講座內(nèi)容盾構(gòu)法隧道的發(fā)展歷史、技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)向盾構(gòu)法隧道的基本原理及特點(diǎn)盾構(gòu)機(jī)的分類及選型盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)人人人盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史盾

構(gòu)

法

隧

道

的

技

術(shù)

現(xiàn)

狀

當(dāng)前是泥水盾構(gòu)、土壓盾構(gòu)技術(shù)的普及與推廣時(shí)期，但有些技

術(shù)細(xì)節(jié)還有待完善及改進(jìn)。>多種特種盾構(gòu)的相繼問世，大大地?cái)U(kuò)展了盾構(gòu)工法的應(yīng)用范圍，

使用盾構(gòu)工法的前景更加寬廣。但由于這這些特種工法問世時(shí)間不長，施工實(shí)例還不夠多，有些細(xì)節(jié)仍有待改進(jìn)。>近年來交通工程、下水道工程、共同溝工程存在大直徑盾構(gòu)隧

道的構(gòu)建需求，所以大直徑、長距離、高速施工等施工措施、施工設(shè)備的研發(fā)與成功應(yīng)用也較為迫切。盾構(gòu)法隧道的基本原理是用一件有形鋼質(zhì)組件沿隧道設(shè)計(jì)

軸線開挖土體而向前推進(jìn)。盾構(gòu)由通用機(jī)構(gòu)與專用機(jī)構(gòu)組成。通用機(jī)構(gòu)一般由外殼、掘土機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、擋土機(jī)構(gòu)、管片組裝機(jī)構(gòu)、附屬機(jī)

構(gòu)等組成。專用機(jī)構(gòu)因機(jī)種而異，如對(duì)于土壓盾構(gòu)而言，專用機(jī)構(gòu)即為排土機(jī)構(gòu)、攪拌機(jī)構(gòu)、添加材注入裝置；而

對(duì)于泥水盾構(gòu)而言，專用機(jī)構(gòu)系指送排泥機(jī)構(gòu)、攪拌機(jī)構(gòu)。盾構(gòu)法隧道的基本原理及特點(diǎn)

外殼設(shè)置盾構(gòu)外殼的目的是保護(hù)掘削、排土、推進(jìn)、做襯等所有作業(yè)設(shè)備、裝置

的安全，故整個(gè)外殼用鋼板制作，并用環(huán)形梁加固支承。

一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)的外殼

沿縱向從前到后分為前、中、后三段，通常又將這三段稱為切口、支承、盾尾三部分。切口該部位裝有掘削機(jī)械和擋土設(shè)備，故又稱掘削擋土部。支承支承部即盾構(gòu)的中央部位，是盾構(gòu)的主體構(gòu)造部。因?yàn)橐С卸軜?gòu)的全部荷載，所以該部位的前言和后方均設(shè)有環(huán)狀梁和支柱，由梁和柱支承其全部荷載。盾尾盾尾部即盾構(gòu)的后部。盾尾部為管片拼裝空間，該空間內(nèi)裝有拼裝管片的舉重臂。為了防止周圍地層的土、地下水及背后注入的填充漿液竄入該部位，物設(shè)置尾封裝置。盾構(gòu)法隧道基本原理及特點(diǎn)>

尾封盾尾密封是為了防止周圍地層的土砂、地下水、背后注入漿液、開挖面上的

泥水、泥土從盾尾間隙流向盾構(gòu)而設(shè)置的封裝措施。尾封通常使用鋼絲刷、

尿烷橡膠或者兩者的組合。尾封的示意圖如上圖所示。另外，最近作為防止

高壓地下水的措施，有人在鋼絲刷之間的空隙處加壓注入密封材和潤滑劑等

填充材及采用4層鋼絲刷密封，從而把耐地下水壓的能力提高到1.1MPa。>

中折裝置在小曲率半徑曲線段施工

時(shí)，可以把盾構(gòu)機(jī)做成可以折

成2節(jié)、3節(jié)的中折形式。中折

裝置的設(shè)置不僅可以減少曲線

部位的超挖量，而且由于彎曲

容易，使盾構(gòu)千斤頂?shù)呢?fù)擔(dān)得

以減輕，推進(jìn)時(shí)作用在管片上

的偏壓減小，故使施工性得以

提高

。防止?jié){液竄入擋板充填材料鋼絲刷圖3

.

5

高地下水壓時(shí)的尾封實(shí)例(一)盾構(gòu)法隧道基本原理及特點(diǎn)

>

推進(jìn)機(jī)構(gòu)盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)是靠設(shè)置在支承環(huán)內(nèi)側(cè)的盾構(gòu)千斤頂?shù)耐屏ψ饔迷诠芷希?/p>

進(jìn)而通過管片產(chǎn)生的反推動(dòng)力使盾構(gòu)前進(jìn)的。擋土機(jī)構(gòu)擋土機(jī)構(gòu)是為了防止掘削時(shí)，掘削面地層坍塌和變形，確保掘削面穩(wěn)定

而設(shè)置的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)因盾構(gòu)種類的不同而不同。對(duì)泥水盾構(gòu)而言，擋土機(jī)構(gòu)是泥水艙內(nèi)的加壓泥水和刀盤面板。對(duì)土壓

盾構(gòu)而言，擋土機(jī)構(gòu)是土艙內(nèi)的掘削加壓土和刀盤面板。掘削機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)械式盾構(gòu)、封閉式(土壓式、泥水式)盾構(gòu)而言，掘削機(jī)構(gòu)即掘削

刀盤。刀盤的構(gòu)成及功能掘削刀盤即作轉(zhuǎn)動(dòng)或搖動(dòng)的盤狀掘削器，由掘削地層的刀具、穩(wěn)定掘削

面的面板、出土槽口、轉(zhuǎn)動(dòng)或搖動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、軸承機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。刀盤設(shè)置

在盾構(gòu)機(jī)的最前方，其功能是既能掘削地層土體，又能對(duì)掘削面起一定支承

作用從而保證掘削面的穩(wěn)定。盾構(gòu)法隧道基本原理及特點(diǎn)排土機(jī)構(gòu)就土壓盾構(gòu)而言，排土機(jī)構(gòu)由螺旋輸送機(jī)、排土控制器及

盾構(gòu)機(jī)以外的泥土運(yùn)出設(shè)備構(gòu)成。螺旋輸送機(jī)的功能是把土艙

內(nèi)的掘削土運(yùn)出、經(jīng)排土控制器送給盾構(gòu)機(jī)外的泥土運(yùn)出設(shè)備

(至地表)。盾構(gòu)機(jī)的主要部件刀盤、切口環(huán)、支撐環(huán)、盾尾、拼裝機(jī)、螺旋機(jī)。盾構(gòu)法隧道的基本原理及特點(diǎn)土壓平衡盾構(gòu)工作原理盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，其前端刀盤旋轉(zhuǎn)掘削地層土體，切削下來的土體進(jìn)入土艙。當(dāng)土體充滿土艙時(shí)，

其被動(dòng)土壓與掘削面上的土、水壓基本相同，故掘削面實(shí)現(xiàn)平衡(即穩(wěn)定)。這類盾構(gòu)靠螺

旋輸送機(jī)將渣土(即掘削棄土)排送至土箱，運(yùn)至地表。由裝在螺旋輸送機(jī)排土口處的滑動(dòng)

閘門或旋轉(zhuǎn)漏斗控制出土量，確保掘削面穩(wěn)定。盾構(gòu)法隧道的基本原理及特點(diǎn)

>

泥水平衡盾構(gòu)工作原理泥水盾構(gòu)系靠盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)力使泥水(水、粘土及添加劑的

混合物)充滿封閉式盾構(gòu)的密封艙(也稱泥水艙),并對(duì)掘削

面上的土體施加一定的壓力，該壓力稱為泥水壓力。通常取泥

水壓力大于地層的地下水壓+土壓，所以盡管盾構(gòu)刀盤掘削地層，

但地層不會(huì)坍落，即處于穩(wěn)態(tài)。刀盤掘削下來的土砂進(jìn)入泥水艙，經(jīng)設(shè)置在艙內(nèi)的攪拌裝置

拌和后成為含掘削土砂的高濃度泥水，再經(jīng)泥漿泵將其泵送到

地表的泥水分離系統(tǒng)，待土、水分離后，再把濾除掘削土砂的

泥水重新壓送回泥水艙。如此不斷循環(huán)實(shí)現(xiàn)掘削、排土、推進(jìn)。

因靠泥水壓力使掘削面穩(wěn)定故得名泥水加壓盾構(gòu)，簡稱泥水盾

構(gòu)。盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史盾

構(gòu)

機(jī)

的

分

類

及

選

型盾構(gòu)按開挖面與作業(yè)室之間隔板構(gòu)造可分為全敞

開式、半敞開式及閉胸式三種。手掘式半機(jī)械式機(jī)械式擠壓式泥水式土壓式全敞開式半敞開式閉胸式土壓平衡式加泥式土壓平衡式盾構(gòu)

盾構(gòu)選型的基本原則

開挖面穩(wěn)定地層的適應(yīng)性地下水處理>

沉降施工適宜性>

安全性>

輔助工法環(huán)境及公害盾

構(gòu)

機(jī)

的

分

類

及

選

型泥水盾構(gòu)泥水、土壓盾構(gòu)土壓盾構(gòu)盾

構(gòu)

機(jī)

的

分

類

及

選

型盾構(gòu)類型與滲透性的關(guān)系卵石層粗砂礫層

中細(xì)砂礫層

粉細(xì)礫層

粗砂層中砂層細(xì)砂層淤泥質(zhì)粘土

淤泥粘土-10-

1-10-1-10-2—10-3-10-4-10-5-10-6-10-7-10-8-10-9-10-10-10-11-10-12地層滲透系數(shù)滲

透

系

數(shù)

(

m

/

s

)

)盾

構(gòu)

機(jī)

的

分

類

及

選

型盾構(gòu)類型與滲透性的關(guān)系地層滲透系數(shù)對(duì)于盾構(gòu)的選型是一個(gè)

很重要的影響因素。根據(jù)歐美和日本的施

工經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)?shù)貙拥耐杆禂?shù)小于10-7m/s時(shí)，

可以選用土壓平衡盾構(gòu)；當(dāng)?shù)貙拥臐B水系

數(shù)在10-7m/s和10-4m/s之間時(shí)，既可以選用

土壓平衡盾構(gòu)也可以選用泥水式盾構(gòu)；當(dāng)

地層的透水系數(shù)大于10-4m/s

時(shí)，宜選用泥

水盾構(gòu)。盾

構(gòu)

機(jī)

的

分

類

及

選

型盾構(gòu)類型與顆粒級(jí)配的關(guān)系一般來說，細(xì)顆粒含量多，碴土易形成不透水的塑流體，容易充滿土倉，在土倉中可以建立

壓力，平衡開挖面的土體。粗顆粒含量高的碴土

塑流性差，實(shí)現(xiàn)土壓平衡困難。盾構(gòu)類型與顆粒級(jí)配的關(guān)系詳見下圖，圖中

藍(lán)色區(qū)域?yàn)橛倌嗾惩羺^(qū)，為土壓平衡盾構(gòu)適應(yīng)范

圍，綠色區(qū)域?yàn)榇稚啊⒓?xì)砂區(qū)，即可使用泥水盾構(gòu)，也可經(jīng)土質(zhì)改良后使用土壓平衡盾構(gòu)，黃色

區(qū)域?yàn)槁咽[石粗砂區(qū)，為泥水盾構(gòu)適用的顆粒

級(jí)配范圍。盾構(gòu)機(jī)的分類及選型盾構(gòu)類型與水壓的關(guān)系·

當(dāng)水壓大于0.3MPa時(shí)，適宜采用泥水盾構(gòu)。

如采用土壓平衡盾構(gòu)，螺旋輸送機(jī)難以形

成有效的土塞效應(yīng)，在螺旋輸送機(jī)排土閘

門處易發(fā)生碴土噴涌現(xiàn)象，引起土倉中土

壓力下降，導(dǎo)致開挖面坍塌。·

當(dāng)水壓大于0.3MPa時(shí)，如因地質(zhì)原因需采

用土壓平衡盾構(gòu)，則需增大螺旋輸送機(jī)的

長度，或采用二級(jí)螺旋輸送機(jī)。1.根據(jù)地質(zhì)條件選擇盾構(gòu)機(jī)類型砂質(zhì)土類自立性能較差的地層，應(yīng)盡量使用密閉型的盾構(gòu)施工。若為地下水較豐富且透水性較好的砂質(zhì)土，則應(yīng)優(yōu)先考慮使用泥水平

衡盾構(gòu)；對(duì)粘性土，則可首先考慮土壓平衡盾構(gòu)。砂礫和軟巖等強(qiáng)度

較高的地層自立性能較好，應(yīng)考慮半機(jī)械式或敞口機(jī)械式盾構(gòu)施工。

因在相同條件下，盾構(gòu)復(fù)雜，操作困難，造價(jià)高，反之，盾構(gòu)簡單，

制造使用方便，造價(jià)低。針對(duì)地下水條件，若其壓力值較高(大于0.1MPa),就應(yīng)優(yōu)先考

慮使用密封型的盾構(gòu)，以保證工程的安全，條件許可也可采用降水或

氣壓等輔助方法。對(duì)于礫徑較小的地層，可以考慮各種盾構(gòu)的使用。若礫徑較大，除自

立性能較好的地層可考慮采用手掘式或半機(jī)械式盾構(gòu)外，

一般應(yīng)使用

土壓平衡盾構(gòu)，若需采用泥水平衡盾構(gòu)的話，須增加一個(gè)鱷式碎石機(jī)，

在輸出泥漿前，先將大石塊粉碎。盾

構(gòu)

機(jī)

的

分

類

及

選

型2.

盾構(gòu)機(jī)選型的其它條件除了地質(zhì)條件以外的盾構(gòu)機(jī)選型的制約條件還很多，如工期、造價(jià)、環(huán)

境因素、基地條件等。工期制約條件因?yàn)槭志蚴脚c半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)使用人工較多，機(jī)械化程度低，所以施工進(jìn)度慢。

其余各類型盾構(gòu)機(jī)因?yàn)槎际菣C(jī)械化掘進(jìn)和運(yùn)輸，平均掘進(jìn)速度比前者快。造價(jià)制約因素一

般敞口式盾構(gòu)機(jī)的造價(jià)比密閉式盾構(gòu)機(jī)低，主要原因是敞口式盾構(gòu)機(jī)個(gè)象密

閉式盾構(gòu)機(jī)那樣有復(fù)雜的后配套系統(tǒng)，在地質(zhì)條件允許的情況下，從降低造價(jià)考慮，宜優(yōu)先選用敞口式盾構(gòu)機(jī)。>

環(huán)境因素的制約敞口型的盾構(gòu)機(jī)引起的地表沉降大于網(wǎng)格式盾構(gòu)，更大于密閉式的掘進(jìn)機(jī)。盾

構(gòu)

機(jī)

的

分

類

及

選

型盾

構(gòu)

機(jī)

的

分

類

及

選

型

基地條件的制約泥水平衡式的掘進(jìn)機(jī)必須配套大型的泥漿處理和循環(huán)系統(tǒng)，若需使用泥水平衡盾構(gòu)開挖隧道，就必須具備較大的地面空間。設(shè)計(jì)線路、平面豎向曲線形狀的制約若隧道轉(zhuǎn)彎曲率半徑太小，就需考慮使用中間鉸接的盾構(gòu)。將其分為前后鉸接的兩段，顯然

增加了施上中轉(zhuǎn)彎的靈活性。盾

構(gòu)

機(jī)

的

分

類

及

選

型3

.

輔助工法的使用掘進(jìn)機(jī)施工隧道的輔助工法一般有：壓氣法、降水法、

凍結(jié)法、注漿法等。前三種屬于物理方法，注漿法屬于化

學(xué)方法。這些方法也主要是用于保證隧道開挖而的穩(wěn)定，注漿法還能減少盾構(gòu)機(jī)開挖過程中引起的地表沉降。

一般

密閉式掘進(jìn)機(jī)使用最多的是注漿法。盾尾注漿用以填補(bǔ)建

筑間隙，以減少地面沉降。在地層自立性能差的情況下，

若采用手掘進(jìn)、半機(jī)械式或網(wǎng)格式掘進(jìn)機(jī)施工，就需采用

壓氣法輔助施工，以高氣壓保證開挖面的穩(wěn)定，在這一輔

助工法下，施工人員易患?xì)鈮郝殬I(yè)病。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在砂質(zhì)土

或砂礫層中施工時(shí)，可考慮使用降水的方法改變地層的物

理力學(xué)指標(biāo)，增加其自立性能，確保開挖面的穩(wěn)定。凍結(jié)

法的施工成本較高，

一般情況下不采用，但在長隧道的盾

構(gòu)對(duì)接中使用。判斷掘削面的穩(wěn)定狀況確認(rèn)n?種(ng<n?)方法輔助工法的種類及適用性校

核①壓氣工法②降水工法③注漿加固法

④凍結(jié)法綜合對(duì)比最后選定的盾構(gòu)工法土質(zhì)條件以外的條件：①二期、②機(jī)

長③沿線條件、④基地條件、⑤設(shè)計(jì)

路線、線形條件、⑥給排水條件、⑦動(dòng)力源條件、⑧近接條件、⑨其它。歸納土質(zhì)勘察結(jié)果①盾構(gòu)外徑②覆蓋土厚度、地下水位③土質(zhì)種類、土質(zhì)特性參數(shù)粒度(細(xì)粒組分含有率；均粒系數(shù));滲透系數(shù)

K、重度

y、粘聚力C、摩擦角中、抗壓強(qiáng)qu、

含水量W、孔隙罕n塑性指數(shù)I,

…

…。盾

構(gòu)

機(jī)

的

分

類

及

選

型4

.

盾構(gòu)工法的選定程序流程圖太沙基松弛土壓計(jì)算求出掘削面上的土壓，水壓根據(jù)表2.1篩選確定n種可行桂方法盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-始發(fā)(一)盾構(gòu)的始發(fā)盾構(gòu)隧道始發(fā)技術(shù)是盾構(gòu)法施工技術(shù)的關(guān)鍵，也是盾構(gòu)施工成

敗的一個(gè)標(biāo)志，

必須要全力做好。始發(fā)階段存在以下幾種特殊情況：(1)始發(fā)推進(jìn)前需鑿除車站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)(主要是處理鋼筋砼結(jié)構(gòu)),

鑿除圍護(hù)結(jié)構(gòu)后的土體在一定的時(shí)間段內(nèi)必須保持自穩(wěn)，不能有水土流失

；(2)始發(fā)階段盾構(gòu)機(jī)主體在始發(fā)導(dǎo)軌上不能進(jìn)行調(diào)向；(3)始發(fā)階段的姿態(tài)及地面沉降控制比正常推進(jìn)階段更困難；(4)始發(fā)期間一些設(shè)備如管片小車、管片吊機(jī)，包括出渣都不能正

常使用。有時(shí)也會(huì)存在盾構(gòu)機(jī)因?yàn)檐囌窘Y(jié)構(gòu)的原因而不能整機(jī)始發(fā)。綜上所述，盾構(gòu)在初始階段的施工難度很大。因此，應(yīng)確保盾構(gòu)連

續(xù)正常地從非(泥水)土壓平衡工況過渡到(泥水)土壓平衡工況，以達(dá)

到控制地面沉降，保證工程質(zhì)量等目的。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-始發(fā)始發(fā)技術(shù)包括(1)洞口端頭處理(軟土無自穩(wěn)能力的地層中);(2)洞門砼鑿除(主要針對(duì)鋼筋砼圍護(hù)結(jié)構(gòu));(3)盾構(gòu)始發(fā)基座的設(shè)計(jì)加工、定位安裝；(4)始發(fā)用反力架的設(shè)計(jì)加工、就位；(5)支撐系統(tǒng)、洞門環(huán)的安設(shè)；(6)盾構(gòu)組裝、盾構(gòu)始發(fā)方案；在盾構(gòu)始發(fā)之前，

一般要根據(jù)洞口地層的穩(wěn)

定情況評(píng)價(jià)地層，并采取有針對(duì)性的處理措

施。地層處理一般采取如“固結(jié)灌漿”、“冷凍法”措施進(jìn)行地層加固處理。選擇加

固措施的基本條件為加固后的地層要具備最

少一周的側(cè)向自穩(wěn)能力，且不能有地下水的

損失。常用的具體處理方法有攪拌樁、旋噴

樁、注漿法，SMW工法、冷凍法等。選擇哪

一種方法要根據(jù)地層具體情況而定，并且嚴(yán)

格控制整個(gè)過程。始發(fā)洞口的地層處理盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-始發(fā)盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-始發(fā)反力架、始發(fā)臺(tái)的安裝反力架、負(fù)環(huán)管片位置的確定依據(jù)反力架的位置確定主要依據(jù)洞口第一環(huán)管片的起始位置、盾構(gòu)的長度以及盾構(gòu)刀盤在始發(fā)前所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置確定。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-始發(fā)始發(fā)洞口維護(hù)結(jié)構(gòu)的切除·

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，

一般在始發(fā)前至少一個(gè)月開始洞口維護(hù)結(jié)構(gòu)的切除。

整個(gè)施工一般分兩次進(jìn)行，第一次先將圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體鑿除，只保

留維護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋保護(hù)層，在盾構(gòu)始發(fā)前將保護(hù)層混凝土鑿除。·在鑿除完最后一層混凝土之后，要及時(shí)檢查始發(fā)洞口的凈空尺寸，

確保沒有鋼筋、混凝土侵入設(shè)計(jì)輪廓范圍之內(nèi)?！?/p>

在盾構(gòu)出洞之前要在洞圈內(nèi)開探測孔，觀測槽壁后的土體是否穩(wěn)

定，有無泥水漏出。·

在盾構(gòu)出洞之前，需把洞圈封門破除。封門破除分二次，第一次

破除其厚度的一半。然后將槽壁剩下的部分分成九塊，在盾構(gòu)將

要出洞之前予以割除。·

破除方法：在洞圈外圍打設(shè)腳手架，在井上接兩臺(tái)空壓機(jī)，人工

用風(fēng)鎬采取從上到下的順序進(jìn)行鑿除。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

-

始發(fā)

第一次封門鑿除完畢后，將安裝洞圈防水裝置。

安裝順序：用行車吊著襪套，先從上向下安裝。

襪套安裝完畢后，再安裝鉸鏈板。在負(fù)環(huán)拼裝之前需事前將盾尾油脂填滿盾尾鋼絲束內(nèi)。此時(shí)負(fù)環(huán)拼裝完畢后，前期盾構(gòu)出洞準(zhǔn)備工作就緒。等待盾構(gòu)正式出洞在盾構(gòu)出洞之前，在洞圈內(nèi)左、右兩邊各焊接一段導(dǎo)向軌。此導(dǎo)向軌是基座軌道的延長線，但比基座軌道底2cm,

以免盾構(gòu)出洞刀盤旋轉(zhuǎn)碰到此導(dǎo)向軌。此導(dǎo)向軌的作用是為了防止盾構(gòu)進(jìn)入洞圈后，盾構(gòu)磕頭，盾尾下沉。盾構(gòu)出洞時(shí)要先將洞門鋼筋割除，分九大塊，從上向下進(jìn)行。為保護(hù)電焊工的人生安全，防止割除下來的砼塊砸傷人，在割除之前

先在洞圈上焊接安裝倒腳手架。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

-

始發(fā)

準(zhǔn)備工作就緒，開始割除洞門鋼筋。采用從下到上的方式分九塊上、中、下三部分割除。另外，要在割除塊處事先掛上鋼絲繩。下方鋼筋割除完后，為保證人員安全，電焊工需爬到事先搭設(shè)好的腳手架上在割除上方鋼筋，以免砼塊掉落砸傷人下部砼拉除后，先將第一層腳手架割除，電焊工爬到第二層腳手架上開始割除中部砼塊。以上述方法類推，直至全部砼分塊割除完畢。全部槽壁割除完畢后，要把最上方遺留的腳手架全部盡快割除。將洞圈臟物清理完畢，掉落的砼塊吊運(yùn)到旁邊，包括保護(hù)刀盤刀頭和防水裝置的方木。工作準(zhǔn)備就緒，盾構(gòu)開始推進(jìn)，向洞圈土體靠攏。在這期間，施工速度一定要快。在保證人員安全的情況下，盡量加快負(fù)環(huán)管片的拼裝速度，配合盾構(gòu)機(jī)以最快的速度靠近洞圈土體，防止土體暴露時(shí)間過長導(dǎo)致土體塌方。盾構(gòu)推進(jìn)過程中，當(dāng)負(fù)環(huán)管片脫離盾尾時(shí)，管片和盾構(gòu)基座間將產(chǎn)生一定間隙。為防止管片下沉導(dǎo)致環(huán)

縫開口，要在管片與盾構(gòu)基座間用錐木塞住。防止盾構(gòu)推進(jìn)導(dǎo)致管片標(biāo)準(zhǔn)塊產(chǎn)生外張現(xiàn)象，在管片兩邊各焊接一支撐柱。盾構(gòu)出洞是盾構(gòu)施工中非常重要的環(huán)節(jié)，也是危險(xiǎn)性最大的環(huán)節(jié)。所以，盾構(gòu)出洞最關(guān)節(jié)的是要快。因此在破除洞門之前所有工作都應(yīng)就緒，保證所有設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。各施工環(huán)節(jié)都應(yīng)配合

到位，力保盾構(gòu)順利靠上洞門土體。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-始發(fā)·

始發(fā)臺(tái)兩側(cè)的加固·

由于始發(fā)臺(tái)在盾構(gòu)始發(fā)時(shí)要承受縱向、橫向的推力以及約

束盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的扭矩。所以在盾構(gòu)始發(fā)之前，必須對(duì)始發(fā)臺(tái)

兩側(cè)進(jìn)行必要的加固?！?/p>

負(fù)環(huán)管片的拼裝類型在安裝井內(nèi)的負(fù)環(huán)管片的拼裝類型通常采取通縫拼裝，

主要是因?yàn)槎軜?gòu)井一般只有一個(gè)，在施工過程中要利用此

井進(jìn)行出渣、進(jìn)管片。所以采用通縫拼裝可以保證能及時(shí)、

快速的拆除負(fù)環(huán)管片?！?/p>

始發(fā)時(shí)盾構(gòu)姿態(tài)的控制主要通過盾構(gòu)機(jī)的推油缸行程來控制姿態(tài)?！な及l(fā)時(shí)盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)的控制在保證盾構(gòu)正常推進(jìn)的情況下，稍微降低總推力和刀盤扭矩?！?/p>

洞口注漿在盾尾完全進(jìn)入洞體后，調(diào)整洞口密封，進(jìn)行洞口注漿。漿

液不但要求順利注入，而且要有早期的強(qiáng)度?！し戳?、負(fù)環(huán)管片的拆除反力架、負(fù)環(huán)管片的拆除時(shí)間根據(jù)背襯注漿的砂漿性能參數(shù)

和盾構(gòu)的始發(fā)掘進(jìn)推力決定。

一般情況下，掘進(jìn)100M

以

上(

同時(shí)前50環(huán)完成掘進(jìn)7日以上),可以根據(jù)工序情況和工作整體安排，開始進(jìn)行反力架、負(fù)環(huán)管片拆除。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

-

始發(fā)

盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-始發(fā)常見問題處理加固效果不好·

端頭土體加固的效果不好是在始發(fā)過程中經(jīng)常遇到的問題。采取的主要措施是必須

根據(jù)端頭土體情況選擇合理的加固方法，

而且要加強(qiáng)過程控制，特別是要嚴(yán)格控制

一些基本參數(shù)。對(duì)于加固區(qū)與始發(fā)井間形

成的必然間隙要采取其它方式處理。·

開洞門時(shí)失穩(wěn)主要表現(xiàn)為土體坍塌和水土流失二種，其主要原因也是由端頭加固效

果不好所致。在小范圍的情況下可采用邊

破除洞門砼，邊利用噴素砼的方法對(duì)土體

臨空面進(jìn)行封閉。如果土體坍塌失穩(wěn)情況嚴(yán)重時(shí)，只有封閉洞門重新加固。開洞門時(shí)失穩(wěn)盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-始發(fā)盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-始發(fā)始發(fā)后盾構(gòu)機(jī)“叩頭”●始發(fā)推進(jìn)后，在盾構(gòu)機(jī)抵達(dá)掌子面及脫離

加固區(qū)時(shí)容易出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)“叩頭”的現(xiàn)象，

根據(jù)地質(zhì)條件不同有些可能出現(xiàn)超限的情

況。為此，通常采用抬高盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)姿

態(tài)、合理安裝始發(fā)導(dǎo)軌以及快速通過的方

法盡量避免“叩頭”或減少“叩頭”的影

響

。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-始發(fā)密封效果不好·

洞門密封的主要目的也是在始發(fā)掘進(jìn)階段

減少土體流失。當(dāng)洞門加固達(dá)到預(yù)期效果

時(shí)，對(duì)于洞門環(huán)的強(qiáng)度要求相對(duì)較低，否

則要在盾構(gòu)推進(jìn)前徹底檢查和確定洞門環(huán)

的狀況。在始發(fā)過程中若洞門密封效果不

好時(shí)可即時(shí)調(diào)整壁后注漿的配合比，使注

漿后盡早封閉，也可采用在洞門密封外側(cè)

向洞門密封內(nèi)部注快凝雙液漿的辦法解決?！?/p>

在很多情況下，始發(fā)階段由于自重及其他原因，盾尾一般都會(huì)出現(xiàn)失圓的情況，有

些可能達(dá)到10

CM

之多。可以采用盾構(gòu)機(jī)自

帶的整圓器進(jìn)行整圓，在必要的情況下，可采用錯(cuò)縫拼裝以保證在管片拼至隧道內(nèi)

時(shí)管片自身的橢圓度控制在誤差以內(nèi)。盾尾失圓盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-始發(fā)·

支撐系統(tǒng)失穩(wěn)：·

支撐系統(tǒng)在某些情況下由于盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)中的瞬時(shí)推力或扭

矩較大而產(chǎn)生失穩(wěn)，這樣將導(dǎo)致整個(gè)始發(fā)工作的失敗。對(duì)

于支撐系統(tǒng)的失穩(wěn)只能從預(yù)防角度進(jìn)行，同時(shí)在始發(fā)階段

對(duì)支撐系統(tǒng)加強(qiáng)監(jiān)測。·

地面沉降較大：·由于始發(fā)施工的特殊性，始發(fā)階段的地面沉降值均較大，因此在始發(fā)階段需盡早建立盾構(gòu)機(jī)的適合工況并嚴(yán)密注意

出土量及土壓情況，同時(shí)加大監(jiān)測頻率，控制地面沉降值。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

-

始發(fā)

·盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)成功主要由始發(fā)條件及始發(fā)施工技

術(shù)中每一環(huán)節(jié)的處理決定。在前期的地質(zhì)勘探，

特別是對(duì)端頭土體的液限、塑限、滲透系數(shù)、含水量等各種物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行全面的調(diào)查及評(píng)估

是相當(dāng)有必要的；同時(shí)應(yīng)對(duì)始發(fā)技術(shù)施工中的每一個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)全面、細(xì)致的控制，以確保各種處理措施達(dá)到預(yù)期效果。因?yàn)槭及l(fā)技術(shù)與各個(gè)工程

的始發(fā)條件息息相關(guān)，所以始發(fā)時(shí)每一個(gè)細(xì)節(jié)如采用什么端頭加固方式、連續(xù)墻破除方式、始發(fā)臺(tái)及反力架的定位等均需根據(jù)現(xiàn)場條件選擇最合適的方法。小

結(jié)盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-始發(fā)●盾構(gòu)接收(進(jìn)洞)階段掘進(jìn)是盾構(gòu)法隧道

施工最后一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。盾構(gòu)能否順利進(jìn)

洞關(guān)系到整個(gè)隧道掘進(jìn)施工的成敗。在盾

構(gòu)進(jìn)洞前后需做好充分的盾構(gòu)接收的準(zhǔn)備

工作，確保盾構(gòu)以良好的姿態(tài)進(jìn)洞，就位

在盾構(gòu)接收基座上。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)一接收

盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-接收·

盾構(gòu)到達(dá)前須慎重考慮的事項(xiàng)如下：·①選定加固工法加固到達(dá)部位近旁地層及設(shè)置出口密封圈?！?/p>

②為了確保盾構(gòu)機(jī)按規(guī)定計(jì)劃路線順利到達(dá)預(yù)定位置，需要認(rèn)真討論測定盾構(gòu)位置的方法和隧道內(nèi)外的聯(lián)絡(luò)方法。

·③討論低速推進(jìn)的起始位置、慢速推進(jìn)的范圍?！?/p>

④討論泥水盾構(gòu)泥水減壓的起始位置?！?/p>

⑤討論盾構(gòu)推進(jìn)到位時(shí)，由于推力的影響是否需要在豎井內(nèi)側(cè)井壁到達(dá)口處采取支護(hù)等措施?！?/p>

⑥討論掘削到達(dá)面的方法及其起始時(shí)間?！?/p>

⑦認(rèn)真考慮防止從盾構(gòu)機(jī)外殼板和到達(dá)面間的間隙涌水、涌砂的措施?！?/p>

⑧盾構(gòu)機(jī)停止推進(jìn)的位置的討論?！?/p>

⑨討論到達(dá)部位周圍的背后注漿工法。·

⑩應(yīng)周密的考慮拉出盾構(gòu)機(jī)到井內(nèi)時(shí)的盾構(gòu)承臺(tái)等臨時(shí)設(shè)備

的配備及設(shè)置狀況。盾構(gòu)進(jìn)洞土體加固盾構(gòu)進(jìn)洞區(qū)域土體加固一般與出洞區(qū)域土體加固是同

時(shí)進(jìn)行，對(duì)盾構(gòu)進(jìn)洞土體加固效果的檢驗(yàn)可參照對(duì)盾構(gòu)出

洞土體加固。盾構(gòu)接收基座設(shè)置盾構(gòu)接收基座用于接收進(jìn)洞后的盾構(gòu)機(jī)，由于盾構(gòu)進(jìn)

洞姿態(tài)是未知的。在盾構(gòu)接收(進(jìn)洞)前仍需復(fù)核接收井

洞門中心位置和接收基座平面、高程位置(一般以低于洞

圈面為原則),確保盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞后能平穩(wěn)、安全推上基座。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

-

接收

盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-接收進(jìn)洞前盾構(gòu)姿態(tài)監(jiān)控在盾構(gòu)進(jìn)洞前100環(huán)對(duì)已貫通隧道內(nèi)布置的平面導(dǎo)線控制點(diǎn)及高程水準(zhǔn)基點(diǎn)做貫

通前復(fù)核測量，是準(zhǔn)確評(píng)估盾構(gòu)進(jìn)洞前的

姿態(tài)和擬定進(jìn)洞段掘進(jìn)軸線的重要依據(jù)。復(fù)核數(shù)據(jù)應(yīng)通過反復(fù)比較，分析誤差是否

在允許偏差之內(nèi)，從而正確的指導(dǎo)進(jìn)洞段

盾構(gòu)推進(jìn)的方向。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-接收洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)鑿除(進(jìn)洞側(cè))盾構(gòu)進(jìn)洞前需對(duì)接收井內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)背水面鋼筋進(jìn)行割除及砼鑿除，通過打探孔實(shí)際驗(yàn)證

盾構(gòu)進(jìn)洞區(qū)域土體加固的效果。在洞門圍護(hù)結(jié)

構(gòu)鑿除后同樣需對(duì)其后土體自立性、滲漏等情況進(jìn)行觀察，判斷進(jìn)洞區(qū)域土體的實(shí)際加固效

果是否滿足盾構(gòu)安全進(jìn)洞的要求，否則應(yīng)采取

補(bǔ)救措施。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-接收盾構(gòu)接收進(jìn)洞盾構(gòu)接收(進(jìn)洞)準(zhǔn)備工作就續(xù)后，盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)，在前端刀盤露出土體直至盾構(gòu)殼

體順利推上接收基座的過程稱為“盾構(gòu)接收進(jìn)

洞”。該關(guān)鍵環(huán)節(jié)要重點(diǎn)做好以下工作：(1)觀察進(jìn)洞洞口有無滲漏的狀況，發(fā)現(xiàn)洞口滲

漏應(yīng)及時(shí)封堵。(2)及時(shí)安裝洞口拉緊裝置，并檢查其牢固性。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-接收進(jìn)洞前洞圈弧行鋼板的焊接·盾構(gòu)進(jìn)洞前，為了縮小盾殼與洞圈的間隙、便于

塞添海面及防止盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)洞圈產(chǎn)生出水、漏泥

等問題，在洞圈內(nèi)焊接一整環(huán)鋼板。在盾構(gòu)機(jī)靠

上此鋼板時(shí)，為確保鋼板順利外翻，在鋼板一圈

以10cm

間距開縫，縫深約10cm。·洞圈下部是盾構(gòu)進(jìn)洞的薄弱點(diǎn)，是最容易出現(xiàn)險(xiǎn)

情的部位，因此在洞圈底部鋼板內(nèi)、外層各加焊

一道擋泥板加焊在洞圈底部6

m弧度位置，距離洞

圈底部位置25cm處，10mm厚，高100mm,

內(nèi)弧鉉長2m

鋼板三道，間距20

cm用于盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)清

理盾構(gòu)底部的泥土便于盾構(gòu)順利騎上基座。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-接收·

洞門破除完畢后，盾構(gòu)開始推進(jìn)。由于刀盤已出洞圈前方

無土層存在故此時(shí)推進(jìn)無出土，每推進(jìn)1.2米應(yīng)立即拼裝

盡快完成，從而縮短進(jìn)洞時(shí)間防止發(fā)生意外。推進(jìn)至盾尾

還剩70

cm

在槽壁內(nèi)停止推進(jìn)盾構(gòu)一次進(jìn)洞結(jié)束?！ざ慈γ芊狻⒆{加固：·

一次進(jìn)洞后停止推進(jìn)立即安裝一整圈花紋鋼板，鋼板與洞

圈采用段焊，當(dāng)焊接完畢后用速凝水泥封堵弧形鋼板上的

所有間隙?！?/p>

此時(shí)洞圈封堵完畢，準(zhǔn)備開始進(jìn)行壁后注漿?！?/p>

隧道內(nèi)注漿的同時(shí)考慮到漿液有可能順著盾殼和管片間的

間隙流出，所以在鋼板上下左右4個(gè)位置開設(shè)注漿孔在必

要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)壓漿，漿液達(dá)到設(shè)定強(qiáng)度時(shí)開始二次進(jìn)洞?！?/p>

為防止盾構(gòu)完全進(jìn)洞后，千斤頂離開管片，管片反作

用力的釋放而拉開管片間的間隙，造成滲漏水現(xiàn)象，

在管片的縱向螺栓上焊接4根拉桿，上部焊接兩根，

左右腰部各焊接一根.·

把最后20環(huán)管片連接

一

起，先連接547環(huán)到561

環(huán)，為保險(xiǎn)起見此后每拼裝好一環(huán)就焊拉桿連接.管

片脫出盾尾后，螺栓有可能松動(dòng)也會(huì)造成滲漏水現(xiàn)象，

所以要加強(qiáng)對(duì)螺栓復(fù)緊、補(bǔ)緊。(注：拉桿材料為10

號(hào)槽鋼)防止管片被拉開的措施盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-接收盾構(gòu)正常推進(jìn)階段是千斤頂頂住管片向前前進(jìn)，而此次推進(jìn)

已無管片。故使用頂管法，在千斤頂與管片之間加頂管使盾

構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)。當(dāng)推進(jìn)至盾尾離槽壁3.5米處停止推進(jìn)，(共推進(jìn)4.2

米)二次進(jìn)洞結(jié)束。二次進(jìn)洞后同一次進(jìn)洞相同，用弧型鋼板焊接一圈，當(dāng)焊接

完畢后用速凝水泥封堵弧形鋼板上的所有間隙，開始進(jìn)行注

漿加固。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-接收

·存在的問題土壓平衡盾構(gòu)施工成功的關(guān)鍵之—是合理進(jìn)行土

壓力管理，使開挖面保持穩(wěn)定。為保證密封艙內(nèi)的土

壓力能夠真實(shí)反映，需要要將開挖面切削下來的土體

在密封艙內(nèi)調(diào)整成一種“塑性流動(dòng)狀態(tài)”的土體。如

果地層是淤泥質(zhì)枯土層的話，只要在密封艙內(nèi)通過旋

轉(zhuǎn)翼板攪拌，就可滿足這種狀態(tài)順利進(jìn)行施工。但是，

如果地層是粘粒(粒徑小于0.005

mm)

的含量較少(小

于10%)的卵石層、砂土地層、粉土層、風(fēng)化巖地層，進(jìn)入密封艙的土體就很難形成這種“塑性流動(dòng)狀態(tài)”,

從而給土壓力保持帶來困難，導(dǎo)致施工出現(xiàn)以下問題。砂性地層中盾構(gòu)推進(jìn)的影響盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-沙性土中盾構(gòu)推進(jìn)

①開挖面失穩(wěn)當(dāng)盾構(gòu)開挖面中心水、土壓力與盾構(gòu)機(jī)密封艙內(nèi)壓力

無法平衡的時(shí)候，將產(chǎn)生開挖面失穩(wěn)。土壓平衡盾構(gòu)在砂

性土層中施工時(shí)，由于砂性土流動(dòng)性極差，切削下來的土

體并不能充滿整個(gè)密封艙，進(jìn)入艙內(nèi)砂性土大顆粒沉積在

密封艙的底部，而細(xì)小顆粒浮在上層，出現(xiàn)分層離析、表

層失水、開挖面上部的土壓力無法被艙內(nèi)壓力平衡，發(fā)生

土體失穩(wěn)。高水頭壓力下，大刀盤切削振動(dòng)可能引起工作面附近

砂土液化，孔隙水壓力上升，有效應(yīng)力減小，抗剪強(qiáng)度降

低甚至喪失。液化引起的管涌流砂使工作面失去穩(wěn)定平衡。

土體失穩(wěn)將引起大幅度的地層位移，使得相鄰的建、構(gòu)筑

物產(chǎn)生差異沉降，管線破裂，地表發(fā)生大范圍沉陷，造成

巨大的經(jīng)濟(jì)損失。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-沙性土中盾構(gòu)推進(jìn)

產(chǎn)生開挖面穩(wěn)定問題的原因如下：土壓平衡式盾構(gòu)是

將開挖下來的土料泥土化，由刀盤上輪輻開孔進(jìn)入開挖面

后的密封艙，通過施加適當(dāng)?shù)耐翂毫Σ⒖刂瞥鐾亮?，使?/p>

封艙土體擠壓密實(shí)，保持與工作面水、土體側(cè)壓力動(dòng)態(tài)平

衡，開挖面處于穩(wěn)定狀態(tài)。要保證開挖面的穩(wěn)定必須注意以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：首先，

盾構(gòu)施工過程中必須在開挖面和隔板之間充滿土料，這里

土料是作為一種荷載傳遞的介質(zhì)，將密封艙的壓力由刀盤

上的開孔傳遞到開挖面上，以維持工作面的穩(wěn)定；其次，

在盾構(gòu)推進(jìn)挖土和管片拼裝過程中，始終保證盾構(gòu)機(jī)密封

艙內(nèi)壓力孔始終略微大于正面主動(dòng)側(cè)壓力PS

和水壓力Pw

之

和

。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-沙性土中盾構(gòu)推進(jìn)

土壓平衡式盾構(gòu)在砂性土層中比較容易

喪失穩(wěn)定性主要是由于砂性土、砂質(zhì)粉土等

土層由于土的滲透性好，受擾動(dòng)后產(chǎn)生水土

分離流出，土與水不能形成具有一定流動(dòng)性

的土料，無法完全充滿開挖面與隔板之間的

土艙，致使在開挖面上局部區(qū)域壓力不平衡

從而導(dǎo)致工作面失穩(wěn)。由此可見要保證土壓

平衡式盾構(gòu)在砂性土等特殊土層中施工時(shí)工

作面的穩(wěn)定，應(yīng)當(dāng)增加砂性土的保水性，改

善其流動(dòng)性。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-沙性土中盾構(gòu)推進(jìn)盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-沙性土中盾構(gòu)推進(jìn)②盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)周圍土體發(fā)生液化導(dǎo)致土體沉降雖然土壓平衡盾構(gòu)施工時(shí)不會(huì)對(duì)盾構(gòu)周圍土體造成影響，但在砂性土等粘粒含量較

少的特殊土層中的盾構(gòu)推進(jìn)過程會(huì)發(fā)生一個(gè)

特殊現(xiàn)象，尤其是顆粒級(jí)配不理想和相對(duì)密

度較小的土層中容易發(fā)生液化。由于粉細(xì)砂層顆粒與顆粒之間吸引力相對(duì)很小，幾乎沒有連接，且含水量較高，

所以在循環(huán)荷載作用的一開始，就產(chǎn)生一個(gè)較大的瞬間變形。主要原因是顆粒受

到擠壓后，孔隙體積被壓縮，孔隙比減小，此時(shí)部分有效應(yīng)力發(fā)生轉(zhuǎn)移，由超孔

隙水壓力來承擔(dān)，土骨架強(qiáng)度降低，土體產(chǎn)生殘余變形。當(dāng)施加的動(dòng)應(yīng)力小于臨

界動(dòng)應(yīng)力時(shí)，隨著振動(dòng)時(shí)間的增長，土體顆粒經(jīng)過不斷調(diào)整，已能夠適應(yīng)變化了

的壓力環(huán)境，此時(shí)變形已趨于緩和，這是一個(gè)結(jié)構(gòu)再造階段。最后，當(dāng)振動(dòng)時(shí)間

繼續(xù)增長時(shí)，土體結(jié)構(gòu)差異性調(diào)整已不明顯，結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化大多趨于平緩，新

的結(jié)構(gòu)體系已基本形成；在壓力的進(jìn)一步作用下，新體系的結(jié)構(gòu)要素僅做適當(dāng)調(diào)

整以求得更加鞏固的平衡結(jié)構(gòu)。這時(shí)的永久變形值基本上已趨于穩(wěn)定。但是當(dāng)施

加的動(dòng)應(yīng)力大于臨界動(dòng)應(yīng)力時(shí)，隨著振動(dòng)次數(shù)增多，土體結(jié)構(gòu)經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)

整仍不能適應(yīng)新的壓力環(huán)境，而在這過程中，孔隙水壓力不斷上升，有效應(yīng)力不

斷下降，最后導(dǎo)致土體強(qiáng)度喪失，也即粉細(xì)砂層達(dá)到了液化狀態(tài)。在砂性土層中盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，因盾構(gòu)前進(jìn)、盾構(gòu)內(nèi)部設(shè)備的振動(dòng)和其他等因素，

容易使周圍的砂土發(fā)生液化，這在推進(jìn)速度較慢和推進(jìn)持續(xù)時(shí)間較長等情況下更

加明顯。砂土發(fā)生液化后，不可避免地造成土體的沉降。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-沙性土中盾構(gòu)推進(jìn)

密封艙內(nèi)砂土積聚，切削推進(jìn)困難土壓平衡式盾構(gòu)穿越砂性土地層時(shí)，若砂土中含有少量粘粒，則在盾構(gòu)密封艙內(nèi)的壓力較高時(shí)，渣土往往無法順利排出，在這樣的情況下如果繼續(xù)強(qiáng)行推進(jìn)，那么密封艙內(nèi)的砂粒失水固結(jié)越壓越緊，將會(huì)使千斤頂?shù)捻斖屏υ黾?，刀盤的扭

矩變大盾構(gòu)無法正常推進(jìn)，甚至?xí)沟毒邠p傷，主軸承斷裂，盾構(gòu)嚴(yán)重?fù)p傷。上海地鐵明珠二期I臨平路—溧陽路區(qū)間盾構(gòu)隧道，在粉砂地層中施工，盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)

遇到這個(gè)問題，密封艙的閉塞密封艙內(nèi)壓力失控、扭矩變大、盾構(gòu)推進(jìn)困難，同時(shí)還引起較大的地層位移和地表沉降。密封艙閉塞問題產(chǎn)生原因：土壓平衡式盾構(gòu)在砂性土層中掘進(jìn)時(shí)，密封艙壓力較在粘性土中掘進(jìn)時(shí)高。含有少量粘粒的砂性土經(jīng)刀盤切削進(jìn)入密封艙后，由于

砂性土本身具有較大的內(nèi)摩擦力，加上少量粘粒所提供的粘結(jié)力，使得渣土在較高的密封艙壓力作用下，發(fā)生應(yīng)力重分布，在螺旋出土器的進(jìn)出口附近容易產(chǎn)生拱作用，拱外渣土無法進(jìn)入出土器，造成密封艙閉塞。消除密封艙閉塞現(xiàn)象的關(guān)鍵在于消除壓力拱，參照普氏理論，壓力拱形成的一個(gè)重要原因就是松散體之間存在較大摩擦力和粘結(jié)力，因而應(yīng)當(dāng)從降低渣土的內(nèi)摩擦角著手考慮。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-沙性土中盾構(gòu)推進(jìn)

④艙內(nèi)泥砂“結(jié)餅”當(dāng)土壓平衡式盾構(gòu)在粘聚力和內(nèi)摩擦角都比較大的土層中

施工時(shí)，在密封艙內(nèi)，主軸承附近的土體往往會(huì)排水固結(jié)，形

成餅狀，若不及時(shí)采取措施，結(jié)餅的范圍將不斷的擴(kuò)大，最終

充滿整個(gè)密封艙，使得刀盤扭矩增大、切削困難甚至無法進(jìn)行。

2002

年，深圳地鐵一期工程就遇到了這樣的問題，最后不得不停止推進(jìn)，打開密封艙人工處理，由此引起了臨近建筑物沉

降，地表塌陷，對(duì)工程的影響巨大。密封艙結(jié)餅現(xiàn)象問題產(chǎn)生原因：在礫質(zhì)粘性土等同時(shí)具有

較大的粘聚力和內(nèi)摩擦角的土層中進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，由于刀盤

轉(zhuǎn)動(dòng)較慢，密封艙中的土體受到的攪拌作用的影響由周邊向中

間遞減，在密封艙主軸處的土體基本上只受到沿盾構(gòu)軸向的壓

力，在此荷載下，渣土中的孔隙水排出，發(fā)生固結(jié)，形成泥餅。

若不及時(shí)處理，泥餅將向周邊不斷擴(kuò)大直至充滿整個(gè)密封艙。與密封艙閉塞現(xiàn)象相似，引起結(jié)餅現(xiàn)象的關(guān)鍵在于礫質(zhì)粘性土

本身所具有的較大的粘聚力和內(nèi)摩擦角，如何降低渣土的粘聚

力和內(nèi)摩擦角是解決結(jié)餅問題的核心。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-沙性土中盾構(gòu)推進(jìn)

⑤排土口噴涌，污染盾構(gòu)作業(yè)面通常情況下，在螺旋出土器的出口處，所排出的渣土中的水

的壓力為零，渣土在自重作用下落入傳輸帶，然而在滲透性較大

的砂性土中施工時(shí)，密封艙和排土器內(nèi)的土體不能完全有效地抵

抗開挖面上較高的水壓力，會(huì)在螺旋出土器的口部產(chǎn)生噴涌。采

用土壓平衡式盾構(gòu)施工的深圳地鐵曾經(jīng)遇到過這樣的問題，廣州

地鐵施工中也出現(xiàn)過因?yàn)閲娪慷鴩?yán)重影響施工工期的情況。噴涌發(fā)生問題產(chǎn)生原因：盾構(gòu)正面的砂土中的水頭壓力所產(chǎn)

生的向螺旋出土器出口的滲流力經(jīng)過密封艙以及螺旋出土器過程

的水頭損失，還會(huì)在螺旋出土器的出口產(chǎn)生噴涌。噴涌發(fā)生的主體是強(qiáng)度較低的擾動(dòng)土，發(fā)生路徑是筒狀的螺

旋出土器，而且土體本身處于運(yùn)動(dòng)中，只是由于運(yùn)動(dòng)的速度和壓

力失控發(fā)生的現(xiàn)象。噴涌發(fā)生的關(guān)鍵是砂性土具有良好的滲透性，

不能對(duì)流經(jīng)的水造成較大的水頭損失。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-沙性土中盾構(gòu)推進(jìn)管片分類·

管片寬度為1.2m,

厚度為350mm;·

隧道拼裝形式一般

分為以下三種：·

1、通縫拼裝；·

2、錯(cuò)縫拼裝；盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝·

管片類型：·鋼管片·鋼筋混凝土管片盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝

技術(shù)名詞解釋管片端頭—每塊管片的二個(gè)縱向端面；張角——兩塊管片端面接頭縫在徑向向外張開稱外張角，反之稱內(nèi)張角；喇叭——兩塊管片端面接頭縫在縱向向推進(jìn)方向張開叫前喇叭，反之稱后喇叭；

踏步——前后兩環(huán)管片內(nèi)弧面的不平整度；縱向螺栓——環(huán)與環(huán)之間的連接螺栓；環(huán)向螺栓—同一環(huán)管片塊與塊之間的連接螺栓；端肋——管片中每塊管片兩端頭的肋板；環(huán)肋——管片環(huán)向的肋板；縱肋——管片在縱向的加勁肋；橢圓度—圓環(huán)垂直、水平兩直徑之差值；超前——指圓環(huán)環(huán)面與推進(jìn)設(shè)計(jì)軸線垂直度的誤差，有上、下超前和左、右超前之分?！?/p>

隧道管片成環(huán)后，其管片外徑為

6200

mm,

內(nèi)徑為5500

mm;

(指單圓隧道，盾構(gòu)直徑為6340mm)管片外徑(6200mm)管片內(nèi)徑(5500mm)管片成環(huán)后的尺寸盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝

盾殼(6340mm)管片堆場放置移動(dòng)遮雨棚；可以在雨天中用來遮雨，并在雨天中可進(jìn)行管片涂料工作管片遮蓋防雨油布·

在下雨天中，用油布遮蓋管片，對(duì)管片的止水帶起保護(hù)作用；·

止水帶遇水膨脹，失去止水作用；·管片進(jìn)場必須對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收，保

證管片質(zhì)量，對(duì)管片的生產(chǎn)日期

和養(yǎng)護(hù)期、合格證進(jìn)行校對(duì)·管片吊卸必須小心輕放，防止管

片被撞壞，影響管片的質(zhì)量管片防雨設(shè)施：·管片堆放時(shí)，管片與管片之間必

須防止枕木，防止管片受力不均，

使管片產(chǎn)生裂縫·管片的堆放高度不得高于3塊管

片的高度管片進(jìn)場驗(yàn)收盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝

·盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)時(shí)，必須壓注同步注漿漿

液，控制地面的沉降；·管片與盾構(gòu)間的建筑間隙，由單液漿對(duì)

其進(jìn)行有效的填充，減小盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)對(duì)

地面管線、建筑物的影響?！げ⑦M(jìn)行漿液稠度測試，測試值為9～11。水平運(yùn)輸管片水平運(yùn)輸靠電機(jī)車進(jìn)行水平運(yùn)輸；運(yùn)輸至車架內(nèi)，井下施工人員使用車架內(nèi)的單、雙軌梁對(duì)管片進(jìn)行調(diào)運(yùn)、安放；·單液漿的材料：1、黃砂2、水泥3、粉煤灰4、膨潤土5、水同步注漿拌漿作業(yè)盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝·同步注漿可以對(duì)管片的環(huán)與環(huán)之間的高差進(jìn)行有效的控制，以免管片推出盾

管片尾后管片下沉或上浮量過

L2大，引起管片碎裂?！と鐖D所示

32同步注漿的作用盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝建筑間隙盾殼31盾構(gòu)同步注漿孔位置·盾構(gòu)注漿孔一般分為6個(gè)

注漿點(diǎn)，可以隨時(shí)根據(jù)管

片姿態(tài)與盾構(gòu)姿態(tài)對(duì)盾構(gòu)

的注漿點(diǎn)進(jìn)行更換。·

如圖所示B1B2盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝

·

通縫拼裝：各環(huán)管片的縱縫對(duì)齊的拼裝方法，這種拼裝方法在拼裝時(shí)定位容易，縱向螺栓容易穿進(jìn)，拼裝施工應(yīng)力小，但容易產(chǎn)

生環(huán)面不平，并有較大累計(jì)誤差，導(dǎo)致環(huán)向螺栓很難穿進(jìn)，環(huán)縫

壓密量不夠?！ゅe(cuò)縫拼裝：錯(cuò)縫拼裝即前后環(huán)管片的縱縫錯(cuò)開拼裝，一般錯(cuò)開

1/2～1/3塊管片弧長，用此法建造的隧道整體性好，拼裝施工應(yīng)

力大，縱向穿螺栓困難，縱縫壓密差。但環(huán)面較平正，穿環(huán)向螺栓比較容易。管片拼裝形式·

一般分為三種：1、為通縫拼裝；2、錯(cuò)縫拼裝；管片拼裝的特點(diǎn)盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝

成環(huán)隧道的直徑`·

成環(huán)管片外徑為06200mm;·

成環(huán)管片的內(nèi)徑為

95500mm;·

管片拼裝成環(huán)一共由6塊管片組成：1塊落底塊D塊、

2塊標(biāo)準(zhǔn)塊B1、B2塊、2塊鄰接塊L1、L2塊、1塊

封頂塊F塊?！?/p>

如右圖所示·

紅色為外徑；·

藍(lán)色為內(nèi)徑；(廠)(L2

)

(L1

)管片內(nèi)徑管片外徑(31)(32

)())盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝·

管片拼裝順序一般為：先

下后上的拼裝順序；·

第一步：拼裝落底塊D塊；·

第二步：拼裝標(biāo)準(zhǔn)塊B1

、

B2,

左右交叉；·

第三步：拼裝鄰接塊L1

、

L2左右交叉；第四步：拼

裝封頂塊F,

縱向插入；(L1

)(B1

)(

D

)管片拼裝順序盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝(L2)(B2

)成環(huán)后管片位置(B1

)第二步

(F

)(L2%

(L1

)(

B1(B2)第四步(

D

)第一步(L1

)第三步盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝

拼裝標(biāo)準(zhǔn)塊拼裝落底塊拼裝封頂塊拼裝鄰接塊管片拼裝順序示意圖(

D)(

D

)(B2

)·

管片拼裝前，盾尾夾倉必須清理干凈，里面不能有管片碎裂或小石塊，以免使落底塊拼裝時(shí)，無法使其與上一環(huán)管片環(huán)面相平；·

管片拼裝時(shí)，檢查管片的止水帶有無脫落的現(xiàn)象，以免在管片拼裝時(shí)翻到槽外，使與前一環(huán)的環(huán)面不密貼，引起管片的滲漏水現(xiàn)象；·

檢查管片的環(huán)面是否平整，如果不平整，應(yīng)用及時(shí)采用黏貼楔子，對(duì)其進(jìn)行管片的糾偏；·

一般楔子的厚度分為種：1mm、2mm、3mm;

楔子的黏貼量一般最厚為6mm,

并且在黏貼時(shí)在膨脹止水帶上多黏貼一條紅色止水條，楔子的黏貼一

般以階梯式進(jìn)行黏貼，楔子的黏貼不易過厚，以免使管片產(chǎn)生裂縫，影響隧

道質(zhì)量；封頂塊F

塊的拼裝·

拼裝封頂塊F塊，為縱向插入式；·

在其左右兩側(cè)涂刷潤滑劑，使在插入時(shí)不會(huì)過緊，使止水帶向外逃出，影響

下一環(huán)管片的拼裝；止水帶外逃直接影響下一環(huán)管片在拼裝時(shí)管片鄰接塊L1、L2

兩角部容易碎裂，并引起管片滲漏水；拼裝前的準(zhǔn)備盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝

管片的超前量直接控制著整條隧道的質(zhì)量，管片的超前量一般由井下測量人員使用垂線對(duì)其進(jìn)行垂吊，并計(jì)算出管片的超前

量；施工隊(duì)按照管片的實(shí)際超前量與設(shè)計(jì)超前量并與盾構(gòu)機(jī)現(xiàn)在的盾構(gòu)姿態(tài)，對(duì)管片的超前量做出相應(yīng)的調(diào)整；如果實(shí)際管片

的超前量比設(shè)計(jì)超前量過多，并且落低塊已經(jīng)與盾殼相碰，那么

此時(shí)應(yīng)對(duì)管片做下超，相反為上超，如果管片標(biāo)準(zhǔn)塊B1

與盾殼

相碰或間隙過小，那么管片應(yīng)做右超，相反為左超。如果管片的楔子不及時(shí)跟上，會(huì)引起在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)管片外弧被盾殼拉壞，引起管片的滲漏水。管片超前量的制作盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝管片超前量的制作·施工隊(duì)根據(jù)隧道的設(shè)計(jì)軸

線、管片的設(shè)計(jì)超前量、

盾構(gòu)目前的盾構(gòu)姿態(tài)與井

下實(shí)測管片的超前量相比

較，制定出下一步管片楔

子的粘貼量；·并由管片涂料人員按照施工

隊(duì)的要求，并按照楔子粘貼

示意圖進(jìn)行粘貼楔子；盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝環(huán)向錯(cuò)縫

縱、環(huán)向錯(cuò)縫AD

·縱向錯(cuò)縫上超前下超前·

管片的超前量是非常重要

的，它控制著整條隧道的

質(zhì)

量

；·

管片超前量由井下測量人

員對(duì)其進(jìn)行測量計(jì)算；·

使

用5.5m的錘球?qū)芷?/p>

超前量進(jìn)行垂吊；·

管片的環(huán)面垂直于設(shè)計(jì)軸

線；量測位置管片超前量的測量盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝管片超前量示意圖·

1、當(dāng)隧道管片高程處于超標(biāo)時(shí)，隧道管片就利用楔子對(duì)管片高程進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整；·

2、管片的高程、平面標(biāo)準(zhǔn)為±5mm,超出±5mm為超標(biāo)；·3、楔子的粘貼制作以階梯式進(jìn)行粘貼，使管片拼裝后，在推進(jìn)時(shí)，所受到的頂力均勻，不宜出現(xiàn)裂縫或滲漏水現(xiàn)象；管片的超前量示意圖盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝(F

)

(F

)管片超前量示意圖盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝

(F

)

(F

)管片環(huán)面錯(cuò)位糾偏·

對(duì)于管片十字縫錯(cuò)位，將采用楔子對(duì)其進(jìn)行環(huán)面糾偏；·楔子的厚度一般為3mm

、2mm

、1mm;盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝縱向錯(cuò)縫D

·

D

·環(huán)向錯(cuò)縫口D縱、環(huán)向錯(cuò)縫呂

呂

呂呂后喇叭DD推進(jìn)方向D·①2

2

前喇叭盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝

管片環(huán)面的狀態(tài)主要有以下幾種：封頂塊前突向下踏步(右)

向上踏步(左)下超前(右超前)

上超前(左超前)環(huán)面不平或縱縫前后喇叭千斤頂楔子的特性·

一般楔子的厚度分為種：1

mm

、2mm

、3mm;·

楔子的粘貼量一般最厚為6mm,

并且在粘貼時(shí)在膨脹止水帶上

多粘貼一條紅色止水條，楔子的粘貼一般以階梯式進(jìn)行制作，楔

子的粘貼不易過厚，以免使管片受力后，因受力不均勻而產(chǎn)生裂

縫，影響隧道質(zhì)量；·

管片十字縫錯(cuò)位糾偏應(yīng)把楔子粘貼于管片的側(cè)面，根據(jù)十字縫錯(cuò)

位的大小，進(jìn)行調(diào)整楔子的粘貼量和粘貼部位；防止管片拼裝成

環(huán)后出現(xiàn)喇叭口楔子粘貼盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-管片拼裝盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-開倉作業(yè)

盾構(gòu)開艙作業(yè)·

應(yīng)建立完善的開艙控制程序，嚴(yán)格開艙管理，

確保開艙施工安全?！?/p>

開艙管理應(yīng)遵循下列原則：(1)

合理制定開艙里程、地層預(yù)處理方案等

開艙計(jì)劃；(2)

開艙條件應(yīng)安全、可靠；(3)

盡可能減少對(duì)地面環(huán)境影響；(4)

開艙作業(yè)應(yīng)連續(xù)，快進(jìn)、快出。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-開倉作業(yè)

·開艙程序控制為使開艙作業(yè)有序地進(jìn)行，應(yīng)制定開艙作業(yè)程序，并建立相

應(yīng)的簽認(rèn)制度。(1)

開艙準(zhǔn)備工作確認(rèn)為保證開艙作業(yè)的連續(xù)、快速，必須做好充分的準(zhǔn)備，準(zhǔn)備工作包括預(yù)計(jì)更換刀具準(zhǔn)備、開艙作業(yè)工具準(zhǔn)備、洞內(nèi)風(fēng)水電準(zhǔn)備等。準(zhǔn)備工作由專人負(fù)責(zé)，完成后由相關(guān)工程師確認(rèn)，機(jī)電總

工程師審核；(2)開艙位置確定根據(jù)開艙計(jì)劃，必須在盾構(gòu)到達(dá)既定里程后方可進(jìn)行開艙作業(yè)。開艙位置由土木工程師確認(rèn)，土木總工程師審核。通過簽認(rèn)

后即可打開艙門；(3)

工程地質(zhì)確認(rèn)開艙后先按要求對(duì)土艙進(jìn)行冷卻與空氣置換，然后由有經(jīng)驗(yàn)

的地質(zhì)工程師判斷工作面的地質(zhì)條件，仔細(xì)觀察后簽署意見，并由土木總工程師進(jìn)行審核確認(rèn)。確認(rèn)安全后其他人員方可進(jìn)入土

艙執(zhí)行下一步作業(yè)；盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-開倉作業(yè)

(4)

刀具檢查與處理方案確定由具有刀具管理經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械工程師對(duì)刀具進(jìn)行檢查，做好

記錄，并由機(jī)電總工程師進(jìn)行審核確認(rèn)，制定刀具處理方案。由土木工程師對(duì)工作面穩(wěn)定情況進(jìn)行進(jìn)一步判斷后，決定

是否可進(jìn)行既定方案的刀具處理施工。進(jìn)行刀具處理的過程中，

必須有一名土木工程師不間斷地對(duì)工作面穩(wěn)定情況進(jìn)行觀察；(5)

刀盤清理及艙門關(guān)閉確認(rèn)刀具處理完畢關(guān)閉艙門前對(duì)土艙及刀盤前方進(jìn)行全面的檢

查，避免工具、雜物遺留在內(nèi)。檢查完畢由當(dāng)班班長簽認(rèn)，負(fù)

責(zé)機(jī)械工程師確認(rèn)，確認(rèn)后關(guān)閉艙門，艙門關(guān)閉情況由負(fù)責(zé)機(jī)

械工程師確認(rèn)，機(jī)電總工程師審核。完成后及時(shí)恢復(fù)掘進(jìn)施工。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-開倉作業(yè)·

安全保障措施與安全事故搶救(1)

開艙安全保障措施開艙作業(yè)必須在既定的位置進(jìn)行，如果因施工需要必須

在其他位置進(jìn)行開艙作業(yè)時(shí)，必須充分分析并報(bào)業(yè)主及監(jiān)理

同意后，由項(xiàng)目經(jīng)理及總工程師決定；開艙作業(yè)的一切準(zhǔn)備工作必須提前做好，

一旦開艙必須保證

作業(yè)立即開始；開艙必須在掘進(jìn)停止后立即進(jìn)行。在作業(yè)過程中必須由專人負(fù)責(zé)觀察工作面穩(wěn)定情況，

一

旦發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)撤出施工人員，并關(guān)閉艙門。坍塌發(fā)生時(shí)，

必須立即封堵工作面或恢復(fù)掘進(jìn)；做好開艙作業(yè)組織，確保施工的有序、連續(xù)，盡快完成施

工

。盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)-開倉作業(yè)

(2)安全事故搶救組織成立安全事故領(lǐng)導(dǎo)小組，做好后勤保障與突發(fā)事故

的處理、搶救準(zhǔn)備；組織有醫(yī)護(hù)人員參加的搶救小組；施工現(xiàn)場配備急救醫(yī)藥與器械，醫(yī)護(hù)人員在現(xiàn)場值班；

在施工現(xiàn)場規(guī)劃與建立安全事故搶救通道，確保在緊急情況

下能及時(shí)疏散人員。一、盾構(gòu)法施工的原理及方法1.盾構(gòu)法的基本含義盾構(gòu)施工法是“使用盾構(gòu)機(jī)在地下掘進(jìn)，在護(hù)盾

的保護(hù)下，在機(jī)內(nèi)安全的進(jìn)行開挖和襯砌作業(yè)，從而

構(gòu)筑成隧道的施工方法”。按照這個(gè)定義，盾構(gòu)施工

法是由穩(wěn)定開挖面、盾構(gòu)機(jī)挖掘和襯砌三大部分組成。盾構(gòu)法施工的概貌如圖5-5-1所示。在隧道的一端

建造豎井或基坑，將盾構(gòu)安裝就位，盾構(gòu)從豎井或基

坑的墻壁開孔出發(fā)，在地層中沿著設(shè)計(jì)軸線，向另一

豎井或基坑的孔壁推進(jìn)。碴土儲(chǔ)艙和料龍門吊車

泥漿處理設(shè)豎井車站電瓶

車盾構(gòu)推進(jìn)中所受到的地層阻力，通過盾構(gòu)千斤頂傳

至盾構(gòu)尾部已經(jīng)拼裝好的襯砌管片上。盾構(gòu)機(jī)是這種

施工方法中主要的施工機(jī)具。圖5-5-

1

盾構(gòu)法施工概貌圖斗車泥漿注入車管片運(yùn)輸車螺旋輸送機(jī)皮帶運(yùn)輸機(jī)

盾構(gòu)機(jī)(2)壓力艙

(4)推進(jìn)裝

(6)附屬裝置千斤頂選總推力盾尾止水裝置

力測

攪拌系統(tǒng)型和配置千斤頂行程測量裝置壓力控制

工作速度

壓力墊

開挖面崩壞后方臺(tái)車安全鎖

探測裝置試壓超挖裝置軸承止水帶

潤滑裝置

加漿裝置刀頭

攪拌裝置旋轉(zhuǎn)速度

旋轉(zhuǎn)力矩

排漿管路/

接頭裝置形式支承方式

排土器(1)刀

盤

(3)排土、排泥系統(tǒng)

(5)管片組裝裝(7)油壓裝置3.

密封式(平衡)盾構(gòu)機(jī)的組成油壓機(jī)油真圓保護(hù)盾構(gòu)機(jī)通用裝置盾構(gòu)機(jī)組成壁后注漿裝置刀盤開口鎖定裝置油壓管路加漿系統(tǒng)起重臂油壓機(jī)2.盾構(gòu)施工的特點(diǎn)·

對(duì)周圍環(huán)境的影響較小·

占用的施工場地小·

對(duì)鄰近建筑物的影響小·

盾構(gòu)機(jī)是根據(jù)每一施工區(qū)段設(shè)計(jì)的專用設(shè)備·

盾構(gòu)施工不可退后·

對(duì)施工的要求精度高5.盾構(gòu)機(jī)和盾構(gòu)法的發(fā)展史初期的盾構(gòu)法是用手掘式或機(jī)械開挖式盾構(gòu)機(jī)，

結(jié)合使用壓氣施工方法保證開挖面穩(wěn)定，進(jìn)行開挖，

在地下水較豐富的地區(qū)，用注漿法進(jìn)行止漏，而對(duì)

軟弱地層，則采用掌子面封閉式施工。經(jīng)過多年對(duì)

盾構(gòu)技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用，已演變成現(xiàn)在非常盛

行的泥水平衡式和土壓平衡式兩種盾構(gòu)機(jī)。這兩種

機(jī)型的最大優(yōu)點(diǎn)是在開挖功能中考慮了穩(wěn)定開挖面

的措施，將盾構(gòu)施工法中的三大要素的前兩者聯(lián)系

融為一體，無需輔助施工措施。并通過使用不同類

型的刀具，就能適應(yīng)地質(zhì)情況變化范圍較廣的地質(zhì)

條

件

。礫石、巖石等硬質(zhì)圍巖時(shí)的刀頭大礫石、巖石時(shí)多采用刀輪式刀頭刀頭的固定方式螺栓式

插入式焊接式盾構(gòu)法施工開挖面穩(wěn)定技術(shù)的歷史，是從壓氣施工法的“氣”演變到泥水式的“水”和土壓式的

“土”。

“開挖面穩(wěn)定”和“盾構(gòu)開挖”的技術(shù)已

達(dá)到較完善的地步。目前盾構(gòu)一般指密封式泥水平

衡式和土壓平衡式盾構(gòu)。最近，盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向是：開發(fā)了超大斷面的盾構(gòu)機(jī)和MF盾構(gòu)機(jī)以及DOT盾構(gòu)機(jī)等多斷面盾

構(gòu)機(jī)，加上在襯砌和開挖方面使用了ECL施工法的

技術(shù)，采用管片自動(dòng)組裝裝置，以及采用自動(dòng)測量

技術(shù)進(jìn)行開挖控制，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種施工管理實(shí)

現(xiàn)管理系統(tǒng)化等的開發(fā)研究。對(duì)提高盾構(gòu)施工的安

全性、適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性展示了更為廣闊的應(yīng)用前景。盾構(gòu)機(jī)是盾構(gòu)法施工的主要施工機(jī)械，按開

挖面與作業(yè)室之間的隔墻

構(gòu)造可分為全開敞式、半開敞式及密封式三種。種

類劃分如下所示：二、盾構(gòu)機(jī)的種類和構(gòu)造1.盾構(gòu)機(jī)的種類手掘式全開敞式半機(jī)械式機(jī)械式半開敞式一一擠壓式泥水式土壓式密封式

土壓式泥水加壓式泥水加壓式泥漿式(1)全開敞式全開敞式盾構(gòu)機(jī)是指沒有隔墻、開挖面敞露狀態(tài)

的盾構(gòu)機(jī)。根據(jù)開挖方式的不同，又分為手掘式、半

機(jī)械化式及機(jī)械式三種。這種盾構(gòu)機(jī)適用于開挖面自

穩(wěn)性好的圍巖。在遇到開挖面不能自穩(wěn)的地層時(shí)，則

需進(jìn)行地層超前加固等輔助施工方法，以防止開挖面

坍

塌

。a.手掘式盾構(gòu)機(jī)如圖5-5-2所示，手掘式盾構(gòu)機(jī)的正面是開敞的，通常設(shè)

置防止開挖頂面塌陷的活動(dòng)前檐及上承千斤頂、工作面千斤頂

及防止開挖面塌陷的擋土千斤頂。開挖采用鐵鍬、鎬、碎石機(jī)

等開挖工具，人工進(jìn)行。手掘式盾構(gòu)機(jī)這種盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)的土質(zhì)是自穩(wěn)性強(qiáng)的洪積層壓實(shí)的砂、砂

礫，固結(jié)粉砂和粘土。對(duì)于開挖面不能自穩(wěn)的沖積軟弱砂層、

粉砂和粘土，施工時(shí)必須采用穩(wěn)定開挖面的輔助施工法，如氣

壓施工法、改良地基、降低地下水位等措施。目前手掘式盾構(gòu)

機(jī)一般用于開挖斷面有障礙物、巨礫石等特殊場合，而且應(yīng)用

逐漸減少。b.半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)如圖5-5-3所示，半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行開挖及裝運(yùn)石碴都

采用專用機(jī)械，配備液壓鏟土機(jī)、臂式刀盤等挖掘機(jī)械和皮帶

運(yùn)輸機(jī)等出碴機(jī)械，或配備具有開挖與出碴雙重功能的機(jī)械，

以圖省力。半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)為防止開挖面頂面塌陷，盾構(gòu)機(jī)內(nèi)裝備了活動(dòng)前檐和半月形

千斤頂。由于安裝了挖掘機(jī)，再設(shè)置工作面千斤頂?shù)戎踉O(shè)備

是較困難的。與手掘式盾構(gòu)機(jī)一樣，應(yīng)有確保開挖面穩(wěn)定的措施。適應(yīng)土

質(zhì)以洪積層的砂、砂礫、固結(jié)粉砂和粘土為主。也可用于軟弱

沖積層，但須同時(shí)采用超前加固，或采取降低地下水位、改良

地基等輔助措施。c.機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)如圖5-5-4所示，機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)前面裝備有旋轉(zhuǎn)

式刀盤，增大了盾構(gòu)機(jī)的挖掘能力，開挖的土砂通過

旋轉(zhuǎn)鏟斗和排土可以連續(xù)進(jìn)行，縮短了工期，減少了作業(yè)人員。在開挖自穩(wěn)性好的圍巖時(shí)，機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)

適應(yīng)的土質(zhì)與手掘式盾構(gòu)機(jī)、半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)一樣，須采用輔助施工方法。圖5-5-4機(jī)械式盾構(gòu)構(gòu)造(2)半開敞式是指擠壓式盾構(gòu)機(jī)，它是在開放型盾構(gòu)的切口環(huán)

與支撐環(huán)之間設(shè)置胸板，以支擋正面土體，但在胸板

上有一些開口，當(dāng)盾構(gòu)向前推進(jìn)時(shí)，需要排出的土體

將從開口處擠入盾構(gòu)內(nèi)，然后裝車外運(yùn)，見圖5-5-5。

這種盾構(gòu)適用于軟弱粘土層，在推進(jìn)過程中要引起較大的地面隆起。圖5-5-5部分開放型盾構(gòu)構(gòu)造(3)密封式是指在機(jī)械開挖式盾構(gòu)機(jī)內(nèi)設(shè)置隔墻，進(jìn)入刀盤

與隔墻土倉的土體，由泥水壓力或土壓提供足以使開

挖面保持穩(wěn)定的壓力。密封式盾構(gòu)機(jī)又分成局部氣壓

式、泥水平衡式和土壓平衡式幾種。①局部氣壓式盾構(gòu)。在機(jī)械式盾構(gòu)支承環(huán)的前邊裝上隔板，使切口環(huán)成為一個(gè)密封艙，其中充滿壓縮空氣，達(dá)到疏干和穩(wěn)定開挖面土體的作用，見圖5-5-6。局部氣壓式盾構(gòu)壓縮空氣的壓力值可根據(jù)工作面下1/3點(diǎn)的地下

靜水壓力確定。由于這種盾構(gòu)是靠壓縮空氣對(duì)開挖面

進(jìn)行密封，故要求地層透水性小，滲透系數(shù)K小于1×10-5m/s,

靜水壓力不大于0.1MPa。另外，這種盾

構(gòu)在密封艙、盾尾及管片接縫處易產(chǎn)生漏氣，引起工

作面土體坍塌，造成地面降陷。②土壓平衡式盾構(gòu)土壓平衡式盾構(gòu)又稱削土密封式或泥土加壓式盾構(gòu)。

它的前端有一個(gè)全斷面切削刀盤，在它后面有一個(gè)貯留切

削土體的密封艙，在其中心處或下方裝有長筒形的螺旋輸

送機(jī)，在密封艙和螺旋輸送機(jī)，以及在盾殼四周裝設(shè)的土

壓傳感裝置，根據(jù)需要還可裝設(shè)改善切削土體流動(dòng)性的塑

流化材料的注入設(shè)備。③泥水加壓式盾構(gòu)泥水加壓式盾構(gòu)的總體構(gòu)造與土壓平衡式盾構(gòu)相似，

僅支護(hù)開挖面方法和排碴方式有所不同。在泥水加壓式盾

構(gòu)的密封艙內(nèi)充滿特殊配制的壓力泥漿，刀盤(花板型)浸

沒在泥漿中工作。對(duì)開挖面支護(hù)，通常是由泥漿壓力和刀

盤面板共同承擔(dān)，前者主要是在掘進(jìn)中起支護(hù)作用，后者

主要是在停止掘進(jìn)時(shí)起支護(hù)作用。泥水加壓式盾構(gòu)對(duì)于不透水的粘性土，泥漿壓力應(yīng)保持大于圍巖主動(dòng)土

壓力。對(duì)透水性大的砂性土，泥漿會(huì)滲入到土層內(nèi)一定深

度，并在很短時(shí)間內(nèi)，于土層表面形成一層泥膜，有助于

改善圍巖的自承能力，并使泥漿壓力能在全開挖面上發(fā)揮

有效的支護(hù)作用。此時(shí)，泥漿壓力一般以保持高于地下水

壓0.2MPa為宜。而刀盤切削下的碴土在密封艙內(nèi)與泥漿混

合后，用排泥泵及管道輸送至地面處理，處理后的泥漿再

由供泥泵和管道送回盾構(gòu)重復(fù)使用，所以，在采用泥水加

壓式盾構(gòu)時(shí)，還需配備一套泥漿處理系統(tǒng)。泥水加壓式盾構(gòu)按泥漿系統(tǒng)壓力控制方式可分為直接控制型(日本型)和間接控制型(德國型)兩種基本類型。a.

直接控制型(日本型)直接控制型(日本型)泥水加壓式盾構(gòu)的泥漿壓力控制

由一套自動(dòng)控制泥漿平衡的裝置來實(shí)現(xiàn)，見圖5-5-10。P1

為供泥泵，從泥漿處理廠的泥水調(diào)整槽將泥漿壓人盾構(gòu)密

封艙，供入泥漿比重在1.05~1.25之間，在密封艙內(nèi)與開

挖碴土混合后的重泥漿由排泥泵P2、P3、P4排至泥漿處理

廠，排出泥漿比重在1.1~1.4之間。密封艙的泥漿壓力是

通過調(diào)節(jié)供漿泵P1的轉(zhuǎn)速或節(jié)流閥的開口比值來實(shí)現(xiàn)控制

的。P?清水槽泥漿調(diào)整槽密度計(jì)流

量

計(jì)供漿管P?

伸縮管

P3

P?