盘耽下井举组装刀盘绵焊接→刀盘耐鸽磨焊焊饼接→盾构组煮装成型4.盾构施屋工环节的主要技崖术第31页椅共62页管片拼拐装机调悔试→负环管斧片安装→盾构浴试掘舌进泥水顿系统咸控制→掘进参症数控制→盾构姿娇态控制盾构个调试4.盾构肉施工倾环节葱主要蓝技术洞门破盆除顺序糊图刀盘与缓洞门破助除后砼鹊位置关凳系洞门旦破除放效果裹图洞门凿场除4.盾构椅施工肌环节肿主要淋技术第33页侧共62页洞门贝密封↑洞门密吩封安装勾流程洞门密勇封进场洞门密典封安装4#井盾杨构始栗发洞棚门临炒时密演封采撞用双戏道密凶封装期置，贝其中厕每道盘密封欺由帘晶布橡嫁胶、曾扇形上压板姥、止株水箱富、注彼浆管乖和螺光栓等理组成姑，两诵道密榨封间喂隔400闷mm。4.盾构丝式施工芒环节就主要坛技术第34页监共62页反力准架安顶装←发力座驼横梁←横梁挎安装←横撑架合设↑反力架牧整体结放构4.盾构卷施工谁环节倒主要闭技术4.盾斤构施工偶环节主故要技术盾构隧棕道始发稿技术是些盾构法研施工技详术的关渗键，也扮是盾构挖施工成场败的一咏个重要讨标志。要认枕识到紫端头待加固陶的重局要性焦，特疼别是朽大直众径盾补构出问幼题就摔是大咬问题俱。控忌制重栋点在鬼于：加固范嘱围、始惜发基座皂、负环缘瑞拼装、讯洞门密容封及泥任水压力竞设定。而影响里始发费低用高低若的控制胜关健在逐于：始发场疼地的大诉小、始鹊发的方佩式如是绪分体始么发还是脱整体始喝发。刀盘驱动背填注浆建立泥浆循环启动推进油缸

管

片

安

装缩回顶进油缸

刀盘掘进泥浆分离处理

排浆泵排浆管片生产运输

进浆泵导向系统

方向调整4.阴2.盾构掘熄进4.盾失构施工浮环节主馅要技术工艺考流程盾构掘彻进参数盾构轻掘进雅过程旧的主鼻要控倡制参武数包款括：门（1）泥粥水压照力：思根据迷静压牙力并比结合续沉降霉控制宰要求轮设置诵。盾拒构机幼推进反、逆雨洗和漆旁路请三种钉状态音切换事时的牵切口蔽泥水晶压力开偏差煮值均负控制袄在±0.体05b蒜ar。（2）推力舟、扭矩睁：根据炸盾构掘迹进地层羽条件、椒泥浆比润重与粘熊度、刀芽盘贯入龙度确定败。（3）掘进笑速度。宗（4）泥洽浆指哈标。非包括值送浆逐指标饿与排蜘浆指狗标。壶包括里比重轿、粘活度、受析水音量等涛。（5）盾构娇掘进姿萝态。主云要包括尊纠偏量句的控制蝴。不同怖的掘歉进参狮数对战于盾惑构掘呆进过摔程的勺材料膛消耗眉影响怠差异政性非疗常大粪。盾构顶掘进爱过程杂的主眉要消卷耗材册料包洪括前宝端、夹后端盏的密元封油答脂，野刀具苗、泥缓浆等环。4.盾构施护工环节豆主要技结术图9.3.17

泥水输送基本程序图4.3哭泥浆的黑输送与削排放泥水屯环流饺系统言包括欢泥水刮输送岭与泥部水排坏放，现刀盘身切削雁下来匪的土早砂和倍泥水瞧舱中达的泥滚水合钢成的布泥浆产，通荷过排坡泥泵独与排狼泥管文道送芽往地叫面的攀泥水野处理患分系肺统进描行分粮离，组分离凯并经悉过调提整后柳的泥墨浆通及过输湾送系秃统再兄送回享盾构坐泥水犹舱。泥水输杏送分系文统主要啄由送排框泥泵、弓阀、送耽排泥管字道及配忙套部件随等组成野，通过母泥水监或控分系茄统进行洪自动化并操作。破设备投施入的多遗少主要公受掘进挣距离、榴地层的载影响确予定。4.4泥浆不分离混和前开挖号碴土动后的胞泥浆盏通过禾泥浆缴排放调系统驳输送剃至泥谷水处址理工鸦厂后炉，通请过泥询水分件离系胡统实前现碴未浆分岭离，浆碴土虽直接京弃运殿，处偷理后埋的泥冲浆调常整合话格后串再输牵送到汪盾构宪泥水愿舱。泥水处揉理系统里根据地与层颗粒绳级配进益行设备藏配置。短一般的渠砂卵石仁地层以熊及排放峡标准要徒求不高醉的项目傻，泥水援处理系涝统由筛捎分-旋流榴（除何砂除巾泥）-沉淀三初级处理土组成即植可满足悠施工需霞求。但对于状细颗粒驶含量（跑＜74μ过m）含量坑较多、届排放标膀准要求栏高的项巩目，泥洞水处理主容量需厨进行扩茎容、升法级以满估足进度筛需求。五级书泥水片处理轿技术泥水处余理泥浆泥浆——一级筛保分——二级筛笋分——旋流——清水压滤——沉淀——离心——清水泥水俭处理第47页似共62页4.5盾构她壁后盯注浆同步注喉浆流程蜂图作用：（1）控欠制隧童道周义边地幻玉层松统动，容防止废较大送地层启位移答及坍声塌；虚（2）稳捡定已搬拼装浓成型夸的管破片，伐使作牧用于点管片慢上的玩油缸昆推力塞顺利乔传至派地层目中；世（3）作围为隧养道防锦水系尚统的吨第一康道屏荒，防恭止地级下水盐渗流听到隧挠道内扭部；浩（4)作为侵隧道余衬砌揪结构失的加认强层,使其举具有屠耐久具性和隆一定盆的强高度。4.5剖.1同步肺注浆后部油脂注入孔前部油脂注入孔注浆孔管片浆液体盾尾密封钢丝刷4盾尾盾尾密封钢丝刷3盾尾密封钢丝刷2盾尾密封钢丝刷1作用屋：二次桃注浆打、二圣次深保孔注皆浆主投要是摔考虑分到同烧步注酒浆在吗凝结唇后体贼积收躺缩，宽为避僻免地割层损叮失及搜控制鞠周边丙建筑援物风违险而评进行僚的回掠填、饿加固周注浆腿。注魄浆二提次注男浆根垦据不秋同的斥作用设可分粮为堵变漏注酿浆、蓄加固苹注浆逼、分朋段注摧浆三崖种。故施工顺主要季是：查在预最制管尾片上号预留框二次拆注浆禽孔，饶在管穷片脱群出盾纤尾一恼定距洗离后辛，进涌行注逮浆施衔工。4.5谨.2漏二次注犬浆隧道盲内的向二次器补强坑注浆第50页仅共62页管片拼欢装程序优如下：僻掘进→银掘进完异→测量释盾尾间好隙→启瓜动PP挣S系统管孔片拼装记程序→逝输入盾肢尾间隙凳→按管痰片计算乎→记录截下K块拼级装点匀位→铲保持填管片万拼装猎界面溪进行盈管片碑拼装至→拼师装完产再次狱测量虫盾尾观间隙忧→输蛛入盾早尾间葡隙→虫按保虎存→摩启动PPS测量俘程序肆→开兄始掘姻进。4.6管片堆拼装盾构捷姿态觉控制→就盾尾枪间隙蛾输入燃→肢管片竭选型询→窗管片该拼装第51页续共62页进场们管片赤检查唐→摄管阔片运巴输临→粪洞扁内管止片卸个载盾构掘盟进反→煮拼装机声检验跳→贵管败片拼装4.6管片拼裕装4.坐7盾构换但刀技术盾构倒掘进鲜过程剪刀具器磨损生后必宗须及债时更枕换，图通过那实施窑主动厌换刀迹能确国保盾扯构掘铁进参多数的两稳定尊，保字证施钞工的扛安全饮。换巩刀方裁式有匹常压苹换刀窜及带站压换妨刀两挽种方轮式。常压概换刀肌即通部过一棉定加父固措抚施能广够实破现地热层能执够自舱稳的杜条件册下，结开仓兴常压愈更换戏磨损虑刀具腰。带压叮换刀声指地乱层不张能实焦现自弃稳、莲也无栋法通惕过其牵它辅污助措竟施实纹现常马压开此仓时直，通贼过带谦压进蛙仓更庄换磨便损刀时具的性方式哪。第53页樱共62页进仓晴加压→补气葱量观腰测→边刮刀怜检查带压骄进仓令准备→泥水系川统控制→人员愁进仓第54页夸共62页进仓加套压→吸氧城减压→减压登出仓泥膜膀检查→滚刀桃检查→更换置刀具4.8辽风险控交制主要歼通过礼沉降拘数据初分析辣，掌盆握大惩直径移泥水序盾构个在不漠同埋站深、顿地层误情况晴下的劣沉降杆规律咳及主粥要影绩响因棕素，竹根据裁盾构运掘进仍各阶默段的推沉降痰占比强确定敌工艺到控制准措施抵。如漂根据孟直径姐线施脾工地英表沉菌降统催计，助先行房诚沉降府、开慈挖面摊前沉满降、庄通过悉沉降肾、盾堤尾空充隙沉广降五朽个阶尚段占只总沉茫降值橡的比屋总分叹别为腿：8%、20%、35功%、21%、17和%。沉降奴量和沉描降速率购较大阶勤段发生饿在第2、3、4阶段，竖即盾构为施工控阴制沉降属的第2、3、4阶段最搭为关键鹅，第2阶段变工形控制肠要素是迅泥水压钓力，第使三阶段志变形控招制因素出为掘进柿速度，柏第4阶段缓变形追控制鹅要素删是盾煤尾间母隙注姨浆的混及时还性和退充填音率。4.怠8风哥险控驴制根据升沉降受规律柿统计仿，充绝分利秤用气缘瑞垫式吓泥水净盾构跨设备罩的先摇进性飘，实穴现对赏盾构维掘进饿过程蜡泥水委压力顶与流锤量、奶推力序、刀匀盘扭牌矩、未刀盘蓬转速列及转选向、歪刀盘河贯入蚁度、圾盾构怠姿态行与纠惯偏、脱同步摆注浆已压力脊及注缩慧浆量庸、泥合水性真能指替标等坏参数霉的精嘉确化咬控制袋，以荡达到富沉降删变形赖的主湾动控传制。如施工粗中通过辨详细的摆地质调君查、管怪片应力挪应变监忽测实现草掘进过雄程泥水恼压力设脑置的精醋准性。悲通过主辅动换刀矛控制掘若进参数尖的可靠布性及波涝动值。狠结合地雪层变化拳及时调充整泥水庆性能指质标、刀绝具配置秤。依据佣地层、好泥水压堂力及出宽土量控货制同步惹注浆的绢填充量贡。进仓梯探明即实际信地质泥情况良好泥中浆形成输泥膜的插支护效裙果5.结妙语（1）盾摄构的上生产熟效率都与隧盯道埋挥深、羞地质有条件托及环便境控堵制存遵在明谷显的缘瑞相关垂性，涛尤其卫是与谜隧道仔穿越昏的地存质条苍件关勒联性搅最为蚊显著激。不绘同的若地层旷条件嘴对于互刀具扮的磨虚损与妙消耗伶、泥钟水处荷理对纹掘进纪效率此的影身响差详异性崭非常滴大。雾要合之理控猫制投大资，庸确保奥工程窝进展逐顺利仇，关伍健还浮在于偿提高葛对地冻层的跑认识疼，选牵择适叼合的喂盾构跳，掘帝进过烘程中惧主动泰换刀祝，泥写水处自理应玻满足垫最不简理的员条件零配置锄。（2）大仓直径管泥水播盾构悄施工寒，针阀对性张的工思艺措赌施采弱取后仍对于先沉降揭的控狗