復合地層盾構隧道施工新技術及案例分析XX有限公司2隧道施工技術的發展盾構始發到達接收鋼套筒技術上下重疊隧道施工施工技術各種穿越技盾構空推技術盾構刀具新技術盾構通過復合地層(上軟下硬)花崗巖球狀風化地層(孤石)盾構施工輔助工法新技術（克泥效）

復合地層盾構施工創新技術2013年11月竺維彬黃威然4典型地質剖面與相應的盾構機盾構施工三維控制原理2013年11月竺維彬黃威然6目前全世界最大的泥水平衡盾構機—直徑17.8米。用于XX隧道盾構機設計新技術應用盾構機設計新技術應用盾構機設計新技術應用

盾構機設計新技術應用

盾構機設計新技術應用

盾構機設計新技術應用

盾構始發施工特點：1.始發豎井一般比較深，地下水壓大始發豎井深度為20m左右，地下水壓高達1.5bar左右，且始發洞門斷面地質復雜多變，極易出現涌水涌砂現象。2.洞門鑿除危險系數高，洞門鑿除施工面積大，工期長，易出現土體坍塌、涌水涌砂等事故。施工主要風險：（1）涌水涌砂（2）掌子面失穩（3）洞門密封失效1.洞口外側安裝兩道簾布橡膠板止水密封裝置。2.在洞門鋼環內安裝三道鋼絲刷，并在鋼絲刷之間沿外圈均勻布置注漿孔。3.盾構出洞時在三道鋼絲刷上及中間涂滿油脂，保證鋼絲刷與盾構外殼保持良好的密封接觸，達到良好止水效果。4.在簾布橡膠板及盾殼外表面涂抹黃油，保證盾構出洞穿過時止水裝置不被破壞，處于良好工作狀態。保證盾構始發的施工技術洞門強化密封19m2.5m<1-1><3-2><6-1><6-2><11-1>地下水位標高20.32m，隧道洞身范圍內<6-2>硬塑狀殘積砂質粘土層滲透系數平均0.4m/d。始發加穿越綜合施工新技術上梅林站采用始發鋼套筒技術下蓋上蓋與預埋鋼板過渡環（洞門處密封）下蓋上蓋加強環梁地鐵盾構到達安全事故地鐵盾構到達安全事故地鐵盾構到達安全事故地鐵盾構到達安全事故地鐵盾構到達安全事故照片3鋼套筒后端蓋圖片后端蓋

盾構機三大核心技術:

自動控制技術(PLC):計算機技術液壓技術(BHW):油,氣,水密封技術:主軸承密封,鉸接密封,盾尾密封盾構機三大核心部件:刀盤:包括各種刀具(滾刀,齒刀,刮刀,仿行刀,超挖刀)管片拼裝機(有線,無線控制)螺旋輸送機(有軸,無軸帶式,直徑,)盾構機刀盤的形式面板式輻條式以及介于2者之間的幅板式刀盤。盾構機刀盤的形式—面板式

盾構機刀盤的形式—面板式

盾構機刀盤的形式—條輻式

重型刀盤及刀具設計刀盤刀具實際配置圖刀盤刀具實際配置圖刀盤刀具實際配置圖-xx地鐵7號線刀盤刀具實際配置圖-xx地鐵7號線改進刀盤刀具實際配置圖-xx地鐵9號線盾構機使用

盾構機與地質條件的博弈:

刀具好:用的好地質是基礎(土)設備是關鍵(機)管理是根本(人)耐磨刀具的布置及設計DECREASINGROCKSTRENGTH(144hrworkweek,10rpmcutterhead)推進與啟用率(恒進刀率曲線)(每周144工作小時,10轉/分)各種轉速巖石強度減低設備啟用率月進尺,米INCREASEPENETRATIONRATE提高進刀率RequiresHighercutterloads對刀具承載力要求高Needed:Highercapacitycutters需要高承載力刀具improvedbearing/shaftcapacity改善軸承/主軸承載能力improvedcutterhousing改善刀體

Needed:Betterringmaterials需要優質刀圈材料

Improvedmaterialsandprocesses改善材料性能及生產工藝盾構法隧道的一些原則性定義1.小凈距小于0.7D2.淺覆土小于D3.小半徑小于40D4.大坡度大于3%5.長距離大于4~5KM6.大深度大于50M盾構機使用的科學化精細化管理盾構機與地質條件的博弈(盾構選型)設備好亦要用的好(施工管理)7/18/2023Page41港鐵公司7/18/2023Page42港鐵公司7/18/2023Page43港鐵公司7/18/2023Page44港鐵公司CutterheadS-623 7/18/2023Page45港鐵公司7/18/2023Page46港鐵公司

17"SinglecutterDisc29606188SparePartsConsumptionPOS. Art.Nr. Description Qty Unit129606192Shaft12St229600195SealRetainerouter14St329606198Sealretainerinner12St429606201HUB0St529606205(6608)CrushSpacer344St628800191Sealset1855St729603453Cutterring1092St829602436SplitRing1095St929606189Nut28St1029602439bearingcub236St1129606277bearingcone240St1229606278O-ring936St1329606272O-ring937St1429606279O-ring937St1529605563Plug43St1670000001LaborCosts0St1729710068Oil######L1835009177P.C.shaft224LCutterShopManagement7/18/2023Page47港鐵公司

盾構機使用的科學化管理盾構機使用的科學化管理

盾構機使用的科學化管理

盾構機使用的科學化管理

盾構機使用的科學化管理

換刀作業；砂漿置換；（控制困難：強度不夠；堵死土倉；卡死刀盤，卡死盾構機）

孤石處理：深孔爆破；沖擊樁沖擊；

新工法：克泥效盾構施工輔助工法新技術

克泥效不會硬化的壁后注漿（克泥效）黏土與強塑劑以一定的比例混合后，瞬間形成有變化性的可塑性黏土添加材克泥效的效果克泥效水量過多時添加可以防止噴發盾構機被地表土壤包覆性減低克泥效空洞過大時添加可以防止下陷急曲線鉆掘工法

（克泥效微型樁工法）三急轉彎之輔助工法

3.4微型固定袋

微型固定袋原狀微型固定袋灌漿後盾構掘進的使用范圍

①卵石砂礫層掘削時防止噴發

②抑制盾構機上部的沉陷

③砂礫層掘削時土砂壓送的補助

④掘削停止時的土壓保持?土倉內安定

⑤盾構機姿勢控制

⑥盾構機到達掘進時的止水效果

掘削停止時的土壓保持?土倉內安定

1)泥土壓式盾構機掘進時的土壓保持

2)泥水?泥土壓盾構機長期停止時的土壓保持

※使用克泥效的話，再發進時土倉內沒有阻塞的顧慮

泥土壓盾構機

泥水式盾構機

①隔壁注入口注入克泥效②一邊確認泥土壓的情況下

從螺旋機排土③切刃盤邊旋轉邊攪拌土砂①旁路運轉（ＭＶ３開）②送泥閥（ＭＶ１）開③掘削面水壓安定確認④克泥效注入（下方注入）（注入的泥水漿會從泥水管路回流）盾構機姿勢控制

在軟弱地層或由于潛盾機的長度或重量之平衡而導致機頭向下，在此情形下，即使操作千斤頂或使用中折裝置，控制也相當困難。

若是勉強揚起機頭角度的話反而會導致地盤下沈更大。

→一邊從下方注入克泥效，一邊修正機頭揚起角度。

盾構機到達掘進時的止水

在到達區、一般會做地盤改良或注入藥液來達到地盤強化的效果。

但由于盾構機掘進時的摩擦抵抗等原因、地盤改良體會有裂縫或碎片。因此地下水流入，而導致到達區產生噴涌水的現象。

→因為克泥效在推進至到達口為止都持續灌注，地盤改良效果可以達到最大限度的有效利用。

到達口地盤改良區克泥效①到達地盤改良區前，盾構機一邊掘進一邊由潛盾機外周注入管注入克泥效。②外周切刃掘削時產生的外周空隙注入克泥效來充填，止水性因而增高。克泥效壁后注漿材注入③盾構機出坑是一件需要慎重的工程。克泥效也可當作減少與地層磨擦的的材料，在出坑時不松動周圍土壤。同時間注入壁后注漿材料可以更加地填補空隙。壁后注漿材注入①防