盾构施工应知应会.ppt

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1、2018盾构施工应知应会目录 盾构概述盾构概述盾构施工知识点盾构施工知识点大直径泥水盾构大直径泥水盾构0202延时符1 12 23 3总结总结4 4盾构概述盾构概述0303第一章第一章 盾构概述盾构概述 延时符基本概念盾构定义分类盾构与TBM区别土压平衡盾构掘进模式盾构构造土压平衡与泥水盾构区别泥水盾构掘进模式盾构破岩机理盾构机选型1盾构概述1.11.1基本概念基本概念盾构，英文为ShieldMachine，字面意思理解就是，盾：盾牌、保护；构：构筑、建造等。盾构是一种集机、电、液、光、气、传感、信息技术于一体，具有金属外壳，壳内装有整机及辅助设备，在其掩护下进开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道

2、衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术的一种隧道施工成套设备。1盾构概述1.21.2盾构与盾构与TBMTBM区别区别盾构英文Shield Machine音译；TBM英文Tunnel Boring Machine的缩写；国际国际国际国际：在国际上盾构和TBM都指隧道掘进机，不进行区分。国内国内国内国内：（1）在我国盾构专指用于软土软土施工的隧道掘进机；盾构施工主要由稳定开挖面、掘进及排土、管片衬砌及壁后稳定开挖面、掘进及排土、管片衬砌及壁后注浆注浆三大要素组成。（2）在我国TBM一般指全断面硬岩全断面硬岩隧道掘进机，通常定义中的TBM是以岩石地

3、层为掘进对象，不具备不具备泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能。开挖面的稳定、掘进推力提供、洞室围岩稳定开挖面的稳定、掘进推力提供、洞室围岩稳定是盾构与TBM的区别，其中开挖面稳定方法是其工作原理的主要方面，也是盾构区别于TBM的主要方面。图1.3.1盾构机图1.3.2TBM1盾构概述1.31.3盾构定义分类盾构定义分类按断面形状按断面形状按断面形状按断面形状按照断面形状分为：单圆盾构、复圆盾构（双圆盾构和三圆盾构）、非圆盾构（椭圆盾构、矩形盾构、马蹄形盾构、半圆盾构）。按支护地层形式按支护地层形式按支护地层形式按支护地层形式按照支护地层形式分为：自然支护、机械支护、气压式、泥水平衡、土压平衡五

4、种。按开挖面与作业室之间隔板的构造分类按开挖面与作业室之间隔板的构造分类按开挖面与作业室之间隔板的构造分类按开挖面与作业室之间隔板的构造分类按开挖面与作业室之间隔板构造分为：全敞开式、部分敞开式和闭胸式三种。1盾构概述1.31.3盾构定义分类盾构定义分类按开挖面与作业室之间隔板的构造分类按开挖面与作业室之间隔板的构造分类按开挖面与作业室之间隔板的构造分类按开挖面与作业室之间隔板的构造分类：全敞开式、部分敞开式和闭胸式三种。1盾构概述1.41.4盾构基本构造盾构基本构造盾构在结构上包括刀盘、盾体、人仓、螺旋输送机、管片安装机、整圆器(已基本淘汰)、管片小车、皮带机和后配套拖车等；在功能上包括开挖

5、系统、主驱动系统、推进系统、出碴系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、导向系统及通风、供水、供电系统等。1盾构概述1.51.5土压平衡盾构掘进模式土压平衡盾构掘进模式土压平衡式盾构的工作原理为：刀盘旋转切削开挖面泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，泥土落入到土仓底部后，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渣车上。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，承受周围土层的土压、承受地下水的水压以及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。土压平衡式盾构一般有三种掘进模式，即敞开式、局部气压模式、土压平衡模式

6、，每一种掘进模式具有不同的特点和使用条件。a）敞开模式 b）局部气压模式 c)土压平衡模式1盾构概述敞开式：掌子面足够稳定并且涌水能够被控制；所谓开敞模式掘进所处地层基本为全断面硬岩，无压掘进过程中，人员可根据仓外观察阀，了解土仓内堆土范围，并在改良渣土和易性的基础上安全可靠的完成掘进任务。1盾构概述控制措施：控制措施：防止卡盾：坚持每环检查边刀；边刀更换标准为磨损不超15mm。1盾构概述控制措施：控制措施：解决滞排：限定刀盘可通过碴块粒径，大的碴块破碎后再进入土仓；加大仓内搅拌、冲刷。（设备本身除刀盘及其支撑系统本身应具备一定的碴土搅拌能力，还应在隔板上加设主动搅拌棒增强搅拌效果）1盾构概述

7、控制措施：控制措施：防止螺机喷涌：做好碴土改良，防止喷涌。（通过在土仓内添加膨化后的膨润土泥浆或淤泥增加渣土流动和易性）盾构机掘进控制：小贯入度、高转速；防止滚刀过载，发生异常损坏。管片上浮：调整合适的管片姿态；通过管片姿态量测数据调整注浆充填系数和注浆量。1盾构概述局部气压式局部气压式掌子面有足够自稳能力，且水土压力小于1.5bar；半开敞式掘进所处地层标贯值高，土质密实，渗透性小，地层包裹盾构机的密封性较强，通过土和气的混合压力保证掘进安全的状态下完成某一阶段的掘进任务。控制措施：控制措施：土压建立：通过隧道埋深、地层物理性质介绍和地下水位等情况理论计算，在全土压模式下的土压最高和最低值，

8、作为现场土压调整的依据。渣土外排：半敞开模式掘进，关注掘进里程和出土量的正比关系。地铁施工存在各类地质补堪孔，因封孔不佳极易造成地面漏浆和土仓压力急剧下降，若停滞时间较长可能引起掌子面坍塌和地面塌方。盾构刀盘结泥饼和管片注浆：严格控制注浆参数和观察土仓压力变化情况确保盾构机与掌子面紧贴，同时避免因注浆压力大，刀盘前方半敞开式气压不稳定，建立漏气通道，从而将浆液压入到刀盘，在高温作业下形成泥饼。1盾构概述土压模式土压模式围岩不稳定或者水压高、水量大的地层；土压模式即为全土压掘进模式，推进过程中依靠开挖面切削面板的临时挡土效果、充满于密封仓内的切削土土压，以及螺旋输送机排土机构的综合作用，保持开挖

9、面的稳定状态。控制措施：控制措施：盾构机自身设计要求，必须具有良好的密封系统，尤其是盾尾密封系统和铰接密封系统极易造成事故和被人忽略。掘进参数：严格控制掘进推力、速度、土压、出土量，通过管片壁厚注浆工艺，整体提升盾构掘进和管片安装工艺的相辅相成，满足成型隧道要求。渣土改良：盾构配置的专用装置向刀盘面、土仓或螺旋输送机内注入泡沫或膨润土，利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与渣土混合，其目的就是要使盾构切削下来的渣土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力，以满足在不同地质条件下采用不同模式掘进时都可达到理想的工作状态。1盾构概述1.61.6泥水盾构掘进模式泥水

10、盾构掘进模式泥水平衡盾构的“掘进模式”可分为泥水平衡模式(也称直接控制模式)和气压复合模式(也称间接控制模式或D模式)两种。直接控制型的是以日系为代表，设备结构简单、操作简单，但是泥水仓压力控制精度不太高。间接控制型的以德系为代表，泥水仓压力控制精度在0.01bar左右1盾构概述1.71.7土压平衡与泥水盾构区别土压平衡与泥水盾构区别土压盾构特点：（1）土压力波动（相对泥水中）敏感度较差即压力波动传递较慢而不均匀；（2）压力控制精度相对较低，对地面沉降控制精度较低；（3）盾构掘进扭矩大，适用于中小直径的盾构机。（4）螺旋机出土，碴车运输，输送间断不连续；（5）碴车的来回输送增加了运输工作量，施

11、工速度减慢；（6）碴车运输占用隧道内空间大，不便于隧道内的结构和路面的同步施工。泥水盾构特点：（1）泥水压力波动较敏感即压力波动传递快；（2）压力控制精度高，对地面沉降控制精度高；（3）盾构掘进扭矩小，适用大直径的盾构机；（4）泥水管道连续输送，输送速度快而均匀；（5）管道输送，不用来回运输，施工进度加快；（6）占用隧道空间小，更便于隧道内的结构和的路面同步施工。1盾构概述主要有两点：（1）掌子面稳定介质；泥水平衡盾构：泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆来稳定开挖面。土压平衡盾构：是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质。（2）出碴方式；泥水平衡盾构：盾构推进时，旋转刀盘切

12、削下来的土砂经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地面泥水分离系统，将碴土、水分离后重新送回泥水仓，循环泥浆出碴方式。土压平衡盾构：刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。1盾构概述1.81.8盾构机选型盾构机选型盾构施工根据不同的地质条件选择不同的盾构机形式，选择依据为：地层渗透系数地层渗透系数地层颗粒级配地层颗粒级配1盾构概述隧道开挖面工作压力隧道开挖面工作压力隧道开挖面的工作压力大于0.3MPa时，宜采用泥水盾构。采用土压平衡盾构时，螺旋输送机难以形成有

13、效的土塞效应，在螺旋输送机排土闸门处易发生碴土喷涌现象，如必须使用土压平衡盾构，可增大螺机角度、长度或采用二级螺旋输送机。1盾构概述1.91.9盾构破岩机理盾构破岩机理硬岩的破岩机理硬岩的破岩机理硬岩的破岩机理硬岩的破岩机理盾构的切削装置由刀具（滚刀）、刀盘、刀盘驱动装置以及推进装置构成，这些组成因素对提高切削效率十分重要，滚刀破岩时，当其对岩石的挤压力超过岩石本身强度后，刀刃使岩石破碎，形成切削沟槽，刀刃继续挤压，岩石便产生龟裂，向周边扩散，切削沟槽两侧的岩石破碎剥离，通过刮刀、切刀刮除，快捷进入土仓。1盾构概述软岩的切削主要是刀具直接对土体进行剪切破坏来进行切削。0303第二章第二章 盾构

14、施工知识点盾构施工知识点 盾构施工知识点盾构施工知识点盾构始发盾构施工准备盾构到达盾构掘进洞门、联络通道施工盾构过站、调头、转场管片监控量测2 23 32盾构施工知识点2.12.1盾构施工准备盾构施工准备盾构施工盾构施工盾构施工盾构施工方法方法方法方法（1）盾构施工主要有八个方面：施工准备、盾构始发、盾构掘进、盾构到达、盾构调头、过站及转场、洞门和联络通道施工、监控量测和管片生产；（2）盾构施工程序：2盾构施工知识点2.1.1施工环境调查施工环境调查（1）管线调查；管线调查；（2）建（构）筑物调查；建（构）筑物调查；（3）施工场地调查；施工场地调查；（4）线路调查。线路调查。2盾构施工知识点2

15、.1.2地质补充勘察地质补充勘察（1）补充勘察的主要目的在详勘的基础上，进一步查明重点区域的水文、工程地质等状况，为后续的地层加固和盾构正常始发、到达、掘进提供更加详细的地质资料。（2）工程地质补充勘察孔位选择：补充地质勘察一般在详勘的基础进行孔位选择，主要布置在地质突变、工法变化、联络通道以及预计要进行开仓作业等位置，一般不在线路中线设孔。（3）成果使用：补充地质勘察的成果结合详勘报告使用，为盾构掘进施工提供技术参考。2盾构施工知识点（4）补充勘探的主要内容钻探、取样、原位测试及抽水试验、室内试验、补充勘察报告、地下管线、管道和不明障碍物探测。建构（筑）物补勘：根据建构（筑）物的结构尺寸，布

16、置勘察孔，进一步查明区间穿越的建构（筑）物地基情况、地质情况等。地质补勘：采用钻孔取芯方式进一步确定区间不良地质分布、地质特征等。1）钻孔孔位布置原则；2盾构施工知识点2）地质钻孔“七步走”：2盾构施工知识点地下管线探测采取物探的方法进一步确定地下管线分布、走向等情况。1）管线点埋深测量的具体要求。2）管线规格测量的具体要求。2盾构施工知识点2.12.1盾构施工准备盾构施工准备2.1.3合理优化设计合理优化设计根据环境调查、补充地质勘察成果对线路平面及纵坡进行合理优化，有利于降低盾构施工风险、保证施工效率、控制工程成本。2盾构施工知识点2.12.1盾构施工准备盾构施工准备2.1.4技术准备技术

17、准备（1）在接到施工图纸后，认真组织技术人员熟悉图纸，编制详细的实施性施工组织设计和分项工程实施性方案，对特殊过程、重点部位制定具体的施工方案，待方案批准后，组织对各工种施工人员进行技术交底；（2）组织有关人员学习图纸及各种规范、技术要求；（3）组织技术及管理人员对施工现场范围内的建筑物、地下管线进行调查，做到心中有数，并针对性地制定保护和预防措施；（4）编制质量目标设计，配备齐全有效的施工规范、规程、验收标准，制定技术资料管理目标，建立健全资料管理体系；（5）组织技术及测量人员检查验收控制桩，并做好控制桩保护工作；（6）根据图纸编制材料总计划和月、季、年度计划；（7）及时编制各种材料计划，配

18、齐各种试验设备，提前进行调试，经检测合格后及时按要求的项目作出各项试验，指导工程的正常进行；（8）建立健全试验室各种规章制度和各种台帐，以确保数据的真实和完整性。2盾构施工知识点2.12.1盾构施工准备盾构施工准备2.1.5资源准备资源准备根据工程分布特点，按照“结构合理、分工明确、突出专业化、满足工期要求、确保质量和安全、略有富余”的原则分阶段、分专业进行劳动力配置，达到技能、数量、资信、专业四匹配。保证工程的劳动力需求，保证施工顺利进行。施工材料：进场后，组织技术人员根据施工蓝图计算复核工程量，计算统计出工程主要物资需求总量，并编制主要材料计划表。人力资源：施工劳动力是施工过程中的实际操作

19、人员，是施工质量、进度、安全、文明施工最直接的保障者。选择劳动力的原则为：具有良好的质量、安全意识；具有较高的技术等级；具有相类似工程经验的施工人员，项目部需编制劳动力配置计划表。机械设备：施工中，根据分项工程特点及工程量大小，结合工期质量要求，组织机械化配套作业。施工设备的配置应充分体现先进性、适用性，配置数量以满足施工需要为前提。项目部需编制机械设备需求配置计划表。2盾构施工知识点2.1.6相关手工手续的办理相关手工手续的办理盾构施工前，需根据当地政府部门的各项要求办理相关手续。如隧道下穿或邻近铁路、地铁线路、国防及其他重要敏感地段，还需根据相关专业的要求办理专门的施工手续。2.1.7盾构

20、施工条件盾构施工条件（1）水电接入：按照常规两台盾构机同时掘进要求，供水需提供DN125主供水管供应生产用水；施工用电负荷一般需达到5000Kw，11KV。（2）征地拆迁：一般情况下，两台盾构机施工需提供不小于4000平方米的施工场地（泥水盾构要另外考虑泥水处理场地）。2盾构施工知识点2.1.8盾构施工场地布置盾构施工场地布置（1）基本原则：尽量减小施工用地，以满足施工生产和现场管理为主，少干扰既有道路；方便施工组织；生活、生产区域分开；安全防火，经济合理、简洁美观；充分利用既有交通，减少施工临时便道工程；严格遵守国家及相关部门的要求与规定。（2）关键点：临时碴坑的布置（700800m3）、管

21、片场地(300m2)布置等。同步注浆下料、电瓶充电、轨排下放等。2盾构施工知识点2.1.9端头加固端头加固2.1.9.1端头加固目的端头加固目的（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；（3）提高重型机械作用在端头土体的承载力；（4）盾构机始发、到达时压力的保持和姿态的控制。2盾构施工知识点2.1.9.2端头加固要求端头加固要求（1）满足土体强度的要求；（2）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性。加固土体的扰动影响，破洞门振动过大对土体的扰动等。（3）满足加固（土体）的渗透性要

22、求（特别是水+沙+压力的情况）；（4）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）。（5）不能有加固盲区或空隙（空间上）2盾构施工知识点2.1.9.3端头加固方法端头加固方法端头加固时，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，同时还应考虑安全性、施工性、成本、进度等要求。2盾构施工知识点2.1.9.4端头加固范围端头加固范围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一倍的隧道半径，纵向不小于盾构主机长度（1.52m）（始发端长度可以根

23、据地层情况按照规定的审批程序进行优化，到达端的加固长度不允许优化）。2盾构施工知识点2.1.9.5端头加固常用方法的适用范围及工艺描述端头加固常用方法的适用范围及工艺描述端头加固分为垂直加固及水平加固两类，当加固区地面场地满足施工设备站位及场地要求时采用垂直加固（该方法易于操作、质量可靠）；当地面不具备施工条件时（一般为加固区上方或近距离有建筑物、管线等情况，或者加固区上方为既有道路无法占用），采用水平加固方法。2盾构施工知识点（1）深层搅拌法深层搅拌法主要适用于杂填土、素填土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉细砂等软弱土层中，该类地层标贯击数较少（一般小于10），具有流变及高压缩、高透水性，不进

24、行地质改良无法自稳。加固后土体具有较好的自稳性性和隔水性。施工设备主要采用搅拌桩机（三轴、双轴或单轴），市政工程大多采用三轴搅拌机，通过搅拌将水泥浆与软弱土层进行搅拌结合达到改良固结的作用。2盾构施工知识点搅拌桩水泥掺量一般空桩5%8%、实桩15%20%，搅拌下沉速度小于1m/min、提升速度小于0.5m/min，泵送压力一般为1.5Mpa2.0Mpa，供浆流量120180L/min，加固后28天无侧限抗压强度大于等于0.8Mpa。深层搅拌法通常与高压旋喷法结合使用，外侧采用深层搅拌法加固，桩位咬合布置，搅拌桩与基坑围护结构间采用高压旋喷法进行加强处理。（2）高压旋喷法高压旋喷法主要适用于杂填

25、土、素填土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉细砂等软弱地层，也适用于黏土、黄土等硬塑状地层，也可用于卵石层加固施工。施工设备主要采用旋喷桩机（三重管：高压水、高压气体、水泥浆；双重管：高压气体、水泥浆；单重管：水泥浆），通过高压水、气或者浆液切割土体进行带压搅拌，机械设备体积小、适用范围广，加固后土体强度高、自稳能力强。旋喷桩水泥掺量一般控制在120300kg/m，喷浆压力2040Mpa，旋转速度820r/min，提升速度1020cm/min，浆液流量供浆流量3080L/min，加固后28天无侧限抗压强度大于等于1.2Mpa。高压旋喷法通常与三轴搅拌法结合使用，加固范围平面至隧道外3米、竖向至隧道

26、底3米，孔位布置呈梅花形咬合布置，以确保加固后的整体效果。2盾构施工知识点2盾构施工知识点（3）注浆法注浆法主要适用于黏土层、卵石层及硬岩地层，主要作用为地层空隙填充。施工设备主要采用注浆机（单液浆或双液浆），采用带一定压力的注浆设备将水泥浆液或水泥+水玻璃双液浆注入地层空隙及裂缝中，使土体或岩体连结成整体，具备自稳能力。注浆水泥浆液一般采用1:1水泥浆或1:1水泥水玻璃双液浆，注浆压力一般控制在0.3Mpa以内，注浆量根据地层特性通过注浆压力+注浆量双重指标控制，终孔压力0.3Mpa。2盾构施工知识点（4）冻结法冻结地层主要适用于杂填土、素填土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉砂层等软土地层，地

27、层含水量一般不小于15%且地下水位较稳定的区域。冻结加固分为垂直冻结及水平冻结，垂直冻结既通过地面向下打设冻结孔至隧道底部，通过盐水（氯化钠溶液）循环进行降温冻结，盐水温度为-250-300相邻冻结管间距一般为0.60.8m，最大不大于1.0m，冻结管排间距不大于1m，冻结时间一般为4560天，冻结体达到设计厚度后开始破除洞门、洞门破除完成后拔除冻结管进行盾构始发或接接收。2盾构施工知识点水平冻结在地面不具备加固条件时采用，一般沿开洞口7.5m、5.1m、2.7m为半径布设冻结孔，冻结体长度49m不等，冻结管距离（弧长）0.7m1.2m不等，冻结时间同水平加固。2盾构施工知识点（5）降水法降水

28、法主要作为辅助工法与深层搅拌、高压旋喷法等结合使用，适用地层为杂填土、素填土、粉质粘土、粉细砂地层，在搅拌加固及高压旋喷加固完成后再在加固体四周打设一定数量的降水井（数量根据地层透水性及地下水含量、压力等综合判定），盾构始发或接收前提前抽取地下水将水位降至洞门底下1米。在卵石地层或透水性较好的岩性地层，也可单独采用降水法，在盾构始发或接收洞口周围打设降水井，通过水位漏斗原理使洞口处水位处于安全状态。单独使用降水法需重点考虑地下水源补给评估、降水效果及抽水量计算、周边建筑物及管线安全等方面，避免出现大量降水导致周边环境风险。2盾构施工知识点2.1.9.6端头加固效果检查端头加固效果检查（1）效果

29、检查内容：洞门土体的加固强度：取芯强度不小于0.8MPa（同时满足设计文件要求）；洞门加固体的抗渗性能：钻孔每孔出水量不大于1L/min，不漏泥、砂；洞门加固的范围内的整体、均一性；（2）检查方式：（达不到要求、效果不佳，要补充加固达不到要求、效果不佳，要补充加固）竖直取岩芯(取芯位置在加固的最薄弱环节)；水平钻孔(钻孔位置主要选择的隧道的下部最薄弱环节,并且提前做好防喷涌措施)；2盾构施工知识点2.22.2盾构始发盾构始发2.2.1始发台始发台、反力架、反力架安装安装2.2.1.1始发台安装始发台安装根据管片拼装里程、盾构机组装位置要求、始发井结构、反力架支撑长度及盾构隧道线路设计轴线定出盾

30、构始发姿态空空间位置间位置，调整始发台位置，使盾构按照设计的线路从预埋的洞门钢环中心始发通过。一般在拟合线路始发的基础上整体抬高1020mm；直径大于7.0m的盾构可根据经验调整抬高值。2盾构施工知识点始发台定位的小窍门：始发台定位的小窍门：始发井底板受人工抹面标高控制或有预埋钢筋干扰又无法割除，导致始发台放不平，此种情况需就高原则进行始发台定高程；为防止盾构机在步进过程中始发台向左右或前后位移，直接用“L”型钢板小牛腿固定在相应位置，可节省钢材。2盾构施工知识点2.2.1.2反力架安装反力架安装反力架安装偏差控制在10mm之内，始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角2，盾构姿态与设计轴线竖直

31、趋势偏差2，水平趋势偏差2。（对加固强度进行受力分析、检算）。2盾构施工知识点反力架安装里程的确定：1、反力架安装里程的确定依据反力架位置的确定主要依据洞口第一环管片的起始里程、盾构长度以及盾构刀盘在始发前位置来确定。2、反力架安装里程的确定第一环管片的起始里程D1S需要通过联络通道的位置来反推出来，假设管片环宽GK=1.2m，洞门钢环宽度0.8m，反力架厚度1m，盾构总长度10.5m（包括刀盘），盾构刀盘距洞门0.7m，盾构始发井长度14.5m。DR为反力架端部里程，N为负环管片环数。端头井起始里程DF：DK10+100.000，1#联络通道中心里程：DK10+500.000。；1#联络通道

32、中心点与隧道起点的距离为：DK10+500.000-DK10+100.000=400.000m。1#联络通道到隧道起点管片环数：400.000/1.2=333.333环；第一环管片起始里程：D1S=DK10+100.00+（400.000-333*1.2）=DK10+100.400；负环管片环数：最少N1=（D1S-DF+10.5+0.7）/1.2=9.67环，最多N2=【D1S-DF+14.5-1】/1.2=11.58环，负环管片环数可以选择10环（含0环）。则反力架端部里程：DR=D1S-N*1.2=DK10+088.4002盾构施工知识点反力架安装质量标准：反力架安装偏差控制在10mm之

33、内，反力架定位安装时用全站仪进行反力架基准环中心的测设。测设完成后应进行检查测量，检测内容有反力架基准环中心和其法面是否分别与盾构机实际中心轴线一致和垂直、基准环中心标高与盾构机中心轴线标高是否一致、基准环法线面倾角是否与盾构机实际坡度一致，反力架安装焊接完成后做无损探伤检测，确保反力架加固质量。注意：注意：（1）发力架的加固要经过严格的受力分析和演算；（2）始发台、反力架安装要位置准确、加固牢固。2盾构施工知识点2.2.22.2.2盾构机组装、调试盾构机组装、调试盾构机组装、调试盾构机组装、调试2.2.2.1盾构机组装盾构机组装盾构机吊装、组装必须要有经过审批和专家评审的专项方案。在软基地面

34、存放盾构设备大件以及吊机就位前必须进行地面承载检算，如承载力不足时，必须进行承载专项设计。后配套组装下井程序：拖车起吊安装轮对拖车下井拖车后移。2盾构施工知识点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。（盾构机生产厂家不同，拖车数量可能有差异）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。2盾构施工知识点2.2.2.2盾构机调试盾构机调试盾构机调试：（1）空载调试（正常运转）：各个系统独立运转、系各统联合空载调试；（2）负载调试（密封、满足工作状态）。注意：注意：（1）盾构机组装时大吨位吊车站立位置的荷载演算、吊具等选择；（2）盾构机空载调

35、试时注意高压力管线和用电的调试；2盾构施工知识点2.2.32.2.3洞门破除洞门破除洞门破除洞门破除（1）洞门破除前先进行探孔；探孔安装球阀防漏，如地下水压力较大探孔前需安装孔口管；2盾构施工知识点（2）破除顺序：分区、分块、分层，自上而下、自外而内（预留最后一排钢筋不割除等后期盾构机调试好后再割除）；注意：（1）注意破除时的顺序；（2）确保盾构隧道范围内的钢筋和无法从螺机中出来的混凝土等物体清理干净；2盾构施工知识点2.2.4始发延长导轨始发延长导轨针对盾构机在空推至掌子面的过程中。可能出现盾构机“低头”现象，在始发井洞门内安装延长导轨保证盾构及姿态，确保盾构机安全顺利始发。盾构始发延长导轨

36、通常分为三个部分：第一部分是始发架与洞门之间的导轨延伸，第二部分是始发架与反力架之间的导轨延伸，第三部分则是洞内始发导轨延伸。第一部分：为防止盾构在进洞前不致于因刀盘悬空而产生盾构“叩头”现象，导致盾构无法进洞或破坏洞门密封装置，需要在始发洞口安设延长导轨。安设的导轨必须保证接口平整与原有导轨坡度一致，不阻碍盾构前进。2盾构施工知识点第二部分：在施工过程中，反力架通常与始发架存在一定的距离，为防止负环管片向后顶推的过程中或后续施工中出现下沉，导致负环管片无法与反力架紧贴密实，从而影响管环整体受力，需要从始发架延伸导轨至反力架。安设的导轨必须保证接口平整与原有导轨坡度一致，不影响负环管片向后顶推

37、。第三部分：在围护结构破除后，盾构始发架端部距离洞口掌子面必然会产生一定的空隙，为防止盾构在始发进洞时产生盾构“叩头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨。安设始发导轨时应在导轨的前端预留足够的空间，以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转；导轨后端也应预留一定空间不得影响帘布橡胶与折页压板。2盾构施工知识点2.2.52.2.5洞门密封洞门密封洞门密封洞门密封洞门密封是盾构施工的重要环节，一般洞门密封为折页压板和弧形压板，后期进行了很多的改良,延长洞门、甚至套筒等；其目的是确保盾构始发时洞门不渗漏，能够快速的建立起土仓压力，顺利掘进。洞门钢环加工、预埋安装质量标准：洞门密封安装质量

38、标准：2盾构施工知识点2盾构施工知识点2.2.62.2.6负环安装负环安装负环安装负环安装（1）第一环无支撑；需要在盾尾内安装支撑；（地铁盾构的支撑方式、大盾构的支撑方式）（2）设备刚调试好，无拼装经验；需要进行试验性操作；（3）管片不能及时固定，安装好的管片成椭圆；可在反力架上设置固定点；（4）盾尾油脂涂抹不好或者管片推偏，影响盾尾刷；要加支撑和监控；（5）邻接块无受力、支撑点，需要提前安装支撑受力点。2盾构施工知识点2盾构施工知识点2.2.72.2.7推进准备（流程、人员、设备）推进准备（流程、人员、设备）推进准备（流程、人员、设备）推进准备（流程、人员、设备）2.2.7.1盾构施工流程盾

39、构施工流程2盾构施工知识点2.2.7.2盾构施工盾构施工人员配置人员配置2盾构施工知识点2.2.7.2盾构施工盾构施工主要机械设备配置主要机械设备配置序号设备名称规格型号数量主要性能指标1盾构机EPB62802台套p：1693KW；Tmax：5300KNm；F：34210KN2电瓶机车JXK-25/204台套轨距：900mm牵引力：98KN（可调整）3渣车18m320台套轨距：900mm，容量:18m34砂浆输送车7m35台轨距：900mm，容量:7m35管片车3T8台轨距：900mm，载重：15T6充电机KCA-150/380V10台调压：0380V，输出功率：57KW7门式起重机45T2台

40、额定起重量45T，p：80KW8门式起重机15T1台额定起重量15T，p：60KW9冷却塔SRM-802套22KW10砂浆搅拌站JS7501套75m/h11通风机SFD60-4-N0102台p：372KW12水泵65LS1646台扬程：60mp：9.8KW13潜水泵Q4型8台扬程：60m，p：5.5KW14挖掘机PC2001台0.8m15双液注浆机KBY-50702台16装载机ZLC40B1台2.82.8土压力计算土压力计算土压力计算土压力计算当盾构机掌子面压力和地层的压力达到平衡时，地层能够保持稳定；一般普通地铁盾构隧道埋深都比较小，按照浅埋隧道计算；2盾构施工知识点2盾构施工知识点2.2.

41、8.1静止土压静止土压静止土压为原状的天然土体中，土处于静止的弹性平衡状态，这时的土压力为静止土压力。在任一深度h处，土的铅垂方向的自重应力z=h为最大主应力，而水平应力x=为最小主应力（如图所示），其间存在如下关系：x=k。.z=k。.h式中:k。为侧向土压力系数,k。=/1-为岩体的泊松比。2盾构施工知识点计算地面以下深度为z处的地层自重应力z，等于该处单位面积上土柱的质量。z=1h1+2h2+3h3+nhn=ihi式中：i第i层土的天然容重（地下水位以下一般采用浮容重），kN/m3。hi第i层土的厚度，m。n从地面到深度z处的土层数。静止侧向土压力系数k。，即土的侧压力系数确定（1）经验

42、值：砂：k。=0.340.45。粘土：k。=0.50.7。（2）半经验公式，（目前一般在设计中采用雅基公式）（Jaky）（砂层）K0=1-sinBrooker公式（粘性土层）K0=0.95-sin式中，K0：静止土压力系数。、为土的有效内摩擦角。（3）日本规范：日本建筑基础结构设计规范建议，不分土的种类，k均为0.5。2盾构施工知识点2.2.8.2地下水压力地下水压力当地下水位高于隧道顶部，由于地层中孔隙的存在，从而形成侧向地下水压。地下水压力的大小与水力梯度、渗透系数、渗透速度以及渗透时间有关。在计算水压力时，由于地下水在流经土体时，受到土体的阻力，引起水头损失。作用在刀盘上的水压力一般小于

43、该地层处的理论水头压力：w=qhq-根据土的渗透系数确定的一个经验数值。砂土中：q0.81.0，粘性土中q0.30.5。水的容重。h地下水位距离刀盘顶部的高度。掘进时地层中的水压力可以根据地层的渗透系数进行酌情考虑。2盾构施工知识点2.2.8.3预备压力预备压力由于施工存在许多不可遇见的因素，致使施工土压力小于原状土体中的静止土压力。按照施工经验，在对沉降要求比较严格的地段计算土压力时，通常在理论计算的基础之上再考虑1020kg/m2（0.10.2kgf/cm2）的压力作为预备压力。2盾构施工知识点2.2.8.4盾构施工土仓压力盾构施工土仓压力根据计算的土压力、水压力和预备压力，可以得到盾构施

44、工的土仓压力值；P土仓压力=P掌子面压力=P土压力+P水压力+P预备压力注意根据地层不同，压力计算在粘性土中采用水土合算，在砂土中采用水土分算。2盾构施工知识点2.32.3盾构掘进盾构掘进2.3.12.3.1盾构掘进盾构掘进盾构掘进盾构掘进盾构掘进一般分试掘进和正式掘进，通过试掘进完成设备的负载调试和各项掘进参数的初步确定；通过优化各项掘进参数来完成正式隧道推进。2.3.1.1试掘进试掘进（1）盾构试验掘进的目的：熟悉盾构机各项性能，完成盾构整机磨合负载运转；熟练盾构机和配套设备各项操作，掌握盾构施工操作流程和施工顺序；检验后配套设备的匹配能力，如垂直运输系统、水平运输系统等；安全地通过始发段

45、，保证地面建筑物和地下管线的安全；收集数据，积累经验，为下一步正常快速的掘进施工提供参考依据和信息。（2）确定参数：土仓压力：掘进三环后逐步加压，根据隧道埋深、土层状况及监测调整。总推力、扭矩；碴土改良：泡沫剂计划用量；出碴量控制；同步注浆；盾构姿态调整；2盾构施工知识点2.3.1.2正式掘进正式掘进盾构掘进是选定的掘进模式下，通过调整盾构推力、刀盘转速、螺旋输送机的转速（仓门开合度）控制土仓压力来保持掌子面的稳定，在掘进同时进行同步注浆（压力、量、速度）来控制掘进完成后的地表沉降；并通过向刀盘前方、土仓内、螺旋输送机内加注添加剂（水、膨润土、泡沫剂、高聚物等）的措施增加碴土的流动性和止水性。

46、在实际掘进施工中，应根据地质条件、排出的碴土状态，以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整、优化。2盾构施工知识点2盾构施工知识点2.3.22.3.2盾构掘进方向控制及纠偏盾构掘进方向控制及纠偏盾构掘进方向控制及纠偏盾构掘进方向控制及纠偏盾构掘进方向控制和纠偏是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）纠偏原则：勤、缓；（2）方向控制：超前、均衡、综合；（3）纠偏标准：滚动角小于1.5度，纠偏量6mm/环；注意：纠偏要综合考虑管片楔形量形式、盾尾实际间隙、盾构铰接油缸形式。注意：纠偏要综合考虑管片楔形量形式、盾尾实际间隙、盾构铰接油缸形式。2盾构施工知识点2.3

47、.32.3.3管片选型管片选型管片选型管片选型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：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。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。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。姿态。2盾构施工知识点2.3.42.3.4管片安装管

48、片安装管片安装管片安装管片拼装是使用盾构机上配备的管片安装机将预制的管片分块安装，一般按照从底部开始对称左右拼装，直到封顶块安装；封顶块安装采用先径向插入然后再环向推进；并且尽量的将封顶块安装的隧道的上半圆。2盾构施工知识点注意：（1）管片拼装前要严格检查管片类型、质量，止水条质量；（2）拼装最底部的一块是要清理干净下部的杂物；（3）拼装封顶块是要在止水条上涂抹润滑剂；（4）管片螺栓要进行三次紧固；质量要求：质量要求：2盾构施工知识点2.3.52.3.5注浆注浆注浆注浆2.3.5.1同步注浆同步注浆（1）同步注浆简述：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

49、注浆量控制（双控）效果检查（开孔、物探）2盾构施工知识点（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2盾构施工知识点2.3.8.3盾构施工沉降控制方法盾构施工沉降控制方法根据沉降范围图、沉降的机理和沉降产生的原因以及各种原因在整体沉降中所占的比例等，能够清楚的发现盾构施工沉降的原因和时机，进而又针对性的采取措施：（1）控制好

50、土仓压力，减少对原装土体的扰动，减少沉降；（2）根据盾构推进速度及时、足量的同步注入同步注浆材料，确保开挖的建筑间隙及时的被填充、注满；（3）根据出碴情况和地面监测状况，及时的进行二次补充注浆，将后期的沉降控制在允许的范围内。2盾构施工知识点2.3.92.3.9刀具管理刀具管理刀具管理刀具管理2.3.9.1刀具分类刀具分类盾构施工使用的刀具主要有如下：2盾构施工知识点2.3.9.2刀具磨损、损坏刀具磨损、损坏（1）盾构施工刀具使用正常的磨损，合适的时机进行更换；2盾构施工知识点（2）部分刀具由于特殊地层，或者刀具更换不及时造成刀具的非正常磨损和破坏。2盾构施工知识点（3）由于刀具跟换不及时，或