城市轨道交通盾构工法应用研究.ppt

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1、盾构工法盾构工法盾构工法盾构工法城市轨道交通盾构工法应用研究汇报内容工 程 概 况 及 周 边 环 境12国 内 盾 构 应 用 现 状盾构选型34盾构隧道结构设计56工 程 筹 划 建 议盾构施工技术研究7专 项 施 工 技 术8盾 构 施 工 对 环 境 影 响 及 对 策9风 险 评 估 及 应 急 预 案10工程估算11结论一、工程概况及周边环境规划的轨道交通六号线南起茶园新区茶园南站，北至北碚区五路口站，线路大体呈东南西北的走向，全长约64km。一期工程建设上新街礼嘉段，全长为23.684km，其中，地下线14.08km，TBM施工8.1km，其他为钻爆法施工。二期工程部分即茶园南上

2、新街以及礼嘉五路口等两段，全长约41km，地下线26.6km。一、工程概况及周边环境 本次研究范围为六号线二期工程即南段茶园南上新街、北段礼嘉五路口两段，全长约41km，共设车站13座。序号区间名称区间长度（双线）备注1茶园南站大方坪站1990m全部为地下线6.3km2大方坪站茶园站1550m3茶园站茶园北站1130m4茶园北站长生桥站1355m5龙凤溪站北碚站1400m全部为地下线4.1km6北碚站天生站1030m7天生站五路口站1614m一、工程概况及周边环境u本段区间地质构造为剥蚀浅-中丘陵区。u区间隧道主要穿越砂岩和泥岩。砂岩：泥岩为2:3，岩体较完整，IIIV级围岩。u地下水类型主要

3、为红层承压水。平水期涌水量为8000m3/d、丰水期涌水量为24000m3/d。u区间隧道局部穿越了粉质粘土层，长度约180m。南段区间地质概况南段区间地质概况一、工程概况及周边环境u本段区间地质构造为剥蚀浅-中丘陵区。u区间隧道主要穿越砂岩、泥岩，砂岩：泥岩为2:3，岩体较完整，IIIV级围岩。u地下水类型主要为红层承压水。平水期涌水量为8000m3/d、丰水期涌水量为24000m3/d。u隧道局部穿越了粉质粘土层，长度约90m。南段区间地质概况南段区间地质概况一、工程概况及周边环境u本段区间构造为剥蚀浅-中丘陵区。u区间隧道全部在砂岩、泥岩中穿越，砂岩：泥岩为2:3，岩体较完整，IIIV级

4、围岩。u地下水类型主要为红层承压水。平水期涌水量为8000m3/d、丰水期涌水量为24000m3/d。南段区间地质概况南段区间地质概况一、工程概况及周边环境u本段区间地质为造剥蚀浅-中丘陵区。u区间隧道主要穿越了砂岩、泥岩。u地下水类型红层承压水。平水期涌水量为8000m3/d、丰水期涌水量为24000m3/d。u隧道局部穿越填土层、粉质粘土层，长度约170m。南段区间地质概况南段区间地质概况一、工程概况及周边环境u本段区间地质为造剥蚀浅-中丘陵区。u本段区间为高架。南段区间地质概况南段区间地质概况一、工程概况及周边环境u区间地质构造剥蚀浅丘区。u区间隧道全部在泥岩、砂岩中穿越。u地下水类型主

5、要为红层承压水。平水期涌水量为8000m3/d、丰水期涌水量为24000m3/d。北段区间地质概况北段区间地质概况一、工程概况及周边环境u本段区间地质构造剥蚀浅丘区。u区间隧道全部在泥岩、砂岩中穿越，岩层平缓。u地下水类型主要为红层承压水。北段区间地质概况北段区间地质概况一、工程概况及周边环境u本段区间地质构造为剥蚀中丘区。u区间主要穿越砂岩、泥岩，砂岩：泥岩为1：4，III、IV级围岩为主，局部V级围岩，岩层平缓。u地下水类型主要为红层承压水。北段区间地质概况北段区间地质概况一、工程概况及周边环境u本段地质构造：中梁山低山区，地形起伏较大。u区间隧道主要穿越中风化砂质泥岩、砂岩；IIIV级围

6、岩。断裂构造不发育。u地下水以基岩裂隙水为主，岩溶不甚发育；局部有有害气体。u平水期涌水量为18200m3/d、丰水期涌水量为60100m3/d。u其他区间段未见不良地质。北段区间地质概况北段区间地质概况向家岗站龙凤溪站一、工程概况及周边环境u本段区间地质构造为剥蚀浅丘区。u区间隧道主要穿越砂岩、泥岩，岩体较完整，砂岩:泥岩比例约为1:4，IIIIV级围岩。u地下水类型主要为红层承压水，构造裂隙不发育，岩层产状平缓。u隧道局部穿越填土层，长度约150m。北段区间地质概况北段区间地质概况一、工程概况及周边环境u本段地质构造为剥蚀浅丘区。u区间隧道全部在砂岩、泥岩中穿越，岩体较完整，砂岩:泥岩比例

7、约为1:4，IIIIV级围岩。u地下水类型主要为红层承压水，构造裂隙不发育，岩层产状平缓。北段区间地质概况北段区间地质概况一、工程概况及周边环境u本段地质构造为剥蚀浅丘区。u区间隧道全部在砂岩、泥岩中穿越，岩体较完整，砂岩:泥岩比例约为1:4。u地下水类型主要为红层承压水，构造裂隙不发育，岩层产状平缓。北段区间地质概况北段区间地质概况 盾构机发展里程盾构机发展里程n 1802年，英国采矿工程师阿贝年，英国采矿工程师阿贝尔尔马蒂厄提出修建英吉利海峡隧马蒂厄提出修建英吉利海峡隧道的计划，设计从英法两岸用一道的计划，设计从英法两岸用一种有掩体结构的挖掘机修筑隧道，种有掩体结构的挖掘机修筑隧道，每侧各

8、挖掘每侧各挖掘18.7km，最后在瓦，最后在瓦恩恩班克浅滩对接贯通。班克浅滩对接贯通。n1803年，爆发英法战争，使该年，爆发英法战争，使该计划未能实施。计划未能实施。阿贝尔阿贝尔马蒂厄设计的隧道马蒂厄设计的隧道 起源起源盾构机问世至今已有近盾构机问世至今已有近180多年的历史，其源于英国，发展于日本、德国等。多年的历史，其源于英国，发展于日本、德国等。二、国内盾构应用现状 盾构机发展里程盾构机发展里程起源起源n1818年，法国工程师布鲁诺尔（年，法国工程师布鲁诺尔（Mare Isambard Brunel）在伦敦从船蛀在船板）在伦敦从船蛀在船板上蛀孔，再用分泌物涂在孔的四周中得到启上蛀孔，再

9、用分泌物涂在孔的四周中得到启示，发现了盾构法掘进隧道的原理。示，发现了盾构法掘进隧道的原理。n后来，布鲁诺尔完善了构思，注册了专利。后来，布鲁诺尔完善了构思，注册了专利。布鲁诺尔注册专利的盾构布鲁诺尔注册专利的盾构 二、国内盾构应用现状 盾构机发展里程盾构机发展里程起源起源n布鲁诺尔构想的盾构机械内部结构由不同的单元格组成，采用的方法布鲁诺尔构想的盾构机械内部结构由不同的单元格组成，采用的方法是将所有的单元格被牢靠地装在盾壳上。当时设计了两种施工方法：是将所有的单元格被牢靠地装在盾壳上。当时设计了两种施工方法：l一种是当一段隧道挖完后，整个盾壳由液压千斤顶借助后靠一种是当一段隧道挖完后，整个盾

10、壳由液压千斤顶借助后靠向前推进；向前推进；l另一种方法是每一个单元格能单独地向前推进。另一种方法是每一个单元格能单独地向前推进。v第一种施工方法后来得到推广应用，演变为成熟的盾构法，目前所有的封闭第一种施工方法后来得到推广应用，演变为成熟的盾构法，目前所有的封闭式盾构都是基于这种方法。式盾构都是基于这种方法。二、国内盾构应用现状 盾构机发展里程盾构机发展里程起源起源n布鲁诺尔在伦敦泰晤士河下的布鲁诺尔在伦敦泰晤士河下的隧道工程中首次使用这种盾构隧道工程中首次使用这种盾构,设想成为现实。设想成为现实。n矩形盾构断面尺寸为矩形盾构断面尺寸为11.3m6.7m。泰晤士河下的。泰晤士河下的隧道工程始于

11、隧道工程始于1825年，施工期年，施工期间遇到了许多困难，在经历了间遇到了许多困难，在经历了五次以上特大洪水后，直到五次以上特大洪水后，直到1843年才全部完工。年才全部完工。泰晤士河底隧道施工时涌水泰晤士河底隧道施工时涌水二、国内盾构应用现状 盾构机发展里程盾构机发展里程n1866年，莫尔顿申请年，莫尔顿申请“盾构盾构”专利。盾构最初称为小筒或圆筒，在莫尔顿专专利。盾构最初称为小筒或圆筒，在莫尔顿专利中第一次使用了利中第一次使用了“盾构盾构”（shield）这一术语。）这一术语。n盾构盾构-具有保护条件及隧道开挖功能的钢结构体（隧道掘进机）。具有保护条件及隧道开挖功能的钢结构体（隧道掘进机）

12、。n1869年，英国工程师詹尼斯年，英国工程师詹尼斯亨利亨利格瑞海德用圆形盾构再次在泰晤士河底修格瑞海德用圆形盾构再次在泰晤士河底修建了一条隧道，隧道衬砌第一次采用了铸铁的衬砌管片，隧道基本上是在不透建了一条隧道，隧道衬砌第一次采用了铸铁的衬砌管片，隧道基本上是在不透水的粘土层中掘进，格瑞海德的圆形盾构成为后来大多盾构的模型。水的粘土层中掘进，格瑞海德的圆形盾构成为后来大多盾构的模型。概念概念二、国内盾构应用现状 盾构机分类盾构机分类n就其开挖断面不同，发展的有单圆盾构、双园盾构、三圆盾构、矩形盾构、异形盾就其开挖断面不同，发展的有单圆盾构、双园盾构、三圆盾构、矩形盾构、异形盾构、自由断面盾构

13、等。构、自由断面盾构等。n就其稳定掌子面介质的不同，分为气压盾构、土压平衡盾构、泥水平衡盾构。就其稳定掌子面介质的不同，分为气压盾构、土压平衡盾构、泥水平衡盾构。二、国内盾构应用现状 盾构机分类盾构机分类双圆盾构掘进机双圆盾构掘进机单圆盾构掘进机单圆盾构掘进机三圆盾构掘进机三圆盾构掘进机 按开挖断面按开挖断面二、国内盾构应用现状异型盾构掘进机异型盾构掘进机矩形盾构开挖成型隧道矩形盾构开挖成型隧道 盾构机分类盾构机分类 按开挖断面按开挖断面二、国内盾构应用现状 盾构机分类盾构机分类自由断面盾构自由断面盾构球体盾构球体盾构 开挖断面开挖断面二、国内盾构应用现状 稳定掌子面介质稳定掌子面介质泥水平衡

14、盾构泥水平衡盾构 根据平衡开挖面平衡介质（出渣方式）可分为土压平衡盾构和泥水平衡盾构。根据平衡开挖面平衡介质（出渣方式）可分为土压平衡盾构和泥水平衡盾构。土压平衡盾构土压平衡盾构 盾构机分类盾构机分类二、国内盾构应用现状盾构原理盾构原理 土压（泥水）平衡模式是在盾构开挖时，利用土仓内的土压（泥水压）或土压（泥水）平衡模式是在盾构开挖时，利用土仓内的土压（泥水压）或加注辅助材料产生的压力来平衡开挖面的土压及地下水压力，以避免掌子面坍加注辅助材料产生的压力来平衡开挖面的土压及地下水压力，以避免掌子面坍塌或地层失水过多而引起地表下沉的一种盾构掘进模式。塌或地层失水过多而引起地表下沉的一种盾构掘进模式

15、。二、国内盾构应用现状 国内盾构应用统计国内盾构应用统计 国外主要有国外主要有1818家，给国内供货的主要有以下家，给国内供货的主要有以下9 9家家n日本三菱重工日本三菱重工 生产厂家生产厂家n法国法国NFM集团集团 n日本小松制作所日本小松制作所n日本川崎重工日本川崎重工 n德国海瑞克德国海瑞克 n法国法码通法国法码通 n美国罗宾斯公司美国罗宾斯公司 n加拿大罗瓦特公司加拿大罗瓦特公司n德国维尔特德国维尔特 二、国内盾构应用现状 据不完全统计，目前国内使用的盾构总计约据不完全统计，目前国内使用的盾构总计约190190多台，分布于已经开多台，分布于已经开工建设地铁的十几个城市中，包括上海、北京

16、、广州、深圳、沈阳、天津，工建设地铁的十几个城市中，包括上海、北京、广州、深圳、沈阳、天津，杭州、苏州、武汉、西安等。盾构较多的城市有上海、广州、北京等，其杭州、苏州、武汉、西安等。盾构较多的城市有上海、广州、北京等，其中上海目前约有中上海目前约有9090台盾构在施工。台盾构在施工。盾构使用的类型有土压平衡盾构和泥水平衡盾构，土压平衡盾构约占盾构使用的类型有土压平衡盾构和泥水平衡盾构，土压平衡盾构约占总使用量的总使用量的9595以上。以上。其中，复合土压平衡盾构其中，复合土压平衡盾构2525台，能在岩层中施工的有台，能在岩层中施工的有1616台。台。国内盾构应用统计国内盾构应用统计 盾构机盾构

17、机二、国内盾构应用现状 国内盾构应用统计国内盾构应用统计 盾构机盾构机序号序号盾构机型号盾构机型号直径直径数量数量厂家厂家使用地区使用地区1 1土土压压平衡平衡640064001 1天津天津2 2土土压压平衡平衡640064003 3天津天津3 3土土压压平衡平衡640064001 1天津天津4 4土土压压平衡平衡640064001 1天津天津5 5土土压压平衡平衡640064001 1天津天津6 6土土压压平衡平衡640064001 1天津天津7 7土土压压平衡平衡640064002 2天津天津8 8土土压压平衡平衡640064001 1天津天津9 9土土压压平衡平衡640064001 1天

18、津天津1010土土压压平衡平衡640064002 2天津天津1111（复合）土（复合）土压压平衡平衡6.286.283 3海瑞克海瑞克广广东东深圳深圳1212（复合）土（复合）土压压平衡平衡6.286.282 2海瑞克海瑞克广广东东深圳深圳1313（复合）土（复合）土压压平衡平衡6.286.282 2海瑞克海瑞克广广东东深圳深圳1414（复合）土（复合）土压压平衡平衡6.286.281 1海瑞克海瑞克广广东东深圳深圳1515（复合）土（复合）土压压平衡平衡6.286.281 1NFMNFM广广东东深圳深圳二、国内盾构应用现状 国内盾构应用统计国内盾构应用统计 盾构机盾构机序号序号盾构机型号盾构

19、机型号直径直径数量数量厂家厂家使用地区使用地区1616（复合）土（复合）土压压平衡平衡6.286.282 2海瑞克海瑞克广广东东深圳深圳1717（复合）土（复合）土压压平衡平衡6.286.281 1海瑞克海瑞克广广东东深圳深圳1818（复合）土（复合）土压压平衡平衡6.286.284 4海瑞克海瑞克广广东东深圳深圳1919（复合）土（复合）土压压平衡平衡628062802 2海瑞克海瑞克四川成都四川成都2020（复合）土（复合）土压压平衡平衡628062802 2海瑞克海瑞克四川成都四川成都2121（复合）土（复合）土压压平衡平衡628062802 2海瑞克海瑞克四川成都四川成都2222（复合

20、）土（复合）土压压平衡平衡628062801 1海瑞克海瑞克四川成都四川成都2323（复合）泥水平衡（复合）泥水平衡628062801 1海瑞克海瑞克四川成都四川成都2424土土压压平衡平衡614061402 2日本小松日本小松陕陕西西安西西安2525土土压压平衡平衡614061402 2日本小松日本小松陕陕西西安西西安2626土土压压平衡平衡614061402 2日本小松日本小松陕陕西西安西西安2727土土压压平衡平衡614061402 2日本小松日本小松陕陕西西安西西安2828泥水平衡泥水平衡6.286.282 2NFMNFM湖北武湖北武汉汉2929（复合）土（复合）土压压平衡平衡6.28

21、6.281 1海瑞克海瑞克湖北武湖北武汉汉二、国内盾构应用现状 国内盾构应用统计国内盾构应用统计 盾构机盾构机序号序号盾构机型号盾构机型号直径直径数量数量厂家厂家使用地区使用地区3030土土压压平衡平衡634063404141日本小松日本小松上海市上海市3131土土压压平衡平衡634063402323863863上海市上海市3232土土压压平衡平衡634063401414日本三菱日本三菱上海市上海市3333土土压压平衡平衡634063406 6海瑞克海瑞克上海市上海市3434土土压压平衡平衡634063405 5石川石川岛岛上海市上海市3535土土压压平衡平衡634063404 4法法码码通通

22、上海市上海市3636土土压压平衡平衡634063408 8日本小松日本小松浙江杭州浙江杭州3737土土压压平衡平衡634063401 1863863浙江杭州浙江杭州3838土土压压平衡平衡634063401 1日本三菱日本三菱浙江杭州浙江杭州3939土土压压平衡平衡634063402 2石川石川岛岛浙江杭州浙江杭州4040土土压压平衡平衡634063402 2西子集西子集团团浙江杭州浙江杭州4141土土压压平衡平衡1212北京市北京市4242土土压压平衡平衡2222广州市广州市二、国内盾构应用现状三、盾构选型1 1）土质条件、岩性（抗压、抗拉、粒径、成层等各参数），以及开挖面）土质条件、岩性（

23、抗压、抗拉、粒径、成层等各参数），以及开挖面是否稳定；是否稳定；2 2）隧道设计路线、线形、坡度、断面、埋深、地下水位、衬砌类型等设）隧道设计路线、线形、坡度、断面、埋深、地下水位、衬砌类型等设计因素；计因素；3 3）线路周边环境条件、沿线场地条件（附近管线和建构筑物及其结构特）线路周边环境条件、沿线场地条件（附近管线和建构筑物及其结构特性）；性）；4 4）工期、造价；）工期、造价；5 5）宜用的辅助工法。）宜用的辅助工法。选型依据选型依据三、盾构选型1 1）盾构机技术水平先进可靠）盾构机技术水平先进可靠,并适当超前并适当超前,符合重庆事轨道交通的具体情符合重庆事轨道交通的具体情况。况。2 2

24、）所选盾构机应满足所穿越地层的施工需要。）所选盾构机应满足所穿越地层的施工需要。3 3）要求盾构机对控制地表沉降配备有足够的功能并具有良好的操作性能，）要求盾构机对控制地表沉降配备有足够的功能并具有良好的操作性能，对环境保护有适应性。对环境保护有适应性。选型原则选型原则三、盾构选型u隧道穿越的地层主要为：砂岩、泥岩；岩石单轴抗压强度隧道穿越的地层主要为：砂岩、泥岩；岩石单轴抗压强度3 347MPa47MPa，针对，针对多种不同岩层，掘进机必须配置复合刀盘，使滚压破岩、切削破岩可单独或多种不同岩层，掘进机必须配置复合刀盘，使滚压破岩、切削破岩可单独或混合使用，滚刀和齿刀可互换或混装。混合使用，滚

25、刀和齿刀可互换或混装。隧道穿越主要地层地质概况隧道穿越主要地层地质概况三、盾构选型掘进机类型掘进机类型开敞式岩石掘进机开敞式岩石掘进机 单护盾式单护盾式 TBM双护盾式双护盾式 TBM土压盾构土压盾构泥水盾构泥水盾构三、盾构选型各种掘进机的适应性比较各种掘进机的适应性比较敞开式TBM单护盾TBM双护盾TBM盾构机适应土层自立性好的硬岩自立性好的软岩自立性好的软岩、硬岩软岩、软岩及土层复合地层方向控制转向灵敏度高，方向容易控制转向灵敏度低，方向难控制转向灵敏度低，方向难控制转向易控制，灵敏度高施工速度掘进速度较快由于需要停下拼装管片，速度较慢掘进速度快施工速度较快施工风险不及时支护易塌方后盾较长

26、，不及时支护易塌方不能对付岩石破碎带，宜卡壳后盾较长，不及时支护易塌方，宜卡壳施工风险较低设备费用适中较高非常贵较低场地条件后配套长度长，需要场地大后配套长度长，需要场地大后配套长度长，需要场地大需要场地较小施工经验目前在轨道交通项目中，使用该种机型的经验极少目前在轨道交通项目中，使用该种机型的经验极少目前在轨道交通项目中，使用该种机型的经验极少施工经验较成熟，能进行盾构施工的队伍比较多。n结论：针对重庆结论：针对重庆6号线二期地质情况，采用号线二期地质情况，采用TBM和盾构机均可，但复合式盾构经验更加成熟。和盾构机均可，但复合式盾构经验更加成熟。三、盾构选型u根据各区间段地质情况，各区间工法

27、适用情况如下表根据各区间段地质情况，各区间工法适用情况如下表区间隧道工法适应性区间隧道工法适应性序号区间名称区间长度（双线）区间特点可选工法1茶园南站大方坪站1990m主要砂岩、泥岩，局部粉质粘土盾构2大方坪站茶园站1550m主要砂岩、泥岩，局部粉质粘土盾构3茶园站茶园北站1130m全部为砂岩、泥岩盾构、TBM4茶园北站长生桥站1355m主要砂岩、泥岩，局部粉质粘土盾构5龙凤溪站北碚站1400m主要砂岩、泥岩，局部填土层盾构、TBM6北碚站天生站1030m全部为砂岩、泥岩TBM、盾构7天生站五路口站1614m全部为砂岩、泥岩TBM、盾构n针对每个区间的地质情况，区间软弱土层段经过处理后，选用敞

28、开式盾构、机械针对每个区间的地质情况，区间软弱土层段经过处理后，选用敞开式盾构、机械式盾构、土压盾构、泥水盾构等均可；但从施工效率、先进性以及从国内外施工式盾构、土压盾构、泥水盾构等均可；但从施工效率、先进性以及从国内外施工实例来看，主要从土压平衡盾构和泥水盾构中选择实例来看，主要从土压平衡盾构和泥水盾构中选择 比比较项较项目目土土压压平衡式盾构机平衡式盾构机泥水加泥水加压压式盾构机式盾构机设备费用6.3m直径约0.30.45亿元6.3m直径约0.40.55亿元施工场地施工场地较小。需泥浆处理场，施工场地较大。对周围环境影响渣土运输对环境产生一定影响泥浆处理设备噪音、振动及渣土运输对环境产生影

29、响较大。开挖面稳定能力通过排（进）土量控制，较好。通过泥浆压力及流通控制，好。开挖效率加入合适的添加剂后增加流动性和止水性，可提高掘进效率；添加剂管理容易。泥浆循环分离费时，泥浆管理难。适应地层复杂地层复杂地层泥土输送方式螺旋机出土，土箱运输，输送间断不连续，施工速度慢泥水管道输送，可连续输送，输送速度快而均匀；占用隧道空间小，但设备故障影响很大。n结论：宜采用复合式土压平衡盾构结论：宜采用复合式土压平衡盾构三、盾构选型盾构机的选择盾构机的选择 类型确定类型确定在穿越富水地段，可以增加泡沫、膨润土注入系统，增加止水性。在穿越富水地段，可以增加泡沫、膨润土注入系统，增加止水性。三、盾构选型主要部

30、件选型主要部件选型土压平衡盾构主要组成部件及工作原理简介土压平衡盾构主要组成部件及工作原理简介 刀盘旋转切削开挖面的泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，刀盘旋转切削开挖面的泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，泥土落到土仓底部后，通过螺旋输送机运到皮带输送机上，然后输送到泥土落到土仓底部后，通过螺旋输送机运到皮带输送机上，然后输送到停在轨道上的碴车上。盾构在推进油缸的推力作用下向前推进。盾壳对停在轨道上的碴车上。盾构在推进油缸的推力作用下向前推进。盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道起着临时支护作用，掘进一环管片的长度后停挖掘出的还未衬砌的隧道起着临时支护作用，掘进一环管片的长度后停止掘进，在盾壳的

31、掩护下安装管片衬砌。止掘进，在盾壳的掩护下安装管片衬砌。1、刀盘、刀盘 2、主轴承、主轴承 3、推进油缸、推进油缸 4、压力仓、压力仓 5、螺旋输送机、螺旋输送机 6、管片安装机、管片安装机 7、闸门、闸门 8、管片小车、管片小车 9、管片吊机、管片吊机、10皮带输送机皮带输送机三、盾构选型主要部件选型主要部件选型刀盘选择刀盘选择 刀盘结构刀盘结构面板式面板式辐条式辐条式三、盾构选型优缺点分析：优缺点分析：面板式刀盘因刀盘和前方土体接触面积大，更容易稳定前方土体，易于控面板式刀盘因刀盘和前方土体接触面积大，更容易稳定前方土体，易于控制地表沉降，但开挖土体进入土仓时易粘结易堵塞，在刀盘上易形成泥

32、饼。制地表沉降，但开挖土体进入土仓时易粘结易堵塞，在刀盘上易形成泥饼。辐条式刀盘仅有几根辐条，辐条后设有搅拌叶片，土砂流动顺畅，不易堵辐条式刀盘仅有几根辐条，辐条后设有搅拌叶片，土砂流动顺畅，不易堵塞。但不能安装滚刀，且中途换刀安全性差，需加固土体，费用高。塞。但不能安装滚刀，且中途换刀安全性差，需加固土体，费用高。辐条式刀盘对砂、土等单一软土地层的适应性比面板式刀盘较强；但由于辐条式刀盘对砂、土等单一软土地层的适应性比面板式刀盘较强；但由于不能安装滚刀，在风化岩及软硬不均地层或硬岩地层，宜采用面板式刀盘。不能安装滚刀，在风化岩及软硬不均地层或硬岩地层，宜采用面板式刀盘。结论：结论：本段区间隧

33、道穿越地层绝大本段区间隧道穿越地层绝大部分为泥岩和砂岩。宜选用开口部分为泥岩和砂岩。宜选用开口率较大的率较大的面板式刀盘面板式刀盘。主要部件选型主要部件选型刀盘选择刀盘选择 刀盘结构刀盘结构三、盾构选型刀盘结构刀盘结构刀具刀具 本段地层本段地层大部分是硬岩地层，使用刀具形式主要以硬岩刀具为主，包括大部分是硬岩地层，使用刀具形式主要以硬岩刀具为主，包括刮刀刮刀和双刃滚刀、扩挖刀等，软岩地段可合理配置单刃滚刀和刮刀等和双刃滚刀、扩挖刀等，软岩地段可合理配置单刃滚刀和刮刀等主要部件选型主要部件选型刀盘选择刀盘选择三、盾构选型硬岩刀盘布置图硬岩刀盘布置图软岩刀盘布置图软岩刀盘布置图刀具设计图刀具设计图

34、 管片宽度.5m；管片厚度 0mm；管片类型：通用环。四、盾构隧道结构设计采用通用衬砌环可以降低管模成本，加快管片拼装速度。目前，通用管片在深圳地铁应用较多。采用通用衬砌环可以降低管模成本，加快管片拼装速度。目前，通用管片在深圳地铁应用较多。五、工程筹划建议总体工程筹划总体工程筹划n根据六号线二期工程工可筹划方案及区间隧道所处地质情况，二期工程全线可划分根据六号线二期工程工可筹划方案及区间隧道所处地质情况，二期工程全线可划分为为3个盾构施工单元，拟采用个盾构施工单元，拟采用6台复合盾构机。台复合盾构机。n盾构施工单元长度：茶园南盾构施工单元长度：茶园南茶园茶园3540m，茶园，茶园长生桥长生桥

35、2485m，龙凤溪，龙凤溪五路五路口口4044m。n根据国内类似工程经验，盾构施工技术指标：正线掘进：根据国内类似工程经验，盾构施工技术指标：正线掘进：200米米300米米/月，盾构月，盾构始发：始发：1.5个月，盾构过站：个月，盾构过站：1.0个月，盾构解体、吊出：个月，盾构解体、吊出：1.0个月。个月。五、工程筹划建议总体工程筹划总体工程筹划五、工程筹划建议南段区间南段区间n茶园南站茶园南站茶园站区间段范围为第茶园站区间段范围为第一个盾构施工单元。本段区间隧道一个盾构施工单元。本段区间隧道拟采用两台盾构。两台盾构分别从拟采用两台盾构。两台盾构分别从茶园站始发，大方坪站过站，掘进茶园站始发，

36、大方坪站过站，掘进至茶园南站解体吊出，完成本段区至茶园南站解体吊出，完成本段区间的盾构施工，工期间的盾构施工，工期18个月。个月。n茶园站茶园站长生桥站区间段范围为第长生桥站区间段范围为第二个盾构施工单元。本段区间隧道二个盾构施工单元。本段区间隧道拟采用两台盾构。两台盾构分别从拟采用两台盾构。两台盾构分别从长生桥站始发，茶园北站过站，掘长生桥站始发，茶园北站过站，掘进至茶园站解体吊出，完成本段区进至茶园站解体吊出，完成本段区间的盾构施工。工期间的盾构施工。工期15个月。个月。五、工程筹划建议北段区间北段区间n龙凤溪站龙凤溪站五路口站区间段范围为五路口站区间段范围为第三个盾构施工单元。本段区间隧

37、第三个盾构施工单元。本段区间隧道拟采用两台盾构。两台盾构分别道拟采用两台盾构。两台盾构分别从龙凤溪站始发，北碚站、天生站从龙凤溪站始发，北碚站、天生站过站，掘进至五路口站解体吊出，过站，掘进至五路口站解体吊出，完成本段区间的盾构施工。工期完成本段区间的盾构施工。工期22个月。个月。单单个区间个区间盾构施工盾构施工主要主要程序程序下面按施工顺序介绍下面按施工顺序介绍.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六、盾构施工技术研究盾构盾构始发模式始发模式条件要求：车站站台层结构施工完成的长度能够容纳车架摆放的空间，一般须条件要

38、求：车站站台层结构施工完成的长度能够容纳车架摆放的空间，一般须65米米以上以上。另外离端头。另外离端头65米左右处预留出土口。地面提供管片堆放和出土吊机行走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。的场地。整机始发整机始发指盾构机主机和车架均放在车站底板上组装并连接，始发掘进时车指盾构机主机和车架均放在车站底板上组装并连接，始发掘进时车架和主机一起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。架和主机一起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。整机始发整机始发和延长管线始发两种模式和延长管线始发两种模式六、盾构施工技术研究盾构盾构始发模式始发模

39、式 始发和正常掘进阶段管片、材料、渣土均从盾构井吊运。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，施工效率低，费用高，在没有整机始发的条件时采用费用高，在没有整机始发的条件时采用 延长管线始发模式：始发时将延长管线始发模式：始发时将后配套车架放在地面，主机吊后配套车架放在地面，主机吊放到井下，通过主机和车架之放到井下，通过主机和车架之间的延长管线提供主机前进的间的延长管线提供主机前进的电、气、液等动力。待掘进约电、气、液等动力。待掘进约60环后，拆除延长管线和负环环后，拆除延长管线和负环管片，将后配套车架和连接桥管片，将后配套车架和连接桥吊放到洞内和主机连接，进入吊放到洞内和

40、主机连接，进入正常掘进状态。正常掘进状态。延长管线始发延长管线始发六、盾构施工技术研究 车站结构要求：车站结构要求：盾构井吊装孔尺寸不小于盾构井吊装孔尺寸不小于10.510.57.5m7.5m，满足盾构整机始发车站结，满足盾构整机始发车站结构须至少完成构须至少完成65m65m，离始发端墙约，离始发端墙约575763m63m处设置盾构出土井，尺寸不处设置盾构出土井，尺寸不得小于得小于6 63m3m。盾构盾构始发始发对车站的接口要求对车站的接口要求六、盾构施工技术研究端头加固端头加固 车站端头地层不能自稳时，加固一是保证始发车站端头地层不能自稳时，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

41、自稳，二是在时围护结构凿除后掌子面土体能够保持自稳，二是在盾尾进入洞口防水装置前防止洞口地层涌砂涌水。盾尾进入洞口防水装置前防止洞口地层涌砂涌水。加固目的加固目的盾构始发盾构始发六、盾构施工技术研究端头加固端头加固 加固范围加固范围当需要加固时，可根据地层条件选用适当的加固方案，加固范围以包裹盾构主机并当需要加固时，可根据地层条件选用适当的加固方案，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。预留一定的封堵渗漏通道的区域为原则。盾构始发盾构始发六、盾构施工技术研究加固质量要求加固质量要求 加固后土体的无侧限抗压强度加固后土体的无侧限抗压强度0.5MPa，渗透系数小于，渗透系数小

42、于110E-7cm/s编号检查项目标准检查方法备注1加固土体强度0.5MPa在每条隧道开挖线外侧2米施工2个钻孔取芯检查。取岩土芯进行抗压强度试验2加固体渗透性0.2立方/d不得漏泥砂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。钻孔要打穿围护墙3加固体匀质性加固体均匀利用钻孔取芯进行检查现场判定端头土体加固检查方法和标准表端头土体加固检查方法和标准表备注：适用于搅拌或旋喷加固的土体备注：适用于搅拌或旋喷加固的土体端头加固端头加固盾构始发盾构始发六、盾构施工技术研究洞门砼凿除洞门砼凿除 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在检查端头土体加固满足要求后并在盾构组装后对

43、洞门进行破除 第一步：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，并凿除至剩余内排钢筋。剩余内排钢筋。第二步：第二步：待盾构机始发时抵拢掌子面和到达时盾构机抵拢围护结构时，割除待盾构机始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。围护结构内层钢筋，再开始掘进。盾构始发盾构始发六、盾构施工技术研究始发设施安装始发设施安装始发基座安装始发基座安装始发基座始发基座 始发基座（发射架）起始发基座（发射架）起导向和支撑盾构的导向和支撑盾构的作用。在洞门凿除完成之后，依作用。在洞门凿除完成之后，依据隧

44、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。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。并固定牢固。盾构始发盾构始发六、盾构施工技术研究始发设施安装始发设施安装洞门密封安装洞门密封安装目的：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。构机开挖面土仓压力、开挖面土体的稳定。形式：形式：采用折叶式压板。采用折叶式压板。盾构始发盾构始发六、盾构施工技术研究反力设施安装反力设施安装 反力架为盾构机始发时提供反推力

45、，在安装反力架时，反力架端面应与始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。砼管片紧靠在反力架上。以保证混凝土负环管片受力均匀。始发设施安装始发设施安装盾构始发盾构始发反力架反力架负环管片负环管片负环管片负环管片后部型钢支撑后部型钢支撑六、盾构施

46、工技术研究盾构机组装步骤盾构机组装步骤 （1）后配套下井）后配套下井（2）140T吊机和吊机和200T吊机进场就位。吊机进场就位。（3）主机三大件下井。）主机三大件下井。（4）主机井底连接。）主机井底连接。（5）后配套和主机管线连接。）后配套和主机管线连接。盾构机组装调试盾构机组装调试盾构始发盾构始发六、盾构施工技术研究盾构贯入加固体盾构贯入加固体 洞圈砼凿除后，盾构推进刀盘进洞圈砼凿除后，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，在刀始正常掘进、并逐渐增加土压，在刀盘出加固区盘出加固区1环前将土仓压力设定至理环前将土仓压力设定至

47、理论土压，正常掘进。论土压，正常掘进。盾构始发盾构始发 盾尾进入密封装置一环后开始进行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。同步注浆，及时充填盾尾间隙。前前4环采用凝结速度较快的浆液。在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，刀盘推出加固区前用双液浆封堵洞口，防止密封漏浆、漏泥。防止密封漏浆、漏泥。六、盾构施工技术研究地面场地布置地面场地布置 盾构始发盾构始发六、盾构施工技术研究信息化施工（监测及信息反馈）信息化施工（监测及信息反馈）盾构始发盾构始发 掘进期间、专业测量人员对掘进期间、专业测量人员对地表、建筑物、管线布点进行测地表、建筑物、管线布点进行

48、测量，并及时将测量数据反馈给盾量，并及时将测量数据反馈给盾构施工人员，以便根据监测结果构施工人员，以便根据监测结果及时的调整土压和同步注浆等参及时的调整土压和同步注浆等参数。有效得数。有效得控制控制地面沉降，保证地面沉降，保证地面环境的安全。地面环境的安全。六、盾构施工技术研究始发注意事项始发注意事项 盾构始发盾构始发 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：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；、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

49、要求；、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；、洞门、控制点已经三方复测并满足施工设计要求；d、反力架、始发架结构已通过验算并固定牢固；、反力架、始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；、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；、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、地表和建筑物/管线监测点已布置并取得初始值；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。、沿线建筑物、管线已调查并制定了相应的保护措施。六、盾构

50、施工技术研究洞内掘进出土程序盾构掘进盾构掘进六、盾构施工技术研究开挖面稳定性控制盾构掘进盾构掘进 土仓压力大于水压力及土压力之和，地面隆起土仓压力大于水压力及土压力之和，地面隆起土仓压力大于水压力及土压力之和，地面隆起土仓压力大于水压力及土压力之和，地面隆起六、盾构施工技术研究开挖面稳定性控制盾构掘进盾构掘进 土仓压力小于水压力及土压力之和，地面下陷土仓压力小于水压力及土压力之和，地面下陷土仓压力小于水压力及土压力之和，地面下陷土仓压力小于水压力及土压力之和，地面下陷 六、盾构施工技术研究开挖面稳定性控制盾构掘进盾构掘进 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：土压平衡盾构开挖面