盾構法施工工法

盾構法施工盾構法施工起源于歐洲，在日本有了較大的發(fā)展。土壓平衡式盾構機則是把由旋刀切削下來的土砂先滯留在旋刀轉輪與排土螺旋輸送器內，根據(jù)開挖量的多少，并保持對開挖工作面施加一定壓力的條件下，由螺旋輸送器自動連續(xù)出土。由于對開挖工作面施加了一定的壓力，因此，可以減少圍土的松動，防止圍土的崩塌，而滯留在螺旋輸送器內的土砂還可以起到隔離并平衡開挖工作面地下水壓的作用。

一、盾構機內部結構

二、拆裝與轉場三、盾構始發(fā)

四、盾構掘進一、盾構機內部結構盾構機設備總重量約為330t，總長度為58.405m。主要分為兩大部分。1、盾構主機部分（盾構外徑為6340mm，總長8.68m）2、后配套部分盾構主機部分（8.68m）盾體是用鋼板焊接而成的圓形筒體。盾體由前盾、中盾、盾尾三大部分組成，前盾的前部安裝有刀盤，盾構機本體內安裝有刀盤驅動裝置、推進油缸鉸接油缸、螺旋輸送機、拼裝機、電氣、液壓、同步注漿、加泥及添加劑管路等裝置。刀盤1.中心刀：1把。2.主切削刀：78把。3.周邊刮刀：12把。4.先行刀：66把。5.周邊先行刀：12把。6.周邊雙刃刮刀：4把。7.超挖刀：2把。共計：175中心回轉接頭超挖刀閥組液壓閥組線圈代號：1.推進系統(tǒng)：ASV××2.鉸接系統(tǒng)：BSV3.拼裝機回轉：CSV4.螺旋機系統(tǒng)：DSV5.拼裝機（動作）油缸：ESV6.超挖刀系統(tǒng)：FSV共用同一個油泵的系統(tǒng)：1.螺旋機閘門—拼回轉2.同步注漿攪拌—鉸接3.同步小油缸—超挖刀推進系統(tǒng)四個區(qū)的減壓閥前盾(97t，3.5m)前盾分為開挖區(qū)和土倉區(qū)。刀盤前面為開挖區(qū)，用于對開外面土層的掘削，后面為土倉區(qū)，用于堆積刀盤切削下來的渣土，通過推進油缸及螺旋機對渣土進行加壓，使加壓后的渣土作用于開挖面上，保持土壓平衡。前盾安裝有4個土壓傳感器，能即時反映土倉壓力狀況。使操作手在掘進中能夠根據(jù)設定好的土壓力控制地面沉降和隆起。前盾倉壁上還設置了許多注入口。螺旋輸送機取土口設在倉壁的下方。前盾內部結構中盾（84.5t，1m）內部焊接有支撐環(huán)和H型架，在支撐環(huán)的內周安裝有推進油缸22只，鉸接油缸16只，管片拼裝機。推進油缸安裝在中盾上，在轉彎時推進油缸與管片的軸心線不會受前體彎曲的影響而繼續(xù)保持平行，管片受力狀況好。注漿管、中心平臺盾尾（30t，3.6m）

盾尾殼體上設置同步注漿管和盾尾油脂注入管，并設置3道盾尾密封刷將盾構部與外部圍巖可靠分隔。盾尾設置了4處8根同步注漿管（4根A液4根B液）。盾尾焊接3排盾尾密封刷，形成了2個空腔，通過6處12根盾尾油脂管注入盾尾油脂。當盾尾殼體上的注漿管堵塞時，可將蓋板拆下，對管路進行疏通。盾尾分為上下兩半部分焊接而成。后配套部分（約38m)左1#臺車(6.5m)

同步注漿注入設備。砂漿在地面攪拌站制備好，通過電瓶車運入隧道內，通過砂漿轉送泵送到漿液灌里存儲。再通過管路泵送到盾殼上的同步注漿點。左2#臺車（6.1m)加泥設備膨潤土作用：1、改善土體結構，防止生成泥餅。2、使刀盤降溫3、沖洗漿管路。4、減小刀盤扭矩。左3#臺車（7.1m)

液壓泵液壓閥水箱冷卻水泵左4#臺車(6.1m)液壓泵單元油箱左5#臺車（6.5m)空壓機廢水排放泵右1#臺車（6.5m)操縱室右2#臺車（6.1m)低壓電控柜右3#臺車（7.1m)盾尾油脂泵集中潤滑設備泡沫設備右4#臺車（6.5m)變壓器右5#臺車（6.5m)電纜存儲二、拆裝與轉場盾構機的組裝和拆卸是盾構施工中的難點和重點，是確保盾構的使用和二次使用的前提。盾構機在起吊前必須被分解為以下幾部分：1、刀盤2、前盾（包括刀盤驅動裝置、人閘）3、中盾（包括推進油缸、拼裝機）4、盾尾（分上下兩部分），螺旋輸送機5、中心平臺6、雙軌梁7、臺車（1—5號）焊接吊裝吊耳盾體完全上接受托架后，分別焊接前盾、中盾、盾尾的吊裝吊耳，焊接位置及方向必須參考盾體吊耳焊接說明的有關圖紙進行，以確保吊耳焊接位置和方向的正確。在前盾、中盾、盾尾兩側下部焊接牛腿。拆卸刀盤（32t）考慮到吊裝螺旋機時空間相對位置關系，以及刀盤維修與換刀需要時間，拆機時應先將刀盤吊出后進行維修。盾構機出洞后，將刀盤清洗干凈，更換已壞刀具。在刀盤上部焊接兩個吊耳，同時，拆除刀盤回轉接頭，用液壓扳手拆除刀盤與前盾的連接螺栓（在上下和兩側各留3個螺栓），將拆下的螺栓做好標示。吊裝時用130t汽車吊，25t配合翻轉。雙軌梁與盾體分離將所有推進油缸、鉸接油缸完全回縮。將螺旋輸送機閘門完全關閉，待所有電機關閉后，拆除高壓電纜，連接油管，同時將雙梁前端固定。拆除盾尾用氣割將盾尾分為上下兩半部分，盾尾內側焊接槽鋼將盾尾固定，防止變形。用120t汽車吊，用80t汽車吊配合翻轉。時間安排1天拆除雙梁和中心平臺雙梁與盾體和臺車分離時，先斷開所有管線，拆除皮帶和傾斜部分皮帶架，然后拆除雙梁前后的連接銷，拆除過程中借助在管片車上焊接的支架對雙梁進行支撐固定。雙梁拆完后，用吊車將中心平臺吊起，保持水平，人工將平臺與中盾連接螺栓拆除，用吊車將中心平臺吊出。時間安排：1天。拆除螺旋輸送機（8.7t）用吊車吊住螺旋輸送機的兩個吊點，用兩個10t導鏈拉住輸送機前端，并在螺旋輸送機前后兩端水平方向各拉一個手動葫蘆以控制螺旋輸送機的前后擺動.拆卸螺旋輸送機的固定銷和螺栓，用吊車和手動葫蘆配合，將輸送機拆除。

拆除中盾(84.5t)拆除前盾和中盾的連接螺栓與鉸接連接銷。用80t分離式千斤頂將前盾和中盾分離。用500t吊車吊出，用200t吊車配合將其翻身平放地面。起吊前盾(97t)用80t分離式千斤頂將前盾后移到500t吊車吊裝半徑內，用吊車將其吊出井口，用200t吊車配合翻轉，將其翻身平方地面。在用500t吊車吊起裝車。拆除臺車為防止起吊過程中臺車變形，在臺車內側前后兩端各焊接一根工字鋼作為橫支撐。將每節(jié)臺車分離推出，用電瓶車將臺車推出隧道。用200t和25t吊車配合起吊。盾構機下井順序始發(fā)托架定位，在托架上鋪上管片，并在管片上鋪設軌道。臺車下井。反力架下半部分下井。前盾下井。刀盤下井。中盾下井。盾尾下半部分下井。螺旋輸送機下井。盾尾上半部分下井。三、盾構始發(fā)1、反力架、始發(fā)托架的定位與加固。2、洞門鑿除。3、拼裝負環(huán)。4、掘進。

始發(fā)托架的定位與加固本區(qū)間開始為曲線段。采用割線始發(fā)。始發(fā)托架與反力架的中心線與與割線延長線重合。（圖示）托架寬3.88m,長8.8m.盾構機下井前要在鋼軌上涂抹黃油。反力架的定位與加固盾構機始發(fā)時后座反力一般按15000KN計算。后座反力由反力架傳遞至車站站臺。后面用φ609鋼管支撐。為保證負環(huán)開口環(huán)的管片受力均勻。反力架的中心環(huán)面的面平整度要求為5mm。

洞門鑿除洞門維護樁直徑為1m,分為三次鑿除，第一次鑿除0.7m,其中鋼筋全部割斷。第二次再鑿除剩余部分，其中鋼筋在始發(fā)前兩小時左右在進行割除。鑿除洞門的同時，要對地面沉降進行測量。測量組每隔兩個小時測量一次。安排專門人員24小時負責觀察洞門是否變形，是否有漏水、涌沙現(xiàn)象發(fā)生。當出現(xiàn)漏水嚴重時要立即啟動降水井降水，當洞門變形較大時，要立即將盾構機頂上去，減小端頭風險。盾構洞門鑿除分三個階段：

1）洞門第一次鑿除，如下圖：2）洞門第二次鑿除鑿除剩余部分的混凝土，使圍護樁的鋼筋完全外露，以便第三次切割。3）洞門第三次割除鋼筋

盾構調試驗收完畢，等盾構機推進正常時，派專業(yè)切割人員快速切割剩余的圍護樁鋼筋，盾構機快速跟進。安裝橡膠密封板在盾構機未進入加固土體前，需要適當?shù)南蜷_挖面注水或泥漿，因此洞口必須要有止水密封裝置。常采用鉸接式密封裝置。注意橡膠密封板的方向性盾尾蓋板通過的地方，折頁壓板的不同。鋼環(huán)的內徑6700mm.盾尾穿越洞圈階段，注意調整壓板的位置。簾布和壓板螺栓必須進行二次旋緊。鑿除洞門前要將洞門上半部分橡膠密封板及壓板進行安裝，并將下半部分上翻倒掛在洞門頂部拼裝負環(huán)為了是盾構推進得到一定的推力保證，需要拼裝盾構后座管片即負環(huán)管片。負環(huán)拼裝，點數(shù)為16點，便于以后拆裝。每環(huán)需要用兩道鋼絲繩困扎固定。管片下方，須墊鍥塊。防止管片移動。盾構機選用拼裝模式。拼裝負環(huán)前，要對盾構機進行調試。掘進盾體機頭外殼與盾尾蓋板前端要涂抹黃油，減小與橡膠密封板的摩擦，防止撕裂橡膠密封板。在始發(fā)端頭布設監(jiān)測點，并設專人24小時密切觀察洞門土體狀況。在反力架上布設監(jiān)測點，并對其變形進行24小時檢測。盾體進洞主要掘進參數(shù)的控制1、速度保持在

10~20mm/min。盡量減少糾偏，減少對土體的擾動，保持土體密實。2、推力控制在9000~12000KN。3、刀盤扭矩為1200~1500KNm。轉速0.8r/min。

4、姿態(tài)控制軸線允許偏差：水平15~20mm

垂直-15~-20mm5、超挖刀的開啟刀盤進洞一段距離后，需要開啟超挖刀，注意超挖刀的開啟角度。6、出土量的控制。

在破除洞門的過程中，現(xiàn)場應準備好應急設備和應急物資：雙液注漿泵、聚合物注入泵、水泥、水玻璃、聚氨酯、方木、木楔、架子管、污水泵、編織袋等。一旦發(fā)生異常，立即采取措施確保洞門和盾構機的安全。對既有隧道的保護：對既有隧道沿隧道前進方向20~25環(huán)用型鋼縱向拉緊，環(huán)向設3~4道，使洞門處的管片形成整體，確保已成型隧道的安全。管片連接處需加強防止管片移動，剛進洞門的十環(huán)左右，需用扁鋼將管片拉緊。因為剛進洞門土體比較松，管片與土體的摩擦力較小。四、盾構掘進管片、砂漿運至隧道內由電瓶車帶兩節(jié)管片車、一節(jié)砂漿車、三節(jié)渣土車將管片、砂漿、盾尾油脂等運至隧道內。用砂漿輸送泵將砂漿送入臺車中的砂漿罐中用雙軌梁將管片按順序吊至拼裝機后端。推進土倉壓力的保持首先需選定土倉壓力，掘進過程中通過調整推力實現(xiàn)推進速度控制、通過調整螺旋輸送機轉速實現(xiàn)出土量控制。

三圖一表

地層斷面圖沿線管路布置圖沿線勘測點的布置圖地表沉降勘測表隨時掌握沿線土層情況，各種管路布置及建筑物情況；隨時掌握地表沉降情況。以便對掘進過程中多發(fā)生的意外，做出正確的判斷和應急措施。出土同步注漿同步注漿材料配比表水泥（Kg）粉煤灰（Kg）膨潤土（Kg）砂（Kg）水（Kg）外加劑10035050~60820430按需要根據(jù)試驗加入隧道成型聯(lián)絡通道同步注漿的目的1、防止地層下沉。導致地層變形的因素主要有兩方面原因：1）同步注漿的飽滿度。隨著盾構機的掘進，管片脫落盾尾時，該部位的地層出現(xiàn)臨時無支撐的凌空狀態(tài)，致使管片背面的間隙變形或者局部塌陷，造成地面產生沉降。所以要用漿液及時的填充此間隙，可以有效的控制地面沉降；2）土倉壓力。掘進當中，如果盾構機土倉內土壓和氣壓、泥漿壓力建立不夠，不能與開挖面形成土壓平衡，開挖面就可能會出現(xiàn)局部塌陷，表現(xiàn)在出土量增大，出水量增大，引起地下水位下降，地表沉降。2、促進管片襯砌早期穩(wěn)定。掘進過程中，管片背面的空隙需及時均勻的填充，確保管片所受外力均勻，無偏壓和集中應力現(xiàn)象。如果管片背面的空隙得不到及時的填充，管片就會處于無支撐和失穩(wěn)狀態(tài)，在盾構機巨大的推力下，管片之間容易出現(xiàn)錯臺、傾斜。3、提高隧道的抗?jié)B能力。管片脫出盾尾時，在管片背面形成空殼，用漿液及時的填充，漿液凝固時會形成一道防線，控制地下水滲入隧道。注漿量與注漿壓力的控制注漿量的確定是以盾尾建筑空隙量為基礎并結合地層、線路及掘進方式等。經(jīng)驗計算公式：Q=qλq—填充體積q=π(b-d)2/4λ—注漿率（130%~180%)。注漿壓力主要取決于地層阻力，但與土倉壓力，管片強度也有關系。注漿壓力通常為0.1~0.3Mpa,但一般計算不是很準確，必須結合現(xiàn)場實際情況和地面沉降檢測分析數(shù)據(jù)來確定。注漿量與注漿壓力兩個控制標準，以注漿壓力控制為主，但通常情況下，如果地層自穩(wěn)性好，地下水壓小時，以注漿量控制為主。注漿速度應與掘進速度相匹配，按盾構完成一環(huán)1.2m掘進的時間內完成當環(huán)注漿量來確定其平均注漿速度。達到均勻注漿的目的。拼裝管片內徑5500，外徑6200管片是在盾構機盾尾拼裝完成的管片拼裝機管片拼裝的原則拼裝原則：不能對縫，要錯縫。保證管片姿態(tài)與盾構機姿態(tài)一致。拼裝時，須按點位拼裝，管片環(huán)形一周，按縱向螺栓分為16個點位。拼裝前首先確定基準塊（K塊）的點位。根據(jù)K塊點位推算出基準環(huán)A2的點位。拼裝順序：A2A1A3B1B2K塊拼裝K塊時，要抹上洗潔精，確保K快的順利插入。在已拼管片上鋪設軌道渣土運出隧道地面場地平面布置1、盾構場地主要有三大塊，碴坑、龍門吊軌道梁、管片存放場地；2、根據(jù)上面三大塊布置，進行合理布置拌和站、變壓器、油脂軌料存放地；3、在場地和設備容許的條件下，龍門吊盡可能多的覆蓋施工場地；4、碴坑和管片儲存能力應該滿足兩天的正常掘進。5、場地布置滿足盾構機下井、始發(fā)掘進、正常掘進各個階段的要求，盾構掘進的人員配備管片拼裝手3人穿管片