手掘式盾构施工法
复杂条件下盾构施工技术(1)-选型及砂卵石地层
盾构选型中的地质因素： 广州地铁沿线的工程地质、水文地质条件比较复杂,其中最重要的特点是工程范围内的岩土均一性差,物理力学特性差异大。地铁围岩既有十分松软富水的淤泥质土、中细沙层,又有较坚硬的砂砾岩、花岗片麻岩、混合岩,以及介于上述两类岩土之间具不同风化程度的软塑～ 硬塑状粘性土层。软硬相间的红色砂泥岩是地铁隧道施工的主要地层。因此选择用于广州地铁施工的盾构时,要求它必须有与上述地质条件相匹配的性能。
7
转速控制 （微调性）
好
差
好
A:由于变频，可控制转速和进行微调 B:由于采用离合器，不能实现无级调速 C:控制液压泵排量，可控制转速和进行微调
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噪音
小
小
大
C:液压系统的噪音一般大于电动机系统
9
盾构内 温度
低
较低
较高
C:液压系统功耗大，故温度较高
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维护保养
易
易
较困难
B:维护保养工作较少 C:液压系统的维护和保养一般较复杂，要求较高。
3．盾构机选型的其它条件 除了地质条件以外的盾构机选型的制约条件还很多，如工期、造价、环境因素、基地条件等。 工期制约条件 因为手掘式与半机械式盾构机使用人工较多，机械化程度低，所以施工进度慢。其余各类型盾构机因为都是机械化掘进和运输，平均掘进速度比前者快。 造价制约因素 一般敞口式盾构机的造价比密闭式盾构机低，主要原因是敞口式盾构机个象密闭式盾构机那样有复杂的后配套系统，在地质条件允许的情况下，从降低造价考虑，宜优先选用敞口式盾构机。 环境因素的制约 敞口型的盾构机引起的地表沉降大于网格式盾构，更大于密闭式的掘进机。
盾构类型与颗粒级配的关系
一般来说，细颗粒含量多，碴土易形成不透水的塑流体，容易充满土仓，在土仓中可以建立压力，平衡开挖面的土体。粗颗粒含量高的碴土塑流性差，实现土压平衡困难。 盾构类型与颗粒级配的关系详见下图，图中蓝色区域为淤泥粘土区，为土压平衡盾构适应范围，绿色区域为粗砂、细砂区，即可使用泥水盾构，也可经土质改良后使用土压平衡盾构，黄色区域为卵石砾石粗砂区，为泥水盾构适用的颗粒级配范围。
盾构法施工主要施工步骤
盾构法施工主要施工步骤为：
1．在盾构法隧道的起始端和终结端各建一个工作井，城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井；
2．盾构在始发工作井内安装就位；
3．依靠盾构千斤顶推力(作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上)将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出；
4．盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土(泥)和安装衬砌管片；
5．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；
6．盾构进入到达工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。
盾构掘进由始发工作井始发来源到隧道贯通、盾构机进入到达工作井，一般经过始发、初始掘进、转换、正常掘进、到达掘进五个阶段。
盾构掘进控制的目的是确保开挖面稳定的同时，构筑隧道结构、维持隧道线形、及早填充盾尾空隙。
因此，开挖控制、一次衬砌、线形控制和注浆构成了盾构掘进控制"四要素"。
盾构正常掘进施工方案
盾构正常掘进施工方案隧道盾构是一种较新的隧道掘进方法，其主要特点是可以在不影响地表上方的交通和建筑物的情况下进行施工。
下面我将介绍一种正常的盾构掘进施工方案。
一、前期准备工作1.资料准备：收集地质勘探、建筑线路图、地下管线及电缆图等相关资料，了解隧道所处地层的情况及潜在风险。
2.设计方案：根据资料分析，制定施工方案及应对措施，确保施工过程安全可行。
3.施工准备：采购所需设备、材料和劳动力，为隧道施工做好充分准备。
二、地面工程施工1.准备工作：清理现场周围的建筑物、道路和设施，确保施工区域的空旷和安全。
2.配套设施施工：施工现场搭建工地办公室、仓库、生活区及施工设备（如起重机、吊篮等）。
3.排水系统施工：建立地下水排水系统，排除地下水对隧道施工的干扰。
4.钢筋混凝土工程施工：按照设计图纸进行施工，确保地面结构的牢固和稳定。
三、盾构机安装与调试1.盾构机运输：将盾构机运输到施工现场，并组装安装好各个部件。
2.盾构机调试：调试盾构机的各个动力、控制和传感系统，确保机器正常运行。
四、施工过程1.盾构机掘进：启动盾构机，开始隧道的掘进工作。
盾构机在地下逐渐推进，同时进行土层开挖和掏护壁槽。
2.泥浆处理：通过系统的泥浆处理设备将隧道掘进中产生的泥浆进行处理和回收，以确保施工现场环境的清洁和安全。
3.涌水处理：如果在施工中遇到地下水涌入的问题，根据预测和实际情况，采取相应的涌水处理措施，保障施工的正常进行。
4.盾构机掘进过程中的监测：通过监测系统实时监测盾构机的运行状态、地层变化以及周围建筑物的变形情况，及时发现问题并采取措施进行处理。
5.施工安全：遵守相关安全操作规范，确保施工现场的安全和工人的身体健康。
五、隧道出口处理1.出口使准备：对隧道出口进行施工准备工作，包括挖掘出口净空、加固洞口和施工道路等。
2.盾构机出洞：当盾构机到达预定的位置后，停止掘进并进行出口整修，然后盾构机从洞口退出。
六、施工结束1.清理工作：清理施工现场，恢复施工前的环境状态。
盾构开挖方法及施工管理
盾构开挖方法及施工管理
盾构开挖方法及施工管理
一、盾构开挖方法
1.敞开式开挖
手掘式及半机械式盾构均为敞开式开挖。
这种方式适用于地质条件好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施时能维持稳定的情况。
其开挖程序一般是从顶部开始逐层向下挖掘。
若土质较差，还可以借助支撑千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。
根据其切口长度，每环可分几次开挖和推进。
2.网格式开挖
网格式开挖由网格梁与隔板将开挖面分成许多格子。
开挖面的支撑作用时由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力产生的。
当盾构推进时，克服这项阻力，土体就从格子里呈条状挤出来。
要根据土的性质，调节网格的开挖面积。
采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回之后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此施工时要防止盾构后退。
3.挤压式开挖
全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对土层有较大的扰动，。
盾构法施工工艺流程
盾构法施工工艺流程盾构法是一种现代化的地下隧道施工方法，它以其高效、安全、环保等优点，被广泛应用于城市地铁、交通隧道等工程建设中。
盾构法施工工艺流程的合理性和严谨性直接影响着工程的质量和进度。
下面将详细介绍盾构法施工工艺流程的主要步骤。
首先，盾构法施工的第一步是现场准备工作。
在这一阶段，施工人员需要对施工现场进行勘察和测量，确定隧道的位置、长度和深度等参数，同时还需要进行地质勘探，了解地层情况，为后续的施工工作提供必要的数据支持。
接下来是盾构机的安装和调试。
盾构机是盾构法施工的核心设备，它的安装和调试工作至关重要。
在安装过程中，施工人员需要严格按照设备厂家提供的安装说明进行操作，确保设备安装牢固、稳定。
在调试阶段，需要对盾构机的各项功能进行检查和测试，确保设备能够正常运行。
然后是盾构机的掘进施工。
在进行盾构机掘进施工时，需要根据地质勘探数据和现场地层情况，合理确定掘进参数，包括推进速度、土压平衡、注浆压力等。
同时，还需要对盾构机进行实时监测，及时调整施工参数，确保施工的安全和高效。
在盾构机掘进的同时，还需要进行地质灾害防治和支护工作。
地质灾害是盾构法施工中常见的风险之一，为了保障施工安全，需要对地质灾害进行监测和预警，并采取相应的防治措施。
同时，还需要对隧道进行支护，包括初期支护和二次衬砌，确保隧道结构的稳定和安全。
最后是隧道的内部装修和设备安装。
在盾构法施工完成后，需要对隧道进行内部装修和设备安装工作，包括路基、排水系统、通风系统等。
这一阶段的工作需要根据设计要求进行，确保隧道的功能完善和使用安全。
综上所述，盾构法施工工艺流程包括现场准备、盾构机安装调试、掘进施工、地质灾害防治和支护、隧道内部装修和设备安装等多个环节，每个环节都需要严格按照规范和要求进行操作，确保施工的质量和安全。
只有这样，才能保障工程的顺利进行和成功完工。
盾构法施工
第 6 章盾构施工技术第一节概述一、基本原理盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。
先在隧道的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。
盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。
盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌、再传到竖井或基坑的后靠壁上。
●盾构是进行土方开挖、正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具●盾构是一个既能支承地层压力，又能在地层中推进的钢筒结构●钢筒的前面设置各种支撑和挖土装置钢筒的中段周圈内安装顶进千斤顶钢筒的尾部可安置数环隧道衬砌●盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧道及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
二、国外盾构施工技术发展概述1. 人工开挖盾构的发明世界上第一条人工开挖盾构隧道是由Mare Brunel和他的儿子—起在伦敦泰晤士河下建成的。
该盾构呈矩形（11.6m宽，7m高），总共只有366m长的隧道耗时20年左右，曾经历很大困难，出现过五次以上涌水。
1869年，James Henry Greathhead采用圆形敞开式盾构在泰晤士河下再建了一条外径为2.18m的行人隧道，该隧道衬砌是铸铁管片，隧道在不透水的粘土层中掘进，无地下水威胁，因此进展相当顺利。
1886年，Greathead在建造伦敦地铁时首次使用了压缩空气盾构，解决了在含水地层中修建隧道的问题。
2.机械化盾构的问世1876年：第一台机械化盾构的专利出现。
第一台机械化盾构的设想是用由几块板构成的半球状刀盘旋转切削土体，然后靠径向转动的土斗将切削下来的土体运到皮带输送机上。
1896年，J．Price的专利比第一台盾构有较大改进，刀盘由若干轮辐构成，电动驱动由长轴传递，其外形也与现代盾构较为接近。
早期的盾构技术在英国发明并得到发展并不是偶然的事件，由于19世纪和20世纪上半叶，英国是全球最强盛的工业化国家，而对隧道掘进来讲，伦敦的粘土可说是地球上较理想的土层，因此，由当时最发达的国家率先在较理想的土层中发展盾构技术是合乎技术发展的逻辑的。
盾构施工工法大全
第五章盾构法施工第一节概述盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。
盾构是与隧道形状一致的盾构外壳内，装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌机构等部件的隧道开挖专用机械。
采用此法建造隧道，其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制。
近年来由于盾构法在施工技术上的不断改进，机械化程度越来越强，对地层的适应性也越来越好。
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，地质又复杂时，用明挖法建造隧道则很难实现。
而盾构法施工城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。
此外，在建造水下公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往以其经济合理而得到采用。
盾构法是一项综合性的施工技术。
盾构法施工的概貌如图5－1所示。
构成盾构法的主要内容是：先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。
盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。
盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。
盾构是一个能支承地层压力，又能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形及其他特殊形状的钢筒结构，其直径稍大于隧道衬砌的直径，在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置，在钢筒中段周圈内安装顶进所需的千斤顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳体，在盾尾内可以安置数环拼成的隧道衬砌环。
盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧道及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
盾构是进行土方开挖正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具，它还需要其它施工技术密切配合才能顺利施工。
主要有：地下水的降低；稳定地层、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施；隧道衬砌结构的制造；地层的开挖；隧道内的运输；衬砌与地层间的充填；衬砌的防水与堵漏；开挖土方的运输及处理方法；配合施工的测量、监测技术；合理的施工布置等。
盾构法基础PPT课件
盾构法隧道工程的基本概念可以从其施工过程来理解
其主要施工过程为：
①在盾构隧道的始发端和到达端各修建一个竖井；
②盾构在始发竖井内安装就位；
管片衬砌
③依靠千斤顶（作用在已拼装好的衬砌环上），将盾构从
始发竖井内始盾发构；机向预订的方向掘进。
④盾构在地层中沿着设计轴线掘进，同时不断出土和安装
衬砌管片环，并及时向盾尾空隙内注浆，防后止配地层套下设沉备；
盾构管片 送泥浆管
增压器
排泥水管
2007年9月27日
普通盾构简介
手掘式盾构
挤压式盾构
2007年9月27日
半机械式盾构 机械式盾构
平衡式盾构简介
局部气压盾构
在机械盾构支承环前边设置隔板，使切口与隔板间形成密闭舱， 密闭舱内充满压缩空气，达到稳定开挖面土体的作用。
土压平衡盾构 在挤压或切削盘的后面装置一储存土体的密闭舱，密闭舱内 充满土体，适当压力与开挖面土压平衡。（螺旋输送机出料 速度与盾构顶推和刀盘旋转速度相匹配，可形成一定土压） 适用于粘性土、砂和含石头的砂砾土层。
⑤盾构进入到达端竖井后拆除。
2007年9月27日 点击
盾构隧道施工示意图
退回
盾壳
刀盘
盾构的组成
2007年9月27日
盾构的基本装置
退回
盾构适用的地质条件
盾构机种类 半机械式盾构
单一土质 软土 硬质土
土砂 复合土质
闭胸式盾构
机械式盾构
土压式盾构
泥水式盾构
加泥土压式盾构
应付岩石盾构 （泥水式或土压式） TBM（封闭式）
顶推装置
退回
刀盘 土压
2007年9月27日
土压平衡式盾构
盾构施工
盾构施工一、一般规定（1）盾构法是地下掘进和衬砌同时施工，同时推进（2）施工准备：盾构施工工艺、盾构类型、布设管片生产、及地下地面生产辅助设施等应根据设计要求和工程情况确定（3）钢筋混凝土管片生产应符合规范规定，还应：✧模具及钢筋骨架验收合格✧经过试验确定混凝土配合比普通混凝土坍落度不宜大于70mm水、水泥、外掺剂用量偏差应控制在±2%粗、细骨料用量允许偏差为±3%✧混凝土表面保护层较大时，应设置防表面混凝土收缩的钢筋网片✧混凝土振捣密实，且不得碰钢模芯棒、钢筋、钢模及预埋件等，外弧面收水时应保证表面光洁、无明显收缩裂缝✧管片养护应根据情况选用蒸汽养护、水池养护或自然保护（4）在脱模、吊运、堆放等过程中，应避免碰伤管片（5）管片应按拼装顺序堆放✧管片粘贴防水密封条前应将槽内清理干净；✧粘贴应牢固、平整、严密，位置准确，不得有鼓起、超长和缺口现象；✧粘贴后应采取防雨、防潮、防晒措施（6）盾构进、出工作井施工规定：✧土层不稳定时，需对洞口土体进行加固，盾构进出工作井应对洞口加固土体进行检查✧拆除封门，盾构尽快推入土中，避免正面图层暴露时间过长✧洞圈及管片外壁之间应及时安装洞口止水密封装置✧ 盾构掘进的前50~~100环内，应加强管道轴线测量和地层变形测量；并根据施工情况，调整和优化下阶段的掘进作业要求✧ 盾构进接收井阶段，应降低正面压力，拆除封门时应停止推进；封门拆除后盾构应尽快推进和拼装管片，并及时封闭洞圈间隙✧ 盾构进接受工作井前100环应进行轴线、洞门中心位置测量，根据测量情况及时调整（7）盾构掘进规定：✧ 根据盾构机类型，采用相应的开挖面稳定方法，确保前方土体稳定✧ 盾构掘进轴线按设计要求控制，每掘进一环应对盾构姿态、衬砌位置进行测量✧ 掘进中逐步纠偏，采用小角度纠偏✧ 推进千斤顶的编组：根据底层情况、设计轴线、埋深、盾构机型确定✧ 盾构参数和掘进速度：根据地质、埋深、地面建筑设施及地面隆沉值确定进始发工作入土前50~~100环 拆始发工作井封门 封门拆除后 拆接受工作井封井接受工作井前100环 检查并加固洞口土体 盾构快速入土 加强轴线和底层变形测量，下阶段掘进优化 轴线、洞口中心位置测量，调整掘进 盾构停止掘进 快速掘进，及时封闭洞圈间隙✧掘进中遇到停止推进且间隙时间较长时，应采取开挖面稳定措施；在拼装管片或停歇时应采取防止盾构后退措施✧推进中盾构旋转角度偏大时，应采取纠正措施✧合理选择土方输送方式及机械设备✧贯通测量：掘进每达到1/3管长时，对已建部分测量不少于一次；曲线管道增加测量✧根据盾构类型和施工要求做好各项施工、掘进、设备和装置运行的管理工作（8）掘进中遇到下列情况，应停止掘进：✧盾构位置偏离设计轴线较大✧管片严重破碎和渗漏水✧盾构前方开挖面发生坍塌或地表隆沉严重✧遭遇地下不明障碍物或意外的地质变化✧盾构旋转角度过大，影响正常施工✧盾构扭矩或顶力异常（9）管片拼装规定：✧管片下井前进行防水处理，管片与连接件应有专人检查，配套送至工作面，拼装前检查管片编号✧千斤顶顶出长度应满足管片拼装要求✧拼装前应清理盾尾底部，并检查拼装机是否运转正常；拼装机旋转式，操作人员应退出管片拼装作业范围✧每环中的第一片拼装准确，自上而下，左右交叉一次拼装，最后封顶成环✧逐块初拧管片环向和纵向螺栓，成环后换面应平整，管片脱出盾尾后应再次复紧螺栓✧拼装时保持盾构姿态稳定，防止盾构后退、变坡变向✧拼装成环后应进行质量检测、并记录填写报表✧防止损伤管片防水密封条、防水涂料机衬垫，有损伤或挤出、脱槽、扭曲时，及时修补调换✧防止管片损伤，并控制相邻管片间环面平整度、整环管片的圆度、环缝及纵缝的拼接质量，所有螺栓连接件应安装齐全并及时检查复紧（10）盾构掘进中应采用注浆以利于管片衬砌结构稳定，注浆规定：✧根据注浆目的选择就爱浆液材料，浆液配合比应根据实验确定；沉降量要求较高的工程不宜用惰性浆液✧同步注浆时，注浆作业应与盾构掘进同步，及时充填管片脱落后盾尾形成的空隙，并根据变形监测控制好注浆压力和注浆量✧注浆量控制宜大于环形空隙体积的150%,压力宜为0.2~~0.5Mpa；并宜多空注浆；注浆后及时封闭注浆孔✧注浆前对注浆孔、注浆管路和设备进行检查；注浆结束及时清洗管路及注浆设备（11）盾构法施工及环境保护的监控内容：✧地面隆沉、管道轴线检测、地下管道保护、地面建筑物变形测量✧特殊要求时，进行滚到结构内力、分层土体变位、空隙水压力（12）对已成型管道轴线和地表变形监测：测量项目测量工具测点布置监测频率地面变形水准仪每5m设一个监测点，每30m设一个检测断面；必要时加密盾构前方20m、后方30m，监测2次/d；盾构后方50m，监测1次/2d；盾构后方＞50m，监测1次/7d管道轴线水准仪、经纬仪、刚尺每5~~10环设一个监测断面工作面后10环，监测1次/d；工作面后50环，监测1次/2d；工作面后＞50环，监测1次/7d；（13）按设计要求做现浇混凝土二次衬砌；二次衬砌前应隐蔽验收合格，并应符合下规定：✧所有螺栓应拧紧到位，螺栓与螺栓孔之间的防水垫圈无缺漏✧所有预埋件、螺栓孔、螺栓手孔等进行防水、防腐处理✧管道如有渗漏水，应及时封堵处理✧管道封装接缝应进行镶嵌处理✧管道内清理干净，并进行防水层处理（14）现浇混凝土二次衬砌规定：✧衬砌的断面形式、结构形式、构造、变形缝位置和厚度符合设计要求✧钢筋混凝土施工符合国家标准✧初砌分次浇筑成型时，应“先下后上、左右对称、最后拱顶”✧下拱式非断面衬砌时，应对无内衬部位的一次衬砌管片螺栓手孔封堵抹平（15）全断面的钢筋混凝土二次衬砌，宜采用台车滑模浇筑，施工规定：✧结合钢拱模板的强度、刚度，应能承受泵送混凝土的荷载和辅助振捣荷载，并应确保台车滑模在卸载、移动、安装等施工条件下不变形✧使用前模板表面应清理并均匀涂刷混凝土隔离剂，安装应牢固，位置正确，与已浇筑完成的内衬搭接长度不宜小于200mm，另一端面封堵模板与管片的缝隙应封闭；台车滑模应设置辅助振捣✧钢筋骨架焊接应牢固，符合设计要求✧采用和易性良好、坍落度适当的泵送混凝土，泵送前不能离析✧衬砌应一次浇筑成型，并符合要求：泵送导管应水平设置在顶部，插入深度宜为台车滑模长度的2/3，且不宜小于3m混凝土浇筑应左右对称、高度基本一致，并应视情况采取辅助振捣泵送压力升高或顶部导管管口被混凝土埋入超过2m时，导管可边泵送边缓慢退出；导管管口至台车滑模端部时，应快速拔出导管并封堵混凝土达到规定的强度即可拆模；拆模和台车滑模移动时不得损伤已浇筑混凝土混凝土缺陷应及时修补二、盾构组成与分类1、盾构的组成（1）切削环位于盾构壳体前部，其前面为挖土工作面，对工作面具有支撑作用；还可以作为保护罩，在环内安装挖土设备或人工挖土出土切削环长度：L1=D/tanαα——突破与地面所成夹角，一般取45°大直径手挖盾构一般设有水平隔板，其切削环长度：L1=D/tanαH——平台高度，即工人工作需要的高度，通常不大于2000mm (2)支撑环支撑环位于盾构壳体中部，环内安装液压千斤顶等推进装置支撑环长度：L2=W1+C1W1——千斤顶长C1——余量，通常取200~~300mm(3)盾尾盾尾一般由外壳钢板延长构成，其末端设有密封装置。
盾构开挖方法及施工管理
盾构开挖方法及施工管理一、盾构开挖方法1.敞开式开挖手掘式及半机械式盾构均为敞开式开挖。
这种方式适用于地质条件好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施时能维持稳定的情况。
其开挖程序一般是从顶部开始逐层向下挖掘。
若土质较差，还可以借助支撑千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。
根据其切口长度，每环可分几次开挖和推进。
2.网格式开挖网格式开挖由网格梁与隔板将开挖面分成许多格子。
开挖面的支撑作用时由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力产生的。
当盾构推进时，克服这项阻力，土体就从格子里呈条状挤出来。
要根据土的性质，调节网格的开挖面积。
采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回之后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此施工时要防止盾构后退。
3.挤压式开挖全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对土层有较大的扰动，在考虑施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。
局部挤压施工时，要严格控制出土量，以减少和控制地表变形。
全挤压施工时，盾构把四周一定范围内的土体挤压密，由于只有上部有自由面，所以大部分土体被挤向地表，部分则挤向盾尾及盾构下部，建筑空隙自然得到充填。
4.机械切削开挖使用机械式盾构进行开挖，它适用于各类土层，尤其适用于极易坍塌的砂性土层的长隧道，可连续掘进挖土。
由旋转刀盘切削产生的渣土经过刀盘上的预留槽口进入土舱，提升和流入漏斗后，在通过传送带运人出土车。
目前采用的泥水加压盾构、土压平衡盾构是这种开挖方式的典型例子。
二、施工管理1.土压平衡式盾构土压平衡式盾构的施工管理是通过排土机构的机械控制方式进行，这种排土机构可以调整排土量，使之与挖土量保持平衡，以避免地面沉降或对附近构筑物造成影响。
2.加泥式或加泥浆式盾构加泥或加泥浆式盾构为了确保开挖面的稳定，在盾构推进时进行排土量管理和土压管理。
排土量管理以使掘进量和排土量之间取得平衡为目的；土压管理以通过土压计测出密封舱内的泥土压力来保持土压力平衡为目的。
3.加水式盾构加水式盾构施工法的开挖面稳定管理有两种方式：一是不间断地掌握盾构掘进中的掘土量和排土量之间的关系，从而将密封舱内的切削土的积存量保持在最佳状态的排土率管理；二是保证同地下水压力取得平衡的附加水压力管理。
盾构法施工方法加固方案及强度计算
(b)刀盘正面的侧向土压力
(4)盾构在地层中沿设计轴线推进，在推进的同时不 断出土和安装衬砌管片； (5)及时的向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和 固定衬砌环的位置； (6)盾构进入终端工作井并被拆除，如施工需要，也 可穿越工作井再向前推进。
碴土储舱和料斗 龙门吊车
泥浆处理设备
车站
竖井
皮带运输机
盾构机
电瓶车 斗车 泥浆注入车 管片运输车螺旋输送机
盾构法施工方法、加固方案及强度计算
一、概述
盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进，在护盾 的保护下，在机内安全的进行开挖和衬砌作业，从 而构筑成隧道的施工方法”。 其施工主要步骤为： (1)在盾构法隧道的起始端和终端各建一个工作井； (2)盾构在起始端工作井内安装就位； (3)依靠盾构千斤顶推力将盾构从起始工作井的墙 壁开孔处推出。
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D
CutD 2
式中 Cu ——加固前土体地粘结力； Cut ——加固后土体地粘结力； H ——上覆土体的高度；
sin 1 t
D
抗滑移的安全系数K2
K2
M M
1.5
2．盾构的掘进 (1)盾构千斤顶总推力与刀盘扭矩计算 ①土压平衡式盾构 a．盾构千斤顶总推力 推进土压平衡式盾构所需克服的阻力有：
泥水加压式盾构按泥浆系统压力控制方式可分为 直接控制型(日本型)和间接控制型(德国型)两种 基本类型。 ①直接控制型(日本型)泥水加压式盾构的泥浆压 力控制由一套自动控制泥浆平衡的装置来实现。
清水槽
P1 泥浆调整槽
盾构掘进施工主要工艺
第一节盾构掘进施工主要工艺1、盾构始发与到达掘进技术1.1 始发掘进所谓始发掘进是指利用临时拼装起来的管片来承受反作用力，将盾构机推上始发台，由始发口贯入地层，开始沿所定线路掘进的一系列作业。
本工程中每台盾构机都要经过两次始发掘进，第一次是盾构机组装、调试完后从三元里站始发，第二次是盾构机通过广州火车站后二次始发。
1.1.1 始发前的准备工作（1）始发预埋件的设计、制作与安装盾构机始发时巨大的推力通过反力架传递给车站结构，为保证盾构机顺利始发及车站结构的安全，需要在车站的某些位置预埋一些构件。
同时盾构机盾尾进入区间后为减小地层变形需要立即进行回填注浆，为了防止跑浆也需要在车站侧墙上预埋构件以实现临时封堵。
三元里车站始发预埋件大样及预埋位置如图：隧盾-施组-SD01、02所示。
（2）洞门端头土体加固三元里车站隧道端头上覆2米厚〈8〉类土（岩石中等风化带），开挖后侧壁基本稳定。
始发前不对端头进行加固。
（3）端头围护桩的破除始发前需要对洞门端头围护桩予以拆除，确保盾构机顺利出站。
三元里站端头围护桩厚1.1米，洞门预留孔直径6.62米。
计划对围护桩进行分块拆除如图7-1-1。
环形及横向拉槽宽度50cm，竖向拉槽宽度20cm，竖向槽沿围护桩接缝凿除。
盾构机推进前割断连接钢筋，拉开钢筋砼网片，清理石碴并处理外露钢筋头，避免阻挂盾壳。
围护桩拆除后，快速拼装负环管片，盾构机抵拢工作面，避免工作面暴露太久失稳坍塌。
拉槽图7-7-1 凿除分块示意图1.2 盾构机始发流程盾构机始发前首先将反力架连接在预埋件的位置，吊装盾构机组件在始发台上组装、调试；然后安装400宽的负环钢管片，盾构机试运转；最后拆除洞门端墙盾构机贯入开挖面加压掘进。
盾构机始发流程见下图：盾构机始发时临时封堵操作工艺流程如下：盾构机通过后临时封堵防止跑浆原理如图：隧盾-施组-SD03。
1.3 盾构机始发掘进（1）试验段掘进1）三元里站试验段掘进从三元里站起前100米隧道作为掘进试验段，通过试验段掘进熟练掌握在不同地层中盾构推进各项参数的调节控制方法，掌握管片拼装、环形间隙注浆等工艺。
盾构法的施工步骤及应用
盾构法的施工步骤及应用盾构法是应用于地下工程中的一种特殊的施工方法，它的基本原理是利用盾构机来推进和掘进地下隧道。
盾构法的施工步骤主要包括前期准备、盾构机的组装和调试、施工过程、施工完成等。
下面我将详细介绍盾构法的施工步骤及应用。
盾构法施工步骤：1. 前期准备：确定施工地点及工程要求，进行土壤勘察和地质探测，评估地层情况并设计盾构机的参数。
同时制定施工方案，包括施工路线、预计施工时间及工期安排。
2. 盾构机的组装和调试：将盾构机运至施工现场，并进行机械组装和调试，确保各个系统的正常运行。
这包括控制系统、推进系统、排土系统等的安装和调试。
3. 施工过程：在实际施工前，先进行预控开挖，即通过其他方法在地下开凿一个较大的空间，为盾构机提供足够的施工空间。
然后，启动盾构机，推进盾构机向前掘进。
在掘进过程中，盾构机会同时进行掘进和支护，以确保隧道的稳定性。
同时，通过控制盾构机的推进速度、土壤的排出和同步注浆，以及监测地下的沉降情况等，来保证施工过程的安全和稳定。
4. 施工完成：当盾构机掘进至目标点时，施工即可结束。
在完成施工后，需要进行隧道的修补和补充支护工作。
同时，对盾构机进行检修和保养，以备下次使用。
盾构法的应用：1. 地铁、轨道交通项目：盾构法常被应用于地铁、轨道交通等地下隧道的施工。
由于盾构法具有控制沉降、减少地面开挖的优势，可以有效降低对地面交通和建筑物的影响。
2. 城市供水、给排水系统：在城市供水、给排水系统的建设中，盾构法可以用于隧道的施工。
通过盾构法施工的隧道可以连接不同地点的供水和排水设施，提高城市的供水和排水效率。
3. 河道、海底隧道：在河道和海底的隧道工程中，盾构法也被广泛应用。
由于河道和海底的地质条件较为复杂，盾构法可以更好地应对地下水压力和软弱地层等问题，确保施工的安全和稳定。
4. 管道工程：在城市的管道工程中，盾构法可以用于铺设各种管道，包括自来水管道、天然气管道等。
盾构法可以减少地面开挖，降低对居民生活的影响，提高施工效率。
铁路工程：盾构施工法
铁路工程：盾构施工法
盾构施工法
（一）盾构的类型
按开挖方式：手掘式盾构、半机械式盾构、机械式盾构。
按开挖面的支护方式：无固定支护式盾构、固定机械支护式盾构、工作面近旁带有气压室的盾构、泥水加压式盾构、土压式盾构。
（二）盾构法施工
1.推进时应注意以下问题（了解）：
（1）推进时，正确地使用所需台数和必要位置的千斤顶，使之产生推力，按设计的线路方向行走或进行必要的纠偏。
（2）不应使开挖面的稳定受到损害。
一般是在开挖后立即推进，或在开挖的同时进行推进。
衬砌组装完成后，应立即进行开挖或推进。
（3）不应使衬砌等后方结构受到损害。
推进时应根据衬砌构件的强度，尽力发挥千斤顶的推力作用。
（4）为使盾构能在计划路线上正确推进，预防偏移、偏转及俯仰现象的发生，盾构隧道施工前，应在地表进行中线及纵断面测量，以便建立施工所必需的基准点。
2.盾构法的衬砌防水
衬砌防水分为密封、螺栓孔防水、嵌缝三种。
根据使用目的的不同，有时只采用密封，有时三种措施同时采用。
盾构掘进施工方案
盾构掘进施工方案一、前言盾构掘进是现代化地下隧道施工的一种方法，通过利用盾构机自身的推进力和掘进机械的掘进力，在地下进行隧道的开挖和支护。
本文档将详细介绍盾构掘进的施工方案，包括施工流程、工序安排、施工措施和安全管理等内容。
二、施工流程1.剖析工程地质条件：通过对工程所在地的地质勘察资料进行剖析，了解地质构造、地层特征和地下水情况等。
2.确定盾构机选择和参数：根据工程的地质条件和设计要求，选择适合的盾构机型号，并根据施工要求确定盾构机的相关参数。
3.施工准备工作：包括场地平整和清理、盾构机的组装和调试、施工人员培训等。
4.开始掘进：盾构机开始掘进，形成初始明洞。
5.地下管线的处理：在初始明洞形成后，对地下管线进行处理，确保盾构掘进不会对其产生不良影响。
6.后续施工工序：根据需求，进行衬砌施工、地下工程的接口处理等后续工序。
7.盾构机拆除：工程完工后，进行盾构机的拆除和回收。
三、工序安排1.盾构机组装和调试：确定盾构机的组装图纸和操作规程，按照规定的顺序进行盾构机的组装和调试工作。
2.掘进工序：包括掘进、推进、排土和支护等工作，按照施工方案和设计要求进行操作。
3.衬砌工序：在盾构机掘进完成后，进行衬砌施工，包括钢筋安装、混凝土浇筑等。
4.接口处理工序：处理地下工程的接口问题，确保各部分协调顺利。
5.其他辅助工序：根据具体施工情况，可能还需要进行地下排水、通风和照明等辅助工作。
四、施工措施1.地质勘察和预处理：通过地质勘察了解地质情况，并进行钻孔、灌浆等处理，以强化地层的稳定性。
2.盾构机的选择和参数调整：根据地质情况和设计要求选择盾构机，并进行相关参数的调整，以适应工程施工需求。
3.掘进速度控制：根据地层情况和盾构机的性能，合理控制掘进速度，避免过快或过慢带来的问题。
4.排土处理：盾构机掘进时产生大量土方，需要及时处理和清理，防止堵塞和环境污染。
5.施工安全管理：制定并执行安全管理制度，加强对施工过程中的安全风险的管理和预防。
盾构法施工方案
盾构法施工方案盾构法是一种在地下施工中使用的技术，它通过在隧道顶部安装盾构机，利用盾构机自身的推力来推动隧道的掘进，同时还可以进行衬砌的施工。
盾构法施工方案主要包括以下几个步骤：1. 准备工作：确定施工区域，并进行相应的勘察和测量工作，确定地下隧道的线路和测量的开始和结束点。
同时，还需要处理与施工相关的法律手续和各种许可证。
2. 钻孔准备：在地下开挖初始坑，用于盾构机的进入。
在这个阶段，还需要对施工区域进行加固措施，以确保施工的安全性。
3. 洞口和尾部结构施工：在开挖初始坑后，需要先进行隧道洞口和尾部结构的施工，包括隧道入口和出口的预制、钢筋加工和混凝土浇筑等工作。
4. 盾构机安装：将盾构机逐段组装起来，然后通过开挖初始坑将其安装到施工区域。
在安装过程中，要注意机器的水平度和垂直度，以确保机器能够准确地进行掘进工作。
5. 盾构机推进：开始盾构机的推进工作。
盾构机的推进是通过推进系统推动盾构机向前进。
推进时，盾构机同时进行掘进和衬砌工作，即在盾构机后面的切削面上进行地质钻探和土质去除，并在前进时进行隧道衬砌的施工。
6. 施工过程监控：在盾构机推进的过程中，需要通过监测系统对施工过程进行实时监控，包括地形、地质、地下水位和土壤变形等数据的收集和分析，以确保施工过程的安全性和有效性。
7. 施工结束与后续处理：当盾构机完成一定的推进距离后，需要进行临时出口的预制和尾部结构的施工，以确保隧道的完整性和稳定性。
在盾构机完成全部推进工作后，进行收尾工作，包括清理工地、拆解盾构机和回填隧道等。
以上就是盾构法施工方案的主要步骤。
在实际的施工中，根据具体的项目情况和地质条件，还需要根据实际情况进行调整和优化。
同时，在施工过程中要注意严格按照施工规范执行，并确保施工质量和安全。
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1、据说盾构法的设想是人们看到船蛆在木材上蛆孔，再用分泌物涂在孔的四周而想到的。
约在150年前，生于法国的布鲁诺尔，最早使用盾构法，1918年他在英国取得该施工法的专利，1823年布鲁诺尔用他自己的想法制成盾构，并施工了泰晤士河的水底隧道。
这条道路隧道的断面相当大（11.3*6.7），施工中遇到了坍方和水淹，加上隧道的损坏，当时处于难于进展的状态，从计划计划制定后花了18年才搞通。
他用的盾构有很多类似点，在盾构中间分成能互相独立推进的构格这一复杂的结构，和现在的盾构又有所不同。
当时的“盾构”型式是：什构中心装有旋转轴，在旋转轴上设置了用支架固定的刀盘，由刀盘的旋转开挖土层，此后英国美国和苏联对机械式盾构作了很多改进。
近年来日本开发了具有不同特点的盾构有：
1、泥水加压盾构
2、土压平衡盾构（A、削土加压式盾构B、加水式盾构C、加泥式盾构）
3、局部气压盾构
4、铰接盾构
下面为最遑研究的盾构施工技术
1、暗挖法车站施工法（1、插入梁法
2、半盾构法
3、管棚法）
2、先导盾构法（1、先导盾构降低地下水位法2、先导盾构化学注浆法）
3、建筑物防护法（1、托换基础法2、承压板临时支撑法）
4、自动化小断面盾构法
5、盾构隧道地下对接法
盾构法的特点：
1、除竖井外几乎无地面作业。
噪音、振动引起的公害小，对交通影响也小。
2、隧道的施工费用不受覆土量多少影响，适宜于建造覆土较深的隧道。
3、开挖、拼装管片、推进等作业能反复进行，施工管理较容易。
4、当隧道穿过河底或其它建筑物时，不影响施工。
5、只设法使盾构的开挖面稳定，则隧道越深，地基越差，土中影响施工的埋设物等越多，与明挖法相比，经济上，施工进度上越有利。
缺点：1、当覆土极浅时，开挖面稳定甚为困难，甚至不能施工。
要确保一定的覆土。
2、竖井中长期有噪声和振动，要有解决的措施。
3、在曲率半径较小的曲线段施工时，施工比较困难。
4、用气压施工时，周围有发生“缺氧”和枯井的危险，必须提出解决的办法。
5、不能完全防止以盾构正上方为中心的地表沉降。
调查和基本计划
施工沿线调查
盾构工程中进行调查是为了作出适当的规划，设计、施工、选定隧道的平面及纵断面线形、竖井位置、盾构机种及辅助的施工法等。
调查内容包括：施工位置选择、影响施工的障碍物、地形和地质等。
施工位置选择条件调查包括：隧道通过地区和周围的情况（住宅、学校、医院等），路面交通情况，土地利用率及河流、湖泊等情况。
在调查基础上，研究确定竖井位置、竖井周围防噪声和振动的办法、保护环境的措施等。
障碍物调查
影响施工的障碍物调查，包括地面和地下的建筑物，沿线的建筑、地下埋设物、井和枯井等内容。
对建筑物，要调查其规模，结构、基础、利用率等，这是盾构通过时按影响程度研究防护办法的原始资料。
对埋设物，要调查其种类、规模、埋置深度等，这是决定是否要移位、撤除等的原始资料。
调查井和枯井的目的，是为了防止在气压施工时压缩空气和缺氧的空气喷出。
地形和地质调查
地形和地质调查一般分为搜集整理现有资料，实地踏勘和钻孔、作标准贯入试验等，如下表所列，
地形调查一般以城市地面图为基础进行调查。
地质调查一般以50~100M为间距进行钻孔，测得构成地层的土的性质，N值、地下水位、孔隙水压。
含水砂层、自立性不良的砂层、松散的砂砾层，软弱的淤泥层是须特别加以注意的地层。
含水砂层和自立性不良的砂层，除须作土的物理力学试验外，还须作抽水试验和透水试验。
此外，还希望作进一步试验以掌握泥水、泥浆或高浓度泥浆在地层中的渗透情况。
在软弱的淤泥层施工时，选择盾构机种要用到地质调查的结果，因此对土的性质及数值须作仔细的调查。
如用气压法施工，因氧化作用使空气呈缺氧状态中，要防止缺氧空气从邻近的井或地下室喷出。
因此必须进行缺氧情况调查，调查范围一般为周围1000M。
基本计划
盾构隧道的平面线形和纵断线形，起始竖井、到达竖井、中间竖井等的选定，各企业都根据自己的标准，自行掌握。
一般而言，规程上地铁隧道平面线形的曲率半径须在160M以上，纵向坡度最大可为35/1000，最小为2/1000；
用盾构法施工时，考虑到盾构施工精度和隧道完成后列车的运营，应把平面线形的最小曲率半径定为盾构外径的40倍，因此，外径10M的复线盾构施工最小曲率半径为400M，外径7M单盾构最小曲率半径为300M。
隧道作下水道时，除考虑到自然落水纵向坡度应满足最小在1/1000到5/1000外，无特殊规定。
由于平面线形要尽可能利用道路下的空间，施工曲率小的弯道部分很多。
上下水道盾构施工的最小曲线半径为盾构外径的20~35倍，即5M级盾构施工的最小曲线半径为100M，4M级盾构的R为80M。
如果曲北半径更小，盾构施工必须有适当的保护措施。
衬砌
其构造：
盾构法隧道的衬砌应具有支承土压的能力和易于操作的绘声绘色形式。
因此，一般而言，结构由二层构成，第一层是推进时在盾尾内进行拼装的一次衬砌，第二层是在其内侧浇捣的二次衬砌。
一次衬砌在施工中起到支撑和承受盾构推力的作用，成环后成为永久性的结构。
一次衬砌一般采用的是施工迅速、安装容易的管片结构。
二次衬砌能常是用来加强管片防水，防锈的能力，并且
起到内部装修的作用，在地铁中还用来提高结构的刚度以此作为防振措施，因此均采用现浇砼。
但是根据以往的施工经验和随着有效接头防水材料的诞生，也有省略二次衬砌的，这样还可以缩小二次衬砌部分的开挖断面积而降低造价。
衬砌的分类：
1、钢筋砼管片（RC管片）
钢筋砼管片型式中，有箱型管片（或称中子型）和平板型管片。
箱型管片常用于大直径的隧道。
目前，日本的东京和大阪主要都采用这种型式。
在等量材料的条件下，与平板型管片相比，箱型管片能做到抗弯刚度大，管片之间便于连接。
因而，要有效地降低造价。
当然，当管片的背板厚度较薄、腔格偏大时，在盾构千斤顶作用下砼将会发生剥落，压碎等情况。
平板型管片也是日本目前常用的一种管片形式，它大多用于中小直径的隧道，在相等厚度条件下，其抗弯刚度及强度均大于箱型管片，有时，在大直径隧道内也采用该型式的管片，但主要用于地面荷载大，或者穿越地面建筑群时的隧道区段，用来抵搞较大的外荷载。
当管片的接头采用钢盒子型式时，其连接件费用较高，在地铁工程中并非能大量推广应用。
2、复合管片
复合管片常用于普通隧道的特殊区体段，如隧道与工作井的交界处，旁通道连接处，以及有特殊需要的区段等，有时也用于高水压条件下输水隧道等。
它的构成型式是：外周内弧面或外孤面采用钢板焊接，在钢壳内部用钢筋砼浇灌而成，形成由钢板和钢筋砼复合而成的管片。
它的优点是：强度大于RC管片，抗渗性能好，与铸铁管片相比，它具有上马快，抗压性，韧性高等优点。
但是，其耐腐蚀性差，造价也较高，无特殊要求时，不宜大量采用。
3、铸铁管片
铸铁管片有灰口铸铁管片和球墨铸铁管片二种。
现在采用的是以镁作为球化剂的球墨铸铁管片。
球墨铸铁管片重量轻、耐腐蚀性好、材质均匀、强度高、机械加工后的精度也高、接头刚度大、拼装准确，因此防水效果也好。
但是造价非常高，因此只限于用在建筑物下面需要高强度管片的部位或盾构法施工的车站、通风口、泵站等位置。
4、楔形管片
楔形环如图3。
1所示，它有最大宽度和最小宽度，用于隧道转弯和纠偏。
用于隧道转弯的楔形管片由管片的外径和相应的施工曲线半径而定，现假定标准管处的宽度为900MM。
外径为5M，当曲率半径R=250M时，楔形管片的最大宽度与标准宽度相同，为900MM。
曲率半径R=150M时，楔形管片的最大宽度应减到750MM，曲率半
径R=100M以下时，楔形管片的最大宽度应缩到450MM，这样才容易保证施工要求。
纠偏用楔形管片的最大宽度，一般取与标准宽度相同，纠偏用的楔形环数量的大致标准是：盾构法施工的隧道圆环总数，与转弯用的楔形管片环数之差的5~10%。
楔形环的楔形量、楔形角由标准管片的宽度，管片的外径、施工曲线的半径等而定。
5、压注砼衬砌是近年来开发的一种新型衬砌的型式，目前已有好几个成功的实例，其特点是：一次衬砌、壁后注浆、施工一交完成。
在盾构后部，刚浇捣而未硬化的砼处在高压作用下，作为盾构推进的后座，盾构在推进进程中，不产生建筑空隙。
空隙由注入的砼直接填充，因此地表沉降就很小。
盾构推进，浇砼等过程。
管片设计
1、隧道直径
盾构法隧道的断面取决于各种使用条件，例如：市政共用隧道（共同沟），除需考虑各种管道的辅设外，还要考虑检修道等。
隧道直接作下水道时，必须考虑水的流量，抗腐蚀内衬、断面的充余量。
电力通迅隧道，需考虑铺设电缆的数量、检修道、排水道及通风方式等。
动力、通讯电缆隧道的断面。
当直径较小时还要考虑施工情况，以上情况均还要考虑盾构推进进的施工误差，一般为50~100MM。
地铁隧道的断面是由建筑限界及各种设施所需的空间所决定的。
地铁隧道内的设施有：
1、轨道和排水沟；
2、高压电缆；
3、信号、通讯设备、照明；
4、避难和维修保养用通道。