盾构施工技术总结

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1、目录第一章盾构施工概况1.1 盾构法基本概念 11.2 盾构法的主要优点和存在的不足 21.2.1 盾构法的主要优点21.2.2 盾构法存在的不足21.3 盾构的分类及适用条件 3第二章盾构机地质适应性的确定2.1 盾构的选型的原则与依据 122.1.1 盾构的选型的原则 122.1.2 盾构的选型的依据 122.2 盾构选型的主要法 132.2.1 根据底层的渗透系数进行选型 132.2.2 根据地层的颗粒级配进行选型 142.2.3 根据地下水压进行选型 152.2.4 盾构选型时必须考虑的特殊因素 152.3 盾构选型的确定 16第三章盾构掘进参数的设定3.1 盾构掘进土压的确定 183

2、.2 刀盘扭矩计算 18第四章刀具配置与地质的适应性4.1 刀具的分类 194.2 不同地质条件下刀具的选择 204.2.1 切削刀204.2.2 先行刀204.2.3 贝型刀 214.2.4 中心刀（鱼尾刀、双刃或三刃滚刀、锥形刀、中心羊角刀） 214.2.5 仿形刀（或超挖刀）224.2.6 滚刀234.2.7 齿刀244.3 刀具布置与配置244.3.1 刀具的布置244.3.2 刀具配置式254.3.3 刀具配置的其他注意事项 26第五章盾构机始发与接收5.1 盾构始发的工艺流程285.2 盾构始发的施工技术285.2.1 始发洞门的地层处理和降水 285.2.2 反力架安装与受力验算

3、295.2.3 始发基座安装与受力验算325.2.4 始发洞门凿除365.2.5 洞口密封止水装置 365.2.6 盾构的始发375.3 反力架、负环管力及基座的拆除 455.3.1 拆除流程455.3.2 拆除法 455.3.3 停机时注意问题455.4 盾构始发常见问题的预防或处理465.4.1 加固效果不好 465.4.2 开洞门时失稳 465.4.3 始发后盾构机“叩头” 465.4.4 密封效果不好 465.4.5 盾尾失圆465.4.6 支撑系统失稳 475.4.7 地面沉降较大 475.5 盾构接收的工艺流程475.6 盾构接收的施工技术485.6.1 盾构接收前准备工作485.

4、6.2 接收洞门钢环复测485.6.3 接收段掘进控制495.6.4 同步注浆及二次注浆505.6.5 管片拼装及加固505.6.6 托架安装及洞门凿除 515.6.7 洞门防水装置的安装 515.7 盾构接收常见问题的预防或处理 515.7.1 盾构机出洞前无法降压处理 525.7.2 破洞门过程中出现渗漏处理 525.7.3 洞门圈漏水涌泥处理 52第六章渣土改良6.1 盾构机具有的渣土改良设备 536.2 不同地层渣土改良剂的选择 536.3 渣土改良试验546.4 施工中遇到的问题及处理措施 55第七章同步注浆7.1 同步注浆目的及原理577.2 同步注浆工艺流程577.3 注浆设备

5、587.4 注浆材料和配合比的选择587.4.1 注浆材料应具备的基本性能587.4.2 注浆材料 597.4.3 浆液主要物理力学指标597.4.4 浆液配合比597.5 同步注浆主要技术参数的确定 607.5.1 注浆量的计算607.5.2 注浆压力的确定607.5.3 注浆量和注浆压力的控制607.6 注浆质量控制 617.6.1 浆液搅拌 617.6.2 浆液运输及注入 617.7 同步注浆质量保证措施 61第八章开仓换刀8.1 开仓位置选择638.2 地面加固施工措施648.2.1 下行线开仓地面加固施工措施 648.2.2 上行线开仓地面加固施工措施 678.3 带压开仓施工流程6

6、88.3.1 压力设定688.4 作业前的准备工作698.4.1 人员的安排698.5.2工期安排698.5.3机电系统准备698.4.4 土工系统的准备708.5.5盾构到达预定换刀位置708.5 带压作业过程 718.5.1 进仓前压力试验 718.5.2 带压进仓 718.5.3 土仓作业728.6 恢复正常掘进72盾构施工技术总结第一章盾构施工概况1.1 盾构法基本概念盾构法是在地面下暗挖隧道的一种施工法。构成盾构法施工的主要容是：先在隧道某 段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁开处出发，在地 层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计洞推进。盾构推进中所受到

7、的地层阻力，通 过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制隧道衬砌结构，再传到竖井或基坑的后靠壁上， 盾构是这种施工法中最主要的独特的施工机具。它是一个能支承地层压力而又能在地层中 推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状的钢筒结构，在钢筒的前面设置各种类型的支撑和 开挖土体的装置，在钢筒中段圈面安装顶进所需的千斤顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳 体，在盾尾可以拼装一至二环预制的隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下 拼装一环衬砌，并及时向紧靠盾尾后面的开挖坑道边与衬砌环外之间的空隙中压注足够的 浆体，以防止隧道及地面下沉。在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土。盾构法施 工的概貌如图1-1所示。

8、图1-1盾构施工概貌1盾构；2盾构千斤顶；3盾构正面网格；4出土转盘；5出土皮带运输机；6管片拼装机；7管片；8压浆泵；9压浆；10出土机；11由管片组成的隧道衬砌结构；12在盾尾空隙的压浆；13后盾管片；14竖井。使用盾构法，往往需要根据穿越土层的工程地质水文地质特点辅以其他施工技术措施。主要有:1 .疏干掘进土层中地下水的措施;2 .稳定地层、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施；3 .隧道衬砌的防水堵漏技术；4 .配合施工的监测技术；5 .气压施工中的劳动防护措施；6 .开挖土的运输及处理法等。盾构法是一种安全而有效的施工法，但不是万能施工法。为此有必要充分掌握盾构施 工法的特点。1.2 盾

9、构法的主要优点和存在的不足1.2.1 盾构法的主要优点1 .除竖井施工外，施工作业均在地下进行，噪音、振动引起的公害小，既不影响地面 交通，又可减少对附近居民的噪音和振动影响。2 .盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也较少， 劳动强度低，生产效率高。3 . 土量外运较少。4 .穿越河道时不影响航运。5 .施工不受风雨等气候条件影响。6 .隧道的施工费用不受覆土量多少影响，适宜于建造覆土较深的隧道。在土质差水位 高的地建设埋深较大的隧道，盾构法有较好的技术经济优越性。7 .当隧道穿过河底或其他建筑物时，不影响施工。8 .只要设法使盾构的开挖面稳定，则隧道越深、地基

10、越差、土中影响施工的埋设物 等越多，与明挖法相比，经济上、施工、进度上越有利。1.2.2 盾构法存在的不足1 .当隧道曲线半径过小时，施工较为困难。2 .在陆地建造隧道时，如隧道覆土太浅，开挖面稳定甚为困难，甚至不能施工，而在 水下时，如覆土太浅则盾构法施工不够安全，要确保一定厚度的覆土。3 .竖井中长期有噪声和振动，要有解决的措施。4 .盾构施工中采用全气压法以疏干和稳定地层时，对劳动保护要求较高，施工条件差。5 .盾构法隧道上一定围的地表沉陷尚难完全防止，特别在饱和含水松软的土层中，要采取密的技术措施才能把沉陷限制在很小的限度，目前还不能完全防止以盾构正上为中心 土层的地表沉降。6 .在饱

11、和含水地层中，盾构法施工所用的拼装衬砌，对达到整体结构防水性的技术要 求较高。7,用气压施工时，在围有发生缺氧和枯井的危险，必须采取相应的办法1.3 盾构的分类及适用条件盾构的的形式可以从各个面进行分类。按手工和机械划分为：手掘式，半机械式，机械式三大类。以工作面挡土式划分：敞开式，密闭式。以气压和泥水加压式划分：气压式，泥水加压式，土压平衡式，加水式，高浓度泥水 加压式，加泥式。1 .手掘式盾构。手掘式盾构是盾构的基本形式，世界上仍有工程采用手掘式盾构，如 图1-2所示。按不同的地质条件，开挖面可全部敞开人工开挖；也可用全部或部分的正面 支撑，根据开挖面土体自立性适当分层开挖， 随挖土随支撑

12、。开挖土量为全部隧道排土量。 这种盾构便于观察地层和清除障碍，易于纠偏，简易价廉，但劳动强度大，效率低，如遇 正面坍，易危及人身及工程安全。在含水地层中需辅以降水、气压或土壤加固。这种盾构由上而下进行开挖，开挖时按顺序调换正面支撑千斤顶， 开挖出来的士从下 半部用皮带运输机装入出土车，采用这种盾构的基本条件是：开挖面至少要在挖掘阶段无 坍塌现象，因为挖掘地层时盾构前是敞开的。手掘式盾构的适用地层：手掘式盾构有各种各样的开挖面支撑法，从砂性土到粘性土 地层均能适用，因此较适应于复杂的地层，迄今为止施工实例也最多，该形式的盾构在开 挖面出现障碍物时，由于正面是敞开的，所以也较易排除。由于这种盾构造

13、价低廉，发生 故障也少，因此是最为经济的盾构。在开挖面自立性差的地层中施工时，它可与气压、降 水、化学注浆等稳定地层的辅助施工法同时使用。图1-2手掘式盾构2 .挤压式盾构。当敞开式盾构在地质条件很差的粉砂土质地层、粘土层中施工时，土就会从开挖面流入盾构、引起开挖面坍塌，因而不能继续开挖，这时应在盾构的前面设置 胸板来密闭前，同时在脚板上开出土用的小，这种形式的盾构就叫挤压式盾构（见图1-3）。盾构在挤压推进时，土体就会从出土如同膏状物从管口挤出那样，挤入盾构。根据推进速 度来确定开口率。当开口率过大时，出土量增加，会引起围地层的沉降；反之，就会增大 盾构的切入阻力，使地面隆起。采用挤压盾构时

14、，对一定的地质条件设置一定的开口率、 控制出土量是非常重要的。挤压盾构是将手掘式盾构胸板封闭，以挡住正面土体。这种盾构分为全挤压式或局部 挤压式两种，它适用于软弱粘性土层。盾构全挤压向前推进时，封闭全部胸板，不需出土， 但要引起相当大的地表变形。当采用局部挤压式盾构，要部分打开胸板，将需要排出的土 体从开口处挤入盾构，然后装车外运，这种盾构施工，地表变形也较大。挤压式盾构适用地层：挤压式盾构的适用围取决于地层的物理力学性能。它是按含砂率 一聚力、液性指数一聚力的关系来确定其适用围。根据施工经验，聚力即使超出该围，在 含砂率小的地层中也可能适用。 根据迄今为止的施工经验，当土体含砂率在20%以下

15、、液 性指数在60%以上、聚力在0.5kg/cm2以下时，盾构的开口率一般为20.8% ,在极软弱 的地层中，开口率也有小到的 0.3%。在挤压式盾构的施工区间如遇有为了建筑物或地层 加固而进行过化学注浆的地基时，将会影响挤压盾构的推进，因此应预先考虑到把盾构胸 板做成可拆卸的形式。活动帽排千斤顶中平台动力箱后平台中间精进上口千斤顶防偏转板台千斤顶可伸缩平台瞥片进土闸较 千斤顶下进士口面构千斤面,j上平台图1-3挤压盾构3 .网格式盾构，在上海软土层中常常被采用。它具有的特点是，进土量接近或等于全部隧道其出土量，且往往带有局部挤压性质，盾构正面装钢板网格，在推进中可以切土, 而在停止推进时可起稳定开挖面的作用。切入的土体