盾構法施工1

盾構法是隧道暗挖施工法的一種，它是以盾構設備為主進行隧道施工的一項新技術，和頂管施工法一樣都屬于非開挖法施工。與傳統的挖槽施工法相比，盾構法施工技術具有機械化及自動化程度高、勞動強度低、綜合施工成本低，并且不影響交通、對環境影響小、社會效益顯著等優點，可廣泛用于穿越公路、鐵路、建筑物、河流的市政、供排水、石油等管線的鋪設工程。

前言2

盾構系意譯名稱，即為具有保護條件集開挖、支護、襯砌等多種作業于一體，具有隧道施工功能的鋼結構體—隧道掘進機，最常見的形狀為圓形。下面對盾構法施工主要的施工設備——盾構機進行簡要介紹。3一、盾構機概述（一）、發展歷史世界上第一條人工開挖盾構隧道是1825-1843年在倫敦泰晤士河下建成的。該盾構呈矩形狀（寬11.6m，高7m），總共只有366m長的隧道卻耗時近20年完成，曾經歷很大困難，出現過五次以上涌水。4

第一臺機械化盾構的專利出現在1876年的英國，它的設想是用有幾塊板構成的半球狀刀盤旋轉切削土體，然后靠徑向轉動的土斗將切削下來的土體運到皮帶輸送機上。1896年由英國的另一位技師所申請的專利，其刀盤由若干輪輻構成，電動驅動由長軸傳遞，外形也與現代盾構較為接近。5

20世紀60年代以來盾構法施工在日本得到迅速發展。1965年，日本首先制造了泥水盾構，其基本原理是用液體（水或加膨潤土的水）來平衡開挖面的土體。1974年，日本出現了土壓平衡式盾構。它克服了壓縮空氣對人體的危害和泥水對環境的不利影響，使其成為較為常用的盾構形式。6

（二）、我國盾構技術的應用

第一個五年計劃期間，東北阜新煤礦用直徑2.6m盾構建造了輸水巷道，1957年在北京下水道工程中也用過直徑為2.0m及2.6m的盾構。系統的開發我國的盾構技術始于1963年，上海隧道公司進行了直徑4.2m的盾構隧道試驗；

1968年北京也開始了直徑7.0m盾構隧道的工程試驗，并在鋼筋混凝土管片制造、防水技術、擠壓混凝土施工等方面取得了成功。781964年隧道公司開發了網格式盾構，1966年用可封閉式網格盾構建造了直徑為10m的上海第一條黃浦江越江隧道；1984年上海隧道工程公司用日本進口的直徑4.33m小刀盤土壓平衡盾構，建造了內徑為3.6m的下水道總管；1988年該公司又設計使用了加泥式土壓平衡盾構，1991年使用以法國為主制造的土壓平衡盾構施工了上海地鐵一號線的大部分區間隧道。

91011盾構構法法施施工工技技術術在在我我國國已已有有40余年年的的歷歷史史。。采采用用該該施施工工方方法法修修建建的的工工程程有有上上、、下下水水道道，，電電力力通通訊訊隧隧道道，，水水底底隧隧道道，，地地鐵鐵區區間間及及車車站站，，人人防防工工事事等等。?？煽梢砸灶A預言言，，該該施施工工方方法法將將不不斷斷地地在在各各市市政政工工程程中中得得到到廣廣泛泛應應用用。。12（三三））、、盾盾構構機機的的分分類類盾構構類類型型的的主主要要區區別別是是盾盾構構正正面面對對土土體體支支護護開開挖挖方方法法的的不不同同。。1、按按其其結結構構特特點點和和開開挖挖方方法法來來分分，，主主要要可可分分為為以以下下4類：：a、手掘掘式式盾盾構構b、擠壓式盾構（（網格擠壓））c、半機械式盾構構d、機械式盾構（（氣壓、泥水水、土壓、混混合）13142、按其工作面面支護方式來來分，主要可可分為：a、全面開放形盾盾構b、部分開放型盾盾構c、密封形盾構（（氣壓、泥水水、土壓、混混合）d、全斷面隧道掘掘進機（TBM）1516嚴格來說，各各種類型的盾盾構都可稱為為隧道掘進機機，只是盾構構和TBM適用范圍不同同。盾構多用用于軟土地質質，而TBM多用于硬巖地地質。各種不同的盾盾構有各自的的適用范圍，，通常根據工工程要求來選選型。上海地地鐵工程中大大多數采用土土壓平衡式盾盾構，主要是是由于上海所所處地區為沖沖積平原，土土質松軟。由由于天津土質質與上海類似似，所以地鐵鐵一號線，可可借鑒其經驗驗采用土壓平平衡式盾構。。17二、盾構法施施工（一）、施工工原理現代較先進的的盾構機能適適應較大范圍圍的土質與地地質條件，能能用于粘結性性、非粘結性性、甚至含有有石塊、砂礫礫石層等多種種復雜的土層層中。土壓平平衡式盾構機機的工作原理理是通過調節節推進速度與與螺旋輸送機機轉速之間的的關系來平衡衡開挖面。1819施工現場準備備盾構基座安裝裝盾構吊裝調試試封門鑿除盾構機出洞盾構機試推進進盾構機推進同步注漿姿態測量管片拼裝隧道測量進洞準備工作作封門鑿除盾構機進洞盾構機調頭施施工下行線施工同上行線盾構機拆除隧道井接頭處處理手孔封堵嵌縫縫施工現場清理理201、施工準備技術準備：a、盾構段車站施施工圖紙、有有關設計文件件的熟悉及審審查。根據車車站設計圖紙紙布置盾構初初始掘進工作作井，并進行行盾構施工平平面圖設計。。b、了解地形、地地質情況（地地形平面圖、、地質勘查報報告等），提提前制定解決決盾構掘進過過程中可能遇遇到的各種問問題的方案。。（三）、施工工組織21物資準備：a、施工材料的準準備包括主要施工工材料：如預預制管片、連連接螺栓、防防水材料、注注漿材料、密密封油脂等；；輔助施工材材料：如運輸輸軌道、枕木木、初始掘進進托架、推進進反力架、負負環管片等。。b、施工機具、設設備的準備包括主要施工工設備：如現現場吊運設備備、渣土運輸輸設備、施工工材料的加工工設備等；輔輔助施工設備備：如通風設設備、焊接設設備、供排水水設備等。22勞動組織準備備：a、項目管理機構構現場施工管理理機構的組建建。盾構法施施工是一項比比較綜合的施施工工藝，它它需要各分步步之間的緊密密配合，任何何一個分步的的延誤都將直直接影響整個個工程的進度度，因此建立立健全合理的的管理機構是是非常重要的的。b、施工隊伍的建建立土壓平衡式盾盾構施工技術術要求高，專專業性較強，，要求工種多多，現場需配配備土建工程程師、機械工工程師、電氣氣工程師和測測量工程師等等多種專業的的技術人員。。23c、向施工工隊伍伍進行行施工工組織織、技技術交交底在盾構構施工工前，，對參參加施施工的的全體體人員員按階階段進進行詳詳細的的技術術交底底，按按工種種進行行崗位位培訓訓，考考核合合格后后方可可上崗崗操作作。d、建立健健全各各項管管理制制度24施工管管理網網絡：：施工管管理網網絡項目經經理項目副副經理理（負負責生生產））主任工工程師師書記技術員員質量員員測量班班長項目副副經理理（負負責設設備））施工員員材料員員統計員員技術員員設備管管理員員安全員員文明施施工員員25施工現現場準準備：：a、做好施施工場場地的的控制制網測測量。。建立立井上上、井井下的的測量量控制制網，，并經經復核核取得得業主主、監監理的的書面面認可可。b、在盾構構推進進施工工前，，根據據施工工組織織設計計中的的平面面布置置，設設置場場區道道路、、管片片堆放放區、、渣土土臨時時堆放放區、、防水水膠條條烘干干房、、鋼結結構加加工區區域等等，鋪鋪設水水管、、電纜纜、排排水設設施、、布置置場地地照明明等。。26c、場內設設置行行車或或其他他起吊吊和運運輸設設備（（包括括水平平和垂垂直運運輸））、渣渣土倒倒運設設備等等。d、地面制制漿設設備的的安裝裝，并并配有有堆放放原材材料的的倉庫庫、及及拌漿漿間。。e、配備有有兩個個電源源的變變電所所供盾盾構施施工用用電，，且兩兩路電電源能能互相相迅速速切換換，以以免電電源發發生故故障而而造成成工程程的安安全事事故。。27f、設置井井下電電瓶車車的蓄蓄電池池充電電設備備，充充電量量要滿滿足井井下運運輸電電箱更更換所所需，，對充充電間間地坪坪等設設施應應作防防硫酸酸處理理。g、盾構機機吊裝裝就位位、調調試驗驗收。。盾構構分段段吊入入井下下后，，在井井下重重新組組裝，，并在在托架架上正正確就就位，，由專專業技技術人人員作作調試試并驗驗收合合格后后方可可使用用。h、盾構機機初始始掘進進托架架的制制作、、安裝裝。28i、盾構機機出洞洞封門門的施施工，，包括括封門門混凝凝土鑿鑿除、、鋼筋筋的切切割、、封門門防水水設置置等。。如果果地下下水豐豐富，，還應應對洞洞前土土體進進行改改良。。j、推進反反力架架的安安裝、、負環環管片片的拼拼裝。。k、進行全全面的的施工工監測測準備備，對對隧道道沿線線一定定范圍圍的地地表、、建筑筑物、、以及及盾構構將要要穿越越的需需保護護的管管線布布置變變形監監測點點。29施工現現場平平面布布置：：盾構法法施工工現場場所需需要的的面積積在組組裝時時需要要大約約25×100m，施工時則根根據業主拆拆遷的范圍圍、當地的的地形條件件及施工單單位的要求求自行布置置，但必須須要將上述述提到的現現場需要準準備的設施施配備齊全全，以確保保盾構施工工能夠正常常運行。3031（1）、盾構機機出洞施工工以地鐵車站站為初始掘掘進工作坑坑方案a、設置盾構機機托架、布布置后臺車車軌道后，，進行盾構構機的拼裝裝與調試。。b、盾構推進前前為減少盾盾構的推進進阻力在盾盾構基座軌軌道面上涂涂抹牛油；；為避免刀刀盤上的刀刀頭損壞封封門密封裝裝置，在刀刀頭和密封封裝置上也也要涂抹油油脂。2、主要施工工技術措施施32c、洞口止水裝裝置的安裝裝。因井壁洞口口內徑與盾盾構外徑存存在環形建建筑空隙，，為了防止止盾構出洞洞時土體從從間隙處流流失，洞圈圈內安裝由由橡膠環狀狀板、扇形形合頁板等等組成的密密封裝置，，作為施工工階段臨時時防泥水措措施。d、在盾構機正正式推進前前應先布置置后盾管片片并進行后后座混凝土土澆筑，以以保證盾構構機推進有有足夠的反反力并使其其均勻推進進。3334e、進行封門混混凝土的鑿鑿除，在盾盾構機與封封門之間搭搭設腳手架架，以便施施工。f、出洞口加固固土體達到到強度、盾盾構機調試試等準備工工作完成后后，盾構機機開始推進進。g、在初始推進進過程中，，要及時注注漿，注漿漿漿液采用用雙液漿，，以便及時時凝固起到到止水的作作用。35待盾構出洞洞后推進一一段距離時時（大約100米），管片片與土體的的摩擦力能能平衡盾構構的推進反反作用力時時，即可拆拆除后盾支支撐和后盾盾管片。充分利用井井內的空間間，在井底底形成一個個井底車場場，通過搭搭建平臺，，鋪設雙軌軌等措施來來提高水平平運輸的能能力，加快快施工進度度。3637（2）、盾構100m試推進施工工盾構出洞后后大約100m的推進范圍圍為試推進進施工，在在這段時間間里，為了了更好的掌掌握盾構的的各類參數數，施工時時應注意對對推進參數數、地面監監測信息等等數據的統統計與分析析，盡可能能的掌握盾盾構機械設設備的操作作性能，確確定盾構推推進的施工工參數設定定范圍。38（3）、主要施施工參數的的確定平衡壓力值值的設定原原則：平衡壓力的的設定是土土壓平衡式式盾構機施施工的關鍵鍵，維持和和調整設定定的壓力值值又是盾構構推進操作作中的重要要環節，所所以在盾構構施工中要要根據不同同土質和覆覆土厚度、、各類地面面建筑物的的情況，并并配合監測測信息的分分析，及時時調整平衡衡壓力值的的設定。39土倉內土壓壓力一般通通過裝置在在密封土倉倉內的土壓壓計檢測讀讀出，通常常較為合適適的土壓力力P0范圍是：（水壓力+主動土壓力力）<P0<（水壓力+被動土壓力力）施工中按照照招標文件件提供的地地質情況及及隧道埋深深情況，從從理論上計計算切口的的平衡壓力力值，并且且在100m時推進過過程中逐逐步調整整，并綜綜合分析析后以最最優的平平衡壓力力值進行行施工。。40推進出土土量的確確定：在施工過過程中，，應根據據實際的的地面變變形值來來調節出出土量，，以滿足足規范要要求。盾盾構推進進出土量量控制在在98%～100%之間。推進速度度值的設設定：盾構推進進速度設設定時必必須考慮慮地質條條件、地地面建筑筑物影響響以及施施工進度度等因素素。當遇遇到砂性性土或地地面有建建筑物時時推進速速度應減減慢。41盾構軸線線及地面面沉降量量控制：：在施工時時，盾構構軸線控控制偏離離設計軸軸線不得得大于±50mm；地面沉降降量控制制在+10～-30㎜㎜。42（4）、、標準段段施工盾盾構構機出洞洞之后，，就可以以進行盾盾構法標標準工序序來施工工，它包包括以下下幾個環環節：盾盾構構機掘進進：在在盾構構機掘進進時，通通常對推推進速度度、土壓壓設定值值、螺旋旋輸送機機轉速、、排土閘閘門開度度等幾個個參數綜綜合調節節，來保保證土倉倉內適宜宜的土壓壓，從而而達到平平衡開挖挖面的目目的。43出土管理理：土壓平衡衡式盾構構施工工工法中，，切削出出來的渣渣土的運運輸是否否能夠合合理的安安排和調調度是保保證盾構構推進進進度的重重要因素素。盾構機出出土可采采用一次次出土、、兩次出出土或多多次出土土等方式式。44同步注漿漿：在盾構推推進的過過程中管管片和土土體之間間會出現現建筑空空隙，為為了填充充這些空空隙，就就要進行行襯砌（（管片））壁后注注漿。它它是盾構構推進施施工中的的一道重重要工序序。注漿漿漿液應應選擇和和易性好好、泌水水性小，，且具有有一定稠稠度的漿漿液，進進行及時時、均勻勻、足量量壓注。。45同步注漿漿的作用用有：a、防止地表表變形，，減少隧隧道的沉沉降量b、增加管片片接縫的的防水性性能c、改善襯砌砌的受力力狀況d、有利于盾盾構推進進糾偏，，控制盾盾構的施施工軸線線46注漿工藝藝主要取取決于隧隧道所處處地層的的土質，，對于天天津這種種軟土地地層，地地下水位位高，土土質的含含水量基基本飽和和，一般般采用一一次性注注漿，防防止土體體塌陷。。在推進時時盾尾空空隙形成成的同時時應立即即進行壓壓漿，并并保持一一定的壓壓力。47盾構機測量及及方向控制：：推進測量是為為了使隧道誤誤差在容許范范圍內，在推推進時使拼裝裝好的襯砌和和盾構機保持持在設計位置置上，并及早早掌握其偏差差，及時糾正正。對于盾構姿態態和襯砌位置置測量，可由由人工在每環環推進中或結結束后進行測測量，并將結結果在下一環環推進之前反反饋給施工管管理人員和盾盾構司機。但但這種方法不不能使施工人人員隨時了解解盾構的現狀狀。4849目前國內主要要還是應用一一些常規測量量手段來完成成：a、坡度板是目前前盾構施工中中能使施工人人員直接讀出出盾構縱坡、、轉角值的測測量工具。b、通過用鋼尺測測量盾構機兩兩腰部的千斤斤頂的行程可可估算盾構平平面轉角及糾糾偏效果。50c、用水準儀測得得盾構軸線兩兩點，可算出出盾構縱坡及及高程偏差值值。d、用激光經緯儀儀直接讀出激激光打在盾構構前、后靶上上讀數，可算算出盾構的切切口、舉重臂臂、盾尾三個個中心平面與與高程偏離設設計軸線值。。51管片防水：對于盾構法施施工，鋼筋混混凝土管片是是主要的受力力、防水結構構。設計所采采用的管片防防水包括自防防水和彈性防防水膠條防水水。管片的自防水水是通過高強強度混凝土的的抗滲性來完完成的。彈性防水膠條條防水是通過過在管片周邊邊粘貼防水橡橡膠條，當地地下水滲入時時，防水橡膠膠條膨脹并在在管片之間擠擠壓密實來完完成防水的。。525354管片拼裝、整整圓：管片拼裝是建建造隧道的重重要工序之一一，管片拼裝裝后形成隧道道，所以拼裝裝質量直接影影響工程的質質量。隧道襯砌由六六塊（3塊標準塊+2塊鄰接塊+1塊封頂塊）預預制鋼筋混凝凝土管片拼裝裝而成。成環環形式采用先先下后上、左左右交叉、封封頂塊縱向全全插入式，管管片在拼裝完完成后還應由由整圓器進行行整圓。5556隧道斷面布置置：在盾構法隧道道施工中，為為滿足盾構機機正常掘進施施工，隧道內內需考慮下列列設施：a、后備臺車軌道道，電瓶車、、土斗車運輸輸軌道；b、高壓電纜、通通訊電纜、照照明等設施；；c、供排水設施；；d、工作人員行走走通道；e、測量裝置；575859資材運輸：資材運輸包括括管片、運輸輸軌道、軌枕枕、盾尾油脂脂、同步注漿漿漿液等的運運輸。在運輸輸時，應優選選最快速、有有效、合理的的方案，各類類資材穿插運運輸，以保證證施工的連續續進行，防止止因某種材料料供應不及時時，導致整個個工程的停頓頓。隧道內通風：：隧道內通風采采用大功率、、高性能風機機，φ1000風管，送風有有效距離大于于1km，以確保遠距離離通風要求。。60地面注漿漿液液管理：a、注漿材料用于同步注漿漿的材料有：：黃砂（骨料料）、水泥（（膠結劑）、、石灰膏（潤潤滑劑）、膨膨潤土（填充充料）、粉煤煤灰（填充料料）和水玻璃璃（凝結劑））等。61b、材料的要求注漿常用材料料拌制的漿液液要滿足下列列要求：和易易性要好、泌泌水性要小、、要有適宜的的稠度和重度度。c、配合比比的設設定由設計計部門門經過過實驗驗確定定。并并根據據實際際施工工的效效果比比較分分析，，最終終確定定適宜宜的配配合比比參數數。6263（5）、盾盾構機機進洞洞施工工進洞100m段施工工：一般將將盾構構推進進至距距接收收井井井壁100環時，，確定定為進進洞施施工的的開始始，該該100m區間段段為進進