1-盾构机始发、到达常见问题及施工方法(盾构机施工关键环节卡控要点)

空 气
压力（Mpa） 流量（L/min） 喷嘴直径及个数
浆 液
压力（Mpa） 流量（L/min） 喷嘴直径及个数
单管法
＞20 80～120 ф2-3mm（2个）
喷射方法 二重管法
＞0.7 ≥3
ф1-3mm（2个） ＞20
80～120 ф2-3mm（2个）
三重管法
＞20 30～120 ф2-3mm（2-4个）
盾构始发到达常见问题及施工方法
（盾构施工关键环节卡控）
中铁装备服务公司：钟庆丰
目录 一、盾构法施工概述 二、盾构始发、到达施工及常见问题 三、盾构施工关键技术
一、盾构法施工概述
4
1、什么是盾构 • 盾构的工作原理就是一个钢结构组件沿隧道轴线边向前推进边对土壤 进行掘进。这个钢结构组件的壳体称“盾壳”，盾壳对挖掘出的还未 衬砌的隧道段起着临时支护的作用，承受周围土层的土压、承受地下 水的水压以及将地下水挡在盾壳外面。掘进、排土、衬砌等作业在盾 壳的掩护下进行 (在盾壳的掩护下构筑隧道的大型特种非标设备) 。
、始发竖井结构、反力架支撑长度及盾构隧道线路设 计轴线定出盾构始发姿态空间位置，以确定洞门钢环 的预埋中心位置，然后反推出始发台的空间位置，提 前调整好盾构井底板的标高、坡度及结构等。为防止 盾构进洞磕头，在拟合线路始发的基础上整体抬高10 ～20mm；加固牢固，防止推进是移动。
4、始发台安装---（常见问题） （1）盾构隧道高程计算错误，或者空间位置计算错误；（多级复核） （2）由于未按照洞门预埋钢环中心始发，导致盾构无法进洞；（空间中心位置） （3）未考虑盾构机锥形结构，导致盾构在始发台上需要调整姿态；（考虑余量） （4）坡度、曲线始发考虑不足，始发后盾构隧道超限；（超前考虑、模拟）
36 、盾构法施工概述
1 • 建造盾构工作井 2 • 盾构机安装就位 3 • 始发端土体加固 4 • 初推段掘进施工 5 • 盾构连续掘进施工 6 • 到达端土体加固 7 • 盾构进入接收井,并运出地面
4、盾构法施工发展
我国自1950年开始将小 型盾构运用于下水道工 程，经过60多年的不断 发展，盾构法今已成为 我国隧道施工中一种重 要的施工工法。
（1）在盾构始发进入洞门前地层能够稳定，减少土体的渗透性，防止突发涌水、涌砂。 （2）防止压力建立困难引起过大的地面沉降或坍塌；提高重型机械作用在端头土体的承 载力；盾构机始发、到达时压力的保持和姿态的控制。
3、端头加固 3.2、端头加固范围
加固范围以包裹盾构主机并预留一定的封堵渗漏通道的区域为原则。 一般加固范围为：横、竖向为隧道轮廓线外3m，纵向不小于盾构主机长度＋（1.5～2m） 。
3、端头加固 3.4、端头加固--常见问题
（1）加固强度不够；（掌子面坍塌） （2）加固强度过高；（盾构推进困难） （3）加固体没有咬合；（渗漏水） （4）局部障碍物加固不到； （5）冷冻时间不够； （6）冷冻后期地面出现融沉； （7）加固体中出现异物；
4、始发台安装
一般先根据管片拼装里程、盾构机组装位置要求
盾构机
推进油缸
显示屏 工业计算机
控制盒
调制解调器
盾构主控室
11、方向控制—常见问题
（1）只顾推进方向，不考虑管片； （2）只看目前状态，不看趋势； （3）只顾眼前，不管长远； （4）纠偏狠、快、大； （5）顾头不顾尾； （6）司机、值班工程师、拼装手； （7）总结、学习（设备、地层）；
12、管片选型安装
始发到达端头加固时，可以单独选择取其中的一种工法，也可选用其组合工法 。具体选用那种工法，取决于地质、地下水、覆盖层、盾构直径、盾构机型、施 工环境等因素，同时还硬考虑安全性、施工性、成本、进度等要求。
3、端头加固 3.3、端头加固方法－－旋喷桩
介质及参数
压力（Mpa）
水
流量（L/min）
喷嘴直径及个数
5、盾构法施工风险
城市盾构法地铁工程受周边环境限制与工程、水文地质条件影响，存在大 量的工程建设安全风险。在目前地铁工程建设高速发展的背景下，安全风
险控制形势日趋严峻，尤其以盾构始发、到达风险最大。
二、盾构始发、到达施工及常见问题
1、绪论
由于盾构始发、达到施工是整个盾构施工中最重要的环节，因此其 施工过程非常重要，而且常常会出现问题，出现问题后很难处理， 结果影响非常大，因此要尤为重视。
6、盾构机组装及调试—常见问题
（1）地基不平稳，吊车侧翻； （2）大件翻转时重心不稳或者受力不均； （3）吊装过程中对重要部件保护不够，碰撞； （4）连接过程中不按规定操作；（油缸、齿轮等要求高处电焊） （5）空载调试时，管路、电路、液压等连接错误； （6）负载调试时高压伤害； （7）其他（高处坠落、火灾、电、高压）
待
盾构
破
除 洞 门 脚手架
5、洞门凿除--（常出现问题）
（1）凿除前未探孔或者探孔深度不够，出现突泥涌水；（按照规范要求） （2）钢筋等异物处理不干净；（多检查、多级复核） （3）做好补充加固以及出现险情额应急预案；（预案可行）
6、盾构机组装及调试
后配套组装下井程序：拖车起吊→安装轮对→拖车下井→风管下井→拖车后移。 各节拖车的下井顺序为：5号拖车→4号拖车→3号拖车→2号拖车→1号拖→螺旋输送机→设备桥。 主机大件的下井顺序：前盾 → 中盾 → 刀盘 →管片安装机→ 盾尾 →螺旋输送机→连接。 盾构机调制：空载调试（正常运转）、负载调试（密封、满足工作状态）。
7、洞门密封安装
7、洞门密封安装（特殊）
注浆管
油脂加注孔
洞门钢环 第一道帘布橡胶
止水箱 翻版
第二道帘布橡胶
翻版
图 4-4 洞门密封结构图
7、洞门密封安装—常见问题 （1）安装不规范，出现局部无法连接、渗漏； （2）没有及时的涂抹黄油润滑，刀具割伤帘布橡胶板； （3）洞门内小导轨安装（过高、过低，安装不牢固）； （4）盾构刀盘不在洞门密封中间进洞，无法保压； （5）盾构机刀盘没有完全进洞，旋转刀盘，伤害帘布橡胶板、折页板； （6）盾构机防扭装置未割除； （7）底部渗漏，处理困难；
帘 布 橡 胶 板
3、端头加固
3.3、端头加固方法

降水法

注浆法
开挖面自稳法高 置压 换旋 法喷法

深层搅拌法 重W回 钢拔填 板芯法 法法


直接切削临时墙法ENW OM 法ST法
常用的方法有： 高压旋喷桩法 深层搅拌桩法 高压旋喷桩法＋深层搅拌桩法 冰冻法：垂直冰冻和水平冰冻两种
隧道设计中线与盾构轴线、管片中线三线重合； 力的三要素：大小、方向、作用点；
12、管片选型安装—常见问题
（1）管片选型匹配；（模拟） （2）管片安装顺序； （3）封顶块安装；（止水条涂润滑） （4）底部清洁； （5）螺栓分批紧固； （6）控制错台、椭圆度； （7）检查管片、保护止水条；
13、注浆
2000
3000 冻结加固区
冻结管(兼注浆管) 8000
3、端头加固
3.4、端头加固效果检查 （1）效果检查内容： ①洞门土体的加固强度：一般取芯强度不小于0.8MPa； ②洞门加固体的抗渗性能：抗渗1*10-7cm/s,不漏泥、砂； ③洞门加固的范围内的整体、均一性； （2）检查方式：（达不到要求、效果不佳，要补充加固） ①竖直取岩芯； ②水平钻孔； ③测冻结温度；
2、盾构始发概述
3、端头加固
3.1、端头加固目的
⑴满足土体强度的要求； ⑵满足土体稳定性的要求；
①加固土体的静态稳定，包括施工期稳定性和长期稳定性。 ②加固土体的扰动影响，破洞门振动过大对土体的扰动等。 ⑶满足加固（土体）的渗透性要求（特别是水+沙+压力的情况）； ⑷满足加固（土体）的变形特征的要求 （土压建立前和土压消失后）。
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25 、什么是盾构法
• 盾构法就是用盾构修建隧道的方法，它使用盾构在地下掘进，在边防 止开挖面坍塌和保持开挖面稳定的同时，边在机内安全地进行隧道的 开挖作业和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工法。
• “盾”——“保护”，指盾壳。 • “构”——“构筑”，即管片拼装和同步注浆。
8、反力架安装、加固 反力架用组装盾构机的大吊车吊放，对位置进行测量，反力架左右偏差控制在±10mm
之内，高程偏差控制在±5mm之内，上下偏差控制在±10mm之内。始发台水平轴线的垂直 方向与反力架的夹角＜±2‰，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差＜2‰（且盾尾只能向 上偏），水平趋势偏差＜±2‰。（对加固强度进行受力分析、演算）
3、端头加固 3.2、端头加固范围
沙子+水 管片
沙子+水
挡土墙
沙子+水
加固土体长度
车 站 内 衬
同步注浆液
管片
帘 布 橡 胶 板
挡土墙
车 站 内 衬
帘 布 橡 胶 板
加固土体长度 管片
盾构长度+1.5-2
挡土墙
加固土体长度
车 站 内 衬
同步注浆液
管片
帘 布 橡 胶 板
盾构长度+1.5-2
挡土墙
车 站 内 衬
负环管片 管片定位垫块
盾尾壳体
9、负环安装—常见问题
（1）油脂涂抹质量； （2）第一块安装时盾壳内支撑； （3）邻接块加固； （4）封顶块安装； （5）整环安装后整圆结构（外支、钢丝拉）； （6）安装机控制不好，管片破损严重； （7）注意螺栓紧固以及紧固顺序；
10、始发推进
10、始发推进—常见问题
PEPB
盾构土仓压力
（9）出渣量控制；
11、方向控制
利用盾构的推进油缸、铰接油缸，配合管片选型来完成，主要控制要点如下：
（1）纠偏原则：勤、缓；
（2）方向控制：超前、均衡、综合；
（3）纠偏标准：滚动角小于1.5度，纠偏量6mm/环；
打印机
地面监控计算机
调制解调器
管片
激光全站仪
激光定位仪
ELS 靶
黄盒子
（1）土压计算过高或过低； （2）洞门密封无法保压；
土舱土压力与地层水土压力平衡状态
地表面 地下水位
（3）推力控制不好，反力架局部受力；
（4）控制不好扭矩，盾构机旋转；
（5）始发时调整盾构机姿态；
（6）渣土改良不同；
（7）推力、扭矩、速度匹配； （8）同步注浆量、监测匹配；
Pw
水压力 Pw
PE 土压力 +PE =PEPB
5、洞门凿除
洞门凿除采用人工风镐分层分块逐步 凿除。凿除其施工顺序为：破除洞门钻 孔桩车站内侧混凝土保护层——割除桩 体车站内侧钢筋——破除钻孔桩车站内 侧500mm左右厚桩身砼——割除桩体车 站外侧钢筋（盾构刀盘推至洞口）—— 拆除脚手架，清理场地。（由下向上） 。
在盾构机确定始发掘进前，检查洞门 净空尺寸，洞门净空内无残留钢筋。
＞0.7 ≥3
ф1-3mm（2-4个）
1～3 100～150 ф10-14mm（1个）
3、端头加固 3.3、端头加固方法－－搅拌桩
① 定 位
②
③
预
喷
搅
浆
下
搅
沉
拌
上
升
④
⑤
重
重
复
复
搅
搅
⑥ 完 毕
拌
拌
下
上
沉
升
动力头
螺旋钻 杆
桩架
中间支撑 保持架
下部支撑架
3、端头加固 3.3、端头加固方法－－冻结
2000
Φ609钢管支撑
负环管片
Φ609钢管支撑
隧道中心线
Φ609钢管
Φ609钢管
工字钢支撑
10mm厚钢板
I18工字钢 垫钢板
Φ24膨胀螺栓
Φ24膨胀螺栓
10mm厚钢板
8、反力架安装、加固—常见问题
（1）定位不准确；（三维） （2）加固不牢固；（验算、安全系数） （3）安装不准确，局部受力；
9、负环及负环支撑安装
管片选型的原则有三个： 第一：管片选型要适合隧道设计线路（排版）；
可以用公式计算：θ=2γ=2arctgδ/D。 第二：管片选型要适应盾构机的姿态（盾尾间隙）；
哪边的盾尾间隙过小，就选择拼装反方向的转弯环。 第三：管片选型要适应盾构千斤顶行程（油缸长度）。
综合考虑铰接油缸的长度及隧道线性超前量。 三者相辅相成。 概括为：管片选型围绕盾尾间隙和油缸行程配合盾构机姿态。
3、端头加固
3.3、端头加固方法
旋喷桩加固费用较高，加固时间2个月后强度过高不利于掘进。但旋喷浆液可 以有效达到每个缝隙，达到止水的效果，在碰到小型障碍物时搅拌桩无法加固的 盲区、旋喷桩可以拟补。搅拌桩和旋喷桩均需占用地面场地。
冻结法施工因其良好的防水性和强度指标在富水地层得到了较好的应用。特别 是水平冻结加固、几乎不用占用地面场地。但后期融沉的时间较长，注浆作业和 盾构掘进干扰。另外较旋喷和搅拌加固，工期须增加1个月左右(不含注浆时间)。
13.1、同步注浆 （1）同步注浆： ①注浆目的（控制沉降、稳定隧道结构、辅助纠偏） ②浆液类型（惰性、水硬性） ③注浆方式 ④注浆量控制（双控） ⑤效果检查（开孔、物探）