盾構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)和適用范圍介紹

15三月20231盾構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)和適用范圍介紹15三月20232盾構(gòu)一詞的含義在土木工程領(lǐng)域中為遮蓋物、保護(hù)物。盾構(gòu)機(jī)是由外形與隧道斷面相同、但尺寸比隧道外形稍大的鋼筒或框架壓入地層中構(gòu)成保護(hù)掘削機(jī)的外殼和殼內(nèi)各種作業(yè)機(jī)械、作業(yè)空間組成的組合體。盾構(gòu)機(jī)是一種既能支承地層壓力，又能在地層中推進(jìn)的施工機(jī)具。使用盾構(gòu)機(jī)在地下掘進(jìn)，在護(hù)盾的保護(hù)下，在機(jī)內(nèi)安全地進(jìn)行開挖和襯砌作業(yè)，從而構(gòu)筑成隧道的施工方法，稱為盾構(gòu)施工法盾構(gòu)隧道示意圖

盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)(Shield)是這種施工方法中最主要的施工機(jī)具，它是一個(gè)既能支撐地層壓力又能在地層中推進(jìn)的鋼筒結(jié)構(gòu)體。

由切削刀盤、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、液壓主軸頂進(jìn)機(jī)構(gòu)、液壓糾偏機(jī)構(gòu)、液壓中繼頂進(jìn)機(jī)構(gòu)、液壓主頂進(jìn)機(jī)構(gòu)、襯砌及巖土排運(yùn)機(jī)構(gòu)以及檢測導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等幾個(gè)部分組成。

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盾構(gòu)機(jī)由通用機(jī)械（外殼、掘削機(jī)構(gòu)、擋土機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、管片拼裝機(jī)構(gòu)、附屬機(jī)構(gòu)等部件）和專用機(jī)構(gòu)組成。專用機(jī)構(gòu)因機(jī)種的不同而異。

盾構(gòu)的外形主要有：圓形（如左圖）、雙圓搭接形、三圓搭接形、矩形（如右圖）、馬蹄形、半圓形或與隧道斷面相似的特殊形狀等，但絕大多數(shù)為傳統(tǒng)的圓形斷面。

盾構(gòu)隧道施工主要工序在盾構(gòu)法隧道的起始端和終端各建一個(gè)工作井；盾構(gòu)在起始端工作井內(nèi)安裝就位；依靠盾構(gòu)千斤頂推力(作用在已拼裝好的襯砌環(huán)和工作井后壁上)將盾構(gòu)從起始工作井的墻壁開孔處推出；盾構(gòu)在地層中沿著設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)，在推進(jìn)的同時(shí)不斷出土和安裝襯砌管片；及時(shí)地向襯砌背后的空隙注漿，防止地層移動(dòng)和固定襯砌環(huán)位置；盾構(gòu)進(jìn)入終端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推進(jìn)。15三月202361、建造盾構(gòu)工作井2、盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)安裝就位4、初推段掘進(jìn)施工5、掘進(jìn)機(jī)設(shè)備轉(zhuǎn)換6、盾構(gòu)連續(xù)掘進(jìn)施工8、盾構(gòu)進(jìn)入接收井，并運(yùn)出地面7、接收井洞口土體加固3、出洞口土體加固技術(shù)要點(diǎn)15三月20237盾構(gòu)機(jī)大多為圓形，外殼由鋼筒組成，鋼筒直徑稍大于隧道襯砌的外徑。在鋼筒的前面設(shè)置各種類型的支撐和開挖土體的裝置，在鋼筒中段內(nèi)沿周邊安裝頂進(jìn)所需的千斤頂，鋼筒尾部是具有一定空間的殼體，在盾尾內(nèi)可以安置數(shù)環(huán)拼成的隧道襯砌環(huán)。在盾構(gòu)推進(jìn)過程中不斷從開挖面排出適量的土方。盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)距離，就在盾尾支護(hù)下拼裝一環(huán)襯砌，并及時(shí)向盾尾后面的襯砌環(huán)外周的空隙中壓注漿體，以防止隧道及地面下沉。

技術(shù)要點(diǎn)15三月20238

盾構(gòu)在地下穿越，要承受各種壓力，推進(jìn)時(shí)，要克服正面阻力，故要求盾構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。盾構(gòu)主要用鋼板（單層厚板或多層薄板）制成。大型盾構(gòu)考慮到水平運(yùn)輸和垂直吊裝的困難，可制成分體式，到現(xiàn)場進(jìn)行就位拼裝，部件的連接一般采用定位銷定位，高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接，最后焊接成型。

盾構(gòu)的基本構(gòu)造主要由殼體、切削系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、出土系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)等組成。

一、盾構(gòu)殼體組成：切口環(huán)、支承環(huán)、盾尾三部分1、切口環(huán)（1）位置——盾構(gòu)最前端，

切入土層，掩護(hù)開挖

作業(yè)，長度≤2m；

（2）形狀——（3）設(shè)備——挖土設(shè)備（刀盤、挖土機(jī)）、排土設(shè)施、擋土千斤頂、活動(dòng)平臺(tái)等）（4）氣壓式、泥水平衡式、土壓平衡式盾構(gòu)，在切口環(huán)與支承環(huán)之間設(shè)置密閉隔板。垂直形——刀盤開挖，穩(wěn)定土層手掘傾斜形——較不穩(wěn)定土層手掘階梯形——不穩(wěn)定土層手掘2、支承環(huán)環(huán)（1）位置——是連接切切口環(huán)與與盾尾的的中間部部分；（2）結(jié)構(gòu)——盾構(gòu)結(jié)構(gòu)構(gòu)的主體體，較強(qiáng)強(qiáng)剛性的的圓環(huán)結(jié)結(jié)構(gòu)。設(shè)設(shè)環(huán)向、、水平、、豎直支支撐；承受荷載載：地層層土壓力力、千斤斤頂頂力力、管片片拼裝等等施工荷荷載；（3）設(shè)備——推進(jìn)千斤斤頂（沿沿結(jié)構(gòu)外外沿布置置）、操操縱控制制室、襯襯砌拼裝裝機(jī)；（4）長度——取決于推推進(jìn)千斤斤頂長度度，一般般為襯砌砌環(huán)寬加加0.2～0.3m。3、盾尾（1）結(jié)構(gòu)——盾構(gòu)外殼殼鋼板延延長，掩掩護(hù)隧道道管片拼拼裝；（2）盾尾裝裝置——密封裝置置，防地地下水、、加壓泥泥水、襯襯砌背后后注漿漿漿液從盾盾尾流入入隧道；；密封材料料性能要要求：富富彈性、、耐磨損損、耐撕裂、、耐壓力力、止水水好。密封裝置置類型：：橡膠密封封：L形、U形鋼絲束密密封：彈彈簧鋼板板、鋼絲束、、密封油油脂二、推進(jìn)進(jìn)系統(tǒng)組成——液壓系統(tǒng)統(tǒng)（液壓壓站、控控制系統(tǒng)統(tǒng)）、千斤頂群群。作用——盾構(gòu)的前前進(jìn)、方方向調(diào)整整(克服推進(jìn)進(jìn)阻力)千斤頂布布置——在支承環(huán)環(huán)周圈布布置，單臺(tái)推力力，1000kN～2000kN，行程比管管片寬度度長10～20cm。推進(jìn)速度度：50—100mm/min油壓：30—40MPa(高液壓系系統(tǒng))三、拼裝裝系統(tǒng)管片拼裝裝機(jī)——把管片按按設(shè)計(jì)位位置和形形狀進(jìn)行行拼裝的的機(jī)械裝裝置；組成——由舉重臂臂和真圓圓保持器器組成；；四、出土土系統(tǒng)1、皮帶輸輸送機(jī)用于手掘掘式或半半機(jī)械化化盾構(gòu)；；2、螺旋輸輸送機(jī)用于土壓壓平衡盾盾構(gòu)或手掘式式、半機(jī)機(jī)械化盾盾構(gòu)；3、泥漿泵泵用于泥水水加壓平平衡盾構(gòu)構(gòu)。半機(jī)械化化盾構(gòu)土壓平衡衡盾構(gòu)螺旋輸送送機(jī)出土土土箱運(yùn)土土井口土箱箱吊運(yùn)管片吊運(yùn)運(yùn)下井◣◢管片水平平運(yùn)輸泥水平衡衡盾構(gòu)07三三月202329盾構(gòu)機(jī)的的外徑式中—管片外徑徑，mm；x—盾尾間隙隙，mm；t—盾尾外殼殼的厚度度，mm。盾構(gòu)機(jī)的的長度盾構(gòu)長度度主要（（L）取決于于地質(zhì)條條件、隧隧道的平平面形狀狀、開挖挖方式、、出土方方式及襯襯砌形式式等多種種因素。。盾構(gòu)機(jī)的的尺寸07三三月202330－切口環(huán)環(huán)的長度度。對(duì)全全（半））敞開式式盾構(gòu)而而言，應(yīng)應(yīng)根據(jù)切切口貫入入掘削地地層的深深度、擋擋土千斤斤頂?shù)淖钭畲笊炜s縮量、掘掘削作業(yè)業(yè)空間的的長度等等因素確確定；對(duì)對(duì)封閉式式盾構(gòu)而而言，應(yīng)應(yīng)根據(jù)刀刀盤厚度度、刀盤盤后面攪攪拌裝置置的縱向向長度、、土艙的的容量或或長度等等條件確確定；－支承環(huán)環(huán)的長度度，取決決于盾構(gòu)構(gòu)千斤頂頂、排土土裝置、、舉重臂臂支承機(jī)機(jī)構(gòu)等設(shè)設(shè)備的規(guī)規(guī)格大小小，不應(yīng)應(yīng)小于千千斤頂最最大伸長長狀態(tài)的的長度；；－盾尾的的長度，，可按下下式確定定－盾構(gòu)千千斤頂撐撐擋長度度，m；－管片的的寬度，，m；－組裝管管片的富富余量，，m。通常取?。剑?.25～0.33）；－包括安安裝尾封封材在內(nèi)內(nèi)的后部部富余量量，m。07三月202331通常把盾殼總長長與盾構(gòu)外徑之比稱為盾構(gòu)的靈敏敏度，越小，操作越方方便。一般在盾盾構(gòu)直徑確定后后，靈敏度值有有一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)可參考：小直徑盾構(gòu)（＜3.5m）=1.2～1.5（多取1.50）中直徑盾構(gòu)（）=0.8～1.2（多取1.00）大直徑盾構(gòu)（＞6m）=0.7～0.8（多取0.75）07三月202332優(yōu)點(diǎn)：對(duì)環(huán)境影響小施工不受地、地地貌、江河水域域等地表環(huán)境的的限制地表占地面積小小，征地費(fèi)用少少隧道的施工費(fèi)用用受埋深的影響響不大，適宜于于建造覆土較深深的隧道。在土土質(zhì)差、水位高高的地方建設(shè)埋埋深較大的隧道道，盾構(gòu)法有較較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)優(yōu)越性施工不受風(fēng)雨氣氣候條件影響修筑的隧道抗地地震性好對(duì)地層的適應(yīng)性性寬，軟土、砂砂卵石、軟巖直直至巖層均可因此，盾構(gòu)法已已在城市隧道（（地鐵隧道，污污水排放隧道，，引水、供水隧隧道，江河湖海海底隧道，電力力、電訊、供氣氣及共同溝工程程等隧道）建造造中確定了絕對(duì)對(duì)的統(tǒng)治地位，，有人將其稱為為城市隧道工法法。盾構(gòu)法的主要優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)07三月202333缺點(diǎn)：當(dāng)隧道曲線半半徑過小時(shí)，，施工較為困困難。在陸地建造隧隧道時(shí)，如隧隧道覆土太淺淺，開挖面穩(wěn)穩(wěn)定甚為困難難，甚至不能能施工；當(dāng)在在水下時(shí)，如如覆土太淺則則盾構(gòu)法施工工不夠安全，，要確保一定定厚度的覆土土。豎井施工時(shí)有有噪聲和振動(dòng)動(dòng)，需有解決決的措施。盾構(gòu)施工中采采用全氣壓方方法疏干和穩(wěn)穩(wěn)定地層時(shí)，，對(duì)勞動(dòng)保護(hù)護(hù)要求較高，，施工條件差差。盾構(gòu)法隧道上上方一定范圍圍內(nèi)的地表沉沉陷尚難完全全防止，特別別在飽和含水水松軟的土層層中，要采取取嚴(yán)密的技術(shù)術(shù)措施才能把把沉陷限制在在很小的限度度內(nèi)。在飽和含水地地層中，盾構(gòu)構(gòu)法施工所用用的拼裝襯砌砌，對(duì)達(dá)到整整體結(jié)構(gòu)防水水性的技術(shù)要要求較高。用氣壓施工時(shí)時(shí)，在周圍有有發(fā)生缺氧和和枯井的危險(xiǎn)險(xiǎn)，必須采取取相應(yīng)的辦法法。07三月202334盾構(gòu)分類表全開敞式手掘式半機(jī)械式機(jī)械式半開敞式——擠壓式泥水式土壓式密封式土壓式泥土加壓式泥土加壓式泥漿式4.2盾構(gòu)的類型及選擇擇全開敞式全開敞式盾構(gòu)機(jī)是是指沒有隔墻、開開挖面敞露狀態(tài)的的盾構(gòu)機(jī)。根據(jù)開挖方式的不不同，又分為手掘掘式、半機(jī)械化式式及機(jī)械式三種。。這種盾構(gòu)機(jī)適用于于開挖面自穩(wěn)性好好的圍巖。在遇到到開挖面不能自穩(wěn)穩(wěn)的地層時(shí)，則需需進(jìn)行有壓氣施工工法、地層超前加加固等輔助施工方方法，以防止開挖挖面坍塌。手掘式盾構(gòu)手掘式盾構(gòu)機(jī)的正正面是開敞的，通通常設(shè)置防止開挖挖頂面塌陷的活動(dòng)動(dòng)前檐及上承千斤斤頂、工作面千斤斤頂及防止開挖面面塌陷的擋土千斤斤頂。開挖采用鐵鍬、鎬鎬、碎石機(jī)等開挖挖工具，人工進(jìn)行行。手掘式盾構(gòu)機(jī)的適適用范圍適應(yīng)的土質(zhì)是自穩(wěn)穩(wěn)性強(qiáng)的洪積層壓壓實(shí)的砂、砂礫，，固結(jié)粉砂和粘土土。對(duì)于開挖面不能自自穩(wěn)的沖積軟弱砂砂層、粉砂和粘土土，施工時(shí)必須采采用穩(wěn)定開挖面的的輔助施工法，如如采用壓氣施工法法、改良地基、降降低地下水位等措措施目前手掘式盾構(gòu)機(jī)機(jī)一般用于開挖斷斷面有障礙物、巨巨礫石等特殊場合合，而且應(yīng)用逐漸漸減少。半機(jī)械式盾構(gòu)半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)進(jìn)進(jìn)行開挖及裝運(yùn)石石碴都采用專用機(jī)機(jī)械，配備液壓鏟鏟土機(jī)、臂式刀盤盤等挖掘機(jī)械和皮皮帶運(yùn)輸機(jī)等出碴碴機(jī)械，或配備具具有開挖與出碴雙雙重功能的機(jī)械。。機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)前面面裝備有旋轉(zhuǎn)式刀刀盤，增大了盾構(gòu)構(gòu)機(jī)的挖掘能力，，開挖的土砂通過過旋轉(zhuǎn)鏟斗和斜槽槽裝入皮帶輸送機(jī)機(jī)，圍巖開挖和排排土可以連續(xù)進(jìn)行行。半開敞式盾構(gòu)特點(diǎn)是在隔墻的某某處設(shè)置可調(diào)節(jié)開開口面積的排土口口，盾構(gòu)機(jī)正面貫貫入圍巖向前推進(jìn)進(jìn)，使貫入部位土土砂流動(dòng)，由孔口口部位絞出，進(jìn)行行排土。半開敞式是指擠壓壓式盾構(gòu)機(jī)，它是是在開放型盾構(gòu)的的切口環(huán)與支撐環(huán)環(huán)之間設(shè)置胸板，，以支擋正面土體體，但在胸板上有有一些開口，當(dāng)盾盾構(gòu)向前推進(jìn)時(shí)，，需要排出的土體體將從開口處擠入入盾構(gòu)內(nèi)，然后裝裝車外運(yùn)。半開敞式盾構(gòu)機(jī)的的適用范圍開挖面的穩(wěn)定是靠靠調(diào)節(jié)孔口大小和和排土阻力，使千千斤頂推力和開挖挖面土壓達(dá)到平衡衡來實(shí)現(xiàn)的。適用于自穩(wěn)性很差差、流動(dòng)性很大的的軟粘土和粉砂圍圍巖，而不適用含含砂率高的圍巖和和硬質(zhì)地層。若液液性指數(shù)過高，則則流動(dòng)性過大，也也不能獲得穩(wěn)定的的開挖面。由于適用地質(zhì)范圍圍狹窄，最近采用用這種盾構(gòu)機(jī)的工工程很少。密封式盾構(gòu)在機(jī)械開挖式盾構(gòu)構(gòu)機(jī)內(nèi)設(shè)置隔墻，，將開挖土砂送入入開挖面和隔墻間間的刀盤腔內(nèi)，由由泥水壓力的土壓壓提供足以使開挖挖面保持穩(wěn)定的壓壓力。密封式盾構(gòu)機(jī)又分分成（氣壓式）、、泥水平衡式和土土壓平衡式。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)機(jī)的前端有一個(gè)全全斷面切削刀盤，，在它后面有一個(gè)個(gè)貯留切削土體的的密封艙，在其中中心處或下方裝有有長筒形的螺旋輸輸送機(jī)，在密封艙艙和螺旋輸送機(jī)，，以及在盾殼四周周裝設(shè)的土壓傳感感裝置，根據(jù)需要要還可裝設(shè)改善切切削土體流動(dòng)性的的塑流化材料的注注入設(shè)備。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)組組成1.切削刀盤2.開挖室3.承壓隔板4.壓縮空氣閘室5.推進(jìn)千斤頂6.尾盾密封7.管片8.帶式輸送機(jī)9.管片拼裝機(jī)10.刀盤驅(qū)動(dòng)11.螺旋輸送機(jī)1234567891011土壓平衡盾構(gòu)機(jī)效效果圖土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的的主要部件切削刀盤軸承和驅(qū)動(dòng)部件開挖室螺旋輸送機(jī)塑流化材料注入器器土壓傳感器切削刀盤形式花板型輻條型礫石破碎型用于切削土體，同同時(shí)將切削下來的的土體攪拌混合，，以改善切削土體體的流動(dòng)性。在刀盤的正面裝有有切削刀具，其中中齒形刀適用于軟軟弱地層，盤形刀刀適用于堅(jiān)硬地層層。刀盤背面裝有有攪拌翼片。為了了在曲線上施工，，刀盤周邊還裝有有齒形的超挖刀。切削刀盤主軸形式式中空軸式

中間支承式

周邊支承式

中空軸式構(gòu)造簡單單，攪拌效果好，，適用于中小直徑徑盾構(gòu)；中間支承承式的強(qiáng)度和攪拌拌效果好，適用于于大直徑盾構(gòu)；周周邊支承式強(qiáng)度高高，消除礫石容易易。軸承和驅(qū)動(dòng)部件分為中心軸驅(qū)動(dòng)方方式和非中心軸驅(qū)驅(qū)動(dòng)方式。中心軸驅(qū)動(dòng)部件的的封閉或敞開式切切削刀盤是一種比比較簡單的設(shè)計(jì)，，在開挖室內(nèi)不需需要什么處理，也也沒什么障礙物，，可以從盾構(gòu)機(jī)上上接觸到，易于修修復(fù)。缺點(diǎn)是盾構(gòu)構(gòu)中心被切削刀盤盤部件占滿，使螺螺旋輸送安裝坡度度特別小，導(dǎo)致盾盾構(gòu)機(jī)的加長。非中心軸驅(qū)動(dòng)部件件的封閉或敞開式式切削刀盤驅(qū)動(dòng)軸軸承的直徑約為盾盾構(gòu)直徑的一半。。切削刀盤有單獨(dú)獨(dú)的支架支承。優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定、不易易阻塞和支承支架架能起一定的攪拌拌作用，并可以從從盾構(gòu)區(qū)域接近密密封系統(tǒng)。開挖室土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的的刀盤切面與后面面的承壓隔板所形形成的空間為開挖挖室。挖面挖出的土料轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成有良好的變變形性的可塑性土土漿，保證在開挖挖面有穩(wěn)定的支撐撐壓力。開挖室的設(shè)計(jì)應(yīng)順順應(yīng)土料流動(dòng)以避避免土料聚集，保保證土料持續(xù)地流流到螺旋輸送機(jī)中中。螺旋輸送機(jī)從有壓力的開挖室室內(nèi)將土料送到大大氣壓下的隧洞中中；在滲水土層中中密封有壓水；通通過控制開挖土料料的進(jìn)出量來控制制開挖室的支撐壓壓力。螺旋輸送機(jī)是一個(gè)個(gè)連續(xù)工作的系統(tǒng)統(tǒng)，由可旋轉(zhuǎn)的螺螺旋葉片和靜止螺螺旋葉片外殼組成成。螺旋葉片一般般是裝配在旋轉(zhuǎn)軸軸上，但也可以設(shè)設(shè)計(jì)成沒有中心軸軸，以便在中心輸輸送較大的石塊。。塑流化材料注入器器用來向密封艙、刀刀盤和螺旋輸送機(jī)機(jī)內(nèi)注人添加劑。。常用的添加劑有兩兩類：一類為泥漿漿材料；另一類為為化學(xué)發(fā)泡劑，這這種材料可以在土土體內(nèi)形成大量泡泡沫，使土壤顆粒粒分開，從而降低低了土體的內(nèi)摩擦擦角和滲透性。土壓傳感器用于測量密封艙和和螺旋輸送機(jī)內(nèi)的的土壓力，前者是是判定開挖面是否否穩(wěn)定的依據(jù)，后后者用來判斷螺旋旋輸送機(jī)的排土狀狀態(tài)，噴涌、固結(jié)結(jié)、阻塞等。土壓平衡式盾構(gòu)維維持開挖面穩(wěn)定的的原理依靠密封艙內(nèi)塑流狀土體作用在在開挖面上的壓力力(P)(它包括泥土自重產(chǎn)產(chǎn)生的土壓力與盾盾構(gòu)推進(jìn)過程中盾盾構(gòu)千斤頂?shù)耐屏α?和盾構(gòu)前方地層的的靜止土壓力與地地下水壓力(F)相平衡的方法。土壓平衡式盾構(gòu)維維持開挖面穩(wěn)定示示意圖螺旋輸送機(jī)排土量量大時(shí)，密封艙內(nèi)內(nèi)土壓力P就減小，當(dāng)F>P時(shí)，開挖面可能坍坍方而引起地面沉沉降；相反，排土土量小時(shí)，P值就加大，一旦F<Pmax，地面將會(huì)隆起。。FPGLFF＞PminF=PF＜PmaxPmaxQPminQmaxFQmin土壓式盾構(gòu)機(jī)穩(wěn)定定開挖面的特征使刀具切下的土砂砂呈塑性流動(dòng)，充充滿于土室內(nèi)以控控制開挖面；用螺旋輸送機(jī)和排排土調(diào)整裝置來調(diào)調(diào)整排土，使之與與切削土量保持平平衡，并使土室內(nèi)內(nèi)的土砂有一定壓壓力，以抵抗開挖挖面的土壓力、水水壓力；用土室內(nèi)和螺旋輸輸送機(jī)內(nèi)的土砂獲得止水效果。泥水加壓式盾構(gòu)機(jī)泥水加壓式盾構(gòu)的的總體構(gòu)造與土壓壓平衡式盾構(gòu)相似似，僅支護(hù)開挖面面方法和排碴方式式有所不同。在泥水加壓式盾構(gòu)構(gòu)的密封艙內(nèi)充滿滿特殊配制的壓力力泥漿，刀盤(花板型)浸沒在泥漿中工作作。對(duì)開挖面支護(hù)，通通常是由泥漿壓力力和刀盤面板共同同承擔(dān)，前者主要要是在掘進(jìn)中起支支護(hù)作用，后者主主要是在停止掘進(jìn)進(jìn)時(shí)起支護(hù)作用。。泥水加壓式盾構(gòu)機(jī)類型泥水加壓式盾構(gòu)按按泥漿系統(tǒng)壓力控控制方式可分為直直接控制型(日本型)和間接控制型(德國型)兩種基本類型。直接控制型泥水加加壓盾構(gòu)泥漿自動(dòng)動(dòng)控制輸送系統(tǒng)泥水室大刀盤清水槽泥漿調(diào)整槽密度計(jì)流量計(jì)供漿管排漿管伸縮管Vp2p3p4p1P1為供泥泵，供入泥泥漿比重在1.05~1.25之間；P2、P3、P4為排泥泵，排出泥泥漿比重在1.1~1.4之間。P2是自動(dòng)調(diào)速的，當(dāng)當(dāng)P2泵達(dá)到最大揚(yáng)程時(shí)時(shí)，再加P3、P4接力泵。間接控制型泥水加加壓盾構(gòu)泥漿自動(dòng)動(dòng)控制泥水加壓式盾構(gòu)的的泥漿壓力控制由由空氣和泥水雙重系系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在盾構(gòu)的密封艙艙內(nèi)，裝有半道隔隔板，將密封艙分分隔成兩部分。在在隔板的前面充滿滿壓力泥漿，隔板板后面盾構(gòu)軸線以以上部分充滿壓縮縮空氣，形成氣壓壓緩沖層，在隔板板后面的泥漿上表表面作用有空氣壓壓力。在兩者的接觸面上上氣壓和液壓相等等，僅需調(diào)節(jié)空氣氣壓力，就可確定定全開挖面上的支支護(hù)壓力。間接控制型泥水加加壓盾構(gòu)泥漿壓力力控制系統(tǒng)空氣管半隔板間接控制型泥水加加壓盾構(gòu)泥漿自動(dòng)動(dòng)控制在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，由由于泥漿流失或盾盾構(gòu)推進(jìn)速度變化化，進(jìn)、出泥漿量量將會(huì)失去平衡，，空氣和泥漿接觸觸面的位置就會(huì)發(fā)發(fā)生上下波動(dòng)現(xiàn)象象。通過液位傳感感器，即可根據(jù)液液位變化來控制供供泥漿泵的轉(zhuǎn)速和和流量，使液位恢恢復(fù)到設(shè)定位置，，以保持開挖面支支護(hù)壓力的穩(wěn)定。。當(dāng)液位達(dá)到最高高極限位置時(shí)，供供泥漿泵自動(dòng)停止止；當(dāng)液位達(dá)到最最低極限位置時(shí)，，排泥漿泵則自動(dòng)動(dòng)停止。間接控制型泥水加加壓盾構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)密封艙空氣室的空空氣壓力是根據(jù)開開挖面需要的支護(hù)護(hù)泥漿壓力而確定定的。不論盾構(gòu)是是否掘進(jìn)或液面位位置產(chǎn)生波動(dòng)，空空氣壓力終究可以以通過空氣調(diào)節(jié)閥閥使壓力保持恒定定?？諝饩彌_層有彈性性作用，在液位波波動(dòng)時(shí)，也不會(huì)影影響開挖面的支護(hù)護(hù)液壓。和直接控制型泥水水加壓式盾構(gòu)相比比，控制系統(tǒng)更為為簡化，對(duì)開挖面面地層的支護(hù)更為為穩(wěn)定，即使在盾盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，支護(hù)護(hù)壓力也不會(huì)產(chǎn)生生脈動(dòng)變化，對(duì)地地面沉降的控制更更為有利?；旌隙軜?gòu)混合盾構(gòu)是近幾年年在歐洲發(fā)展起來來的一種新型盾構(gòu)構(gòu)。這種盾構(gòu)本機(jī)機(jī)可以構(gòu)成一臺(tái)泥泥水加壓式盾構(gòu)、、氣壓式盾構(gòu)或土土壓平衡式盾構(gòu)，，當(dāng)?shù)貙訔l件變化化時(shí)，可更換刀具具和調(diào)整面板的開開口率。既能適適用于土層，又能能適用于風(fēng)化巖層層。多圓盾構(gòu)多圓盾構(gòu)是近年日日本開發(fā)的新型盾盾構(gòu)，其中的雙圓圓盾構(gòu)可以用來修修建區(qū)間隧道，一一次開挖完成雙線線區(qū)間隧道，可以以比兩個(gè)單獨(dú)的圓圓形隧道降低工程程成本工10%，減少開挖面積15%。三圓盾構(gòu)既可用用來修建地鐵車站站隧道，拆下中間間盾構(gòu)后又成為兩兩個(gè)單獨(dú)盾構(gòu)，可可以修建區(qū)間隧道道。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)選型依依據(jù)土質(zhì)條件、巖性（（抗壓、抗拉、粒粒徑、成層等各參參數(shù)）開挖面穩(wěn)定（自立立性能）隧道埋深、地下水水位設(shè)計(jì)隧道的斷面環(huán)境條件、沿線場場地（附近管線和和建筑物及其結(jié)構(gòu)構(gòu)特性）襯砌類型工期造價(jià)輔助工法設(shè)計(jì)線路、線形、、坡度電器等其他設(shè)備條條件盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)選型的的一般程序盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的選型型首先考慮開挖面面的穩(wěn)定，其次才才考慮環(huán)境、工期期、造價(jià)等限制因因素，同時(shí)考慮宜宜用的輔助工法。。根據(jù)地質(zhì)條件選擇擇盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)類型型對(duì)砂質(zhì)土類等自立立性能較差的地層層，應(yīng)盡量使用密密閉型的盾構(gòu)施工工；地下水較豐富且透透水性較好的砂質(zhì)質(zhì)土，則應(yīng)優(yōu)先考考慮使用泥水平衡衡盾構(gòu)；對(duì)粘性土，則可首首先考慮土壓平衡衡盾構(gòu)；砂礫和軟巖等強(qiáng)度度較高的地層自立立性能較好，應(yīng)考考慮半機(jī)械式或敞敞口機(jī)械式盾構(gòu)施施工。根據(jù)地質(zhì)條件選擇擇盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)類型型（續(xù)）針對(duì)地下水條件，，若其壓力值較高高（大于0.1MPa），就應(yīng)優(yōu)先考慮慮使用密封型的盾盾構(gòu)，條件許可也也可采用降水或氣氣壓等輔助方法。。對(duì)于礫徑較小的地地層，可以考慮各各種盾構(gòu)的使用。。若礫徑較大，除除自立性能較好的的地層可考慮采用用手掘式或半機(jī)械械式盾構(gòu)外，一般般應(yīng)使用土壓平衡衡盾構(gòu)，若需采用用泥水平衡盾構(gòu)，，須增加一個(gè)碎石石機(jī)，在輸出泥漿漿前，先將大石塊塊粉碎。工期條件的制約手掘式與半機(jī)械式式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)使用用人工較多，機(jī)械械化程度低，施工工進(jìn)度慢。其余各類型盾構(gòu)掘掘進(jìn)機(jī)都是機(jī)械化化掘進(jìn)和運(yùn)輸，掘掘進(jìn)速度快。造價(jià)因素的制約一般敞口式盾構(gòu)掘掘進(jìn)機(jī)的造價(jià)比密密閉式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)機(jī)低，主要原因是是敞口式盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)機(jī)不像密閉式盾盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)那樣有有復(fù)雜的后配套系系統(tǒng)。在地質(zhì)條件允許的的情況下，從降低低造價(jià)考慮，宜優(yōu)優(yōu)先選用敞口式盾盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。環(huán)境因素的制約敞口型的盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)機(jī)引起的地表沉沉降大于網(wǎng)格式盾盾構(gòu)，更大于密閉閉式的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)機(jī)?；貤l件的制約泥水平衡式的盾構(gòu)構(gòu)掘進(jìn)機(jī)必須配套套大型的泥漿處理理和循環(huán)系統(tǒng)，若若需使用泥水平衡衡盾構(gòu)開挖隧道，，就必須具備較大大的地面空間。設(shè)計(jì)線路、平面豎豎向曲線形狀的制制約若隧道轉(zhuǎn)彎曲率半半徑太小，就需考考慮使用中間鉸接接的盾構(gòu)。例如直直徑為6m的盾構(gòu)，其長度為為6～7m，如將其分為前后后鉸接的兩段，顯顯然增加了施工中中轉(zhuǎn)彎的靈活性。。輔助工法的使用注漿法主要是用于于保證隧道開挖面面的穩(wěn)定，減少盾盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)開挖過過程中引起的地表表沉降，一般密閉閉式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)使使用最多的是注漿漿法。盾尾注漿用用以填補(bǔ)建筑間隙隙，以減少地面沉沉降。在地層自立性能差差的情況下，若采采用手掘進(jìn)、半機(jī)機(jī)械式或網(wǎng)格式掘掘進(jìn)機(jī)施工，就需需采用壓氣法輔助助施工，以高氣壓壓保證開挖面的穩(wěn)穩(wěn)定，但在這一輔輔助工法下，施工工人員易患?xì)鈮郝毬殬I(yè)病。當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在砂砂質(zhì)土或砂礫層中中施工時(shí)，可考慮慮使用降水的方法法改變地層的物理理力學(xué)指標(biāo)，增加加其自立性能。凍結(jié)法的施工成本本較高，一般情況況下不采用，而在在長距離隧道的盾盾構(gòu)對(duì)接中使用。。4.3盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施施工盾構(gòu)法施工的主要要步驟(1)在盾構(gòu)法隧道的起起始端和終端各建建一個(gè)工作豎井；；(2)盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)井內(nèi)內(nèi)安裝就位；(3)依靠盾構(gòu)千斤頂推推力將盾構(gòu)從始發(fā)發(fā)井的墻壁開孔處處（封門）推出。。(4)盾構(gòu)在地層中沿隧隧道設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)進(jìn)，同時(shí)不斷出土土和安裝襯砌管片片；(5)及時(shí)向襯砌背后的的空隙注漿，防止止地層移動(dòng)和固定定襯砌環(huán)的位置；；(6)盾構(gòu)進(jìn)入到達(dá)井并并被拆除，如施工工需要，也可穿越越工作井再向前推推進(jìn)。盾構(gòu)機(jī)安裝示意圖出洞前破除洞門施工準(zhǔn)備工作修建始發(fā)井和到達(dá)達(dá)井盾構(gòu)拼裝洞口地層加固07三三月202378盾構(gòu)施工工需先施施工工作作基坑或或工作井井，并在在工作井井或基坑坑施工的的同時(shí)將將隧道口口預(yù)留出出來。為為確保洞洞口暴露露后正面面土體的的穩(wěn)定和和盾構(gòu)能能夠準(zhǔn)確確進(jìn)、出出洞，必必須設(shè)置置洞門并并臨時(shí)封封閉。臨時(shí)封門門封門方案案澆鋼筋混混凝土封封門鋼板樁封封門預(yù)埋H型鋼封門門07三三月202379（a）鋼板樁樁封門（b）地下連續(xù)續(xù)墻式封封門07三三月月202380盾構(gòu)出出、進(jìn)進(jìn)洞門門的施施工，，除合合理選選用洞洞門結(jié)結(jié)構(gòu)形形式外外，在在直徑徑大、、土質(zhì)質(zhì)差、、隧道道埋深深較大大的情情況下下，還還應(yīng)考考慮洞洞外土體的的穩(wěn)定定性問題。。如果果洞外外土體體能自自立穩(wěn)穩(wěn)定相相當(dāng)一一段時(shí)時(shí)間，，可不不進(jìn)行行加固固，盾盾構(gòu)進(jìn)進(jìn)出洞洞前拆拆除封封門即即可。。否則則，應(yīng)應(yīng)提前前采取取有關(guān)關(guān)輔助助措施施，穩(wěn)穩(wěn)定洞洞口土土體和和防止止泥水水涌入入。洞門土土體加加固07三月月202381土體加固方方法土體的加固固方法很多多，常用的的有深層攪拌樁樁法、降水法、凍結(jié)法和注漿法等。攪拌樁法：是軟土地地基加固和和深基坑圍圍護(hù)中的常常用方法，，是一種施施工機(jī)具簡簡單、操作作方便、造造價(jià)低的隧隧道洞門加加固方法，，尤其在施施工場地較較小的地方方采用更為為合理。注漿法：將水泥漿漿液或化學(xué)學(xué)漿液注入入地層進(jìn)行行加固的方方法，對(duì)含含水豐富的的砂土層較較為有效。。降水法：也是一種種比較有效效的、經(jīng)常常采用的加加固方法，，比較適用用于含水豐豐富的流沙沙質(zhì)土體。。采用降水水法一般為為地面向下下打井法，，其使用范范圍和地區(qū)區(qū)受到一定定限制，降降水對(duì)地面面沉降影響響較大，故故在地面建建筑密集的的地方不宜宜采用。凍結(jié)法：是煤炭礦礦井通過第第四紀(jì)松散散表土地層層時(shí)常用的的一種特殊殊施工技術(shù)術(shù)，近十幾幾年來逐步步引進(jìn)到了了城市地鐵鐵、建筑基基坑等市政政建設(shè)工程程。用凍結(jié)結(jié)法加固盾盾構(gòu)進(jìn)出洞洞洞口時(shí)，，一般采用用垂直凍結(jié)結(jié)法，即在在盾構(gòu)進(jìn)出出洞口上部部的土體內(nèi)內(nèi)布置一定定數(shù)量的凍凍結(jié)孔，經(jīng)經(jīng)凍結(jié)后在在洞門處形形成板墻狀狀東土帷幕幕來抵御盾盾構(gòu)進(jìn)出洞洞破壁時(shí)的的水土壓力力，防止土土層塌落和和泥水涌入入工作井內(nèi)內(nèi)。07三月月202382攪拌樁法注漿法降水法凍結(jié)法07三月月202383盾構(gòu)掘進(jìn)管管理的目的的是在保持隧隧道線形和和開挖面穩(wěn)穩(wěn)定的同時(shí)時(shí)，盡早進(jìn)進(jìn)行尾隙處處理，以防防止圍巖松松弛和下沉沉等。掘進(jìn)管理內(nèi)內(nèi)容可分為四大大項(xiàng)：即開開挖管理、、線形管理理、注漿管管理、管片片拼裝管理理。盾構(gòu)的掘進(jìn)進(jìn)管理07三三月202384盾構(gòu)施工工管理內(nèi)內(nèi)容①施工中中的挖掘掘管理。。②施工管管理中的的線性管管理。盾構(gòu)自動(dòng)動(dòng)導(dǎo)向測測量約有有以下三三種類型型：激光光導(dǎo)向系系統(tǒng)；陀陀螺儀加加千斤頂頂沖程計(jì)計(jì)數(shù)器導(dǎo)導(dǎo)向系統(tǒng)統(tǒng)；普通通測量系系統(tǒng)等。。③施工管管理中的的注漿管管理。盾構(gòu)施工工中的注注漿作業(yè)業(yè)，根據(jù)據(jù)注入時(shí)時(shí)間，大大致分為為三種方方式：a.同步注漿漿，即一一邊推進(jìn)進(jìn)盾構(gòu)，，一邊注注漿。b.即時(shí)注漿漿，即在在盾構(gòu)推推進(jìn)終了了后，通通過管片片上的注注漿孔，，迅速對(duì)對(duì)口徑脫脫離盾尾尾的管片片環(huán)背后后間隙注注漿。c.后方注漿漿，即在在盾構(gòu)后后方一定定距離處處，從管管片上的的注漿孔孔向襯砌砌背后注注漿，在在時(shí)間上上與盾構(gòu)構(gòu)掘進(jìn)無無直接聯(lián)聯(lián)系。④施工管管理中的的管片拼拼裝管理理。盾構(gòu)法施施工地面面沉降機(jī)機(jī)理、預(yù)預(yù)測和防防治(1)地面沉降降原因地面沉降降的基本本原因是是在盾構(gòu)構(gòu)掘進(jìn)時(shí)時(shí)所引起起的地層層損失和和隧道周周圍地層層受到擾擾動(dòng)或剪剪切破壞壞的再固固結(jié)。地層損失失是指盾盾構(gòu)施工工中實(shí)際際開挖的的土體體體積與竣竣工隧道道體積之之差。地層損失失率以占占理論排排土體積積的百分分比表示示:式中：VL——盾構(gòu)隧道道單位長長度的地地層損失失量(m3/m)，根