1、盾构隧道施工技术,一级建造师 市政（陈明+曹明铭+肖国祥+申玉辰）课件 建筑（王树京+李佳升+李立军+王英）课件 机电（董美英+唐琼+魏匡+李学斌）课件 法规（陈印+王竹梅+武劲松+蔡恒）课件 经济（梅世强+达江+刘戈+关涛+徐蓉）课件 管理（朱俊文+成丽芹+丰景春）课件,关注微信公众号 课件免费下载,1806年，法国工程师麦克布鲁内尔发现船的木板中，有一种蛀虫（船蛆）钻出孔道，船蛆是一种蛤，头部有外壳，在钻穿木板时，分泌出液体涂在孔壁上形成坚韧的保护壳，用以抵抗木板潮湿后的膨胀，以防被压扁。在蛀虫钻孔的启示下，布鲁内尔发现了盾构掘进隧道的道理，并在英国注册了专利。,一、盾构机的简介,1、盾构
2、的起源,1825年布鲁内尔开始在伦敦泰晤士河下修建高6.8m，宽11.4m的矩形盾构隧道，历时18年，到1843年布鲁内尔完成了全长370m的隧道，隧道经历了5次特大涌水牺牲了6人。（具体请看视频：盾构的起源）,迄今为止，盾构主要分为四代盾构机：第一代是手掘式盾构机、第二代是半机械式盾构机、第三代是闭胸式盾构机、第四代大断面、高智能化、断面多样化盾构机。根据工作原理分为土压平衡式盾构、泥水平衡式盾构和复合式盾构，我们项目部目前所用的是土压平衡式盾构，今天重点讲述土压平衡式盾构。,2、盾构的主要分类,1974年在日本东京使用了第一台土压平衡式盾构，外径为3.72m。土压平衡式盾构机的工作原理是盾
3、构掘进时，其前端刀盘旋转掘削土层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面实现平衡，即保持舱内的压力与掌子面的土的压力和掌子面上的水的压力保持平衡，通过刀盘不断的切削掌子面的土体，慢慢向前掘进。,盾构机从前至后依次由刀盘、切口环（前盾）、支撑环（中盾）、盾尾。盾尾后是连接桥，连接桥与1#台车相连，1#台车后依次为2#台车、3#台车、4#台车、5#台车。,3、盾构机的主要构造组成,各主机大件的基本参数如表所示,1）刀盘,刀盘包括焊接结构件和刀架。刀盘表面焊接有耐磨层，圆周区域有耐磨格栅构成的镶边。通过旋转，挖出的渣土被运到刀盘的8个开口。刀盘的后部开口向内倾斜，这样的结构
4、使渣土易于流动而容易流向螺旋输送机。焊接的搅拌臂可以使土质改良添加剂和挖出的渣土在刀盘后面进行搅拌。,2）前盾,前盾又称切口环，它里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的钢结构。螺旋输送机从盾尾斜向连接着皮带机。前盾前沿呈锲形，以防止渣土粘结和促进渣土流到底部的螺旋输送机。 压力隔板将前盾的开挖舱和主舱分离开来。隔板上面的门可以让人进入开挖舱进行保养和检查工作。此外，隔板有几个开口，可以控制渣土改良的程度和以及作为修理时输电线的接线盒接头。通过安装的隔板上的四个搅拌器，水、膨润土或泡沫被运输至开挖舱。搅拌器均匀分布使土仓内的渣土可以被充分搅拌。,3）中盾,中盾又称支撑环，前盾和中盾是用螺栓上紧并焊接在
5、一起的。 在中盾内布置了推进缸支座和管片安装机架。管片安装机支架通过相应的法兰面和管片安装机梁连接起来。推进缸和连接盾尾的铰接油缸布置在中盾。为稳定岩石和用掘进设备进行试掘进，在中盾的盾壳上焊接了带球阀的超前钻机孔。中盾和盾尾之间使用的是预紧密封。如果密封出现问题，虽然有脂润滑，水还是能够进入盾壳；那么铰接密封有一个可膨胀的应急气囊密封临时保护，防止水的进入。气囊最大膨胀压力为10bar。注意：如用气囊应急密封时，则不允许掘进。,4）盾尾,盾尾通过14个铰接油缸和中盾相连。在盾尾的保护下用管片拼装机安装管片；而在盾尾尾部和已装好的管片之间用盾尾刷密封。,4、盾构机内部的主要构造,1）刀盘和刀盘
6、驱动,刀盘的旋转靠位于盾壳中心的轴承。主轴承分为内齿圈、外圈和中间的三排圆柱滚柱，外圈通过法兰和盾壳联接，内齿圈和刀盘通过螺栓联接。八个液压马达通过行星齿轮驱动小齿轮，八个小齿轮共同驱动内齿圈进行旋转，进而驱动刀盘和刀具转动。,2）推进油缸,推进缸主要用于推进和安装管片，盾构机的向前的推力靠推进油缸提供，盾构机上一共有30个油缸，单个油缸的最大推力为1,140KN，油缸的最大行程为2000mm。,3）管片拼装机,管片拼装机用法兰连接安装在盾尾保护下的支架上，管片拼装机由拖架梁、旋转架、移动架、带夹紧系统的十字梁组成。管片拼装机主要用于安装管片，如果需要进行超前钻探时可在管片安装机的适配器板上安
7、装超前钻机设备。 管片拼装机的运动情况是根据现有的条件而特别设计的，它可以对管片进行精确定位。伸缩、旋转和移动等功能都是比例控制的，所有这些移动功能的设定压力可以使其对各元件进行精确定位。,管片拼装机通过安装在拖架梁上的伸缩油，在盾尾和管片输送小车之间移动。在用手将起吊螺杆拧进管片后，管片由管片输送机抓起并运到盾尾。,4）螺旋输送机,螺旋输送机用于渣土的运输，前盾的底部安装有螺旋输送机，螺旋输送机从隔板到台车沿中心线上的仰角为230。,5、盾构机各组件参数表,见附表1,6、盾构机后配套系统,后配套系统总共包括2辆电瓶车和5个独立的台车，每个台车上都装有盾壳前进所需要的辅助装置。 另外，盾构机工
8、作所需的冷却水、新鲜空气、压缩空气和高压电缆都通过台车管线输送进去，而升温后的冷却水和脏水从盾构机的盾壳底部被运送出去。 台车连接在管片安装机的托架梁上，随着盾构机的掘进沿掘进方向运动。拖车在铺设的轨道上行走。 台车的结构可以使电瓶车进入第二台台车，电瓶车运输管片、砂浆、备件和其它油料。,出土、管片存放 隧道正式推进前，施工场地先平整、硬化、维护。分别在车站端头井处设置集土坑、管片存放场地、车辆保洁设施和挖掘机的场地。组织专用运土车辆，按照规定的时间、路线以及弃土场地运输渣土。,二、盾构的施工准备,1、地面施工准备,浆液制备 每环同步注浆量为6.1m3，根据实际需要设两套拌浆系统，供盾构推进时
9、注浆用。为减少砂浆的运输距离，拌浆设备设在井口旁，拌浆设备采用30m3/h全自动砂浆搅拌站，为减轻劳动强度及减少灰尘飞扬，采用散装水泥、粉煤灰及膨润土、另外搅拌站旁还设外掺剂仓库、砂堆场，20m3贮水箱。,集土坑 隧道施工时分别在盾构左右始发井旁各设一集土坑，集土坑上设置倒土架；根据实际经验每环出土量为70方左右，假设每班最多可完成9环，集土坑容积要至少需要700m，才能满足施工的连续性。,垂直运输 如果左右线的工作面间距不超过23m,可以考虑设置一台龙门吊，若工作面间距大于23m，超过龙门吊最大跨度，应考虑用2台龙门吊，主要考虑龙门吊出土方便及垂直运输管片方便。使用2台龙门吊时，在架设龙门吊
10、时，要考虑龙门吊之间的间距，要保证2台龙门吊吊运互不影响，不得出现龙门吊“打架”现象。,进、始发口土体加固 为保证盾构安全始发、接收，隧道进、出口土体必须有良好的自立性和密实性，使洞口土体在盾构经过该段时不坍塌，地下水不涌入端头井内，为此必须对洞口土体进行加固。加固方法一般采用旋喷桩加固和冷冻法加固。,1）发射架安装 发射架作为台车下井过渡工具以及盾构机的载体，必须先于盾构机以及后配套到场安装完。 发射架的安装应注意始发段隧道所处的线路平、纵面曲线条件，确保盾构中心轴线的坡度与隧道设计轴线坡度相适应，考虑到隧道后期沉降因素，盾构中心轴线可比设计轴线略抬高1020mm，特别注意在对始发基座固定前
11、应按设计进行准确的定位，严格控制标高及中心轴线等。定好位后对发射架加设支撑加固和固定，防止其移动。盾构发射架应具有足够的刚度和强度，导轨必须顺直。,2、井下施工准备,发射架详图,2）盾构安装与调试 在车站范围内盾构掘进相反方向80米铺设盾构机台车行走钢轨，并将钢轨延伸到始架上。发射架安装完毕后，在其上方放置路基箱板和轨枕，车站底板和发射架二者之间使用钢轨及连接板连接之后，台车依次吊入始发井，放置在始发托架的钢轨上，拖入车站内。台车下井完毕后，拆除发射架上的钢轨、轨枕以及路基箱板，供盾构机下井。 盾构分段吊入井下，并在井下始发托架上进行正确组装就位，并连接台车，完成后由专业技术人员对整机调试验收
12、。注：盾构下井吊装顺序：组装下井的顺序依次是5#台车4#台车3#台车2#台车1#台车连接轿管片运输车螺旋输送机中盾前盾刀盘管片安装机盾尾。,3）后盾系统安装 盾构机的后盾系统应满足盾构推进所需要的强度、刚度和平整度。后盾系统由钢立柱、后座基座、天窗式反力架、负环衬砌组成。负环管片根据实际情况，随盾构的推进逐环拼装。为预留出碴口，负环管片一律采用封顶块位于正上方的拼装模式，并且第-8至第-3环负环管片只拼装下部三块。同时，为保证给盾构机提供足够的反力并确保施工的安全，在第-3环负环管片加设144弧形钢环，并以钢支撑将其支撑于负环钢管片上。,为保证管片点位的准确，拼装第-8环负环管片时一定要精确控
13、制好底部标准块的位置。另外，半钢环后的钢管支撑必须焊接牢固，确保后盾系统的可靠性。,后盾系统详图,盾构基座,4）盾构就位姿态的测量复核 在盾构开始掘进前对盾构的姿态进行测量，测量内容包括：纵向坡度、横向旋转角、平面偏离值、高程偏离值、切口里程，盾构姿态的偏差应满足标准要求，并将测量结果报监理工程师审查。,5）洞门密封装置安装 由于工作井洞圈直径与盾构壳体存在环形的建筑空隙，为防止盾构始发和施工期间土体从该空隙流失和渗漏水，为保证盾尾通过后能立即进行背衬注浆填充，车站施工时在洞门圈预埋环形钢圈，盾构始发前在洞门圈借助预埋的钢圈安装由帘布橡胶板、圆环板、翻板和连接销等组成的始发密封装置，以起到施工
14、阶段临时的防泥水、防漏浆的作用。,7、接收井洞口土体加固,8、盾构进入接收 井，并运出地面,三、盾构推进施工工艺,1、盾构始发准备工作：,盾构掘进施工的竖井,始发工作井: 满足盾构掘进机安装和出洞施工的要求接收工作井: 盾构隧道掘进完成后进入接收井,满足盾构拆卸或转场吊装移位的工作空间要求 竖井施工方法: 沉井法、地下连续墙围护、钢板桩围护,盾构掘进施工的竖井,施工流程：搭设脚手架开孔检验加固效果凿除洞门第一层混凝土安装橡胶帘布板和翻板安装防磕头装置。,凿除洞门混凝土,盾构始发前需在洞门上开16个观察孔，观察是否有渗漏水现象，若有渗漏水现象，马上封堵观察孔，采用冷冻法加固的洞门，继续冷冻，延长
15、冻结时间。采用旋喷桩加固的洞门，采用注浆法止水，直至观察孔不再渗漏水为止。,工作井已按设计要求完成并通过验收，其标高、轴线、结构强度等各项技术参数符合设计和规范要求并能满足盾构施工各阶段受力要求（端头井结构尺寸和洞门中心已复核且符合设计要求）； 盾构推进、始发到达施工方案已通过专家评审，评审意见已予落实或整改，监理细则已编制审批； 测量、监测方案已审批，监测控制点已按监测方案布置好，且已测取初始值；,当现场满足以下要求时开始始发：,井下控制点已布设且固定； 要求的各项端头措施（端头加固、降水、冷冻等）已经完成，各项指标已经达到设计要求并有检测报告； 洞门探孔已打，未发现异常情况并满足始发到达要
16、求； 始发接收托架架已经设计验算，结构强度满足要求； 对盾构隧道沿线的建（构）筑物、管线等设施现有状况及其承受变形的能力已完成调查，并且制订好切实可行的防御措施； 施工现场技术交底（含各施工工艺和步骤）已按要求完成；,人员、机械、材料按要求到位（盾构以及大型起重设备拼装就位，并通过相关部门验收）； 对本工程潜在的风险进行辩识和分析，有针对性、可操作性的应急预案编制完成并落实抢险设备、材料、人员、方案等； 已落实设计、专项施工方案及规范规定的其它要求。,（2）盾构始发 在洞圈内侧沿发射架轨道直线方向焊接2块防磕头装置，高度与钢轨保持一致。 盾构初期掘进时前期出土及管片下井由车站预留出土孔进行。当
17、台车完全进入隧道后，出土及管片下井转至端头井开口环处进行。,防磕头装置详图,当盾构进入洞圈立即进行洞圈帘布的整理工作。盾构机通过防磕头装置时不旋转刀盘。 初始发时盾构平推，用刀盘切削土体。由于位于加固区域内，土体较硬，为控制轴线、保护刀盘，土压力应略低于理论值，保持在0.15MPa，推进速度不宜过快，宜小于2.0cm/min；并在推进时按土体加固的情况在盾构的正面加入发泡剂，以减少刀盘所受扭矩，降低总推力，改善刀盘受力情况，同时改良正面土体，便于土体排出。出加固区后为防止盾构“磕头”，将平衡土压力值设定稍高于理论值；盾构推进轴线略大于设计坡度。同时根据地层变形量等监控信息对平衡压力设定值、推进
18、速度等施工参数及时调整。,盾构始发要注意盾构推进力不能大于后靠的结构承受力，要观察钢后靠的变形情况，如发现变形较大要及时采取措施，以免管片上浮。负环管片间加衬石棉橡胶板缓冲垫。 洞口洞圈环形钢板上预留开启的2阀门1只。当盾尾全部始发时，固定好扇形板，启动盾尾注浆，填充盾尾后空腔，待阀门出浆后关闭阀门，开始掘进且同步注浆。 当盾尾脱出工作井壁后，调整洞圈止水装置中的圆环板并与洞门特殊管片焊接成一体，防止水、土的流失造成地面塌陷或下沉。,2、盾构试掘进 区间隧道采用土压平衡盾构掘进，土压平衡是利用盾构机切削的泥土充满密封仓并保持适当的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构机前方开挖面进行支护的目
19、的。因此，盾构推进过程中，要根据不同地质、覆土厚度、地面建筑情况并结合地表隆陷监测结果及时调整设定土仓压力，推进速度要保持相对平稳，控制好每次的纠偏量，减少对土体的扰动，为管片拼装创造良好的条件。同步注浆量要根据推进速度、出碴量和地表监测数据及时调整，将施工轴线与设计轴线的偏差及地层变形控制在允许的范围内。,根据施工要求，始发口100m范围作为试掘进段，此段施工要对推进参数认真控制，将推进的各项技术参数（如推力、推进速度、出土量、正面土压力等）和地面沉降结合起来进行收集、统计、分析，掌握适应地层的盾构合理的推进参数，以科学地指导后续施工。,（1）掘进土压的控制：掘进时，如给定掘进速度，土压通常
20、靠改变螺旋输送机的速度来控制。螺旋输送机的速度快，渣土排出的就快，土压就相应地降低。渣土排出的慢，土压就相应地上升。一般来说，通过改变掘进速度也可以控制土压。减慢掘进速度，土压就降低；加快掘进速度，土压就增加。,（2）出碴量的控制 每环理论出碴量（实方）为： （D）4L=（6.28）41.5=46.44方/环 虚方约为实方的1.5的膨胀系数，约70方/环 （3）推进速度 盾构始发在试验段推进速度在正常情况下应为20-40mm/min，并根据地面测量数据及时调整盾构正面中心土压力。,（4）盾构推进中的碴土改良 理论上碴土在土压平衡工况模式下支撑介质碴土应具有以下特征： a、良好的流塑状态； b、
21、良好的粘软稠度； c、低的内摩擦力； d、低的透水性。,但一般地层岩土不会自然具有这些特征，从而使刀盘摩擦增大，工作负荷增加。同时，密封仓内碴土流塑状态差时，在压力和搅拌作用下易产生泥饼、压密固结等现象，从而无法形成有效的对开挖仓密封和良好的排土状态。当碴土透水性强时，碴土在螺旋输送机内排出时无法形成有效的压力递降，土仓内的土压力无法达到稳定的控制状态。 当碴土满足不了这些要求时，需通过向刀盘、土仓及螺旋输送机内注入添加剂对碴土进行改良，采用的添加剂种类主要是泡沫和泥浆。,4、盾构正式掘进 1）盾构正式掘进中加强施工监测，随时调整掘进参数，不断完善施工工艺，控制地表最大变形量在-30+10mm
22、范围内。 2）掘进推进过程中应严格控制盾构方向，确保隧道实际中线与设计偏差在上、下、左、右均小于50mm。同时应勤纠偏，坡度和方向不能突变，隧道轴向和折角变化不能大于0.4%。在缓和曲线、圆曲线段应根据里程控制掘进方向和偏转角度。 。,3）盾构推进速度正常控制在24cm/min范围，穿过建筑物或与地下构筑物很近时推进速度应适当减缓，以防推进造成周围土体较大的扰动。 4）推进出土量控制 每环出土量在98100%间，同时考虑泡沫与水的改良，每环出土70m3左右。,5）上述各项工作，必须逐项、逐环、逐日作好施工记录。具体要求如下： 隧道掘进 环号 掘进速度 盾构正面土压力 刀盘转速、油压、螺旋机转速
23、 盾构推力、千斤顶开启数量及位置、油压 盾构内壁与管片外侧环形空隙（上、下、左、右四处）,同步注浆 注浆压力、数量、稠度 注浆材料配比 注浆试块强度（每日取样试验） 实际注浆量和理论注浆量的百分比,测量 盾构倾斜度 盾构旋转角度 隧道椭圆度 推进总距离 隧道每环衬砌环轴心（X、Y、Z）与设计轴心的偏差 隧道渗漏水统计展示图及渗漏水量 施工中应及时将上述记录提交给监理工程师。,5、管片拼装,图34,管片拼装分为通缝拼装和错缝拼装 （1）通缝拼装前后环纵缝对齐的一种拼法，其特点（图34） 1）整条隧道整体性差因各环之间仅有纵向螺栓连接圆环，管片间无牵连。 2）圆环变形大，由于纵向螺栓孔径间隙产生管
24、片位置的变动，使圆环变形量大。 3）环面平整度差。由于环缝压密量不一而引起，并使误差累计 4）由于环面累计误差存在造成环向螺栓难穿。 5）圆环二块管片结缝质量差，易产生喇叭、转角、内弧面不平及管片相对旋转等。,（2）错缝拼装前后环纵缝错开的一种拼法， 有1/2 或 1/3管片弧长的二种，其特点：（图35） 1）整条隧道整体性强，纵向变形少； 2）由于每块管片受到其前环、后环与 本环六块管片的限制，所以圆环变形小； 3) 圆环质量好同样对拼装的质量要求 也很高，不然将影响下环管片拼装精度； 4) 环面产生的不平整量不产生累计，而是产 生下一环骑缝管片的断裂。,四、管片拼装拼装方法,图35,盾构施
25、工的区间隧道，管片衬砌是隧道防水的重要环节。管片拼装的质量直接影响到隧道寿命及永久防水能力，因此严格控制管片安装质量至关重要。 1）管片质量要求 管片表面不得出现裂缝、破损、掉角等现象，根据技术规范要求。,2）管片的运输、堆放 管片由运送车辆从管片生产工厂运至施工场地，在施工场地安装弹性密封条、传力衬垫等，然后根据管片运输指令经工地门吊垂直运送到编组列车上，再经电瓶车运至隧道内工作面进行拼装。在这个过程中的各工序应注意以下问题： 制定专门的管片运输作业指导书，在管片水平或垂直运输过程中，所有运输过程中应特别注意对管片的保护，避免造成损坏；,管片的存放物场地必须平整，并用枕木或其它材料铺设成管片
26、堆放垫墩； 管片的堆放层数不可超过三块，以免造成管片压坏，堆放时块与块之间应以方木支垫； 在管片经门吊进行垂直时必须采用合格的吊装带，确保施工的安全； 管片的供应顺序、型号等必须根据施工需要按工程师下达的管片运送指令进行，避免因管片运送错误导致工序时间的耽误。,3）防水等材料的安装 弹性密封垫、自粘性橡胶薄板、传力衬垫的安装以及石棉橡胶板的使用必须按设计要求进行，避免错用漏用； 密封垫等材料的安装要制定专门的作业指导书，并要求在施工中必须严格执行。在弹性密封垫粘贴安装前应清除管片上预留凹槽接触面的灰尘，防止安装后剥离、脱落。安装时应特别注意，弹性密封垫必须精确的粘贴在凹槽的正中位置，以保证管片
27、拼装时弹性密封垫能以紧大接触面积。,在存放管片进行密封垫粘贴的场地应配备防雨、防潮设备，避免密封垫或软木传力衬垫淋雨、受潮而损坏； 在管片拼装前，若因故导致弹性密封损坏或水膨胀条发生了预膨胀，则必须重新更换弹性密封垫； 石棉橡胶的使用必须按工程师的技术交底进行，坚决杜绝使用错误。以免引起拼装困难等不良后果。,按设计本标段区间工程管片均采用错缝拼装方式，拼装时先拼装底部标准块，然后按左右对称顺序逐块拼装两侧的标准块和邻接块，最后拼装封顶块。封顶块拼装时先搭结二分之一环宽，径向推上，再纵向插入。 4）纵、环向螺栓连接 本标段均采用M30弯螺栓，每环纵向10根，环向12根，计22根/环。,管片连接是
28、保证管片拼装质量的重要环节，连接件的质量十分重要。施工时对管片连接件应按0.2%的比例进行抽查，连接件还应经防腐处理，盐雾试验每个区间做两次。同时，在施工过程中还应加强施工控制，做到以下几点： 为防止管片拼装时产生“踏步”，紧固螺栓前必须认真的进行对位；,管片连接螺栓必须拧紧，螺栓紧固采取多次紧固的方式。管片拼装过程中安装一块初紧一块螺栓，拼装结束后应及时对环纵向螺栓进行二次紧固，盾构掘进下一环时，借助推进油缸推力的作用，再一次紧固所有螺栓尤其纵向螺栓。隧道贯通后，必须对所有环纵向螺栓进行复紧； 5）环面超前量的控制 定期检查管片环面超前量，当超前值过大时应用软性楔块给予纠正，保证管片整环环面
29、与隧道轴线的垂直度。,6）其他注意点 为保证管片的拼装质量，应制定专门的管片拼装作业指导书，对拼装施工人员必须进行岗位培训。同时，要求在施工中还必须做到： 在管片拼装之前要清除盾尾拼装部位的碴土等异物，并检查管片的型号、外观以及密封材料的粘贴情况，若型号与管片运送指令不符应立即更换，有损坏必须修复后才可拼装；,拼装时应避免损坏管片和密封条，若意外造成管片损伤，应更换完好的管片拼装并对受损管片进行修补，密封条受损也必须更换。 腐蚀性地层必须在管片外侧涂抹防腐蚀材料。 6、同步注浆和二次注浆 盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下水的渗透，是导致地表沉降的重
30、要原因。为减少和防止地表沉降，在盾构掘进过程中，要尽快在脱出盾尾的衬砌管片背后同步注入足量的浆液材料充填盾尾环形建筑空隙。,1）注浆目的 管片衬砌背后注浆是盾构施工中的一项十分重要的工序，其目的主要有以下三个方面： 及时填充盾尾建筑空隙，支撑管片周围岩体，有效地控制地表沉降； 凝结的浆液作为盾构施工隧道的第一道防水屏障，增强隧道的防水能力； 为管片提供早期的稳定并使管片与周围岩体一体化，有利于盾构掘进方向的控制，并能确保盾构隧道的最终稳定。,2）注浆方式和特点 本标段区间隧道穿越及施工影响范围内地层的地质主要为粉质粘土及淤泥质粘土层。地层自稳能力差，盾构掘进后受扰动的围岩不能自稳，易产生坍塌变
31、形，从而引起地表沉降，采用同步注浆及时回填，必要时再以二次补强注浆进一步填充，确保对盾尾建筑空隙填充密实。,同步注浆 根据隧道洞身穿越地层的特点，为能尽早充填盾尾建筑空隙及时支撑管片周围岩体，防止地层产生过大变形而危及周围环境安全，采用盾构边掘进边注浆方式，通过盾构机自设的同步注浆系统及管片预留注浆孔，注浆在盾构尾建筑空隙形成的同时进行。,二次注浆 同步注浆使盾尾建筑空隙得到及时填充，地层变形及地表沉降得到控制，在浆液凝固后，强度得到提高，但可能有局部不够均匀或因浆液固结收缩产生空隙，因此为提高背衬注浆层的防水性及密实度，必要时再补充以二次注浆，进一步填充空隙并形成密实的防水层，同时也达到加强
32、隧道衬砌的目的。,二次注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差而致使地表沉降得不到有效控制或管片衬砌出现较严重渗漏的情况下才实施。施工时采用地表沉降监测信息反馈，结合洞内超声波探测管片衬砌背后有无空洞的方法，综合判断是否需要进行二次注浆。,3）注浆材料、浆液配比及性能指标 盾构施工背衬注浆宜选用具有料源广、可注性强、经久耐用、固结实体强度能达到设计要求、对地下水和周围环境无毒性污染、价格低廉等特点的材料。注浆浆液要流动性好，便于盾构移动过程中持续不停的注浆，而一环注浆结束后，浆液凝固有较好的强度，具有膨胀性，避免后期收缩变形，二次注浆材料要可注性强，能补充同步注浆的缺陷，对同步注浆起充填和补充
33、作用。,同步注浆、二次注浆初步采用的注浆材料及配比、性能指标如下表。 浆液配比和性能指标表,当地下水特别丰富时，需要对地下水封堵。同时为了及早建立起浆液的高粘度，以便在浆液向穿隙中充填的同时将地下水疏干（将地下水压入地层深处），获得最佳充填效果，这时需要将浆液的凝胶时间调整到14min，必要时二次注浆可采用水泥-水玻璃双液浆。 4）注浆设备 同步注浆采用盾构机后配套附带的同步注浆系统，补强注浆采用自备的KBY-50/70双液注浆泵。 同步注浆浆液在洞外拌制，采用自行设计的浆液拌合站，拌制好的浆液由转驳泵运到洞内泵入盾构机自备的储浆罐中待注。,二次补强注浆管及孔口管自制，其加工应具有与管片吊装孔
34、的配套能力，能够实现快速接卸以及密封不漏浆的功能，并配备泄浆阀。 注浆压力 同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静止水压力及土压力之和，做到尽量填补同时又不产生劈裂。注浆压力过大，管片周围土层将会被浆液扰动而造成后期地层沉降及隧道本身的沉降，并易造成跑浆；而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，会使地表变形增大，依据深圳地质情况，同步注浆压力一般为0.20.5Mpa，二次注浆压力为0.30.6Mpa。,注浆量 同步注浆量理论上是充填盾尾建筑空隙，但同时要考虑盾构推进过程中的纠编、浆液渗透（与地质情况有关）及注浆材料固结收缩等因素。注浆量可用下式进行计算： Q=V 式中：Q注浆量（m
35、3） 注浆率（取1.42.0，曲线地段及粉细砂地层段取较大值，其它地段根据实际情况选定） V盾尾建筑空隙（m3）,V=（D-d）L/4 式中： D盾构切削土体直径（即刀盘直径6.28m） d管片外径（6.0m） L管片宽度（1.5m） V=（6.282-6.02）1.54=4.051m,根据深圳的地质及线路情况，注浆量一般为理论注浆量的1.42.0倍(一般我们取1.5倍)，并应通过地面变形观测来调节。则： Q=5.679.10m3/环 二次补强浆量根据地质情况及注浆记录情况，分析注浆效果，结合监测情况，由注浆压力控制。 注浆结束标准以注浆压力与注浆量进行双重控制，正常情况下要求每环注浆量不得小
36、于5.8m3。以下情况应例外： a、在风化岩层，注浆压力很小而注浆量较大时。增加注浆量直至注浆压力达到注浆压力的下限；,b、盾构机位于曲线段，考虑超挖，适当增加注浆量； c、自稳能力差的粘土地层，注浆量很小而注浆压力较大时，可能是由于盾壳周围岩土发生坍塌，影响了浆液的流动。在注浆压力达到注浆压力上限时停止注浆，随后应进行二次补强注浆。 注浆速度及时间 根据盾构机推进速度，以每循环达到总注浆量而均匀注入，盾构机推进开始注浆开始，推进完毕注浆结束。,注浆顺序 同步注浆通过盾尾注浆管在盾构机推进的同时压注，在每个注浆孔出口设置压力传感器，以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制，从而实现对管片
37、背后的对称均匀压注。为防止注浆使管片受力不均产生偏压导致管片错位造成错台及坡损，同步注浆时对称均匀的注入十分重要。 补强注浆通过管片预留注浆孔注浆，应先压注可能存在较大空隙的一侧。,6）质量保证措施 施工前应进行详细的浆液配比试验，选定合适的注浆材料、添加剂及浆液配比，保证所选浆液配比、强度、耐久性等物理力学指标满足工程的设计要求； 制定详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，并制定专门的作业指导书。严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出P（注浆压力）Q（注浆量）t（时间）曲线，分析注浆效果，反馈指导下次注浆，并及时报监理工程师； 注浆作业由专人进行，上岗前应通过培训，施工过程
38、应由富有经验的土木工程师负责注浆技术指导工作；,根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工方法，发现情况及时解决。 做好注浆设备的维修保养、注浆材料供应，以保证注浆作业顺利连续不中断的进行； 做好注浆孔的密封，保证其不漏水。,6、盾尾油脂和泡沫的加注 盾尾油脂 为防止盾构推进时，地下水及同步注浆浆液从盾尾窜入隧道，须在盾尾钢丝刷位置注盾尾油脂，以达到盾构的密封功能。为了能安全并顺利地完成区间隧道的掘进任务，必须切实地做好盾尾油脂的压注工作。 由于本地层风化岩层较多，透水性较强，施工时应勤注油脂。,泡沫 当盾构机遭遇硬风化岩层或者在加固区时，刀盘扭矩
39、增加，这时候需要往开挖仓前注泡沫或者水以改良土壤。另外，淤泥质土层会影响土仓中土压传感器的正常工作，这会带来地表隆沉超标等一系列的问题，此时同样需要加注泡沫或者水，使得土压传感器正常反应开挖面的土压。,盾构出洞,盾构进洞,盾构的接收到达是指从盾构机到达下一站接收井之前50m到盾构机贯通区间隧道进入车站接收井被推上盾构接收基座的整个施工过程。因此，盾构的到达相对于区间隧道的施工有其特殊性和重要性。其工作内容包括：盾构机定位及接收洞门位置地层加固、复核测量、洞门处理、安装洞门圈密封设备、安装接收基座、洞门拉紧装置等。,7、盾构接收,三、盾构推进施工盾构接收,盾构姿态的复核 当盾构施工进入盾构到达范
40、围时，应对盾构机的位置进行准确的测量，明确成洞隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系，同时应对接收洞门位置进行复核测量，确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。在考虑盾构机的贯通姿态时需注意两点：一是盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计中心轴线的偏差，二是接收洞门位置的偏差。综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整。纠偏要逐步完成，仍坚持一环纠偏不大于4mm的原则。,接收井井内布置 根据盾构姿态在接收井内放置接收架并固定，接收架标高比盾构底标高低1cm左右，并按线路纵坡设置相应坡度。 接收门砼凿除 当盾构距地下连续墙3m时，在洞圈中心凿出500的孔洞，用于加强对土体的观测并释放应力。盾构切口进
41、入加固土体后，应降低盾构正面推进压力。在靠近洞门50cm时，停止推进，将切口正面推进压力值降至最低（在盾构千斤顶降低推力前应对盾尾处的几环管片的纵向螺栓进行紧固），土仓泥土尽可能出空，然后进行混凝土封门的凿除，接收口混凝土凿除。,洞门圈封堵 为防止盾构机接收时被推出的碴土损坏帘布橡胶板，洞门防水装置应在盾构机贯通开挖面、碴土被完全清理干净后安装。如洞门加固效果较好时可以考虑不设置橡胶帘布板。 当盾构前体盾壳被推始发门后，及时用钢板把接收圈钢环与接收特殊管片的预埋钢板焊接，以防止洞门泥土及浆液漏出。 在最后一环管片拼装完成后，对洞门圈压注双液浆进行封堵。注浆的过程中要密切关注洞门的情况，一旦发现
42、有漏浆的现象应立即停止注浆并进行处理。,三、盾构推进施工掘进管理,盾构到达段的掘进 盾构到达段的掘进除应达到纠偏的目的外，还尤其应注意最后10m段的掘进控制。因为在临近洞门的最后10m盾构掘进对地层的扰动影响极为明显，直接影响到地层及车站端墙的稳定。 因此应根据到达段的地质情况确定合理的掘进参数。总的要求是：低速度、小推力、合理的土仓压力和及时饱满的回填注浆。盾构进入端头加固地层时要根据具体情况调整掘进参数，必要时可采取加泥或加泡沫的方式对碴土进行改良。在贯通前0.5m时，应尽量出空土仓中的碴土，减小盾构推进对开挖面的挤压以免引起掌子面的坍塌以及造成车站端墙的损坏。洞门混凝土清理完后盾构应尽快
43、推进并拼装管片，尽量缩短盾构接收时间。,盾构机接收 盾构接收时洞口110环管片用拉紧装置连接拉紧，防止因千斤顶顶力释放后，管片环间缝隙增大，引起环缝漏水。 盾构接收环拼装后，需再作数环推进，方能使盾构到达接收架上，这数环衬砌可只作底块拼装，但需同样拧紧纵向连接螺栓，以免接收环衬砌脱落。,洞门拉紧装置图,盾构到达施工注意事项 盾构机进入到达段时，工作人员应明确盾构机适时的里程及刀盘距洞门掌子面的距离，并按确定的施工技术方案进行施工； 盾构到达前应检查端头土层加固、堵水情况是否达到要求； 增加地表沉降监测的频率，并及时反馈监测结果指导施工； 为防止因刀盘反力不足引起管片环缝接触松弛、张开并造成漏水，盾构到达段最后10环管片用14b槽钢将管片沿隧道纵向拉紧；,在盾构机刀盘距洞门掌子面0.5m时，应尽量出空土仓中的碴土，减小对洞门及车站端墙的挤压以保证凿除洞门混凝土施工安全； 在盾构机贯通后安装的几环管片，一定要保证注浆饱满密实，防止引起管片下沉与错台,
