盾构施工的控制及注意事项.ppt

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1、,盾构隧道施工技术,前言,城市地铁盾构施工具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，已经被越来越多的人们所认可。我国地铁隧道施工已开始使用盾构法。随着技术进步、认识提高、综合国力的增强，特别是随着该施工技术所显现的优势，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受，上海、广州、南京、北京、深圳、天津、西安、成都、沈阳、杭州等城市都使用这种方法。上海地铁是国内最早采用盾构施工的，且大部分工程都是利用盾构完成的，但是使用这种方法也有较大的风险。如盾构在隧道内只能前进，不可后退，一旦盾构本身出现致命的故障，可能就会产生灾难性的后果。而且使用盾构在对洞口进行加固处理的始发时阶段出问题的概率很高，即使是非常有

2、经验的承包商也常会发生类似事故。,目 录,第二部分：盾构施工准备,第四部分：盾构过程控制,第三部分：盾构始发技术,第一部分：盾构机的主要分类及构造,第五部分：盾构到站技术,目录,一、盾构机的主要分类及构造,迄今为止，盾构主要分为四代盾构机：第一代是手掘式盾构机、第二代是半机械式盾构机、第三代是闭胸式盾构机、第四代大断面、高智能化、断面多样化盾构机。根据工作原理分为土压平衡式盾构、泥水平衡式盾构和复合式盾构 盾构机从前至后依次由刀盘、切口环（前盾）、支撑环（中盾）、盾尾。盾尾后是连接桥，连接桥与1#台车相连，1#台车后依次为2#台车、3#台车、4#台车、5#台车。,盾构机的分类与构造,各主机大件

3、的基本参数如表所示,盾构机的分类与构造,刀盘,刀盘包括焊接结构件和刀架。刀盘表面焊接有耐磨层，圆周区域有耐磨格栅构成的镶边。通过旋转，挖出的渣土被运到刀盘的8个开口。刀盘的后部开口向内倾斜，这样的结构使渣土易于流动而容易流向螺旋输送机。焊接的搅拌臂可以使土质改良添加剂和挖出的渣土在刀盘后面进行搅拌。,盾构机的分类与构造,前盾又称切口环，它里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的钢结构。螺旋输送机从盾尾斜向连接着皮带机。前盾前沿呈锲形，以防止渣土粘结和促进渣土流到底部的螺旋输送机。压力隔板将前盾的开挖舱和主舱分离开来。隔板上面的门可以让人进入开挖舱进行保养和检查工作。此外，隔板有几个开口，可以控制渣土改

4、良的程度和以及作为修理时输电线的接线盒接头。通过安装的隔板上的四个搅拌器，水、膨润土或泡沫被运输至开挖舱。搅拌器均匀分布使土仓内的渣土可以被充分搅拌。,前盾,盾构机的分类与构造,中盾又称支撑环，前盾和中盾是用螺栓上紧并焊接在一起的。在中盾内布置了推进缸支座和管片安装机架。管片安装机支架通过相应的法兰面和管片安装机梁连接起来。推进缸和连接盾尾的铰接油缸布置在中盾。在中盾的盾壳上焊接了带球阀的超前钻机孔。中盾和盾尾之间使用的是预紧密封。如果密封出现问题，虽然有油脂隔断，水还是能够进入盾壳；所以铰接密封有一个可膨胀的应急气囊用来临时保护，防止水的进入。气囊最大膨胀压力为10bar。注意：如用气囊应急

5、密封时，则不允许掘进。,中盾,盾构机的分类与构造,盾尾通过14个铰接油缸和中盾相连。在盾尾的保护下用管片拼装机安装管片；而在盾尾尾部和已装好的管片之间用盾尾刷密封。,尾盾,盾构机的分类与构造,视频,盾构机的分类与构造,二、盾构机内部主要构造,刀盘和刀盘驱动,刀盘的旋转靠位于盾壳中心的轴承。主轴承分为内齿圈、外圈和中间的三排圆柱滚柱，外圈通过法兰和盾壳联接，内齿圈和刀盘通过螺栓联接。八个液压马达通过行星齿轮驱动小齿轮，八个小齿轮共同驱动内齿圈进行旋转，进而驱动刀盘和刀具转动。,盾构机的分类与构造,推进油缸主要用于推进和安装管片，盾构机的向前的推力靠推进油缸提供，盾构机上一共有30个油缸，单个油缸

6、的最大推力为1140KN，油缸的最大行程为2000mm。,推进油缸,盾构机的分类与构造,管片拼装机用法兰连接安装在盾尾保护下的支架上，管片拼装机由拖架梁、旋转架、移动架、带夹紧系统的十字梁组成。管片拼装机主要用于安装管片，如果需要进行超前钻探时可在管片安装机的适配器板上安装超前钻机设备。管片拼装机的运动情况是根据现有的条件而特别设计的，它可以对管片进行精确定位。伸缩、旋转和移动等功能都是比例控制的，所有这些移动功能的设定压力可以使其对各元件进行精确定位。,管片拼装机,盾构机的分类与构造,管片拼装机通过安装在拖架梁上的伸缩油，在盾尾和管片输送小车之间移动。在用手将起吊螺杆拧进管片后，管片由管片输

7、送机抓起并运到盾尾。,盾构机的分类与构造,螺旋输送机用于渣土的运输，前盾的底部安装有螺旋输送机，螺旋输送机从隔板到台车沿中心线向上的仰角为230。,螺旋输送机,盾构机的分类与构造,后配套系统总共包括2辆电瓶车和5个独立的台车，每个台车上都装有盾壳前进所需要的辅助装置。另外，盾构机工作所需的冷却水、新鲜空气、压缩空气和高压电缆都通过台车管线输送进去，而升温后的冷却水和脏水从盾构机的盾壳底部被运送出去。台车连接在管片安装机的托架梁上，随着盾构机的掘进沿掘进方向运动。拖车在铺设的轨道上行走。台车的结构可以使电瓶车进入第二台台车，电瓶车运输管片、砂浆、备件和其它油料。,后配套系统,盾构机的分类与构造,

8、目 录,第二部分：盾构施工准备,第四部分：盾构过程控制,第三部分：盾构始发技术,第一部分：盾构机的主要分类及构造,第五部分：盾构到站技术,目录,盾构施工准备阶段,一、地面准备阶段,（1）、出土、管片存放 隧 隧道正式推进前，施工场地先平整、硬化、维护。分别在车站端头井处设置集土坑、管片存放场地、车辆保洁设施和挖掘机的场地等。组织专用运土车辆，按照规定的时间、路线向弃土场地运输渣土。（2）、浆液制备 每环同步注浆量为6.1m，根据实际需要设两套拌浆系统，供盾构推进时注浆用。为减少砂浆的运输距离，拌浆设备设在井口旁，拌浆设备采用30m/h全自动砂浆搅拌站，为减轻劳动强度及减少灰尘飞扬，采用散装水泥

9、、粉煤灰及膨润土、另外搅拌站旁还设外掺剂仓库、砂堆场，20m贮水箱。,（3）、集土坑 隧道施工时分别在盾构左右始发井旁各设一集土坑，集土坑上设置倒土架；根据实际经验每环出土量为70m左右，假设每班最多可完成9环，集土坑容积要至少需要700m，才能满足施工的连续性。（4）、垂直运输 如果左右线的工作面间距不超过23m,可以考虑设置一台龙门吊，若工作面间距大于23m，超过龙门吊最大跨度，应考虑用2台龙门吊，主要考虑龙门吊出土方便及垂直运输管片方便。使用2台龙门吊时，在架设龙门吊时，要考虑龙门吊之间的间距，要保证2台龙门吊吊运互不影响，不得出现龙门吊“打架”现象。,盾构施工准备阶段,（5）、始发、到

10、达端头土体加固 为保证盾构安全始发、接收，隧道进、出口土体必须有良好的自立性和密实性，使洞口土体在盾构经过该段时不坍塌，地下水不涌入端头井内，为此必须对洞口土体进行加固。加固方法一般采用旋喷桩加固和冷冻法加固。,盾构施工准备阶段,二、井下准备阶段,（1）、始发架安装 始发架作为台车下井过渡工具以及盾构机的载体，必须先于盾构机和后配套到场安装完毕。始发架的安装应注意始发段隧道所处的线路平、纵面曲线条件，确保盾构中心轴线的坡度与隧道设计轴线坡度相适应，考虑到隧道后期沉降因素，盾构中心轴线可比设计轴线略抬高1020mm，特别注意在对始发基座固定前应按设计进行准确的定位，严格控制标高及中心轴线等。定好

11、位后对始发架进行支撑加固和固定，防止其移动。盾构始发应具有足够的刚度和强度，导轨必须顺直。,盾构施工准备阶段,始发架详图详图,盾构施工准备阶段,盾构施工准备阶段,（2）、盾构安装与调试 在车站范围内盾构掘进相反方向80米铺设盾构机台车行走钢轨，并将钢轨延伸到始发架上。发射架安装完毕后，在其上方放置路基箱板和轨枕，车站底板和发射架二者之间使用钢轨及连接板连接之后，台车依次吊入始发井，放置在始发托架的钢轨上，拖入车站内。台车下井完毕后，拆除发射架上的钢轨、轨枕以及路基箱板，供盾构机下井。盾 盾构分段吊入井下，并在井下始发托架上进行正确组装就位，并连接台车，完成后由专业技术人员对整机调试验收。注：盾

12、构下井吊装顺序：组装下井的顺序依次是5#台车4#台车3#台车2#台车1#台车连接轿管片运输车螺旋输送机中盾前盾刀盘管片安装机盾尾。,盾构施工准备阶段,（3）、后盾系统安装 盾构机的后盾系统应满足盾构推进所需要的强度、刚度和平整度。后盾系统由钢立柱、后座基座、天窗式反力架、负环衬砌组成。负环管片根据实际情况，随盾构的推进逐环拼装。为预留出碴口，负环管片一律采用封顶块位于正上方的拼装模式，并且第-8至第-3环负环管片只拼装下部三块。同时，为保证给盾构机提供足够的反力并确保施工的安全，在第-3环负环管片加设144弧形钢环，并以钢支撑将其支撑于负环钢管片上。,盾构施工准备阶段,为保证管片点位的准确，拼

13、装第-8环负环管片时一定要精确控制好底部标准块的位置。另外，半钢环后的钢管支撑必须焊接牢固，确保后盾系统的可靠性。,后盾系统详图,盾构施工准备阶段,后盾基坐,盾构施工准备阶段,（4）、盾构就位姿态的测量复核 在盾构开始掘进前对盾构的姿态进行测量，测量内容包括：纵向坡度、横向旋转角、平面偏离值、高程偏离值、切口里程，盾构姿态的偏差应满足标准要求，并将测量结果报监理工程师审查。,盾构施工准备阶段,（5）、洞门密封装置安装 由于工作井洞圈与盾构壳体存在环形的建筑空隙，为防止盾构始发和施工期间土体从该空隙流失和渗漏水，为保证盾尾通过后能立即进行背衬注浆填充，车站施工时在洞门圈预埋环形钢圈，盾构始发前在

14、洞门圈借助预埋的钢圈安装由帘布橡胶板、圆环板、翻板和连接销等组成的始发密封装置，以起到施工阶段临时的防泥水、防漏浆的作用。,盾构施工准备阶段,盾构施工工艺图,盾构施工准备阶段,目 录,第二部分：盾构施工准备,第四部分：盾构过程控制,第三部分：盾构始发技术,第一部分：盾构机的主要分类及构造,第五部分：盾构到站技术,目录,盾构始发技术,（1）、工作井已按设计要求完成并通过验收，其标高、轴线、结构强度等各项技术参数符合设计和规范要求并能满足盾构施工各阶段受力要求（端头井结构尺寸和洞门中心已复核且符合设计要求）；（2）、盾构推进、始发到达施工方案已通过专家评审，评审意见已予落实或整改，监理细则已编制审

15、批；（3）、测量、监测方案已审批，监测控制点已按监测方案布置好，且已测取初始值；,一、始发的前提条件,（4）、井下控制点已布设且固定；（5）、要求的各项端头措施（端头加固、降水、冷冻等）已经完成，各项指标已经达到设计要求并有检测报告；（6）、洞门探孔已打，未发现异常情况并满足始发到达要求；（7）、始发接收托架已经设计验算，结构强度满足要求；（8）、对盾构隧道沿线的建（构）筑物、管线等设施现有状况及其承受变形的能力已完成调查，并且制订好切实可行的防御措施；（9）、施工现场技术交底（含各施工工艺和步骤）已按要求完成；,盾构始发技术,（10）、人员、机械、材料按要求到位（盾构以及大型起重设备拼装就位

16、，并通过相关部门验收）；（11）、对工程潜在的风险进行辩识和分析，有针对性、可操作性的应急预案编制完成并落实抢险设备、材料、人员、方案等；（12）、已落实设计、专项施工方案及规范规定的其它要求。,盾构始发技术,盾构始发技术,二、始发阶段工作内容 始发技术包括始发端头处理（在软土无自稳能力的地层中）、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的设计加工、就位；支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、技术准备等，直到始发推进。在盾构机始发阶段，要完成盾构机设备的安装与调试；始发辅助设备的安装与定位，盾构机初始定位与掘进

17、控制，盾构机导向系统的安装与调试以及区间隧道洞口的处理。,三、始发顺序 洞口地层处理洞口始发准备盾构主机定位、固定反力架定位、固定负环钢管片的定位、安装主机、后配套连接盾构机调试刀盘、刀具检查负环管片安装盾构推进下一循环拆除反力架、负环管片始发掘进总结正式掘进。,盾构始发技术,盾构始发技术,四、始发洞口准备（1）、始发洞口的地层处理 在盾构始发之前，一般要根据洞口地层的稳定情况评价地层，并采取有针对性的处理措施。地层处理一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”等措施进行地层加固处理。选择加固措施的基本条件为加固后的地层要具备最少一周的侧向自稳能力，且不能有地下水的损失。常用的具体处理方法

18、有搅拌桩、旋喷桩、注浆法，SMW工法、冷冻法等。选择哪一种方法要根据地层具体情况而定，并且严格控制整个过程。,盾构始发技术,（2）、始发洞口维护结构的切除 根据经验，一般在始发前至少一个月开始洞口维护结构的切除。整个施工一般分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的钢筋保护层，在盾构始发前将保护层混凝土凿除。在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。,盾构始发技术,（3）、盾构始发前需在洞门上开16个观察孔，观察是否有渗漏水现象，若有渗漏水现象，马上封堵观察孔，采用冷冻法加固的洞门，继续冷冻，延长冻结时间。采用旋喷桩加固的

19、洞门，采用注浆法止水，直至观察孔不再渗漏水为止。,盾构始发技术,盾构始发技术,芯样的连续性，芯样的强度测试。观察取芯孔等，建议取样孔的位置在桩与桩的搭接处。,盾构始发技术,五、洞口密封 洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。在泥水盾构的使用过程又采用密封水箱的方式加强洞口密封。,盾构始发技术,扇形压板式

20、洞口密封,盾构始发技术,折页式洞口密封,盾构始发技术,武汉过江隧洞泥水盾构洞口密封,盾构始发技术,成都地铁泥水盾构洞口密封,盾构始发技术,六、洞口始发导轨的安装 在围护结构破除后，盾构始发台端部距离洞口围岩必然产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“低头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨，以防止盾构在始发时不产生前倾现象。在安设始发导轨时应注意，在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。,盾构始发技术,防磕头装置详图,七、反力架、始发台的安装（1）、反力架、负环管片位置的确定依据 反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置

21、、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定的。（2）、负环管片环数的确定 假定盾构长度Ltbm=7m，安装井长度Las=12m，过站竖井长Lcs=12m，洞口维护结构在完成第一次凿除后的里程Df=16498.2，设计第一环管片起始里程D1s=16499.3，管片环宽Ws1.5m，反力架与负环钢管片长Wr=1.5m。Dr为反力架端部里程，N为负环管片环数。,盾构始发技术,A、在安装井内的始发时最少负环管片环数确定 N=7环B、在中间车站内的始发时最少负环管片环数确定 N=5.4环，取整N=5环。,盾构始发技术,（3）、反力架、负环钢管片位置的确定 在确定完始发最少负环管片环数后，即可

22、直接定出反力架及负环管片的位置。反力架端部里程DrD1stNWs（4）、反力架、始发台的定位与安装 在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。安装时反力架与车站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。由于反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制在10mm之内，高程偏差控制在5mm之内，上下偏差控制在10mm之内。始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角2，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差2，水平趋势偏差3。,盾构始发技术,八、盾构的始发（1）、始发台两侧的加固 由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及

23、约束盾构旋转的扭矩。所以在盾构始发之前，必须对始发台两侧进行必要的加固。加固的方式见右图：,盾构始发技术,（2）负环管片安装 a、负环管片安装准备 一般情况下，负环管片在盾壳内的正常安装位置进行拼装。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏盾尾尾刷、保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木（或型钢），以使管片在盾壳内的位置得到保证。,盾构始发技术,b、负环管片后移 第一环负环管片拼装成圆后，用45组油缸完成管片的后移。管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于10mm。在管片的后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的方木（或型

24、钢）上滑落。c、负环管片与负环钢管片的连接 负环管片的最终位置要以推进油缸的行程进行控制，在负环管片与负环钢管片之间的空隙用早强砂浆或钢板填满。d、负环管片的拼装类型 在安装井内的负环管片的拼装类型一般采用通缝拼装，主要的优点是保证能及时、快速的拆除负环管片，在施工过程中要利用此井进行出渣、进管片。在中间竖井内一般采取错缝拼装，以提高管片拼装的成圆度和管片拼装施工的安全。,盾构始发技术,盾构始发技术,(3)、盾构始发 a、空载推进 盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发

25、生，确保盾构安全的向前推进。b、始发时盾构姿态的控制 盾构在始发台上向前推进时，一般通过控制推进油缸行程使盾构机基本沿始发台向前推进。在保证盾构正常推进的情况下，稍微降低总推力和刀盘扭矩。一般不进行姿态调整，如盾构出现较大的偏差时，可以通过适当的调整推进油缸行程进行合理的纠偏，纠偏趋势值原则上不大于2。,盾构始发技术,c、始发时盾构推进参数的控制 在始发掘进，严格控制盾构的各组油缸压力不大于70bar，盾构总推力小于600T，刀盘扭矩小于90bar。,盾构始发技术,九、洞口注浆 在盾尾完全进入洞体后，调整洞口密封，进行洞口注浆。浆液不但要求顺利注入，而且要有早期强度。常用的注浆采用速凝型砂浆，

26、砂浆凝结时间小于4小时，砂浆强度大于10Mpa。洞口注浆压力大于0.6bar，小于1.5bar。,盾构始发技术,十、反力架、负环管片的拆除 反力架、负环管片的拆除时间根据洞口地段的围岩条件、背衬注浆的砂浆性能参数和盾构的始发掘进推力决定。（当然包括与盾构机主机和后配套全部进入区间隧道、负环管片拆除工作结合来决定）一般情况下，要根据管片与围岩之间摩擦力的大小来决定（管片与围岩之间存在着摩擦力、背衬注浆材料与管片的胶着力、注浆材料与管片之间的咬合力。胶着力因砂浆早期强度低，咬合力因管片背面比较光滑，二者都可以忽略不计），当盾构掘进推力小于管片与围岩之间的摩擦阻力后，即可根据工序情况和工作整体安排，

27、开始进行反力架、负环管片拆除。,盾构始发技术,管片与围岩之间的摩擦力计算公式为：F=Df0E0 式中：F为管片与围岩之间的摩擦力；D为管片的直径；f0砂浆与围岩之间的摩擦系数，一般取0.10.15；E0隧道中间位置的松弛土压力。我们的经验数据是掘进100m以上（同时前50环管片完成掘进7日以上），可以根据工序情况和工作整体安排，开始进行反力架、负环管片的拆除。,十一、始发机具与材料始发过程所需用的主要机具与材料如下表：,盾构始发技术,盾构始发技术,十二、劳动组织在始发过程中按工序劳动力组织如下表：,盾构始发技术,十三、质量标准及技术要求（1）、在安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制在10m

28、m之内，高程偏差控制在5mm之内，上下偏差控制在10mm之内。（2）、始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角2，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差2，水平趋势偏差3。（3）、管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于10mm。（4）、始发掘进50m时，必须进行始发控制测量复测。,盾构始发技术,十四、安全保证措施（1）、始发台定位时，盾构中心坡度与隧道设计轴线坡度保持一致，考虑隧道后期沉降因素，盾构中线可比设计轴线抬高1020mm。（2）、在洞口开始注浆时，要在盾构两侧派人严密监测洞口密封是否有异常情况，是否需要封堵，或者采取其他加固措施。（3）、在管片的后移过程中

29、，要注意不要使管片从盾壳内的方木（或型钢）上滑落。（4）、要在盾构在向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生，确保盾构安全的向前推进。,（5）、在始发阶段由于推力较小，地层较软，要特别注意防止盾构低头。同时要防止盾构机旋转、上飘。（6）、盾构机始发时负环管片周围没有约束，必须在管片四周尽可能地加上各种支撑，保证盾构机向前推进时负环管片不会失稳。（7）、在盾构机始发之前，为防止盾构机在始发台掘进时发生旋转，需要在盾构机两侧盾壳焊接两排防扭装置，用来卡住始发台，防止盾构机发生旋转。（8）、要严格控制负环管片的拆除时间，确保隧道整体稳定。,盾构始发技术,十

30、五、常见问题的预防和处理（1）、加固效果不好 端头土体加固的效果不好是在始发过程中经常遇到的问题。采取的主要措施是必须根据端头土体情况选择合理的加固方法，而且要加强过程控制，特别是要严格控制一些基本参数。对于加固区与始发井间形成的必然间隙要采取其它方式处理。（2）、开洞门时失稳 开洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失二种，其主要原因也是由端头加固效果不好所致。在小范围的情况下可采用边破除洞门砼，边利用喷素砼的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时，只有封闭洞门重新加固。,盾构始发技术,（3）、始发后盾构机“叩头”始发推进后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头”

31、的现象，根据地质条件不同有些可能出现超限的情况。为此，通常采用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的方法尽量避免“叩头”或减少“叩头”的影响。,盾构始发技术,（4）、密封效果不好 洞门密封的主要目的也是在始发掘进阶段减少土体流失。当洞门加固达到预期效果时，对于洞门环的强度要求相对较低，要在盾构推进前彻底检查和确定洞门环的状况。在始发过程中若洞门密封效果不好时可即时调整壁后注浆的配合比，使注浆后尽早封闭，也可采用在洞门密封外侧向洞门密封内部注快凝双液浆的办法解决。（5）、盾尾失圆 在很多情况下，始发阶段由于自重及其他原因，盾尾一般都会出现失圆的情况，有些可能达到10cm之多。可以采

32、用盾构机自带的整圆器进行整圆，在必要的情况下，可采用错缝拼装以保证在管片拼至隧道内时管片自身的椭圆度控制在误差以内。,盾构始发技术,（6）、支撑系统失稳 支撑系统在某些情况下由于盾构机推进中的瞬时推力或扭矩较大而产生失稳，这样将导致整个始发工作的失败。对于支撑系统的失稳只能从预防角度进行，同时在始发阶段对支撑系统加强监测。（7）、地面沉降较大 由于始发施工的特殊性，始发阶段的地面沉降值均较大，因此在始发阶段需尽早建立盾构机的适合工况并严密注意出土量及土压情况，同时加大监测频率，控制地面沉降值。,盾构始发技术,盾构机的始发成功主要由始发条件及始发施工技术中每一环节的处理决定。在前期的地质勘探、始

33、发区域的建筑物及管线情况进行调查，特别是对端头土体的液限、塑限、渗透系数、含水量等各种物理力学指标进行全面的调查及评估是相当必要的；同时应对始发技术施工中的每一个环节加强全面、细致的控制，以确保各种处理措施达到预期效果。因为始发技术与各个工程的始发条件息息相关，所以始发时每一个细节如采用什么端头加固方式、连续墙破除方式、始发台及反力架的定位等均需根据现场条件选择最合适的方法。,结束语,盾构始发技术,目 录,第二部分：盾构施工准备,第四部分：盾构过程控制,第三部分：盾构始发技术,第一部分：盾构机的主要分类及构造,第五部分：盾构到站技术,目录,一、姿态控制目标：,（1）、地铁隧道施工规范要求盾构姿

34、态的最大偏差：水平和高程均为50mm 自转角小于3度。,盾构姿态控制及同步注浆,盾构姿态控制及同步注浆,盾构姿态控制及同步注浆,图3-7-6 激光导向系统指示图,盾构姿态控制及同步注浆,纠偏原则：a、偏离量增加之前及早修正 b、勤纠、量小。c、遵循偏离量的管理值和允许值 d、确保管片质量,盾构姿态控制及同步注浆,（2）、姿态控制基准管理基准：定为最大允许偏差的60，及达到上限时必须纠偏。具体项目如下：水平和高程均为30mm 趋势大于1。自转角小于2度。盾尾间隙过小,盾构姿态控制及同步注浆,（3）、最大单次纠偏量的确定,掘进每环水平和高程变化量10mm自转角小于1度。趋势变化小于0.3。,盾构姿

35、态控制及同步注浆,（4）、纠偏的主要方法,通过改变分组千斤顶的推力来实现。改变分区千斤顶压力减少一个或多个千斤顶,盾构姿态控制及同步注浆,（5）、辅助纠偏措施,开启刀盘超挖装置单侧注浆铰接装置的利用,盾构姿态控制及同步注浆,盾构姿态控制及同步注浆,（6）、盾构姿态的控制,管片的姿态必须尽量和盾构姿态保持一致，保证盾尾间隙正常，避免漏浆，管片拉裂等。错缝拼装的管片采用安装转弯环来实现，同缝拼装管片主要通过加贴不同厚度的石棉橡胶板来实现。转弯环和楔形石棉垫时必须和盾构姿态，盾尾间隙、推进千斤顶和铰接千斤顶的行程综合考虑。,盾构姿态控制及同步注浆,二、同步注浆,（1）、注浆的目的及时充填推进留下的空

36、隙，有效地控制地表沉降；加强防水、防止泥沙流入；使管片外侧的土体尽快趋于稳定，防止隧道变形；,盾构姿态控制及同步注浆,（2）、注浆的方式及时注浆和同步注浆。及时注浆指通过管片预留注浆孔进行注浆，同步注浆指通过盾尾注浆管进行注浆。,盾构姿态控制及同步注浆,（3）、注浆材料及浆液性能a、浆液类型：同步注浆的浆液主要有单液浆和快硬性双液浆。双圆盾构和一部分泥水盾构采用快硬性双液浆。大部分情况下采用单液浆。b、浆液要求流动性好，满足泵送要求；和易性好，不易离析；达到一定的强度；,盾构姿态控制及同步注浆,c、浆液材料主要原材为：水泥、砂、粉煤灰、膨润土和水及外掺剂。材料要求见下表：,盾构姿态控制及同步注

37、浆,d、典型配比,盾构姿态控制及同步注浆,e、浆液性能,盾构姿态控制及同步注浆,（4）、注浆方法 a、注浆点 一般配置4个或8个（4个备用），均匀分布。管片注浆孔一般为5个。,b、注浆控制方式 注浆可根据需要采用手动控制方式和自动控制方式，自动控制方式即预先设定注浆压力，由控制程序自动调整注浆速度，当注浆压力达到设定值时，自行停止注浆。手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量，以防注浆速度过快，而影响注浆效果。,盾构姿态控制及同步注浆,c、注浆时间 根据盾构机推进速度，同步注浆要每循环达到总注浆量且均匀对称注入，盾构机推进注浆开始，推进完毕注浆结束。,盾构姿态控制及同步注浆,（5）、注

38、浆的控制措施 a、注浆压力 同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静止水压及土压力之和，做到尽量填补同时又不产生劈裂。注浆压力过大，管片周围土层将会被浆液扰动而造成后期地层沉降及隧道本身的沉降，并易造成跑浆；而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，会使地表变形增大。通常同步注浆压力一般为0.20.4 MPa。,盾构姿态控制及同步注浆,b、注浆量,因地质、盾尾间隙、是否在曲线段等因素，注浆率有所不同。一般情况下，注浆率1.32.5，并应通过地面变形观测来调节。,盾构姿态控制及同步注浆,c、注浆设备清洗,每个作业班组应清洗一次注浆管路，防止长时间砂浆凝结在管壁四周堵塞管路。每天对砂浆运输

39、罐和储存罐进行彻底清洗。,盾构姿态控制及同步注浆,d、形成内业资料,拌浆记录注浆记录拌浆质量抽查记录,盾构姿态控制及同步注浆,e、漏浆的预防措施,加强姿态管理，防止盾尾间隙过大加强盾尾油脂的压入粘贴海绵条用碎布，碎纱等堵塞更换盾尾刷,盾构姿态控制及同步注浆,（6）、同步注浆辅助功能,a、管片姿态控制 防止管片上浮，采用上部两个注浆孔，采用快硬性浆液。在管片姿态偏差较大的一侧注浆，控制管片最终成型。b、补强注浆 盾尾附近地表沉降较大时，可以利用同步注浆设备延长注浆管，通过管片预留注浆孔进行二次注浆。一般可以到达盾尾处410环。,盾构姿态控制及同步注浆,（7）、搅拌站设置,a、主要设施：搅拌机、材

40、料棚（堆场）、储浆罐、输送管路等。b、位置选择：一般靠近盾构井，尽量不影响门吊运行。两台盾构掘进时，考虑公用方便。c、设计：搅拌机上料口高出地面约20cm，便于上料，并可防水。一般设置在顶板上。储浆罐设置在中板，易于放料。,盾构姿态控制及同步注浆,盾构姿态控制及同步注浆,盾构到站技术,第五部分盾构到站技术,目 录,第二部分：盾构施工准备,第四部分：盾构过程控制,第三部分：盾构始发技术,第一部分：盾构机的主要分类及构造,第五部分：盾构到站技术,目录,盾构到站技术,（1）、施工安全可靠，可以避免隧道贯通面产生坍塌、地表沉降失控等不良施工事件。（2）、施工能有效地保证到站区域的隧道防水和管片的拼装质

41、量。（3）、合理地处理到站时各工序之间的关系，为盾构施工提供类似的参考依据。（4）、科学地控制工序工作深度，尽最大限度地节约施工成本,一、技术要点,盾构到站技术,二、施工工艺,（1）、到站阶段工作内容 在盾构到站期间，要完成区间隧道贯通前的控制点测量与复测、测量误差调整；预留洞口岩壁的处理或加固；以及必要的洞门处理。（2）、到站时的工作流程 洞口地层处理洞口维护结构的处理洞口测量复测洞内控制点复测盾构到站姿态调整到站地段管片的互相连接隧道贯通洞口维护结构的清理接收小车的定位与安装到站导轨的定位与安装盾构推进最后一环特殊背衬注浆盾构主机出洞,盾构到站技术,（3）、洞门准备 a、洞口加固 盾构到站

42、之前要根据洞口地层的调查情况对地层稳定性进行评价，并采取有针对性的加固措施。地层加固一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”、“浇注混凝土岩墙”、“增加斜撑”等措施进行洞门加固处理。b、洞口围护桩的处理 根据经验，在盾构到达前最少一个月，开始着手进行洞口维护桩的凿除。整个施工分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的最内层钢筋和钢筋保护层，在盾构到站后将最内层钢筋割除。在割除完最后一排钢筋之后，要及时的检查到站洞口的净空尺寸，确保没有钢筋侵入设计轮廓范围之内,盾构到站技术,(4)、到站导轨的安装 隧道贯通后、盾构刀盘露出洞口后，清除洞口碴土，根据刀盘与接收小车之间的距离与高

43、差情况，安设盾构到站接收导轨。(5)、洞口密封的安装 为防止背衬注浆砂浆或碴土外泄，必须在洞口安设洞口密封。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作。在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起。第二步在盾构刀盘露出洞门端头之前，清理完洞口的碴土，完成洞口密封的安装。,盾构到站技术,到站导轨,盾构到站技术,（6）、到站接收小车的准备 在隧道贯通后，迅速清除洞口的碴土，然后开始安装到站接收小车。根据隧道贯通时刀盘的姿态确定出接收小车的中心位置，根据刀盘的高度和线路坡度情况确定出接收小车的高度和小车坡度。,盾构到站技术,（7）、到站时的掘进a、贯通

44、前测量与盾构姿态的调整 盾构到站前50m，要对洞内所有的测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复测，对所有控制点的座标进行精密、准确的平差计算。在盾构到站前的最后一次测量系统搬站中，以精密测设并经过平差的地面导线点和水准点为基准，测量测站、后视点的座标和高程（测量经纬仪和后视棱镜的座标和高程），每一测量点的测量不少于4个测回。盾构到达前50m地段即加强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠正偏差确保盾构顺利地从到达口进入车站。并根据实测的车站洞门位置进行必要的调整隧道贯通时的盾构刀盘位置。,盾构到站技术,b、到站掘进控制 盾构进入到达段后，首先减小推力、降低推进速度和刀盘转速，控制出土量并时刻监视土

45、仓压力值，避免较大的地表隆陷。贯通前56环，进一步降低盾构掘进推力，掘进推力维持在400t左右，推进油缸压力不大于40bar。在掘进的同时，要注意维持土仓内的压力值，一般情况下，不采用开敞式模式掘进。无论何种情况下，推进油缸压力均不能大于60bar（特别是在管片安装时）。在贯通前的最后3环，要求掘进速度控制在510mm/min。在到站阶段要密切关注盾构推进系统的推进速度和推进压力以及掘进出土情况，当发现推力突然降低，碴土粒径突然变大，推进速度同时加大的情况时，必须立即停机。在对现场进行确认和检查之后，再作出进一步的详细的掘进指令。,盾构到站技术,广三区间隧道贯通前后盾构的推进油压和推进压力,盾

46、构到站技术,（8）、盾构在到站端头位置的处理 在盾构刀盘距离贯通面小于5米时，在条件允许的情况下，由盾壳上的预留孔向盾壳外部注入化学聚合物或膨润土，用于阻止盾构后部管片上部水向洞口流动。,盾构到站技术,（9）、最后几环管片的安装 当隧道贯通后，一般还需要安装56环管片才能完成区间隧道的管片安装。同时这几环管片随着隧道贯通后，盾构前方没有了反推力，将造成管片与管片之间的环缝连接不紧密，容易漏水。在最后几环管片安装时，根据现场实际情况，要在刀盘前方的预定位置，设置支挡，以防盾构刀盘向前滑动。待盾尾即将从区间最后一环管片滑落之前，再次检查洞口密封情况，可从管片注浆孔向管片背后注入双液水泥净浆。为确保

47、浆液的饱满程度，水泥净浆的水灰比不小于2：1，水泥净浆凝结时间不少于2min。注浆时，必须从所有管片的注浆孔自下而上逐孔注入。,盾构到站技术,三、到站机具与材料,到站过程所需用的主要机具与材料如下表：,盾构到站技术,四、劳动力组织,根据施工工序合理安排劳动力，在到站过程中劳动力组织如下表：,盾构到站技术,五、质量标准和技术要求,在小车定位时，要严格控制小车的轴线与盾构上小车之前的姿态与趋势相匹配，小车轴线与盾构轴线之间的夹角不大于1.5。刀盘与接收小车之间的导轨高度以导轨顶面与盾构前体的盾壳平齐为准。以确保盾尾在最后脱离最后一环管片时，不会突然向下跌落；同时避免盾构在始发台上往前推进时产生盾构

48、低头现象，从而避免破坏接收小车或损坏刀盘、盾壳等现象的发生。盾构进站时其刀盘平面偏差允许值：平面50mm、高程50 mm，盾构坡度较设计坡度略大0.2%。,盾构到站技术,六、安全保障措施,（1）、隧道贯通后，由于盾构刀盘前部没有了支撑反力，必将造成推进压力降低或消失，导致管片环缝防水材料的性能不能得到充分的发挥，从而产生环缝漏水等质量缺陷。为确保管片接缝防水要求，在到站地段安装每一环管片时，在每环管片的72、144、226、312位置用60606的角钢与上一环管片相连，并点焊连接牢固。（2）、盾构刀盘距离贯通里程小于10米时，在掘进过程中，要派专人负责时刻观察出洞洞口的变化情况。如发现加固的混

49、凝土或维护桩有较大的震动时，立即通知主司机进一步降低盾构推力、刀盘转速以及推进速度，避免由于刀盘前部土体太薄，造成刀盘前部形成坍塌。,盾构到站技术,（3）、盾构贯通前后，应通过降低推进速度、降低刀盘转速、调整刀盘转动方向等方法使刀盘尽量靠近或到达贯通岩面，停机后清除洞口碴土，割除洞口最后的支撑结构，支撑结构切割顺序为先切割底部，后切割上部。隧道贯通之后，要使盾构尽快全部出洞，避免盾构在洞口长时间停留，以保证洞口地段围岩稳定。（4）、合理的管片选型应坚持倒盾构完全出洞，以确保洞口地段管片拼装质量。（5）、在盾构主机出洞时，设备桥及管片安装机下部严禁站人，以防隧道上部砂浆脱落伤人。,盾构到站技术,七、易发事故及处理方法,（1）、洞口水土流失造成的地表坍塌 及时封堵 地表回填（2）、地下水位高、造成洞口水土流失、洞口密封失效 自洞内向洞口逐渐注浆封堵 洞口堆积 洞口由内到外、自下而上逐步封堵 地表回填,盾构到站技术,（3）、接收架安装不合理，导致盾构无法上接收架 及时凿除刀盘下方的导轨 重新安装接收架（4）、盾构姿态控制不好，导致到达端管片破损严重 及时复测到达导线网，提高测量精度 必要时打孔提前预测盾构姿态 注意接收导轨的高程控制,谢谢大家,