1、盾构始发到达常见问题及施工方法（盾构施工关键环节卡控）目 录一、盾构法施工概述二、盾构始发、到达施工及常见问题三、盾构施工关键技术一、盾构法施工概述盾构的工作原理盾构的工作原理就是一个钢结构组件沿隧道轴线边向前推进边对土壤进行掘进。这个钢结构组件的壳体称“盾壳”，盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道段起着临时支护的作用，承受周围土层的土压、承受地下水的水压以及将地下水挡在盾壳外面。掘进、排土、衬砌等作业在盾壳的掩护下进行(在在盾盾壳的掩护下壳的掩护下构构筑隧道的大型特种非标设备筑隧道的大型特种非标设备)。41 1、什么是盾构、什么是盾构盾构司机及维保人员培训教材盾构法盾构法就是用盾构修建隧道的方法，它
2、使用盾构在地下掘进，在边防止开挖面坍塌和保持开挖面稳定的同时，边在机内安全地进行隧道的开挖作业和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工法。“盾”“保护”，指盾壳。“构”“构筑”，即管片拼装和同步注浆。52 2、什么是盾构法、什么是盾构法1 建造盾构工作井2 盾构机安装就位3 始发端土体加固4 初推段掘进施工5 盾构连续掘进施工6 到达端土体加固7 盾构进入接收井,并运出地面63 3、盾构法施工概述、盾构法施工概述l我国自我国自19501950年开始将小年开始将小型盾构运用于下水道工型盾构运用于下水道工程，经过程，经过6060多年的不断多年的不断发展，盾构法今已成为发展，盾构法今已成为我国隧道施工中一种
3、重我国隧道施工中一种重要的施工工法。要的施工工法。4 4、盾构法施工发展、盾构法施工发展l城市盾构法地铁工程受周边环境限制与工程、水文地质条件影响，存在大城市盾构法地铁工程受周边环境限制与工程、水文地质条件影响，存在大量的工程建设安全风险。在目前地铁工程建设高速发展的背景下，量的工程建设安全风险。在目前地铁工程建设高速发展的背景下，安全风安全风险控制形势日趋严峻险控制形势日趋严峻，尤其以盾构始发、到达风险最大。，尤其以盾构始发、到达风险最大。5 5、盾构法施工风险、盾构法施工风险二、盾构始发、到达施工及常见问题1 1、绪论、绪论由于盾构始发、达到施工是整个盾构施工中最重要的环节，因此其由于盾构
4、始发、达到施工是整个盾构施工中最重要的环节，因此其施工过程非常重要，而且常常会出现问题，出现问题后很难处理，施工过程非常重要，而且常常会出现问题，出现问题后很难处理，结果影响非常大，因此要尤为重视。结果影响非常大，因此要尤为重视。2 2、盾构盾构始发概述始发概述3 3、端头加固、端头加固（1）在盾构始发进入洞门前地层能够稳定，减少土体的渗透性，防止突发涌水、涌砂。（2）防止压力建立困难引起过大的地面沉降或坍塌；提高重型机械作用在端头土体的承载力；盾构机始发、到达时压力的保持和姿态的控制。3.1、端头加固目的满足土体强度的要求；满足土体稳定性的要求；加固土体的静态稳定，包括施工期稳定性和长期稳定
5、性。加固土体的扰动影响，破洞门振动过大对土体的扰动等。满足加固（土体）的渗透性要求（特别是水+沙+压力的情况）；满足加固（土体）的变形特征的要求（土压建立前和土压消失后）。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。一般加固范围为：横、竖向为隧道轮廓线外3m，纵向不小于盾构主机长度（1.52m）。3、端头加固3.2、端头加固范围 3、端头加固3.2、端头加固范围 3、端头加固3.3、端头加固方法 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 旋喷桩加固费用较高，加固时间2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
6、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。搅拌桩和旋喷桩均需占用地面场地。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(不含注浆时间)。始发到达端头加固时，可以单独选择取其中的一种工法，也可选用其组合工法。具体选用那种工法，取决于地质、地下水、覆盖层、盾构直径、盾构机型、施工环境等因素，同时还硬考虑安全性、施工性、成本、进度等要求。3、端头加固3.3、端头加固方法 3、端头加固3.3、端头加固方法旋喷桩 介质及参数介质
7、及参数喷射方法喷射方法单管法单管法二重管法二重管法三重管法三重管法水水压力（压力（MpaMpa）流量（流量（L/minL/min）喷嘴直径及个数喷嘴直径及个数202030301201202-3mm2-3mm（2-42-4个）个）空空气气压力（压力（MpaMpa）流量（流量（L/minL/min）喷嘴直径及个数喷嘴直径及个数0.70.7331-3mm1-3mm（2 2个）个）0.70.7331-3mm1-3mm（2-42-4个）个）浆浆液液压力（压力（MpaMpa）流量（流量（L/minL/min）喷嘴直径及个数喷嘴直径及个数202080801201202-3mm2-3mm（2 2个）个）202
8、080801201202-3mm2-3mm（2 2个）个）1 13 310010015015010-14mm10-14mm（1 1个）个）3、端头加固3.3、端头加固方法搅拌桩 桩架螺 旋 钻杆动 力 头下 部 支 撑 架中 间 支 撑保 持 架定位预搅下沉喷浆搅拌上升重复搅拌下沉重复搅拌上升完毕冻 结 加 固 区8000冻 结 管(兼 注 浆 管)3000200020003、端头加固3.3、端头加固方法冻结 3、端头加固3.4、端头加固效果检查（1）效果检查内容：洞门土体的加固强度：一般取芯强度不小于0.8MPa；洞门加固体的抗渗性能：抗渗1*10-7cm/s,不漏泥、砂；洞门加固的范围内的
9、整体、均一性；（2）检查方式：（达不到要求、效果不佳，要补充加固）竖直取岩芯；水平钻孔；测冻结温度；3、端头加固3.4、端头加固-常见问题（1）加固强度不够；（掌子面坍塌）（2）加固强度过高；（盾构推进困难）（3）加固体没有咬合；（渗漏水）（4）局部障碍物加固不到；（5）冷冻时间不够；（6）冷冻后期地面出现融沉；（7）加固体中出现异物；4、始发台安装 一般先根据管片拼装里程、盾构机组装位置要求、始发竖井结构、反力架支撑长度及盾构隧道线路设计轴线定出盾构始发姿态空间位置，以确定洞门钢环的预埋中心位置，然后反推出始发台的空间位置，提前调整好盾构井底板的标高、坡度及结构等。为防止盾构进洞磕头，在拟合
10、线路始发的基础上整体抬高1020mm；加固牢固，防止推进是移动。4、始发台安装-（常见问题）（1）盾构隧道高程计算错误，或者空间位置计算错误；（多级复核）（2）由于未按照洞门预埋钢环中心始发，导致盾构无法进洞；（空间中心位置）（3）未考虑盾构机锥形结构，导致盾构在始发台上需要调整姿态；（考虑余量）（4）坡度、曲线始发考虑不足，始发后盾构隧道超限；（超前考虑、模拟）5、洞门凿除待破除洞门盾构脚手架 洞门凿除采用人工风镐分层分块逐步凿除。凿除其施工顺序为：破除洞门钻孔桩车站内侧混凝土保护层割除桩体车站内侧钢筋破除钻孔桩车站内侧500mm左右厚桩身砼割除桩体车站外侧钢筋（盾构刀盘推至洞口）拆除脚手架
11、，清理场地。（由下向上）。在盾构机确定始发掘进前，检查洞门净空尺寸，洞门净空内无残留钢筋。5、洞门凿除-（常出现问题）（1）凿除前未探孔或者探孔深度不够，出现突泥涌水；（按照规范要求）（2）钢筋等异物处理不干净；（多检查、多级复核）（3）做好补充加固以及出现险情额应急预案；（预案可行）6、盾构机组装及调试后配套组装下井程序：拖车起吊安装轮对拖车下井风管下井拖车后移。各节拖车的下井顺序为：5号拖车4号拖车3号拖车2号拖车1号拖螺旋输送机设备桥。主机大件的下井顺序：前盾 中盾 刀盘 管片安装机 盾尾 螺旋输送机连接。盾构机调制：空载调试（正常运转）、负载调试（密封、满足工作状态）。6、盾构机组装及
12、调试常见问题（1）地基不平稳，吊车侧翻；（2）大件翻转时重心不稳或者受力不均；（3）吊装过程中对重要部件保护不够，碰撞；（4）连接过程中不按规定操作；（油缸、齿轮等要求高处电焊）（5）空载调试时，管路、电路、液压等连接错误；（6）负载调试时高压伤害；（7）其他（高处坠落、火灾、电、高压）7、洞门密封安装7、洞门密封安装（特殊）图 4-4 洞门密封结构图 7、洞门密封安装常见问题（1）安装不规范，出现局部无法连接、渗漏；（2）没有及时的涂抹黄油润滑，刀具割伤帘布橡胶板；（3）洞门内小导轨安装（过高、过低，安装不牢固）；（4）盾构刀盘不在洞门密封中间进洞，无法保压；（5）盾构机刀盘没有完全进洞，旋
13、转刀盘，伤害帘布橡胶板、折页板；（6）盾构机防扭装置未割除；（7）底部渗漏，处理困难；8、反力架安装、加固8、反力架安装、加固常见问题（1）定位不准确；（三维）（2）加固不牢固；（验算、安全系数）（3）安装不准确，局部受力；9 9、负环及负环支撑安装、负环及负环支撑安装负环管片管片定位垫块盾尾壳体9 9、负环安装、负环安装常见问题常见问题（1）油脂涂抹质量；（2）第一块安装时盾壳内支撑；（3）邻接块加固；（4）封顶块安装；（5）整环安装后整圆结构（外支、钢丝拉）；（6）安装机控制不好，管片破损严重；（7）注意螺栓紧固以及紧固顺序；1010、始发推进、始发推进1010、始发推进、始发推进常见问题
14、常见问题土舱土压力与地层水土压力平衡状态Pw 水压力PE 土压力Pw+PE=PEPB PEPB 盾构土仓压力 地下水位地表面（1）土压计算过高或过低；（2）洞门密封无法保压；（3）推力控制不好，反力架局部受力；（4）控制不好扭矩，盾构机旋转；（5）始发时调整盾构机姿态；（6）渣土改良不同；（7）推力、扭矩、速度匹配；（8）同步注浆量、监测匹配；（9）出渣量控制；1111、方向控制、方向控制利用盾构的推进油缸、铰接油缸，配合管片选型来完成，主要控制要点如下：利用盾构的推进油缸、铰接油缸，配合管片选型来完成，主要控制要点如下：（1 1）纠偏原则：勤、缓；）纠偏原则：勤、缓；（2 2）方向控制：超前
15、、均衡、综合；）方向控制：超前、均衡、综合；（3 3）纠偏标准：滚动角小于）纠偏标准：滚动角小于1.51.5度，纠偏量度，纠偏量6mm/6mm/环；环；控 制 盒 地地 面面 监监 控控 计计 算算 机机 调调 制制 解解 调调 器器 调 制 解 调 器 打打 印印 机机 盾盾 构构 主主 控控 室室 管管 片片 激激 光光 全全 站站 仪仪 ELS 靶靶 激激 光光 定定 位位 仪仪 工 业 计 算 机 黄黄 盒盒 子子 显 示 屏 盾盾 构构 机机 推推 进进 油油 缸缸 1111、方向控制、方向控制常见问题常见问题（1）只顾推进方向，不考虑管片；（2）只看目前状态，不看趋势；（3）只顾眼
16、前，不管长远；（4）纠偏狠、快、大；（5）顾头不顾尾；（6）司机、值班工程师、拼装手；（7）总结、学习（设备、地层）；1212、管片选型安装、管片选型安装管片选型的原则有三个：第一：管片选型要适合隧道设计线路（排版）；可以用公式计算：=2=2arctg/D。第二：管片选型要适应盾构机的姿态（盾尾间隙）；哪边的盾尾间隙过小，就选择拼装反方向的转弯环。第三：管片选型要适应盾构千斤顶行程（油缸长度）。综合考虑铰接油缸的长度及隧道线性超前量。三者相辅相成。概括为：管片选型围绕盾尾间隙和油缸行程配合盾构机姿态。隧道设计中线与盾构轴线、管片中线三线重合；力的三要素：大小、方向、作用点；（1）管片选型匹配；
17、（模拟）（2）管片安装顺序；（3）封顶块安装；（止水条涂润滑）（4）底部清洁；（5）螺栓分批紧固；（6）控制错台、椭圆度；（7）检查管片、保护止水条；1212、管片选型安装、管片选型安装常见问题常见问题13.1、同步注浆（1）同步注浆：注浆目的（控制沉降、稳定隧道结构、辅助纠偏）浆液类型（惰性、水硬性）注浆方式注浆量控制（双控）效果检查（开孔、物探）（2）浆液要求：胶凝时间：一般为310h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。固结体强度：其无侧限抗压强度1.0Mpa；渗透系数1.010-8cm/s。浆液结石率：95%，即固结收缩率50）土 体 应力松弛蠕 变
18、 压缩盾 尾 通 过后约100h产 生 的 沉降滞后沉降，土体次固结沉降，地表后期固结变形1616、测量监控、测量监控常见问题常见问题陀螺法坐标传递示意图地面导线2BC线3T14井下导线F1垂重线T重垂F5Z16Z37Z2Dl1l2l3l4l5l61（1）埋设点不符合要求；（2）测量、监测不及时；（3）测量多级复核；1717、刀具管理刀具管理1818、管片、管片19.119.1、盾构到达施工概述、盾构到达施工概述1919、盾构到达施工、盾构到达施工19.219.2、盾构到达施工、盾构到达施工（1 1）结构与地层的稳定（与始发类似）；）结构与地层的稳定（与始发类似）；（2 2）管片连接（没有推力
19、）；（螺栓、拉紧）管片连接（没有推力）；（螺栓、拉紧）（3 3）贯通瞬间防涌与防水；（二次注浆封堵）贯通瞬间防涌与防水；（二次注浆封堵）（4 4）定位、接收台（三维）；（多级复核）定位、接收台（三维）；（多级复核）（5 5）到达掘进参数（推力、扭矩等）；）到达掘进参数（推力、扭矩等）；（6 6）接收（帘布、折页板、钢丝绳、接收台）；）接收（帘布、折页板、钢丝绳、接收台）；（7 7）粗心大意；）粗心大意；19.319.3、盾构到达施工、盾构到达施工常见问题常见问题三、盾构施工关键技术1、关键技术之一-进1.1、刀盘形式1.2、刀具破岩石机理1.3、刀具布置1.4、刀具更换1.5、刀盘修复1.6、
20、孤石等处理2、关键技术之二-出2.1、沉积效应结泥饼2.2、离散效应喷涌对策：1、泡沫剂、离散剂，2、设备对策：1、膨润土，2、高分子聚合物2.3、泥水盾构滞排效应2.4、泥水盾构环流系统排碴口钢筋3、关键技术之三-稳3.1、始发、到达3.2、掘进过程（1）前压力计算（水土合、分算）（2）过程中控制（压力波动、出土）（3）通过后（同步注浆、二次注浆）4、关键技术之四-久4.1、管片防水4.2、管片与外界接触面、边、角 盾构施工技术日新月异、也永无止境；盾构施工技术日新月异、也永无止境；要靠认真钻研、大胆创新才能始终站在盾构要靠认真钻研、大胆创新才能始终站在盾构施工的最前沿。施工的最前沿。汇报完毕，谢谢！汇报完毕，谢谢！
