盾构施工方法
盾构法
盾构法
盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。
盾构（shield ）是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。
钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶；钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。
盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装（或现浇）一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。
盾构推进的反力由衬砌环承担。
盾构施工前应先修建一竖井，在竖井内安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。
按盾构断面形状不同可将其分为：圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。
圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好，衬砌拼装简便，可采用通用构件，易于更换，因而应用较为广泛；按开挖方式不同可将盾构分为：手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种；按盾构前部构造不同可将盾构分为：敞胸式和闭胸式2种；按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为：人工井点降水、泥水加压、土压平衡式，局部气压盾构，全气压盾构等。
盾构法的主要优点：除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也比较少；土方量少；穿越河道时不影响航运；施工不受风雨等气候条件的影响；在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。
盾构隧道施工技术
施工监测
详细介绍了盾构隧道施工的各个阶段，包括工作井施 工、盾构机组装与调试、始发掘进、接收井施工等， 以及各阶段的关键技术要点和注意事项。
广州地铁某标段盾构隧道施工案例分析
概述
盾构机选型
施工工艺
施工监测
广州地铁某标段盾构隧道施 工案例，主要介绍了该工程 的基本情况、施工环境、盾 构机选型、施工工艺、施工
在处理过程中，还需要注意对 泥水性质的监测和控制，以防 止泥水对盾构机造成损害。
盾构机姿态控制技术
盾构机姿态控制是保证隧道施工质量 的关键技术之一，它涉及到对盾构机 姿态的监测和调整。
姿态控制技术还包括对盾构机推进力 的控制，以保持盾构机的稳定推进。
在盾构机推进过程中，需要实时监测 盾构机的位置和姿态，并根据实际情 况进行调整，以确保隧道轴线的准确 性和稳定性。
进行了分析和评估。
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施工工艺
详细介绍了盾构隧道施工的各个阶段，包括工作井施工、 盾构机组装与调试、始发掘进、接收井施工等，以及各阶 段的关键技术要点和注意事项。
施工监测
为了保证施工安全和质量，采用了多种监测手段对盾构隧 道施工过程进行实时监测和数据采集，并对监测结果进行 了分析和评估。
上海地铁某标段盾构隧道施工案例分析
在盾构机推进过程中，需要实时监测土层压力，并根据实际情况调整土压力，以防 止土层塌陷或超挖。
土压力控制技术还包括对盾构机出土量的控制，以保持土层压力的平衡，防止盾构 机前方土体发生过大变形。
泥水处理技术
盾构机在挖掘过程中会产生大 量的泥水，需要进行处理以避 免泥水对隧道施工造成影响。
泥水处理技术包括对泥水的分 离、浓缩、运输和排放等环节 的处理，以确保泥水能够得到 有效的处理和利用。
第五章 盾构施工技术
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§5 .2 盾构的工作原理及基本构造
3）刀盘的形状
刀盘的纵断面形状有垂直平面形、突芯形、穹顶形、倾斜形和缩 小形五种，如图5-9所示。垂直平面形刀盘以平面状态掘削，同时用 于稳定掘削面；突芯形刀盘的中心装有突出的刀具，掘削的方向性好， 且利于添加剂与掘削土体的拌和；穹顶形刀盘设计中引用了岩石掘进 机的设计原理，主要用于巨砾层和岩层的掘削；倾斜形刀盘的倾角接 近于土层的内摩擦角，利于掘削的稳定，主要用于砂砾层的掘削；缩 小形刀盘主要用于挤压式盾构。
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§5 .1 概述
用盾构法修建隧道始于1818年，至今已有近200年的历史，最 早由法国工程师布鲁诺尔从蛆虫腐蛀船底成洞而得到启发提出盾构 法，并取得了隧道盾构的发明专利。
1874年在英国伦敦城南修建隧道时，格雷托海德创造了比较 完整的用压缩空气来防水的气压盾构施工工艺，使水底隧道施工工 艺有了长足的发展，并为现代化盾构奠定了基础。 19世纪末，盾构法施工传入美国。后来德国、前苏联、日本等 国也都采用并发展盾构法施工工艺，特别是近代，日本盾构法得到 了迅速发展，用途越来越广，并研制了大量新型盾构机械，如机械 式盾构、半机械式盾构、局部气压盾构、泥水加压盾构和土压平衡 （泥土加压）盾构。与此同时，盾构施工配套设备与管理技术也获 得了迅速地发展。
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§5 .2 盾构的工作原理及基本构造
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§5 .2 盾构的工作原理及基本构造
2）刀盘与切口环的位置关系
刀盘与切口的位置关系有三种形式，一种是刀盘位于切口环内， 适用于软弱地层；第二种是刀盘外沿突出切口环，适用的土质范围较 宽，适用范围最广；第三种是刀盘与切口环对齐，位于同一条直线上， 适用范围居中，如图5-8所示。
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§5 .2 盾构的工作原理及基本构造
盾构施工技术(施工工艺与控制要点)
2022/3/23
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洞门凿除顺序图
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初始掘进参数设定：
盾构掘进参数表（砂层）
序号
项目
始发接收掘进 正常掘进
1
推力
600-800t
1000-1500t
2
掘进速度
15-35mm
20-60mm
3
注浆量
3.2-4m³
3.2-4.8m³
4
刀盘扭矩
12001500KN/m
15001800KN/m
5
刀盘转速
1-1.2rpm
1-1.5rpm
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施工现场取芯
1.4洞门凿除
在洞门破除之前需打设水平探孔，若发现透水现象，应立即 将探水孔塞住，并进行盾构始发端头加固处理。
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⑴ 为保证始发井或接收井支护结构的稳定，凿洞分两阶段进行。 第一阶段在端头井土体加固检验合格、水平探孔打设后开始 凿除，盾构始发设施下井前完成。第二阶段在盾构机组装调 试好和其他始发准备完成后快速进行。
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盾构试掘进
地质是基础 设备是关键 人员是根本
完成盾构试掘进的标志: 1、基本掌握盾构机在当前地层的掘进技术，清晰掘进 参数的设置和相互关系。能够通过掘进参数来调控盾 构姿态、隧道偏差、地面沉降、管片姿态。 -----控制条件 2、盾构机的所有系统设备负载运行和功能正常。 -----功能条件 3、盾构机的推进力反力完全由隧道管片与土体摩阻力 承担。反力架不受推力的反作用。 -----受力条件 4、盾构机及后配套台车完全进入隧道内。机车编制完 成-----空间条件
盾构施工工序及要领介绍图文并茂
二、盾构施工工序
1 盾构始发
始发端头地层加固
加固范围：在具备条件下满足盾构刀盘在出加固区前，盾尾完全进入土体， 洞门橡胶密封与管片间形成密封环后进行注浆（砂浆、双液浆）填充，同时进 行密封与管片间缝隙的封堵。再次掘进土仓可建立平衡压力、洞门封堵完成。
如：盾构直径11.65m，主机长度11.7m。加固范围：纵向长15m（结构 0.8m+1m连续墙）、隧道外轮廓以外两侧各3m、加固深度隧道外轮廓底以下3m。
负环安装、配套设备安装、盾构机加压贯入 作业面和掘进等工作内容。
盾构机设备组装
垂直运输系统土建
盾构机连接调试
如：泥水盾构始发工作流程 垂直运输系统设备 安装调试
安装反力
搅拌站安装调试
负环管片拼装 盾构始发试掘进
盾尾通过密封后开始同步注浆 正常掘进
加固区预留
封堵注浆填充区
二、盾构施工工序
1 盾构始发
始发端头地层加固范围说明
庆春路过江隧道工程盾构始发段地质为粉砂土， 埋深约13m，端头始发加固范围设计为纵向长 12m，刀盘出加固区出现坍塌。
运河隧道工程盾构始发段地质为粉砂土，埋深 约6m，端头加固范围设计为纵向长13m、刀盘出 加固区，在安装管片过程中（2小时内）土体坍塌， 刀盘被困。
38m次加固区正好在西向东的主行车道下，埋深浅车流量大，动载荷严重破坏上部土 层自稳，易出现超挖和塌方。
处理措施：沿隧道掘进方向铺设40m钢板，断面直径方向为9m，隧道中心线每2m预留 观察孔，在刀盘正上方2m范围内采用锥形桶临时围护，24小时人员值班与主机室通讯畅 通。浆液粘度在22～24S左右，同步注浆量1.8～2倍（20～25m3），确保行车安全。
洞门破除加固效果图
各类盾构施工技术及施工工法简介
1）局部气压式盾构
• 在盾构的切口环和支承环之间装有封闭隔 板，使切口环形成一个封闭仓。仓内通入 压缩空气，以平衡开挖面的土压力，维护 其稳定。
• 缺点：在封闭仓、盾尾、管片接缝处易漏 气。
三、拼装系统
管片拼装机——把管片按设计位置和形 状进行拼装的机械装置；
组成——由举重臂和真圆保持器组成；
四、出土系统
1、皮带输送机 用于手掘式或半机械化
盾构； 2、螺旋输送机
用于土压平衡盾构 或手掘式、半机械化盾 构； 3、泥浆泵 用于泥水加压平衡盾构。
半机械化盾构
土压平衡盾构
* 1974年，日本开发成功首台土压平衡盾构。
* 1987～1991年，英国、法国采用11台盾构掘进 50km长的英法海峡隧道，创造单台盾构连续掘进 21km的记录。
* 1989～1996年，日本采用8台世界最大直径 14.14m泥水加压盾构，掘进东京湾海峡隧道，2条 隧道各长15.1km。
英法海峡隧道示意图
构。设环向、水平、竖直支撑；
承受荷载：地层土压力、千斤顶顶力、管片拼装等 施工荷载；
（3）设备——推进千斤顶（沿结构外沿布置）、操 纵控制室、衬砌拼装机；
（4）长度——取决于推进千斤顶长度，一般为衬砌 环宽加0.2～0.3m。
3、盾尾
（1）结构——盾构外壳钢板延长，掩护隧道管 片拼装；
（2）盾尾装置——密封装置，防地下水、加压 泥水、衬砌背后注浆浆液从盾尾流入隧道；
• 上海长江隧道， 长江首条公铁隧道。 2004年12月28日启动， 08年9月6日双线贯通。 全长8950m，水域隧道 长7500m，双管双向6 车道，单管外径15.0m, 内径13.7m，采用德国 海瑞克公司泥水平衡 盾构机，直径15.43m， 目前世界上直径最大的 盾构机（盾构隧道）。
盾构施工工序及要领介绍
➢始发基座
根据复核的盾构始发线路，进行 始发基座的定位。常用钢结构或混凝 土现浇方式。
二、盾构施工工序
1 盾构始发 ➢洞门密封
为了防止盾构始发掘进时泥土、地下 水从盾壳和洞门的间隙处流失，以及盾 尾通过洞门后背衬注浆浆液的流失，在 盾构始发时需安装洞门临时密封装置， 常用单折叠密封、地下水位丰富及大直 径盾构采用双道密封装置或其它形式 （尾刷等），由帘布橡胶板、圆环板、 折页压板等组成。同时可在工作井结构 施工时预埋注浆管，在延长洞门钢环上 焊接注浆管，各注浆管均布置在上半断 面。
膨润土溶液 进浆管
排浆管
泥水平衡盾构
二、盾构施工工序
1、盾构始发 2、土压平衡盾构掘进 3、泥水平衡盾构掘进 4、管片壁后注浆 5、方向控制盾构始发
端头加固并检查加固效果
盾构始发施工包括：始发端头地层加固、 始发台施工
降水井施工、始发基座定位、洞门密封安装、 洞门破除、盾构组装调试、反力架支持系统、 延长洞门及密封安装
二、盾构施工工序
1 盾构始发
➢始发端头地层加固
加固范围：在具备条件下满足盾构刀盘在出加固区前，盾尾完全进入土体， 洞门橡胶密封与管片间形成密封环后进行注浆（砂浆、双液浆）填充，同时进 行密封与管片间缝隙的封堵。再次掘进土仓可建立平衡压力、洞门封堵完成。
如：盾构直径11.65m，主机长度11.7m。加固范围：纵向长15m（结构 0.8m+1m连续墙）、隧道外轮廓以外两侧各3m、加固深度隧道外轮廓底以下3m。
《盾构法施工技术》课件
3
盾构机还具有支护功能，通过注浆、安装支撑等 措施，确保隧道施工过程中的稳定性和安全性。
盾构法施工特点
01
盾构法施工效率高、进度快，适用于大规模的隧道 工程建设。
02
盾构法施工对周围环境影响较小，能够减少地面沉 降、塌陷等问题。
03
盾构法施工成本较高，需要大型的盾构机等设备， 且对施工人员的技术要求较高。
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地下管线保护
应急预案
对地下管线进行调查，采取适当的保护措 施，防止施工对其造成破坏。
制定应急预案，配备应急救援人员和设备 ，确保在发生事故时能够及时处理。
安全管理制度与操作规程
人员培训
对盾构施工人员进行安 全培训，提高安全意识 。
安全检查制度
定期进行安全检查，及 时发现和消除安全隐患 。
操作规程制定
盾构机推进与出土
土压力控制
根据工程实际情况，控制盾构机推进 过程中的土压力，保持隧道稳定。
出土与运输
将挖掘出的土方及时运出施工现场， 保持现场整洁，防止土方堆积影响施 工安全。
04
盾构法施工质量控制
施工质量控制标准
隧道线形控制
确保隧道施工过程中的 线形与设计线形一致，
满足工程精度要求。
盾构姿态控制
02
盾构机种类与构造
盾构机种类
按掘进方式
敞开式盾构、半敞开式盾构、密闭式盾构
按盾构尾部是否固定
固定式盾构、移动式盾构
按切削刀盘位置
正（前）切式盾构、反（后）切式盾构
按推进方式
机械推进盾构、泥水加压盾构、土压平衡盾构、混合式盾构
盾构机构造
切削刀盘类型
辐条式刀盘、面板式刀盘、组合式刀盘
盾构法
盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。
1简介2条件3特点优点缺点4施工步骤5施工工序▪土层开挖▪推进纠偏▪衬砌拼装▪衬砌压注6发展简介【shield tunnelling method】指的是利用盾构进行隧道开挖，衬砌等作业的施工方法。
用盾构在软质地基或破碎岩层中掘进隧洞的施工方法。
盾构是一种带有护罩的专用设备，利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体，同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。
盾构是1874年发明，首先用的是气压盾构。
开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。
[1] 盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式，以水力式居多。
水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。
澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力，又用作输送排出土体的介质。
盾构既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构。
盾构机外形上看是一个大的钢管机，较隧道部分略大，它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的。
它包括三部分：前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。
大多数盾构的形状为圆形，也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形等其他形式。
盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点，适合在软土地基段施工。
例如深圳地铁一期工程初步设计有三处采用盾构法施工，即罗湖-国贸区间，皇岗-福民区间，福民-金田区间。
这几处均为软土地段，且具备盾构法施工的基本条件。
2条件在松软含水地层，或地下线路等设施埋深达到10m或更深时，可以采用盾构法，即，1、线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井；2、隧道要有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m且不小于盾构直径；[2]3、相对均质的地质条件；4、如果是单洞则要有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m,竖直方向1.5m；5、从经济角度讲，连续的施工长度不小于300m。
盾构施工技术(工法介绍)ppt
◢井下安装盾构（始发井）
盾构推进进洞（接收井）◣
(2)同步注浆和壁后注浆设备
盾尾建筑空隙 = 盾构外径 - 隧道外径 充填盾尾空隙的方法:
1) 同步注浆:在盾构尾部外壳上设2~6根同步
注浆管, 在盾构推进的同时进行注浆充 填空隙 2) 壁后注浆:在管片上留有注浆孔,随时可进 行壁后注浆
盾尾同步注浆管和壁后注浆孔示意图
3)洞门密封及止水装置的安装 洞口密封采用右图所示的折叶 式密封压板。其施工分两步进 行施工，第一步在始发端墙施 工过程中，做好始发洞门预埋 件的埋设工作。在埋设过程中 预埋件与端墙结构钢筋连接在 一起。第二步在盾构正式始发 之前，清理完洞口的碴土后及 时安装洞口密封压板及橡胶帘 布板。
(4)负环管片安装
保证施工安全的技术指标。
土仓压力：是土压平衡或泥水平衡掘进中最能体
现掌子面稳定状况的一项操作指标，是利用刀盘的
一系列操作（推力、转速及贯入度等）与螺旋输送
机的转速合理匹配来完成的一种动态的平衡。其数
据是通过土仓壁上的土压传感器采集反馈的。一般 以最上方的传感器数据作为控制指标，在实际土压 平衡模式操作过程中，土仓压力设置宜略高于掌子 面的水土压力（理论计算值）。
4、盾构法施工的适用范围
适用于各类软土地层和软岩、硬岩地层的隧道 掘进，尤其适用于城市地下隧道工程。 水底公路隧道；
地铁区间隧道；
排水污水隧道； 引水隧道； 公用管线隧道。
5、盾构隧道断面形状
盾构隧道的断面形状一般为 圆形，也可采用矩形、马蹄形、 椭圆形、双圆形、多圆形等。 圆形隧道最大直径已达14.14m。
盾构后车架上的注浆设备
(3) 隧道衬砌
1)衬砌构造(圆形隧道管片拼装图)
盾构施工技术
盾构施工技术盾构施工技术是一种地下隧道施工方法，以盾构机为主要设备，通过推进机械完成隧道掘进和支护等工作。
盾构施工技术具有高效、安全、环保等特点，在城市地下交通、供水、排水等工程中得到广泛应用。
下面将介绍盾构施工技术的施工工艺与控制要点。
一、盾构施工工艺1.前期准备：在施工前，需要进行现场勘察、地质勘测和设计等工作，了解地质情况和设计要求，制定施工方案。
2.盾构机的安装：将盾构机组装、调试并安装进开挖井内。
安装时要确保盾构机的稳定性和安全性。
3.地下主井的开挖：首先开挖地下主井，预留出足够的空间容纳盾构机。
开挖时要根据地质情况选择合适的开挖方式和支护措施。
4.盾构机的推进：盾构机通过推进机械推进前进，同时进行掘进和支护工作。
推进时要注意平稳推进、控制好推进速度，保证施工的安全和质量。
5.掘进与支护：盾构机先进行土压平衡或液压平衡掘进，然后通过推进装置推进，并在掘进过程中进行支护，如喷射混凝土、安装钢管衬套等。
6.过渡段的固结：当盾构机掘进到相应的位置后，需要对过渡段进行固结，确保施工安全。
7.后期工程：盾构机掘进完成后，进行拆机，并进行隧道的后期工程，如内衬、排水、通风等。
8.施工记录与验收：在施工过程中需做好施工记录与资料整理，并进行验收，确保施工的质量和安全。
二、盾构施工的控制要点1.地质预报：准确的地质预报是盾构施工的前提，包括地层情况、地下水位、岩石力学性质等，以便制定合理的措施和施工方案。
2.盾构机的调试与维护：在盾构机安装前，需要对盾构机进行调试，检查各项设备是否正常运行。
在施工过程中，要定期对盾构机进行维护和检修，确保其正常运转。
3.支护措施的选择：根据地质情况和设计要求选择合适的支护措施，包括喷射混凝土、钢管衬套、土压平衡等。
4.盾构机的定位与控制：准确的盾构机定位和控制是保证施工质量和安全的关键。
通过使用激光测距仪、导航系统等设备进行定位和控制。
5.掘进速度的控制：掘进速度的控制要根据地质情况和盾构机的性能进行合理调整，避免地下工程灾害的发生。
盾构法施工方法加固方案及强度计算
(b)刀盘正面的侧向土压力
(4)盾构在地层中沿设计轴线推进，在推进的同时不 断出土和安装衬砌管片； (5)及时的向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和 固定衬砌环的位置； (6)盾构进入终端工作井并被拆除，如施工需要，也 可穿越工作井再向前推进。
碴土储舱和料斗 龙门吊车
泥浆处理设备
车站
竖井
皮带运输机
盾构机
电瓶车 斗车 泥浆注入车 管片运输车螺旋输送机
盾构法施工方法、加固方案及强度计算
一、概述
盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进，在护盾 的保护下，在机内安全的进行开挖和衬砌作业，从 而构筑成隧道的施工方法”。 其施工主要步骤为： (1)在盾构法隧道的起始端和终端各建一个工作井； (2)盾构在起始端工作井内安装就位； (3)依靠盾构千斤顶推力将盾构从起始工作井的墙 壁开孔处推出。
2 0
Cu Dd
D
Cu
D
2
(
2
)
M 3 ——滑移圆弧线CD段的抗滑力矩
M 3
0
Cut Dd
D
CutD 2
式中 Cu ——加固前土体地粘结力； Cut ——加固后土体地粘结力； H ——上覆土体的高度；
sin 1 t
D
抗滑移的安全系数K2
K2
M M
1.5
2．盾构的掘进 (1)盾构千斤顶总推力与刀盘扭矩计算 ①土压平衡式盾构 a．盾构千斤顶总推力 推进土压平衡式盾构所需克服的阻力有：
泥水加压式盾构按泥浆系统压力控制方式可分为 直接控制型(日本型)和间接控制型(德国型)两种 基本类型。 ①直接控制型(日本型)泥水加压式盾构的泥浆压 力控制由一套自动控制泥浆平衡的装置来实现。
清水槽
P1 泥浆调整槽
盾构法施工
45
整理课件
四、正常盾构施工的控制
二次补浆
46
整理课件
四、正常盾构施工的控制
补浆后的情况
47
整理课件
五、盾构到达
盾构到达，监理人员应督促、检查施工人员做好以下工作： 1. 制定盾构接收方案，并通过审批，包括到达掘进、管片拼装、壁后
40
整理课件
四、正常盾构施工的控制
3、注 浆
盾构推进过程中，应及时进行同步注浆，使管片衬砌尽早 支承地层，防止地层沉降。同步注浆一般采用水泥砂浆。 应注意控制管片背衬注浆部位、注浆量和注浆压力。
每环推进前对同步注浆的浆液进行小样试验，严格控制初 凝时间。在同步注浆过程中，合理掌握注浆压力，使注浆 量、注浆速度与推进速度等施工参数相匹配
盾构机按直径大小分类：
盾构根据其直径的大小分为以下几类： 0.2～2m直径称为微型盾构 2～4.2m直径称为小型盾构 4.2m～7m直径称为中型盾构 7m～12m称为大型盾构 12m以上为超大型盾构
7
整理课件
➢ 复圆盾构
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整理课件
➢ 非圆盾构
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整理课件
➢ 多圆盾构
10
整理课件
一、盾构概述、工法选择
整理课件
四、正常盾构施工的控制
2、拼 装
• 管片拼装前，再次检查管片外观、连接件是否为合格产品，防 止鱼龙混杂，以次充好。
• 管片安装须按正确的安装程序进行。管片拼装质量直接影响弹 性密封垫的防水作用。
• 拼装时应注意控制管片成环的椭圆度和管片环面的平整度。椭 圆度过大会引起环缝张开量增大，易造成漏水。
1、掘 进
掘进过程中，保持土仓的压力与作业面压力（土压、水 压之和）平衡是防止地表沉降，保持建筑物安全的重要 因素。
盾构法的施工步骤及应用
盾构法的施工步骤及应用盾构法是应用于地下工程中的一种特殊的施工方法，它的基本原理是利用盾构机来推进和掘进地下隧道。
盾构法的施工步骤主要包括前期准备、盾构机的组装和调试、施工过程、施工完成等。
下面我将详细介绍盾构法的施工步骤及应用。
盾构法施工步骤：1. 前期准备：确定施工地点及工程要求，进行土壤勘察和地质探测，评估地层情况并设计盾构机的参数。
同时制定施工方案，包括施工路线、预计施工时间及工期安排。
2. 盾构机的组装和调试：将盾构机运至施工现场，并进行机械组装和调试，确保各个系统的正常运行。
这包括控制系统、推进系统、排土系统等的安装和调试。
3. 施工过程：在实际施工前，先进行预控开挖，即通过其他方法在地下开凿一个较大的空间，为盾构机提供足够的施工空间。
然后，启动盾构机，推进盾构机向前掘进。
在掘进过程中，盾构机会同时进行掘进和支护，以确保隧道的稳定性。
同时，通过控制盾构机的推进速度、土壤的排出和同步注浆，以及监测地下的沉降情况等，来保证施工过程的安全和稳定。
4. 施工完成：当盾构机掘进至目标点时，施工即可结束。
在完成施工后，需要进行隧道的修补和补充支护工作。
同时，对盾构机进行检修和保养，以备下次使用。
盾构法的应用：1. 地铁、轨道交通项目：盾构法常被应用于地铁、轨道交通等地下隧道的施工。
由于盾构法具有控制沉降、减少地面开挖的优势，可以有效降低对地面交通和建筑物的影响。
2. 城市供水、给排水系统：在城市供水、给排水系统的建设中，盾构法可以用于隧道的施工。
通过盾构法施工的隧道可以连接不同地点的供水和排水设施，提高城市的供水和排水效率。
3. 河道、海底隧道：在河道和海底的隧道工程中，盾构法也被广泛应用。
由于河道和海底的地质条件较为复杂，盾构法可以更好地应对地下水压力和软弱地层等问题，确保施工的安全和稳定。
4. 管道工程：在城市的管道工程中，盾构法可以用于铺设各种管道，包括自来水管道、天然气管道等。
盾构法可以减少地面开挖，降低对居民生活的影响，提高施工效率。
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盾构按形状分类
• 大致有圆形（又称半盾构）、矩形、马蹄形等 几种。
• 圆形因其抵抗水土压力较理想，衬砌拼装简便， 构件可以互换，较为通用，数量最多。 • 圆形盾构中，敞胸盾构和闭胸盾构两大类。
• 按开挖方式分为：人工挖掘式、半机械挖掘式、 机械挖掘式。
2.2盾构机械设备
一、盾构机定义
二、盾构机构造
盾构掘进纠偏施工过程
盾构方位
纠偏曲线隧道
盾构机
设计轴线 纠偏曲线 已建隧道
六、盾构机接收及解体
模拟贯通测量
洞门部分凿除
测量结果分析与验证
洞门密封的安装
掘进计划
接收托架的安装与固定
洞门剩余部分的凿除
到达段的掘进
碴土的清理
贯通后上接收托架
盾构接收施工流程图
盾构到达施工技术措施
• 1、根据盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进，纠偏要逐步完成， 每一环纠偏量不能过大。 • 2、在盾构机距离端头墙50米时, 选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速 度，逐渐降低推力，缓慢均匀地切削洞口土体，以确保到达围护桩和墙体 的稳定和防止地层坍塌。 • 3、加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导盾构机掘进。 • 4、在拼装的管片进入加固范围后，浆液改为快硬性浆液，提前在加固范 围内将泥水堵在加固区外。当最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次 注浆孔，注入双液浆进行封堵。 • 5、由于盾构到站时推力较小，致洞门附近的管片环与环之间连接不够紧 密，因此作好后20环管片的螺栓紧固和复紧工作。防止管片松弛而影响密 封防水效果。
为了保证盾构机顺畅排土，需对掘削下来的土砂加泥或 加化学泡沫等添加剂以控制土仓内土砂的塑性、流动性处于 适当的范围内，以保证盾构机能够顺畅排土。
出碴控制
管理重点： 不同地层条件下进尺与出土量的平衡（即时控制），及 时进行土质状态记录与分析，并及时调整每环总出土量，保 证掘进过程中进尺与出土量的对应统一。
1.2TBM和盾构机的具体区别？
• 1.适用的工程不一样，TBM用于硬岩，盾构机用于土层的 挖掘。 • 2.两者的掘进，平衡，支护系统都不一样。 • 3.TBM比盾构技术更先进，更复杂。 • 4.工作的环境也不一样，TBM是硬岩掘进机，一般用在山 岭隧道或大型引水工程，盾构是软土类掘进机，主要是城 市地铁，及小型管道。
壁后注浆浆液分为单液砂浆和双液化学浆液，单液砂浆浆液应具 备以下性能： 1.具有良好的长时间稳定性及流动性，并能保证适当的初凝时间， 以适应盾构施工以及远距离输送的要求。 2.具有良好的充填性能。 3.在满足注浆施工的前提下，尽可能早地获得高于地层的早期强 度。 4.浆液在地下水环境中，不易产生稀释现象。 5.浆液固结后收缩率小，泌水率低。 6.原料来源丰富、经济，施工管理方便，并能满足施工自动化技 术要求。 7.浆液无公害，价格合理。
(6)沉管法地下结构施工示意图1
(6)沉管法地下结构施工示意图2
沉管法一般用于水下隧道施工，目前国内 已建成的最大的沉管隧道是上海外环越江 隧道，总长2880m（沉管段长736m）， 双向8车道。
(7)顶管法地下结构施工示意图
顶管法主要用于建造穿越城市交通繁忙地带的地下工程，其 长度、断面尺寸均受到较大限制。国内最长的顶管隧道是西 气东输工程穿越黄河的隧道，长度近3000m，直径约2m。
盾构掘进参数控制----即信息化施工
盾构施工类似工厂流水线作业，因此施工中要求各环节紧密衔接，任 何一道工序发生滞后，都将直接影响施工工效，或导致施工停止。因此应 进行信息化施工管理，收集各阶段的施工参数，通过分析、归纳，在施工 中不断对各种参数的设定进行优化，将会提高施工的质量、效率。
在施工中实时进行施工数据采 集，建立完善的信息化施工模式： 1、盾构机掘进参数的采集 2、盾构机导向数据的采集 3、施工监测系统 4、人工控制测量数据
其实 TBM和盾构除了这些本质的差别外，笼统的 来说，都是一样，都是隧道全断面掘进。只是不 同的工作环境应用不同的机械罢了。
2.1盾构法施工技术
概述 盾构（shield）是一种钢制的活动防护装置或 活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底、 海底，以及城市居民区修建隧道的一种机械。 头部可以安全地开挖地层 ,尾部可以装配预制 管片或砌块，迅速地拼装成隧道永久衬砌。 盾构推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶。
切削刀盘
面板式刀盘
面板
盘型滚刀
钢格栅
重型撕裂刀
辐条
刮刀
泡沫口 辐条
中心刀
辐条式刀盘
外周强化刀
辐条
泡沫口
先行撕裂刀
刮刀
中心刀 辐条
前部盾体
主驱动系统、推进系统、渣土输送系统、管片拼装系统、同步注浆等系统
后配套台车
主要配置盾构机各系统所需的动力源以及水、电、气、 液、测量与监测等辅助施工系统以及人工操作等系统
二、盾构机构造
盾构机是在钢壳体的保护下，进行地下隧道工程掌子面开挖及衬砌 连续作业，并依靠钢壳体内千斤顶的推力向前推进。盾构机主要由切削 刀盘、前部盾体、连接桥架、后配套台车等部分组成。切削刀盘根据工 程地质情况选择不同型式、配置相应刀具；前部盾体由主驱动系统、推 进系统、渣土输送系统、管片拼装系统、同步注浆等系统组成；后配套 台车主要为前部盾体内各系统配置动力源以及水、电、气、液、测量与 监测等辅助施工系统和人工操作系统；连接桥架是前部盾体和后配套台 车的连接桥梁，各系统的动力通过桥架上的管线路从后配套台车提供给 前部盾体内的执行元件。
通过盾构施工控制达到五种平衡状态
1、土压力的平衡（开挖过程控制）
2、进尺与出土量的平衡（即时控制）
3、注浆量与建筑孔隙量的平衡（填充控制） 4、盾构掘进参数变化量的平衡（掘进参数控制） 5、盾构与管片两者各项姿态间的平衡（轴线控制）
开挖面稳定控制
施工参数和开挖面稳定控制的好坏直接影响地表沉降大 小、地下管线和地表建筑物的安全。因此施工中应对开挖面 的稳定进行严格控制。
盾构法施工技术
盾构施工技术
目录
1.1 关于地下建筑空间施工的几个概念 1.2 TBM和盾构机的具体区别 2.1 盾构法施工技术 2.2 盾构机械设备 3 盾构法隧道施工工艺
1.1关于地下建筑空间施工的几个概念
明挖法：也称挖盖法 暗挖法：也称矿山法，钻爆法等 浅埋暗挖法： 盾构法： 沉井法： 沉管法： 顶管法： 地下连续墙法：
注浆参数控制----注浆压力及注浆量平衡
地表沉降控制是盾构施工的重点，及时的进行壁后注浆 是有效控制地表沉降的措施之一。在壁后注浆施工中，由于 盾构隧道穿越地层的多样性，注浆量变化幅度较大，因此采 取以注入压力控制为主，兼顾注入量的方法进行注浆管理。
地层
盾尾密封 管片
浆液
同步注浆原理图
注浆材料选用
后方张出台
盾构掘进方向
螺旋输送机、整圆器组装
吊装整圆器
吊装螺旋输送机
盾构掘进方向
第一节台车
第二节台车
桥架、皮带输送机、单轨梁、反力架的安装
盾构掘进方向
第一节台车
第二节台车
第三节台车
反力架的结构型式
初始掘进
• • • • • • • • • • • • • • • •
----掘进前的准备工作
（1）洞口土体加固 （2）地面配套设施安装施工 （3）洞门范围内的钻孔灌注桩凿除 （4）始法台架安装 （5）盾构始发轨道铺设 （6）反力架安装 （7）洞门橡胶密封圈安装 （8）盾尾密封刷涂满密封油脂 （9）盾构机的联动调试满足要求 （10）临时管片准备就绪 （11）碴土运输准备工作就绪 （12）盾构机已准确定位 （13）自动导向系统安装、测试完毕 （14）初始掘进范围内的地面监测点已布设完毕并获得初始的数据 （15）供电系统（含备用电源）、给排水系统、通信系统等正常 （16）始发反力架和基准环已在始发井地面试拼装，在井下安装时要经过精确定位测量 ，确保第一环临时管片的准确位置
隧道轴线控制
管理重点：盾构姿态；成环管片姿态；管片选型。 通过施工测量以及盾构设备的自动导向系统，实时取得 盾构的当前姿态，再通过盾构操作系统调整掘进控制，使盾 构姿态保持在要求的偏差范围内；管片拼装前认真测量已经 成环的管片姿态，根据盾构隧道曲线方向、推进千斤顶的行 程差、盾尾间隙等条件合理选择管片类型，拼装过程中要注 意保证管片的拼装质量满足要求。
三、盾构机分类及型式
开敞式
岩石盾构 土压平衡式 泥水式 泥土加压式 复合式
盾构机分类
不同型式的盾构机
——适应不同工程的需要
圆形盾构
双圆盾构
矩形盾构
椭圆形盾构
球形盾构
异型盾构
多联盾构
子母盾构
转向盾构
盾构配套设施——与盾构机组成完备的施工系统
浆液 搅拌站
垂直运输系统 龙门吊
水平运输系统 电机车
二、土压平衡盾构法施工工艺
目前在盾构工程中普遍 采用的多为闭胸式盾构机， 其中以泥水平衡式与土压 平衡式盾构机最为普及。 而且由于盾构工程大部分 位于人口密集的城区，从 减少施工污染、降低施工 造价等多方面综合考虑， 又以土压平衡盾构法施工 为主。
土压平衡盾构法施工工艺流程
施工准备 盾构推进
测量
适用条件
• 在松软含水地层中修建隧道、水底隧道及 地下铁道时采用各种不同形式的盾构施工 最有意义，特别是该施工方法属地表以下 暗挖施工，不受地面交通、河道、航运、 潮汐、季节等条件的影响，
盾构优缺点
优点：
安全性、高效率、危害小、经济性 缺点： 重复利用率低、施工复杂、适用性受限、工作条 件差、地表变形不易控制
(4)盾构法地下结构(隧道)施工示意图
盾构法隧道施工适 用于软土地区埋深 大的隧道工程，可 穿越江河、湖泊、 海底、地面建筑物 和地下管线密集区 的下部。