《现代土木工程施工专项技术》 课件 宋永发 第四章 地铁施工技术-盾构

第四章地铁施工技术——盾构课程内容contents盾构的分类盾构及其工作原理4.14.2盾构施工技术4.3盾构新发展盾构施工风险及管理措施4.44.54.1盾构及其工作原理4.1.1盾构盾构即盾构机，是一种用于软土隧道暗挖施工，具有金属外壳，壳内有整机及辅助设备，在其掩护下进行土体开挖、土渣排运、整机推进和管片安装等作业，而使隧道一次成形的机械。盾构机集开挖、支护、推进、衬砌等多种作业功能于一体，既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构。盾构的种类有很多，每种盾构的构造也各不相同，通常由盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统等四大部分组成。目前国内外盾构施工工艺主要包括土压式平衡盾构和泥水式平衡盾构技术，因为采取的工作模式不一样，所以内部设备大不同。土压盾构核心是螺旋输送机，皮带输送机；泥水盾构核心是泥水循环系统。下面以土压平衡盾构为例，简单介绍盾构机的构造。盾构机组成4.1.1盾构土压平衡盾构机在结构上包括刀盘、盾体、人舱、螺旋输送机、管片安装机、管片小车、皮带机和后配套拖车等；在功能上包括开挖系统、主驱动系统、推进系统、出碴系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、自动导向系统及通风、供水、供电系统、有害气体检测装置等。具体组成如下：盾构机组成4.1.1盾构（1）盾体盾构的主要组成部分即为盾体，盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状筒体。前盾又称切口环，与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使土舱与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有5个土压传感器，可以用来探测土舱中不同高度的泥土压力。中盾又称支承环，前盾和中盾用螺栓联接，并加焊接联接。中盾内布置有推进油缸、铰接油缸和管片安装机架。中盾的盾壳周围布置有超前钻孔的预留孔。中盾和盾尾之间通过铰接油缸连接，两者之间可以有一定的夹角，从而使盾构在掘进时可以方便的转向。盾构机组成4.1.1盾构（2）刀盘及刀具刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削泥砂，刀盘的开口率约为50％，用一个带有支撑条幅的法兰板来连接刀盘和刀盘驱动部分。刀盘上可根据被切削土质的软硬而选择安装硬岩刀具或软土刀具，刀盘的外侧还装有仿形刀，盾构机在转向掘进时，可操作仿形刀油缸使仿形刀沿刀盘的径向方向向外伸出，从而扩大开挖直径，这样易于实现盾构机的转向。刀盘上安装的可更换式刀具都由螺栓连接，可以从刀盘后面的泥水舱中进行更换。法兰板的后部安装有一个回转接头，其作用是向刀盘的面板上输入中心注水、泡沫、加泥及向超挖刀液压油缸输送液压油。盾构机组成4.1.1盾构（3）推进装置推进装置主要靠推进油缸功能，推进油缸又称作掘进千斤顶，安装在中盾内侧的周边位置。推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力，这些千斤顶按上下左右被分成四组，掘进过程中，在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行，从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量符合隧道设计轴线。盾构机组成4.1.1盾构（4）盾尾密封作为防漏材料，在盾构机盾尾部最末端设有将3排钢丝刷和一道止浆板。可防止地下水、土砂及壁后注浆材料等进入管片与主体盾构壳体之间的间隙中。为了发挥密封效果，需要在刷形盾尾密封的钢丝刷之间充填粘性润滑脂（盾尾油脂）。盾构机组成4.1.1盾构（5）管片拼装机管片拼装机安装在盾尾区域，用来安装衬砌管片。它的运动构件使其在拼装管片时，可以有六个方向的自由度，从而可以使管片准确就位。在管片安装模式下，为达到最理想的衬砌效果，对每个推进油缸可以单独控制。所有方向运动可靠，采用比例液压控制的管片拼装机可以快速地达到毫米级的安装精度。管片拼装机同时还用来安装供盾构机台车行走的羊拱铁轨道。盾构机组成（5）管片拼装机每当盾构机掘进完一环后，一部分推进千斤顶回缩，为第一片管片留出足够的空间。其余推进千斤顶和已经装好的管片仍保持接触，以防止盾构机由于土压而后退。管片拼装机抓起管片并将其放在应放的位置，在此位置它可以和上一管片用螺栓连接起来。在管片拼装机夹头放开管片之前，一定要保证已回缩的推进油缸再次顶紧管片，以防止管片意外移动。其余管片的安装方法与此相同，而最后一块管片称为封顶块，一般为楔形，从管片前方插入已拼好的管片中，形成完整的管片环。每个管片都有编号，需安装预先制定好的顺序才可以将管片环拼装成功。相邻管片环的封顶块不会位于管片环的相同位置，防止封顶块意外滑出。而盾构机的正常工作流程也就是在这样掘进、拼环、再掘进、再拼环的循环中不断进行着。4.1.1盾构（6）人行闸人行闸装在前盾上，包括前室和主室两部分，当掘进过程中刀具磨损工作人员进入到泥土仓检察或更换刀具时，需要通过人行闸。如果地面具备地层加固条件或事先已经进行了地层加固处理，开挖面的稳定有保障，则可在常压下进行刀具检查和更换作业。盾构在选定地点停机后，将土仓里的土排出一部分，直至土仓内土体高度低于土舱隔板上的密封门，此时作业人员可以通过气闸打开通往土仓的密封门在不带压的情况下进入土仓，从而进行刀具检查和更换。而如果没有注浆加固条件，开挖面又不是可以自稳的地层，则需要用压缩空气来维持开挖面的稳定。作业人员需在土仓内带压作业。做这项工作必须由经过培训的专业人员进行。盾构机组成4.1.1盾构（7）排土系统排土机构主要包括螺旋输送机和皮带输送机。螺旋输送机由斜盘式变量轴向柱塞马达驱动，皮带输送机由电机驱动。碴土由螺旋输送机从泥土仓中运输到皮带输送机上，皮带输送机再将碴土向后运输至第四节台车的尾部，落入等候的碴土车的土箱中，土箱装满后，由电瓶车牵引沿轨道运至竖井，龙门吊将士箱吊至地面，并倒人碴土坑中。盾构机组成（7）排土系统螺旋输送机有前后两个闸门，前者关闭可以使泥土仓和螺旋输送机隔断，后者可以在停止掘进或维修时关闭，在整个盾构机断电紧急情况下，此闸门也可由蓄能器贮存的能量自动关闭，以防止开挖仓中的水及渣土在压力作用下进入盾构机。土仓内较大的岩石会由螺旋输送机入口前的破碎机将其破碎成小块，如岩石的尺寸超过可以通过螺旋输送机的最大粒径，且破碎机无法处理，可以将螺旋输送机缩回，并关闭前闸门。然后可以从开挖舱人工搬除岩石。4.1.1盾构（8）注浆系统盾构注浆分为同步注浆及二次注浆，管片拼装完成后，随着盾构的推进，管片与洞体之间出现空隙。如不及时充填，地层应力得以释放，而产生变形。会发生地面沉降，邻近建（构）筑物沉降、变形或破坏等危险情况。进行注浆可抑制隧道周边地层松弛，防止地层变形；及早使管片环安定，千斤顶推力平滑地向地层传递，能减小作用于管片的应力和管片变形，盾构的方向控制容易，并且形成有效的防水层。盾构机组成4.1.1盾构（9）泡沫及加泥系统在砂层、砾石层中，对于颗粒粒径较大的地层，土的摩擦力大，透水性高，切削土的流动性差，不能很好的传递压力。泡沫及加泥系统是在开挖土仓及螺旋机中注入泡沫或膨润土并充分搅拌，改变的成分，以保证土的流动性和减少土的透水性，使开挖面保持稳定。同时还可减少刀盘与土体的摩擦，降低扭矩，减少壳体与刀盘上粘土的粘着力，有利于螺旋机出渣，降低螺旋机旋转扭矩。盾构机组成4.1.1盾构（10）液压系统液压系统是盾构为各主要执行元件提供动力并执行的关键系统，主要包括主驱动、推进（铰接）、螺旋输送机、管片安装机、辅助系统、循环过滤冷却系统等，液压系统的元器件全部采用国际知名品牌的产品，元器件质量可靠性能稳定，保证了液压系统的可靠性。盾构机组成4.1.1盾构（11）自动导向系统盾构在掘进中由于地层阻力、刀盘掘削反力及推力千斤顶作用力不均等原因，使盾构偏离设计轴线。必须安装自动导向系统，其主要有以下作用：1）可以通过隧道设计的几何元素计算出隧道的理论轴线；2）通过测倾仪器测量盾构的俯仰角和滚动角并予以显示；盾构机组成4.1.1盾构（11）自动导向系统3）在显示器上实时以图形直观显示盾构轴线相对于隧道设计轴线的偏差，便于盾构操作人员根据偏差随时调整盾构掘进的姿态，使盾构轴线逼近隧道设计轴线；4）通过调制解调器和电话线与地面监控室电脑建立网络联系，将盾构掘进数据传输到监控室，便于工程管理人员实时监控盾构的掘进情况，查阅各环的掘进资料、测量资料及其他资料。盾构机组成4.1.2盾构工作原理盾构的工作原理就是一个钢结构组件沿隧道轴线边向前推进边对土壤进行掘进。这个钢结构的组件的壳体称“盾壳”，盾壳对挖掘出的未衬砌的隧道段起着临时支护的作用，承受周围土层的土压、承受地下水的水压以及将地下水挡在盾壳外面。掘进、排土、衬砌等作业在盾壳的掩护下进行。盾构机工作原理4.1.2盾构工作原理原理：泥水平衡盾构是以泥浆为主要介质平衡隧道开挖面地层压力，通过泥浆输送系统出渣。核心系统为泥水输送循环系统，采用泥浆或气压支撑工作面。在盾构开挖仓内注入压力泥水，通过泥水加压和外部压力平衡，在开挖面形成泥膜，产生泥水平衡，使开挖面土体稳定。盾构推进时刀盘切削土体表面的泥膜，与泥水混合搅拌后形成高密度泥浆，经泥浆泵送至地面，泥浆在地面经过分离，再次进入盾构的密封舱，不断地循环排渣。当泥水压力大于地下水压力时，泥水渗入土壤，在土壤间隙形成一定比例的悬浮颗粒，被捕获并聚集于开挖面，泥膜就此形成。随着时间的推移，泥膜的厚度不断增加，渗透抵抗力逐渐增强。当泥膜抵抗力远大于正面土压力时，产生泥水平衡效果。盾壳”，盾壳对挖掘出的未衬砌的隧道段起着临时支护的作用，承受周围土层的土压、承受地下水的水压以及将地下水挡在盾壳外面。掘进、排土、衬砌等作业在盾壳的掩护下进行。泥水平衡盾构工作原理4.1.2盾构工作原理适用条件：近年来，我国的隧道工程建设取得了巨大的进步，水下隧道已经成为跨越江河湖海等自然环境的重要方式，而且在未来，这种交通运输方式依旧会有极大的发展空间，然而水下隧道工程施工却有着与山岭隧道和地下隧道工程不同的特点，相比而言，水下隧道工程施工技术和地质环境复杂，施工周期长，不确定性因素多，施工风险大，防水要求高，建成后再修复难度大，因此属于典型的高难度、高风险性工程。与土压式平衡盾构相比，泥水盾构能够更好地适应于富水地层，除此以外，它还具有变形控制和更高的施工安全性等明显优势，因此，面对开挖断面大，地下水丰富、地质条件复杂，变形控制严格的隧道，泥水平衡盾构更具优势，理应成为施工中的首选方法。泥水平衡盾构工作原理4.1.2盾构工作原理泥水平衡盾构的主要特点是能够在易发生流沙的地层中稳定开挖面，开挖面平衡土压力的控制精度高，对开挖面周边土体的干扰少，地面沉降量控制精度高，适用于软弱的淤泥质粘土、松散的砂土、沙砾、卵石和硬土的互层等地层。特别适用于地层含水量大、上方有水体的越江隧道和海底隧道。在实际的工程实际中，泥水平衡式盾构技术应用非常广泛，其中大多是应用于水下隧道（主要包括江底隧道和海底隧道）施工中，例如武汉轨道交通7号线三阳路越江隧道、福州地铁2号线越江段、广州地铁2号线、南昌地铁1号线和深圳地铁11号线等工程中都采用了泥水平衡盾构施工技术。泥水平衡盾构工作原理4.1.2盾构工作原理土压平衡盾构是在普通盾构的基础上，在盾构的中部又增设了一道密封隔板，把盾构机械的开挖面与开挖的隧道截然分隔，使密封隔板与开挖面土层之间形成一密实的泥土舱，盾构机械的刀盘在泥土舱内工作。另外，通过密封隔板装有螺旋输送机。当盾构机械由盾构的千斤顶向前推进时，由刀盘切削下来的泥土充满了泥土舱和螺旋输送机壳体内的全部空间。同时，依靠充满舱室内充满的泥土来顶住开挖面土层的水土压。并且可以通过调节螺旋输送机的转速控制排水量或通过调节盾构机械千斤顶的推进速度控制开挖量，使盾构机械的排土量和开挖量保持接近或达到平衡，以此来保持开挖面地层的稳定以及防止施工地面变形。土压平衡盾构工作原理4.1.2盾构工作原理但由于随着土质特性和流入压力的不同，螺旋输送机的排土效率也不相同，因此要直接通过调整螺旋输送机转速而得到准确的排土量是不可能实现的，并且要使排土量和开挖量达到平衡十分难以掌握。所以，实际上是要通过调整排土量或开挖量来直接控制泥舱内的压力，并使其与开挖面地层水、土压相平衡，同时直接地利用泥土舱内的泥土对已经开挖的地面进行支护，从而来保持开挖面土层的稳定。这就是土压平衡盾构的基本工作原理。土压平衡盾构工作原理谢谢！第四章地铁施工技术——盾构课程内容contents盾构的分类盾构及其工作原理4.14.2盾构施工技术4.3盾构新发展盾构施工风险及管理措施4.44.54.2盾构分类4.2盾构分类目前，盾构形式越来越多，根据盾构机断面形式可分为圆形盾构、复圆盾构、非圆盾构等多种盾构机形式。其中，复圆盾构和非圆盾构统称为“异形盾构”。根据施工环境不同盾构机主要分为软土盾构和复合盾构两种，软土盾构适应于未固结成岩的软土、某些半结成岩及风化和强风化围岩地质条件；复合盾构既能适应于软土又能使用于硬岩一类分地质条件。按盾构支护地层形式分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥浆支护式和土压平衡式。下面我们按照倔削面的挡土形式进行分类阐述，分为全敞开式盾构机、部分开放式盾构机、封闭式盾构机。引言4.2.1全敞开式盾构机全敞开式盾构机的特点是掘削面敞露，故挖掘状态时干态状，所以出土效率高。适用于掘削面稳定的性好的地层，对于自稳定性差的冲积地层应辅以压气、降水、注浆加固等措施。全敞开式盾构机又分为手掘式盾构机、半机械式盾构机、机械式盾构机。概述4.2.1全敞开式盾构机手掘式盾构机手工掘削盾构机的前面是敞开的，所以盾构的顶部装有防止掘削面顶端坍塌的活动前檐和使其伸缩的千斤顶。掘削面上每隔2-3m设有一道工作平台，即分割间隔为2-3m。另外，在支撑环柱上安装有正面支撑千斤顶。掘削面从上往下，掘削时按顺序调换正面支撑千斤顶，掘削下来的沙土从下部通过皮带传输机输给出土台车。掘削工具多为鹤嘴锄、风镐、铁锹等。4.2.1全敞开式盾构机半机械式盾构机是在人工式盾构机的基础上安装掘土机械和出土装置，以代替人工作业。掘土装置有铲斗、掘削头及两者兼备三种形式。具体装备形式为：铲斗、掘削头等装置设在掘削面的下部；铲斗装在掘削面的上半部，掘削头在下半部；掘削头装在掘削面的中心；铲斗装在掘削面的中心。半机械式盾构机4.2.1全敞开式盾构机盾构机的前部装有旋转刀盘，故掘削能力大增。掘削下来的砂土由装在掘削刀盘上的旋转铲斗，经过斜槽送到输送机。由于掘削和排土连续进行，故工期缩短，作业人员减少。机械式盾构机4.2.2部分开放式盾构机部分开放式即挤压式盾构机，其构造简单、造价低。挤压盾构适用于流塑性高、无自立性的软粘土层和粉砂层。部分开放式盾构机又分为半挤压式盾构机、全挤压式盾构机、网格式盾构机。概述4.2.2部分开放式盾构机（1）半挤压式盾构机（局部挤压式盾构机）在盾构的前端用胸板封闭以挡住土体，使不致发生地层坍塌和水土涌入盾构内部的危险。盾构向前推进时，胸板挤压土层，土体从胸板上的局部开口处挤入盾构内，因此可不必开挖，使掘进效率提高，劳动条件改善。这种盾构称为半挤压式盾构，或局部挤压式盾构。（2）全挤压式盾构机在特殊条件下，可将胸板全部封闭而不开口放土，构成全挤压式盾构。半挤压式、全挤压式盾构机4.2.2部分开放式盾构机在挤压式盾构的基础上加以改进，可形成一种胸板为网格的网格式盾构，其构造是在盾构切口环的前端设置网格梁，与隔板组成许多小格子的胸板；借土的凝聚力，用网格胸板对开挖面土体起支撑作用。当盾构推进时，土体克服网格阻力从网格内挤入，把土体切成许多条状土块，在网格的后面设有提土转盘，将土块提升到盾构中心的刮板运输机上并运出盾构，然后装箱外运。网格式盾构机4.2.3封闭式盾构机泥水平衡盾构通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。泥水平衡盾构4.2.3封闭式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。它又可细分为普通型土压平衡盾构、加水土压盾构、加泥土压盾构和复合土压盾构。土压平衡盾构4.2.3封闭式盾构机（1）普通型土压平衡盾构这是土压平衡系盾构的基本型式，适用于松软的粘性土。盾构机械掘进的时候，由刀盘切削下的泥土进入泥土舱，再通过螺旋输送机不断向后面排土口排出。由于泥土经过刀盘切削和扰动后会增加泥土的塑流性，因此，即使粘结性较好地泥土，在受到刀盘旋转切削扰动和螺旋输送机传送扰动后也会变得更为松软，其与原状土相比，会具有更大的流动性，因此能够较好地充满密封泥土舱和螺旋输送机壳体内的全部空间，使泥土舱内的土压能均匀传递，通过调节螺旋输送机转速或调节盾构推进速度，使盾构开挖土量和排土土量保持平衡，并同时使密封泥土舱土压接近开挖面静止土压，以保持开挖面土层稳定。土压平衡盾构4.2.3封闭式盾构机（2）加泥型土压平衡盾构当盾构施工的泥土含砂量超过一定限度时，由于泥土摩擦角增大，流动性差，靠刀盘开挖扰动，很难使泥土达到足够的塑流状态，一旦在泥土舱内充满过量的泥土，就会压密固结，致使排土阻力太大，无法进行排土，有时还会产生拱效应，造成泥土疏密不均。当泥土内地下水含量丰富时，螺旋输送机内的泥土就不能起到止水的作用，而且会引起开挖面土层崩塌，致使盾构无法继续开挖和排土。土压平衡盾构（2）加泥型土压平衡盾构在普通型土压平衡盾构的基础上，通过对刀盘、泥土密封隔板以及螺旋输送机壳体内注入特别粘土泥浆材料，再通过开挖下的泥土混合，而将泥土舱内的泥土转变为流动性好、不透水的泥土，能及时充满泥土舱和螺旋输送机体内的全部空间。随着盾构的不断推进而顺利地由螺旋输送机排土口排出。这就是加泥型土压平衡盾构的设计构思。4.2.3封闭式盾构机（3）加水型土压平衡盾构在砂层、砂砾层透水性较大的地层中，还可以采用加水型土压平衡进行施工，这种盾构是在普通型土压平衡盾构构造的基础上，在螺旋输送机的排土口接上一只排土调整箱，在排土调整箱中注入压力水，并使其与开挖面土层地下水保持平衡。经过螺旋输送机将弃土排入调整箱内与压力水混合后形成泥浆，在通过管道输送排出坑外。土压平衡盾构（3）加水型土压平衡盾构由于砂层、砂砾层透水性打，为了保持开挖面土层稳定，必须对开挖面水、土压力进行平衡。采用加水型土压平衡盾构施工，地层的土压，仍由泥土舱中土压进行平衡，而地层的地下水压，则由注入排土调整箱中的水压进行平衡，从而使开挖面地层保持较好地稳定。4.2.3封闭式盾构机（4）泥浆型土压平衡盾构（复合土压盾构）该盾构机械适用于土质松软、透水性好。易于崩塌的积水砂砾层或覆土较浅、泥水易喷出地面和易产生地表变形的极差地层的施工。泥浆型土压平衡盾构机械具有土压平衡盾构和泥水加压盾构的双重特征。新鲜泥浆和普通水泥加压盾构相似，从地面泥浆槽用泥浆泵打入盾构密封泥土舱，与刀盘开挖下的泥砂搅拌混合形成高浓度泥浆。根据国外某工程的资料介绍，向泥浆型土压平衡盾构密封泥土舱打入的泥浆浓度为1.3左右，通过与开挖出的泥砂搅拌混合后使泥土舱上部形成比重为1.6左右浓度的泥浆，而下部泥浆比重为1.7-1.8左右。土压平衡盾构4.2.3封闭式盾构机（4）泥浆型土压平衡盾构（复合土压盾构）泥浆经加压后，一方面在开挖面土层表面形成一层不透水的泥膜，另一方面在开挖面土层保持了一定的渗透区域，通过泥浆加压使其与开挖面水、土压力互相平衡，以保持开挖面土层的稳定。当盾构停止掘进时，刀盘停止转动。由于泥砂下沉，上部泥浆比重降低为1.3左右。因此将刀盘做成倾斜式，并利用下部泥砂的压力来防止开挖面土体从刀盘进入土槽涌入泥土舱内，从而提高了开挖面的稳定性。由于刀盘开挖下的土砂和普通土压平衡盾构相同，充满泥土舱并由螺旋输送机向后排送，贮存在泥土舱内的土砂同样对开挖面起支护作用，减少了开挖面土层崩塌的危险。另外，在泥浆型土压平衡盾构螺旋输送机的排出口装一个旋转排土器，则可以保持泥土舱内压力稳定，并使弃土不断地从有压区向无压区顺利排出。土压平衡盾构4.2.3封闭式盾构机结构不同。土压平衡式盾构：其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土压、水压基本平衡，使得掘削面与盾构面处于平衡状态(即稳定状态)。泥水平衡式盾构：在盾构用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。开挖面的密封隔仓内注入泥水，通过泥水加压和外部压力平衡，以保证开挖面土体的稳定。土压式和泥水式平衡盾构对比4.2.3封闭式盾构机作用不同。土压平衡式盾构：初步或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，能够承受来自地层的压力，防止地下水或流砂的入侵。泥水平衡式盾构：推进时开挖下来的土进入盾构前部的泥水室，经搅拌装置进行搅拌，搅拌后的高浓度泥水用泥水泵送到地面，泥水在地面经过分离，然后进入地下盾构的泥水室，不断地排渣净化使用。土压式和泥水式平衡盾构对比谢谢！第四章地铁施工技术——盾构课程内容contents盾构的分类盾构及其工作原理4.14.2盾构施工技术4.3盾构新发展盾构施工风险及管理措施4.44.54.3盾构施工技术4.3.1盾构施工总体流程盾构法施工一般经历五个阶段：盾构机制造、下井、组装、调试、验收等和盾构始发准备；盾构始发和试掘进；盾构正常段掘进；盾构到达段掘进和盾构到达；盾构解体、吊出等。三个主要工序：开挖出、土管片拼装、同步注浆。三个控制要点：开挖面的稳定、盾构沿设计路线高精度推进(盾构姿态、隧道方向)和管片作业。主要施工流程主要有以下几步：首先，做前期的施工准备；接着，待盾构机始发完成后，进行全断面开挖与出渣；然后，在开挖完成部分做外层管片式衬砌或初期支护；接下来在完成上述步骤后，进行盾构机的前推工作；最后进行管片外灌浆或二次衬砌概述4.3.1盾构施工总体流程地铁盾构法具体施工总体流程一般为：始发井交付使用→盾构始发架就位→盾构机下井、安装、调试→初始掘进→负环拆除及其它辅助设备调整→正常掘进→盾构机到达中间站→盾构机通过中间站→盾构机再次安装、调试→盾构机再次初始掘进→正常掘进→盾构机到达终点站→盾构机解体外运→隧道清理准备验收。概述4.3.1盾构施工总体流程泥水平衡盾构技术施工流程主要分为六部分，主要内容如下：（1）施工前的准备：环境调查、补勘；盾构机的设计、制造；管片模具设计、制造；场地移交；临时设施建设；（2）始发端与到达端土体加固：旋喷加固、注浆加固、冷冻加固；（3）盾构始发准备：竖井、洞门圈、始发台施工，盾构机下井吊装、组装调试、泥水处理系统建设；泥水平衡盾构技术施工流程4.3.1盾构施工总体流程泥水平衡盾构技术施工流程泥水平衡盾构技术施工流程主要分为六部分，主要内容如下：（4）盾构始发：反力架施工；负环管片安装；始发进洞，掘进；4.3.1盾构施工总体流程泥水平衡盾构技术施工流程泥水平衡盾构技术施工流程主要分为六部分，主要内容如下：（5）盾构掘进：试掘进；洞内测量、压力控制；泥浆管理、掘进参数控制、管片吊运及安装、注浆；4.3.1盾构施工总体流程泥水平衡盾构技术施工流程泥水平衡盾构技术施工流程主要分为六部分，主要内容如下：（6）盾构到达接收：洞门处理、接收掘进、盾构机吊出。4.3.1盾构施工总体流程土压平衡盾构技术施工流程对比而言，土压平衡和泥水平衡盾构技术在施工流程上相差不大，两种施工方法的本质区别在于平衡机器内外压力的方式和盾构机的结构不同，因此，反映在施工流程上，最主要的区别就在于泥水处理系统和泥浆管理等机器及参数调控方面的差异，因此，在后续具体施工流程分析中，只须主要研究上述两个方面，而对其余相同部分只做简单介绍和说明即可。4.3.2盾构始发（出洞）准备施工技术盾构出洞盾构出洞是地铁隧道盾构施工中的首道工序。盾构始发前在保证机械设备、所用材料、人员技术和勘探材料准备充足的前提下，应对始发所需条件进行排查，达到始发标准；并应在始发前对其周围土体进行加固处理；需要设置好盾构始发的基座，并认真检查盾构机及其配套设备。因此须做到以下几点。（1）做好盾构出洞前和出洞后的相关准备工作，保证机械设备、所用材料、人员技术准备充足。对盾构出洞所需的各种条件进行逐一排查，确保达到盾构出洞的标准，做到万无一失。（2）为了降低对盾构周围建筑和地下管线的影响，要在盾构出洞前对其周围土体进行加固处理。4.3.2盾构始发（出洞）准备施工技术盾构出洞（3）设置好盾构出洞的基座。因为盾构机基座的位置直接影响着盾构机的始发状态，影响着后续的施工。所以进行盾构施工前，一定要设置好盾构出洞的基座，要将盾构基座准确安放在设计轴向的精准位置上，而且所有准备工作做好后，才可以操作盾构机沿着设计轴向向地层进行挖掘。（4）认真检查盾构机以及配套设施。盾构机施工主要是在地下完成的，而工作井空间都很小，因此需要将盾构机和后配套设施分别进行吊装，再运至井下。而盾构机和配套设施的安装和调试工作都需要在井下完成。应认真检查盾构机及后配套设施，确保施工顺利进行。4.3.2盾构始发（出洞）准备施工技术盾构出洞（3）设置好盾构出洞的基座。因为盾构机基座的位置直接影响着盾构机的始发状态，影响着后续的施工。所以进行盾构施工前，一定要设置好盾构出洞的基座，要将盾构基座准确安放在设计轴向的精准位置上，而且所有准备工作做好后，才可以操作盾构机沿着设计轴向向地层进行挖掘。（4）认真检查盾构机以及配套设施。盾构机施工主要是在地下完成的，而工作井空间都很小，因此需要将盾构机和后配套设施分别进行吊装，再运至井下。而盾构机和配套设施的安装和调试工作都需要在井下完成。应认真检查盾构机及后配套设施，确保施工顺利进行。4.3.3泥水处理系统建设泥水处理待检查结束后，工作人员需要对泥水处理系统进行设置，泥水处理系统是整个施工技术的核心部分，首先，施工人员须合理控制泥水拌制质量，储存好新鲜泥浆；然后，须保证处理系统各设备、设施有效的运转；最后，要日常检查设备，并做好维修保养工作。4.3.4地铁盾构掘进阶段施工技术掘进阶段地铁隧道盾构掘进施工可以分为盾构试掘和正式掘进2个环节。（1）盾构试掘环节。相关工作人员应根据施工方案和技术要求操作盾构机进行尝试性掘进。当设备安全出洞后，对其前100环数据进行分析，然后确定出符合隧道地质实际施工的最佳参数。（2）正式掘进环节。相关施工人员应根据最佳参数调整盾构机参数，然后才可以开动盾构机正式进行掘进。在盾构机进行掘进过程中，必须确保姿态正确。同时，相关人员应依据施工参数通过计算机对盾构机的刀盘旋转速度、机械前进方向、设备掘进速度等进行科学调控。此外，盾构机施工过程中，现场施工人员应实时监控机械设备的运转情况，并做好周围地质情况的监测。4.3.5盾构接收（进洞）技术重点工作环节（1）勘测设计盾构机施工路线，并确保其科学性和合理性。地铁隧道盾构机进出洞施工工序非常复杂。因此，施工单位在盾构机开始工作前要对地铁工程具体施工场地的地质情况进行仔细的勘测，获得准确数据后，精心设计出盾构机施工路线。然后，还要组织相关技术人员对勘测数据和设计路线进行审核，确保科学性、合理性。4.3.5盾构接收（进洞）技术重点工作环节（2）在施工前，施工单位还要根据地铁工程施工场地的地质情况进行审核，确保盾构机能顺利完成进洞作业。如果某个区域的地质条件没有达到盾构机进出洞的标准要求，施工单位要根据具体情况采取盾构机外的其他施工方法进行施工，而不要强行采用盾构机进行进出洞作业，避免造成安全事故的发生。4.3.5盾构接收（进洞）技术重点工作环节（3）盾构机进洞作业时，相关人员要正确操作，保证盾构机从始发基座导轨上顺利向前掘进，而且盾壳体要全部切入洞中，缩减土体裸露时间。4.3.5盾构接收（进洞）技术重点工作环节（4）盾构接收时，应对掘进参数进行调整，并安装洞内拉紧装置，检查洞门稳定情况，并根据情况确定是否进行洞门凿出施工，确保盾构进站时不发生异常坍塌，最后进行条件验收并进行专家论证；盾构机吊出时应遵循一定的顺序，吊出顺序依次为：前盾、中盾、螺旋输送机、设备桥、人舱、其他配套设备和后配套拖车。谢谢！第四章地铁施工技术——盾构课程内容contents盾构的分类盾构及其工作原理4.14.2盾构施工技术4.3盾构新发展盾构施工风险及管理措施4.44.54.4盾构施工风险及管理措施4.4盾构施工风险及管理措施任何施工中都会存在一定的安全隐患，地铁盾构也是一样。在对地铁盾构进行操作管理时，需要合理识别风险，并在此基础上制定科学合理的决策，按照规定时间对施工项目进行推进。在实际具体施工时，要着重把握控制以下要求：首先，熟悉施工时所选取的资料并对地质勘探信息进行了解；其次，了解施工途中地底隧道的地质情况，从而获得有效水文地质信息；再次，严格按照相关流程标准检查设备核对施工相关参数；最后，有效规避风险，通过制定方案并检查管理内容来预防风险发生，强化安全风险管理，采取相应安全举措，从而有效提升地铁施工质量。概述4.4.1地铁盾构施工常见风险（1）盾构施工出洞阶段盾构在出洞的阶段，首先要注意的就是洞口土体涌入工作井的风险，还要防止盾构机推进轴线偏离设计轴线。洞口处要有适当的加固措施，洞门密封也要处理得当，洞门的凿除也要合理。对于始发阶段的地下水位要控制好，合理的选用支护结构。此外，负环管片的安装是关键。对盾构的姿态遥控控制得当，防止盾构基座和反力架失稳变形。盾构施工出洞阶段4.4.1地铁盾构施工常见风险（2）盾构正常掘进阶段盾构在正常掘进的阶段，需要注意的风险源还是相对较多的，在隧道内要防止出现涌土与漏水的情况，要控制好隧道内的的土体压力，当心地面的隆起与沉降风险，密切监测隧道内的地质环境变化。盾构机的一切作业数据要实时观察与检测，保证盾构掘进的轴线不偏离，防止出现超挖与欠挖的现象，为了防止盾构机发生停机故障，要经常检查刀盘和刀具是否磨损严重。此外，保证盾构螺旋输送机出土顺畅，盾构要严格密封。盾构正常掘进阶段4.4.1地铁盾构施工常见风险（3）同步注浆，管片拼装，渣土运输阶段这三个阶段差不多为同时进行，故而放在一起分析其风险，同步注浆要注意的是注浆设备要保持良好的运行，防止注浆管堵塞，隧道内的注浆一定要及时，同时注浆的浆料、工艺都要达到要求，注浆的压力也要设定的合理。管片拼装的时候要保证管片拼装机的正常工作，管片的选材和选型也要达到要求，管片运输机也要保持畅通，同时管片的注浆质量也要有所保证。渣土运输中，主要是渣土运输机要防止其发生故障，要与地面的龙门吊配合好，地面的龙门吊也要保证机器的正常运转，渣土运输的过程中还要注意防止脱钩，要给予关注。同步注浆，管片拼装，渣土运输阶段4.4.1地铁盾构施工常见风险（4）盾构进洞掘进阶段到了盾构的进洞阶段，存在的风险源有洞口的土体加固问题，洞口的密封问题，洞口的凿除问题。进洞阶段盾构轴线要防止发生偏离。还需要注意的是接受托架的问题，会有一个发生偏离的风险，护筒也是同样的，此外工作井支护也存在风险。盾构进洞掘进阶段4.4.1地铁盾构施工常见风险（5）开仓作业风险当掘进异常的时候，需要开仓进行刀具等的检查。开仓检查分为常压开仓和带压开仓两种。常压开仓检查作业需要防止地下水过多导致水压增大，另外，开挖面要防止其失稳塌方，准确的判断出其稳定性。带压开仓检查作业要注意规范合理的进行压气作业和盾构设备的操作，防止空压机故障。开仓作业风险4.4.1地铁盾构施工常见风险（6）开挖面失稳存在的风险在地铁隧道香构施工中导致开挖面失稳的主要原因为开挖中前方发生管涌或者遭遇流砂，引起盾构机出现磕头或者突沉，另外若开挖中前方存在地层空洞，也会导致盾构机的轴线发生偏移、沉陷、塌方等。此外在盾构机推进过程中，还会出现超浅覆土，进而引起冒顶，若盾构机在运行过程中突然遭遇涌水，便会引起盾构机的正面出现大范围的塌方。如果水泥浆的性能过低，不仅无法保证开挖土地的稳定性，还会导致地表发生较大的变形。开挖面失稳4.4.1地铁盾构施工常见风险（7）盾构机穿越密集建筑群沉降存在的风险当前，地铁隧道盾构掘进时容易引起地表发生变形，归纳起来主要包含以下五个阶段:早期沉降、开挖面前沉降、盾构通过时沉降、盾构空隙沉降、后期沉降。在盾构施工过程中，导致沉降的因素较多，并且各个因素彼此之间联系密切。穿越密集建筑群4.4.1地铁盾构施工常见风险（8）盾构机掘进过程坍塌事故风险在盾构机掘进过程中，常常会因为出现塌方事故，如果不明白造成塌方的主要原因以及如何采取有效控制对策，则还会引起地表大范围的沉降，进而阻碍盾构机的顺利通过，最终拖延整个施工进度，影响地铁隧道的施工质量。坍塌事故风险4.4.2地铁盾构施工风险管理措施1）盾构轴线质量保证措施在掘进的过程中，对于盾构机的方向和位置要严格的把控，保证盾构机盾构的实际轴线与设计轴线间的误差不超过±50毫米。每一环拼装后都应该测量其误差，避免过长距离不测量而导致误差积累，发现误差后，对轴线的纠偏量不应超过5毫米。对于盾构机姿态应定期安排人工测量，做到早发现早纠正。隧道内每次循环衬砌后都要测量盾尾间隙，盾尾有偏离要及时进行纠偏，以保证盾构轴线的准确。盾构机每推进100米左右，就要沿理论轴线铺设引测水准和直伸导线。（1）盾构施工的主要质量技术措施4.4.2地铁盾构施工风险管理措施1）盾构轴线质量保证措施在盾构机右上方管片处安装用钢板制作的吊篮，在其底部加工有强制对中螺栓孔，这些螺栓孔用来安放全站仪。强制对中点的三维坐标通过洞口的导线起始边传递而来，并且在盾构施工过程中，吊篮上的强制对中点坐标与隧道内地下控制导线点坐标相互检核，如较值过大，需再次复核，确认无误后以地下导线测得的三维坐标为准。这就意味着盾构推进的过程中，测量人员要严格掌握盾构推进的方位，让盾构沿着设计中心轴线推进。（1）盾构施工的主要质量技术措施4.4.2地铁盾构施工风险管理措施2）盾构进出洞段控制措施盾构在进出洞段应在其进出洞的洞口处采取注浆加固的方式，可使用管棚注浆的方式或垂直阀的方式，若洞口处土体强度较低，还可以使用打桩的方式进行土体加固，提升洞口处土体的强度，增加其地层承载力，防止出现涌土流沙的现象。（1）盾构施工的主要质量技术措施4.4.2地铁盾构施工风险管理措施3）壁后注浆质量控制措施根据之前的试掘进的结果确定注浆材料和配合比，并依据勘察的地质条件和隧道内环境选择单液或双液注浆方式；对于注浆材料的性能，强度，稳定性要经过严格的测试，必须要满足设计要求方可使用；注浆前要对相关设备、注浆孔进行检查，对于机械要进行试运转；在注浆的过程中，对于注浆量和注浆压力要严格进行控制，注浆量和注浆压力要根据地质条件，设备型号，注浆方式等确定，根据现场实际情况控制注浆的速度，确保注浆过程顺利进行；注浆工序要提前进行制定，并需要根据现场及时调整注浆参数，注浆作业要连续进行，不得中断注浆，注浆结束后要及时清洗注浆管路，防止造成堵塞。若是管片注浆，还须封堵注浆口。（1）盾构施工的主要质量技术措施4.4.2地铁盾构施工风险管理措施1）渣土及管片运输安全技术措施在运输渣土的过程中，应尽量使得运输车在隧道内保持水平运输，这样就可以避免机车在运输过程中偏离轨道，防止由于下坡速度控制不当而发生机车撞击事故而出现安全风险，进洞前要确认其完好对设备采取必要的安全措施，最大速度限制在8km/h以内，在运输车要转弯的过程中，更要控制好速度和稳定。对于隧道内的轨道要经常维护和调整，保持轨道面的清洁和平整，防止出现轨道松动偏离等现象，使得电机车可以正常通行。对于电机车的刹车系统以及警铃的灵敏度等要经常检查，出现问题及时进行维修。（2）盾构施工安全技术措施4.4.2地铁盾构施工风险管理措施2）盾构区间隧道施工安全措施在盾构进行掘进之前，应做好充分的准备工作，包括详细监测周围地质条件，水文情况，还有注意周边的建筑情况和地下埋设的管线位置，预先制定出施工的安全技术措施，经监理工程师审批后，严格按照审批后的方案组织实施；盾构机掘进过程中，应随时注意观察器械仪表的变化，密切监控电脑上显示的掘进数据，定时查看机械是否正常运转，对于这些变化或者故障要及时处理，消除隐患，避免影响正常施工；运输管片和渣土的过程中，要限制电瓶车的运输速度，对于轨道及轨道上枕木的平整度，是否松动等状况要经常进行检查；管片拼装时，要对管片间连接的螺栓按要求紧固，在拼装机作业范围内严禁有人；隧道内应专门预留人行通道便于人穿行，人行通道以外，禁止人员行走或停留。（2）盾构施工安全技术措施4.4.2地铁盾构施工风险管理措施3）土方及管片吊装安全措施进行土方作业时，地面上要有专业人员负责指挥工作，提醒提放土斗，起吊时坑内作业人员要处在一个安全处的位置，若土斗上沾有泥土，则需要铲除，铲除时须将土斗放置地面上方可铲除，土斗悬空时严禁铲土；起吊作业前，要安排专业的起吊人员进行起吊，对门式起重司机需要进行安全技术培训和交底，起吊时，要求司机要操作谨慎，精力集中；管片起吊前，需要对吊带宽度、位置和承载力进行检测，保证吊带满足起吊要求；（2）盾构施工安全技术措施3）土方及管片吊装安全措施夜间施工时必须有充足的照明设备，不得在昏暗的条件下进行起吊作业，也不得在暴雨，大风等天气时进行起吊作业；提升架等设备的安置必须先经过计算，得出最合适的安置位置和起吊方法方可进行施工，并且在使用中经常注意检查，保养和维修，确保起吊工作安全进行；始发井内与隧道内应设置独立的通讯信号系统，并严格保持其的通讯顺畅，确保土方和管片垂直或水平运输的安全。4.4.2地铁盾构施工风险管理措施4）机械安全保证措施各种机械指派专人负责维修保养，以一定的运转周期和掘进长度为时间制定好维修保养的计划。并经常对机械的关键部位进行检查，作出适当调整、紧固与清洁，预防机械发生故障伤害到工作人员的情况；机械安装时应注意基础稳固，安装也要固定到位，吊装机械臂下禁止有人逗留，操作时机械距架空线要符合安全规定；施工中严格执行工程机械基本安全操作规程的内容，对于施工人员要经常进行教育与指导。（2）盾构施工安全技术措施4.4.2地铁盾构施工风险管理措施5）隧道防水安全保证措施盾构的设备和材料在存放、运输和使用的过程中都应该注意防水防潮。还有管片接缝位置，一些特殊部位也需要注意防水；对于一些防水材料也要检验其是否符合要求，防水密封条的粘帖，要匹配管片的型号，尤其要注意变形缝和接头处的处理，密封条的粘帖应该牢固整齐；注浆孔注浆完毕时，对注浆孔须进行防水处理，要严格按要求密封，密封要准确贴合；隧道与工作井、和一些通道的连接处，也要按要求进行防水护理。（2）盾构施工安全技术措施4.4.2地铁盾构施工风险管理措施6）穿越密集建筑群防沉降安全措施具体来说，主要可以采取以下规避措施：一是制定监控方案，并加强对周围道路、附近建筑物以及管线等的监测，并将监测的结果及时反馈回去，以便施工队伍根据所获取数据对施工技术的相关参数进行优化和调整，实现施工的信息化；二是针对经常发生沉降的位置和可能发生沉降的范围指定专人值班，并保证施工人员、交通以及建筑物的安全；（2）盾构施工安全技术措施6）穿越密集建筑群防沉降安全措施三是采用同步注浆的方式及时填充盾尾建筑物的空隙，并注意把握好同步注浆的量、注浆的压力以及注浆的质量，以此减少施工时土体发生变形的概率，必要时可以考虑停止掘进，利用盾构上的超前注浆设备、注浆孔等对地层注浆进行加固；四是情况必要时，针对沉降的范围还可以利用钻机对地表注浆加固，以此来提高地基的强度。4.4.2地铁盾构施工风险管理措施上面所述都是一些安全风险预防控制措施，意在降低安全风险发生的概率，是主要的预防手段，此外，虽然我们有了很好的与预防措施，但是安全风险仍有可能会发生，这就需要我们在安全风险发生后果断地采取一些积极的应急措施，来减少安全风险发生后的损失。一些应急预案将下面重点阐述。（3）事故应急处理措施4.4.2地铁盾构施工风险管理措施（3）事故应急处理措施1）洞门涌水、流砂及坍塌应急措施在隧道内从管片壁后进行二次注浆，封住洞门加固区与加固区外的水力联系通道，同时填充洞门内存在的空隙，可以起到封堵洞门的作用；对端头井地面及地下管线进行监测，如监测数据显示沉降速率过大，在相应位置及时进行二次注浆，增加隧道内壁的强度，控制住后期沉降，直至沉降达到稳定；涌水流砂事故发生后，要分析事故发生原因，制定相应的整改措施，总结处理事故中的经验，吸取事故的教训，为后面的盾构施工提供参考。1）洞门涌水、流砂及坍塌应急措施发生洞门涌水、流砂及坍塌事故时，应立即停止盾构推进，现场人员立即上报至应急救援小组，再由应急小组商量应急措施；若有人员因该事故发生导致伤亡，则立即先由内部救护人员进行查看或救援，并及时送往临近的医院进行治疗；可以利用在洞门预留的注浆孔，向内压注双液浆来进行洞门止水，如由水压较大导致的大量涌水，则需启动降水井来进行内部降压，还是利用洞门预留的注浆孔，向内压注聚氨酯进行快速止水，待涌水被止住后，再压注双液浆封堵洞门；4.4.2地铁盾构施工风险管理措施（3）事故应急处理措施2）临近建筑物开裂、倾斜过大应急措施当盾构掘进临近建筑物时，若建筑物发生开裂、倾斜过大的情况，首先立即通知应急救援小组，由应急救援小组组织补救和抢险工作；立即上报相关部门，并配合相关部门对旁边建筑物居民进行安全疏散，并妥善安置被疏散的居民；在隧道临近建筑物的对应位置及时进行二次注浆，注浆过程持续到建筑物稳定不在倾斜或开裂，方可停止二次注浆；利用已有的计算机监测技术对建筑物进行实时监测，并及时分析、反馈监测数据给相关的工作组，工作组凭借这些数据优化隧道内二次注浆的参数；2）临近建筑物开裂、倾斜过大应急措施待建筑物变化趋于稳定后，立即恢复正常掘进，尽早使建筑物脱离盾构施工地影响范围。同时，盾构在掘进的过程中，需要不断的对地质环境和掘进数据进行监测，根据数据的变化来调整施工方案和掘进参数，一些关键的施工参数如土压力、同步注浆压力、同步注浆粘稠度、同步注浆量，都是我们需要严格控制的参数，只有将这些参数选用和控制得当，才会减少盾构过程中的地面沉降，才会对地面建筑物的开裂倾斜具有很好的控制作用；事故处理完成后，还是应该分析事故的发生原因，完善相应的整改措施，总结施工经验。4.4.2地铁盾构施工风险管理措施（3）事故应急处理措施3）地面及地下管线沉隆或开裂应急措施当盾构掘进至地面或地下管线附近，导致地面或管线发生沉隆或开裂的情况时，现场人员应立即上报至应急救援小组，由应急救援小组报备后，启动救援预案；立即对道路交通进行疏导，对路面、管线沉隆或开裂处进行必要的围护，提醒行人及车辆绕行该处，确保行人及车辆的安全；若地面出现冒浆的情况，可以用棉纱或木楔进行封堵，并相应的调整盾构施工的参数控制浆液的冒浆现象，尤其注意控制向土仓内注入泡沫剂的剂量，防止土仓内气压过大，盾构注浆量也需要进行控制，以免压力过大导致地面持续冒浆；3）地面及地下管线沉隆或开裂应急措施还应检查一下盾构姿态是否出现较大偏差，若出现较大偏差，要对盾构姿态进行合理的纠偏，纠偏量不宜过大，应缓慢逐步的进行纠偏；对盾构的注浆压力、注浆速度和注浆量进行调整，以适应地面及地下管线的变化；控制掘土量及出土量，使得土仓土压保持在一个稳定的范围内；及时报备道路交管部门、市政管线部门，详细说明施工对地面及管线的影响，协助有关部门对路面及地下管线开裂情况妥善处理。4.4.2地铁盾构施工风险管理措施4）管片吊装及拼装事故应急措施发生管片吊装、拼装事故时，各施工人员应立刻停止管片的吊装、拼装施工，并及时上报应给应急救援小组，由应急救援小组根据现场情况，合理的启动应急预案；技术人员对管片输送机和拼装机性能进行测试检验，对吊装头的质量和行走轨道进行全面检查，发现故障或安全隐患时立即安排专业人员维修或处理。处理完毕后，要进行试运行以检查处理的效果，试运行合格后方可开始管片的吊运和拼装工作。（3）事故应急处理措施4.4.2地铁盾构施工风险管理措施5）溜车事故应急措施全面检查隧道内部的运输轨道，看看其是否会发生偏离，轨道的安装是否达到要求，精度是否满足；安排专业维修人员对溜车的运输机进行全面检查，发现问题要及时维修或更换，并利用千斤顶将运输机车复位调整，使得运输机车可以正常工作；检查机车是否对隧道其它施工设备有撞损，如有损坏及时进行维修或更换；对防溜车的装置进行检查，保证防溜车装置正常功能工作，并核查防溜车措施是否落实到位，调整和完善防溜车的措施。（3）事故应急处理措施4.4.2地铁盾构施工风险管理措施（3）事故应急处理措施6）隧道渗、漏水应急措施发生隧道渗、漏水事故时，立即通知应急救援小组，若渗漏水情况出现在盾构密封系统，则立即停止盾构的推进，并通知应急救援小组启动应急预案；当盾构机切削轮驱动装置的内部密封系统部位发生渗、漏水时，首先应派专业人员检查密封件前部空间是否有污染物，有污染物及时清理干净，然后再用润滑油对内部密封系统进行手工润滑，利用润滑油进行密封止水；当盾构机切削轮驱动装置的外部密封系统部位发生渗、漏水时，派专业人员调整驱动装置外部密封系统的润滑油供应管路；6）隧道渗、漏水应急措施当盾尾钢壳的铰接密封部位发生渗、漏水时，立即派专业人员将铰接密封圈重新拉紧，并对密封圈进行手工润滑；在当盾尾外壳的密封部位发生渗、漏水时，立即派专业维修人员，对盾尾油脂压注系统进行全面检查，然后手动足量压注盾尾油脂，如盾尾钢刷有损坏的，及时更换盾尾钢刷，加大盾尾同步注浆量，保证管片壁后空隙填充密实；当管片接缝部位或隧道接口处发生渗、漏水时，可通过管片注浆孔进行二次注浆补强处理。必要时，可压注聚氨酯进行隧道止水。4.4.2地铁盾构施工风险管理措施（3）事故应急处理措施7）盾构机故障应急措施当盾构机出现故障时，立即停机，现场工作人员立即上报应急救援小组，由应急救援小组启动应急预案进行抢修；查看主机控制面板或监视器上的故障显示，分析盾构机发生故障的原因，组织专业的维修人员，依照盾构维修手册，按规定进行盾构维修；在进行盾构组件维修时，一定要先停止该组件的运转，防止伤害到维修人员；检查到故障的部位后，对相应故障处的过滤器元件进行更换，更换过滤器时还应清洁外壳；7）盾构机故障应急措施当维修盾构压缩空气设备的故障时，要先疏散加压操作区域的人员，确保没人在加压操作区域后，再进行维修；在维修电气系统故障时，先确保维修不会影响到其他功能的正常使用，然后再进行电气维修；在维修液压系统故障时，要进行必要的防护措施，对液压系统减压处理，保障人员的安全；若盾构机故障导致停工的时间较长时，要密切检测地层的沉降情况，根据检测的情况合理的对衬砌环和地层之间进行二次注浆，当故障被修复恢复推进后，对故障范围内加大同步注浆量。4.4.2地铁盾构施工风险管理措施8）触电应急措施若在施工现场发生触电事故，发现的工作人员立即根据现场情况，选择先关闭电闸还是用木棍等非导体挑走触电人员身上的电线，及时通知应急救小组，由现场医护人员进行查看；若发现触电者呼吸或心跳停止，则将伤员放置在平地上立即进行人工呼吸，同时进行体外心脏按压展开急救，然后将触电人员及时送往医院进行救治；派专业电工人员对现场用电线路及用电设备进行全面排查，发现用电隐患及时消除。（3）事故应急处理措施谢谢！第四章地铁施工技术——盾构课程内容contents盾构的分类盾构及其工作原理4.14.2盾构施工技术4.3盾构新发展盾构施工风险及管理措施4.44.54.5盾构新发展4.5.1盾构机新技术的发展中国盾构经过多年的发展，形成了一大批先进技术，不仅解决了传统的施工问题，还提高了施工精度和效率。如异型盾构技术、新型驱动技术、刀盘刀具快速修复技术和快速出碴技术等。概述4.5.1盾构机新技术的发展1）类矩形盾构2015年11月30日，上海隧道自主研制的世界最大断面类矩形盾构在宁波轨道交通3号线始发，这是中国制造并具有自主知识产权的世界首台超大断面类矩形盾构，标志着我国在类矩形盾构技术方面取得重大突破并处于世界领先行列。该土压平衡类矩形盾构主要由拼装系统、螺旋机出土系统、推进系统、铰接系统、驱动系统和刀盘系统等组成。刀盘采用11.83m×7.27m的类矩形全断面切削组合刀盘，由同一平面相交的2个X圆形大刀盘和后置偏心多轴刀盘组合而成，通过采用同平面相交双刀盘协调驱动技术、GPS实时映像检测技术、多电机驱动技术、传动系统性能预测及故障预警技术，可实现双刀盘互不干涉交错旋转，满足全断面长距离掘进需求。（1）异型盾构技术4.5.1盾构机新技术的发展2）马蹄形盾构技术国内自主研制的首台超大断面马蹄形土压平衡盾构，也是世界首台超大断面马蹄形土压平衡盾构，于2016年7月17日在郑州下线，并于11月11日在蒙华铁路白城隧道工程成功始发，开启了软土铁路隧道开挖的新模式。（1）异型盾构技术4.5.1盾构机新技术的发展2）马蹄形盾构技术该马蹄形盾构开挖断面尺寸为11.90m×10.95m，盾体采用梭式结构，双螺旋输送机出土。刀盘采用9个小刀盘共同组成一个马蹄形断面组合方式，可基本进行全断面切削(断面切削率92%)；刀盘控制采用“前后错开，左右对称”的原则，具有调试、掘进、维保3种模式可供选择；（1）异型盾构技术4.5.1盾构机新技术的发展2）马蹄形盾构技术当盾构发生滚转时，可通过多个刀盘同向转动使盾构获得反方向扭矩，以达到滚转纠偏的目的。马蹄形盾构攻克了全断面多刀盘联合分步开挖技术及适应性技术、超大断面马蹄形管片拼装技术、密闭加压可变容积液压泵源技术、盾尾间隙实时测量技术和超大马蹄形变曲率断面土压平衡技术等关键难点。（1）异型盾构技术4.5.1盾构机新技术的发展1）盾构永磁同步驱动技术盾构永磁同步驱动继承了永磁高铁牵引电机节能、高效、可靠等优异性能，且更适应盾构多电机协同工作模式，与同等功率三相异步电机相比，可大大减轻质量，体积更