盾構(gòu)施工方法

盾構(gòu)法施工技術(shù)1/76盾構(gòu)施工技術(shù)2/76目錄

1.1有關(guān)地下建筑空間施工幾個概念1.2TBM和盾構(gòu)機詳細區(qū)分2.1盾構(gòu)法施工技術(shù)2.2盾構(gòu)機械設(shè)備3盾構(gòu)法隧道施工工藝

3/761.1有關(guān)地下建筑空間施工幾個概念明挖法：也稱挖蓋法暗挖法：也稱礦山法，鉆爆法等淺埋暗挖法：盾構(gòu)法：沉井法：沉管法：頂管法：地下連續(xù)墻法：TBM法：4/76(1)明挖法地下構(gòu)造施工示意圖挖建蓋（填）5/76(2)暗挖法地下構(gòu)造施工示意圖一般堅硬巖層中隧道均采取該辦法施工。挖襯埋深一般大于10m6/76(3)淺埋暗挖法地下構(gòu)造施工示意圖初襯二襯超前支護錨桿、管棚或灌漿埋深一般不大于5m一般用于都市交通繁忙地帶，不允許中斷交通，且地質(zhì)條件又較差地段，武漢市地下過街通道大多采取該法施工。如武漢廣場、武漢會展中心、洪山廣場過街通道等7/76(4)盾構(gòu)法地下構(gòu)造(隧道)施工示意圖盾構(gòu)法隧道施工適用于軟土地域埋深大隧道工程，可穿越江河、湖泊、海底、地面建筑物和地下管線密集區(qū)下部。

8/76(5)沉井法地下構(gòu)造施工示意圖

沉井構(gòu)造用途十分廣泛，主要用于點式地下建筑工程：如自來水廠、電廠和化工廠水泵房、地下沉淀池和水池、地下熱電站、地下油庫、地下車間和地下倉庫等。另外，也可用作地鐵、水底隧道等多種設(shè)備井、通風井、盾構(gòu)拼裝井、車間和區(qū)間段連續(xù)沉井等。9/76(6)沉管法地下構(gòu)造施工示意圖110/76(6)沉管法地下構(gòu)造施工示意圖2沉管法一般用于水下隧道施工，目前國內(nèi)已建成最大沉管隧道是上海外環(huán)越江隧道，總長2880m（沉管段長736m），雙向8車道。11/76(7)頂管法地下構(gòu)造施工示意圖頂管法主要用于建造穿越都市交通繁忙地帶地下工程，其長度、斷面尺寸均受到較大限制。國內(nèi)最長頂管隧道是西氣東輸工程穿越黃河隧道，長度近3000m，直徑約2m。12/76(8)地下連續(xù)墻法施工示意圖

地下連續(xù)墻法可用于點式、條式地下工程施工，如上海、廣州大部分地鐵車站均采取該法施工。其特點類似于明挖法，但比明挖法占用場地小，對周圍環(huán)境影響較小，且造價相對較低。13/76(9)TBM法地下構(gòu)造施工示意圖目前國內(nèi),習慣上將用于巖石地層隧道掘進機稱為TBM,將用于軟土地層隧道掘進機稱為盾構(gòu)機。歸類還是同在掘進機門下。14/761.2TBM和盾構(gòu)機詳細區(qū)分？1.適用工程不一樣樣，TBM用于硬巖，盾構(gòu)機用于土層挖掘。2.二者掘進，平衡，支護系統(tǒng)都不一樣樣。3.TBM比盾構(gòu)技術(shù)更先進，更復雜。4.工作環(huán)境也不一樣樣，TBM是硬巖掘進機，一般用在山嶺隧道或大型引水工程，盾構(gòu)是軟土類掘進機，主要是都市地鐵，及小型管道。

其實TBM和盾構(gòu)除了這些本質(zhì)差異外，籠統(tǒng)來說，都是同樣，都是隧道全斷面掘進。只是不一樣工作環(huán)境應(yīng)用不一樣機械罷了。15/762.1盾構(gòu)法施工技術(shù)盾構(gòu)（shield）是一種鋼制活動防護裝置或活動支撐，是通過軟弱含水層，尤其是河底、海底，以及都市居民區(qū)修建隧道一種機械。頭部能夠安全地開挖地層,尾部能夠裝配預制管片或砌塊，迅速地拼裝成隧道永久襯砌。盾構(gòu)推進主要依靠盾構(gòu)內(nèi)部設(shè)置千斤頂。概述16/76適用條件在松軟含水地層中修建隧道、水底隧道及地下鐵道時采取多種不一樣形式盾構(gòu)施工最故意義，尤其是該施工辦法屬地表下列暗挖施工，不受地面交通、河道、航運、潮汐、季節(jié)等條件影響，17/76長處：安全性、高效率、危害小、經(jīng)濟性缺陷：反復利用率低、施工復雜、適用性受限、工作條件差、地表變形不易控制

盾構(gòu)優(yōu)缺陷18/76盾構(gòu)隧道歷史用盾構(gòu)法修建隧道開始于1823年，法國工程師布魯諾爾；1825年在英國泰晤士河下初次用矩形盾構(gòu)建造隧道；近代，日本盾構(gòu)法得到了迅速發(fā)展，用途越來越廣，并研制了大量新型盾構(gòu)；我國于1957年北京下水道工程中初次出現(xiàn)2.6m小盾構(gòu)；上海市延安東路過江道路隧道使用11.0m直徑大盾構(gòu)；19/76盾構(gòu)按形狀分類大體有圓形（又稱半盾構(gòu)）、矩形、馬蹄形等幾個。圓形因其抵抗水土壓力較抱負，襯砌拼裝簡便，構(gòu)件能夠交換，較為通用，數(shù)量最多。圓形盾構(gòu)中，敞胸盾構(gòu)和閉胸盾構(gòu)兩大類。按開挖方式分為：人工挖掘式、半機械挖掘式、機械挖掘式。

20/76一、盾構(gòu)機定義二、盾構(gòu)機構(gòu)造三、盾構(gòu)機分類及型式四、盾構(gòu)配套設(shè)施2.2盾構(gòu)機械設(shè)備21/76盾構(gòu)機是一種隧道掘進專用工程機械，當代盾構(gòu)掘進機集光、機、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、同步襯砌注漿、拼裝隧道襯砌管片、測量導向糾偏等功能，包括地質(zhì)、土木、機械、力學、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術(shù)，并且要按照不一樣地質(zhì)進行“定制式”設(shè)計制造，可靠性要求極高。盾構(gòu)掘進機已廣泛用于地鐵、鐵路、地下馬路、都市市政、水電等隧道工程。一、盾構(gòu)機定義22/76二、盾構(gòu)機構(gòu)造盾構(gòu)機是在鋼殼體保護下，進行地下隧道工程掌子面開挖及襯砌連續(xù)作業(yè)，并依靠鋼殼體內(nèi)千斤頂推力向前推進。盾構(gòu)機主要由切削刀盤、前部盾體、連接橋架、后配套臺車等部分組成。切削刀盤根據(jù)工程地質(zhì)情況選擇不一樣型式、配備對應(yīng)刀具；前部盾體由主驅(qū)動系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、渣土輸送系統(tǒng)、管片拼裝系統(tǒng)、同步注漿等系統(tǒng)組成；后配套臺車主要為前部盾體內(nèi)各系統(tǒng)配備動力源以及水、電、氣、液、測量與監(jiān)測等輔助施工系統(tǒng)和人工操作系統(tǒng)；連接橋架是前部盾體和后配套臺車連接橋梁，各系統(tǒng)動力通過橋架上管線路從后配套臺車提供應(yīng)前部盾體內(nèi)執(zhí)行元件。23/76

切削刀盤盤型滾刀重型撕裂刀刮刀鋼格柵面板輻條輻條泡沫口中心刀面板式刀盤24/76輻條式刀盤外周強化刀先行撕裂刀刮刀輻條輻條泡沫口中心刀25/76前部盾體主驅(qū)動系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、渣土輸送系統(tǒng)、管片拼裝系統(tǒng)、同步注漿等系統(tǒng)26/76

后配套臺車主要配備盾構(gòu)機各系統(tǒng)所需動力源以及水、電、氣、液、測量與監(jiān)測等輔助施工系統(tǒng)以及人工操作等系統(tǒng)27/76三、盾構(gòu)機分類及型式開敞式土壓平衡式泥水式泥土加壓式復合式巖石盾構(gòu)盾構(gòu)機分類28/76不一樣型式盾構(gòu)機——適應(yīng)不一樣工程需要圓形盾構(gòu)雙圓盾構(gòu)29/76矩形盾構(gòu)橢圓形盾構(gòu)30/76球形盾構(gòu)31/76異型盾構(gòu)32/76多聯(lián)盾構(gòu)33/76子母盾構(gòu)34/76

轉(zhuǎn)向盾構(gòu)35/76漿液攪拌站盾構(gòu)配套設(shè)施——與盾構(gòu)機組成完備施工系統(tǒng)水平運輸系統(tǒng)電機車垂直運輸系統(tǒng)龍門吊地面監(jiān)控室36/76管片生產(chǎn)廠盾構(gòu)配套設(shè)施碴土坑現(xiàn)場管片堆放場風、水、電、照明37/76一、盾構(gòu)法由來二、土壓平衡盾構(gòu)法施工工藝3.1盾構(gòu)法隧道施工工藝38/76

盾構(gòu)法于19世紀初起源于歐洲，受啟發(fā)于蛀蟲挖洞，20世紀初日本引進盾構(gòu)施工技術(shù)，并使其得以較大發(fā)展。上世紀60年代該技術(shù)引入中國。目前，日本及歐洲處于盾構(gòu)技術(shù)領(lǐng)先地位。伴隨盾構(gòu)機制造業(yè)發(fā)展和施工工藝不停改善，逐漸形成了比較完善盾構(gòu)系列施工工法。近年來伴隨都市建設(shè)發(fā)展，地下空間得到廣泛開發(fā)利用，盾構(gòu)設(shè)備自動化程度越來越高，其適用性得以拓展，能夠適用于多種地質(zhì)條件和復雜環(huán)境條件。已在都市地鐵、市政管道、地下馬路、越江隧道等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。一、盾構(gòu)法由來39/76

目前在盾構(gòu)工程中普遍采取多為閉胸式盾構(gòu)機，其中以泥水平衡式與土壓平衡式盾構(gòu)機最為普及。并且由于盾構(gòu)工程大部分位于人口密集城區(qū)，從減少施工污染、減少施工造價等多方面綜合考慮，又以土壓平衡盾構(gòu)法施工為主。二、土壓平衡盾構(gòu)法施工工藝40/76土壓平衡盾構(gòu)法施工工藝流程施工準備盾構(gòu)推進渣土排出管片拼裝測量軸線控制盾尾油脂壓注施工監(jiān)測壁后注漿輸送漿液制備土方運輸啟動皮帶輸送機、螺旋輸送機及出土口管片運輸管片生產(chǎn)盾構(gòu)施工工藝流程圖（一種循環(huán)）

41/76盾渣構(gòu)土掘排進出42/76壁后同步注漿43/76管片拼裝44/76始發(fā)臺架圖片45/76

折葉式密封環(huán)46/76盾構(gòu)機現(xiàn)場組裝圖片47/76盾構(gòu)機主體組裝過程48/76操作平臺組裝49/76螺旋輸送機、整圓器組裝50/76橋架、皮帶輸送機、單軌梁、反力架安裝51/76反力架構(gòu)造型式

52/76初始掘進（1）洞口土體加固（2）地面配套設(shè)施安裝施工（3）洞門范圍內(nèi)鉆孔灌注樁鑿除（4）始法臺架安裝（5）盾構(gòu)始發(fā)軌道鋪設(shè)（6）反力架安裝（7）洞門橡膠密封圈安裝（8）盾尾密封刷涂滿密封油脂（9）盾構(gòu)機聯(lián)動調(diào)試滿足要求（10）臨時管片準備就緒（11）碴土運輸準備工作就緒（12）盾構(gòu)機已精確定位（13）自動導向系統(tǒng)安裝、測試完成（14）初始掘進范圍內(nèi)地面監(jiān)測點已布設(shè)完成并取得初始數(shù)據(jù)（15）供電系統(tǒng)（含備用電源）、給排水系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等正常（16）始發(fā)反力架和基準環(huán)已在始發(fā)井地面試拼裝，在井下安裝時要通過精確定位測量，確保第一環(huán)臨時管片精確位置----掘進前準備工作

53/761、土壓力平衡（開挖過程控制）2、進尺與出土量平衡（即時控制）3、注漿量與建筑孔隙量平衡（填充控制）4、盾構(gòu)掘進參數(shù)變化量平衡（掘進參數(shù)控制）5、盾構(gòu)與管片二者各項姿態(tài)間平衡（軸線控制）通過盾構(gòu)施工控制達成五種平衡狀態(tài)54/76

施工參數(shù)和開挖面穩(wěn)定控制好壞直接影響地表沉降大小、地下管線和地表建筑物安全。因此施工中應(yīng)對開挖面穩(wěn)定進行嚴格控制。為了確保盾構(gòu)機順暢排土，需對掘削下來土砂加泥或加化學泡沫等添加劑以控制土倉內(nèi)土砂塑性、流動性處于合適范圍內(nèi)，以確保盾構(gòu)機能夠順暢排土。開挖面穩(wěn)定控制55/76管理重點：不一樣地層條件下進尺與出土量平衡（即時控制），及時進行土質(zhì)狀態(tài)統(tǒng)計與分析，并及時調(diào)整每環(huán)總出土量，確保掘進過程中進尺與出土量對應(yīng)統(tǒng)一。出碴控制56/76

在施工中實時進行施工數(shù)據(jù)采集，建立完善信息化施工模式：1、盾構(gòu)機掘進參數(shù)采集2、盾構(gòu)機導向數(shù)據(jù)采集3、施工監(jiān)測系統(tǒng)4、人工控制測量數(shù)據(jù)

盾構(gòu)施工類似工廠流水線作業(yè)，因此施工中要求各步驟緊密銜接，任何一道工序發(fā)生滯后，都將直接影響施工工效，或造成施工停頓。因此應(yīng)進行信息化施工管理，搜集各階段施工參數(shù)，通過度析、歸納，在施工中不停對多種參數(shù)設(shè)定進行優(yōu)化，將會提升施工質(zhì)量、效率。盾構(gòu)掘進參數(shù)控制----即信息化施工57/76

地表沉降控制是盾構(gòu)施工重點，及時進行壁后注漿是有效控制地表沉降措施之一。在壁后注漿施工中，由于盾構(gòu)隧道穿越地層多樣性，注漿量變化幅度較大，因此采取以注入壓力控制為主，兼顧注入量辦法進行注漿管理。注漿參數(shù)控制----注漿壓力及注漿量平衡58/76注漿材料選用壁后注漿漿液分為單液砂漿和雙液化學漿液，單液砂漿漿液應(yīng)具有下列性能：

1.具有良好長時間穩(wěn)定性及流動性，并能確保合適初凝時間，以適應(yīng)盾構(gòu)施工以及遠距離輸送要求。

2.具有良好充填性能。

3.在滿足注漿施工前提下，盡也許早地取得高于地層早期強度。

4.漿液在地下水環(huán)境中，不易產(chǎn)生稀釋現(xiàn)象。

5.漿液固結(jié)后收縮率小，泌水率低。

6.原料起源豐富、經(jīng)濟，施工管理方便，并能滿足施工自動化技術(shù)要求。

7.漿液無公害，價格合理。59/76通過施工測量以及盾構(gòu)設(shè)備自動導向系統(tǒng)，實時取得盾構(gòu)目前姿態(tài)，再通過盾構(gòu)操作系統(tǒng)調(diào)整掘進控制，使盾構(gòu)姿態(tài)保持在要求偏差范圍內(nèi)；管片拼裝前認真測量已經(jīng)成環(huán)管片姿態(tài)，根據(jù)盾構(gòu)隧道曲線方向、推進千斤頂行程差、盾尾間隙等條件合理選擇管片類型，拼裝過程中要注意確保管片拼裝質(zhì)量滿足要求。管理重點：盾構(gòu)姿態(tài)；成環(huán)管片姿態(tài)；管片選型。隧道軸線控制60/76CCR盾構(gòu)掘進糾偏施工過程已建隧道設(shè)計軸線盾構(gòu)機糾偏曲線盾構(gòu)方位糾偏曲線隧道61/76六、盾構(gòu)機接收及解體盾構(gòu)接收施工流程圖

模擬貫通測量測量成果分析與驗證掘進計劃洞門部分鑿除洞門密封安裝接收托架安裝與固定達到段掘進洞門剩下部分鑿除碴土清理貫通后上接收托架62/761、根據(jù)盾構(gòu)機貫通姿態(tài)及掘進糾偏計劃進行推進，糾偏要逐漸完成，每一環(huán)糾偏量不能過大。2、在盾構(gòu)機距離端頭墻50米時,選擇合理掘進參數(shù)，逐漸放慢掘進速度，逐漸減少推力，遲緩均勻地切削洞口土體，以確保達到圍護樁和墻體穩(wěn)定和避免地層坍塌。3、加強地表沉降監(jiān)測，及時反饋信息以指導盾構(gòu)機掘進。4、在拼裝管片進入加固范圍后，漿液改為快硬性漿液，提前在加固范圍內(nèi)將泥水堵在加固區(qū)外。當最后一環(huán)管片拼裝完成后，通過管片二次注漿孔，注入雙液漿進行封堵。5、由于盾構(gòu)到站時推力較小，致洞門附近管片環(huán)與環(huán)之間連接不夠緊密，因此作好后20環(huán)管片螺栓緊固和復緊工作。避免管片松弛而影響密封防水效果。盾構(gòu)達到施工技術(shù)措施63/76隧道剖面圖1-進風道；2-進風口；3-排風口；4-排風道；5-路面（下拉桿）6-天棚（上拉桿）；7-吊桿；8-照明燈；9-滅火器；10-消防栓；11-電纜；12-排水管；13-給水管；14-縱向螺栓；15-環(huán)向螺栓64/76盾構(gòu)基本構(gòu)造1-1(切口環(huán))；2-2(支承環(huán))；3-3(縱剖面)一般由盾構(gòu)殼體、推進系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)、出土系統(tǒng)等四大部分組成。65/761）盾構(gòu)殼體盾構(gòu)殼體由切口環(huán)、支承環(huán)、盾尾與豎直隔板、水平隔板組成，并由外殼鋼板連成整體。切口環(huán)：開挖；上下寬度能夠等值、也能夠不等值，甚至是活動。容納多種專門挖土設(shè)備。支承環(huán)：承受荷重關(guān)鍵部分，剛性較好圓環(huán)構(gòu)造。水平隔板和豎直隔板：增加盾構(gòu)剛度，水平承受拉力，豎直承受壓力。盾尾：掩護工人在其內(nèi)部安裝襯砌。66/76