地铁盾构介绍与施工管理

按地下水赋存条件，地下水分为两种类型： 第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。其中，第四系 孔隙水，主要赋存于各个时期沉积的卵石土及 砂层中，土体透水性强、渗透系数大（ 25m/d=17.4mm/min），地下水水量丰富，是段 内地下水的主要存在形式。
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总结成都地质可以概括为：高富水、高卵石 含量、含水砂卵石层自稳性差。
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5.7 盾构穿越300m小半径曲线
图5.6－1
300米曲线半径管片整体效果
图5.6－2 300米曲线半径管片局部效果
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5.8 盾构穿越江安河特别重大危险源
江安河是我单位在成都地铁施工首次穿越的大河流，属 于特别重大风险源。整个穿越期间，我部得到了地铁公司、中 水成投指挥部、中水七局的大力支持和帮助，成功的穿越了江 安河。
细颗粒少、漂卵石多容易刀盘卡死。 漂卵石沉积，刀盘大臂搅拌力矩大。
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5.3 刀盘卡死
⑶ 刀盘卡死的几种解决措施：主要是降低刀盘被动扭矩。
措施
一、土仓内渣土置换。将土仓内的漂卵石渣土置换成加砂膨润土浆液，提高 渣土中的细颗粒。
二、降低推力，减少刀盘前方对掌子面的正压力。 三、采用半衰期长的优质泡沫，同时长时间停机刀盘转动前注部分泡沫。 四、如果地层中水过多，打设降水井，降低掘进地层水位。 五、对松散地层进行加固。 六、开仓清理刀盘开口处的漂石。 七、注入大量细颗粒，提高渣土中细颗粒含量。 ……
4.4、成都砂卵石地层盾构施工难题解决办法
4.4.1、滚刀的改进：滚刀直径由17寸提高到17.6寸、18寸，最高达到 18.2寸；刀盘周边滚刀由单刃滚刀更改为双刃滚刀，提高周边滚刀的掘 进距离，与正常滚刀掘进距离保持一致，减少开仓换刀的频率。
4.4、成都砂卵石地层盾构施工难题解决办法
4.4.2、刮刀的改进：正面刮刀和周边刮刀由耐磨钉形式更改为大硬质合 金块形式。此种改进极大地提高了刮刀的寿命，由原来的200米提高到 1000米左右。由于2008年在成都成功经验，直接推广到全国使用。
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4.2、成都砂卵石地层盾构掘进出现的难题
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4.2、成都砂卵石地层盾构掘进出现的难题
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4.2、成都砂卵石地层盾构掘进出现的难题
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4.3、成都砂卵石地层出现的难题原因分析
此种地质情况已经不太适合盾构（土压平衡和泥水平衡盾构）施工。
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5.3 刀盘卡死
⑴ 刀盘卡死原因：刀盘被卡后所需驱动扭矩非常大，现有主 轴承的脱困扭矩小于刀盘被卡时所需的驱动扭矩，导致刀盘卡死。 根据《盾构刀盘驱动扭矩计算模型及实验研究》论文中提出 ￠1.8m面板式刀盘的土压平衡盾构刀盘驱动扭矩由刀盘前表面的摩擦 力矩T1、刀盘圆周面上的摩擦力矩T2、刀盘切削土体扭矩T3、刀盘背 面的摩擦力矩T4、刀盘开口槽的剪切力矩T5、土仓内的搅拌力矩T6、 推力载荷产生的轴承旋转反力矩T7、刀盘自重产生的轴承旋转反力矩 T8、密封装置的摩擦力矩T9组成，其中刀盘前表面、圆周面以及刀盘
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盾构主机及各系统组成
2.1 盾构主机组成
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2.2 盾构各系统组成
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2.2 盾构各系统组成(中间式主轴承密封）
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2.2 盾构各系统组成(中心式主轴承密封）
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2.2 盾构各系二期土建6标 盾构重难点与解决措施
5.1 成都地铁4号线二期6标地质概况及水文情况
盾构区间主要穿〈2－9－2〉中密卵石土、 〈2－9－3〉 密实卵石土和〈3－8－3〉密实卵石土地层，漂卵石含量70 ～ 90%，卵石粒径一般为20～200mm，漂石含量根据探坑揭示含 10～25%，漂石粒径集中在200～300mm ，凤南区间大于 300mm粒径漂石含2～5%（体积比），漂卵石抗压强度41～ 299MPa。卵石土层渗透系数K取18～35m/d，为强透水层。
地铁盾构介绍与施工管理
中水七局成都地铁施工局 王国义 2015年12月
目
录
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1、前言 2、盾构主机及各系统组成； 3、盾构施工流程； 4、成都盾构施工技术发展历程； 5、成都地铁4号线二期土建6标盾构重难点 与解决措施； 6、如何做好盾构隧道质量； 7、如何做好盾构项目管理； 8、如何控制盾构施工成本； 9、总结
4.4、成都砂卵石地层盾构施工难题解决办法
4.4.1、滚刀的改进：滚刀刀刃加宽，单刃滚刀刃由19.7mm加宽到30mm ，双刃滚刀刀刃由19mm加宽到28mm，提高刀刃的耐磨性；刀体硬度 加大，由HRC27提高到HRC45；刀刃硬度由HRC54提高到HRC57；刀体上 的耐磨加强；刀体的防尘密封取消等。
4.4、成都砂卵石地层盾构施工难题解决办法
4.4.2、刮刀的改进：正面刮刀采用三排合金，并且两侧封口，提高了刮 刀的寿命。
4.4、成都砂卵石地层盾构施工难题解决办法
4.4.2、刮刀的改进：周边刮刀采用三排合金，并且两侧封口，提高了刮 刀的寿命。
4.4、成都砂卵石地层盾构施工难题解决办法
4.4.3、刀盘耐磨环的改进：刀盘耐磨环盾构机原设计采用HARDOX400耐 磨钢板，但由于前盾不动，刀盘旋转，砂卵石对其磨损严重，导致刀盘 卡死，2008年开始采用带硬质合金块的耐磨环，极大地提高了耐磨性， 已经应用于全国。
盾构施工流程
3 盾构施工流程
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成都盾构施工技术发展历程
4.1、成都砂卵石地层地质及水文情况
• 成都地铁隧道主要穿越砂卵石土层，卵、砾 石成分以灰岩、砂岩、石英岩等为主，呈圆形 ～亚圆形，粒径大小不一，分选性差。卵石含 量约80%，粒径以20～100mm为主，最大粒径 500mm，圆砾含量约10％，兼夹漂石，漂石最 大粒径500mm。卵石硬，最大强度可达200MPa 。卵、砾石以中等风化为主。充填物主要为中 细砂及少量粘性土。卵石土层顶板埋深8.2～ 22.0m。
1、前期准备：
⑴ 地铁公司盾构技术部根据成都地铁小半径曲线经验对我单 位进行了培训。 ⑵ 隧道管片进行了理论排版，特别是缓合曲线的排版显得尤 为重要。 ⑶ 制定并下发了详细的作业技术交底。 ⑷ 设备进行了充分的检修。
2、穿越时出现的问题及解决措施：
（1）问题：穿越时左右油缸压力差较大（压力差最大为 260bar）,左侧管片在脱出盾尾后出现个别裂纹现象。经分析讨论， 主要由于左侧油缸压力大，管片局部受力大所致。 （2）措施：采取了左侧管片后端面加贴缓冲垫的方法，增加 受力面积，降低应力集中点，有效的避免了管片再次出现裂纹。
1、前期准备：
（1）我部进行了充分的技术准备，召开了专家论证会。 （2）到达江安河前，两次实验段试掘进，总结出适合江 安河地层的掘进参数。 （3）盾构机及后配套设备检修。 （4）与东风渠河道管理处接洽，紧急情况采取河道截水 分流措施。 （5）根据天气情况，避开下雨天施工。 ……
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4.4、成都砂卵石地层盾构施工难题解决办法
4.4.6 始发与到达端头拱顶120度范围内打设19根或26根10米长大管棚。 在大管棚范围内就算是敞开式掘进都不会出问题。
4.4、成都砂卵石地层盾构施工难题解决办法
4.4.7 其它 ⑴、渣土改良采用泡沫加水或加膨润土浆液的形式，保证渣土的良 好流动性和低渗透性； ⑵、采用满仓掘进模式，即不憋仓又不欠压，降低超方； ⑶、优化盾构施工流程，避免长时间盾构停机； ⑷、选用优质的盾构消耗性材料，如泡沫剂、盾尾脂、主轴承密封 脂等，避免材料质量不稳定造成的危害； ⑸、加强盾构司机之间的交流，提高盾构司机的操作水平和盾构技 术； ⑹、对于超方位置及时进行隧道内和地表上的处理，防止地表塌陷 。
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前言
盾构施工理念前人总结为：“地质是基础，设 备是关键，人是根本。”本文首先从盾构及后配 套设备介绍开始，阐述盾构施工流程，然后简单 介绍成都盾构施工技术发展历程和我们承建的成 都地铁4号线二期土建6标的难题与解决措施，主 要介绍盾构施工的质量、进度与成本管理。希望 能对以后中水七局盾构施工有所帮助。有些见解 仅代表个人意见，如有不妥请批评指正。
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2.2 盾构各系统组成(盾尾密封）
刷式密封2 刷式密封1 刷式密封3
泥浆 尾部机壳 管片 泥浆
室密封剂
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2.2 盾构各系统组成(泡沫系统）
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2.2 盾构各系统组成(泡沫系统）
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2.2 盾构各系统组成(泡沫系统）
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4.1、成都砂卵石地层地质及水文情况
成都地铁4号线二期西延线螺旋输送机输出和开仓取出的大漂石
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4.1、成都砂卵石地层地质及水文情况
卡在刀盘开口处的漂卵石
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4.2、成都砂卵石地层盾构掘进出现的难题
⑴、成都砂卵石地层盾构施工在当时是最难的， 无任何盾构施工经验可以借鉴； ⑵、刀盘和刀具磨损严重，换刀频繁； ⑶、刀盘耐磨环磨损严重； ⑷、刮刀座磨损严重； ⑸、掘进速度慢，地表易塌陷； ⑹、始发与到达地表容易塌陷。
5.8 盾构穿越江安河特别重大危险源
2、穿越期间保障措施：
（1）地铁公司、中水成投指挥部派专人值班，对我部进 行指导，采取24小时领导值班制度。出现问题及时处理，避免 盾构在江安河底长时间停机，确保连续掘进。 （2）加大设备的巡检力度，充分掌握设备的运行情况， 对可能出现的故障预判断。 （3）隧道内增派人员对管片复紧，确保拼装质量。 （4）各工序紧密衔接，人机合一。如推进和测量互不干 涉，避免了因测量导致长时间停机。 …… 经过全体人员共同努力，在确保安全、质量的前提下， 凤西区间左右线均用时2天顺利穿越江安河。