泥水平衡盾构施工ppt课件
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泥水盾构操作及常见问题处理方法PPT幻灯片课件
中铁隧道集团二处有限公司 二〇一五年十月 ·郑州
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一、泥水盾构简介 二、泥水盾构的结构原理 三、泥水盾构各系统的组成 四、泥水盾构地质适应范围 五、泥水盾构操作技术 六、泥水盾构常见问题处理方法
2
泥水加压平衡盾构（slurry pressure balance shield）， 简称SPB盾构或泥水盾构。是在机械式盾构的前部设置隔板，与 刀盘之间形成泥水仓,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水仓内，在 开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水 压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以 泥浆形式输送到地面，通过泥水处理设备进行分离，分离后的 泥水进行质量调整，再输送到开挖面。
计有中心冲刷装置外，在外环隔板上也
冲
刷
配有冲刷装置，保证刀盘背部所有开口
覆
盖
都有喷口能够覆盖到。冲刷装置为由扬
所
有
程70m高压冲刷泵提供高压泥浆（泵出
滚
刀
口压力可调）。泥岩地段连续使用，在
轨
迹
其他地段间断使用。根据已有施工以验
，只要进浆压力大于泥水仓压力3bar，
即可将冲洗浆液送到刀盘背部，防泥饼
效果较好。
由于盾构直径 小长度长，则 必然灵敏度差 主动铰接力1200T ，所以必须设 置铰接油缸， 以提高盾构动 作的灵敏度， 满足本工程的 最小曲线半径 的掘进要求。
中盾和尾质铰接处采用两道双唇密 封，密封性能可靠
10
2.4 盾尾密封
泥水盾构盾尾设置4道密封刷，提高了盾尾 密封性能。
11
2.5 气垫仓底部冲刷装置
15
2.9 液压泵站
液压站采用力士乐远 程动态恒压变量泵，位 于二号拖车上，控制阀 采用电液换向阀进行方 向的切换，每组控制阀 组配有电比例流量、压 力阀，可以对推进方向 进行精确调整。破碎机 设计独立的液压泵站。
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一、泥水盾构简介 二、泥水盾构的结构原理 三、泥水盾构各系统的组成 四、泥水盾构地质适应范围 五、泥水盾构操作技术 六、泥水盾构常见问题处理方法
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泥水加压平衡盾构（slurry pressure balance shield）， 简称SPB盾构或泥水盾构。是在机械式盾构的前部设置隔板，与 刀盘之间形成泥水仓,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水仓内，在 开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水 压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以 泥浆形式输送到地面，通过泥水处理设备进行分离，分离后的 泥水进行质量调整，再输送到开挖面。
计有中心冲刷装置外，在外环隔板上也
冲
刷
配有冲刷装置，保证刀盘背部所有开口
覆
盖
都有喷口能够覆盖到。冲刷装置为由扬
所
有
程70m高压冲刷泵提供高压泥浆（泵出
滚
刀
口压力可调）。泥岩地段连续使用，在
轨
迹
其他地段间断使用。根据已有施工以验
，只要进浆压力大于泥水仓压力3bar，
即可将冲洗浆液送到刀盘背部，防泥饼
效果较好。
由于盾构直径 小长度长，则 必然灵敏度差 主动铰接力1200T ，所以必须设 置铰接油缸， 以提高盾构动 作的灵敏度， 满足本工程的 最小曲线半径 的掘进要求。
中盾和尾质铰接处采用两道双唇密 封，密封性能可靠
10
2.4 盾尾密封
泥水盾构盾尾设置4道密封刷，提高了盾尾 密封性能。
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2.5 气垫仓底部冲刷装置
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2.9 液压泵站
液压站采用力士乐远 程动态恒压变量泵，位 于二号拖车上，控制阀 采用电液换向阀进行方 向的切换，每组控制阀 组配有电比例流量、压 力阀，可以对推进方向 进行精确调整。破碎机 设计独立的液压泵站。
泥水盾构施工管理介绍课件
5.1盾构机选型5.1.1盾构机的选型原则和依据盾构机选型是盾构隧洞能否优质、安全、快速建成的关键工作之一，选型时主要遵照以下原则：（1）选择的盾构机机型和功能必须满足本标段线路条件、工期、施工条件和环境等要求。
（2）选用的盾构机按本标段的地质条件，进行有针对性的设计与制造，要求其性能与本标段内的工程地质、水文地质条件相适应。
（3）选用的盾构机应具有良好的性能和可靠性。
（4）类似地质、施工条件下盾构选型、施工实例及其效果。
（5）盾构机制造商的知名度、业绩、信誉和技术服务。
（6）依据南水北调中线一期穿黄工程上游线隧洞土建及设备安装施工招标文件及第三卷图纸，为选用盾构机机型的重要依据。
5.1.2盾构隧洞线路条件及混凝土管片（1）隧洞由邙山隧洞段和过黄河隧洞段组成，最大开挖直径9030mm，总长4250m的直线隧洞。
（2）线路纵坡有三：邙山隧洞约4.91%，过河隧洞段有0.1%和0.2%两种，变坡点竖曲线半径为800m。
见5.1-1南水北调中线穿黄隧洞示意图图1 南水北调中线穿黄隧洞示意图（3）过河段隧洞围土有单一粘土结构、上砂下土结构和单一砂土结构三种。
（4）主要地质问题有：—砂层中石英颗粒含量高40%-70%，刀具磨损加剧；—刀具检查地点和检查方式；—换刀地点及加固方式选择；—常压下换刀作业和气压下的换刀作业；—遇到枯树和大孤石的处理；—局部有抗压强度达16.5MPa砂岩等。
（5）隧洞外层采用通用环混凝土楔形管片衬砌，每环的楔形量为34.8mm。
管环外径8.7m，内径7.9m，管片宽度1.6m，由7块管片组成，错缝拼装，每块管片所对应圆心角51.4286度。
管片重量约6.2t。
5.2土压平衡式盾构机与混合式盾构机的基本掘进构成5.2.1土压平衡式盾构机的基本掘进构成盾构法施工从气压式盾构机开始到当今广泛使用土压平衡式盾构机，已有100多年的发展历史。
泥水盾构从1964年问世以来，由于它施工占地大，泥浆污染环境等原因，十多年的兴衰，有被土压平衡式盾构法取代趋势。
泥水平衡盾构泥水压力控制课件
2.泥水平衡的适用范围 在软弱的淤泥质黏土层、松散的砂土层、砂砾层、 卵石砂砾层、沙砾和硬土等地层，尤其适用于地 层含水量大、上方有大水体的越江隧道和海底隧 道的施工采用泥水平衡式盾构。
适用的具体地质情况：
（1）隧道上方有江、河、湖、海等大水体 地层； （2）由粘性土、砂性土、粉土等多层互层 构成的地层； （3）滞水砂层及其他松散地层； （4）高水压层和高承压水地层； （5）砾石直径不大但砾石数量多的地层。
11.管路延长时的泥水压力调节
在盾构推进过程中，进排泥管路需不断
伸长，管阻亦随之增大。为了保证保证切 口水压力稳定和管道中恒定的流速，排泥 泵转速应随时做相应改变，因而排泥泵必 须自动调整。当泵满足不了要求，必须增 加泵的数量，做好各个泵之间的协调和自 动化控制。为了保证切口泥水压力和盾构 掘进质量，在进、排管路上分别装设流量 计和密度计，及时检测，及时反馈数据， 调节水压。
切口泥水压力应介于理论计算值上下限 之间，并根据地表建筑物的情况和地质条 件做适当调整。
①切口水压上限值的计算 Pfu=P1+P2+P3
=rw×h+K0[(r- rw) ×h+r×(H-h)]+20
式中：Pf1 ,P2—分别指切口水压力下限值、主动土压力（kPa） P1 ,P3—分别指地下水压力、变动土压力（kPa） Ka—主动土压力系数 Cu—土的粘聚力
3.主要特点 （1）在易发生流沙的地层中能稳定开挖面，可
在正常大气压下施工作业，无需用气压法施工；
（2）泥水压力传递速度快而均匀，开挖面平衡 土压力的控制精度高，对周边开挖土体干扰少， 地面沉降量的控制精度高；
（3）盾构出土由泥水管道输送，速度快而连续； 减少了电机车的运输量，施工速度快；
适用的具体地质情况：
（1）隧道上方有江、河、湖、海等大水体 地层； （2）由粘性土、砂性土、粉土等多层互层 构成的地层； （3）滞水砂层及其他松散地层； （4）高水压层和高承压水地层； （5）砾石直径不大但砾石数量多的地层。
11.管路延长时的泥水压力调节
在盾构推进过程中，进排泥管路需不断
伸长，管阻亦随之增大。为了保证保证切 口水压力稳定和管道中恒定的流速，排泥 泵转速应随时做相应改变，因而排泥泵必 须自动调整。当泵满足不了要求，必须增 加泵的数量，做好各个泵之间的协调和自 动化控制。为了保证切口泥水压力和盾构 掘进质量，在进、排管路上分别装设流量 计和密度计，及时检测，及时反馈数据， 调节水压。
切口泥水压力应介于理论计算值上下限 之间，并根据地表建筑物的情况和地质条 件做适当调整。
①切口水压上限值的计算 Pfu=P1+P2+P3
=rw×h+K0[(r- rw) ×h+r×(H-h)]+20
式中：Pf1 ,P2—分别指切口水压力下限值、主动土压力（kPa） P1 ,P3—分别指地下水压力、变动土压力（kPa） Ka—主动土压力系数 Cu—土的粘聚力
3.主要特点 （1）在易发生流沙的地层中能稳定开挖面，可
在正常大气压下施工作业，无需用气压法施工；
（2）泥水压力传递速度快而均匀，开挖面平衡 土压力的控制精度高，对周边开挖土体干扰少， 地面沉降量的控制精度高；
（3）盾构出土由泥水管道输送，速度快而连续； 减少了电机车的运输量，施工速度快；
土压盾构和泥水盾构施工工艺分析 PPT
分离站
调浆池
送泥泵
排泥泵
中继泵
泥水平衡盾构基本配置
➢泥水盾构主要由以下五大系统构成： 一边利用刀盘挖掘整个开挖面、一边推进的盾构掘进系统； 可调整泥浆物性，并将其送至开挖面，保持开挖面稳定的
泥水循环系统； 综合管理送排泥状态、泥水压力及泥水处理设备运转状况
的综合管理系统； 泥水分离处理系统； 壁后同步注浆系统。
土压盾构和泥水盾构施工工艺分析比较
2018年8月25日
土压盾构机
土压平衡盾构的概念
➢土压平衡盾构是在机械式盾 构的前部设置隔板，在刀盘 的旋转作用下，刀具切削开 挖面的泥土，破碎的泥土通 过刀盘开口进入土舱，使土 舱和排土用的螺旋输送机内 充满切削下来的泥土，依靠 盾构推进油缸的推力通过隔 板给土舱内的土碴加压，使 土压作用于开挖面以平衡开 挖面的水土压力。
出。
一管理。
土压盾构施工的基本特点
泥水盾构施工的基本特点
土压盾构地质适应范围
➢土压平衡盾构主要适用于粉土、粉质粘土、淤泥质粉土、粉砂层 等粘稠土壤的施工。该类型土壤在螺旋输送机内压缩形成防水土 塞，使土舱和螺旋输送机内部产生土压力来平衡掌子面的土压力 和水压力。
➢土压平衡盾构用开挖土料作为支撑开挖面稳定的介质，要求具有 良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小。一般土壤不 能完全满足这些特性，要进行改良。改良的方法通常为：加水、 膨润土、粘土、CMC、聚合物和泡沫等，根据土质情况选用。
➢皮带输送机将渣土从螺旋输送机的出渣口运到渣车内。
泥水盾构机
泥水加压平衡盾构的概念
• 泥水加压平衡盾构（slurry pressure balance shield），简称 SPB盾构。是在机械式盾构的前部设置隔板，与刀盘之间形成泥水 舱,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水舱内，在开挖面上用泥浆形成 不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开 挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通 过泥水处理设备进行分离，分离后的泥水进行质量调整，再输送 到开挖面。
调浆池
送泥泵
排泥泵
中继泵
泥水平衡盾构基本配置
➢泥水盾构主要由以下五大系统构成： 一边利用刀盘挖掘整个开挖面、一边推进的盾构掘进系统； 可调整泥浆物性，并将其送至开挖面，保持开挖面稳定的
泥水循环系统； 综合管理送排泥状态、泥水压力及泥水处理设备运转状况
的综合管理系统； 泥水分离处理系统； 壁后同步注浆系统。
土压盾构和泥水盾构施工工艺分析比较
2018年8月25日
土压盾构机
土压平衡盾构的概念
➢土压平衡盾构是在机械式盾 构的前部设置隔板，在刀盘 的旋转作用下，刀具切削开 挖面的泥土，破碎的泥土通 过刀盘开口进入土舱，使土 舱和排土用的螺旋输送机内 充满切削下来的泥土，依靠 盾构推进油缸的推力通过隔 板给土舱内的土碴加压，使 土压作用于开挖面以平衡开 挖面的水土压力。
出。
一管理。
土压盾构施工的基本特点
泥水盾构施工的基本特点
土压盾构地质适应范围
➢土压平衡盾构主要适用于粉土、粉质粘土、淤泥质粉土、粉砂层 等粘稠土壤的施工。该类型土壤在螺旋输送机内压缩形成防水土 塞，使土舱和螺旋输送机内部产生土压力来平衡掌子面的土压力 和水压力。
➢土压平衡盾构用开挖土料作为支撑开挖面稳定的介质，要求具有 良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小。一般土壤不 能完全满足这些特性，要进行改良。改良的方法通常为：加水、 膨润土、粘土、CMC、聚合物和泡沫等，根据土质情况选用。
➢皮带输送机将渣土从螺旋输送机的出渣口运到渣车内。
泥水盾构机
泥水加压平衡盾构的概念
• 泥水加压平衡盾构（slurry pressure balance shield），简称 SPB盾构。是在机械式盾构的前部设置隔板，与刀盘之间形成泥水 舱,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水舱内，在开挖面上用泥浆形成 不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开 挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通 过泥水处理设备进行分离，分离后的泥水进行质量调整，再输送 到开挖面。
5 隧道与洞室工程 泥水盾构工法ppt课件
概括地说，泥水加压盾构是在盾构前部 增设一道密封隔舱板，把盾构开挖面与 盾构后面和隧道空间截然分开，使密封 隔舱板与开挖面土层之间构成密封泥水 舱
在泥水舱内充以压力泥浆，刀盘浸没在 泥水舱中任务，由刀盘开挖下的泥土进 入泥水舱后，经刀盘切削搅拌和搅拌机 搅拌后构成稠泥浆
稠泥浆经过管道排送到地面，排出的泥 浆作分别处置，排除土碴，对余下的浆 液进展粘度、比重调整，重新送入盾构 密封泥水舱循环运用。
3〕混合型盾构中的水力盾构方式
在水力盾构根本概念的根底上，欧洲人设计了 一种根据地量变化情况而进展开挖面支撑方式 转换的混合型盾构。
混合型盾构可转变成泥水方式、土压平衡及紧 缩空气方式等。在盾构机运转过程中根据需求 可以完成从一种方式到另一种方式的转换，因 此其运用范围较广。
在已有的混合型盾构的工程运用例子当中，大 多数都是运转在水力盾构方式下而无需转换到 别的方式，所以也习惯地将它们归类为或称之 为水力盾构。
70年代日本污水管隧道
20km
2〕水力盾构〔欧洲体系〕
与日本的地质条件相比,在欧洲那么不同地点 差别很大，因此水力盾构的根本原理对地质的 适用范围就更灵敏。水力盾构适于一切松散地 层,如加装另外的安装还能用于岩层。
水力盾构很突出的部分是用沉浸墙隔分开挖室 〔在液体支护的隧洞开挖面附近,支护压力由 后腔的气囊调整〕以及有单独固定幅条的开式 星型刀盘。
为了搬掉妨碍物或在刀盘上进展修缮及 维护任务，开挖室中的悬浮液可以被排 出并由紧缩空气取代。悬浮液在开挖面 处构成的滤饼或泥膜层及其密封效应， 使得可以单独用紧缩空气支护隧洞开挖 面。
当与空气接触时，膨润土饼层会减薄， 为了限制漏气，应每隔一段时间对膨润 土饼层进展更新，如向隧洞开挖面放射 膨润土或将膨润土液满溢开挖室。
在泥水舱内充以压力泥浆，刀盘浸没在 泥水舱中任务，由刀盘开挖下的泥土进 入泥水舱后，经刀盘切削搅拌和搅拌机 搅拌后构成稠泥浆
稠泥浆经过管道排送到地面，排出的泥 浆作分别处置，排除土碴，对余下的浆 液进展粘度、比重调整，重新送入盾构 密封泥水舱循环运用。
3〕混合型盾构中的水力盾构方式
在水力盾构根本概念的根底上，欧洲人设计了 一种根据地量变化情况而进展开挖面支撑方式 转换的混合型盾构。
混合型盾构可转变成泥水方式、土压平衡及紧 缩空气方式等。在盾构机运转过程中根据需求 可以完成从一种方式到另一种方式的转换，因 此其运用范围较广。
在已有的混合型盾构的工程运用例子当中，大 多数都是运转在水力盾构方式下而无需转换到 别的方式，所以也习惯地将它们归类为或称之 为水力盾构。
70年代日本污水管隧道
20km
2〕水力盾构〔欧洲体系〕
与日本的地质条件相比,在欧洲那么不同地点 差别很大，因此水力盾构的根本原理对地质的 适用范围就更灵敏。水力盾构适于一切松散地 层,如加装另外的安装还能用于岩层。
水力盾构很突出的部分是用沉浸墙隔分开挖室 〔在液体支护的隧洞开挖面附近,支护压力由 后腔的气囊调整〕以及有单独固定幅条的开式 星型刀盘。
为了搬掉妨碍物或在刀盘上进展修缮及 维护任务，开挖室中的悬浮液可以被排 出并由紧缩空气取代。悬浮液在开挖面 处构成的滤饼或泥膜层及其密封效应， 使得可以单独用紧缩空气支护隧洞开挖 面。
当与空气接触时，膨润土饼层会减薄， 为了限制漏气，应每隔一段时间对膨润 土饼层进展更新，如向隧洞开挖面放射 膨润土或将膨润土液满溢开挖室。
泥水盾构工作原理ppt课件
V07
V04 V06
V09
V08 V10
V11
V12
P
V14 P
V15
V16
V13
V17
PP.2.1 P
M
FD FD
Depuis l'usine de production de boue Fromthebentoniteplant
Vers usine de traitement de boue To slurry treatment
为方便。
精选ppt
8
三、泥水盾构原理介绍
• 泥水盾构与土压盾构工作系统和结构上，
有很多相同之处，这里以德国体系的泥 水盾构为例，介绍泥水盾构特有的系统， 主要内容包括盾构结构简单介绍、泥水 平衡原理、泥水循环系统、气体保压系 统、泥水处理系统等。
精选ppt
9
1、泥水盾构结构简单介绍
泥水盾构结构主要包括刀盘、前体、中 体、盾尾、主轴承、人仓、安装机轨道 梁、管片安装机和吊机、拖车结构以及 在拖车上布置的设备包括控制室、空压 机、电器设备、水泵水箱、泥浆管延伸 装置等。不同的盾构厂家，其布置不同。
h
地下水压力
泥水压力 地下水位
土壤，形成与土壤间隙成一定
比例的悬浮颗粒，被捕获并集
聚与泥水的接触表面，泥膜就 H 此形成。随着时间的推移，泥
膜的厚度不断增加，渗透抵抗
Y 盾构机
力逐渐增强。当泥膜抵抗力远
大于正面土压时，产生泥水平
衡效果。
精选ppt
13
3、泥水循环系统
泥水循环系统的控制包括 泥浆循环模式的选择 泥浆循环参数选择 泥浆碎石处理 管路延伸以及止浆处理等。 3.1泥浆循环模式介绍 泥浆循环的方式包括旁通模式、开挖模式、
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)
泥水平衡盾构施工技术概论章龙管课件
细颗粒含量多则碴土能形成不透水的流 塑体，能够充满土仓的每个部位，以便建立 压力并传递到切削面支撑土体，压力平衡可 以实现。
粗颗粒含量高的碴土不能形成具备这种 功能的碴土，因而不能实现土压平衡,只能借 助于泥水平衡盾构大比重的泥浆悬浮液，形 成泥膜并传递压力。
从掘进的角度，泥水平衡盾构机也适用 于细颗粒土层，但细颗粒浆液的泥水分离难 度大，投入大，场地要求高。
31
4、管片安装和盾尾壁后注浆系统
主要作用是为开挖后的空间提供支撑和及时充填盾构机外 壳前移后留下的空间。包括管片安装机、吊机、注浆泵和相 应管路。
管片安装机结构示意图
同步注浆示意图
32
第四章 术
泥水平衡盾构施工关键技
33
盾构始发 盾构到达
34
（一） 盾构始发、到达
一般来说，盾构始发和到达技术的关键在于洞口地基加固范围、效 果和洞圈止水密封的效果。
运输轨线
高压电缆 备用管路 循环水管 排污管
人行走道
40
成型隧洞
（二）泥水压力设置 • 泥水压力采用静止土压力（水土分算）作为控制上限，
主动土压力作为控制下限。穿越密集建筑物时压力设定 值靠近上限。一般根据地层性质，砂土、粉土、粉质粘 土等渗透系数较大的地层，采用水土分算。地面荷载偏 压的情况下，压力设定值宜取超载和无荷载的中间值。 • 判断合理性的依据： • A、压力设定要不断摸索，通过地表沉降及时修正。 • B、在渗透性大的地层，利用泥浆漏失量作为检验压力 设定是否合理为依据是可行的。 • 工程施工过程中，根据各项参数分析，总结出适应于该 工程的泥水压力参考计算公式。
44
盾构控制
盾构掘进同步注浆控制
盾构掘进
45
（四）壁后注浆
粗颗粒含量高的碴土不能形成具备这种 功能的碴土，因而不能实现土压平衡,只能借 助于泥水平衡盾构大比重的泥浆悬浮液，形 成泥膜并传递压力。
从掘进的角度，泥水平衡盾构机也适用 于细颗粒土层，但细颗粒浆液的泥水分离难 度大，投入大，场地要求高。
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4、管片安装和盾尾壁后注浆系统
主要作用是为开挖后的空间提供支撑和及时充填盾构机外 壳前移后留下的空间。包括管片安装机、吊机、注浆泵和相 应管路。
管片安装机结构示意图
同步注浆示意图
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第四章 术
泥水平衡盾构施工关键技
33
盾构始发 盾构到达
34
（一） 盾构始发、到达
一般来说，盾构始发和到达技术的关键在于洞口地基加固范围、效 果和洞圈止水密封的效果。
运输轨线
高压电缆 备用管路 循环水管 排污管
人行走道
40
成型隧洞
（二）泥水压力设置 • 泥水压力采用静止土压力（水土分算）作为控制上限，
主动土压力作为控制下限。穿越密集建筑物时压力设定 值靠近上限。一般根据地层性质，砂土、粉土、粉质粘 土等渗透系数较大的地层，采用水土分算。地面荷载偏 压的情况下，压力设定值宜取超载和无荷载的中间值。 • 判断合理性的依据： • A、压力设定要不断摸索，通过地表沉降及时修正。 • B、在渗透性大的地层，利用泥浆漏失量作为检验压力 设定是否合理为依据是可行的。 • 工程施工过程中，根据各项参数分析，总结出适应于该 工程的泥水压力参考计算公式。
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盾构控制
盾构掘进同步注浆控制
盾构掘进
45
（四）壁后注浆
盾构施工方法ppt课件
精选课件ppt
39
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。
精选课件ppt
40
土压平衡盾构法施工工艺流程
，确保第一环临时管片的准确位置
精选课件ppt
53
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）
精选课件ppt
精选课件ppt
20
2.2盾构机械设备
一、盾构机定义 二、盾构机构造 三、盾构机分类及型式 四、盾构配套设施
精选课件ppt
21
一、盾构机定义
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进 机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切 削土体、输送土碴、同步衬砌注浆、拼装隧道衬砌管片、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，而且要按照不同的地质 进行“定制式”的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机 已广泛用于地铁、铁路、地下公路、城市市政、水电等隧道 工程。
33
子母盾构
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34
转向盾构
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35
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
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地面监控室
泥水平衡盾构施工 ppt课件
内容 编号
检查 项目
标准
1 加固土体强度 ≥1MPa
检查 方法
备注
在每条隧道开挖线外侧施工2 个钻孔取芯检查。
（钻孔深度至开挖线底部）
取岩土芯进行 抗压强度试验
2
加固体渗透性
≤1立方/d 在洞门范围上下左右及中心各 不得漏泥砂 施工钻孔1个，检查其渗水量。
钻孔要打穿地 下连续墙
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
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武汉地铁安全预警系统与咨询服务
（4）王宗区间 ①水文地质 开挖面位于粉质粘土加砂、粉细砂，地下水丰富、 水位高且具有承压特征。 ②端头加固及降水 盾构始发端头采用高压旋喷桩加固，始发前降水至 开挖面以下1m。
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二
盾构施工
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1、端头加固
常见的土体加固技术主要有高压旋喷法、深层搅拌桩、 SMW工法、冻结法等。 深层搅拌桩：利用深层搅拌机械，用水泥作为固化剂与地 基土进行原位的强制粉碎拌合，待固化后形成不同形状的 桩、墙体或块体等。
泥膜形成：当泥水压力大于地下水压力时，泥水渗入 土壤，在土壤间隙形成一定比例的悬浮颗粒，被捕获并集聚 于开挖面，泥膜就此形成。随着时间的推移，泥膜的厚度不 断增加，渗透抵抗力逐渐增强。当泥膜抵抗力远大于正面土 压时，产生泥水平衡效果。
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盾构法施工(新手能看懂)PPT课件
盾构法隧道施工技术讲座
讲座内容
盾构法隧道的发展历史、技术现状和发展 动向
盾构法隧道的基本原理及特点 盾构机的分类及选型 盾构施工关键技术
➢18Байду номын сангаас纪末英国人提出在伦敦地下修建横贯通泰晤士河隧道的设想，并于 1798年开始着手工作希望实现这个构想，但由于竖井挖不到预定深度，计划 受挫，4年后Torevix决定在另一个地方建造连接两岸的隧道，随后工程再次 开工，当掘进到最后30m时，开挖面激剧浸水，工程再次受阻。工程从开工 到被迫终止用了5年时间，此后修建横贯泰晤士河隧道的计划在以后10年内 没有任何进展。
36板钢板与洞圈采用段焊当焊接完毕后用速凝水泥封堵弧形钢板上的所有间隙此时洞圈封堵完毕准备开始进行壁后注浆隧道内注浆的同时考虑到浆液有可能顺着盾壳和管片间的间隙流出所以在钢板上下左右4个位置开设注浆孔在必要时进行补压浆浆液达到设定强度时开始二次进洞防止管片被拉开的措施为防止盾构完全进洞后千斤顶离开管片管片反作用力的释放而拉开管片间的间隙造成渗漏水现象在管片的纵向螺栓上焊接根拉杆上部焊接两根左右腰部各焊接一根把最后2环管片连接一起先连接环到环为保险起见此后每拼装好一环就焊拉杆连接管片脱出盾尾后螺栓有可能松动也会造成渗漏水现象所以要加强对螺栓复紧补紧
➢1818年，Brunel观察小虫腐蚀木船底板成洞的经过，从而得到启发，在此 基础上提出了盾构工法，并得到专利。这就是所谓开放型手掘式盾构的原型，
Brunel对自己的新工法非常自信，于1823年拟定了修建另一条泰晤士河隧道 的计划，随后这个计划得到英国国会批准，于1825年动工，初期，工程进展 顺利，但后来由于地层下沉，工程被迫中止。但Brunel并没有灰心，总结了 失败的教训后，对盾构做了7年改进后，于1834年再次开工，又经过7年施工， 终于在1841年贯通隧道。 ➢自Brunel向泰晤士河隧道发起战到胜利，前后经历了20个春秋，此时，他 已是72岁的老人。 Brunel对盾构工法的贡献极为卓著，这是后人的一致评价。
讲座内容
盾构法隧道的发展历史、技术现状和发展 动向
盾构法隧道的基本原理及特点 盾构机的分类及选型 盾构施工关键技术
➢18Байду номын сангаас纪末英国人提出在伦敦地下修建横贯通泰晤士河隧道的设想，并于 1798年开始着手工作希望实现这个构想，但由于竖井挖不到预定深度，计划 受挫，4年后Torevix决定在另一个地方建造连接两岸的隧道，随后工程再次 开工，当掘进到最后30m时，开挖面激剧浸水，工程再次受阻。工程从开工 到被迫终止用了5年时间，此后修建横贯泰晤士河隧道的计划在以后10年内 没有任何进展。
36板钢板与洞圈采用段焊当焊接完毕后用速凝水泥封堵弧形钢板上的所有间隙此时洞圈封堵完毕准备开始进行壁后注浆隧道内注浆的同时考虑到浆液有可能顺着盾壳和管片间的间隙流出所以在钢板上下左右4个位置开设注浆孔在必要时进行补压浆浆液达到设定强度时开始二次进洞防止管片被拉开的措施为防止盾构完全进洞后千斤顶离开管片管片反作用力的释放而拉开管片间的间隙造成渗漏水现象在管片的纵向螺栓上焊接根拉杆上部焊接两根左右腰部各焊接一根把最后2环管片连接一起先连接环到环为保险起见此后每拼装好一环就焊拉杆连接管片脱出盾尾后螺栓有可能松动也会造成渗漏水现象所以要加强对螺栓复紧补紧
➢1818年，Brunel观察小虫腐蚀木船底板成洞的经过，从而得到启发，在此 基础上提出了盾构工法，并得到专利。这就是所谓开放型手掘式盾构的原型，
Brunel对自己的新工法非常自信，于1823年拟定了修建另一条泰晤士河隧道 的计划，随后这个计划得到英国国会批准，于1825年动工，初期，工程进展 顺利，但后来由于地层下沉，工程被迫中止。但Brunel并没有灰心，总结了 失败的教训后，对盾构做了7年改进后，于1834年再次开工，又经过7年施工， 终于在1841年贯通隧道。 ➢自Brunel向泰晤士河隧道发起战到胜利，前后经历了20个春秋，此时，他 已是72岁的老人。 Brunel对盾构工法的贡献极为卓著，这是后人的一致评价。
盾构施工技术之图文详解 ppt课件
三、盾构推进施工工艺
1、建造盾构工作井 2、盾构掘进机安装就位 3、出洞口土体加固 4、初推段掘进施工 5、掘进机设备转换 6、盾构连续掘进施工 7、接收井洞口土体加固 8、盾构进入接收 井， 并运出地面
1、盾构始发准备工作：
盾构掘进施工的竖井
始发工作井: 满足盾构掘进机安装和出洞施工的要求接收
3）中盾
中盾又称支撑环，前盾和中盾是用螺栓上紧并焊接 在一起的。
在中盾内布置了推进缸支座和管片安装机架。管片 安装机支架通过相应的法兰面和管片安装机梁连接 起来。推进缸和连接盾尾的铰接油缸布置在中盾。 为稳定岩石和用掘进设备进行试掘进，在中盾的盾 壳上焊接了带球阀的超前钻机孔。中盾和盾尾之间 使用的是预紧密封。如果密封出现问题，虽然有脂 润滑，水还是能够进入盾壳；那么铰接密封有一个 可膨胀的应急气囊密封临时保护，防止水的进入。 气囊最大膨胀压力为10bar。注意：如用气囊应急 密封时，则不允许掘进。
⑻对盾构隧道沿线的建（构）筑物、管线等设施现有状 况及其承受变形的能力已完成调查，并且制订好切实可 行的防御措施；
⑼施工现场技术交底（含各施工工艺和步骤）已按要求 完成；
⑽人员、机械、材料按要求到位（盾构以及大型起重 设备拼装就位，并通过相关部门验收）；
发射架的安装应注意始发段隧道所处的线路平、纵面曲线 条件，确保盾构中心轴线的坡度与隧道设计轴线坡度相适 应，考虑到隧道后期沉降因素，盾构中心轴线可比设计轴 线略抬高10~20mm，特别注意在对始发基座固定前应按设 计进行准确的定位，严格控制标高及中心轴线等。定好位 后对发射架加设支撑加固和固定，防止其移动。盾构发射 架应具有足够的刚度和强度，导轨必须顺直。
⑤进、始发口土体加固
为保证盾构安全始发、接收，隧道进、出口土体必须有良 好的自立性和密实性，使洞口土体在盾构经过该段时不坍 塌，地下水不涌入端头井内，为此必须对洞口土体进行加 固。加固方法一般采用旋喷桩加固和冷冻法加固。
泥水平衡盾构施工
泥浆泵
将处理后的泥浆通过管道输送到盾构 机内部。
泥浆搅拌器
将处理后的泥浆搅拌均匀，以供盾构 机使用。
注浆设备
注浆管
将浆液注入到隧道周围， 起到止水、加固等作用。
注浆泵
将浆液通过注浆管注入到 隧道周围。
压力注浆机
用于高压注浆，提高隧道 结构的稳定性。
其他辅助工具
测量仪器
用于监测盾构机的位置和姿态，确保 隧道施工精度。
泥水平衡盾构施工
目 录
• 泥水平衡盾构施工概述 • 泥水平衡盾构施工设备与工具 • 泥水平衡盾构施工流程 • 泥水平衡盾构施工质量控制 • 泥水平衡盾构施工安全措施 • 泥水平衡盾构施工案例分析
01
泥水平衡盾构施工概述
定义与特点
定义
泥水平衡盾构施工是一种使用盾 构机在地下挖掘隧道的施工方法 。
注浆充填作业
按照施工要求进行注浆充填，确保隧道结构稳定和止水效果。
施工监测与评估
位移监测
对隧道轴线、衬砌结构等进行 位移监测，及时发现异常情况
。
沉降监测
对施工区域周边地面进行沉降 监测，确保施工安全。
应力监测
对衬砌结构进行应力监测，评 估衬砌结构的受力状态。
施工效果评估
根据监测数据和实际施工情况 ，对施工效果进行评估，及时
。
衬砌管片安装
1 2
管片拼装设计
根据隧道断面尺寸和衬砌厚度，设计管片拼装方 案。
管片运输与堆放
将管片运至施工现场并合理堆放，方便后续拼装。
3
管片拼装作业
按照设计方案将管片拼装成环，形成隧道衬砌结 构。
注浆充填
注浆材料选择
根据工程要求选择合适的注浆材料，如单液浆、双液浆等。
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备注 考虑地层土体侧压系数0.4，系数取1.1～
1.3。 始发端处于粉质粘土和粉细砂层
始发端处于粘性土层 最快掘进速度为6cm；避免泥饼产生
避免大的超挖
埋深、姿态、本环掘进量、同步注浆量、推力、扭矩
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现场判定
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（4）王宗区间 ①水文地质 开挖面位于粉质粘土加砂、粉细砂，地下水丰富、
水位高且具有承压特征。 ②端头加固及降水 盾构始发端头采用高压旋喷桩加固，始发前降水至
开挖面以下1m。
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端头平面加固区域12.2m（横向）×12m（纵向）， 立面加固深度12.2m，加固区为隧道轮廓上下左右各3m， 前方12m，三重管旋喷桩采用Φ800@500mm。
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（3）反力架及支撑系统安装
钢管支撑
负 环 管 片
工字钢
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反力架 钢管支撑
钢垫板
反力架采用组合钢结构件，盾构始发时反力支撑 约需提供2000吨的反力。
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4、洞门密封、洞门破除
（1）洞门密封
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洞门密封装置由一道橡胶密封与两道钢丝刷组成
（2）工艺流程
武汉地铁安全预警系统与咨询服务 测量放线定位
启动空压机送风 启动水泵送水 浆液配制泵送
引钻钻机就位 钻进成孔 下喷射管 高喷作业
观察高喷参数提升转动Fra bibliotek移位回灌
孔内保持满浆
下一循环开始 图 8-2-3 旋喷桩施工工艺流程华图中科技大学工程管理研究所
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（3）地层加固效果检查
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（3）同步注浆及二次注浆
同步注浆：在盾构掘进过程中，向脱出盾尾的管片背后同步注 入足量的浆液材料充填盾尾环形建筑空隙，采用盾尾内置的注 浆管进行同步注浆。
地铁区间隧道施工
泥水平衡盾构
龚珑
.
2015年11月151 日
主要内容
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一、泥水盾构 二、盾构施工 三、现场巡视 四、问题探讨
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一
盾构
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1、盾构起源
1818年，法国工程师麦克•布鲁诺尔（M. I. Brunel） 从蛀虫钻孔得到启示，最早提出盾构掘进隧道的设想。
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（1）洞门破除 洞门结构形式： 地下连续墙施工洞口封门、钻孔灌注桩施工洞口封门、 SMW工法施工洞口封门、特殊封门
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人工凿除，凿除工作分两步： 第一步：以手持风镐方式从上至下分层凿除洞门范 围内的围护结构外部混凝土和钢筋，保留最内层钢筋 ，对端头土体进行保护； 第二步：盾构准备推进，割除围护结构内层钢筋， 刀盘抵拢掌子面。
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3、盾构机安装与调试
（1）盾构始发基座
基座结构：基座由两根工字钢通过钢板焊接在一起，组成箱式结 构钢梁。在钢梁上设置钢轨作为盾构导向轨道。基座就位后通过横向 和斜向进行加固，两边使用横梁与始发洞口的预埋件进行焊接加固。
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三
现场巡视
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1、盾构法施工风险时空分布及关注内容
链接\附件5 盾构法施工风险时空分布及关注内容.xls
2、盾构隧道工程安全风险巡视记录表
泥膜形成：当泥水压力大于地下水压力时，泥水渗入土 壤，在土壤间隙形成一定比例的悬浮颗粒，被捕获并集聚于 开挖面，泥膜就此形成。随着时间的推移，泥膜的厚度不断 增加，渗透抵抗力逐渐增强。当泥膜抵抗力远大于正面土压 时，产生泥水平衡效果。
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（2）结构功能 结构划分：刀盘、盾体、人舱、渣土破碎系统、 泥水循环系统、管片安装机、管片小车、后配套 拖车等。 功能划分：盾构掘进机、掘进管理、泥水处理、 泥水输送和同步注浆等5大系统组成。
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SMW工法：通过深层搅拌机器搅拌，让水泥类悬浊液在 原地层中与土体反复均匀混合，并根据一定的间隔插入H 型钢或钢板桩等作为加强基材，待水泥固结后，形成的复 合的连续挡土墙。 冷冻法：将不稳定的含水地层采用冻结的方法，使之形成 冻土层，提高其强度和自立性，同时形成完整的防水屏蔽。
链接\附件10 盾构隧道工程安全风险巡视记录表.doc
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四
问题探讨
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谢谢大家！
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负环管片 定位垫块
盾尾壳体
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5、盾构掘进
（1）掘进参数
掘进参数
泥水仓中心 压力
进浆比重 进浆粘度 掘进速度 进排泥浆流
量差
设定值
1.2～1.5bar
1.10 19 0～2cm/min 与掘进速度相 匹配
（2）管片拼装 材料：铸铁管片、钢管片、预制钢筋混凝土管片 管片厚度一般为隧道外径的0.5~0.6倍，采用300mm 或350mm，管片的宽度800～1500mm。 环类型：标准环＋左、右楔型环 环分块：标准块+邻接块+封顶块，6块 拼装工艺：错缝拼装，先环后纵，先下后上，封顶成环
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（2）盾构机组装与调试
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盾构机空载 主调要试调试内容：液压系统，润滑系统，冷却系统，配电系统，
注浆系统以及各种仪表的校正。 电气部分运行调试： 检查送电→检查电机→分系统参数设置与试运行→整机试运行 →整机再次调试。 液压部分运行调试： 推进系统→管片安装机→管片吊机和拖拉小车→泥浆系统→注 浆系统。
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3、泥水平衡盾构
（1）工作原理
在盾构开挖仓内注入压力泥水，通过泥水加压和外部压 力平衡，在开挖面形成泥膜，产生泥水平衡，使开挖面土体 稳定。盾构推进时刀盘切削土体表面的泥膜，与泥水混合搅 拌后形成高密度泥浆，经泥浆泵送至地面，泥浆在地面经过 分离，再次进入盾构的密封舱，不断地循环排渣。
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5、负环安装
第一环负环管片拼装前，在盾尾管片拼装区170度范围内均匀 安设6根长2m、厚80mm的定位垫块（盾尾内侧与管片外弧面的间 隙为85mm），在盾构内拼装好整环后利用盾构推进千斤顶将管片 缓慢推出，当管片推出1700mm后开始拼装第二环管片（切不可将 第一环管片全部推出垫块范围再拼装第二环，避免管片下沉）。 负环管片按照错缝的方式进行拼装。
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二
盾构施工
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1、端头加固
常见的土体加固技术主要有高压旋喷法、深层搅拌桩、 SMW工法、冻结法等。 深层搅拌桩：利用深层搅拌机械，用水泥作为固化剂与地 基土进行原位的强制粉碎拌合，待固化后形成不同形状的 桩、墙体或块体等。
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2、盾构法
优点：
在松软含水地层、地面构筑物不允许拆迁，施工条件困难地段， 采用盾构法施工隧道能显示其优越性：机械化程度高、振动小、 噪声低、施工速度快、安全可靠，对沿线居民、地下和地面构筑 物及建筑物影响小等。
缺点：
（1）盾构机初期投入费用高，设备摊销费用大，对投标企业资金 实力要求高； （2）盾构机定购、制造及运输周期较长，同时盾构法施工与车站 接口协调较多，对工程筹划要求较高。
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高压旋喷法
（1）工艺原理 利用工程钻机钻孔到设计深度，将一定压力的水泥
浆液和空气，通过其端部侧面的特殊喷嘴同时喷射，并 强制与喷射出来的浆液混合，胶结硬化。喷射同时，旋 转并以一定速度提升注浆管，能在土体中形成明显的拌 和加固体。
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1 加固土体强度 ≥1MPa
检查 方法
备注
在每条隧道开挖线外侧施工2 个钻孔取芯检查。
（钻孔深度至开挖线底部）
取岩土芯进行 抗压强度试验
2
加固体渗透性
≤1立方/d 在洞门范围上下左右及中心各 不得漏泥砂 施工钻孔1个，检查其渗水量。