盾构法隧道施工概述

盾构法隧道施工概述

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。

关于盾构施工方法的种类，一般可以根据断面形状分类、开挖方式分类、头部结构分类等。

根据头部的结构（以隔离开挖面和盾尾衬砌作业空间之间隔板的有无）可以分为闭胸式和敞开式。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。

根据开挖面的稳定原理和方法，可以将各种盾构的特征总结如下。

（1）闭胸式盾构

通过设置于切口环和支承环之间的密封隔板，并在隔板和作业面之间形成压力舱，保持充满泥砂或泥水的压力舱内的压力，以保证作业面的稳定性的机械式盾构型式。根据开挖面稳定机理可以分为土压平衡式盾构和泥水加压式盾构。

①土压平衡式盾构

将开挖的泥砂进行泥浆化，通过控制泥浆的压力以保证作业面的稳定性。该盾构设置有切削围岩的机械、搅拌开挖土砂使其泥浆化的搅拌机械、切削土的排出机械并有能够保证切削土压力的控制机械的盾构型式。又可根据是否具有促进泥浆化的添加材料的注浆装置分为土压盾构和泥土压盾构。土压平衡式盾构如图所示。

a．土压式盾构

使用转动刀盘切削围岩，并使作业面和隔板之间充满经过搅拌的土砂。该施工方式通过盾构的推进力给切削土砂加压并使其作用于作业面整体来获取作业面的稳定性，同时通过螺旋式输送器进行排土。

b．泥土压式盾构

通过一边注入添加材料一边转动刀盘，强制性地搅拌切削土砂和添加材料使其成为塑性流动化状态。与土压盾构相同，该施工方式也为一边保持作业面的稳定性一边通过螺旋输送器进行排土。

②泥水加压式盾构

该盾构通过给泥浆一定的压力以保持开挖面的稳定性，并通过循环泥浆将切削土砂以流体方式输送运出。该盾构型式设置有切削围岩的开挖机械，泥浆循环设备，给泥浆施加一定压力的送排泥设备，运出泥浆的分离设备，另外有的泥水加压式盾构还具有保证泥浆性能的调泥和泥水处理设备。

（2）敞开式盾构

敞开式盾构与闭胸式盾构的主要不同就是没有设置隔板，开挖面全部或大部分敞开的盾构型式，以作业面能够自立稳定作为前提。对于不能自立稳定的作业面，要通过辅助施方法，使其能够满足自立稳定条件。

①机械式盾构

在盾构前部安装有切削刀盘，可用机械连续地开挖土砂的盾构。通过刀盘支撑，可以得到一些挡土效果。

②半机械式盾构

敞开式盾构中的半机械式盾构是在盾构的原型—人工开挖式盾构上装上开挖机、装载机或开挖装载两用机等的盾构。为了防止开挖面崩塌，可安装可动式切口环、半月形千斤顶。但由于安装了开挖装置，故实际上难以设置前面千斤顶等挡土装置，大多在开挖过程中开挖面敞开得很大，对开挖面的稳定条件需进行研究。

标书网在这儿主要介绍以下内容：

1.盾构的构造、分类与选型及适用范围；

2.盾构隧道衬砌断面的型式与选型、衬砌分类、衬砌防水；

3.盾构施工的准备工作，盾构的推进、隧道衬砌的拼装及衬砌

壁后的压浆；

4.盾构掘进中的辅助施工方法；

一、断面形式

根据隧道的使用要求、施工技术的可能、外围土层的特性、隧道受力等因素，其断面一般有圆形、矩形、半圆形、马蹄形等多种形式，最常用衬砌的断面形式是圆形。

因为圆形隧道衬砌断面有以下优点：

（1）可以等同地承受各方向的外部压力。尤其是在饱和含水软土地层中修建地下隧道，由于顶压、侧压较为接近、更可显示出圆形隧道断面的优越性。

（2）施工中易于盾构推进。

（3）便于管片的制作、拼装。

（4）盾构即使发生转动，对断面的利用也毫无妨碍。

二、内部使用限界的确定

隧道内部轮廓的净尺寸应根据建筑限界或工艺要求并考虑曲线影响及盾构施工偏差和隧道不均匀沉降来决定。对于地铁，为了确保列车安全运行，凡接近地铁线路的各种建筑物（隧道衬砌、站台）及设备、管线，必须与线路保持一定距离。因此，应根据线路上运行的车辆在横断面上所占有的一定空间，正确决定内部使用限界。

1.车辆限界

车辆限界是在平、直线路上运行中的车辆可能达到的最大运动包迹线，就是车辆在运行中横断面的极限位置，车辆任何部分都不得超出这个限界。

2.建筑限界

建筑限界是决定隧道内轮廓尺寸的依据，是在车辆限界以外一个形状类似的限界。任何固定的结构、设备、管线都不得侵入这个限界以内。建筑限界是由车辆限界外增加适量安全间隙来求得的，其值一般为150～200mm。

三、单双层衬砌的选用

应根据隧道的功能、外围土层的特点、隧道受力等条件，分别选用单层装配式衬砌，或

在单层装配式衬砌内再浇筑整体式混凝土、钢筋混凝土内衬的双层衬砌。双层衬砌施工周期长，造价贵，且它的止水效果在很大程度上还是取决于外层衬砌的施工质量、渗漏情况，所以只有当隧道功能有特殊要求时，才选用双层衬砌。通常在满足工程使用要求的前提下，应优先选用单层装配式钢筋混凝土衬砌。单层预制装配式钢筋混凝土衬砌的施工工艺简单，工程施工周期短，节省投资。

四、衬砌分类

1.铸铁管片

铸铁管片强度高，易铸成薄壁结构，管片重量轻，搬运安装方便，管片精度高外形准确，防水性能好。但加工设备要求高，造价大。该管片需翻砂成型后用大型金属切削机械加工。

2.钢管片

主要用型钢或钢板焊接加工而成，其强度高、延性好、运输安装方便，精度稍低于铸铁管片。但在施工应力作用下易变形，在地层内也易锈蚀。

3.钢筋混凝土管片

该种材料制作而成的管片有一定强度，加工制作比较容易，耐腐蚀，造价低，是最常用的管片形式。但较笨重，在运输、安装施工工程中易损坏。

4.挤压混凝土衬砌

这是一类新工艺，盾尾后部设有相连接的滑模台车，盾构推进时混凝土泵同时向盾尾连续压注混凝土，形成衬砌，并兼作盾构推进的后座。这类衬砌的施工速度比拼装衬砌快，防水效果更好，造价也低。

五、衬砌防水问题

1、衬砌管片自身防水

管片自身防水主要靠提高混凝土抗渗能力和管片制作精度实现。钢筋混凝土管片的抗渗等级应根据隧道埋深及地下水压力确定，一般要求达到S4～S8，混凝土级配需选用干硬性密实级配，且可掺入塑化剂，调整级配，增加混凝土的和易性，严格控制水灰比，一般不大于0.4。浇筑、养护、堆放和运输中应严格执行质量管理。近年来研制成功的渗透型外防水涂料，可用于改善管片混凝土的抗渗性能。

2、拼装接缝防水

a. 密封垫防水

目前已普遍使用弹性密封橡胶条防水，并以粘结力强、延伸性好、耐久、能适应一定量

变形的防水材料嵌缝。弹性密封垫防水条由天然橡胶、合成橡胶等制作，近年来又采用了防水性能好的遇水膨胀橡胶。防水条在管片拼装前粘贴于接缝面的预留沟槽内。

b. 嵌缝防水

嵌缝防水作业一般在管片拼装完成和变形已达到相对稳定时进行。管片内