1、盾构法施工技术与管理1盾构施工管理 盾构管理部-2015年7月21日1可编辑ppt主 要 内 容一、盾构技术的发展历史及分类二、盾构法施工原理三、盾构施工管理四、盾构主要施工技术与管理 五、盾构隧道的缺陷处理六、盾构法隧道施工与验收规范2可编辑ppt一、盾构技术的发展历史及分类1盾构技术的发展历史盾构作为一种安全、快速的隧道掘进技术，归纳起来可以说经历了四个发展阶段：以布鲁诺尔（B（Brunel，1818)盾构为代表的初期盾构；以机械式、气压式、网格式盾构代表的第二代盾构；以闭胸式盾构为代表（泥水式、土压式）的第三代盾构；以异型化、多功能、综合化为各自特色的第四代盾构。3可编辑ppt第一代盾构
2、:伦敦Blackwall盾构隧道Brunel盾构伦敦Blackwall盾构隧道4可编辑ppt第二代盾构:网格式盾构插刀盾构5可编辑ppt第三代盾构:土压平衡盾构泥水平衡盾构6可编辑ppt第四代盾构:7可编辑ppt2 我国盾构发展情况 从20世纪80年代开始，我国开始引进国外盾构技术和设备修建城市地铁隧道。20多年来，盾构法作为一种先进的施工技术在我国各类工程中已被广泛应用。我国目前是盾构发展最快的国家，由于我国地域辽阔、地质及水文地质条件复杂，使我国盾构施工技术发展较快。我国广州采用了世界上最先进的盾构和施工技术，代表了当代的国际先进水平。1995年，上海地铁2号线24km区间隧道开始掘进施工
3、，地铁1号线工程所用的七台6.34m土压盾构经维修以后，继续用于2号线区间隧道掘进。1996年广州地铁一号线由日本清木公司承包施工,使用三台日本住友、川琦制造的复合盾构进行施工。1999年北京引进德国海瑞克公司的盾构,进行北京地铁5号线盾构试验工程获得成功,证明盾构法具有安全、快速、经济、质量好的优势。8可编辑ppt 截止到2014年底，已有20个城市的地铁开通运营，总长2438km。未来3年轨道交通项目将达3000km。2 我国盾构发展情况9可编辑ppt3 盾构的分类全开敞式盾构：手掘式盾构、半机械式盾构、机械式盾构半开敞式盾构：挤压式盾构闭胸式盾构：土压平衡盾构、泥水加压平衡盾构网格式盾构
4、插刀盾构面板式盾构辐条式盾构复合式盾构复合式盾构10可编辑ppt4 盾构选型依据盾构是一种特殊的施工装备，它与地质的适应性息息相关。11可编辑ppt4 盾构选型依据1、工程地质因素：地层颗粒级配是盾构选型的依据一左边白颜色区域为卵石砾石粗砂区，为泥水平衡盾构机适用的颗粒级配范围。右边蓝颜色区域为细砂淤泥粘土区，为土压平衡盾构机适用的颗粒级配范围。细颗粒含量多则碴土能形成不透水的流塑体，能够充满土仓的每个部位，以便建立压力并传递到切削面支撑土体，压力平衡可以实现。粗颗粒含量高的碴土不能形成具备这种功能的碴土，因而不能实现土压平衡,只能借助于泥水平衡盾构大比重的泥浆悬浮液，形成泥膜并传递压力。从掘
5、进的角度，泥水平衡盾构机也适用于细颗粒土层，但细颗粒浆液的泥水分离难度大，投入大，场地要求高。因此，图中的区域划分考虑了综合因素。12可编辑ppt4 盾构选型依据2、水文地质因素：地层渗透性是盾构选型的依据之二地层渗透性与盾构选型图既说明了地层颗粒与渗透率的一般关系细颗粒含量多的地层渗透率小，粗颗粒含量多的地层渗透率大，又反映了渗透率与盾构选型的关系：颗粒粗渗透率大水量充足，碴土为流体状，螺旋机不能形成土塞，土仓建立不了压力。因此，图中土压平衡盾构机对应的指标是粗砂以下、渗透率10-4m/s以下。泥水平衡盾构机对应的指标是细砂以上、渗透率10-7m/s以上。13可编辑ppt5 刀盘面板的分类面
6、板式刀盘辐条式刀盘14可编辑ppt刀盘型式的选择：刀盘特性比较刀盘形式比较项目面板式幅条式砂、土适应性（粒径15 cm）由于开挖面土体受面板开口 仅有几根幅条，同时幅条后均影响，进入密封舱内不顺畅，设有搅拌叶片，土、砂流动顺易粘结，易堵塞。畅，不易堵塞。砂卵石适应性（粒径15cm）刀盘扭矩隧道内刀头更换安全性适应性强，必要时可加滚刀。刀盘扭矩阻力大，需增加设备能力，造价高。由于有面板，在隧道内更换刀头时安全可靠。不能加滚刀，刀头形式及数量较少。刀盘扭矩阻力小，设备造价低在隧道内更换刀头时安全性差，加固土体费用高。15可编辑ppt二、盾构法施工原理明挖法矿山法常用隧道施掘进机工方法TBM硬岩掘进
7、机（Tunnel Boring g Machine）盾构16可编辑ppt二、盾构法施工原理盾构工法的概念盾构实际上是盾构机的简称。它是一个横断面外形与隧道横断面外形相同、尺寸稍大，内藏挖土、排土机具，自身设有保护外壳的用于暗挖隧道的机械。以盾构为核心的一整套完整的隧道施工方法称为盾构工法。17可编辑ppt二、盾构法施工原理盾构工法的概念盾构实际上是盾构机的简称。它是一个横断面外形与隧道横断面外形相同、尺寸稍大，内藏挖土、排土机具，自身设有保护外壳的用于暗挖隧道的机械。以盾构为核心的一整套完整的隧道施工方法称为盾构工法。18可编辑ppt二、盾构法施工原理目前地铁常用盾构机的类型就其稳定掌子面介质
8、的不同，分为土压平衡盾构、泥水平衡盾构。其中土压平衡盾构根据地层条件可采用敞开式（大气压力）、气压平衡式（压缩空气）、土压平衡式（改良后的碴土）三种模式掘进。土压平衡盾构泥水平衡盾构19可编辑ppt二、盾构法施工原理土压平衡盾构简介切口环支撑环尾盾尾刷密封管片密封刀盘土仓螺旋机主驱动推进缸人员仓管片拼装机20可编辑ppt二、盾构法施工原理土压平衡盾构的基本原理利用盾构施加于开挖舱内渣土的压力平衡开挖面水土压力刀盘切削下来的渣土通过刀盘上的开口进入土仓，渣土在土仓内经过搅拌和渣土改良成为流塑状，盾构推进油缸的推力通过承压隔板传递给土仓内的渣土，继而传递给开挖面，以平衡开挖面处的地下水压和土压，从
9、而保持开挖面的稳定。螺旋输送机从承压隔板的开孔伸入土仓进行排土.21可编辑ppt二、盾构法施工原理土仓压力控制因素图增大/减小推进速度增大/减小螺旋输送机排放速度地下水 压土压22可编辑ppt二、盾构法施工原理泥水平衡盾构简介典型泥水平衡盾构的基本结构气垫仓泥水仓主机排浆泵刀盘主驱动冲刷管排浆管吸口破碎机位置管片拼装机23可编辑ppt二、盾构法施工原理泥膜泥水平衡盾构的基本原理泥水仓 气垫仓冲刷管排浆管泥水盾构采用膨润土悬浮液（俗称泥浆）作为支护材料。将泥浆送入泥水室，在开挖面上形成不透水的泥膜，通过该泥膜平衡作用于开挖面的水土压力。开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通过泥浆处理设备进行分离，分
10、离后的泥水进行重新调浆，再输送到开挖面。泥水盾构适用的地质范围较大，从软弱砂质土层到砂砾层都可以使用。利用泥浆在由泥浆形成的泥膜面上的压力平衡开挖面水土压力24可编辑ppt二、盾构法施工原理在泥水平衡的理论中，泥膜的形成是至关重要的，当泥水压力大于地下水压力时，泥水按达西定律渗入土壤，形成与土壤间隙成一定比例的悬浮颗粒，被捕获并积聚于土壤与泥水的接触表面，泥膜就此形成。随着时间的推移，泥膜的厚度不断增加，渗透抵抗力逐渐增强，当泥膜抵抗力大于正面土压时，产生泥水平衡效果。25可编辑ppt二、盾构法施工原理泥水平衡盾构的基本原理开挖面上的泥膜26可编辑ppt二、盾构法施工原理泥水平衡盾构的基本原理
11、-开挖面上的泥膜27可编辑ppt二、盾构法施工原理泥水盾构泥浆环流输送系统DRYINGSEPARATION地面泥水分离站PREPARATIONPUMP P1BENTONITIC MUD TANK进浆泵进浆管路隧道中继泵主机排浆泵排浆管路BACK UPPUMPP3PUMPP2泥浆管延伸装置28可编辑ppt二、盾构法施工原理盾构法施工的特点近年来，随着我国经济的高速发展，盾构法作为一种安全、高效的施工方法，已经在城市地铁及其它基础设施建设领域得到了越来越多的应用，与传统的工法相比，盾构法具有如下特点：（1）安全可靠盾构法施工，所有的工序都在盾壳及衬砌好的隧道内进行，作业安全。（2）工程质量好盾构隧
12、道衬砌采用预制砼管片及背衬注浆，衬砌质量可控，防水质量好。（3）施工速度快盾构法施工工效高，是传统施工方法的210倍。（4）地面沉降小盾构法施工通过土压或泥浆来平衡掌子面的水土压力，避免掌子面水土流失，从而有效的控制地表沉降。目前盾构工法在城市隧道施工技术中已确立了稳固的统治地位，且已成为一种必不可少的通用隧道施工技术。29可编辑ppt 三、盾构施工管理1 土压平衡盾构法施工管理技术特点1盾构机是集机、电、液、光于一体的技术含量高的大型 隧道施工设备，性能先进、结构复杂，施工机械化、自动化程度高。2施工系统性强，往往牵一发而动全身。3需要土建技术与机电技术的有机结合。4技术密集、管理要求高。3
13、0可编辑ppt三、盾构施工管理2 土压平衡盾构法施工管理的重心 在于四个方面：以机器为本、以地质为本、以人为本、实施信息化管理。21 机器因素 1选好盾构机；2后配套力量强大，能与盾构机施工能力相匹配；3操作规范；4对盾构机及后配套设备了解透彻，保养维修、故障排除能力强大；设备完好率及使用率高。22 地质因素 1清楚施工地层的分布、地层状态，地层参数充足、真实、可靠；2方案制定、掘进参数的设定一切以地层情况为依据；3紧跟掘进不断对前方地层进行准确判断分析，并依之及时正确调整掘进参数；4根据地层情况，提前预测后序掘进可能发生的情况，提前做好预案准备。31可编辑ppt三、盾构施工管理23 人的因素
14、 1施工人员既要了解土建技术，又要了解机电技术；2操作及管理人员的技术素养要高、责任心要强，人员要配足。项目部施工自始自终需要团队、沟通、协作的工作态度及风貌，正常的推进需要各部门、各专业、各操作层都动起来，一切以推进为重、以集体利益为重。3有与盾构法施工相匹配的先进的项目管理制度并严格执行；4不断在实践中学习，不断总结提高。24 信息化施工 1建立监测小组盾构机操作室地面监控分析室三方合而为一的封闭的信息环；2监测小组全天候对地面、地面建筑物及洞内管片实施动态监测，并将结果及时通报；3地面监控分析室全天候对掘进参数及监测资料进行分析研究，向盾构机操作室及时输出各项操作指令；4其余施工信息融入
15、以上信息环，与盾构掘进彼此相互作用。32可编辑ppt 三、盾构施工管理3 进度管理 重在以下5 个方面的管理：（1）掘进前期准备工作 此阶段在于完善对工程施工条件的了解及相关设计、方案的准备，主要需要按时完成：1补充地质勘探；2对地面建筑物、地下管线的详细调查；3施工图纸设计；4水管、轨枕、走道板等加工制作；5端头加固施工；6后配套设备的选型、采购；7施工平面布置设计；8始发掘进的各项技术准备工作；9管理人员与作业层的技术培训等。此阶段准备往往在接受场地前进行，需要周密的计划安排，不能掉以轻心。33可编辑ppt三、盾构施工管理（2）盾构机选型与制造 1详细深入地了解工程条件，特别是工程及水文地
16、质条件，并结合工程特点、工期要求，与盾构机制造商配合，设计合理的、适应地质环境的盾构机，确保盾构机功能满足。2与盾构机制造商密切配合，制定周密的生产计划，控制盾构机制造的各环节，确保盾构机如期交付使用。同时，与海关、运输等部门提前做好协调，确保盾构机按期到场。（3）管片生产 1管模数量选择应根据堆场大小、设计掘进速度、生产周期等确定足够。2管模应至少在正式掘进的两月之前到场。3掘进前的预生产数量应单台盾构机至少在400环以上。4管片正式生产的速率应至少大于使用的速率，最好在1.3倍以上。88 34可编辑ppt三、盾构施工管理（4）循环时间的动态管理在盾构施工的各项作业中，掘进时间及碴土洞内运输
17、时间、地面弃运的顺畅对整体进度影响很大，是抓掘进进度的关键所在。1尽可能多的使盾构机处于正常的掘进状态，尽量减少非正常停机时间A.施工期间要不断加深对盾构机的了解；盾构机的维修、保养力量要强，不仅人要配足，技术更要过硬；日常的保养、操作检查、检验按机械使用要求做足做到位，确保盾构机的完好率及使用率始终维持在高水平。B.盾构机配件要提前配足配够。C.成立故障诊断、处理快速反应小组，快速解决出现的故障问题。D.按规范进行各种指令操作，尽量减少人为失误造成故障停机。E.两班交班时实行现场点对点、专业对专业交班；上一班最后一小时是下一班准备工作的开始，做到零时间交接班，下班接手要达到即可推进的程度。3
18、5可编辑ppt三、盾构施工管理F.计划停机时间提前规划。尤其是对刀具检查及更换的地点提前计划确定，早做各项准备，减少换刀时间对掘进的影响。G.应该采用整环土一次出完的出碴方式，保证连续掘进。2碴土材料洞内运输、提升A.选用一环土一次出完的方式。B.施工运输轨道的养护要随掘进做到位。C.电瓶车、龙门吊、碴斗等保养工作做到位。D.龙门吊的提升速度要快。E.配备备用电源，排除停电影响。总之需要后配套的力量跟上盾构机的生产效率。3地面弃土外运A.碴坑体积以宜能至少存放1.5天的出土量为好,否则出土压力会很大。B.掘进时对碴土进行有效改良,尽量不出较稀的土。C.选择实力强的弃土外运单位。D.广州地区雨多
19、，雨天弃土场车辆的进出问题影响大，需要有多个备用弃土场。36可编辑ppt三、盾构施工管理（5）施工方法与技术措施的适应性及早判断工期延误对整体工程产生什么样的影响。因此，进度表对于能够明确地掌握相互间的作业关系是至关重要的。对出现的进度滞后原因认真分析，查明原因，根据工程地质条件等工程条件选择合理适应的施工方法和技术措施，确保工程进度按计划进行。37可编辑ppt三、盾构施工管理4 质量管理 重在以下5 个方面的管理：（1）管片生产 管片制造精度直接关系到衬砌组装的难易、盾构推进的精度。也对衬砌的变形、漏水、地层下沉等有影响，必须严格进行制造管理，即充分保证管片的制造精度、强度及抗渗性能满足。1
20、选择刚度大、高精度模具生产管片。2原材料的试验和检查严格把关，对砼配合比进行严格管理。3重点控制砼浇注的中间环节，保证砼密实度。4按要求做好管片的蒸汽养生工作。5管片出模后继续水养14天，此条应保证做到，很关键。6管片成品检验、模具定期检定较核严格把关。7做好管品堆放时的成品保护工作。38可编辑ppt三、盾构施工管理（2）管片止水条的粘贴 1止水条的试验和检查严格把关。2管片止水条粘贴位置的清洁、清理工作虽细，但很关键，务必做好。3涂胶要匀而饱满，需要严格把关。4止水条粘接后，粘接等强时间要足够，不得提前使用。5粘贴中及刚粘完后，要严防雨水对粘接质量的影响，要有可靠的防雨、防潮措施。（3）管片
21、安装 管片安装质量控制在于两个方面：安装精度及防水质量。1管片止水条在安装前需要经过3次检查，以保证安装时止水条安装质量无误。A.第一次检查：管片卸运后在堆场的检查（有起吊因素）；B.第二次检查：管片下至管片车上，要进洞时（有起吊因素）；C.第三次检查：管片放在喂片机上，要拼装时（有互相堆放的影响因素）。39可编辑ppt三、盾构施工管理 2盾构机的掘进姿态严格控制，减少拼装难度、减少管片开裂可能。A.控制推进千斤顶的行程差不过大；B.任何时侯尽可能保持千斤顶的撑靴面与管片端面垂直；C.控制盾尾间隙均匀。3管片选型要选正确。封顶块的位置要与实际线路的拟合相匹配。4严格控制第一块管片的安装精度。5
22、每环推进长度足够，以利封顶块的顺利插入。6拼装过程中要始重注意对止水条的保护。7拼装完成后，在该环管片进入一号台车以前，对管片螺栓进 行3次拧紧工作。8管片背侧及时注浆。40可编辑ppt三、盾构施工管理（4）同步注浆质量控制1同步注浆和回填压浆材料，由于流动性、强度、收缩率、防水性、硬化时间等是注浆材料的重要特性，这些特性除与施工的好坏有直接关系外，还对围岩下沉、漏水、漏气等产生影响。为此选用与围岩的种类和注浆方法相适应的材料。除对材料的质量外，还必须对配合比进行严格管理。推进过程中及时根据围岩情况调整配比。2对注浆压力与浆量同时控制，采用“及时、足量”的原则。3注浆过程中，要随时想到对盾尾密
23、封刷的保护，及时注盾尾油脂，防止漏浆。（5）主要材料及成品保管根据主要材料及成品的性质，严格按照相关材料保管要求保管。41可编辑ppt三、盾构施工管理5 掘进施工管理 掘进施工管理的目的是使盾构在推进中对地层和地面影响最小，即控制地面及建筑物的沉降尽可能小等。盾构掘进施工管理包括：挖掘管理、线形管理、注浆管理、管片拼装管理等。（1）挖掘管理挖掘管理重在开挖面的稳定控制。1开挖面土压力设定及保持，密封舱内土性态的控制。2开挖土量的控制，排土状态观察。3总推力、推进速度、切削扭矩、千斤顶推力、搅拌扭矩、排土速度的建立及保持土压的联系控制。（2）线形管理 开挖线形管理主要在于两个方面的控制：通过测量
24、系统，使盾构机掘进的实际线路与设计线路尽可能的靠近、为管片拼装创造好的条件（盾尾间隙控制、千斤顶行程差控制、管片旋转控制）。1需要及时对后视靶、激光站的坐标进行复核检查，首先保证盾构机VMT测量的基准准确，提供正确的测量信息。42可编辑ppt 三、盾构施工管理 2盾构机左右及上下位置偏差的警戒值不宜过大。3盾构机偏转角需要重点控制，不能过大。4要勤纠偏、慢纠偏。5管片选型要考虑对盾尾间隙及千斤顶影响。（3）注浆管理 1通过浆体、注浆压力、注浆开始时间与注浆量的优化选择，达到能及时填满衬砌与周围地层之间的环向间隙，防止地层移动。2对浆体的要求：具有能充分填满间隙的流动性；不易堵管；注入后在规定的
25、时间内硬化；具有超过地层的静强度，保证衬砌与周围地层的共同作用，减少地层移动；具有一定的动强度，以满足抗震要求；产生的体积收缩小；受到地下水稀释不引起材料的离析等。3在注入口的注浆压力大于该点的静水压力和土压力之和，做到尽量填充而不是劈裂。注浆压力过大，对地层扰动大，将会造成较大的地层后期沉降和隧道本身沉降，还易跑浆。注浆压力过小，则浆液填充速度慢，填充不充分。43可编辑ppt三、盾构施工管理 4为了防止地层中泥水和注浆的浆液从盾尾间隙中漏入盾构，同步注浆时盾尾密封装置必须完好。盾构起步时密封刷上涂足密封油膏，以提高密封效果，减少密封刷与衬砌外表面的摩擦，延长密封刷寿命。（4）管片拼装管理严格
26、控制管片拼装的垂直度、真圆度、拧紧螺栓的扭矩、曲线地段和修正蛇行时楔形管片或垫块的拼装位置等，防止接缝张开漏水。刚拼装好的管片环在自重和土压力作用下都将产生变形，采用同步注浆及时固定管片环的形状和位置。44可编辑ppt三、盾构施工管理6 信息化施工 盾构法施工就如同一场信息战，没有及时准确的信息；没有随各种信息对施工步序的及时调整，盾构推进很难进行。（1）需要的施工信息种类 1地质、水文信息；2建筑物、地下管线分布信息；3地面监测、建筑物监测、管片监测、周围环境监测信息；4设备运转状态信息；5掘进参数统计信息；6材料供应信息；7气象信息；8地面交通信息等。16主要为调整掘进指令而准备，78主要
27、为弃土外运而准备，每天需要及时掌握。45可编辑ppt三、盾构施工管理（2）信息分析 项目部需要成立专门的信息分析组织，该组织要赋予能分析及可下指令的权力。每班掘进施工从掘进队、监测小组到信息分析小组，手中都要保证三图一表在手，即监测点平面布置图、建筑物及地下管线平面分布图、地质纵剖面图及监测数据表，随时要清楚盾构机在图上的位置、盾构机在实际中的位置及建筑物及地面的实际状况，及时根据每天的施工信息，在第一时间段内，调整各项施工指令。46可编辑ppt三、盾构施工管理7 施工成本控制 除了平常的材料价格、管理费用等的严格控制以外，由于土压平衡盾构法施工的特殊型，以下几项的控制对盾构法施工成本控制影响
28、很大，需要重点关注。（1）要降低机械投入成本1盾构机及后配套的选型要适中 A.选型时一般都考虑在配置上留有一定的富余量，但这种富余量不宜考虑过大，因为各工程的地质条件千变万化，富余量的留取也仅是对应了一定的地质条件，即富余量留取的影响远比地质条件变化的影响小得多，这一点也是人力不好去改变的。B.过多追求功能上的多而全、强而全费用会增加很多，也与盾构法施工的针对性不相配。而且功能上的复杂，不仅维护的工作量大，且对保养、维修人员的水平提出更高的要求，故障排除的难度也会相应加大，稍有不慎，就可能会造成停机。47可编辑ppt三、盾构施工管理C.一次性过高配置对盾构机的设计、制造费用影响大，相比较而言较
29、低的配置采取多次更换的办法更节约些。2盾构机配件国产化要早做、做足，能国产化的尽可能国产化处理。3盾构机保养要跟上，规范操作要严格要求，保持较高的完好率及使用率。（2）提高掘进水平，降低掘进消耗成本1泡沫的加注量控制、国产化研究及替代品的确定；2及时随地层调整同步注浆配比；3在能止浆、封水的前题下降低盾尾油脂的消耗；4碴土改良要到位，要出较干的土，减少外运时第二次改良的费用；5停机时不需要运转的系统及时关闭电源；6刀具检查要及时、专业；采取措施减少对刀具的非正常磨损，降低刀具投入；7后配套力量选择、盾构施工组织要与盾构机的生产效率相匹配，应在同等时间段内，让盾构机的生产效率更多地发挥出来。48
30、可编辑ppt三、盾构施工管理（3）提高掘进效率，组织快速、连续、均衡生产，缩短整体掘进时间。（4）控制好地面及建筑物沉降，堵绝不必要的额外投入。（5）提高掘进及管片拼装质量，降低防水费用。49可编辑ppt8 盾构管理人员职责 1、队长 在保证安全、质量的前提下组织施工生产、控制本队的责任成本，负责全队的全面工作。2、书记 负责盾构队政治、党建和企业文化建设工作，负责全队综合后勤工作。3、机电副经理 负责盾构队的设备管理工作，及时处理存在的技术问题，配合队长抓好成本控制。4、技术主管 负责盾构队的全面土建技术工作，及时处理存在的技术问题，配合队长抓好成本控制。5、盾构队副队长或值班经理 在保证安
31、全、质量的前提下负责全队的施工组织和协调工作，做好隧道内的文明施工和安全工作。三、盾构施工管理50可编辑ppt 6、盾构机操作手 领导掘进班，组织好隧道内的一线生产工作，同时做好盾构机的操作工作。7、土木工程师 配合操作手作好洞内土建技术工作，包括管片拼装、铺轨质量、渣土管理及控制，同步注浆和二次注浆的管理等工作。8、机电工程师 做好盾构机和其它辅助机械设备的维保工作，配合操作手的工作，保证设备的良好运转。9、安全员 隧道内日常安全管理、安全巡视、风险源的辨识。三、盾构施工管理51可编辑ppt三、盾构施工管理9 盾构队组织架构图52可编辑ppt 三、盾构施工管理10 盾构队人员配置表53可编辑
32、ppt四、盾构主要施工技术与管理盾构施工主要程序端头地层加固盾构组装调试盾构始发掘进正常段掘进施工盾构机到达盾构机拆卸、转场、调头始发架安装反力架安装洞门密封安装54可编辑ppt四、盾构主要施工技术与管理整机始发和延长管线始发两种模式1 盾构始发整机始发指盾构机整机均放在车站底板上组装并连接，始发掘进时整机整体向前移动的方式。始发阶段管片、材料、渣土均从出土口吊运。条件要求：车站站台层结构施工完成的长度能够容纳整机摆放的空间，一般须75米。另外离端头75米左右处预留出土口。地面提供管片堆放和出土吊机行走的场地。55可编辑ppt延长管线始发1 盾构始发延长管线始发模式：始发时将后配套车架放在地面
33、，主机吊放到井下，通过主机和车架之间的延长管线提供主机前进的电、气、液等动力。待掘进约60环后，拆除延长管线和负环管片，将后配套车架和连接桥吊放到洞内和主机连接，进入正常掘进状态。始发和正常掘进阶段管片、材料、渣土均从盾构井吊运。施工效率低，费用高，在没有整机始发的条件时才不得不采用。56可编辑ppt下面主要以整机始发模式下简介各道工序下面主要以整机始发模式下简介各道工序57可编辑ppt对车站的接口要求1 盾构始发车站结构要求：盾构井吊装孔尺寸不小于10.57.5m，满足盾构整机始发车站结构须完成75m，离始发端墙约6773m处设置盾构出土井，尺寸不得小于63m。电接口：盾构类型日本系列（电驱
34、动）欧洲系列（液压驱动）高压电要求10KV/项目所需容量10KV/项目所需容量低压电要求10KV/380V-400kVA10KV/380V-400kVA水接口：提供50管径的施工用水驳口58可编辑ppt端头加固加固目的1 盾构始发软土地层不能自稳，加固一是保证始发时围护结构凿除后掌子面土体能够保持自稳，二是在盾尾进入洞门密封装置前防止洞口地层涌砂涌水。59可编辑ppt端头加固加固范围1 盾构始发加固范围以包裹盾构主机并预留一定的封堵渗漏通道的区域为原则。结合上海、南京、苏州等软土地层的加固实例，加固范围确定为隧道纵向方向为8m（到达端头9米），横向为隧道轮廓线外3m。60可编辑ppt端头加固
35、加固方法（工法选择）工法介绍1 盾构始发常用的方法有：高压旋喷桩法 深层搅拌桩法高压旋喷桩法深层搅拌桩法冰冻法：垂直冰冻和水平冰冻两种法法直接切削临时墙法拔芯法开挖回填法双重钢板法拔桩法冻结法深层搅拌法高压旋喷法置换法注浆法降水法开挖面自稳法EWNOMSTSMW61可编辑ppt端头加固 加固方法（工法选择）工法比较1 盾构始发搅拌桩旋喷桩加固费用较高，加固时间6个月后强度过高不利于掘进。但旋喷浆液可以有效达到每个缝隙，达到止水的效果，在碰到小型障碍物时搅拌桩无法加固的盲区、旋喷桩可以拟补。均需占用地面场地。冻结法施工因其良好的防水性和强度指标在富水地层得到了较好的应用。特别是水平冻结加固、几乎
36、不用占用地面场地。但后期融沉的时间较长，注浆作业和盾构掘进干扰。另外较旋喷和搅拌加固，工期须增加1个月左右。62可编辑ppt端头加固 加固方法旋喷搅拌方案介绍1 盾构始发主要采用深层搅拌桩加固，搅拌桩和围护结构之间的间隙采用高压旋喷桩补充。63可编辑ppt端头加固 加固方法旋喷搅拌方案介绍1 盾构始发搅拌桩桩位旋喷桩桩位搅拌桩桩径850mm，间距600，梅花形布置。旋喷桩桩径800mm，桩间距600mm，搭接200mm。64可编辑ppt加固方法加固质量要求端头加固1 盾构始发加固后土体的无侧限抗压强度0.5MPa，渗透系数小于110E-8cm/s端头土体加固检查方法和标准表编号123检查项目加
37、固土体强度加固体渗透性加固体匀质性标准0.5MPa0.2立方/d不得漏泥砂加固体均匀检查方法在每条隧道开挖线外侧2米施工2个钻孔取芯检查。在洞门范围上下左右及中心各施工钻孔1个，检查其渗水量。利用钻孔取芯进行检查备注取岩土芯进行抗压强度试验钻孔要打穿围护墙现场判定备注：适用于搅拌或旋喷加固的土体65可编辑ppt加固方法水平冰冻法介绍 在土体中施工水平冻结管、在冻结管中循环低温盐水，带出土体中热量，使土体在10摄氏度左右，形成防水性好、强度高的止水帷幕。盾构在冻结帷幕的保护下始发。冻结加固区8000冻结管(兼注浆管)300020002000端头加固1 盾构始发66可编辑ppt水平冰冻法施工图片盐
38、水管路冻结管67可编辑ppt加固方法加固质量要求端头加固1 盾构始发加固后土体的无侧限抗压强度一般3MPa，无渗水。端头土体加固检查方法和标准表编号123检查项目加固土体强度加固体渗透性加固体匀质性标准一般3MPa无渗水加固体均匀检查方法根据测温孔温度和去回路盐水温度计算在洞门范围上下左右及中心各施工钻孔1个，检查其渗水量。利用钻孔取芯进行检查备注理论计算钻孔要打穿围护墙现场判定备注：适用于冰冻法加固土体68可编辑ppt洞门砼凿除1 盾构始发在检查端头土体加固满足要求后并在盾构组装后对洞门进行破除第一步：先凿除围护结构保护层，并将外层的钢筋全部割除取出，并凿除至剩余内排钢筋。第二步：待盾构机始
39、发时抵拢掌子面和到达时盾构机抵拢围护结构时，割除围护结构内层钢筋，再开始掘进。69可编辑ppt始发设施安装始发基座安装1 盾构始发始发基座（始发架）起导向和支撑盾构的作用。依据隧道设计轴线定出盾构始发姿态空间位置，然后反推出始发基座的空间位置。并固定牢固。盾构机洞门圈kg/m钢轨始发基座70可编辑ppt1 盾构始发 始发设施安装洞门密封安装目的：防止泥砂或地下水从洞门圈与盾构壳体间的空隙涌入盾构工作井内，影响盾构机开挖面土仓压力、开挖面土体的稳定。形式：采用折叶式压板。固定螺栓帘布橡胶密封板预埋钢环板固定螺栓帘布橡胶密封板预埋钢环板折叶压板盾构进洞时状态折叶压板盾构进洞前状态71可编辑ppt始
40、发设施安装洞门密封安装1 盾构始发预埋钢环板注浆浆液管片管片管片拼装后的状态72可编辑ppt始发设施安装 反力设施安装1 盾构始发反力架为盾构机始发时提供反推力，在安装反力架时，反力架端面应与始发基座水平轴垂直。对反力架固定前应按设计对其进行精确的定位。反力架与工作井结构连接部位的间隙用型钢垫实，以保证反力架脚板有足够的受力面，负环砼管片紧靠在反力架上。以保证混凝土负环管片受力均匀。反力架负环管片负环管片后部型钢支撑73可编辑ppt1 盾构始发盾构机组装调试盾构机组装步骤（1）后配套下井（2）140T吊机和250T吊机进场就位。（3）主机三大件下井。（4）主机井底连接。（5）后配套和主机管线连
41、接。74可编辑ppt盾构贯入加固体1 盾构始发洞圈砼凿除后，盾构推进刀盘进入洞门密封装置，切入土体，出土开始正常掘进、并逐渐增加土压，在刀盘出加固区1环前将土仓压力设定至理论土压，正常掘进。盾尾进入密封装置一环后开始进行同步注浆，及时充填盾尾间隙。前4环采用凝结速度较快的浆液。在刀盘推出加固区前用双液浆封堵洞口，防止密封漏浆、漏泥。75可编辑ppt始发注意事项1 盾构始发始发前组织对始发条件进行验收，验收合格后方可进行始发作业。验收内容主要有以下几点：a、各项方案已编制并审批，已向工班交底；b、加固体强度、渗透系数测试满足设计要求；c、洞门、控制点已经三方复测并满足施工设计要求；d、反力架、始
42、发架结构已通过验算并固定牢固；e、盾构机等设备到位并通过验收；f、各项物资、材料（包括应急物资）已到位并已通过质量检测；g、地表和建筑物/管线监测点已布置并取得初始值；h、沿线建筑物、管线已调查并制定了相应的保护措施。76可编辑ppt 洞内掘进出土程序1 盾构始发77可编辑ppt2 盾构掘进 开挖面稳定性控制土仓压力大于水压力及土压力之和，地面隆起78可编辑ppt 开挖面稳定性控制2 盾构掘进土仓压力小于水压力及土压力之和，地面下陷79可编辑ppt 开挖面稳定性控制2 盾构掘进因此土仓内的土压力应与地层压力和水压力相平衡。土压平衡盾构开挖面的稳定由下列各因素的综合作用而维持：土仓内的土压力平衡
43、地层压力和水压力，螺旋输送机调节排土量；适当保持泥土的流动性，根据需要调节添加剂的注入量。平衡模式掘进及建立土仓压力最基本的要求就是土仓渣土必须为流塑状态，流塑状渣土实现如下功能：1）渣土能够充满土仓每个角落，以建立压力。2）渣土能够像液体一样向各个方向传递压力以实现土仓压力作用到开挖面。3）渣土充满土仓时刀盘仍能够转动。如果土仓充填石块达到一定程度时，刀盘搅拌阻力将达到刀盘不能转动的程度（称为堵仓）。只有流塑状的渣土才能在其充满土仓状态时保持刀盘的转动。4）流塑状的渣土才能保证土压传感器提供的压力数据是真实的。5）流塑状的渣土对刀盘刀具的磨损可减低到最小程度。80可编辑ppt 渣土改良 目的
44、2 盾构掘进（1）使碴土具有较好的土压平衡效果，利于稳定开挖面，控制地表沉降。（2）使碴土具有较好的止水性，以控制地下水流失。（3）使切削下来的碴土顺利快速进入土仓，并利于螺旋输送机顺利排土。（4）可有效防止土碴粘结刀盘而产生泥饼。（5）可防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象。（6）可有效降低刀盘扭矩及螺旋输送机扭矩，降低对刀具和螺旋输送机的磨损，提高盾构机掘进效率。81可编辑ppt防止地面沉降防止扭矩过大减少磨损地层的土压地层的水压防止喷涌刀盘土仓内土压适量注入适合地质条件的添加剂螺旋输送机增加切削土砂的塑性及流动性保持土仓内土压稳定82可编辑ppt改善渣土效果、防止螺旋输送机喷涌。渣土改良
45、 方法2 盾构掘进1）泡沫剂的使用（以砂卵石地层为例）泡沫溶液的组成：泡沫添加剂35%，水9597%。泡沫组成：9095%压缩空气和510%泡沫溶液混合而成。泡沫的注入量按开挖方量及碴土实际情况计算：一般300600L/m3。2）膨润土泥浆的使用（以砂卵石地层为例）膨润土泥浆的添加量为出土量的10%20%。注入压力比盾构的土仓压力略高。膨润土泥浆的配置表配比 （%）18.970.210.96其他材料钠基膨润土CMC纯碱（Na2CO3）水漏斗粘度（s）30比重（g/cm3）1.103）高分子聚合物：在砂卵石地层、砂层等注入高分子聚合物，有助于83可编辑ppt 渣土改良系统配备建议2 盾构掘进1）
46、单管单泵的泡沫系统，可以更好的进行碴土改良，管路不易堵塞。84可编辑ppt 渣土改良系统配备建议2 盾构掘进2）膨润土洞外膨化装置及大流量膨润土泵。85可编辑ppt 渣土改良系统配备建议2 盾构掘进3）防喷涌聚合物注入系统在砂卵石层、砂层中，可选配聚合物注入系统，向刀盘前方和螺旋输送机内注入高分子聚合物，会有非常好的渣土改良和防喷涌效果。SHIELD機内GANTRY台車水50A50A膨潤土溶液水高分子溶液15A50A50A15A86可编辑ppt 渣土改良系统配备建议2 盾构掘进少600t4、盾壳外膨润土系统根据工程案例统计数据，盾壳外膨润土注入系统可减少600t1000t的推阻力。中盾上的膨润
47、土注入管87可编辑ppt 管片安装2 盾构掘进管片安装应注意的几个问题：管片选型：以适应盾尾间隙为主，兼顾设计线形；安装次序：先上后下，封顶块的纵向顶入；推进油缸的释放：局部收缩，适当压缩；防水密封条的保护：88可编辑ppt 管片安装2 盾构掘进管片地面运输管片卸车止水条粘帖管片井下水平运输89可编辑ppt2 盾构掘进 管片安装双轨梁运送管片管片拼装螺栓紧固成型隧道90可编辑ppt成型隧道质量验收序号项目检验方法检查频率地铁隧道允许偏差（mm）公路隧道水工隧道12345衬砌环直径椭圆度隧道圆环平面位置隧道圆环高程相邻管片的径向错台相邻管片环向错台5D10010010156D1201201217
48、8D1401401520尺量后计算用经纬仪测中线用水准仪测高程用尺量用尺量4点/环1点/环1点/环4点/环1点/环序号项目检验方法检查频率管片拼装质量验收地铁隧道允许偏差（mm）公路隧道 水工隧道12345衬砌环直径椭圆度隧道圆环平面位置隧道圆环高程相邻管片的径向错台相邻环片环面错台5D5050566D7070678D808089尺量后计算用经纬仪测中线用水准仪测高程用尺量用尺量4点/环1点/环1点/环4点/环1点/环91可编辑ppt 同步注浆2 盾构掘进随着盾构的推进，在管片和土体之间会出现建筑间隙。为了填充这些间隙，就要在盾构机推进过程中，保持一定压力（综合考虑注入量）不间断地从盾尾直接向
49、壁后注浆，当盾构机推进结束时，停止注浆。建筑空隙92可编辑ppt2 盾构掘进 同步注浆工作流程拌 浆浆液运输推进同步注浆93可编辑ppt 同步注浆拌浆配合比2 盾构掘进根据所处土质、施工环境选择适合本地区的浆液配比。一般来说，要求一天强度大于周围土体强度，2天强度大于0.5MPa。浆液的参考配比如下：(Kg/m3）水泥125粉煤灰350膨润土60细砂540水460外加剂根据需要适量加入在施工过程中，根据地面监测情况和设备情况对浆液的性能进行适当调整，满足不同地层、设备对浆液性能的要求。94可编辑ppt 同步注浆拌浆质量控制2 盾构掘进抗压试块制作浆液稠度监测95可编辑ppt 同步注浆掘进注浆2
50、 盾构掘进96可编辑ppt2 盾构掘进 同步注浆注浆量控制注浆量的计算其中，注浆量,m3 ；盾构施工引起的空隙,m3；盾构开挖直径,m；预制管片外径.m；回填注浆段长度,m；注浆率的选择范围：150%200%实际施工注浆量应通过监测地表变形情况而定。97可编辑ppt 同步注浆注浆压力选择2 盾构掘进盾尾注浆管盾尾浆液注入范围注浆压力选择为1.11.2倍周围水土压力，一般选择0.30.5MPa，并根据监测数据、施工情况（隧道埋深、地面建筑物特点等）进行确定和调整。98可编辑ppt 盾构轴线控制2 盾构掘进盾构推进千斤顶分为几个压力区，通过改变分区千斤顶的压力实现盾构的转弯或纠偏。99可编辑ppt
