土压盾构施工技术.ppt

土压盾构施工技术,一、盾构施工的基本介绍二、盾构机的分类及选型三、土压盾构的施工流程,基本思路,3,一、盾构施工的基本介绍,1、背景 盾构法施工即采用盾构机施工的方法。盾构法是地下隧道施工中机械化程度较高的施工方法之一。1818年，英国工程师布鲁诺（M.I.Brunel）在蛀虫钻孔的启示下，最早提出了用于施工地下隧道的掘进机的雏形及施工方法。盾构施工法于19世纪初开始使用（法国工程师布鲁奈尔研发出来的，并于1818年申请专利），经过反复摸索，在近3040年间取得了飞速发展。20世纪90年代该项技术被引进我国，主要集中应用盾构技术来进行上、下水道、电力通讯隧道、人防工事、地铁隧道灯施工。,2、盾构法施工概述 盾构（shield machine）是一种隧道掘进专用工程机械，具有金属外壳，壳内装有整机及辅助设备，在其掩护下进行土体开挖、土渣排运、整机推进和管片安装等作业，而使隧道一次成形的机械。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成为“盾壳”，盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道段起着临时支护作用，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、衬砌等作业在盾构的掩护下进行，并需随时排除地下水和控制地面沉降。,盾构机构造,盾构机(复合盾构土压平衡）),7,3.盾构法施工的特点,优点：（1）除竖井及施工场地外，施工作业均在地下进行，地面建筑和管线拆迁量小，对城市的交通和市民的生活影响小；（2）施工进度快，盾构法施工的月进尺一般在150-200m;（3）施工不需降水，在地下水位高、含水量大的地层采用，具有优越性；（4）施工机械化程度高，施工质量、施工安全易于保证，施工环境好；特别是在建筑密集区，地层扰动小，较容易控制地面沉降；（6）施工措施相对稳定，工程变更量小，投资容易控制。,缺点：（1）由于盾构机初期投入费用高，设备摊销费用大，对投标企业资金实力要求高，因此选择施工队伍范围相对较小；（2）盾构机定购、制造及运输周期较长，同时盾构法施工与车站接口协调较多，对工程筹划要求较高。（3）盾构机是针对特定工程项目进行设计制造的，对其它项目的适用性较差。（4）用于施工小曲率半径隧道或浅埋隧道时，施工难度大。,9,国内盾构法施工造价比较,10,2盾构机的分类,盾构机类型,敞开型,人工挖掘式,半机械式,机械式,部分敞开型,密闭型,复合型,开挖面支护型式,土体开挖方式,挤压盾构,泥水加压盾构,土压平衡盾构,支护方式出土方式,采用多种支护或出土方式,采用多种辅助措施,直接控制型,间接控制型,气压式盾构,二、盾构机的分类及选型,11,根据开挖面的支护方式，一般可将盾构分为：敞开型、部分敞开型、封闭型及复合型等几类。现分别简述如下：敞开型盾构（Open)敞开型盾构是指开挖面与盾构内部没有形成完全封闭支护，开挖面敞开暴露的盾构。由于开挖面敞开，要求地层能够自稳，或采取注浆加固等辅助措施后能够自稳。对于含水地层，还需采取降水措施。这种盾构较难控制地面沉降。按其开挖方式还可分为：人工挖掘式、半机械式和机械式盾构。,12,人工挖掘式盾构,人工挖掘式盾构是靠人工开挖，工人采用铁锹、风镐等简易工具挖掘土体，弃土通过皮带运输机运出。在切口环的顶部设有前檐，根据不同的地质条件，工作面可以全部敞开，也可以在切口环内安装可移动的开挖面支撑系统（包括开挖面支撑千斤顶和伸缩工作平台），分层开挖，随挖随撑。这种盾构便于观察地层和消除障碍物，造价低，但劳动强度大，效率低，如遇正面塌方，易危及人身和工程安全。,13,半机械式,半机械式盾构：采在人工挖掘式盾构的基础上，在切口环内安装挖掘机械（包括反铲、臂式切削刀）进行开挖。与人工挖掘式盾构相比，提高了工作效率，降低了劳动强度。,14,半机械式,15,机械式盾构,机械式盾构是在切口环安装与盾构直径相适应的切削刀盘，进行全断面开胸切削开挖，弃土多采用皮带运输机排出。开挖方式与土压平衡式盾构等密闭型盾构基本相同，但开挖面不需要支护。,16,部分敞开型盾构,部分开放型盾构又称挤压式盾构，通过盾构推进挤压进行开挖面支护和土体开挖。在开放型盾构的切口环与支撑环之间设置胸板，以支挡正面土体，在胸板上设置一些排土口。在盾构推进时，需要排出的土从开口处挤入盾构。这种盾构是适用于软弱粘土层，在推进中会引起较大的地面变形。也可以安装螺旋输送机出土。,17,密闭型盾构,通过各种方式在开挖面与盾构之间建立密闭压力平衡体，用于抵消土层压力和水压力，支护开挖面，在盾构内部形成密闭安全的施工作用空间。根据支护工作面的原理和方法可将密封型盾构分为：气压式、泥水平衡式、土压平衡式、混合平衡式等几种型式。,18,气压式盾构,在盾构的支撑环前边舱内充满压缩空气，用于抵消地下水压力和土层压力，达到疏干和稳定开挖面土体的作用。由于这种盾构靠压缩空气对开挖面进行密封，故要求地层透水性小。另外这种盾构在密封舱、盾尾及管片接缝处易产生漏气，引起工作面坍塌，造成地面沉陷。,19,泥水加压盾构,通过供浆泵向密封舱内充满特殊配置的压力泥浆，作为开挖面支撑。通过控制供浆泵、掘进速度和出浆泵来调整密封舱内的泥浆压力，用于平衡土压力和地下室压力。刀盘切削下的泥土与泥浆混合后，通过出浆管道及排泥泵输送至地面，经过分离处理后的泥浆再由供泥泵和管道输送至密封舱重复使用。,20,泥水加压盾构（间接控制）,密封舱内的泥浆压力由空气和泥水双重系统控制。在盾构的密封舱内装有半道隔板，将密封舱分隔成两部分。前面和后面的下半部分充满泥浆，后面的上半部分充满压缩空气，形成气压缓冲层。通过调节空气压力，控制泥浆对开挖面的支护压力，减小由于泥浆流失或盾构推进对支护压力的影响，对地面的控制更为有利。,21,土压平衡盾构,在切口环的密封舱内充满切削下来的泥土，用于支护开挖面。在密封舱隔板的中心或下边安装螺旋输送机，通过螺旋输送机排除切削下的泥土。,22,复合型盾构（Mixshields),采用多种支护方式或开挖方式的盾构，简接控制型泥水加压盾构即为泥水加压和气压复合型盾构。当某段隧道穿越不同地层结构时，根据相应土层采用两台或多台盾构事，在隧道长度短时很不经济，采用复合型土压平衡盾构，在掘进中可以选择敞开式、半敞开式、泥水平衡和土压平衡多种支护模式。,23,2、土压平衡盾构机构造,后配套系统,本 体,土压平衡盾构机由盾构本体和后配套系统组成。由于盾构机内空间狭小，盾构机的辅助设备设施均安装在后续的台车上，也称为后配套系统。,24,土压平衡盾构机本体构造,土压平衡盾构机本体主要由盾壳、刀盘、密封舱、人闸、盾构千斤顶、管片拼装机、螺旋输送机、盾尾密封装置和驱动系统等组成。,25,土压平衡盾构机,盾壳：是一个用厚钢板焊接成的圆柱形筒体，由切口环、支撑环、盾尾三部分组成，是盾构的主体结构。其作用是承受土压力、地下水，盾构千斤顶的推力及各种施工特殊荷载，支撑和安装各类机电设备。同时也是保护操作人员安全的掩护体。刀盘：切削刀盘用于切削土体，同时将切削下的土体搅拌混合。根据不同的地质条件可选用花板型、辐条型或砾石破碎型刀盘。在刀盘的正面装有切削刀具，其中齿形刀用于软弱地层，盘形刀用于较硬地层。刀盘的后面装有搅拌翼片，用于搅拌切削下的土碴。,26,刀盘、刀具型式,27,刀盘、刀具型式,28,密封舱,密封舱（泥土室）：通过密封隔板与盾构内部密闭隔绝，用于存储切削下来的土体，加以搅拌使其成为不透水的、具有流动性的塑流体，并充满密封舱及螺旋输送机的全部空间，维护开挖面的稳定。当土中的含砂量超过一定限度时，由于其内摩擦角大，流动性差，但靠刀盘的搅动很难使土体达到足够的塑流性，土体在密封舱内驻留，极易产生压密固结，造成排土困难。同时，在有地下水时，砂性土的渗透性强，容易在螺旋输送机的出土口产生水土流失或喷水。因此需加设膨润土泥浆或活性泡沫注入设备，向切削下的砂性土注入泥浆或泡沫，使之成为流动性好、不透水的塑流体，通过螺旋输送机排出。,29,密封舱,泡沫加注效果,加注泡沫,30,人闸,在排除故障或更换刀具等需进入密封舱时，需先将密封舱内的土体排出，同时充满压缩空气维持开挖面的稳定，工作人员通过人闸加、减压进出密封舱。人闸的主要作用是通过在人闸内加减压实现盾构内部与密封舱的压力转换。人闸由双室（主室和预备室）组成，其形状和尺寸根据在盾构内的安装空间设计。,31,螺旋输送机,螺旋输送机：通过密封隔板倾斜安装，泥土入口端装在密封舱的底部，在排土口设有排土闸门和排土导槽。在排土过程中，利用螺旋叶片与土体的摩擦和土体阻塞所产生的压力损失，在螺旋输送机内形成压力梯降，保持土仓压力，同时使螺旋输送机排土口的压力降至一个大气压。螺旋输送机的最大排出石块直径为270mm。,32,盾构千斤顶,盾构千斤顶：沿支撑环圆周均匀布置，是盾构推进的动力装置。向前推进时，顶在已拼装完的衬砌环上。通过调整千斤顶的压力分布，可实现方向及坡度的调整及纠偏。,33,管片拼装机,管片拼装机：由大梁、支承架、旋转框架和拼装头组成。管片拼装机能够安全、迅速的拼装管片，它具有提升、前后移动、旋转等功能。,34,盾尾密封及同步注浆系统,盾尾密封装置：为防止地层中的泥水或衬砌外围的浆液通过盾尾与衬砌之间的间隙漏入盾构内，盾构尾部设有两道密封钢丝刷。另外，在两道钢丝刷之间注入专用油脂膏，以提高密封效果，并减少密封钢丝刷与衬砌表面的摩擦。同步注浆系统：在盾尾壳板外表面，设有同步注浆管。当盾构推进时，向管片外表面的环行空隙中同步注浆，以防地表沉陷。同步注浆有手动控制、自动控制及程序控制三种控制方式。,35,盾尾密封及同步注浆系统,36,注浆示意图,水泥浆,同步注浆效果,37,后配套系统,盾构的辅助设备和设施都安装在后配套系统上。后配套系统由连接桥和4-5个门架式平台车组成，跟在盾构的后面，以拖车的方式牵引。中间为通道，顶部安装皮带运输机，两侧布放盾构操作室、加泥设备、注浆设备、集中润滑设备、用于推进和旋转的油泵及马达、油冷却器、通风装置、配电柜、电缆盘等。,中折装置,在小曲率半径曲线施工时，可以把盾构机做成2节、3节的中折形式。中折装置的设置不仅可以减少曲线部位的超挖量，同时减小作用在管片上的偏压，减小千斤顶的负担，提高施工效率。,3、盾构选型的基本原则,开挖面稳定地层的适应性地下水处理沉降施工适宜性安全性辅助工法环境及公害,盾构类型与渗透性的关系,盾构类型与渗透性的关系,地层渗透系数对于盾构的选型是一个很重要的影响因素。根据欧美和日本的施工经验，当地层的透水系数小于10-7m/s时，可以选用土压平衡盾构；当地层的渗水系数在10-7m/s和10-4m/s之间时，既可以选用土压平衡盾构也可以选用泥水式盾构；当地层的透水系数大于10-4m/s时，宜选用泥水盾构。,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。在城市地铁施工中，综合考虑工程质量、施工安全以及地面沉降控制和建筑物保护等方面因素，一般选型多在土压平衡盾构和泥水平衡盾构中选择。泥水平衡盾构适用于含水丰富的砂层及砂卵石地层。其缺点是盾构机价格较贵；泥水处理系统占地较大；对城市环境影响较大；冬季施工困难较多。土压平衡盾构在增加泡沫、泥浆加注等辅助措施后，地层适应性已大大增强，已成功的解决了在含水砂层及砂砾石地层的密闭封水及出土等问题。,43,泥水平衡,土压平衡,砂,Krnungslinie,40,0,006,Grain Diameter d in mm,Massenanteile der Krner d in%,der Gesamtmenge,0,0,001,10,30,20,0,002,0,02,0,06,0,2,粉土,Schlmmkorn,粘土,Fein-,70,60,50,80,90,100,Mittel-,60,0,6,2,0,6,0,60,0,20,0,100,90,80,70,卵石l,50,40,30,20,10,0,Siebkorn,Grob-,Fein-,Mittel-,Grob-,Fein-,Mittel-,Grob-,加注泡沫,粒度分布选型图,44,三、土压盾构施工的流程1、土压平衡盾构工作原理,刀盘旋转切削开挖面的泥土，破碎的泥土通过刀盘开口被压进土仓，泥土落到土仓底部后，通过螺旋输送机运到皮带输送机上，然后输送到停在轨道上的碴车上。盾构在推进油缸的推力作用下向前推进。盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道起着临时支护作用，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。,45,2、盾构法施工流程,1、隧道的起始端和终端各建一个工作井（竖井），或结合车站结构设置；2、盾构机在始发井组装、调试就位；3、依靠盾构千斤顶的推力（作用在已拼装好的临时衬砌环上和工作井后壁上）将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出；4、盾构在地层中沿设计轴线前进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片；5、同步向衬砌管片背后的空隙注浆，控制地层扰动变形和地面沉降，根据需要可进行二次注浆；6、盾构机进入接收工作竖井，根据施工组织设计，调头、继续前行或拆卸转场。,46,盾构施工场地,施工场地的大小根据实际条件确定，要有利于施工组织提高施工效率；满足龙门吊安装、管片堆放、渣土存放、及浆液站及其它辅助设施的安设。一般在20004000m2左右。,47,工作竖井,盾构竖井的大小应满足盾构吊装、始发、接收、调头及施工时管片、渣土运输要求。如果利用车站结构，需要局部加深、加宽。,48,联络通道,按照地铁防灾设计要求，两条单线区间隧道在贯通长度大于600m时，应设联络通道，在通道两端设双向开启的甲级防火门。一般联络通道与区间排水泵站结合设置。联络通道开口处安装钢管片等易拆卸的临时管片。在隧道贯通后，开始联络通道的施工。联络通道采用矿山法结合降水、注浆加固（冻结加固）等辅助措施进行施工。结构型式、防水措施与矿山法施工的区间隧道基本相同。,49,盾构机始发,始发是指利用反力架和负环管片，将始发架上的盾构，由始发竖井推入地层，开始沿设计线路掘进的一系列作业。始发也称出洞。在盾构机调试完成、端头土体加固完成后，依靠反力架和负环管片进行盾构始发。边安装临时管片，边向洞圈推进。拆除洞门，盾构机头部切入土体，刀盘旋转切削土体，充满泥土舱，建立土压平衡，开始掘进。当盾构机整体进入洞圈后，开始注浆。前100m作为推进试验段，该阶段对土压力、总推力、刀盘扭矩、推进速度、出土量、注浆量等施工参数进行分析、调整、优化，得出施工最优参数。,始发流程,51,盾构机拼装始发示意图,52,1）盾构推进,盾构依靠推进油缸的推力向前推进。在盾构推进过程中要克服正面土体的阻力和盾壳与土体之间的摩擦力，盾构总推力要大于正面推力和盾壳四周的摩擦力之和，但推力过大会使正面土体因挤压而前移和隆起，而推力太小又影响盾构前进的速度。盾构推进时应控制好推进速度，并防止盾构后退。推进速度过快或过慢都不利于盾构的姿态控制，速度过快易使盾构上浮，速度过慢易使盾构下沉。在拼装管片时，缩回推进油缸易使盾构后退，后退引起土体损失势必造成地表沉降。在土压平衡盾构施工中，要对土仓内的压力进行设定，土仓内的土体压力要求与开挖面的水土压力大致相平衡，这是维持开挖面稳定的关键所在，也是土压平衡盾构施工最主要的技术环节。,53,2）盾构姿态和纠偏量的控制,盾构姿态包括推进坡度、平面方向和自身的转角三个参数。影响盾构姿态的因素有：出土量的多少、覆土厚度、推进时盾壳周围的注浆情况、开挖面土层的分布情况、推进油缸作用力的分布情况等。例如盾构在砂性土层或覆土层比较薄的地层推进容易上浮。解决办法主要是依靠调整推进油缸的合力位置。盾构前进的轨迹一般为蛇形，要保持盾构按设计轴线掘进，必须在推进过程中及时通过测量，并进行纠偏。纠偏量不能太大，过大的纠偏量会造成过多的超挖,54,3）土方的挖掘与排土,在土压平衡盾构施工过程中，挖土量的多少是由切削刀盘的转速、切削扭矩以及千斤顶的推力决定的；排土量的多少则是通过螺旋输送机的转速来调节的。因为土压平衡盾构机是借助土仓压力来平衡开挖面水土压力的，为了使土仓压力波动较小，必须使挖土量和排土量保持平衡。在施工中要以土仓压力为目标，经常调节螺旋机的转速和千斤顶的推进速度,55,4）管片拼装,管片拼装过程中要减小盾构后退，拼装工作的关键是保证环面的平整度，往往由于环面不平整造成管片破裂，甚至影响隧道轴线。同时要保证管片与管片之间以及管片与盾尾之间的密封性，防止管片漏水和盾尾漏水。,56,5）同步注浆,盾构外径与管片的外径大小不等，管片脱离盾尾后在管片的外围形成一圈间隙，必须进行注浆，否则将造成地层沉降。注浆要做到及时、量足、且浆液体积收缩小，才能收到预期效果。注浆时压入口的压力要大于该点的静止水压力与土压力之和，尽量使其填充而不是劈裂。注浆压力过大，管片外的土层被浆液扰动而造成较大的后期沉降，并容易跑浆。反之，注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不足，也会使地表变形增大。,57,在土压平衡盾构施工中，盾构推进主要由10个参数控制，即土仓压力、刀盘转速、螺旋输送机转速、千斤顶推力、推进速度、盾构姿态、纠偏方向与纠偏量、浆液配比、注浆量、注浆压力等。通过这些参数的优化和匹配使盾构达到最佳推进状态，即对周围土层扰动小、地层损失小、超孔隙水压力小，以控制地面的沉降和隆起，保证盾构推进速度快、隧道管片拼装质量好。一般在盾构始发后都进行一段试掘进，结合地表沉降等环境变化参数的量测，进行盾构掘进参数的优化。,58,试掘进,试掘进的目的是通过试验段掘进熟练掌握盾构操作、在不同地层中盾构掘进参数的调节控制方法；熟练掌握管片拼装工艺、防水工艺、同步注浆工艺；测试地表隆陷、地中位移、管片受力、建筑物下沉和倾斜等。1）当盾构的刀盘部分切入帘布橡胶板并抵达掌子面时，人工将预制好的粘土土胚加入刀盘后的土仓内，以便盾构在始发掘进时形成一定的土压。2）在确认洞门连续墙的钢筋已经割除完毕以后，进行盾构的试运转。由于始发时盾构没有周围岩土侧压力的磨擦作用，在试运转时应使刀盘慢速旋转，且要正、反向旋转，使盾构姿态正确。,59,试掘进,3）盾构刀盘切削洞门端头加固区，土压设定值应略小于理论值，且推进速度不宜过快，各组油缸的压力不大于70bar，盾构总推力不大于600T。盾构坡度略大于设计坡度。4）待盾构出加固区之后，为防止因正面土压变化而造成盾构突然“低头”，可将土仓的土压力的值设定成略高于理论值，并将下部推进油缸的推力稍稍调高一些。5）当盾尾进入洞门后，及时调整扇形压板的位置将洞门封堵严实，以防洞口漏泥水、漏浆从而减少地层的损失。6）在掘进过程中，根据情况在盾构正面及土仓内加入泡沫剂以改善碴土性能。在施工过程中，应根据地表的监测信息对土压设定值以及推进速度等施工参数作及时的调整。,60,土压力的设定,在地层下，土压一般采取水土合算土压设定的理论值可由下列公式计算得出：正面土压力：P=K0h式中：P土压力（包括地下水）土体的平均重度，取18.6kN/m3 h隧道埋深 K0土的侧向静止土压力系数，取0.7 例：当埋深为h=16m时，计算得出：P=2.08kg/2在江、河等水下一般采取水、土分算 即P=P土+P水K0 土h土水h水,61,地表沉降对土压设定的影响,在试掘进时，土木工程师根据地表沉降的信息反馈，随时对土压的设定值进行调整，地表沉降过大，就适当地调高土压设定值，地表发生隆起过大，则应适当调低土压设定值。并及时作好数据地记录和分析，对相应的地层、埋深得出土压设定的经验值，以指导以后的掘进。随着隧道埋深的不断加大，土压也会越来越大，应每掘进10环计算一次土压设定值。加大土压时，首先关闭螺旋输送机，停止出碴，同时通过压力传感器观察土仓内土压的变化，当土仓内的土压达到土压的设定值时，打开螺旋输送机，根据压力传感器所反映的土压的变化调节螺旋输送机的速度，直到土压保持在土压设定值上不变为止。,62,出碴量的控制,由于盾构的特殊构造，无法观察掌子面的情况，只能通过出碴量的大小来推算掌子面的情况，出碴量过大，掌子面就有可能出现坍塌，出碴量过小，则掌子面就可能有空洞或裂隙比较发育，掘进中必须控制好出碴量。盾构每掘进一循环的实际出碴量应控制在理论出碴量的95105之间，如超出此范围，应立即采取相应的措施。,63,掘进速度 试掘进时，掘进速度不宜过大，应控制在25/min为宜，同时应根据地表的监测情况随时进行调节。盾构轴线及地面沉降控制 盾构轴线控制偏离设计轴线不得大于50mm;地面沉降量控制在+10mm30mm。,试掘进期间,64,监测点的布置,为了能及时反映盾构掘进时对周围环境的影响，应在地面布置一定数量的地面监测点。为了能及时地反馈盾构始发时地地面及土层的变形情况，在端头井外沉降监测点应适当加密。在盾构开始掘进之前，对已布置好的监测点须测得原始数据。,65,盾构始发和试掘进阶段由于竖井开挖及加固土体对地层已有扰动，盾构推进时易发生土体坍塌和引起较大的地表沉降，特别是盾构始发时还没有建立起土压平衡，盾构推进会引起较大的地层损失，从而地表沉降也会很大，因而对盾构始发处需重点监测，测点间距和测试频率应加密。地表沉降测点在布设时区间隧道两端盾构始发和到达处各50m范围内沿隧道轴线纵向每隔10m布设一个测点，其余地段每隔约20m布设一个测点。监测断面分为主要监测断面和辅助监测断面，主断面可埋设多种仪器，进行多项监测。盾构始发处50m范围内是重点监测地段，在盾构始发地段各布置了一个监测主断面。监测主断面上主要进行地表沉降、地中水平位移、地下水位、土压力监测。同时在两个区间布设地表沉降辅助监测断面，辅助监测断面埋设仪器少，用于监测个别有重大意义的参数，在辅助监测断面上主要布置地表沉降槽测点。,试掘进阶段的施工监测,66,正式掘进施工阶段采用试掘进阶段所掌握的最佳掘进参数，结合具体的地质情况，通过加强施工监测，不断完善施工工艺，控制地面沉降。掘进前由土木工程师下达掘进指令与管片指令，主司机按照掘进指令上的各种参数进行掘进，拼装管片应按照管片指令上所注明的管片布置形式进行安装。掘进过程中，根据设定的坐标值严格地控制好盾构姿态，当盾构的水平位置或高程偏离设计轴线20mm时，便要进行盾构姿态的纠偏。且在纠偏过程中，每一循环盾构的纠偏值水平方向不超过9mm，竖直方向不超过5mm。掘进过程中，严格控制和记录好各组油缸的行程。在直线段，各组油缸的行程差每循环不能超过20mm。盾构在停止掘进时，土仓内应保持相应的压力，以防止在安装管片或停机时，掌子面发生坍塌。在掘进过程中，盾构姿态不能突变，水平和高程的趋势改变量不能超过2。,正式掘进,67,正式掘进（续）,在每环掘进后，由土木工程师对盾尾间隙进行测量。通过计算后预测出下几环管片的布置形式。背衬注浆与掘进应同时进行，背衬注浆是控制地表沉降的关键工序，所以应严格做到没有注浆就不能掘进。盾构掘进施工全过程须严格受控，工程技术人员应根据地质变化、隧道埋深、地面荷载、地表沉降、盾构姿态、刀盘扭矩、油缸推力、盾尾间隙、油缸行程等各种测量和量测数据信息，正确下达每班的掘进指令及管片指令，并及时跟踪调整。盾构主司机及其他部位操作人员必须严格执行掘进指令以及管片指令，细心操作，对盾构初始出现的偏差应及时纠正，绝对不能使偏差累积，造成超限。盾构纠偏时，纠偏量不要太大，以避免管片发生错台和减少对地层的扰动。,68,到达掘进，是指盾构到达车站端头井之前15m范围内的掘进。到达掘进前对地层进行土体加固。盾构掘进到达车站时必须准确进入预留洞门，虽然盾构配备有先进的测量导向系统及盾构姿态显示系统，但为了确保盾构顺利到站，在到达掘进前，进行一次全面的测量复核工作。测量工作不仅包括盾构姿态的测量（隧道中线及标高的测量），还对车站预留洞门位置进行闭合测量复核（复测），测量无误后再进行掘进施工。此时盾构隧道中心与设计隧道中心有一定的偏差，按照实际的偏差拟定一条盾构掘进线路（拟合线），在到达阶段严格控制盾构姿态，使盾构顺利通过洞门而且隧道衬砌不超限。,到达掘进,69,到站掘进（续）,随着盾构的推进，盾构越来越接近车站，掘进过程中要严格控制盾构推力和土仓压力，降低推进速度和刀盘转速，保证车站结构的安全以及避免较大的地表沉降。,70,到站掘进的难点控制,穿越加固区 到达掘进同始发掘进一样要穿越加固区，存在刀盘启动困难或扭矩较大、螺旋输送机扭矩较大的现象，到达段盾构的掘进参数如下：刀盘转速控制在0.750.8rpm，推进速度控制在15mm/min以下，出碴门的打开程度可根据实际情况而定，当发生喷碴时可开启150200mm，不发生喷碴时可开启300350mm。,71,到站掘进的难点控制,刀盘破土 刀盘从加固区掘出土体的过程。盾构掘进从土压平衡模式进入非土压平衡模式，须派专人在洞外时刻观察洞口的变化情况，并和盾构主司机保持实时联系，在破土时，降低刀盘转速、降低推进油缸压力、降低推进速度。推进速度宜控制在812mm/min。盾构接收 盾构接收是盾构刀盘破土后，推进到接收架的过程，此时刀盘、螺旋输送机、皮带输送机已停止工作，整个推进过程由推进系统独立完成。推进速度一般控制在6080mm/min。,72,第四讲 盾构到达,盾构到达也称为盾构“进洞”。是指在稳定地层的同时，将盾构从地层中沿设计线路推进到竖井边，然后进入预留洞门，再推进至竖井的接收架上的过程。,73,盾构到达作业的施工流程,进洞端头地层加固 凿除围护结构砼 安装洞门密封装置 安装接收架 拼装到达段管片将盾构推上接收架 注浆防水 洞门施工,74,到达施工作业要点,1）拆除围护结构砼2）安装洞门密封装置3）安装接收架4）拼装到达段管片5）注浆防水,75,1）拆除围护结构砼,盾构进入洞门前，先凿除部分围护结构砼，并在围护结构上设一个500mm的观测孔，观测盾构到达情况。当盾构前端靠上洞门砼时，停止盾构推进，尽可能排空土仓内的泥土，然后人工凿除预留洞门范围内围护结构的剩余砼，并割掉全部的钢筋。,76,2）安装洞门密封装置,安装洞门密封，盾构进入预留洞门前，在外围刀盘和帘布橡胶板内侧（迎盾构侧）涂润滑油以免盾构刀盘挂破帘布橡胶板影响密封效果。当盾构刀盘进入洞门后将扇形压板置于外侧并用螺栓固定，起到防止泥水、浆液流失的作用，从而减少到达时的地层损失。当盾尾通过洞门后，不再调整扇形压板位置（因为拼装完洞门环管片后不再进行管片的拼装）。,77,3）安装接收架,采用始发架作接收架。接收架的姿态（平面位置、标高）根据盾构的姿态来进行相应的调整。使得盾构平顺地推进到接收架上，以免盾构进洞时拉损隧道管片衬砌以及损坏盾尾钢丝刷密封。,78,4）拼装到达段管片,当隧道贯通后，一般还需安装56环管片，才能完成区间隧道的管片安装并将盾构推上接收架。同时这几环管片随着隧道贯通后，盾构前方没有了反推力，将造成管片与管片之间的环缝连接不紧密，容易漏水。另一方面，盾构推上接收架时姿态与理想状态有一定的偏差，盾构移动到接收架的过程会对已经拼装的管片产生影响；因此对到达段管片的拼装质量要求更高。拼装时要加强连接螺栓的复紧工序，将纵向螺栓尽可能的连接紧。在到达段用6根18槽钢将洞门处10环管片沿隧道纵向拉紧作为辅助的手段。管片拼装至洞门环为止。,79,5）注浆防水,在最后几环管片安装时，为加强管片防水和防止管片背后的砂浆突然从洞口冒出，在完成每一环管片的向前推进和管片安装后，等待砂浆凝固2小时后，再进行下一环管片的推进。待盾尾离开洞口密封环后，迅速重新调整洞口扇形压板，用快速速凝的砂浆进行注浆，保证洞口的管片背衬注浆迅速凝结。,