盾构施工技术及质量控制

管片拼装技术介绍
错缝拼装
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通缝拼装
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三、盾构施工技术介绍
盾构始发是指在始发井内利用临时组装的管片、反力台架等设备， 使盾构机离开基座经井壁穿墙洞沿指定路线推进的一系列作业。
盾构进洞是指在盾构机从外侧掘进进入接收井内台架的一系列作业 盾构始发和进洞作业时盾构掘进施工中最容易发生事故的两道工序
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二、盾构构造、分类及选型
盾 构 的 构 造
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二、盾构构造、分类及选型
盾构机的构造（土压平衡）
驱动系统
推进系统
刀 盘
盾尾 拼装机
皮带输送机
螺旋机
切口环
支撑环
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二、盾构构造、分类及选型
盾
构
按切削面挡土 方式分类
按支护地层形 式的分类
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四、盾构施工质量控制措施
盾构始发、到达质量控制
1、进出洞土体 加固及改良质量
1) 加固效果要通过在不同部位、不同深度钻心取样等手段 进行验证,确保满足设计要求；
2) 降低地下水位。在始发期间,端头井周围地下水位要降 至洞圈以下1.5—2m,要实施实时监测,并有备用降水井和降水 设备。
起源和发展史——第二代盾构
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一、盾构法隧道简述
起源和发展史——第三代盾构
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一、盾构法隧道简述
起源和发展史——第四代盾构
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一、盾构法隧道简述
盾构在我国发展历史及发展现状
我国自20世纪50年代开始涉足盾构法修建隧道和管道工程，最近二十年 开始大规模应用。虽然起步较晚，与国外先进国家仍存在一定差距。但由于 应用前景广阔，主要吸收和采用先进技术和工艺、参考和借鉴国外成功的经 验和失败的教训，所以发展较快，差距正在逐步减小。
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三、盾构施工技术介绍
高程
盾构施工测量技术
扭转 状态
盾构姿 态四要
素
平面 位置
倾角
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盾构掘进纠偏施工过程
纠偏曲线隧道
盾构方位
盾构机
已建隧道
纠偏曲线
设计轴线
三、盾构施工技术介绍
盾构施工对地层的影响和防治措施
地层变形的防治措施
保持最佳盾构 掘进状态
• 保持开挖面的土压力平衡 • 同步压浆 • 其他施工参数优化
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三、盾构施工技术介绍
土压平衡盾构工法技术介绍（EPB）
土压力管理
土压设定和管理方法： 理论估算，经验判断，确定 合理P0；精心操作，认真量 测，及时反馈信息，通过出 土量与地表沉降数据对P0进 行调整，即对P0进行动态化 管理，以适应盾构连续推进 工况。
（水压力+主动土压力+预备压）＜P0＜（水压力+被动土压力+预备压）
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三、盾构施工技术介绍
管片拼装技术介绍
一般每环管片有6-8块管片组成，分为A、B、K型，分别为标准 块，邻接块、封顶块。 可由球墨铸铁、钢结构、钢筋砼、钢板与钢筋砼的复合材料等 制成的管片（衬砌）
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三、盾构施工技术介绍
管片拼装技术介绍
通缝拼装一般只在隧道曲线段设置楔形管片
错缝拼装设计时往往每环均为楔形管片（通过左右环宽 不等的特点，管片旋转角度，可用于隧道转弯和纠偏）
盾构施工技术及质控要点
BSEM 田焘
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目录
1 盾构法隧道简述 2 盾构构造、分类及选型 3 盾构施工技术措施介绍 4 盾构施工质量技术措施
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1、盾构法隧道简述
原理：运用盾构机挖土排土构筑隧道的工法，属暗挖法范畴。 即利用盾构机在地下掘进，在其掩护下，防止软基开挖面崩塌或
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三、盾构施工技术介绍
进出洞土体加固目的
保证始发时围 护结构凿除后 掌子面土体能 够保持自稳；
在盾尾进入洞 门密封装置前 防止洞口地层
涌水涌砂
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三、盾构施工技术介绍
洞门密封止水装置作用：防止泥砂或地下水从洞门圈与 盾构壳体（管片）间的空隙涌入盾构工作井内。
管片制作、运 盾构进、出洞
输质量控制
质量控制
土压盾构掘进 管片拼装质量
质量控制
控制
同步注浆质量 衬砌防水质量
控制
控制
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四、盾构施工质量控制措施
管片制作、运输质量
高精度钢模 质量要求
• 加工精度 • 3环试拼装 • 模具需定期检验和保养维修
原材料质量 控制
• 高强度混凝土需严格控制原材料质量； • 水泥、钢筋和预埋件质量，严格执行进场复试。 • 所有砼原材料须达到抗渗性和耐久性的要求；
保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧道的开挖和衬砌作业。 三大要素：①稳定开挖面；②挖掘及排土；③衬砌作业及壁后注浆
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1、盾构法隧道简述
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集机械、电气、 液压、传感、信息等技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬 砌、测量导向纠偏等功能，且需按不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造， 可靠性要求极高。
用同液 浆 步注机 浆及盘时填充体 建筑空
隙尽可能的减少盾构施工对
地面的影响同时作为管片外
防水和结构加强层。
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三、盾构施工技术介绍
穿越建筑物施工的同步 注浆必须精确控制注浆量和 注浆速率，否则将会使构筑 物产生大的形变；同步注浆 可采用惰性浆液或双液浆。
注浆量主要依据距构筑 物的位置和监测数据及时进 行调整，一般为理论建筑间 隙的130％－250％
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二、盾构构造、分类及选型
盾 构 机 的 分 类
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二、盾构构造、分类及选型
盾构的选型
综 合 性 比 选 问 题
首先考虑：地质条件和开挖面稳定 其次考虑：环境、工期、造价、设计线路、现场条件、障碍 物情况、可选用的辅助工法等因素
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三、盾构施工技术介绍
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四、盾构施工质量控制措施
盾构始发、到达质量控制
2、盾构机和配套 设备质量验收控制
盾构机在隧道内有只能进不能退的特点,因此盾构机的质量 是隧道能否顺利施工的关键,现场应有厂方经验丰富的组装和调 试工程师。
现场应加强对隐蔽组装部位以及盾构机出洞后不便观察检 查等部位的检查验收,如刀盘安装螺栓(力矩、数量)、止水密封 圈、同步注浆和渣土改良系统等。始发前主要对盾构进行部件、 系统功能性、运转状况进行验收,应制定详细的验收表格,逐项 验收,确保盾构机的组装调试质量。
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四、盾构施工质量控制措施
盾构始发、到达质量控制
3、盾构始发工序 质量控制
2) 出洞止水密封装置安装：
帘布橡胶板上的安装螺栓必须齐全紧固,防翻卷装置加工牢固,帘布橡胶板紧贴洞门,
防泥水流失。
3) 盾构机基座
a 位置及尺寸。基座设置前,应对洞中的实际净尺、平面位置、直径及高程进行复核
管片制作 质量控制要点
• 钢筋笼制作、混凝土浇筑、养护 • 脱模要求 • 允许偏差和缺陷要求 • 检验频率
• 场地要求
管片运输和存放 • 码放要求
• 运输要有保护措施
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四、盾构施工质量控制措施
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四、盾构施工质量控制措施Hale Waihona Puke Baidu
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四、盾构施工质量控制措施
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三、盾构施工技术介绍
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管片防水关键环节
除了管片拼装质量是隧道防水的关 键环节外，接缝衬砌防水的还有四 个关键环节： （1）、管片自防水：管片本体应 满足抗渗设计要求和几何尺寸精度。 （2）、接缝密封防水：密封垫防 水、螺栓防水 （3）、嵌缝防排水：嵌缝抹孔 （4）、壁后注浆的防水：同步注 浆和二次注浆等
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三、盾构施工技术介绍
嵌缝抹孔作业
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三、盾构施工技术介绍
止水环注浆
止水（浆）环
土
体
管片
隧 道
浆
液
盾
构
刀
土 下坡掘进
浆
机
盘
液
体
止水（浆）环注浆原理
在盾构特殊地段或特殊地质，必要时通过管片上的注浆孔
进行止水（浆）注浆,。
止水（浆）环材料通常用：水玻璃+水泥浆
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三、盾构施工技术介绍
土压平衡盾构工法技术介绍（EPB）
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土压力管理
土压力的调整方法 a、调节螺旋机转速及出土 闸门开口率 b、调节盾构千斤顶推进速 度 c、两者组合调节
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三、盾构施工技术介绍
土压平衡盾构工法技术介绍（EPB）
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土体改良技术
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三、盾构施工技术介绍
洞口止水装置
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三、盾构施工技术介绍
同步注浆原理
同步注浆孔
4
个
管片
浆液
土
体
管片
隧 道
同步注浆原理
填充空隙，稳固管片，防漏水、防止地面沉降。
因盾构机外壳大于管片
外径，随着盾构的推进，在
管片和土体之间会出现建筑
间隙。 浆 液
盾
土
刀
在盾构 构掘进过程中应采
确定基座的位置和高程。
b 基座的加固焊接质量,导向轨的夹角,基座的防移动加固。
• 1）盾构机造价较高，隧道衬砌、运输、拼装、机械安装工艺较复杂， 需设备制造、管片预制、衬砌防水、测量、盾构转移等技术配合， 系统工程协调复杂；
• 2）隧道曲线半径特别小或隧道埋深较浅时，施工难度较大。
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1、盾构法隧道简述
起源和发展史——第一代盾构
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1、盾构法隧道简述
土压平衡盾构工法技术介绍（EPB）
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基本原理
盾构推进时，其前端刀 盘旋转切削地层土体， 切削下来的渣土进入土 仓，当土体充满土舱时， 其被动土压力与切削面 水、土压基本相同，故 实现切削面平衡，从而 保持开挖面的稳定
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三、盾构施工技术介绍
土压平衡盾构的施工技术与管理
施工工艺流程
对建筑物、管 • 详细调查，评估 线预测和保护 • 施工前做好保护措施
信息化施工
• 加强地面变形监测及反馈 • 及时调整盾构掘进参数
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四、盾构施工质量控制措施
盾构法隧道施工的质量控制重点 是建成的隧道实际轴线与设计轴 线的一致性，管片的制造质量， 管片拼装质量需符合设计要求； 另外隧道的综合防水能力，隧道 施工过程对地层的扰动、对周围 环境的影响等也是反映隧道施工 质量的重要指标
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1、盾构法隧道简述
优点 缺点
• 1） 在盾构支护下进行暗挖，施工安全性高特点； • 2） 具有机械化、自动化程度高、施工速度快、劳动强度较低的特
点； • 3） 施工时不受交通、河道、航运、潮汐、气候等条件的影响、开
挖时地面沉降可控、对地面建筑物及交通、环境的影响较小、水下 开挖不影响水面交通等特点； • 4） 在松软地层中，开挖埋深深度较大的长距离，大直径隧道，使 用盾构技术施工更为安全、经济合理。 • 5） 地下结构的抗震性好
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三、盾构施工技术介绍
二次注浆原理
土
体
管片
二
次
注
浆
隧
压力表
道
注浆泵
浆桶
填料
二次注浆原理
二次注浆：根据地面监测信息反馈，当同步注浆未不能填满管 片与土体间隙，须及时补浆，否则会造成地面的较大沉降。
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三、盾构施工技术介绍
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管片防水原则
盾构法隧道通常采用组装式 衬砌，接缝数量多，防水难 度大。要求高的防水等级隧 道，往往采用二次内衬混凝 土设计。 其防水原则：以防为主，强 化堵截，归口引导
按适用土层分 类
按断面形状分 类
机
• 全敞开
• 自然支护式； • 软土盾构
的
• 半敞开式 （挤压式）
• 机械支护式； • 硬岩盾构 • 气压平衡式； • 复合盾构
分
• 密闭式（泥
• 土压平衡式；
水、土压式） • 泥水平衡式
类
• 圆形盾构 • 矩形盾构 • 多圆搭接形
盾构
• 椭圆形盾构
2020/11/18
当掘进过程中遇到砂层或含 水量低的硬黏土等不良地层 时，土体塑流性差，需通过 盾构机的渣土改良系统，注 入高压水或粘土、膨润土、 发泡剂等材料，通过土仓内 搅拌系统充分搅拌后，从而 保证盾构顺利掘进。
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三、盾构施工技术介绍
泥水平衡盾构工法技术介绍
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泥水循环系统
开挖的土砂以泥浆形式输 送到地面，通过泥浆处理 设备进行分离，分离后的 泥水进行重新调浆冲刷管， 再输送到开挖面。 泥水盾构适用的地质范围 从软弱砂质土层到砂砾层 都可以使用。
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三、盾构施工技术介绍
管片拼装技术介绍
管 片 拼 装 流 程
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三、盾构施工技术介绍
管片拼装技术介绍
管 片 拼 装 流 程
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三、盾构施工技术介绍
管片拼装技术介绍
螺栓紧固流程
管片拼装 时紧固
检验紧固
二次复紧
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三、盾构施工技术介绍