地铁施工技术

地铁施工技术盾构法盾构法施工是以盾构(Shield)作为施工机械在地面下以暗挖修筑隧道的一种施工方法。盾构是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，既能支撑地层压力，又能作为活动钢制圆形或半圆形装置在地层中推进。盾构是通过软弱含水层，特别是江河底、海底以及城市中心区修建隧道的一种机械，是一种集开挖、支护、推进、衬砌等多种作业一体化的大型暗挖隧道施工机械，主要用于软弱、复杂地层的隧道施工。第一节盾构法施工流程一、盾构在隧道施工中的作用（1）将隧道前端约二环衬砌的外周用盾构壳体支护，形成外部支撑，在盾壳的掩护下开挖地层及装配隧道衬砌。（2）盾构壳体为内部结构所支撑，在内部结构中如有必要时可添设水平及竖向隔板，将盾构分隔成一些小工作室，既增加了盾构的刚度又带来了操作上的方便。（3）盾构后部盾尾部分无内部支撑结构，可在其掩护下拼装隧道衬砌。（4）盾构的掘进靠液压千斤顶在已拼装好的隧道衬砌环上向前推进。二盾构法施工工序流程（1）在盾构法隧道的起始端和终端各建一个工作井。（2）盾构在起始端工作井内安装就位。（3）依靠盾构千斤顶推力将盾构从起始端工作井的墙壁开孔处推出。（4）盾构在地层中沿着设计中轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片。（5）及时地向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置。（6）盾构进入终端井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。第二节盾构法施工技术要求一、盾构法施工的优缺点及适用范围（一）盾构施工法的优点

1．安全性盾构施工方法属于暗挖施工，具有良好的隐蔽性，不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影响，能较经济合理地保证隧道安全施工，可在盾构支护下安全地进行开挖、衬砌等。

2．高效率盾构的推进、出土、拼装衬砌等可全部机械化、自动化作业，施工劳动强度较低，而掘进速度比较快。

3．危害小施工中噪声、振动引起的公害小．对周围环境没有干扰；隧道穿越河底、海底及地面建筑群下部时，可完全不影响航道通行和地面建筑正常使用。4．经济性适宜在不同颗粒条件下的土层中施工，多车道的隧道可做到分期施工，分期运营，可减少一次性投资；在松软含水地层中．修筑埋置深度较大的长大隧道，具有经济、技术、安全等方面的优越性。（二）盾构施工法的缺点

1．重复利用率低盾构是一种价格较昂贵，针对性很强的专用施工机械，对每一座采用盾构法施工的隧道，均应根据工程地质、水文地质条件、衬砌结构断面尺寸的大小进行专门制造、运送、拼装与拆卸等，且设备较复杂。因此，一般不能随便将其他隧道施工用的盾构重复使用。

2．施工复杂盾构施工需要有气压供应设备、人工并点降水、衬砌管片预制、衬砌结构的防水设施及施工堵漏、隧道内的运输、施工测量、场地布置、拼装与拆卸工作并等施工技术的密切配合才能顺利施工；且用气压法施工时，会遇到压缩空气泄出倔压病等问题。3．适用性受限当工程对象规模较小时，工程造价相对较高，如对于短于750m的隧道，有统计资料显示，被认为是不经济的；对隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时，施工因难较大(对水底隧道当覆盖土太浅时施工反而不太安全)；盾构一次掘进的长度有限，国内、外的施工实绩分别为l400m和2500m左右。面且技目前的水平，盾构直径难以做到过大，一般认为：直径D≥12m时为超大型盾构，世界最大直径为14.14m。

4．工作条件差当盾构法施工采用全气压方法以疏干和稳定地层时，由于施工条件较差，因此对劳动保护要求较高。当采用气压施工时，工作面周围1Mm范围有缺氧和枯井的情况，井且有隧道冒顶和施工人员因减压不当而患减压病(沉箱病)的危险。5．地表变形不易控制

用盾构法施工时，在隧道上方一定范围内，尤其是饱和含水松软土层很难防止地表沉陷，而且拼装衬砌时对整体防水技术要求很高。(三)盾构法施工的适用范围现代的盾构能适用于各种复杂的工程地质和水文地质条件，从流动性很大的第四纪淤泥质土层到中风化和微风化岩层。既可用来修建小断面的区间隧道，也可用来修建大断面的车站隧道。而且施工速度快(5~40m/d)，对控制地面沉降有较大把握。但应指出，盾构法施工需要较长的时间和较高的投资用于质构与附属设备的设计和制造，以及建造端头工作井等工程设施。同时，盾构法的施工技术方案和施工细节对围岩条件的依赖件，较之其他方法尤甚，这就要求事先对沿线的工程地质和水文地质条件做细致的勘探工作，井要根据围岩的复杂程度做好各种应变的准备。因此，在地面交通繁忙，地面建筑韧和地下管线密布，对地面沉降要求严格的城区．不宣采用明挖法，且地下水发育，围岩稳定性差，或隧道很长而又工期要求紧迫，不能采用较为经济的矿山法时，采用盾构法施工才是经济合理的。二、盾构分类与构造(一)盾构的分类

盾构的类型很多，可按盾构的断面形状、开挖方式、盾构前部构造和排水与稳定开挖面方式进行分类。按盾构断面形状不同可将盾构分为：圆形、拱形、矩形和马蹄形四种。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好，衬砌拼装简便，可采用通用构件，易于更换，因而应用较广泛。按开挖方式不同可将盾构分为：手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种。按盾构前部构造不同可将盾构分为：敞胸式和闭胸式两种。按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为：人工并点降水、泥水加压、土压平衡式的元气压盾构，局部气压盾构，全气压盾构等。

按开挖面与作业室之间隔墙构造可分为全敞开式、半敞开式及密封式三种。(二)盾构的构造

1．手工挖掘式盾构手工挖掘式盾构是盾构的最基本形式，多用于开挖面基本能自稳的土层中，主要由盾壳、支护结构、推进机构、拼装机构和附属设备等五部分组成。(1)盾壳盾壳为钢板焊成的圆形壳体，由切口环、支承环和盾尾三部分组成。①切口环切口环位于盾构的前部，前端设有刃口，施工时可以切人土中。刃口大都采用耐磨钢材焊成，加劲肋也制成坡形，从而减少切入阻力，在稳定的地层中切口环上下长度可以相等，在开挖面不能自稳的地层(淤泥、流砂)中切口环顶部比底部长，长出部分称前檐，以掩护工人在开挖面安全地开挖。有的盾构设活动前檐靠干斤顶操纵可以向前伸长，以增加掩护长度。一般切口环不易过长，否则将使盾构稳定性变差，增大盾构推进阻力。

②支承环支承环位于盾构的中部，是盾构受力的主要部分，它由外壳、环状加强肋和纵向加强肋组成，环状加强肋焊在支承环两端，纵向加强肋焊在环状加强肋之间，盾构千斤顶就布置在此间并将千斤顶推力传给壳体。为增加盾构刚度须加固支承环，在支承环内安设竖向和水平向隔板形成井字型隔架，二层水平隔板上设置工作平台：③盾尾盾尾位于盾壳尾部，由环状外壳与安装在内侧的密封装置构成。其作用是支承坑道周边，防止地下水与注浆材料被挤入盾构隧道内。同时也是进行隧道衬砌组装的地方。盾尽的环状外壳大都用高强度薄型钢板制作，以减少盾构向前推进后留下的环状间隙。

盾尾密封材料．一殷安装在盾尾钢板和管片外表面之间，除了具有防止注桨材料和地下水漏入盾构的作用外，在后面所述泥水加压盾构和土压平衡盾沟中，还有保持其各自泥浆压力的作用。为了提高密封性，有时要安装几段密封材料；安装的段数，必须根据盾构外径、地质条件和施工中是否更换密封材料等条件决定。密封材料有橡胶、树脂、铜、不锈钢或由它们组合面成。密封材料的形状有板状、刷子状等。密封材料的寿命依其材质、构造面定，此外还与管片材质及组装精度有关。手工挖掘式盾构的盾尾密封装置，多采用双级密封装置结构(图5—5)。(2讲)支台护结晚构支护差结构迅一般稿由活皱动前剂檐、烧活动心工作突平台戒和支帜护挡焦板构衬成。①活帖动前府据活动来前檐日由多桌块扇液形体吧组成嘉，位淘于切歌口环赖拱部描的滑富槽和膀滚轮陕滑道民内。尊扇形虾体的钩前端恋带有吉特殊罩的刃浴口，符后端貌与千钩斤顶慈一端彼相连驰，千醉斤顶挡的另任一端厕被固茶定在愤支承乏环后月部的椅横向澡隔板驱上。势当千苗斤顶论伸出裕时，俩推动梨活动躁前檐核向前瞎伸出蚀，伸辰出长润度为叨千斤概顶的葵行程纺o②活动售平台活动炼平台航安置众于横蜻向两能层工慎作平裙台内劫。后裂端与利面定嗽在工土作平铅台内势的千通斤顶延相连哀。当筹千斤稳顶伸望出时蔽，活惩动平津台沿灯着工营作平就台内苗的轨吼道向输前伸乌出，痒伸出符长度啊和千揉斤顶说的伸打出行厚程相精同。③支慨护挡镜板支护访挡板伏由挡捡板与添其相伍连的爱框架帖和支您护千砍斤顶遭构成监。支饲护挡换板安扰装在辽框架谎的前及端，棍支护命千斤滤顶一受端安辣装在浆框架孝内，督另—畜端固庄定在奔盾构烤的环沾形隔抵板上掌或纵质向隔既板上伞。千拉斤顶艺伸出鞠时，耽推动阶框架达在支猪座上质滑动引．将罪挡板表向前倍推进跳，伸快出长羽度同然千斤幻玉顶行坏程：绒由于刺切口估环为阀倾斜昂式，鉴上、急下两茧层的习支护布挡板引伸出柴长度幅将有已不同不。支护搞挡板益可根晶据开换挖面较情况年，每比外挖窜一块扬就支摇护一立块，联根据野需要迹可在沾较大傻区域梨内对翅开挖吊面进菊行支咸护。蛮为确隐保盾办构在书推进探过程怜中，烛不影聋响支疑护挡请板的争作用词，支慕护千权斤顶衬的行对程要班比盾窝构千便斤顶躺长出废10镰0－炉30传0m浙m。(3颜)推畜进机获构推进忌机构范主要蔬由盾段构千脆斤顶夕和液颂压设快备组咸成。庙盾构冬千斤程顶沿酱支承因环圆锅周均内匀分吐布，陪千斤步顶的篇台数庸和每俭个千营斤顶雪推力虾要根右据盾委构外眨径、群总椎躁力大冠小、撑衬砌踏构造放、隧序道断蜻向形嫂状等笼条件鸭而定任。盾构虾千斤沙顶支晓座一戚般用爪铰接疯形式关与千薪斤顶烫端部雷联结灾，以险使千游斤顶另推力籍能均薄匀分稻布在叫衬砌棍端面忽上，时尤其孟在曲朗线段翼施工撒时铰傲接支扭座更蚕有必浆要。推进刑机构检的液育压设肿备主杏要由斗液压却泵、蔬驱动道马达堂、操绘作控五制装驾置、摘油冷躲却装器置和鹊输油戒管路杀组成趋。除鸣操作米控制板装置衡安装衡在支赞承环赔工作佛平台舒上外布，其遭余大辅多数盖都安路装在棵盾构座后面农的液兔压动定力台足车上平。(4召)拼显装机翠构拼装荣机构佩即为须衬砌之拼装唤器．敢其主头要设撞备为自举至威臂，京以液士压为震动力疗。一镜般举门重臂钥安装狼在支蜘承环真后部汽。中浓小型详盾构笨因受句空间遣限制驳也有雀的安者装在索盾构亲后面肉的台亲车上灭。举盲重臂滔可以役作旋毅转、盈径向坚运动个，还美能沿落隧道讨中线锅作往词复运傍动，慎完成齐这些属运动音的精杂度应兔能保妄证待辰装配慕的衬题砌管硬片的榨螺栓盒孔与挥已拼券装好爱的管热片螺滴栓孔助对好哗，以置便插置入螺东校固婆定。常用淋的衬萍砌拼捡装器叫有环娱形式数、中航空轴器式、然齿轮洒齿条肆式三稀种，阅其中牺以环钳形拼秒装器恰(图成5—神6)宽最多枯。(5辉)附候属设仪备手工剥挖掘怖式盾看构的梁附属歌设备辛较简痛单，势主要塞为液亿压动芹力台誓车、竭排水决注浆抱设备箩台车呼以及凡真圆倘保持液器等柏。真圆贞保持浇器是围为把拣衬砌俱环组查装在枪正确死位置桐上而堆设置棉的调拣整设袭备，银以顶然伸式使为最纲多(钳图5烛—7读)。手工徐挖掘跌盾构木施工基时，厘其工休作过宿程为超：开启望全部给或大黑部分情盾构唤千斤充顶，金盾构匠在千顺斤顶抹推力长作用旷下向鹅前推瓜进，抄切口再环切次人土湿层中年，如好开挖某面自亏稳性融好，婚开挖首作业便即可径在切喊口环攀的保暴护下毁进行镰。当坟开挖鹊面自愁稳性歼较差抗时，滴可开勤启活镜动前侦檐千浆斤顶始使前突檐贯狠入土拥层中鉴，或胜同时显时开练启支葱护千旱斤顶隔与活胡动平戴台一商起顶速住开从挖面志，保议证开蜓挖作框业的至正常宫进行艰。盾分构千木斤顶樱不断进地伸默出，静盾构连切口镜环不冰断地然切人筐土层捆，直细到盾串构千驰斤顶息伸出龄全部幸行程艳为止壮，这料时盾曲构向款前移暖动一吸个衬烟砌环争的宽第度。悼此时色即可雄用拼竿装机简进行召管片残衬砌词作业酸和其局他辅顺助作姿业，室完成近一个剧工作拿循环朵。2．尺半机途械化埋盾构半机槽械化饲盾构舟是在押手工港挖掘衬式盾皂构的毁基础柿上发盲展起农来的跑一种蚕盾构虏。它耗保留勤了手枝工挖矛掘式屑盾构鄙的优狮点，轰克服凳了劳套动强优度大驶、效颜率低罢的缺凶点，萍将下赴半部精的手喷工开犁挖改没为机逆械开献挖，荡减轻项了劳聋动强辉度．率提高皮了劳耳动效金率。金在土艰质条蛾件适璃合时凡，就书成为韵盾构常施工并的首埋选盾圆构而某受到捐重视价。半单机械带化盾悔构具寒有结替构简踏单、乱造价下较低缘瑞、施击工效午率较壤同等错特点桑，主融要用申于开喜挖面李基本储上能拒白稳散且又土无水丘的土菠层中水。下脑部的袄开挖杨机械秧根据光不同捷地质叶条件怀可采穷用不牛同的呜挖掘夸机械慈。3．洁泥水冤加压样盾构泥水社加压赶盾构诞由盾员壳、呀开挖甘机构释、推构进机云构、送送排题泥浆吼机构巨、拼过装机祸构，卧附属内机构密等组省成。(1净)盾竹壳泥水蜂加压睬盾构血的盾辅完基眉本上菜同手男工挖留掘式煮盾构闸的盾印壳。炭不同篮之处芦在于经切口韵环为粪平直衔式，脉环口佳呈内让锥形雄切口量；支熄承环州两端到无井桐字形抬支撑祝架。枯盾尾白密封罪装置棋为多开级密罗封结港构。(2存)开另挖机破构开挖宰机构纱由切挣削刀锻盘、樱泥水菜室、桃泥水剖搅拌芳装置饥，刀缎盘支妈承密遥封系证统、嗽刀盘内驱动驾系统藏等部鬼分组默成o①切售削刀饼盘切削喊刀盘拴包括昨：刀瞧盘，牢主、拨副刀眠槽，扑主、持副刀勇梁，沾切削秋刀头姓，转狗鼓等压。刀羞盘盘劝面开败有呈番放射胜状的助主、扫副刀肠槽，役盘背洋面焊至有径胡向与送环向咽加劲嘉肋和匠环形嫩座，滔环形盈座将畜刀盘愿、刀剩梁联崇结成活一体会。刀蚁槽开弟口大间小与踏主、飘副刀渣槽的卖个数袋取决毛于土馆质、徒地下侧水量稀、开晓挖速惜度、娱砾石各大小抚等因茶素。网刀梁鄙有主灭、副校刀梁迷，均屈在刀砌槽的破中间督，断液面呈坛箱形湖，是到开挖善机构浪中的匹传力踏与承寒力结纽奉构。纽奉刀梁辆上面遇定着廊刀头，太刀头依分切舞削刀瞧、超花挖刀挤、切易割刀绒、保丹护刀凉等。数量品最多朋的是赔切削脂刀，志呈环士状或葛螺旋腹状，暗安装穷于刀妹架上蜓。转变鼓呈畅阶梯娃形环雄状结划构，租前端娘有凸桥台，迈通过毕凸台羊与切庄削刀泼盘上棋的环写形座锁相联狸结。喘转鼓卷的后拉端联壮结有搁环状赶接盘利．接博盘上慈有内具、外询齿圈组．供聚马达疫驱动饮刀盘品做正禁、逆发转。②泥笛水室由切插削刀果盘、次切口百环、表锥形辅切口报、固月定鼓秒、支盈承密串封结蛾构、绕转鼓欧、圆减形隔械板围载成的多区域差称为拐泥水纽奉室。名在泥绳水室卡的上阅部有飘压力丽泥水据的进夸人口眯，下勉部有密搅拌坛器和夕泥浆光排出爷口。序泥水闻室和西开挖排面之先间只守有刀才槽，志刀盘临与切唉口环围端部铃接缝查处是情相通摄的，祝其余煮为完秤全封明闭状监态。③刀丙盘支解承系烫统泥水护加压述盾构匀刀盘乏支承咸系统丹的结朱构随届刀盘刑支承前形式理不同根而异皮。周彼边支纷承式淘的结冶构由白固定耐鼓、楼转鼓喂、复渗合式辟或多犯唇式悲密封苍环、纱径向韵、轴贪向轴哄承等掏组成酬。码大型竞泥水借加压糊盾构蚁常用舅周边息支承歪式支歌承刀盼盘。恨这种树支承垒式具限有作仿业空围间大步、受汇力较陵好等饮特点会。中旱小型抚泥水哄加压组盾构醉的刀我盘多杨用中断心支每承式升。(3凭)推晋进机隆构、挤拼装疤机构恩、真洋圆保锋持器泥水疯加压猫盾构嗓的推个进机糕构、撒拼装舌机构倍、真雀圆保赏持器外基本富上同玩手工披挖掘装式盾恭构的茎推进咳机构康、拼吧装机浆构、之真圆搏保持助器，声仅结块构尺肚寸大站小、向数量虫、行偷程、移功率被大小味不同亏而已睛。(4既)送冶、排皮泥机封构送、昆排泥绝机构今由送炉泥水店管、法排泥朴浆管名、闸佣门、苹碎石鞭机、驳泥浆洽泵、茧驱动卧机构棒、流粮量监机控机杠构等厕组成扣。该差机构晶大部软分设以备都阔安装嘱在盾誉构后疫端的用后续宪台车黎上。(5味)附昂属机搬构泥水扣加压步盾构慰的附佣属机皮构由翅操作练控制绳设备氧、泥扩水处残理设帽备等店组成摧。①操耗作控招制设贪备操作我控制蠢设备乐包括敌开挖站面状深态监且控设坚备、腿盾构废位置款与状里态的在检测付控制占设备途、泥缴浆的扎输送政与排裕出的竹控制搁设备径等。②后咽续台倡车设咐备后续醉台车袍设备叛有以姨下几固组平世板车判：动肆力组嫌台车伸，自盆动闸乓门台滋车，斩碎石博机台绑车，页差压革式密祸度计部台车讯、注武浆设糊备台奔车、灿送排蜂泥泵旁台车或等。截上述辟这些足后续吓台车扎是与沃盾构便联结妙在一聋起的休。③泥妈水处月理设财备泥水盟处理煤设备惹由泥惩浆制钢备与驶泥水乖分离暗两部霞分组田成。罪设备东的规译模大练小取须决于壤开挖鹊速度刺与土仙质等载条件豆。泥水携加压售盾构潮施工骆时的描工作肺过程制为：开启歌刀盘平驱动纵液压恋马达章，驱幻玉动转管鼓并越带动窜切削遇刀盘询转动旁。开产启送以泥泵戴，将铸一定逗浓度组的泥野浆泵吊入送绵泥管崭压入绿泥水槽室中费。再昂开启恩盾构顶千斤幸顶，魔使盾披构向墨前推这进。易此时抬切削避刀盘神上的失切削杏刀便俗切人寄土层倚，切养下的块土渣宽与地你下水初顺着狭刀槽稻流人笔泥水壁室中吨，土势渣经相刀盘逐与搅进拌器驳的搅忠拌而央成为所浓度树更大钱的泥挺浆。裕随着是盾构树不断败地推番进，馅土渣干量不伯断地泉增加防，泥形水不变断地团注入兴，泥室水室牢内的忧泥浆幻玉压力丛逐渐呢增大唱。当己泥水电室的准泥浆释压力绸足以托抵抗陷开挖忙面的下土压魂力与片地下吊水压壮力时堵，开惨挖面妈就能塑保持眨相对葬的稳镇定而不批致坍苗塌，检只要躲控制柳进入览泥水蕉室的塘泥水孩量和身渣土刮量与屋从泥滨水室旦中排忍出去液的泥云浆量麻相平游衡，滨开挖酿工作重就能锋顺利响进行大。当盾逗构向冲前推看进到隆一个协衬砌徒环宽碧度后币，即怜可进差行拼素装衬酱砌；获将缩倦回的罗千斤义顶继宇续伸扛出，鼻重新爪推进淘，进帆行下坦一工雪序。沉从泥城水室层排出做的浓粗泥浆惧经排游泥管抛及碎病石机怠，由养排泥层泵运育至地融面泥呀水处每理设总备进折行泥劲水分荒离处那理，暮被分卷离山悠的渣征土运寇至弃陡渣场晒．处烈理后朵的泥毕水再城送入塘泥水硬室继尝续使黄用。泥水产加压秘盾构防适用闪范围家较广崇，多悦用于蝴含水不率较嫂高的榆砂质急、砂晨砾石稍层、锋江河钞、海茧底等苦特殊炎的超溜软弱汤地层罚中。哭能获闭得其拢他类扬型盾输构难搁以达铁到的萍较小夺的地躬表沉泄陷与决隆起畏。由蹲于开育挖面像泥浆倍的作胀用，镰刀具棕和切腔削刀砌盘的紧使用竭寿命飞相应邀地延量长：首泥水肌加压陪盾构纲排出衫的土姨渣为梢浓泥丸浆输也出，棍泥浆洲输送富管道筹较其齿他排茎渣设梨备结呈构简必单方美便。枪泥水筑加压失盾构络的操距作控女制亦缝比较闹容易悦，可毕实现档远距金离的礼运控解操作邀与控叮制。阁由于威泥水青加压穗盾构航的排敬渣过懒程始采终在宁进行另，故袄施工训现场珍与沿秒途隧渗道十易分干蛮净而秋不受资土渣激污染城。泥水备加压贫盾构样也有治缺点乞：由喇于切前削刀本盘和衔泥水存室泥牺浆的虚阻隔赖，不吐能直熔接观斥察到子开挖缝面的亚工作融情况拐．对低开挖救而的伤处理龟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