盾构法隧道结构

盾构机出土可采用一次出土、两次出土或多
次出土等方式。
同步注浆： 在盾构推进的过程中管片和土体之间会出现建 筑空隙，为了填充这些空隙，就要进行衬砌（管片）
壁后注浆。它是盾构推进施工中的一道重要工序。
注浆浆液应选择和易性好、泌水性小，且具有一定 稠度的浆液，进行及时、均匀、足量压注。
同步注浆的作用有： a、防止地表变形，减少隧道的沉降量 b、增加管片接缝的防水性能 c、改善衬砌的受力状况 d、有利于盾构推进纠偏，控制盾构的施 工轴线
e、进行封门混凝土的凿除，在盾构机与封 门之间搭设脚手架，以便施工。
f、出洞口加固土体达到强度、盾构机调试
等准备工作完成后，盾构机开始推进。 g、在初始推进过程中，要及时注浆，注浆 浆液采用双液浆，以便及时凝固起到止水的作用。
待盾构出洞后推进一段距离时（大约100米）， 管片与土体的摩擦力能平衡盾构的推进反作用力
等数据的统计与分析，尽可能的掌握盾构机械设 备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范 围。
（3）、主要施工参数的确定 平衡压力值的设定原则： 平衡压力的设定是土压平衡式盾构机施工的
关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操
作中的重要环节，所以在盾构施工中要根据不同 土质和覆土厚度、各类地面建筑物的情况，并配 合监测信息的分析，及时调整平衡压力值的设定。
i、盾构机出洞封门的施工，包括封门混凝土凿 除、钢筋的切割、封门防水设臵等。如果地下水丰 富，还应对洞前土体进行改良。 j、推进反力架的安装、负环管片的拼装。 k、进行全面的施工监测准备，对隧道沿线一定
范围的地表、建筑物、以及盾构将要穿越的需保护
的管线布臵变形监测点。
施工现场平面布臵： 盾构法施工现场所需要的面积在组装时需要大 约25×100m，施工时则根据业主拆迁的范围、当地
座轨道面上涂抹牛油；为避免刀盘上的刀头损坏封 门密封装臵，在刀头和密封装臵上也要涂抹油脂。
c、洞口止水装置的安装。 因井壁洞口内径与盾构外径存在环形建筑空隙， 为了防止盾构出洞时土体从间隙处流失，洞圈内安装 由橡胶环状板、扇形合页板等组成的密封装置，作为 施工阶段临时防泥水措施。 d、在盾构机正式推进前应先布置后盾管片并进行 后座混凝土浇筑，以保证盾构机推进有足够的反力并 使其均匀推进。
的地形条件及施工单位的要求自行布臵，但必须要
将上述提到的现场需要准备的设施配备齐全，以确 保盾构施工能够正常运行。
2、主要施工技术措施
（1）、盾构机出洞施工 以地铁车站为初始掘进工作坑方案 a、设臵盾构机托架、布臵后台车轨道后，进行 盾构机的拼装与调试。
b、盾构推进前为减少盾构的推进阻力在盾构基
与管片螺栓固定
914 2860
隧道施工断面布臵图
2020
2318
资材运输： 资材运输包括管片、运输轨道、轨枕、盾尾油脂、 同步注浆浆液等的运输。在运输时，应优选最快速、有 效、合理的方案，各类资材穿插运输，以保证施工的连
时，即可拆除后盾支撑和后盾管片。
充分利用井内的空间，在井底形成一个井底 车场，通过搭建平台，铺设双轨等措施来提高水 平运输的能力，加快施工进度。
（2）、盾构100m试推进施工 盾构出洞后大约100m的推进范围为试推进施 工，在这段时间里，为了更好的掌握盾构的各类
参数，施工时应注意对推进参数、地面监测信息
其优点是：机械化程度高，施工速度快。 地面作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的 环境影响小。
盾构施工工序图
缺点是施工设备费用较高，埋深浅时，地 面沉降难以控制。 适用于覆土深的隧道，穿越河底、海底、 建筑物和地下管线密集区域，不影响上面。 一般断面为圆形，最大直径为14m。 盾构掘进机的构造：盾壳、推进千斤顶、 正面支撑系统、衬砌拼装机构、液压系统、操 作系统和盾尾装臵等组成。
千斤顶
衬砌
衬砌乘受千斤顶顶力图
（一）、施工原理
盾构法施工
现代较先进的盾构机能适应较大范围的土
质与地质条件，能用于粘结性、非粘结性、甚
至含有石块、砂砾石层等多种复杂的土层中。
土压平衡式盾构机的工作原理是通过调节推进 速度与螺旋输送机转速之间的关系来平衡开挖 面。
施 工 现 场 准 备 施 工 现 场 清 理
管片防水： 对于盾构法施工，钢筋混凝土管片是主要的 受力、防水结构。设计所采用的管片防水包括自 防水和弹性防水胶条防水。 管片的自防水是通过高强度混凝土的抗渗性 来完成的。弹性防水胶条防水是通过在管片周边
粘贴防水橡胶条，当地下水渗入时，防水橡胶条
膨胀并在管片之间挤压密实来完成防水的。
1
聚合物砂浆 或密封胶
隧道内通风管
照明灯具 高压电缆 电闸箱
通讯电缆 护栏扶手
施工用进、排水管
1200
施工走道板 600
说明：1、高压电缆采用带绝缘套 管的金属管构固定在管片 螺栓上；通讯电缆用金属 绑丝固定在管片螺栓上； 2、通风管采用钢制套环 与铅丝固定在管片螺栓上。 3、照明灯具采用钢制灯架 固定在管片螺栓上； 4、电闸箱采用钢制挂钩固 定在管片螺栓上。
因此建立健全合理的管理机构是非常重要的。
b、施工队伍的建立 土压平衡式盾构施工技术要求高，专业性较强， 要求工种多，现场需配备土建工程师、机械工程师、 电气工程师和测量工程师等多种专业的技术人员。
c、向施工队伍进行施工组织、技术
交底
在盾构施工前，对参加施工的全体人 员按阶段进行详细的技术交底，按工种进 行岗位培训，考核合格后方可上岗操作。 d、建立健全各项管理制度
盾构法—是在盾构保护下修筑软土隧道的 一种施工方法。它是在地层掘进、出土运输、 衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主 要作业都在盾构保护下进行。
主要工序为：
建造竖井或基坑工作井→盾构掘进机安装 就位→出洞口土体加固→初推段盾构掘进施工 →盾构掘进机施工→隧道连续掘进施工→接收 井土体加固→盾构进接收井→运出地面。
助施工材料：如运输轨道、枕木、初始掘进托
架、推进反力架、负环管片等。 b、施工机具、设备的准备 包括主要施工设备：如现场吊运设备、渣 土运输设备、施工材料的加工设备等；辅助施 工设备：如通风设备、焊接设备、供排水设备
劳动组织准备： a、项目管理机构
现场施工管理机构的组建。盾构法施工是一项比
较综合的施工工艺，它需要各分步之间的紧密配合， 任何一个分步的延误都将直接影响整个工程的进度，
施工管理网络： 施工管理网络
项目经理
主任工程师
项目副经理 （负责生产）
项目副经理 （负责设备）
书记
技 术 员
质 量 员
测 量 班 长
施 工 员
材 料 员
统 计 员
技 术 员
设 备 管 理 员
安 全 员
文 明 施 工 员
施工现场准备：
a、做好施工场地的控制网测量。建立井上、井 下的测量控制网，并经复核取得业主、监理的书面 认可。
10 盾构法隧道结构
主讲教师：王晓健
10.1概
述
在饱和含水软土层中修建下隧道，由于顶 压和侧压较为接近，较有利的结构型式是选用 圆形结构。 目前，在地下隧道施工中盾构法应用十分 普遍，从而使得圆形衬砌结构（管片结构）在 一些城市的地铁、管道等方面得到较为广泛的 应用。
盾构意译：是指在保护条件下和掘进土体 的钢结构体—隧道掘进机（潜盾）
且两路电源能互相迅速切换，以免电源发生故障
而造成工程的安全事故。
f、设臵井下电瓶车的蓄电池充电设备，充电量 要满足井下运输电箱更换所需，对充电间地坪等设 施应作防硫酸处理。
g、盾构机吊装就位、调试验收。盾构分段吊入
井下后，在井下重新组装，并在托架上正确就位， 由专业技术人员作调试并验收合格后方可使用。 h、盾构机初始掘进托架的制作、安装。
于±50mm；地面沉降量控制在+10～-30㎜。
（4）、标准段施工
盾构机出洞之后，就可以进行盾构法标准工序来
施工，它包括以下几个环节： 盾构机掘进： 在盾构机掘进时，通常对推进速度、土压设定值、 螺旋输送机转速、排土闸门开度等几个参数综合调节，
来保证土仓内适宜的土压，从而达到平衡开挖面的目
的。
出土管理： 土压平衡式盾构施工工法中，切削出来的渣 土的运输是否能够合理的安排和调度是保证盾构 推进进度的重要因素。
采用先下后上、左右交叉、封顶块纵向全插入式，
管片在拼装完成后还应由整圆器进行整圆。
隧道断面布臵：
在盾构法隧道施工中，为满足盾构机正常掘
进施工，隧道内需考虑下列设施： a、后备台车轨道，电瓶车、土斗车运输轨道； b、高压电缆、通讯电缆、照明等设施； c、供排水设施； d、工作人员行走通道； e、测量装臵；
注浆工艺主要取决于隧道所处地层的土质，对 于天津这种软土地层，地下水位高，土质的含水量
基本饱和，一般采用一次性注浆，防止土体塌陷。
在推进时盾尾空隙形成的同时应立即进行压浆，
并保持一定的压力。
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盾构机测量及方向控制：
推进测量是为了使隧道误差在容许范围内，在
推进时使拼装好的衬砌和盾构机保持在设计位臵上， 并及早掌握其偏差，及时纠正。 对于盾构姿态和衬砌位臵测量，可由人工在每 环推进中或结束后进行测量，并将结果在下一环推 进之前反馈给施工管理人员和盾构司机。但这种方 法不能使施工人员随时了解盾构的现状。
b、在盾构推进施工前，根据施工组织设计中
的平面布臵，设臵场区道路、管片堆放区、渣土临
时堆放区、防水胶条烘干房、钢结构加工区域等，
铺设水管、电缆、排水设施、布臵场地照明等。
c、场内设臵行车或其他起吊和运输设备（包括 水平和垂直运输）、渣土倒运设备等。 d、地面制浆设备的安装，并配有堆放原材料 的仓库、及拌浆间。 e、配备有两个电源的变电所供盾构施工用电，
进 洞 准 备 工 作
（三）、施工组织
1、施工准备
技术准备：
a、盾构段车站施工图纸、有关设计文
件的熟悉及审查。根据车站设计图纸布臵盾构
初始掘进工作井，并进行盾构施工平面图设计。
b、了解地形、地质情况（地形平面图、
地质勘查报告等），提前制定解决盾构掘进过 程中可能遇到的各种问题的方案。
物资准备： a、施工材料的准备 包括主要施工材料：如预制管片、连接 螺栓、防水材料、注浆材料、密封油脂等；辅
盾 构 基 座 安 装 手 孔 封 堵 嵌 缝
盾 构 吊 装 调 试 隧 道 井 接 头 处 理
封 门 凿 除
盾 构 机 出 洞
盾 构 机 试 推 进
盾构机推进 管片拼装 同步注浆 姿态测量 盾 构 机 调 头 施 工
隧道测量
盾 构 机 拆 除
同上行线
下 行 线 施 工
盾 构 机 进 洞
封 门 凿 除
土仓内土压力一般通过装臵在密封土仓内的
土压计检测读出，通常较为合适的土压力P0范围是：
（水压力+主动土压力）<P0<（水压力+被动土压力） 施工中按照招标文件提供的地质情况及隧道埋 深情况，从理论上计算切口的平衡压力值，并且在 100m时推进过程中逐步调整，并综合分析后以最优
的平衡压力值进行施工。
目前国内主要还是应用一些常规测量手段来完
成： a、坡度板是目前盾构施工中能使施工人员直接 读出盾构纵坡、转角值的测量工具。 b、通过用钢尺测量盾构机两腰部的千斤顶的行 程可估算盾构平面转角及纠偏效果。
c、用水准仪测得盾构轴线两点，可算出盾构 纵坡及高程偏差值。 d、用激光经纬仪直接读出激光打在盾构前、 后靶上读数，可算出盾构的切口、举重臂、盾尾三 个中心平面与高程偏离设计轴线值。
18
聚合物砂浆 或密封胶
节点1
47.63
防水橡胶条详图
198 221.9
管片防水示意图
194.88
224.97
弹 性 密 封 垫
管片拼装、整圆： 管片拼装是建造隧道的重要工序之一，管片拼 装后形成隧道，所以拼装质量直接影响工程的质量。 隧道衬砌由六块（3块标准块+2块邻接块+1块 封顶块）预制钢筋混凝土管片拼装而成。成环形式
盾构掘进机构造图
盾构始发 井
10.1.1 衬砌结构的作用
在施工阶段作临时支撑用，并承受盾构千斤顶
顶力及其它施工荷载。
竣工后，作为永久支护结构，承受水、土压力。 防止泥砂、水渗入，满足使用要求。 过去，在外层装配式衬砌结构内现浇混凝土内
衬，这对于隧道防水，修正施工误差，内装饰 具有一定的作用。但现在已不采用。
推进出土量的确定： 在施工过程中，应根据实际的地面变形值 来调节出土量，以满足规范要求。盾构推进出 土量控制在98%～100%之间。 推进速度值的设定： 盾构推进速度设定时必须考虑地质条件、
地面建筑物影响以及施工进度等因素。当遇到
砂性土或地面有建筑物时推进速度应减慢。
盾构轴线及地面沉降量控制：
在施工时，盾构轴线控制偏离设计轴线不得大