土压平衡盾构施工工艺(清晰详实)

土压平衡盾构机是一种集机、电、液压、控制、传感、信息技术于 一体的隧道施工成套设备，也可称为隧道加工中心，使得隧道施工变成 了工厂化、智能化特点，具有掘进快速高效、安全环保可靠、施工质量 高等特点，被广泛应用于水利、电力、交通、市政管道等隧道工程。
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2.1土压平衡盾构
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铁建重工土压平衡盾构
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添加材的种类及使用功能
种类
粘土、膨润土
不溶性 聚合物
丙烯类(树脂) 淀粉类
使用功能 泥土化(补充细粒成分)
吸收自由水、 提高止水性
单一添加 高分子类 剂
水溶性 聚合物
纤维类(CMC纸浆渣) 多糖类
负离子类乳胶(硅溶胶)
增粘(粘结流动化、 减少分离)
防止喷发、增粘强化、防止粘附
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2 、术语
ZTE系列复合式土压平衡盾构机是中国铁建重工集团通过吸收、消 化国外先进技术，根据中国铁建长期盾构施工经验，自行研发具有自主 知识产权的大型隧道施工设备，是国务院16项重大技术装备之一，适用 于粘土、砂土、砂砾、岩石等地层。土压平衡盾构机由刀盘旋转刀具切 削土体，切削后的泥土进入密封土舱，通过螺旋输送机出渣调节土舱压 力，土舱内的土压主要是由螺旋输送器的出土量来控制的，出土量多则 平衡土压下降，反之则上升，同时还要密切配合刀盘的切削速度和油缸 推进速度，使土舱内始终充满泥土而不致挤得过密或过松，达到稳定开 挖面的效果。有效控制地表沉降，由螺旋输送机和皮带输送机进行出碴 ，管片机进行管片衬砌支护，实现隧道全断面一次成形。
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土压平衡盾构工作原理
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各种刀盘
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2.2 端头加固
为确保盾构始发和到达时施工安全，确保地层稳定，防止端头地层 发生坍塌或涌漏水等意外情况，根据各始发和到达端头工程地质、水 文地质、地面建筑物及管线状况和端头结构等综合分析，确定对洞门 端头地层加固形式。
端头土体横向加固最小尺寸表
反力架
负环管片
负环管片
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后部型钢支撑
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2.4 添加剂
采用土压平衡盾构掘进时，为改善土体的流动性防止其粘附在盾构 机上而注入的一些外加剂。添加剂的功能是：辅助切削面的稳定（提高 泥土的塑流性和止水性）；减少切削刀具的磨耗；防止土舱内的泥土压 密粘附；减少输送机的扭矩和泵的负荷。
土压平衡盾构施工工艺
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刘鹏军 中国铁建重工集团
2016年10月
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1、总则
1.1 适用范围 适用于采用土压平衡式盾构机修建隧道结构的施工。 1.2 编制参考标准及规范 1.2.1 地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)。 1.2.2 地下铁道设计规范（GB 50157-92）。 1.2.3 铁路隧道设计规范（TB10003-2001）。 1.2.4 盾构掘进隧道工程施工验收规范。 1.2.5 公路隧道施工技术规范(JTJ042－94)。 1.2.6 公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)。
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2.4 反力架
盾构刚开始掘进时，其推力要靠工作井井壁来承担。因此，在盾 构与井壁之间需要设传力设施，此设施称为反力架。
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盾构始发 ——始发设施安装 ——反力设施安装
反力架是为盾构机前进提供反推力，在安装反力架时，反力架端面应与始发基座水平轴垂
直。对反力架固定前应按设计对其进行精确的定位。反力架与工作井结构连接部位的间隙用型钢 垫实，以保证反力架脚板有足够的受力面，负环砼管片紧靠在反力架上。以保证混凝土负环管片 受力均匀。
土舱内的碴土必须具有：良好的塑性和流动性、良好的粘稠度、低 的内摩擦力、低的透水性。
一般情况下刀盘切削下来的碴土不一定具有这些特性，造成刀盘扭 矩大，碴土流动困难，在土压力作用下易压实固结，容易产生泥饼或泥 团。
根据地层情况，向开挖土舱内注入泡沫、粘土或添加剂，进行强制 搅拌，使碴土具有可塑性和不透水性，螺旋机排土顺畅，土舱内的压力 容易控制和稳定。
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端头加固长度
沙子+水
加固土体长度
车 站 内 衬 同步注浆液
管片 挡土墙
帘 布 橡 胶 板
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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
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盾构始发
端头加固 ——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。
结合上海、南京、苏州等软土地层的加固实例，加固范围确定为隧道纵向。方向为9米，横向为
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3.1 技术准备
3 施工准备
3.1.1 根据隧道外径、埋深、地质、地下管线、构筑物、地面环境、开挖面稳 定及地表隆陷值等的控制要求，经过经济、技术比较后选用盾构设备。
复合添加 剂
表面活性材料(气泡剂等) 粘土＋膨润土＋气泡 膨润土＋有机酸
纤维素＋负离子类乳胶
提高流动性、止水性、防止粘附 综合提高流动性、止水性、防止粘附
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土压平衡盾构施工场地布置主要有：盾构机、出碴列 车、门吊、管片供应、砂浆搅拌站、始发井、弃碴坑、风 水电供应系统等系统组成。
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2.3 始发架及帘布安装
盾构始发 ——始发设施安装 ——始发基座安装
始发基座（发射架）起导向和
支撑盾构的作用。在洞门凿除完成 之后，依据隧道设计轴线定出盾构 始发姿态空间位置，然后反推出始 发基座的空间位置，并固定牢固。
盾构机 洞门圈
kg/m钢轨
轨道
始发基座
Baidu Nhomakorabea
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隧道轮廓线外3m。
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盾构始发 ——凿除洞门
在检查端头土体加固满足要求后，同时在盾构组装后对洞门 进行破除：
第一步：先凿除围护结构保护层，并将外层的钢筋全部割除 取出，并凿除至剩余内排钢筋；
第二步：待盾构机始发时抵拢掌子面和到达时盾构机抵拢围 护结构时，割除围护结构内层钢筋，再开始掘进。
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直径/m 范围/m
D＜1
1＜D＜3 3≤D＜5 5＜D＜8
简图
L(B)
1.0
1.0
1.5
2.0
H1
1.0
1.5
2.0
2.5
H2
1.0
1.0
1优.质0 医学 1.0
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盾构始发
端头加固 ——加固目的
防止地层不能自稳，加固一：是保证始发 时围护结构凿除后掌子面土体能够保持自稳； 加固二：是在盾尾进入洞口防水装置前防止洞 口地层涌砂涌水。