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1、西 南 交 通 大 学成人专科毕业设计（论文）盾构施工技术年级：2009 级专科函授班学号：20093551 姓名：贾占辉专业：道路桥梁指导教师：王国庆2 0 1 1 年 9 月精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 17 页院系 西南交通大学成人教育学院专业道路桥梁年级 2009级专科函授班姓名贾占辉题目：盾构施工技术指导教师评语指导教师 (签章) 评 阅 人评语评 阅 人(签章) 成绩答辩委员会主任 (签章) 年月日毕业设计（论文）任务书班级 2009级专科函授班学生姓名贾占辉学号 20093551 发题日期： 2011年
2、7 月 15 日完成日期： 2011年 9 月 25日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 17 页题目盾构施工技术1、本论文的目的、意义土压平衡盾构应用过程中会遇到各种各样的地层，其中有代表性的是广州、重庆等地的硬岩及软硬不均地层。不同地区的地质条件差别很大，对盾构的要求也不一样，本文结合天津地铁3 号线第七合同段盾构工程为实例，阐述了小松土压平衡盾构机在地铁盾构隧道施工中的主要内容，并针对施工中遇到的一些具体问题提出了解决办法。论文成果对类似工程具有较高的参考价值，所提出的原则具有一定的学术价值。2、学生应完成的任务 收集
3、材料，及时与指导老师沟通，理论和实践相结，研究和解决实际施工中所遇到的问题，分析总结施工过程，形成类似工程可借鉴的施工技术。按时按质量地上交论文。3、论文各部分内容及时间分配：（共10 周）第一部份 论文的构思选题 1（周）第二部份 论文提纲 2（周）第三部份 撰写初稿 4（周）第四部份 送审、改稿 1（周）第五部份 定稿 1（周）评阅及答辩 1（周）备注指导教师：年月日审批人：年月日摘要土压平衡盾构应用过程中会遇到各种各样的地层，其中有代表性的是广州、重庆等地的硬岩及软硬不均地层，北京、成都、沈阳的砂卵石地层，深圳的漂石地精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -
4、 - - - - -第 3 页，共 17 页层，上海、天津等地的淤泥地层，郑州等地的粉质粘土地层、西安的新老黄土及全断面铁板砂层。不同地区的地质条件差别很大，对盾构的要求也不一样。本文结合天津地铁3 号线第七合同段盾构工程为实例，阐述了小松土压平衡盾构机在地铁盾构隧道施工中的主要内容，并针对施工中遇到的一些具体问题提出了解决办法。关键词： 地铁 盾构 隧道目录1. 工程简况 1 2 盾构机刀具配置 1 21 掘进参数控制 1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 17 页22 同步注浆和二次注浆 3 221 同步注浆 3 222
5、 二次注浆 5 2.3 管片拼装 6 231 管片型号的选择 6 232 拼装步骤及方法 6 233 管片安装质量保证措施 7 234 管片防水 8 235 管片修补 9 236 常见质量问题 10 3 盾构始发与到达 10 4、施工管理 11 4.1 人员配置 11 4.2 材料、设备配置 11 5 结束语 ：12 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 17 页6 参考文献 12 7 作者简介 12 盾构施工技术1. 工程简况：本标段【吴家窑站昆明路站盾构区间】位于天津市河西区及和平区，线路基本沿气象台路前行，标段盾构区间总
6、长2572.585m，右线里程DK9+778.5DK11+058.17，右线长链 0.465m、区间长度 1280.135m。本标段盾构区间为单线双洞圆形区间隧道，在里程右DK10+321.250 位置设防灾联络通道及水泵房一座。盾构区间隧道的建筑限界为5200mm ，隧道内净宽为5500mm ，管片厚度350mm ，宽 1200mm 。盾构区间隧道衬砌正常段采用预制钢筋混凝土管片；在区间正线隧道与联络通道交界处设四环开口衬砌环特殊管片，隧道开口处衬砌环采用钢-混凝土管片，钢管片间采用板、肋结构。盾构始发接收井端头地层采用双重管高压旋喷加固。平面加固为隧道轮廓外3m ，剖面加固范围隧道轮廓外3
7、m ，纵向加固区长度为 11.08M。2 盾构机刀具配置：切削刀 78 把、63 把先行刀、 32 把周边先行到、刮刀12把，还配置了 2把超挖刀和 1 把中心刀。21 掘进参数控制1) 、控制刀盘扭矩。根据保护刀具、降低刀具磨损的要求，必须将刀盘扭矩控制在某一容许范围内，而控制扭矩的主要依靠以下方法： 减小推力：这是最简单、有效的方法，但同时也会降低掘进速度。 减小刀具的贯入度：即在保持掘进速度基本不变的情况下，提高刀盘转速，一般达 2.53r/m 左右。当刀盘扭矩过大时可以减少刀盘的贯入度。适量的添加土壤改良剂，一般小松盾构常见的改良剂有泡沫剂、膨润土和水。其中水比较常用2) 掘进速度控制
8、推进速度的快慢直接影响到土舱压力的高低与同步注浆质量的好坏，因此在掘进模式选定的情况下，掘进速度必须与螺旋输送机转速相匹配，并同时兼顾注浆以精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 17 页确保浆液对管片壁后孔隙充分填充，这就要求在整个掘进施工过程中，掘进速度要做到可控，尽量保持匀速、快速。根据同类地质条件下盾构施工经验，推进速度控制在30-40mm/min为宜。3) 出碴量控制出碴量根据土舱压力以及地表监测情况适时进行调整，避免多出和堵舱现象的发生，调整可经由控制掘进速度和螺旋输送机转速完成。4)姿态监控系统盾构姿态监控可通过S
9、LS-T自动导向系统和人工测量复核进行盾构姿态监测。该系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够全天候在盾构机主控室动态显示盾构机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。随着盾构推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位。为保证推进方向的准确可靠，拟每510环进行一次人工测量，以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态，确保盾构掘进方向的正确。5)姿态调整与控制用于本合同施工的盾构共22 个推进油缸，分4 组，每组油缸可独立控制推进油压。盾构姿态调整与控制便可通过调整各分区推进油缸压力差来实现盾构掘进方向调整与控制。6)纠偏措施（1）滚动纠偏刀盘切削土体
10、的扭矩主要是由盾构壳体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡，当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时将引起盾构本体的滚动。盾构滚动偏差可通过转换刀盘旋转方向来实现。（2）方向纠偏控制盾构机方向的主要方法为调整各分组油缸推力。当盾构机出现下俯时，可加大下侧千斤顶的推力，当盾构机出现上仰时，可加大上侧千斤顶的推力来进行纠偏。左右偏向时也是同样的原理，同时还必须考虑到刀盘前面地质因素的影响综合来调节，从而到达一个比较理想的控制效果。7)方向控制及纠偏注意事项（1）盾构掘进中应严格控制中线平面和高程，将其允许偏差控制在+50mm以精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
11、- - - -第 7 页，共 17 页内。（2）在切换刀盘转动方向时，应保留适当的时间间隔，切换速度不宜过快，切换速度过快可能造成管片受力状态突变，而使管片损坏。（3）根据掌子面地层情况应及时调整掘进参数，调整掘进方向时应设置警戒值为+30mm ，当盾构姿态接近警戒值时就应该实行纠偏程序。（4）蛇行修正及纠偏时应缓慢进行，如修正过程过急，蛇行反而更加明显。在直线推进的情况下，应选取盾构当前所在位置点与设计线上远方的一点作一直线，然后再以这条线为新的基准进行线形管理。在曲线推进的情况下，应使盾构当前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。（5）推进油缸油压的调整不宜过快、过大，否则可能造成管片局
12、部破损甚至开裂。（6）盾构始发到达时方向控制极其重要，应按照始发、到达掘进的有关技术要求，做好测量定位工作。（7) 在刀盘扭矩、土仓压力满足的情况下可以尽可能加大推力，以提高掘进速度 (80mm/min 以上) ，加快工程进度。而在掘进速度较快的情况下，则要注意控制好盾构机的姿态、保持土压稳定、同步注浆量。8)常见问题及处理办法 (1)、若螺旋输送机被卡住( 即扭矩超限 ) ，无法正常出渣，可反复伸、缩螺杆并同时正、反转，如低速正转同时伸、缩螺杆，若超限则反转同时伸、缩螺杆，如此反复，基本上都可以脱困。 (2)、若启动刀盘时刀盘被卡住，则将部分推进千斤顶收缩，使土压力、刀具贯入度减小即可以转动
13、刀盘。 (3)、在非粘性地层，如砂层，若铰接千斤顶拉力较大，说明刀盘的扩孔能力较差，则要检查刀盘的边缘刀是否磨损过量而应该更22 同步注浆和二次注浆221同步注浆一般与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的外置4 根注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，采用双泵四管路（四注入点）对称同时注浆。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 17 页表 1 砂浆施工配合比单位:kg/m3水泥（kg/m3）膨润土（kg/m3）粉煤灰（kg/m3）细砂（kg/m3）水（kg/m3）稠度（cm ）容重（g/cm3）90 71.5 4
14、30 780 340 9.8-10.3 1.79 该浆液具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和良好的防止地下水浸析的特点。（1）胶凝时间：一般为310h，根据地层条件和掘进速度，通过现场实验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场实验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间。（2）固结体强度：一天不小于0.2MPa ，28 天不小于 2.0MPa 。（3）浆液结石率： 95% ，即固结收缩率 97 0.3 4.5 2.3 管片拼装231 管片型号的选择一般主要根据盾尾间隙、线路特点、推进千斤顶行程来确定管片型号。选择适当的管片可以有
15、效地调节盾尾间隙，保证盾尾间隙和千斤顶行程比较均匀，有利于管片的受力。若盾尾间隙过小，则可能造成管片难以安装、管片迎水面被盾尾压崩、盾尾尾刷损坏、千斤顶撑靴与管片严重错台导致管片止水条损坏和管片崩缺等问题。232 拼装步骤及方法管片安装步骤见图1。详细方法如下：（1）管片进场。管片除进行出场质量控制外，还需由专人进行进场管片质量验收。（2）防水材料粘贴。由管片供应组人员进行衬垫、止水条粘贴。以垂直和水精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 17 页平运输系统进行管片运输。（3）安装区清理。清理管片安装区内的水及碴土等。（4）收
16、油缸。根据管片安装需要收回油缸，以满足安装一块管片为准。（5）管片安装。安装区域的油缸全部收到位后，可进行管片就位、安装。管片安装顺序为先拼标准块，然后拼装邻接块，最后安装封顶块，管片安装时由下至上左右对称进行。（6）顶伸油缸。管片就位后，将油缸以低油压顶推支撑在管片上。（7）螺栓紧固。每块管片安装就位后，立即进行环纵向螺栓连接，并进行初紧。233 管片安装质量保证措施（1）加强对拼装管片操作人员的培训，管片安装机操作人员为熟练工人。（2）严格检查进场的管片，检查合格的管片方可使用。（3）止水条及软木衬垫粘贴前，应将管片进行彻底清洁，以确保其粘贴稳定牢固。施工现场管片堆放区应有防雨淋设施。（4
17、）下井吊装管片和运送管片时应注意保护管片和止水条，避免损坏。管管管管管管管管管 管管管管管管管 管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管管 管管管管1. 2m管管管管管管管 管管管管管管 管管管管管管管 管图 1 管片安装步骤示意图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 17 页（5）管片安装前应对管片安装区、管片邻接面进行清理，同时还需要对所安装的管片进行二次复检，重点对止水条、软木衬垫及管片有无运输破损进行检查，不符合要求的禁止使用。（6）封顶块安装前，应对斜边止水条进
18、行润滑处理以减小摩擦，避免止水条拉断或由于角部止水条严重挤压和拉伸而影响角部防水。（7）严禁非管片安装位置的推进油缸与管片安装位置的推进油缸同时收缩。（8）综合考虑隧道线路要求及盾尾间隙、油缸形成要求。合理进行管片选型，确保管片错缝拼装。（9）管片推出盾尾后要及时进行管片连接螺栓的复紧工作。（10）根据招标文件及相关技术规范，管片的拼装精度见表4。另外，要求管片表面不得出现裂缝、破损、掉角等现象。表 4 管片拼装精度要求序号项目允许偏差备注1 管片成环后，直径变化量须小于12 mm 2 相邻环管片间隙 1 mm3 相邻环管片允许高差 4 mm4 管片成环后椭圆度20 mm 6 环缝张开1 mm
19、 7 纵缝张开2 mm 234 管片防水关于管片防水分为管片自防水、管片接缝防水、管片外防水、隧道接口防水四类。（1）管片混凝土结构自防水通过采用耐久性好的的高性能混凝土，通过掺加外掺剂提高混凝土的抗渗性，混凝土管片抗渗等级S10，中等腐蚀性介质的地层中，管片外弧面涂刷外涂环氧聚氨脂防水层，管片混凝土渗透系数810-14m/s,氯离子扩散系数 210-9m/s。（2）管片接缝防水密封垫防水在管片密封垫沟槽内粘贴三元乙丙橡胶弹性密封垫，通过其被压缩挤密来防水。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 17 页嵌缝防水盾构进出洞 2
20、5 环纵缝整环嵌缝，其余嵌缝范围为：拱底90，拱顶环缝嵌缝范围为45，确保拱底不漏泥砂，凡衬砌变形缝均以高模量聚氨脂密封胶嵌填，其他（除衬砌变形缝外的环纵缝）采用氯丁胶乳水泥填充。节点防水采用水膨胀橡胶密封圈作为螺栓孔密封圈，加强螺孔防水；管片角部采用未硫化的丁基橡胶薄片加强角部防水；采用水膨胀橡胶止水圈，加强注浆孔与管片混凝土间的密封防水。（3）管片外防水管片壁后注浆采用通过同步注浆技术及时充填管片与围岩之间的空隙，以达到防水及控制地层沉降的效果；根据管片裂缝、接缝渗漏水的情况，利用管片吊装孔强化二次注浆。在中等腐蚀性介质地层中，需在管片外弧面涂刷环氧聚氨脂外防水涂料。（4）隧道接口防水联络
21、通道与盾构管片之间的过渡处理采用自粘式卷材进行封闭，同时在自粘式卷材在钢管片表面收口部位的端部，设置二道水膨胀嵌缝胶。在盾构隧道与联络通道接口处初衬中预埋一圈环向小导管注射，并在初衬和二衬之间设置 50 环向软式透水管，二衬与管片之间设置缓膨型遇水膨胀缝胶。（5）关于管片防水验收标准及检验方法盾构区间隧道防水等级为二级，顶部不允许滴漏，其他不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，隧道漏水量不超过0.1 升/ 平方 M/天，同时总湿渍总面积不大于总防水面积的 6/1000；任意 100 平方 M隧道内表面上的湿渍不超过4 处，单一湿渍的最大总面积不大于0.2 平方 M ，衬砌接头不允许漏泥沙和滴漏，拱
22、底部分在嵌缝作业后不允许有渗水。漏水量与湿渍的测定方法：用储水坝测一昼夜积聚水的方法用尺度测量湿渍面积的方法等来测算渗漏量和湿渍面积。235 管片修补尽管在施工过程中采取各种控制措施，但仍不可避免的存在少量渗漏水和管片碎裂的情况，针对渗漏水和管片破损的情况，采取如下的措施：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 17 页（1）对场地上有轻微缺损的管片进行修补，配比如下：丁苯乳胶：水泥：砂：水 =1：3：1.5 ：适量（2）防止隧道下部渗漏水。在拼装过程中，先要清理干净盾尾盾壳内的杂物，防止密封垫表面沾污、沾泥。（3）如出现贯穿
23、性的裂缝，裂缝宽度0.2mm的压注亲水性环氧浆液。正确选定布孔位置与深度，避开主筋。（4）环纵缝渗漏水处理。明显漏点处打穿回填注浆孔，压注双液浆，在隧道的外部形成环箍。注意压浆位置的选择，防止已成环隧道整体变形。对于轻微漏点处则用快硬水泥封缝埋管引水。（5）管片缺角掉边，则将碎裂部分予以凿除后，用双快水泥进行修补，做到边角齐整。236 常见质量问题 (1)、管片在拼装前一般要先检查管片是否完好、型号是否正确、缓冲垫和止水条是否贴牢。在拼装过程中一定要注意对止水条的保护，若止水条损坏严重则很可能出现渗漏水的质量问题。 (2)、千斤顶撑靴正常情况下应该不会同时顶在两块管片的角上，但如果隧道管片发生
24、扭转，则可能会出现这种情况，那么要特别注意拼管片或掘进时会管片发生崩裂。 (3)、管片扭转：如果拼装管片时，盾构机的滚动角较大而且一直朝同一个方向，则可能会发生隧道管片扭转的情况。因此应该通过调整刀盘的旋转方向来减小盾构机在拼装时的滚动角。(4) 、管片错台：在小半径曲线(本工程最小曲线半径R=350m) 线路施工时，因推进千斤顶对管片有环向分力而造成管片环向错台。解决办法是在推进后及时复紧管片连接螺栓约束管片的环向位移，或者在拼装时人为地将管片拼成与转弯方向一致的错台。 3 盾构始发与到达(1) 、到达前要做好以下工作：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -
25、- - - - -第 15 页，共 17 页 校核盾构机姿态及位置，盾构机轴线应较洞门轴线稍微高13cm 洞门临时挡土墙凿除 盾构机接收平台的铺设 洞门环板、压板的设置 抢险物资设备的准备(2) 、始发时要做好以下工作： 盾构机、始发架、反力架的安装、测量定位 洞门临时挡土墙凿除 洞门环板、压板的设置 抢险物资设备的准备4、施工 管理4.1 人员配置以日本小松土压平衡盾构机为例：(1) 、技术管理人员隧道领班工程师兼盾构机操作手 1 人机电工程师 3 人( 机械、电气、液压各1 人) (2) 、劳务工人岗位班长兼管片拼装手配合管片拼装双轨梁操作手同步注浆出土兼千斤顶操作电工机修工合计人数1 3
26、 1 2 1 1 3 12 4.2 材料、设备配置(1) 日常消耗材料主轴承密封油脂、润滑油脂、盾尾密封油脂、发泡剂、隧道照明材料( 照明灯、电线、线架 ) 、通信材料、轨道、轨枕、排污水管、编织精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 17 页(2) 日常工具、设备电焊机、气割、潜水泵、千斤顶、葫芦、扳手、铁锤.5 结束语：在隧道施工的全过程中,通过采取上述措施 ,保证了设计要求的各项技术指标,对左线隧道起到了很好的加固作用,保障了右线隧道及建筑群的安全。基于以上对现场工作的介绍和对监测资料的分析, 可以得出以下结论 : （1
27、）刀具的选择和推进参数的控制对掘进进速度、轴线偏差、地面沉降以及对机械的损耗起决定性作用。（2）在地铁隧道施工的情况下对该线隧道采取同步注浆和二次注浆加固措施是必要的。（3）管片拼装直接影响隧道质量以及隧道端头的安全。应此在施工过程中要严格要求及不定时的检查，确保施工安全。（4）从天津地铁第七合同段（吴昆区间）合同段的顺利出洞经验来看, 只要措施合理 , 地铁隧道的施工也是可行的, 能够为类似隧道的设计和施工提供可靠的依据。6 参考文献 1 天津地铁 3 号线第七合同段施工方案 2 天津地铁 3 号线第七合同段试掘进施工方案7 作者简介贾占辉 ,1991 年 5 月 11 日出生 , 男.2006 年初中毕业 ,2006 年下半年到中遂集团中等专业学校就学机电工程专业，2009 年毕业到中遂集团3 处天津地铁 3 号线工作至今。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 17 页
