课程资料：一建-实务(市政公用工程)-精讲班-第47讲：盾构法施工(一)(2014年新版)

1K413030 盾构法施工
1K413031 盾构机选型要点
一、盾构选型目的、依据与原则
（一）选型目的
(1)盾构选型是保障工程项目安全顺利实施的前提条件与设备保障。

(2)盾构选型除满足隧道断面形状与外形尺寸外，还应包括盾构类型、性能、配套设备、辅助工法等。

（二）选型依据
（三）选型的主要原则
1．适用性原则
2．技术先进性原则
技术先进性要以可靠性为前提，要选择经过工程实践验证、可靠性高的先进技术。

3．经济合理性原则
二、盾构类型与适用条件
（一）盾构类型
盾构可按照不同的分类方法进行分类。

(1)按开挖面是否封闭划分（见图1K413031-1），可分为密闭式和敞开式两类。

(2)按平衡开挖面土压与水压的原理不同，密闭式盾构又可分为土压式（常用泥土压式）和泥水式两种。

敞开式盾构按开挖方式划分，可分为手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种。

(3)按盾构的断面形状划分，有圆形和异型盾构两类，其中异型盾构主要有多圆形、马蹄形和矩形。

（二）各种盾构对地质条件的适用性
当前，泥土压式与泥水式盾构，成为盾构法隧道施工使用最多的盾构。

三、盾构选型的基本程序
1K413032 盾构施工条件与现场布置
一、盾构法施工条件
（一）盾构与盾构法施工
(1)盾构是用来开挖土砂类围岩的隧道机械，由切口环、支撑环及盾尾三部分组成，也称盾构机。

(2)盾构法是用盾构进行开挖、掘进，并进行衬砌作业从而修建隧道的方法。

（二）盾构法施工适用条件
(1)在松软含水地层，相对均质的地质条件。

(2)隧道应有足够的埋深，覆土深度不宜小于1D（洞径）。

隧道覆土太浅，盾构法施工难度较大；在水下修建隧道时，覆土太浅盾构施工安全风险较大。

(3)地面上必须有修建用于盾构始发、接收的工作井位置。

(4)隧道之间或隧道与其他建（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，连续的盾构施工长度不宜小于300m。

（三）城镇施工注意事项
1．工作井位置选择
盾构法施工，除了工作井外，作业均在地下进行。

因此工作井位置选择要考虑不影响地面社会交通，对附近居民的噪声和振动影响较少，且能满足施工生产组织的需要。

2．工作井断面尺寸确定
3．施工环境条件限制
在城镇内选择盾构法施工前提条件：(1)必须掌握隧道穿过区域地上及地下建（构）筑物和地下管线的详尽资料，并制定防护方案；(2)必须采取严密的技术措施，把地表隆沉限制在允许的限度内；(3)选择泥水式盾构必须设置封闭式泥水储存和处理设施。

二、盾构施工现场布置
（一）施工现场布置基本要求
(1)施工现场布置应根据合同工期和施工进度的要求，在规定的施工区域内正确处理施工期间所需各项
设施之间的空间关系。

(2)在施工用地范围内，对施工现场的道路交通、材料仓库、材料堆场、临时房屋、大型施工设备、集土（泥）坑、拌浆系统、临时水电管线、消防器材等做出合理的规划布置。

（二）施工现场平面布置
1．盾构施工的现场平面布置
主要包括盾构工作井、工作井防雨棚及防淹墙、垂直运输设备、管片堆场、管片防水处理场、拌浆站、料具间及机修间、两回路的变配电间等设施以及进出通道等。

2．盾构施工现场设置
(1)工作井施工需要采取降水措施时，应设相当规模的降水系统（水泵房）。

(2)采用气压法盾构施工时，施工现场应设置空压机房，以供给足够的压缩空气。

(3)采用泥水平衡盾构施工时，施工现场应设置泥浆处理系统（中央控制室）、泥浆池。

(4)采用土压平衡盾构施工时，应设置电机车电瓶充电间等设施。

1K413033 盾构施工阶段划分及始发与接收施工技术
一、盾构施工阶段划分
盾构施工一般分为始发、正常掘进和接收三个阶段。

始发是指盾构自始发工作井内盾构基座上开始掘进，到完成初始掘进(通常5 0～100m)止，亦可划分为：洞口土体加固段掘进、初始掘进两个阶段。

接收是指自掘进距接收工作井一定距离（通常50～100m）到盾构落到接收工作井内接收基座上止，亦可划分为：到达掘进、接收两个阶段。

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二、洞口土体加固技术
（一）洞口土体加固必要性
(1)盾构从始发工作井进入地层前，首先应拆除盾构掘进开挖洞体范围内的工作井围护结构，以便将盾构推入土层开始掘进；盾构到达接收工作井前，亦应先拆除盾构掘进开挖洞体范围内的工作井围护结构，以便隧道贯通、盾构进入接收工作井。

(2)由于拆除洞口围护结构会导致洞口土体失稳、地下水涌入、且盾构进入始发洞口开始掘进的一段距离内或到达接收洞口前的一段距离内难以建立起土压（土压平衡盾构）或泥水压（泥水平衡盾构）以平衡开挖面的土压和水压，因此拆除洞口围护结构前必须对洞口土体进行加固，通常在工作井施工过程中实施。

(3)在特定地质条件下（如富水软土地层），洞口围护结构可采用混凝土或纤维混凝土施作。

盾构始发或接收施工时，可直接利用盾构刀具切除。

（二）洞口土体加固主要目的
(1)拆除工作井洞口围护结构时，确保洞口土体稳定，防止地下水流入；
(2)盾构掘进通过加固区域时，防止盾构周围的地下水及土砂流入工作井；
(3)拆除洞口围护结构及盾构掘进通过加固区域时，防止地层变形对施工影响范围内的地面建筑物及地下管线与构筑物等造成破坏。

（三）确定加固方案的方法
洞口土体加固前，要根据地质条件、地下水位、盾构种类与外形尺寸、覆土深度及施工环境条件等，在明确加固目的后，按照图1K413033所示程序确定加固方案。

（四）加固方法
常用加固方法主要有：注浆法、高压喷射搅拌法和冻结法。

三、盾构始发施工技术
（一）盾构始发特点
(1)一般后续台车临时设置于地面。

在地铁工程中，多利用车站作为始发工作井，后续台车可在车站内设置。

(2)大部分来自后续台车上设备的油管、电缆、配管等，随着盾构掘进延伸，部分管线必须接长。

(3)由于通常在始发工作井内拼装临时管片，故向隧道内运送施工材料的通道狭窄。

(4)由于始发时处于试掘进状态，且施工运输组织与正常掘进不同，因此施工速度受到制约。

（二）始发段长度的确定
决定始发段长度有二个因素：一是衬砌与周围地层的摩擦阻力，二是后续台车长度。

若L大于后续台车长度，则取L为初始掘进长度；若L小于后续台车长度，则可综合权衡利弊后，确定L或后续台车长度为初始掘进长度。

（三）洞口土体加固段掘进技术要点
（四）初始掘进的主要任务
初始掘进的主要任务：收集盾构掘进数据（推力、刀盘扭矩等）及地层变形量测数据，判断土压（泥水压）、注浆量、注浆压力等设定值是否适当，并通过测量盾构与衬砌的位置，及早把握盾构掘进方向控制特性，为正常掘进控制提供依据。

因此，初始掘进阶段是盾构法隧道施工的重要阶段。

四、盾构接收施工技术要点。