中外盾构隧道技术的差距之一(6)
隧道施工中盾构法常见质量缺陷及措施
隧道施工中盾构法常见质量缺陷及措施一、隧道渗漏盾构法隧道施工中衬砌环的渗漏现象在目前施工中普遍存在，造成渗漏现象的原因有很多，其中主要原因归纳有以下几点：1.1 管片自身存在渗漏水现象造成管片自身出现渗漏水的原因主要有两个方面：首先是制作管片的混凝土质量有缺陷，混凝土使用的配合比、采用的浇捣工艺、养护方法和时间以及各种外加剂掺加量等都与管片的自防水效果密切相关；其次是管片的制作精度，国内外的盾构隧道施工经验表明，使用高精度的钢模可以大大提高管片的制作精度。
另外，管片制作精度将直接影响成型隧道管片环面平整度控制、管片安装精度等也是管片破损漏水现象的影响因素之一。
1.2 施工工艺以及后续操作不当引起的管片渗漏首先是管片背后注浆的施工，管片背后注浆是防水工程的一项重要环节，实施得好与坏，将直接影响到隧道施工的质量。
即使管片背后注浆一般用来控制地面的下沉，却实际上也是隧道防水的第一道防线。
所以注浆量不足不仅会造成隧道产生较大的后期沉降，也会影响管片防水效果。
其次是掘进过程中盾构姿态不当引起的渗漏，盾构机姿态不当主要包括盾构实际掘进轴线与设计轴线的偏差较大，盾尾与成型隧道管片间间隙不均匀造成盾盾尾挤压成型管片，容易造成管片之间错位，相邻管片的止水帶不能正常的重合压紧，从而导致渗漏，盾尾与管片间隙控制不当时甚至可能会造成管片外弧面碎裂，影响管片防水及结构性能。
1.3 管片选型不当引起的渗漏当盾尾间隙不均匀或过小，且管片选型不当时，在掘进的过程中容易造成管片外壁甚至止水条损坏，造成渗漏水情况的发生。
因此盾构管片选型的原则是：首先考虑线路的特点，再依据盾构机的姿态、千斤顶行程差和盾尾的间隙来选型。
二、管片裂纹盾构管片产生的裂纹在盾构施工中存在较多不利因素，如在管片开裂处漏水、崩裂掉角，在运营期漏水导致混凝土脱落甚至会给运营带来很大的安全隐患，减少使用寿命。
产生裂纹的原因有以下几种：2.1 管片在生产、运输过程中产生裂纹第一阶段是在盾构管片的制作过程中和管片脱模后的养护过程中处理不当造成的开裂，在管片表面产生的裂纹能够目测到；第二阶段则是在养护28 d以后，在吊卸、出厂运输和使用过程中出现的细微裂纹，管片受到较大的集中力作用，细微的裂纹就会迅速的扩展。
浅谈盾构法常见质量缺陷及原因分析
浅谈盾构法施工常见质量缺陷及原因分析天津市地下铁道集团有限公司，天津300051摘要：本文总结阐述了盾构法在施工过程中经常遇到的一些质量缺陷，包括隧道渗漏、管片裂纹、管片破损、管片扭转、隧道轴线偏差和地表沉降与隆起，分析了上述质量缺陷产生的原因，提出了预防和处理上述质量缺陷的方法，为隧道盾构法施工提供了合理的建议，便于有预见性的进行管控。
关键词：盾构；质量缺陷；原因；管片引言盾构法(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]。
盾构法的施工原则就是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工，从而最大限度地减少对地面建筑物及地下埋设物的影响[1]。
使用盾构法施工有许多优点：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[2]。
在城市市区建筑公用设施密集，交通繁忙，明挖隧道施工对城市生活干扰严重，特别在市中心，若隧道埋深较大，且地质条件复杂时，用明挖法建造隧道很难实现，而盾构法施工却具有明显的优点。
但施工中的一些质量缺陷问题需要引起重视和及时处理[3,4,5]，如衬砌环的渗漏、裂纹、错台、破损、扭转以及隧道轴线偏差和地表沉降与隆起等，本文对上述问题产生的原因进行了分析，并提出了预防和处理上述问题的方法与建议。
1隧道渗漏盾构法隧道施工中衬砌环的渗漏现象在目前施工中普遍存在[6]，造成渗漏现象的原因有很多，其中主要原因归纳有以下几点：1. 管片的自身防水效果不佳。
国外盾构法隧道施工过程技术介绍
地下空间的合理利用
市区过多隧道
最近的需要（LATEST DEMAND） ① 更深（MORE DEEP） →深隧道（DEEP TUNNEL） ② 更长（MORE LONG） →长隧道（LONG TUNNEL） ③ 满足多种需求（FOR VARIOUS DEMAND）
* 1985～1986年，上海引进日本川崎重工制造的 直径4.33m小刀盘土压平衡盾构掘进芙蓉江路排 水隧道1656m。
* 1987~1989年，上海研制了国内首台直径4.35m 加泥式土压平衡盾构掘进朵完成穿越黄浦江底的 市南站电缆隧道583m。技术成果获国家科技进步 一等奖。
* 1991～1993年，上海与法国FCB公司合作设计 制造7台直径6.34m土压平衡盾构，完成上海地铁 1 号线78km区间隧道掘进施工。
掘出土体及添 加剂和刀盘面
隧道盾构机
封闭式盾构机
型
土压平衡盾构机
号
泥水盾构机 保持土压型 淤泥土压平衡型
粘土型
盾构机挖掘
外 形
出 土 方 式
土体 稳定
加压泥和
机理 刀盘面
掘出土体 及刀盘面
掘出土体及添加 掘出土体及添 掘出土体及添 剂和刀盘辐条 加剂和刀盘面 加剂和刀盘面
盾构机械的需要和技术发展趋势
国外盾构法隧道施工过程技术介绍
* 1830年，英国的罗德发明“气压法”辅助解决 隧道涌水。
* 1865年，英国的布朗首次采用圆形盾构和铸 铁管片，1869年用圆形盾构在泰吾士河下修建 外径2.2m的隧道。
• 1874年，格瑞海德发现在强渗水性的地 层中很难用压缩空气支撑隧道工作面，因此 开发了用液体支撑隧道工作面的盾构。通过 液体流，以泥浆的形式出土。
当今国内外盾构隧道防水技术比较谈
当今国内外盾构隧道防水技术比较谈对于城市交通建设，隧道工程的建设成为极为重要的一环。
而盾构隧道作为一种新型的隧道建设方式，由于其施工快捷、效率高等特点越来越受到工程师的青睐。
但是随着要求越来越严格，隧道工程防水技术也越来越受到关注。
从国内外技术的应用来看，可以看到盾构隧道防水技术也正在不断地发展完善。
一、国内盾构隧道防水技术在国内，随着城市地下空间利用的加大，盾构隧道项目越来越多。
在盾构隧道防水技术方面，国内专家学者通过不断的工程实践和科研攻关，研制出一系列适应我国国情、具有自主知识产权的防水技术。
1、诱导钻孔注浆技术诱导钻孔注浆技术是我国盾构隧道主要的防水措施之一。
该技术的主要原理是在隧道挖掘过程中实行先导注浆，将注浆材料注入土体中间和周围，形成一个色带状的固结体，在隧道段挖掘时加强土体的固结性。
经实验，诱导钻孔注浆技术治理地下水位高，地下水流量大的地区隧道防水效果较好，而且技术简单，容易施工。
2、冷激光显色材料堵漏技术该技术适用于隧道在施工过程中出现的漏水现象，特别是在隧道内部无法改变施工工艺的情况下，该技术具有较高的应用性。
该技术通过采用冷激光加显色消除液，使堵漏材料在激光照射下产生颜色，并由此找到漏点来准确定位漏点的位置，有效解决了隧道漏水的问题。
二、国外盾构隧道防水技术国外盾构隧道防水技术得益于先进的科技水平和严格的标准要求，在生产实践中形成了多种不同的防水技术。
目前常见的防水技术主要包括以下几种：1、岩洞灌浆技术该技术是在盾构施工后，首先在隧道内部打孔，然后通过岩洞枪注浆进行填充孔洞。
这种技术虽然存在一定的缺陷，但在岩层变化较大的区域，其防水效果非常明显。
2、钻孔注浆技术与我国的诱导钻孔注浆技术类似，但在加强固结效果方面较为出色。
通过采用高压注浆器进行注浆，可以将材料注入到地下水下方，形成一个强度更高的水带圈，在防水效果和实施难度方面均具有不错的优点。
3、毛细管注浆技术毛细管注浆技术是近年来发展起来的新型防水技术，其防水效果在地下水位较高地区的胡须管道工程中被广泛应用。
盾构掘进施工技术国内外研究现状
盾构掘进施工技术国内外研究现状1.1盾构掘进施工技术国外研究现状纵观盾构隧道掘进180多年的发展历史，盾构隧道施工法和盾构掘进机的改进都是在围绕着：①地层稳定和地面沉降控制；②机械化、自动化掘进和掘进速度；③衬砌和隧道质量，这三个要素进行盾构掘进机的改进和施工方法的革命。
传统的盾构法是把这三个要素分别独立考虑的，把地层稳定处理作为盾构的辅助方法，主要有降低地下水位法、改良地基法、冻结法及气压法等。
在盾构掘进机本身结构上没有考虑对地层稳定的影响或减少和防止地面沉降，盾构一般为敞胸式结构。
然而，任何地层稳定处理方法即使能抑制对地层的影响，也很难满足在城市内施工时的各种要求，特别是关系到地面建筑安全的地面沉降问题，所以，很自然地发展到下一代盾构——闭胸式盾构。
现代盾构的一个最为显著的特点就是统筹考虑盾构法的这三个要素，用盾构掘进机设备本身解决工作面稳定的问题。
用压缩空气平衡土压力的方法，由于容易发生漏气、喷发、工作面崩塌等事故，和造成地面沉降等对环境的不良影响，尤其在遇到粘聚力小、透气性的地层这种方法无法胜任。
自然，人们想到用液体代替空气来支撑工作面，最初在德国和英国进行了有关的试验，1967年日本完成了这一系统，即产生了现代概念上的泥水平衡盾构。
泥水平衡盾构是靠送入工作面与密闭胸板间所形成空腔的加压泥水平衡土压、保持工作面稳定，并用泥水输送刀盘切削下来的弃土，这个方法的问世使工作面稳定状况大大改善，盾构法的适用范围被大大拓宽，盾构掘进机得到了前所未有的发展。
然而，由于泥水平衡盾构需要大规模的泥水分离处理系统，占地面积大，对环境影响大，施工成本高，对城市内施工的隧道这个系统并不理想。
继而在1974年日本首先研制成功土压平衡盾构，这一系统是将刀盘切削下来的弃土送入前端密闭仓内，搅拌或注入添加剂搅拌成塑流化的弃土并与螺旋型输送机等机构相结合，边使工作面保持适当稳定的压力，边通过螺旋输靠性较高，得到了广泛的应用。
盾构隧道质量问题的分析与防治(讲义)
盾构施工中隧道质量问题的分析与防治措施前言盾构施工工法在国内近年新兴的机械化施工作业，由于盾构工法较传统的矿山法施工作业安全、自动化程度高、工人劳动强度低，越来越受人民欢迎。
盾构工法经过在国内十年的施工实践，盾构工法逐步被人们所认识和了解，虽然盾构工法有很多的优点，但其缺点所不少，如盾构施工中发生错台、隧道侵限等质量问题，没法返工，留下工程永久性的质量缺陷，质量问题重点为预控。
因此，施工过程中的质量管理越来越受人们所重视，不断探索施工质量预控制技术，不但可以提高施工质量水平和企业的技术管理水平，同时有利于避免质量、安全事故，降低施工成本。
质量管理关键在于发现问题，分析问题，采取应对措施和预防措施，总结经验，不断提高工程质量的管理。
一、盾构隧道常见的质量问题1、隧道轴线偏差较大：规范要求盾构隧道施工过程中高程和平面偏离中心线允许范围为+50 mm；地铁建成后，中线允许偏差为+100 mm，当衬砌结构高程及平面偏差超过+100 mm将入侵建筑限界（简称轴线侵限），一般通过调线调坡来解决轴线超线问题，如果超出调线调坡允许范围，将会导致建筑物丧失部分使用功能。
2、盾构隧道渗漏：指隧道管片纵环接缝之间或结构表面出现湿渍、滴水、线漏和漏泥砂等现象。
一般盾构隧道工程的防水等级为二级，二级防水的具体要求为：结构表面不允许漏水，表面可有少量湿渍，总湿渍面积不应大于总防水面积的6/1000；任意 100m2防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍的最大面积不大于0.2 m2。
3、隧道管片错台即为每相邻管片的高差和纵向相邻环管片的高差，规范要求错台高差控制为：管片在盾尾内拼装完成后，每环管片相邻高差 5 mm，纵向相邻环管片高差6 mm；地铁建成后，每环管片相邻允许高差10 mm，纵向相邻环管片允许高差15 mm。
隧道管片偏差超出允许范围，既影响隧道表观质量和整体结构受力，也容易造成隧道轴线超限。
4、管片破损：砼管片在运输、拼装及其它外力作用下，管片缺棱掉角等砼开裂、破碎现象。
盾构法施工的优缺点
盾构法施工的优缺点盾构法施工具有不影响交通,在软弱地du层亦有较强的适应性,地表沉降易于控制,施工噪音小等优点, 而且还可避免道路两侧管线受干扰。
盾构法施工的工序较为复杂且施工精度及技术含量很高,其主要施工步骤为:(1) 在盾构法施工隧道的起始端和终端各建一个工作井,分别称为始发井和到达井(或称拼装室、拆卸室);(2) 盾构在端头井内拼装就位;(3) 洞口地层加固;(4) 依靠盾构千斤顶推力(作用在已拼装好的衬砌环和工作井后壁上) 将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出(此工序为盾构出洞);(5) 盾构在地层中沿着设计轴线推进,在推进的同时不断出土和安装衬砌管片;(6) 及时向衬砌背后的空隙注浆,防止地层移动和固定衬砌环位置;(7) 盾构进入终端工作井并被拆除(此工序为盾构进洞),如施工需要,可穿越工作井或盾构过站再向前推进。
盾构掘进过程可划分为4 个阶段:① 负环段掘进(从拼装后靠管片起至盾尾离开出洞井内壁止);② 出洞段掘进(从盾尾离开出洞井内壁至盾尾离开出洞井内壁40 m 止);③ 正常段掘进(从出洞段掘进结束到进洞段掘进开始);④ 进洞段掘进(从盾构切口距进洞井外壁5 倍盾构直径起到盾构入基座止) 。
盾构法施工最大的优点就是安全，然后比普通的施工方法更为迅zhi速，防水和支护都能更早的完成，更适用于富水、地质不良的底层。
最大的缺点就是昂贵，特别是目前的盾构机主要依靠进口日本和德国的盾构机，包括刀片的磨损都需要重新进口，在工程造价上比传统的人力要昂贵很多。
盾构法施工的优缺点优点1、安全开挖和衬砌，掘进速度快;2、盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低。
3、不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施;4、穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动;5、在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。
缺点1、断面尺寸多变的区段适应能力差;2、新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。
地铁工程中盾构法隧道的质量缺陷和改进措施 张伟华
地铁工程中盾构法隧道的质量缺陷和改进措施张伟华摘要：随着时代的发展，地铁已经成为人们日常出行的交通工具，但是由于本身的施工环境复杂，因此在地铁施工中需要相关的施工人员针对地铁施工的相关问题进行深入分析和探讨，本文作者结合自身实践对我国的地铁施工中的常见问题进行探讨。
盾构法施工是我们在地铁施工中常用的施工方法，使用这种方法有很多便利条件，但同时也会引发一系列质量问题，如预制管片质量问题、防水方面的问题等。
文章通过研究盾构法隧道的质量缺陷，提出了一些改进措施。
关键词：地铁工程；盾构法；质量；措施前言由于盾构工法本身具有施工周期短以及施工方法简单等特点，在我国的地铁施工中得到普遍使用。
地铁区间隧道距离长、前方设备多，隧道内通视条件差，这就给测量工作带来了一定的困难，因此采用合理有效的测量手段是盾构施工安全、优质、高效进行的重要保障。
1盾构法隧道施工的历史以及基本原理地铁是现代城市交通规划必须考虑的交通要素，而且它有着快捷、便利、高效、环保等特点，是城市组织交通和人流的重要手段之一。
地铁的区间隧道施工多采用盾构法来进行施工建设，其施工时具有对周围建筑物、地面交通影响小、适应地下复杂多变的环境等优势，同时盾构法施工中也存在着一些问题。
盾构法隧道施工是一种在地面下暗挖建造隧道的施工方法，利用盾构机作为开挖地下土体及支护土体和拼装隧道管片的机具，掘进1环，拼装1环，循环工作，直至完成整条隧道。
在地面交通繁忙，地面建筑物和地下管线密布，对地面沉降要求严格的城区，不宜采用明挖法，且地下水发育程度较好，围岩稳定性差，或隧道很长而又工期要求紧迫，不能采用较为经济的矿山法时，采用盾构法施工才是经济合理的。
1.1盾构法隧道施工的历史盾构法是我们在地铁施工技术中常用的施工方法，主要是这种施工方法在施工过程中有一些明显的优点。
具体来说，主要包括如下几个方面：其一，使用盾构法来进行施工主要就是施工过程中安全系数较高，主要是这种施工往往是选择在那些地势比较开阔的地方进行，因此对周围住户的生活没有产生较大的影响。
浅谈国内外盾构法施工的发展及其趋势
浅谈国内外盾构法施工的发展及其趋势摘要：本文介绍了盾构法施工国内外研究现状，及存在的问题。
关键词：盾构法施工;发展;趋势;问题一、盾构法施工----实测数据回归法实测数据回归是指通过对现场收集资料的回归与分析，用数理统计法从所得数值中回归出预测沉降的数学表达式。
1956年，两位英国教授Skempton最早就这一问题进行书面论述。
他们提出一个衡量建筑物危险程度的临界指标，“角变扭曲度”（即δ/L，其中δ表示地面局部沉降量，L表示减去倾斜影响后的建筑物长度）[9]。
保证建筑物安全的角变扭曲度应小于1/1000。
1969年，美国R.B.Peck通过对隧道地表沉降的实测数据分析，提出了地表沉降曲线近似于概率论中正态分布曲线，认为施工引起的地表沉降是在不排水的条件下由地层损失所引起，地表沉降槽的体积应等于地层损失的体积[10]。
并提出地面沉降横向分布估算的公式为：式中：—距隧道中心距离为处的地面沉降量（m)；—沉降槽体积，也称地层损失量（推进每米)；—隧道中心处的最大沉降量（m)；—曲线反弯点的横坐标（m) ，亦称沉降槽宽度系数。
在墨西哥举行的国际土力学地基基础会议上，R.B.Peck作了著名的“State-of-the-Art Report”报告，对17例隧道工程进行了研究[11]。
此外R.B.Peck 还介绍了加有气压情况下开挖面稳定条件，开挖面到达之前发生的地面沉降的实例等。
1977年，半谷在东京举行的第九届国际土力学和地基基础会议的论文集内，整理了适用于地铁的25件关于盾构隧道的58例实测数据，给出了地表最大沉降量和地层条件的关系[12]。
如表1-1所示：表1-1地表最大沉降量和地层条件的关系英国是世界上最早修建地下铁道的国家，对地铁等城市隧道施工地表沉降问题研究较多。
它们的大部分工作是由TRRL (Transport and Road Research Laboratory）所进行的。
Clough & Schmidt (1974）在其关于粘土隧道工程的著作中，提出了饱和含水塑性粘土中的地面沉降槽宽度系数i由如下公式求取[13]：式中：Z ― 地面至隧道中心深度（m)R ― 隧道半径（m）。
盾构法隧道与应用——第一章第一节盾构法隧道的起源及历史(六)
2000年12月，广州地铁2号线海珠广场～市二宫区间隧道工程贯通。
由上海隧道工程股份有限公司承建的海珠广场～市二宫区间隧道，是广州市第一条用盾构机进行掘进施工的过江隧道，也是国内首条采用盾构法在复合地质下掘进施工的过江隧道。
1号盾构于12月15日顺利到达市二宫站，标志着我国隧道施工技术正在赶超国际水平。
广州地铁号线海珠广场～市二宫区间过江隧道所用两台盾构机，是原广州地铁一号线泥水盾构，经承包商――上海隧道股份进行改造，盾构正面装有割刀、先行刀、滚刀三种切削岩土的刀具，使之成为既能适合软土开挖，又能较好适应广州硬土及软硬夹杂的复合土质的复合式盾构掘进机。
海珠广场～市二宫区间过江隧道全长840m，其间穿越190m宽的珠江。
江中最浅覆土仅5.5m，隧道顶部2m位置以上为强透水砂层，且有不少工程地质钻探孔与珠江贯通，施工难度相当高。
承包商在工程中把握各种施工细节，成功运用国内外多种先进的施工技术措施，克服了工程中出现的漏水、涌砂以及盾构切口与珠江南岸广告牌桩基相遇、江南地质断裂带以及众多管线、繁华街区及建筑物等困难，最后到达市二宫站。
2001年3月23日，隧道股份承建的第二条海珠广场～市二宫区间隧道也胜利贯通。
两条隧道的建成，首开我国在复合土层下运用盾构法建造越江隧道之先列。
2000年12月，法国巴黎连线A86双层隧道盾构始发推进，该项目价值16亿美元,长10km，使用双模式直径11.6m盾构。
该机为土压平衡或压缩空气调节的膨润土泥浆模式，因为最后阶段，盾构将遭遇到非常细微的枫旦白露砂地层。
盾构主要穿过各式地层为塞纳河岸白垩、、粘土、石灰石和石灰石－泥灰土和枫旦白露砂，见下图。
法国连线A86双层隧道从ROUEIL MALMAISON 到COLBERT桥 A86 的东隧道纵剖面直径11.6m盾构掘进机后车架TBM也从开罗地铁吸取了教训，但是盾构大刀盘4000kW功率产生了许多热，因而需要泵送200m3/h的冷却水，还要30，000立升液压油。
【精品】盾构隧道施工中经常出现的问题与处理
盾构隧道施工中经常出现的问题与处理摘要:当前盾构隧道施工在建设中得到了广泛的应用，但是其在掘进过程中安全问题多，必须加强地铁隧道施工的质量管理。
本文首先具体探讨了盾构隧道施工中经常出现的问题，然后论述了处理方法：合理的地质选线与勘察、掘进对土体的影响、盾构管片上浮、刀盘下沉、渗漏治理、监测施工信息.关键词：地铁隧道；盾构掘进；土质稳定；管片上浮、刀盘下沉、渗漏治理、监测信息随着城市快速轨道交通的迅猛发展和修筑技术的不断提高,不可避免地出现地铁隧道进行盾构施工问题，但是盾构隧道施工安全依靠性比较强，很容易出现安全问题。
但目前我国地下隧道设计技术规范与施工技术规范对盾构隧道施工时应考虑的问题及其解决方法与措施涉及很少，使工程技术人员常盲目或片面地处理所遇到的工程问题。
本文为此具体探讨了盾构隧道施工中经常出现的问题与处理方法。
1盾构法与隧道施工盾构法是指在地面下暗挖隧道的一种施工方法，隧道采用盾构法对地下铁道、上下水管道、电力通讯、公用设施等各种隧道建设具有明显优点.但是受地下管网建设和轨道交通规划影响,盾构隧道不但将穿越地面建筑物林立的已建区，还将空间跨越各类已有地下建筑物，但施工中容易出现各种安全问题。
比如当前盾构隧道多年以来一直是建设安全问题集中的地段，也是影响地铁造价和营运水平的重要因素,同时盾构的存在也给隧道施工工程质量带来了隐患。
2盾构隧道施工中的安全控制措施2。
1合理选线与地质勘察地铁是一项多专业、多系统、综合性强而复杂的特大型系统工程。
其中线路是地铁系统中最基本的系统专业，凡是修建地铁，首先要确定线路走向和车站分布，才能进行建筑结构工程和各种设计系统的设计和施工。
线路走向和车站分布是否合理，也影响到建设期的造价和运营期的效益。
所以线路专业是地铁的先行专业，是地铁系统设计的基础.地铁不仅是城市交通的重要组成部分，而且是城市建设和规划中不可分割的重要部分。
这一基本观点在同行中已取得共识.因此许多城市在编制总体规划时,将地铁（城市快速轨道交通）路网规划列入“城市建设总体规划”，使地铁建设与城市规划关系更加明确、更加密切。
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1 概述1.1 工程概况岗厦站为深圳市地铁一期工程一号线上的一座车站，它位于福华路与彩田路交汇处地下，车站在福华路下方，横穿彩田路，呈东西向布置。
车站有效站台长度中心里程为CK7+194.951。
车站周围建筑物和人口密集，福华路与彩田路交通十分繁忙。
在福华路与彩田路交汇处的四角为高层建筑，车站西部南北两侧为结构较差的八层民房。
站区范围地下管线众多，计有雨水、污水、给水、煤气、电力电缆等30多条，其中彩田路东西两侧雨、污水管埋深4m多，特别是彩田路东侧11万伏电缆埋设于车站上方。
在车站西南侧14m处有较大断面的电缆隧道。
车站主体结构为地下两层三跨框架结构，长220.1m，宽21.9m，高12.8m，埋深16m 多。
车站及周围环境详见图1车站总平面图。
1.2 车站结构设计要求岗厦站结构设计除满足一般地铁车站设计要求外，在车站投标、初步设计期间以及随后的施工图设计中，深圳市交管局、供电局、国土规划局、业主和专家对车站设计分别提出了一些特殊的要求，涉及结构上的主要有下面几点；(1) 在车站8个月施工期间，要求彩田路半幅施工、半幅通车，并在8个月后全幅通车。
(2) 11万伏电缆改迁费用大，且无处迁移，要求车站施工中采取原地保护措施，保证正常供电。
(3) 彩田路范围内车站顶板要落低至地面下4.5m，以满足彩田路雨、污水管的埋设要求。
由此带来中部站厅层层高降低，业主要求该处设中庭，以便站厅层和站台层连成一体，增加视觉高度效果。
(4) 车站围护结构不采用地下连续墙，建议采用造价较低的矩形人工挖孔桩。
1.3 工程地质与水文地质条件站区范围内上覆第四系全新统人工堆积层(Q4ml)、冲积层(Q4al)及第四系残积层(Q4el)，下伏燕山期花岗岩(r53)，各地层分布详见图2车站地质纵断面图。
图2 车站地质纵断面图1.3.1 工程地质条件(1) 人工堆积层①素填土(粉质粘土)：主要为坚硬状态，局部为硬塑，含砂砾及少量碎石，为中压缩土，层厚0～8.0m。
地铁工程中盾构法隧道的质量缺陷和改进措施
地铁工程中盾构法隧道的质量缺陷和改进措施摘要：盾构法主要是法国工程师所发明的一种隧道施工方法，这种施工方法至今已经使用了超过100多年的，发展速度极为迅速，遍布全球各个国家的地铁隧道工程建设中。
本文对地铁工程中盾构法隧道的质量缺陷和改进措施进行了分析探讨。
关键词：地铁工程；盾构法；隧道质量缺陷；措施一、地铁隧道盾构法施工原理地铁素隧道采用盾构法进行施工，其主要目的就是为了能够在盾构的保护之下安全顺利进行地层开挖以及成衬砌支护工程等。
盾构法的构造较为复杂，其主体结构较多，盾构法在实际进行施工的过程中，主要是通过安装和拆卸、地层开挖和推进、衬砌支护拼装以及防水等几个方面的施工工序。
在使用盾构法进行实际施工的过程中，必须要依据地铁的规划来进行设计，也就是首先在隧道内部的一端利用明挖法来建造起基坑，之后在该基坑的内部安装上盾构机，当盾构机完全安装完毕滞洪，必须要在其内部先开挖一条能够容纳装配式衬砌的土体，该土体通常情况下为1.5米，之后，再安装盾构反力架等设备，使得盾构架能够形成一个稳定的外部支撑，然后在盾构架的盾壳保护之下，使用千斤顶等设备来把切口环向前，嵌入到土层之中去，在盾构架的掩护之下进行地层的开挖工作以及衬砌装配等，当衬砌环上的千斤顶利用自身的推力来帮助盾构架克服掘进过程中的土层阻力，通过这一方式，才能够使盾构架能够保持持续的前进速度。
二、地铁工程中盾构法隧道的质量缺陷和改进措施1、预制管片的质量问题与建议1.1管片混凝土的抗裂性在地铁工程项目中，裂缝不仅会使工程的整体结构和受力状态发生变化，而且还会影响工程的耐久性。
因此，提高管片混凝土的抗裂性在工程建设项目中显得尤为重要。
尽管在施工过程中已采取了很多措施来提高混凝土的抗裂性，但是这些措施还停留在表面，没有在实践的基础上具体的检验。
从其他工程的实践经验来看，建议以后在地铁工程建设过程中，可以用极限拉伸应变值ε来衡量混凝土的抗裂性能。
在工程上认为，混凝土发生裂缝的条件是混凝土的拉伸形变超过了混凝土的极限拉伸值。
(完整版)中国盾构技术与国外的七大差距
中国盾构技术与国外的七大差距1、地层稳定和地面沉降控制技术由于环境保护和地面设施的制约，对隧道施工的施工质量和环境保护要求越来越高，地面沉降控制成了衡量现代盾构技术水平的关键技术之一。
现代盾构控制地面沉降和减少对土体扰动的最基本和有效的方法是采用泥水平衡和土压平衡（包括加压，加泥水、泡末和其他土质改性剂）技术。
我国现有的平衡式盾构都是通过预先设定土仓内压力值以达到稳定地层的目的，在施工工程中根据地表沉降情况再进行调整，是一种“滞后式”的土压纠正。
由于开挖面上土层的原始应力比较复杂，这种预先设定与滞后调整的结果会使机头处的地面隆起或塌陷，所以地层稳定和地表沉降控制的效果在很大程度上取决于施工人员的经验，施工质量难以保证。
国外先进的平衡式盾构，在土仓内都设置先进的土压传感器，配备实时反馈及调整的机、电、液与计算机控制系统，在通常情况下都能很好地保证地层稳定的效果。
这是国内外盾构技术所存在的主要差距。
2 、结构设计技术我国目前研制的盾构掘进机都是单体形式的，盾体是一个刚体，断面尺寸越大在运动方面限制也就越严格，给隧道的弯道设计和施工造成困难。
另外，由于盾构断面全为一孔，所以即使建造距离很近的（1~5m）复线隧道，也必须分上行与下行两线进行独立施工，给地面设施拥挤的城市隧道的设计带来困难，分别施工的两隧道的相互干扰也给施工带来不利影响。
国外盾构掘进机已出现可折曲的盾体和多体等形式解决曲率半径小的弯道施工和复线隧道的一次施工等问题。
可以把盾体分成两到三截，转弯灵活；截面有眼镜形、三圆形、拱形、H＆V等多种形式。
国外先进盾构除了转弯半径与爬坡方面的限制较小外，像H＆V型盾构，在掘进过程中，可作水平与竖向的灵活转动，形成空间相对位置多样的隧道。
3、刀盘刀具设计技术从现有的盾构看，国内已经掌握基本的全断面切割刀盘技术，通常是在盾构机头部安装一个整体转动的圆盘，在上面布置若干刀头包括超挖刀头，转动方向固定，只能切割规则空间。
中外盾构隧道技术的差距之一(1)
介绍内容
一 国外盾构机技术介绍 二 国外管片新技术介绍 三 国内盾构机及管片技术介绍 四 国内外的技术差距
一. 国外盾构机技术介绍
• 1 国外常见盾构机的种类
• • • • 1.1按横截面形式分 1.2按掘削面敞开程度分 1.3按出土器械的机械化程度分 1.4按掘削面加压稳定方式分
• 1.5按盾构机的特殊构造分
压气式
泥水式
土压式
一. 国外盾构机技术介绍
• 1.5按盾构机的特殊构造分：母子盾构、球体盾构、 固体回收盾构、中折盾构 • (a)母子盾构机：用于隧道变径处。
母子盾构 机实物
一. 国外盾构机技术介绍
母子盾构的构造
一. 国外盾构机技术介绍
母子机分离步骤： 竖井分离式
一. 国外盾构机技术介绍
母子机到达预定位置
一.国外盾构机技术介绍
• （c）固体回收盾构 • 用于切除前方障碍物，并将其回收、排出。
固体回 收盾构
一. 国外盾构机技术介绍
• （d）中折盾构 • 用于曲线转弯掘进，尤 其适应于线路曲率半径 小，且转弯次数多的工 程施工中。
中折盾构
一. 国外盾构机技术介绍
• 1.6按盾构机的功能分：直角转弯盾构、偏心急曲线盾 构、地中对接盾构、侧接盾构、竖向掘削盾构 转动前
直角转 弯盾构
转动后
一. 国外盾构机技术介绍
• 适于有急曲线段 的线路施工
偏心急曲 线盾构
一. 国外盾构机技术介绍
地中对接盾构：省去了中间连接竖井的建造。
国外盾构机技术介绍?1国外常见盾构机的种类?11按横截面形式分?12按掘削面敞开程度分?13按出土器械的机械化程度分?14按掘削面加压稳定方式分?15按盾构机的特殊构造分?16按盾构机的功能分?2异型断面盾构介绍?1国外常见盾构机的种类?1
盾构法隧道施工原理常见难点和问题[详细]
![盾构法隧道施工原理常见难点和问题[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/6ed54daec5da50e2534d7f36.png)
(二)概念与分类
“盾”——“防御、保护” ,指刀盘、盾壳； “构”——“构筑、修建”,即管片衬砌和注浆； 指使用盾构机,一边保持开挖面及围岩稳定,一
边进行开挖面土体掘进、出渣,同步实施管片 背后注浆,在盾尾内拼装管片形成衬砌,从而在 最大减少扰动围岩条件下修建隧道的方法,
高安全,施工作业环境好,施工人员安全得到有效保 障,对周围环境影响小,地表沉降易于控制,
高适应,不影响地面交通,不影响航运通航,不受风 雨等气候条件影响,不受地质限制,
(四)盾构法隧道施工的缺点
盾构机制造周期长,设备投入较大； 准备难且费用高,短距离隧道不经济； 小曲线隧道施工较为困难,施工质量得不到
9 隧道防水技术
• 管片的自防水(抗渗等级) • 管片接逢止水条的形式和种类 • 嵌缝和手孔封堵 • 堵漏和缺陷修补
10 其它技术
• 刀具更换技术 • 发泡剂注入技术
没有使用泡沫处理的软土
使用泡沫处理过的软土
五 常见难点和问题
软弱含水地层且地面沉降控制要求高(塌陷) 富水地层(如穿越江河或断层带)(喷涌) 掘进断面内地层软硬相差悬殊(管片上浮) 土质粘性大易结泥饼(刀具磨损) 设计线路复杂
图2 泥水盾构泥浆循环系统工作示意图
(二)盾构法隧道施工的特点
地下施工,必须面对复杂的地质条件和敏感的 地面环境,
所用设备集成度高,技术含量高,对人的要求较 高,
涉及的专业领域较多,对复合型人才有较多需求,
(三)盾构法隧道施工的优点
高效率,机械化作业程度高,施工速度快,采用预制 管片衬砌,一次成型,施工质量易于控制,经济效率 显著,
沉管法与盾构法在水下修建隧道的技术优劣比较
沉管法与盾构法在水下修建隧道的技术比较以及隧道口的基坑支护中国在城市化进程中，各大城市必然会不断扩张，与周边城市逐渐靠拢，形成城市群，这就要求城市之间的交通联系必须紧密。
我们河南境内有黄河、淮河两条大河，在这两条河边的城市将来在于周边城市交流的时候必然面临着跨越河流这个交通问题。
虽然现在河南在处理河流上的交通时还是采用架桥的方式，但将来肯定会修建水底隧道，所以提前比较一下沉管法与盾构法在水下修建隧道的技术优劣还是有必要的。
俗话说：逢山开路遇水架桥，但是随着科学技术的进步,人们已经意识到“遇水架桥”不再是唯一选择。
而且从安全和环保方面考虑,修建水底隧道比建桥更为优越。
目前，国内外隧道施工采用的施工方法主要有盾构法、沉管法、明挖法和暗挖法等4种，近年来被广泛使用的是盾构法和沉管法。
盾构法修建隧道开始于1818年，当时法国工程师布鲁诺尔研究并取得专利权，1825年在英国泰晤式河首次建造成功。
沉管法修建隧道是在19世纪末，美国首先建成波士顿的下水道工程，又于1928年建成了第一条沉管道路隧道。
盾构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，以及城市中心区修建的一种隧道。
其构造通常由盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统等4大部分组成。
在盾构的掩护下，头部可以安全的开挖地层，一次掘进相当于装配式衬砌一环的宽度。
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，并将衬砌与土层之间的空隙用水泥压浆填实，防止周围的地层继续变形和围岩压力的增长。
盾构推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶，用千斤顶将拼成的衬砌环推进到已挖好的空间内，然后缩回活塞杆，为下一环衬砌拼装创造条件。
盾构形状大致可分为圆形、半圆形、矩形、马蹄形4种，圆形因其抵抗水压力较理想，衬砌拼装简便，构造可以互换，在工程中运用较为普遍。
沉管法亦称预制管段法或沉放法。
先在隧址以外的船台上或临时干坞内制作隧道管段（管段每节长度一般在60-100m，目前最长的达268m），并于两端用临时封端墙封闭起来。
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• （3）规划待建(盾构法可能性最大)
内容 施工工期(月) 开工年 盾构直径(m) 盾构类型 管片厚度(m) 管片宽度(m) 衬砌类型 拼装型式 接缝防水 圆隧道长(m) 通风形式
打浦路 60 1965 10.22 网格式，土 箱运土 0.6 0.9 RC箱型，上 下拉杆 通缝拼装 环氧沥青为 主 1322 全横向
2.上海黄浦江越江公路盾构隧道
• （1）已经建成
打浦路隧道（单管2车道） 延安东路隧道北线南线（双管4车道） 大连路隧道（双管4车道）
• （2）正在建设
复兴东路隧道（双管双层6车道） 翔殷路隧道（双管4车道） 上中路隧道（双管双层8车道） 长江西路隧道 军工路隧道 新建路隧道 人民路隧道 龙耀路隧道
谢 谢！
三. 国内盾构及管片技术介绍
• 南京地铁1号线全长22.72km，其中有10.9km区间 隧道采用盾构法施工，盾构才用φ6.34m土压平衡 盾构。
三. 国内盾构及管片技术介绍
• 北京地铁5号线北新桥站～雍和宫站区间隧道近 688m作为盾构试验段工程，于2000年9月25日始 发推进。隧道外径6.0m，由6块管片组成，环宽 1.2m，管片厚0.3m，隧道施工选用德国海瑞克 公司的ф6.19m土压盾构。
四. 国内外的技术差距
3.国内盾构及管片技术特点
• 盾构机经历了：网格式挤压－土压平衡－泥水 平衡的历程； • 隧道截面形式：单圆、双圆、矩形； • 管片接缝经历了：直缝－错缝的过程； • 新型管片开始进入试验（预应力管片、钢纤维 混凝土管片） • 断面越来越大，上海上中路隧道直径14.87m， 为目前国内最大，拟建的崇明越江隧道的直径 15.4m，为世界之最；
四. 国内外的技术差距
4. 国内外的技术差距
• 目前，国内盾构机依赖进口，尚不具有完全自 主研发适合不同使用要求的盾构机； • 使用盾构种类较为单一（以土压平衡和泥水平 衡为主），未见有新型特种盾构的使用报道； • 管片形式单一，主要以RC平板型为主，且形状 以矩形为主； • 管片接头形式单一，目前主要以螺栓（直螺栓、 弯螺栓）为主，不适于高速化施工。
三. 国内盾构及管片技术介绍
• 上海、广州、北京、深圳、南京、天津工程目 前有50余台土压盾构用于区间隧道施工，其中 90％为φ6.14m－6.34m的土压盾构，上海地铁 还引进5台φ6.3m×W10.9双圆型土压盾构正在 进行双圆隧道掘进施工。 • 1989年，上海地铁1号线开工建设，17.37km长 的上、下行区间隧道采用盾构法施工。地铁隧 道外径6.2m，环宽1m，管片厚0.35m，由6块管 片拼装而成。施工所用盾构是φ6.34m土压平 衡盾构。
上中路 （双线双 层） 30(计划) 2003 14.87 泥水盾构 0.6 2 RC平板 错缝拼装 遇水膨胀 止水带为 主 1250x2 纵向通风 直径最大， 上下层互 为逃生通 道
其它技术特色
首条过江盾 构隧道
注浆法保护 临近构筑物
道路同步施 工技术
直径扩大
三. 国内盾构及管片技术介绍
三. 国内盾构及管片技术介绍
延安路北线 48 1982 11.3 网格式、水 力开挖、泵 送出土 0.55 1 RC箱型，上 下拉杆 通缝拼装 氯丁橡胶为 主 1476 全横向
延安路南线 34 1994 11.22 泥水盾构 0.55 1 RC箱型 通缝拼装 遇水膨胀橡 胶止水带为 主 1310.5 纵向通风
大连路（双 线） 28 2001 11.22 泥水盾构 0.48 1.5 RC平板 错缝拼装 遇水膨胀橡 胶止水带为 主 1275x2 纵向通风 旁通道冻结 法施工，开 发泥水系统 控制等软件
上海轨道交通规划
上海崇明越江通道
四. 国内外的技术差距
1.国外盾构机技术特点
• 种类多、功能全； • 特种盾构技术发达（如变径、转向、分叉、地 中对接等）； • 异性断面技术先进（矩形、多圆、椭圆等）； • 新型盾构不断涌现； • 发展趋势：超大断面、复杂断面、长距离掘进、 高速施工、适应复杂地质条件。
复兴路 （双线双 层） 38(计划) 2001 11.22 泥水盾构 0.18 1.5 RC平板 错缝拼装 遇水膨胀 橡胶止水 带为主 1214x2 纵向通风 双层车道 施工技术， 开发带牛 腿管片
翔殷路 （双线） 30(计划) 2003 11.58 泥水盾构 0.48 1.5 RC平板 错缝拼装 遇水膨胀 橡胶止水 带为主 1560x2 纵向通风
三. 国内盾构及管片技术介绍
• 1990年甘肃采用盾构法建设引大入秦工程（30A隧 道），引进美国罗宾斯伸缩式全断面隧道掘进机。开 挖直径5.53m，开挖后用4块预制钢筋混凝土管片衬砌， 厚度30cm ，管片宽度1.6m。 • 1995年，上海开始研究矩形隧道技术，1996年研制了 一台2.5×2.5m的可变网格矩形隧道掘进机。 • 1996年，上海延安东路隧道南线工程开工，长1300m 的隧道采用11.22m的泥水加压平衡盾构施工。 • 1998年12月，中国第一条较长距离的水底观光游览隧 道——上海外滩观光隧道，采用了国外二手直径为 7.65m 的铰接式土压平衡盾构施工，隧道全长646.7m。
三. 国内盾构及管片技术介绍
• 2003年8月，上海地铁8号线黄兴路～开鲁路 2.6km区间隧道采用双圆盾构，采用了2台 ф6300×W10900双圆盾构掘进机施工，该盾构 掘进机的刀盘为辐条式，开口率较大（80％以 上）。
三. 国内盾构及管片技术介绍
双圆盾构出洞
双圆盾构管片
三. 国内盾构及管片技术介绍
三. 国内盾构及管片技术介绍
• 2001年10月，上海大连路隧道工程开工，该隧道圆形主 隧道长2565m，采用直径11.22m的泥水盾构掘进机施工， 衬砌采用错缝拼装，外径11.0m，内径 10.04m，环宽 1.5m。 • 2003年6月，中国最大的盾构法隧道——翔殷路开工。 盾构推进段南线为1242.09m，北线1231m。采用直径 11.58m的超大型泥水平衡盾构掘进，隧道外径11.36m， 内径10.4m，江中两条圆形隧道间设有两条联络通道。 • 2003年9月中国首条双圆隧道始发段在上海轨道交通8号 线的隧道掘进施工中获得成功。
封顶块管片
标准块管片
三. 国内盾构及管片技术介绍
• 1995年上海地铁2号线24.12km区间隧道开始掘进施工， 地铁1号线工程所用的7台φ6.34m土压盾构经维修以后， 继续用于2号线的施工。 • 2000年开工的上海地铁4号线工程区间隧道仍使用 φ6.34m土压平衡盾构施工。 • 2002～2003年，上海地铁8号线、6号线、9号线相继建 设，依然采用φ6.34m土压平衡盾构施工。
上中路隧道
三. 国内盾构及管片技术介绍
通缝管片向错缝管片的演变
三. 国内盾构及管片技术介绍
带牛腿管片和上层道面板施工
三. 国内盾构动预应力结构型式 主动预应力结构型式
小浪底双圈环锚图
三. 国内盾构及管片技术介绍
4.钢纤维混凝土管片的工程应用
上海地铁M6线 直线段
四. 国内外的技术差距
1966年 泥水加压盾构
1974年 土压平衡盾构EPB
1976年 铰接式盾构
1981年 压注混凝土衬 砌工法ECL
1986~1988年 复圆、多圆断 面盾构MF 新型盾构技术发展过程
1993年 球体盾构、 扩径盾构
四. 国内外的技术差距
2.国外管片技术特点
• • • • • 管片种类多； 各种新型、复合管片不断涌现； 管片接头形式多样； 管片拼装技术不断改进； 发展趋势：适应复杂地层、复杂断面、高速施 工的要求。
三. 国内盾构及管片技术介绍
• 广州地铁1号线始建于1995年，全长18.5km，其 中8.78km区间隧道采用2台泥水加压盾构和1台复 合型土压盾构施工，盾构直径6.14m～6.25m。 • 广州地铁2号线始建于1999年，全长21.34m，其 中10.64km区间隧道采用6台ф6.14m复合型土压 盾构掘进施工。