盾构施工技术(城轨王江卡)

3.3、盾构机测量导向技术及注意事项
采用德国VMT公司生产的SLS-T自动导向系统 进行控制，该系统是目前世界上在地铁盾构法施工 领域最为先进的隧道掘进机自动导向系统。加强了 施工过程中的管理水平和提高工程自动化控制程度， 减轻了人工测量的劳动强度，提高盾构施工的速度， 其主要目的就是为了确定各相关点的坐标，通过系 统在盾构机操作室的电脑上显示前后参考点的水平 和垂直偏离值、里程。使用该系统可以满足盾构法 施工测量的需要。SLS-T导向系统主要由激光全站 仪、ELS激光系统、个人电脑、调制解调器、电源、 PLC、测斜仪、软件等部分组成。
2、盾构机的原理
2.1、盾构机简述 盾构机主要由开挖系统、推进系统、排土系统、 管片拼装系统、油压、电气、控制系统、姿态控制 装置、导向系统、壁后注浆装置、后方台车、集中 润滑装置、超前钻机及预注浆、铰接装置、通风装 置、土碴改良装置及其他一些重要装置如盾壳、稳 定翼、人闸等组成。 盾构机全长74.3米，全重500吨，从前往后依次 为盾构本体（刀盘、前体、中体、盾尾三部分）、 连接桥架、1＃～5＃台车。

同步注浆搅拌系统
3.6、盾构机过站（过隧道）技术
在地铁的设计中，线路较长的区间中间一般 均设计有通风竖井，竖井与一扩大段矿山法隧道 相连。因此区间隧道采用盾构法施工时，存在盾 构机必须经过竖井下矿山法隧道的问题，如何顺 利地使盾构机在有效时间内通过矿山法隧道是每 一个施工单位需要考虑的一大难题。 移动托架过站 弧形导台过站 盾构机整体吊装过站 利用永久管片过隧道 利用临时管片过隧道
盾构机下井
始发站
洞门密封圈安装
始发端头加固
盾构机就位调试
反力架安装
初始掘进
设备调试 正常掘进
洞门围护墙凿除
洞门密封圈安装
到达端头加固 到达车站 过 站 再次就位调试 再次始发 到达终点站
盾构机解体外运 盾构机托架
中间站
到达站
3.1、端头加固技术和注意事项
盾构机在进出洞时，工作面将处于开放状态，这种开 放状态将持续较长时间。如果处理不当，地下水、流砂、 涌泥等就会进入工作井，严重情况下会引起洞门塌方。 加固的目的：提高端头土体强度，堵塞颗粒的间隙和 地层的水，确保盾构机始发和到达的安全。 （1）、控制地表沉降，端头不坍塌。（洞门破除期间， 始发阶段） （2）、盾构始发进入加固体，或盾构到达穿过加固体 时水土不大量流失。 （3）、重型机械作用时土体的承载力。（主要指盾构 吊装期间） 加固的要求：（1）、洞门破除后能有效的抵挡洞门处 的水土压力； （2）、能有效的封堵洞门围护结构侧的渗水； （3）、盾构能较易破除加固体；
中铁一局集团有限公司城轨分公司
盾构施工技术
王江卡
2006年10月
目 录
1、前言 2、盾构机的原理
3、盾构施工的关键技术和注意事项
4、盾构施工的发展方向
1、前言
广州火车站 西村 淘金 草暖公园 西场 大坦沙 杨箕 珠江新城 潭村 科韵路 中山八 东圃 五羊邨 猎德 员村 车陂南 三溪 大沙地大沙东 滘口 文冲 鱼珠
3.5、管片背后回填注浆技术 管片背后回填注浆（同步注浆）是防 止地层下降并使作用于隧道的土压力得以 均布，注浆回填到管片背面，形成一定厚 度的充填层，防止隧道承受偏压及接缝张 开。充填层本身起防水层作用。 回填注浆的方式 浆液的种类 回填注浆的参数选择(压力,数量,强度)



同步注浆系统
3、盾构施工的关键技术和注意事项
盾构法施工是在隧道某段的一端建造工 作井以供盾构机安臵就位，盾构机从工作 井的墙壁开孔处出发，沿着设计轴线向另 一端掘进，盾构总体施工流程为：始发井 交付使用→盾构托架就位→盾构机下井、 安装、调试→初始掘进（L=80~100m） →负环拆除及其它调整→正常掘进→盾构 机到达中间站→盾构机通过中间站→盾构 机再次安装、调试→盾构机再次初始掘进 →正常掘进→盾构机到达终点站→盾构机 解体外运→隧道清理准备验收

管片生产流程图
管模
管片钢筋笼
管片水养
三环拼装

管片的接缝防水
（1）、管片之间设臵密封垫沟槽，其内 设臵高弹性三元乙丙橡胶密封条。 （2）、管片间设有嵌缝槽。为防止隧道 上半部拱顶滴漏危及行车安全，对隧道上 半部拱顶45°范围作嵌缝密封。隧道下半 部不作嵌缝处理，以保证隧道长期防水效 果。 （3）、螺栓孔采用可更换的遇水膨胀橡 胶密封圈作为螺孔密封圈加强防水。
3.1.2 端头加固的注意事项
（1）、选择合理的端头加固的方法（决定加固是否成 功的关键） （2）、做好加固前的准备工作（必须充分理解工作井 洞口周围地层的土质情况，掌握各层土的主要物理 力学性能指标、所影响区域的地面；地下建筑物、 构筑物、公众设施、地下管线等的 调查） （3）、桩身垂直度不够，桩身偏斜，加固体不连续， 桩间不咬合； （4）、 砂层中施工参数选取不合理，达不到预想的 加固效果。可通过试桩和调整施工工艺解决。 （5）、夹层的处理措施不当； （6）、端头加固的实施时间、完成时间尽可能提前； （7）、抽芯后未回灌砂浆密实；
标准块 K快
两邻接块
风管 高压电缆 水管
人行道 运输道路
盾构隧道图片
3.4.2、管片选型及安装注意事项 管片在安装前要进行一次检查，再确 认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫 粘结无脱落，管片的吊装孔预埋位臵正确， 逆止阀、封堵盖完好无损，以及其它主要 预埋件和混凝土的握裹牢固，管片接头使 用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封 垫等附件准备齐全后，才允许安装。每环 管片安装结束后要及时拧紧各个方向的螺 栓，且在该环脱出盾尾后再次拧紧。防止 因管片螺栓未紧固而发生错台。
3.2、盾构机始发掘进技术和注意事项
盾构始发是盾构施工的关键环节之一。 其主要内容包括：盾构机始发托架的定位 安装、盾构机及后续台车的下井安装及调 试、安装密封胶圈、安装负环管片、盾构 机试运转、拆除洞门临时墙、盾构机加压 和掘进等。 在盾构机始发之前一定要掌握盾构机操 作规程，严格按规程操作。
拖架
盾构本体（刀盘、前盾、中盾、盾尾组成）
连接桥架
1#台车
2#台车
3#台车
5#台车 4#台车
2.2、盾构机的原理 盾壳支承着围岩并保护着刀盘旋转，在 千斤顶推力的作用下，刀盘上被切割、破 碎的碴土，经过开口进入密闭室，当密闭 室内的泥土压力与开挖面压力取得平衡的 同时，端部伸入密闭室下部的螺旋输送机 开机排土，控制螺旋输送机的转速或者盾 构机的推进速度，达到密闭室内的泥土压 力与开挖面压力的动态平衡。碴土通过配 套的运输设备运至洞外。盾构机原理演 示.wmv

盾构整体吊装图片
盾构本体长8.33米, 重270吨.
盾构本体整机吊起图
整机过站
弧形导台过站
弧形导 台
3.7、盾构机到达技术及注意事项
盾构机到达施工是指从盾构机到达接 收井（或矿山法隧道扩大段）之前50m到 盾构机贯通区间隧道进入车站接收井，被 推上盾构接收基座的整个施工过程。其工 作内容包括：盾构机定位及接收洞门位臵 复核测量、地层加固、洞门处理、安装洞 门圈密封设备、安装接收基座等。 相对盾构始发来说，盾构到达是盾构 始发的逆过程，其施工工艺基本相类似。
城轨公司从2002年刚刚成立承担广州市轨道交通三号线客大盾构区 间工程项目的施工，这也是集团公司成为全国第9个进入盾构施工的企业， 笔者有幸参加了该工程的施工，到现在参加广州市轨道交通五号线草淘 盾构区间工程项目的施工，通过客大项目（已完工）和草淘项目（在建） 4年的学习与锻炼，下面就盾构法施工技术的一些经验和方法与各位共同 探讨。
旋喷桩工法（单重管、双重管、三重 管）：对于砂层改良效果好，也适用于淤 泥、粉土、粘土层，但砂砾地基和粘着力 大的粘土有时不能形成满意的改良桩，施 工深度在40m以下时，效果较差。 注浆工法：主要适用于深度较深的砂 质地层、砂砾层，地层较好的地段或与搅 拌桩等工法相结合，对于水量不大的地段 进行加固止水。可进行单液和双液注浆， 同时可进行跟踪注浆。
VMT系统软件主界面
整个系统的组成情况及各个部件之间的相互关 联如下图所示：
电缆线 ELS接收靶
激光全站仪 黄盒子
控制盒 电脑 调制解调器
为了控制盾构机自动导向系统的精度， 确保隧道的准确贯通，需定期利用洞内的 控制导线，来校核和调整激光全站仪的坐 标及人工测定盾构机的位臵与SLS-T自动导 向系统显示的盾构机的位臵是否一致，而 对盾构机自动导向系统进行调试。调试工 作主要是确保测量控制点稳定、可靠，避 免因吊篮控制点位移或导向系统本身的误 差引起偏差。
密封圈
拖架
洞门破除
盾体组装
盾构机始发掘进的注意事项
（1）、破洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失， 其主要原因就是端头加固不好所致。在小范围的情况下，可 边破除洞门砼，边喷素砼的办法对土体临空面进行封闭。对 于坍塌失稳情况严重，只有封闭洞门，重新加固。 （2）、洞门密封的主要目的是减少土体流失，其主要 原因也是端头加固不好和洞门密封安装精度不高所致。在始 发过程中发现洞门密封效果不好时，及时通过调整配合比， 使注浆后及早封闭，也可以采用在洞门密封外侧向洞门内部 注快凝的双液浆的办法来解决。 （3）始发推进过程，在盾构刀盘到达掌子面及脱离加 固区时，容易出现盾构机“磕头”现象，根据地质条件的不 同，有可能出现超限的情况。为此，通常采用抬高盾构机的 始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的办法尽量避免 “磕头”或减小“磕头”的影响。
盾构到达破除 洞门
盾构机到达注意事项：
（1）、根据盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计 划进行推进，纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不 能过大。 （2）、在盾构机距离端头墙50米时, 选择合理 的掘进参数，逐渐放慢掘进速度，控制在 20mm/min以下，以确保到达端墙的稳定。 （3）、盾构进入到达段后，加强地表沉降监 测，及时反馈信息以指导盾构机掘进。 （4）、盾构机刀盘距离贯通里程小于10m时， 在掘进过程中，专人负责观测出洞洞口的变化情 况，始终保持与盾构机司机联系，及时调整掘进 参数。 （ 5 ）、当管片最后一环管片拼装完成后，通 过管片的二次注浆孔，注入双液浆进行封堵。注 浆的过程中要密切关注洞门的情况。
3.4、管片选型及安装技术及注意事项 管片作为隧道施工的支护结构，是主要 的受力结构，也直接关系到防水效果的好坏。 因此管片安装质量的好坏不仅直接关系到成 洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进 有着直接的影响。 3.4.1、管片选型及安装技术 管片选型要适合隧道设计线路：根据隧 道的埋深和地质状况，管片的选型严格依据 设计图纸的要求。
盾构始发时图片
3.1.1 端头加固的方法
端头加固可以单独采用一种工法或多种工法相 结合的加固手段，主要取决于地质情况、地下水、 覆盖层厚度、盾构机直径、盾构机型、施工环境等 因素。同时考虑安全性、施工性方便、经济性、进 度等。 搅拌桩工法：通过搅拌桩使端头土体凝聚力和内 摩擦角改变，主要适用于淤泥、粘土层和砂层，但 在砂层加固效果差，须与旋喷桩等工法配合使用。 该方法受国产设备性能限制，一般在14m深度以下 加固效果很差。它的优点是工程造价低。易出问题： 加固不连续，加固体强度偏低，吊钻头。
3.8、隧道防水技术及注意事项
盾构区间防水工作以管片结构自防水 为源自文库本、接缝防水为重点，确保隧道整体 防水，同时遵循“以防为主、以堵为辅、 多道防线、综合制理”的原则，制定防水 施工措施。 管片结构的自防水 管片用管模生产，管片砼采用高抗渗 高强度（C50）等级的混凝土，抗渗等级 为S12。采用掺加高效减水剂及粉煤灰 “双掺”技术，减少水泥用量，降低水化 热，减少收缩裂缝的产生。
管片选型要适应盾构机的姿态：管片 三种型号，标准环、左转环、右转环。管 片是在盾尾内拼装，所以不可避免的受到 盾构机姿态的约制。管片平面尽量垂直于 盾构机轴线，让盾构机的推进油缸能垂直 地推在管片上，这样使管片受力均匀，掘 进时不会产生管片破损。同时也要兼顾管 片与盾尾之间的间隙，避免盾构机与管片 发生碰撞而破损管片。当因地质不均、推 力不均等原因，使盾构机偏离线路设计轴 线时，管片的选型要适宜盾构机的姿态。