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1、城市轨道交通工工程现场管理人员培培训教材中国中铁航空港港建设集团有有限公司2011年122月目 录第一部分 盾构构施工技术5第一章 盾构构施工原理及及风险分析61.1 盾构机机历史变革61.1.1 盾盾构机的诞生生61.1.2 盾盾构机在世界界上的发展历历史61.1.3 中中国盾构现状状71.1.4 全全球盾构发展展水平71.2 盾构机机分类81.3 盾构施施工原理91.3.1 盾盾构施工优缺缺点91.3.2 泥泥水盾构施工工原理91.3.3 土土压平衡盾构构（EPB）施工工原理91.3.4 硬硬岩掘进机（TBM）盾构施工原理101.3.5 同同步注浆原理理101.3.6 管管片拼装原理理10
2、1.4 盾构施施工风险与控控制121.4.1 盾盾构施工风险险源辨识121.4.2 盾盾构施工事故故分析121.4.3 盾盾构施工风险险与对策141.5 盾构施施工典型事故故案例171.5.1 盾盾构机械事故故171.5.2 盾盾构掘进引发发的地面沉降降和建筑物损损坏事故181.5.3 盾盾构机进出洞洞及横通道施施工事故201.5.5 盾盾构机换刀事事故221.5.6 地地下障碍物处处理231.5.7 其其他安全事故故23第二章 盾构施施工技术与质质量控制242.1 盾构施施工的发展方方向242.2 盾构施施工工法简介介252.3 盾构施施工工艺及验验收规范说明明252.3 盾构施施工关键技术
3、术与验收26第二部分 地铁铁车站明挖、盖盖挖法施工质质量与安全管管理控制要点点340 前言3551 讲课内容361.1 明挖法法、盖挖法施施工技术要点点361.2 明、盖盖挖法质量及及安全管理控控制要点362 主要依据规规范及参考书书372.1 主要依依据规范372.2 主要参参考书373 明挖法施工工383.1 明挖基基坑分类383.2 基坑变变形的监控值值383.3 土方开开挖的顺序与与方法394 明挖基坑主主要支护形式式和支护体系系404.1 无水或或降水施工的的支护型式：404.2 封闭止止水支护型式式404.3 支护体体系405 土钉+网喷喷支护体系施施工技术及质质量及安全管管理控制
4、要点点415.1 定义415.2 适用范范围415.3 施工技技术要点416 桩锚（或内内支撑）支护护体系施工技技术及质量及及安全管理控控制要点436.1 定义436.2 适用范范围436.3 施工技技术要点436.4 质量及及安全管理控控制要点457 墙+内支撑撑（或锚杆）支支护体系施工工技术与质量量及安全管理理控要点477.1 定义477.2 适用范范围477.3 施工技技术要点与质质量控制477.3.1 连连续墙施工技技术477.3.2 排排桩施工技术术487.3.3 水水平支撑施工工技术497.3.4 土土方开挖、结结构与防水层层施工技术控控制要点497.4 质量及及安全管理控控制要点
5、498 施工监测509 盖挖法施工工519.1 定义519.2 适用范范围519.3 盖挖顺顺作法519.4 盖挖逆逆作法539.5 两种盖盖挖法的主要要区别及施工工控制技术569.6 施工质质量及安全控控制要点5610 锚喷支护护工程施工质质量控制要点点5710.1 检查查验收程序5710.2 地质质缺陷处理的的施工顺序5710.3 岩面面整修5810.4 地质质缺陷处理5810.5 锚 杆5810.6 排水水孔5910.7 喷混混凝土5910.8 检查查签证（验收收）60第三部分 地铁铁事故案例分分析611 北京地铁MM15号线顺顺义站事故622 南京地铁事事故633 大连地铁塌塌方事故6
6、44 杭州地铁“11.155”事故655 深圳地铁施施工事故686 天津地铁三三号线透水事事故717 广州地铁引引发房屋倒塌塌728 广州地铁海海珠广场基坑坑塌方749 上海市地铁铁4号线工程管管涌坍塌事故故77第一部分 盾构构施工技术第一章 盾构构施工原理及及风险分析1.1 盾构机机历史变革1.1.1 盾盾构机的诞生生第一台盾构机的的诞生最早进进行研究的是是一个法国工程程师名叫布律内尔尔，他由观察察船蛆在船的的木头中钻洞洞，并从体内内排出一种粘粘液加固洞穴穴的现象得到到启发。由此此产生的灵感感与盾构掘进进工作原理嵌嵌合起来，刀刀盘对掌子面面进行切削，由由螺旋机消化化后皮带机输输送渣土外运运，
7、同时油缸缸顶推前行同同步预制管片片衬砌进行支支护，简单的的形成一个隧隧道循环的过过程。1.1.2 盾盾构机在世界界上的发展历历史盾构机的发展史史是伴随欧洲洲工业革命而而起的，欧洲洲工业革命蓬蓬勃发展，但但应用于地下下工程的机械械设备寥寥无无几，最早的的隧道工程只只有爆破法一一种方法，钻钻孔、填药、爆爆破，问题是是爆破后的毒毒气伤害、涌涌水、塌陷风风险极大，人人身安全无法法保障。所以以必须产生一一种机械设备备代替人工施施工的出现，最最早出现的是是一名比利时时工程师毛瑟瑟发明的硬岩岩掘进机，当当时叫做“片石机”，是目前公公认的第一台台TBM（TTunnell Boriing Maachinee），
8、由于当当时能量问题题无法解决，使使之成为了一一台艺术品而而非工具，搁搁置了起来。随随后的盾构发发展被一代代代的工程师进进行千锤百炼炼，不断优化化改造，从英英国伦敦泰晤晤士河下的矩矩形盾构到圆圆形盾构，英英国人格瑞海海德的第一次次在粘土层和和含水砂层中中采用气压盾盾构法施工，并并第一次在衬衬砌背后压浆浆来填补盾尾尾和衬砌之间间的空隙，创创造了比较完完整的气压盾盾构法施工工工艺，为现代代化盾构法施施工奠定了基基础，促进了了盾构法施工工的发展。随随后的二十世世纪德、日、法法、苏等国把把盾构法广泛泛使用于地下下铁道和各种种大型地下管管道的施工。最早的土压平平衡盾构是由由日本一家IIHI公司发发明，70
9、年年代在东京投投入使用，以以后的版本名名称大不相同同，但原理上上都可归纳为为EPBS（土土压平衡系统统），我国最最早的盾构机机是在19662年上海投投入使用，随随后各种泥水水盾构、混合合型盾构机都都被发明应用用，但应用较较为广泛的还还是土压平衡衡模式盾构机机。1.1.3 中中国盾构现状状中国算是盾构应应用普及比较较晚的国家之之一，虽然引引进盾构技术术已达40年年，但盾构广广泛应用年限限也就最近的的20年间，主主要从上海、广广州、北京三三大城市地铁铁施工中延伸伸开来，按照照我国国情发发展，省会城城市基本都有有在建地铁项项目，考虑到到盾构施工功功法的安全性性、适用性、效效率性地铁隧隧道施工都采采用
10、盾构法施施工，大型穿穿黄、穿江、过过洋隧道也都都采用各种类类型的盾构法法施工，我国国目前在用的的盾构数量已已经超过10000台，中中隧集团、沈沈阳重工、长长沙中轨、上上海隧道股份份公司等单位位都有自己的的研发机构，国国内几家机械械制造商也都都投入研发自自主知识产权权的盾构，盾盾构使用承包包商也达600多家，各种种盾构施工学学术交流会也也都比比皆是是，部分大学学院校也增开开了隧道工程程盾构施工专专业课程，盾盾构施工水平平随着盾构施施工现场根据据不同地层、不不同环境下的的风险控制不不断提高，而而且盾构法施施工从生产制制造、维修保保养、盾构操操作、施工管管理、科研研研发、学术交交流等方面的的发展，使
11、从从业人员达到到百万人，盾盾构市场的不不断扩大，需需求量也极具具增长，部分分私人从投资资的理念出发发，也拥有了了私人的盾构构机设备，用用于租赁、承承揽业务。就就安全性看来来，盾构施工工产业将是以以后隧道工程程的首选，目前我国盾盾构施工正在在起步阶段，受受到经济制约约性影响，除除地铁和重大大型隧道外，盾盾构施工还未未完全普及，但但本着以人为为本，安全第第一的施工理理念，隧道工工程将会逐渐渐把传统的人人工爆破法偏偏移到盾构法法上来，盾构构施工必会进进一步蓬勃发发展起来。1.1.4 全全球盾构发展展水平世界各地的隧道道工程、市政政管线、通信信工程已经基基本都采用盾盾构施工功法法，盾构施工工技术在趋于
12、于成熟的基础础上，依旧在在进一步完善善优化，盾构构机上各种设设备的应用也也越来越具有有针对性、明明细性，不再再是统一的盾盾构制造使用用模式，而是是结合工程地地质中地质岩岩性、颗粒分分析、地下水水压分析、岩岩层破碎程度度等等地质勘勘查结果来进进行提前盾构构优化选型的的模式，以便便在遭遇不同同不良地质时时，盾构改造造设备具有相相应的施工对对策，世界知知名的盾构生生产厂家海瑞瑞克、罗宾斯斯、小松、三三菱等大型机机械公司已经经形成一套完完整的盾构生生产到施工的的配套体系，盾盾构施工不单单单是机械改改造和地质分分析，而是把把两者完美结结合的产物，两两者在盾构法法施工过程中中需要相辅相相成、综合考考虑、缺
13、一不不可。1.2 盾构机机分类就目前世界上存存在的可称为为盾构机的种种类，根据功功能分为六大大类，这六大大类又具有共共性和不同性性，功能分类类又是根据地地质岩性不同同而分，分别别为：敞开式式盾构、土压压平衡盾构、泥泥水盾构、复复合式泥水气气压平衡盾构构、混合盾构构机、硬岩掘掘进机（TBBM）。敞开式盾构与硬硬岩掘进机主主要针对围岩岩比较好的地地层而设定，主主要原理就是是敞开式切削削掌子面出渣渣，开挖舱并并不密闭，操操作简便。泥水盾构主要针针对软岩地层层、砂卵石地地层，泥水盾盾构具有很好好的气密性，通通过向开挖舱舱内注入浓泥泥浆进行护壁壁，填塞砂卵卵石地层中空空隙，可以较较好的防止松松散地层塌陷
14、陷，广深港客客运专线穿洋洋隧道就是采采用4台复合合式泥水气压压平衡盾构机机，开挖舱和和泥水仓内通通过气压和泥泥水压力来平平衡掌子面。混合盾构机绝不不仅仅指在刀刀盘面板上混混合安装了滚滚刀和刮刀的的意思，而是是指为了适应应复合地层掘掘进 的需要要，具有多种种功能的混合合作用，既能能适应岩石地地层，又能适适应软土地层层；既可以采采用土压平衡衡模式，又可可以采用泥水水或气压模式式；既可以是是敞开式，也也可以是密闭闭式或欠土压压平衡模式等等等。土压平衡盾构使使用比较广泛泛，特别是华华南地区，大大部分处于红红层，也就是是泥质粉沙岩岩层，长沙地地区基岩主要要是以风化泥泥岩层为主，局局部夹杂特殊殊地质的板岩
15、岩和砾岩，由由于地铁设计计轴线要求，有有的标段还需需通过基岩上上层的砂卵石石层，对土压压平衡盾构施施工影响较大大。土压平衡衡盾构主要通通过切削下的的渣土在开挖挖舱内进行堆堆积，与掌子子面的水土压压力平衡，保保障掌子面稳稳定不塌方。1.3 盾构施施工原理1.3.1 盾盾构施工优缺缺点盾构施工被广泛泛采用，特别别是城市市政政、地铁工程程、重大型隧隧道工程，相相对于矿山法法主要因为它它具有以下优优点：（1）地面作业业少，隐蔽性性好，因噪音音、振动等引引起的环境影影响较小；（2）机械化施施工 ，自动动化程度高，劳劳动强度低，施施工速度快；（3）机械化封封闭施工，对对隧道内施工工人员保护安安全性高；（4）隧道衬砌砌属工厂预制制，质量容易易控制；（5）对于地质质复杂、含水水量大、围岩岩软弱等地层层施工安全性性、可靠性高高，特别是穿穿江越洋工程程控制性好。同时又具有本身身的局限性和和缺点：（1）设备一次次性投入大，施施工设备费用
