盾构法施工
摘要：盾构法隧道施工在地铁建设中应用最为广泛。在实施盾构法隧道施工工作应熟悉和掌握施工质量监控重点,从而保证工程质量。盾构法施工方法简介，施工机械，施工机械种类，机型选择，盾构隧道衬砌的基本类型；衬砌组成，类型，管片的链接构造。盾构拼接，盾构机始发到达，盾构掘进及施工管理。衬砌压注，一次衬砌，回填注浆。衬砌防水，二次衬砌。Ecl施工方法简介，施工方法及流程。Ecl工法与盾构法比较。盾构法施工地面沉降机理、预测和防治地表沉降的规律,地表沉降的监测与控制,地表沉降的监测, 地表沉降的控制,盾构穿越建筑物时的保护技术,建筑物保护技术, 隧道沿线新建建筑物的控制。
关键字：盾构施工，Ecl施工
1.1 概述
盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进，边防止开挖面土砂坍塌，边在机内安全的进行开挖作业和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工方法”。按照这个定义，盾构施工法是由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大部分组成。
初期的盾构法是用手掘式或机械开挖式盾构机，结合使用压气施工方法边保证开挖面稳定，边进行开挖，在地下水较丰富的地区，用注浆法进行止漏，而对软弱地层，则采用封闭式施工。经过多年对盾构技术的研究开发和应用，已演变成现在非常盛行的泥水式和土压式两种盾构机。这两种机型的最大优点是在开挖功能中考虑了稳定开挖面的措施，将盾构施工法中的三大要素的前两者联系融为一体，无需辅助施工措施，就能适应地质情况变化范围较广的地质条件。
盾构法施工的概貌如图1-1所示。在隧道的一端建造竖井或基坑，将盾构安装就位盾构从竖井或基坑的墙壁开孔出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的孔壁推进。盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已经拼装好的衬砌管片上，再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构机是这种施工方法中主要的施工机具。
地下铁道盾构法施工是在闹市区或水底的软弱地层中进行的，是修建地下铁道较好的施工方法之一。近年来盾构机械设备和盾构法施工工艺的不断发展，适应大范围的工程地质和水文地质条件的能力大为提高。各种断面形式和具有特殊功能的盾构机械(急转变盾构、扩大盾构法、地下对接盾构等)的相继出现，其应用在不断扩大，由于盾构法施工具有作业在地下进行，不影响地面交通，减少对附近居民的噪音和振动影响；施工费用不受埋深的影响，有较高的技术经济优越性；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，易于管理，施工人员较少；穿越江、河、海时，不影响航运；施工不受风雨等气候条件影响等有利特点，将对地下铁道的施工技术的发展起到有力的推进作用。
盾构法施工开挖面稳定技术的历史，是从压气施工法的“气”演变到泥水式的“水”和土压式的“土”。“开挖面稳定”和“盾构开挖”的技术已达到较完善的地步。目前盾构一般指密封式泥水式和土压式盾构。泥水加压式盾构因其具备用地面积小、适用土质广、残土容易处理等优点，在建筑物密集的市区，使用数量在逐渐增加。
最近，盾构技术的发展动向是：开发了超大断面的盾构机和MF盾构机以及DOT盾构机等多断面盾构机，加上在衬砌和开挖方面使用了ECL施工法的技术，采用管片自动组装装置的省力化，以及采用自动测量技术进行开挖控制，用计算机进行各种施工管理实现管理系统化等的开发研究。对提高盾构施工的安全性、施工性、和经济性展示了更为广阔的应用前景。
1.2盾构机的种类
盾构机是盾构法施工的主要施工机械，按开挖面与作业室之间的隔墙构造可分为全开敞式、半开敞式及密封式三种。种类划分如下所示：
手掘式
全开敞式半机械式
机械式
半开敞式——挤压式
泥水式
密封式土压式
土压式泥土加压式
泥土加压式
泥浆式
(1) 全开敞式
全开敞式盾构机是指没有隔墙和大部分开挖面敞露状态的盾构机。根据开挖方式的不同，又分为手掘式、半机械化式及机械式三种。这种盾构机适用于开挖面自稳性好的围岩。在遇到开挖面不能自稳的地层时，需要结合使用压气施工方法等辅助施工方法，以防止开挖面坍塌。
(2) 半开敞式
是指挤压式盾构机，这种盾构机的特点是在隔墙的某处设置可以调节开口面积的排土口。
(3) 密封式
是指在机械开挖式盾构机内设置隔墙，将开挖土砂送入开挖面和隔墙间舶刀盘腔内，由泥水压力和土压提供足以使开挖面保持稳定的压力。密封式盾构机又分成泥水式盾构机和土压式盾构机。
其中全开敞式盾构又可分为
①手掘式盾构机
如图1-2所示，手掘式盾构机的正面是开敞的，通常设置防止开挖顶面塌陷的活动前檐及上承千斤顶、工作面千斤顶及防止开挖面塌陷的挡土千斤顶。开挖采用铁锹、镐、碎石机等开挖工具，人工进行。
图1-2 手掘式盾构构造
这种盾构机适应的土质是自稳性强的洪积层压实的砂、砂砾，固结粉砂和粘土。对于开挖面不能自稳的冲积压软弱砂层、粉砂和粘土，施工时必须采用稳定开挖面的辅助施工法，如气压施工法、改良地基、降低地下水位等措施。目前手掘式盾构机一般用于开挖断面有障碍物、巨砾石等特殊场合，而且应用逐年减少。
②半机械式盾构机
如图1-3所示，半机械式盾构机进行开挖及装运石碴都采用专用机械，配备 液压铲土机、臂式刀盘等挖掘机械和皮带运输机等出碴机械，或配备具有开挖与出碴双重功能的机械，以图省力。
图1-3 半机械式盾构构造 图1-4 机械式盾构构造
为防止开挖面顶面塌陷，盾构机内装备了活动前檐和半月形千斤顶。由于安装了挖掘机，再设置工作面千斤顶等支挡设备是较困难的。
与手掘式盾构机一样，采用确保开挖面稳定的措施。适应土质以洪积层的砂、砂砾、固结粉砂和粘土为主。也可用于软弱冲积层，但须同时采用压气施工法，或采取降低地下水位、改良地基等辅助措施。
③ 机械式盾构机
如图6-4所示，机械式盾构机前面装备有旋转式刀盘，增大了盾构机的挖掘能力，开挖的土砂通过旋转铲斗和排土可以连续进行，缩短了工期，减少了作业人员。
在开挖自稳性好的围岩时，机械式盾构机适应的土质与手掘式盾构机、半机械式盾构机一样，须采用辅助施工方法。
④ 密封式机械盾构机
密封式机械盾构机的构成有刀盘、刀盘支乘和切削刀头。分别介绍如下： a 刀盘形状
面板形：是用面板防止开挖面过度塌陷，有利于开挖面稳定。在面板上设有切口开闭装置，以便在开挖停止时关闭切口，防止切口引起开挖面塌陷；也可用来调节土砂排出量。开挖粘性土时，由于土砂粘在面板表面，常妨碍刀盘旋转，而且会扰乱开挖面，故必须予以注意。
轮辐形：轮辐形以减轻切刀的实际负荷扭矩，增大排出开挖土砂的效果，将土腔内的土压有效传递给开挖面。
砾石破碎型：当岩石较硬时，一般采用砾石破碎型刀盘。
b 切削刀支承方式
根据盾构直径的大小，切削刀支承方式有中心轴方式、
中间支承方式和周边
支承方式。
(a) 中心轴方式
切削刀由中心轴支承，滑动部位的密封短，扭矩损失小。由于构造简单、制造方便，这种方式常用于中小直径的盾构机，缺点是机内空间除去驱动部件所占用之外所剩狭窄，难以处理大砾石。
(b) 中间支承方式
用多根横梁支承切削刀，常用于大中直径的盾构机。用于小直径盾构机时，横梁间隔变窄，土砂难于流动，必须充分研究防止横梁附近粘性土附着的问题。
(c) 周边支承方式
切削刀用框架支持，机内中心部位的空间变窄，对处理大砾石及障碍物有利；但是必须充分研究土室内土砂容易同时旋转的问题，特别应注意防止切削刀周边的土砂附着和固结的问题。
c 切削刀头
刀头种类有T形刀头、屋顶形刀头、薄壳式刀头和圆盘式刀头；可根据土质选用。T形刀头和屋顶形刀头主要用于砂、粉砂和粘性土等比较软弱的围岩，提高了耐磨性的薄壳式刀头和对付砾石的齿式刀头主要用于砾石层、岩层和风化花岗岩等硬质围岩。
⑤挤压式盾构机
挤压式盾构机是在开挖面的稍后方设置隔墙，在隔墙上设有孔口面积可调的排土口。盾构机正面贯入围岩向前推进，使贯入部位土砂流动，由孔口部位绞出，进行排土。
开挖面的稳定是靠调节孔口大小和排土阻力，使千斤顶推力和开挖面土压达到平衡来实现的。
这种盾构机适用于自稳性很差、流动性很大的软粘土和粉砂质围岩；而不适用于含砂率高的围岩和硬质地层，若液性指数过高，则流动性过大，也不能获得稳定的开挖面。由于适用地质范围较窄，目前采用这种盾构机的工程较少。
⑥泥水式盾构机
泥水式盾构机是在机械式盾构机的前部设置隔墙，装备刀盘面板、输送泥浆的送排泥管和推进盾构机的盾构千斤顶，在地面上还配有分离排出泥浆的泥浆处理设备。
开挖面的稳定是将泥浆送入泥水室内，在开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜，通过该泥膜保持水压力；以对抗作用于开挖面的土压力和水压力。
开挖的土砂泥浆形式输送到地面，通过处理设备离析为土粒和泥水，分离后的泥水进行质量调整，再输送到开挖面。由于不能用目视直接检查开挖面围岩状
态，所以采用一系列掘进管理系统进行集中管理。
一般泥浆处理设备设在地面，比其它施工方法需要更大的用地面积，这是这种盾构机在城市区应用的不利因素。
泥水式盾构机适用的地质范围很大，从软弱砂质土层到砂砾层都可以使用。直到数年前，采用泥水式盾构机的工程比用土压式盾构机的多。但由于难以确保竖井用地，近年来选用逐渐减少。
⑦土压式盾构机
土压式盾构机。是在机械式盾构机的前部设置隔墙，使土室内和排土用的螺旋输送机内充满开挖碴，依靠盾构机千斤顶的推力给土室内的开挖土砂加压，使土压作用于开挖面以使其稳定。
螺旋输送机有有轴螺纹式、无轴带式和有轴螺纹与无轴带式组合式三种，可根据地质条件选用。一般选用有轴螺纹式。无轴带式用于砾石层开挖，由于中心无轴，所以对挖除大砾石非常有利。有轴螺纹式保持压力的效果较好，而无轴带式因其中心开口较大，保持压力效果不佳，故常在排土口设置滑动闸门等止水装置。
这类土压式盾构机又分为土压式盾构机和泥土加压式盾构机。
a 土压式盾构机
土压式盾构机是将刀盘开挖的土砂充满土室，由盾构千斤顶的推进力加压，使土压作用于整个开挖面，以稳定开挖面，同时由螺旋输送机进行排土。
这种盾构机是在挤压式盾构机上安装刀盘进行开挖，同时使开挖的土砂流动，以便排土。适用于仅仅可用切削刀开挖且含砂量小的塑性流动性软粘土。
b 泥土加压式盾构机
泥土加压式盾构机装备有注入添加材料，促使开挖土砂塑性流动的机构和强力搅拌添加材料及开挖土砂的搅拌机构，通过盾构千斤顶的推进力对土室内搅拌后的土砂(泥土)加压，并使该泥土压力作用于整个开挖面，使开挖面获得稳定，同时用螺旋输送机排土。
添加材料有膨润土、CMC、粘土、高吸水树脂、发泡剂等，可根据土质选用。
这种盾构机适用范围较广，可用于冲积粘土、洪积粘土、砂质土、砂、沙砾、卵石等土层，以及这些土层的互层。
由于泥土加压式盾构机适用的土质范围广，竖井用地比较少，所以近年来得到广泛的应用。
这种盾构机又分成搅拌全部开挖土的泥土加压式盾构机和搅拌部分开挖土的泥浆加压盾构机。
(a) 泥土加压式盾构机
在泥土加压式盾构机刀盘后部设置了强制搅拌整个土室的搅拌翼；在开挖土砂中添加膨润土、CMC，粘土或起泡材料等，将开挖土砂变成塑性流动性和防渗性的泥土，这种泥土充满土室和螺旋输送机内，通过盾构千斤顶的推力使泥土受压，使与开挖面土压和水压平衡，稳定开挖面。
这种盾构机的刀盘形状多为轮辐形的，设有面板，故开挖面是开敞的，容易进行土压管理，适用于大范围的土质。
(b) 泥浆盾构机
泥浆盾构机是在刀盘开挖的土砂内注入膨润土，CMC、粘土或起泡剂等泥浆材料，在土室内搅拌，使开挖土变成泥浆。将成为浆状的泥土充填到无轴带式螺旋机内并对其加压，在其压力与地下水压力和围岩土压力达到平衡的状态下进行排土。
这种盾构机主要适用于巨砾层。由于土室内的搅拌效果仅限于无轴带式螺旋机的前部，对整个土室不起作用，且保持压力的效果和止水性均不太好，故在开挖面塌陷机率大的情况，使用这种盾构机值得研究。
1.3 盾构机机型的选择
盾构机机型是工程成功与否的重要因素，选择盾构机应综合考虑，以获得经济、安全、可靠的施工方法，一般考虑如下几点：
(1) 适用于本工程围岩的机型；
(2) 可以合理使用的辅助施工方法；
(3) 满足本工程施工长度的线形的要求；
(4) 后续设备、始发地等施工满足盾构机的开挖能力配套；
(5) 工作环境
对于地质条件变化很大的地区，即施工沿线地质变化较大，一般选择适合于施工区大多数围岩条件的机型。机型取决于围岩条件。
为了减少辅助施工法并保证施工安全可靠，选择能保持开挖面稳定和适应围岩条件的盾构机型非常重要。
1.4 盾构隧道衬砌的基本类型
1.4.1 衬砌的组成
盾构隧道的衬砌，通常分为一次衬砌和二次衬砌。在一般情况下，一次衬砌是由管片组装成的环形结构。二次衬砌是在一次衬砌内侧灌注的混凝土结构。由于在开挖后要立即进行衬砌，故将数个钢筋混凝土、或钢等制造的块体构件组装成圆形等衬砌。称此块体构件为管片。
由于在盾尾内拼成圆环的衬砌，在盾构向前推进时，要承受千斤顶推进的反
力，同时由于盾构的前进而使部分衬砌暴露在盾尾外，承受了地层给与的压力。故一次衬砌应能立即承受施工荷载和永久荷载，并且有足够的刚度和强度；不透水、耐腐蚀，具有足够的耐久性能；装配安全、简便、构件能互换。
装配成环衬砌一般由数块标准块A、两块邻接块B和一块封顶块K组成。彼此之间用螺栓连接而成。环与环之间一般是错缝拼装。K型管片的就位方式有两种，过去常采用径向插入，只能靠螺栓承受剪力，有诸多缺点。故目前常采用沿隧道纵向插入，靠与B型块的接触面承受荷载，提高了整环的承载力。此法需要使千斤顶的行程加长，故盾构的盾尾也由此增长。
单块管片的尺寸有环宽(一环管片的纵向长度)和管片的长度及厚度。对于直径为3.5～10.0m的隧道，常用的环宽为750～1000mm。管片的长度由一环的分块数决定。由管片的制造、运输、安装等方面的实践经验确定，并满足结构的受力性能要求。在饱和含水的软弱地层中应尽量减少接头数量，一般10m直径的隧道可分成8～10块。对于土质较好约束衬砌变形的情况下，同样的直径要分成27块，从而可使管片的厚度大为减小。封顶块的尺寸一般用小封顶块，近来也有向大封顶块发展的趋势。管片的厚度应根据隧道直径、埋深承受荷载的情况、衬砌结构构造、材质、衬砌所承受的施工荷载以及接头的刚度等因素确定。适当增加分块数量和减弱接头刚度时，有使衬砌减薄的效果。目前常用的衬砌厚度与直径的比值为4%～6%。
1.4.2 衬砌的类型
衬砌的材料通常有混凝土、钢筋混凝土、铸铁、钢、钢壳与钢筋混凝土复合而成的几种。一般选用钢筋混凝土，近年来采用钢纤维混凝土的情况也在逐渐增加。
衬砌断面的形式，在盾构法发展的初期，一般都与盾构的形状一致，即多采用圆形，近年来由于矩形，半圆形、椭圆形、多圆形等盾构的出现，衬砌断面形式也多样化起来。
衬砌通常分为工厂预制的装配式管片衬砌和在盾尾灌注并挤压成型的整体式衬砌。近年来，采用混凝土、钢筋混凝土或钢纤维混凝土灌注的挤压式衬砌，获得了越来越广泛的应用。
装配式衬砌按其形状和连接方式分为：
(1) 箱形管片衬砌
此类衬砌由钢、铸铁和钢筋混凝土的不同材质制作的管片构成。
(2 ) 平板形管片衬砌
平板形管片衬砌常用钢筋混凝土构成。
(3) 砌块形衬砌
砌块形衬砌常用钢筋混凝土制成，与其他2种的主要区别是无连接螺栓，这种砌块适用于能提供弹性抗力的地层。
1.4.3 管片的连接构造
管片间的连接有沿隧道纵轴的纵向连接和与纵轴垂直的环向连接。通过长期的试验、实践和研究，管片的连接方式经历了从刚性到柔性方式的过渡。
管片的连接方式有；
(1) 螺栓连接
连接螺栓有直螺栓和弯螺栓2种。弯螺栓主要用于平板形管片，以减少螺栓孔对截面的削弱。近年来出现的贯穿类的连接方式也逐步得到推广使用。
(2) 无螺栓连接
无螺栓连接用于砌块的接头连接，常依靠本身接头面形状的变化而无需其它附加机构连接的方式。
(3) 销钉连接
销钉连接方式有沿环向设置的和沿径向插入的，也有沿纵向套合的。由于它的作用是防止接头面错动，有时被称为抗剪销。同螺栓连接相比，销钉连接时衬砌内壁光滑，连接省时省力，可以用较少的材料，简单的工序达到较好的效果。
1.5 盾构法施工
盾构法施工的内容包括盾构的始发和到达、盾构的掘进、衬砌、压浆和防水等，分别介绍如下：
1.5.1盾构的始发和到达
1.5.1.1竖井
(1) 概述
盾构法施工的隧道，在始发和到达时，需要有拼装和拆卸盾构用的坚井，当盾构需要调转方向或线路在急曲线的部位，需要设置中间竖井和方向变换竖井。施工过程中，这些竖井是人、材料和石碴的运输通道。在隧道竣工后，这些竖井多被用于车站、人孔、通风口、出入口等永久建筑。一般而言，盾构竖井分为始发竖井、到达竖井和中间竖井三种。
(2)封门
在竖井的端墙上应预留出盾构通过的开口，又称为封门。这些封门最初起挡土和防止渗漏的作用，一旦盾构安装调试结束，盾构刀盘抵注端墙，要求封门能够尽快拆除或打开。根据拼装(拆卸)竖井周围的地质条件，可采用不同的封门制作方案：
①现浇钢筋混凝土封门。一般按照盾构外径尺寸在井壁或连续墙的钢筋笼上预埋环形钢板，板厚8mm～10mm，宽度同井壁厚。环向钢板切断了连续墙或
竖井壁的竖向受力钢筋，故封门的周边要求作构造处理。环向钢板内的井壁可按周边弹性固定的钢筋混凝土圆板进行内力分析或截面配筋设计。这种封门制作和施工简单，结构安全。但是拆除时要用大量的人力铲凿，费工费时。如条件允许将静态爆破技术引入封门拆除作业，将加快施工速度，降低劳动强度。
②钢板桩封门。这种封门结构较适宜用于沉井法修建的盾构工作竖井。在沉井制作时，按设计要求在井壁上预留圆形孔洞，沉井下沉之前，在井壁外侧密排钢板桩，封闭预留的孔洞，以挡住侧向水土压力。沉井较深时，钢板桩可接长。盾构刀盘切入洞口靠近钢板桩时，用起重机将其逐根拔起。用过的钢板桩经过修理后可重复使用。钢板桩通常按简支梁计算。钢板桩封门受埋深、地层特性、环境要求等影响较大。
③预埋H型钢封门。将位于预留孔洞范围内的连续墙或沉井壁的竖向钢筋用塑料管套住，以免其与混凝土粘结，同时，在连续墙或沉井壁的外侧预埋H 型钢，抵抗侧向水土压力。盾构刀盘抵住墙壁时，凿除混凝土，切断钢筋，逐根拔起H型钢。
(3) 始发竖井始发竖井的任务是为盾构机出发提供场所，用于盾构机的固定、组装及设置附属设备，如反力座、引人线等；与此同时，也作为盾构机掘进中出碴、掘进物资器材供应的基地。因此，始发竖井的周围是盾构施工基地，必须要有搁置出碴设备、起重设备、管片储存、输变电设备、回填注浆设施和物资器材的场地。
在没有限制占地的情况下，始发竖井的功能越多越好，但功能越多费用就越高，因此一般都采用满足基本功能所必需的最小净空。但是要注意的是，这并不是功能上或计算上留有裕度的尺寸，而必须是考虑到有关作业者能宽松、安全作业的空间尺寸，一般在盾构外侧留下0.75m～0.80m的空间，容许一个拼装工人即可。盾构的覆土随始发方法而异。一般竖井的大小按以下方法决定：除盾构机外，还考虑承压墙、临时支护、始发洞口大小，另外再加上若干余量。
(4) 到达竖井
两条盾构隧道的连接方式有到达竖井连接方式和盾构机与盾构机在地下对接的方式。其中，地下对接方式是在特殊情况下采用,例如连接段在海中难以建造竖井，或者没有场地不能设置竖井等。但在正常情况下，一般都以到达竖井连接。
采用盾构修建的隧道的长度一般超过1000m,不论隧道的用途如何，这样长的距离都应考虑设置隧道的出入口，如人员通行孔、换气孔、阀室，车站等．因此．盾构的到达竖井常常既是盾构管道的连接段，又是设置这些设施的场所。因而，作为决定到达竖井尺寸的因素，与其说是由容纳盾构机的场所决定，不如说
是由上述各设施所必须的尺寸决定。但是，为了容纳盾构机。到达坚并与盾构机路线轴垂直方向的宽度，应大于盾构机外径，这是必要条件。
(5) 中间竖井
以前，在隧道沿线经常设置换向竖井，最近由于急弯段施工技术的进步，采用这种办法的实例大为减少。
设计的换向整井，既要作为到达竖井用，又要作为始发竖井用，所以，到达方向的内空长度等于盾构机长加富裕量，始发方向的内空取出发所需要的长度。大直径盾构机不能用吊车转换方向时，要在竖井内用千斤顶使盾构机转换方向，所以必须考虑足够的空间。一般，换向长等于盾构机的对角线长加上1.0m以上的富裕量。
其它需要设置换向竖井的场合，有设施方面要求的，如在下水道的汇流处、电力线的连接处等地方，常设置中间竖井。此时，竖井的尺寸由这些设施需要的空间决定。
(4) 竖井的施工
竖井的平面形状一般为矩形、圆形和其它形状，主要由竖井深度、挡土支护、建筑强度等决定。从净空使用角度而言，圆形竖井是不利的，主要是从建筑的强度考虑才采用圆形。例如，在竖井较深的情况下，优先考虑竖井整体结构的刚性，所以采用在结构上有利的圆形，如果将挡土墙做成刚性的地下连续墙，用圆形支护也是可以的，此时也容易使用内部空间。
对受用地制约或一座竖井用作几条隧道的始发和到达场所的情况，竖井的平面形状不能设计成矩形或圆形，而应根据实际需要设计成特殊的形状。
目前常用的竖井施工方法及竖井挡土墙施工方法中，沉箱系列的有压气沉箱法和开口沉箱法；基础挡土墙系列的有钢板桩法、SMW法：(注入水泥浆在原位混合，建成的薄排柱式连续墙)和地下连续墙法。
这些方法中，钢板桩法、SMW法是与横撑固壁支护结合使用的方法。而在地下连续墙为矩形形状时用横撑固壁支护，采用圆形时不设支护或用圆形支护。压气沉箱和开口沉箱不需要横撑固壁。
根据土质条件竖井施工法有所不同，但深度小于15m的竖井，多采用钢板桩法和SMW施工法。特别是要求低噪声、低振动场合，且不需要拆除时，采用SMW施工法的较多。
钢板桩挡土墙虽然用得最广，在城市街区打桩常会产生噪声和振动公害，因此目前正在研究各种静压压入设桩法，但采用这种方法时，应对打入长度的限度和费用加以比较，慎重进行。
深度超过20m的竖井，根据挡土墙的强度常采用地下连续墙法、开口沉箱
法、压气沉箱法等施工方法。
1.5.1.2 盾构拼装
盾构在拼装前，先在拼装室底部铺设50cm厚的混凝土垫层，其表面与盾构外表面相适应，在垫层内埋设钢轨，轨顶伸出垫层约5cm，可作为盾构推进时的导向轨，并能防止盾构旋转。若拼装室将来要作他用，则垫层将凿除，费工费时。此时可改用由型钢拼装的盾构支撑平台，其上亦需要有导向和防止旋转的装置。由于起重设备和运输条件的限制，通常将盾构机拆成切口环、支承环、盾尾三节运到工地，然后用起重机将其逐一放入井下的垫层或支承平台上。切口环与支承环用螺栓连接成整体，并在螺栓连接面外圈加薄层电焊，以保持其密封性。盾尾与支承环之间则采用对接焊连接。
在拼装好的盾构后面，尚需设置由型钢拼成的，刚度很大的反力支架和传力管片。根据推出盾构需要开动的千斤顶数目和总推力进行反力支架的设计和传力管片的排列。一般来说，这种传力管片都不封闭成环，故两侧都要将其支撑住。
1.5.1.3 盾构机的始发和到达
(1) 盾构机的始发
盾构机的始发是指利用临时拼装管片等承受反作用力的设备，将盾构机从始发口进入地层，沿所定的线路方向掘进的一系列施工作。根据临时拆除方法和防止开挖面地层坍塌方法的不同，施工方法有以下的几种。
第1种方法，使开挖面地层能够自稳,再将盾构机贯入自稳的开挖面。一般是通过化学注浆、高压喷射注浆、冻结施工法等来加固开挖面地层，或向始发竖井压气，平衡开挖面的地下水、土压力，使地层自稳。
第2种方法，利用挡土墙防止开挖面崩塌，让盾构机开始掘进。这种方法有两种，一种是将始发竖井的挡土墙做成双层，以防止内层挡土墙拆除时开挖面崩塌，盾构机向前推进，到达开挖面地层后，起吊盾构机前方的外层挡土墙，盾构机开始开挖；另一种是在始发竖井的近旁再挖一个竖井，盾构机从该竖井内向前推进，在回填后开始开挖。
另外，近年来作为特殊施工事例，有的采用水泥加固土墙等, 在做成构筑物后，取出芯材(工字型钢)，只将水泥加固土墙挖除,即开始让盾构机开挖。
以上始发作业的施工方法，一般多采用地基改良使开挖面自稳，再开始开挖。此外，始发作业开始可以单独采用或组合采用以上施工方法，这取决于地质、地下水、覆盖层、盾构直径、盾构机型，施工环境等因素。
始发设备一般包括始发台、反力座、临时拼装管片。始发台根据盾构机设置的位置(高度、方向)和盾构机的重量、盾构机械组装作业的施工性等来确定少用工字钢和钢轨器材材料安装而成。反力座和临时拼装管片是根据管片的运进和出
碴空间等来确定形状，注意要根据主体管片开始衬砌的位置来确定临时拼装管片和反力座的位置。始发施工作业步骤包括始发准备作业、拆除临时墙和掘进。
(2) 盾构机的达到
盾构机的到达是指在稳定地层的同时,将盾构机沿所定路线推进到竖井边,然后从预先准备好的大开口处将盾构机拉进竖井内,或推进到到达墙的指定位置后停下等待的一系列作业。
施工方法有两种，一种是盾构机到达后拆除到达竖井的挡土墙再推进，另一种是事先拆除挡土墙，再推进到指定位置。
①盾构机到达后拆除挡土墙再推进的方法
将盾构机推进到到达竖井的挡土墙外，通过地基改良使地层能够自稳，同时拆除挡土墙，再将盾构机推进到指定位置。拆除挡土墙时，盾构机停在敞开的围岩前面，盾构机前面与到达竖井之间间隙小，故自稳性强。由于工种少，施工性好，这是一种被广泛采用的施工法。但因盾构机再推进时围岩易发生坍塌，所以多用于地层稳定性好的中小断面盾构工程。
②盾构机到达前拆除挡土墙再到达的方法
该法因事先要拆除挡墙，所以要进行高强度的地基改良，在构筑物内部设置易拆处的受力钢制隔墙；然后从下至上拆除挡土墙，用水泥土或贫配比砂浆顺次充填围岩改良体与隔墙间的空隙，完全换成水泥土或贫配比砂浆后，将盾构机推进到构筑物内的隔墙前，拆除隔墙，完成到达过程。
由于不让盾构机再次推进，有防止地基坍塌之效果，洞口防渗性也很强，但地基改良的规模增大，而且必须设置隔墙，故扩大了到达准备作业的规模，但确保了地层稳定。这种方法多用于大断面盾构工程中。
到达之前，要充分地进行基线测量，以确定盾构机的位置，掌握好到达口前的线形。由于必须在到达口的允许范围内贯入，所以要精密测量各个管片环，保证线形无误。
盾构机至到达口跟前时，挡土墙将发生变化，对于特别容易变形的板桩之类的挡土墙，应事先进行补强以防止盾构机推力的影响，补强方法一般采用从竖井内用工字钢支承，或用埋入构筑物内的临时梁支承。如盾构机的开挖面靠近到达竖井，则对竖井挡土墙的状况要经常进行观测，将盾构机的推进控制在与位移吻合的程度。特别是开挖面压力急剧下降时易导致围岩坍塌，故需综合考虑盾构机的位置、地基改良的范围、挡土墙的位移、地表面沉陷等因素来确定开挖面的压力。
盾构机到达时，由于刀具不能旋转或推力上升等机械操作，虽然能察觉到已到达临时墙，仍应从到达竖井的临时墙钻孔和测量来确定盾构机位置，再确定是
否停止推进。为防止临时墙拆除后漏水，应仔细进行壁后注浆施工。
拆除临时墙前，在临时墙上开几个检查口，以确认围岩状况和盾构机到达位置。临时墙的拆除与始发相同。围岩的自稳性会随着时间而变化，故作业必须迅速进行，力求稳定围岩。特别是在拆去了临时墙将盾构机向竖井内推进时，应仔细监视围岩状况，谨慎施工。
1.5.2 盾构的掘进
盾构掘进时必须根据围岩条件，保证工作面的稳定，适当地调整千斤顶的行程和推力，沿所定路线方向准确地进行掘进。掘进时应注意以下问题：
(1) 正确地使用千斤顶所需台数和重要的位置，使之产生推力按设计的线路方向行走,并能进行必要的纠偏；
(2) 不应使开挖面的稳定受到损害，一般是在开挖后立即推进，或在开挖的同时进行推进。每次推进的距离可为一环衬砌的长度，也可为一环衬砌长度的几分之一,推进速度约为10～20mm/min。衬砌组装完毕后，应立即进行开挖或推进，尽量缩短开挖面的暴露时间；
(3) 不应使衬砌等后方结构受到损害，推进时应根据衬砌构件的强度，尽力发挥千斤顶的推力作用。为使每台千斤顶的推力不致过大，最好用全部千斤顶来产生所需推力。在曲线段、上下坡、修正蛇行等情况下，有时只能使用局部千斤顶，要尽量多增加千斤顶的使用台数。在当采用的推力可能损坏衬砌等后方结构物时，应对衬砌进行加固，或者采取一定的措施。
(4) 为使盾构能在计划路线上正确推进、预防偏移、偏转及俯仰现象的发生，盾构隧道施工前，应在地表进行中线及纵断面测量，以便建立施工所必须的基准点。施工时必须精密地把中心线和高程引入竖井中，以便进行施工中的管理测量，使组装的衬砌和盾构在隧道的计划位置上。测量时应注意及早掌握盾构推进与设计位置之间的偏差，随时进行监视，毫不迟疑地修正盾构推进的方向。原则上一日二次左右。测量应考虑与其他工序的关系，力求简化和合理。管片与盾构的相对位置，可以从上下左右千斤顶活塞的差值确定出大致的情况，盾构本身的俯仰、偏移、偏转等可用装在盾构上的垂球、U型管、振子式倾斜仪和经纬仪等进行测量。
盾构掘进时，必须随时掌握盾构的位置和方向，在适当的位置施加推力，用过曲线、变坡点来修正蛇行行为，可使用部分千斤顶，为尽力使千斤顶中心线与管片表面垂直，在掘进时可采用楔形衬砌环或锲形环。
由于地层软弱或管片构造等原因，当盾构前倾，推进时可在盾构前方的底部铺筑混凝土，或用化学注浆法加固地基，或在盾构前面的底部加设翘曲板等。
在需进行超前开挖的土壤中，而且方向急聚变化时，有时是进行超前开挖后
再推进。当盾构的直径与长度之比小时，盾构转向较难，故有时采用阻力板。在推进过程中土质发生急聚变化时会产生很大的蛇行，故在土质变化点必须特别注意。
在偏转的情况下，调节平衡板的角度，或在偏转方向的反侧加设压铁，或在盾构千斤顶和衬砌间插入垫块。如可以进行超前开挖时，在切口环外面加设与横向推进轴，具有某一角度的支撑后再行推进，使盾构承受回转力矩，从而达到修正偏移的目的。
1.5.3 盾构掘进施工管理
目前，盾构机发展方向的主流已由开挖面开敞型向泥水式和土压式的开挖面密封型。掘进时的施工管理也不得不由直接目视变为利用数据资料的方法，随着传感器和计算机的发展，在掘进管理的概念下已可将开挖、回填、线形、辅助设备的管理系统化，集中地、实时地进行综合管理。
盾构掘进通过传感器传递信息进行管理时，根据数据资料掌握围岩状态和掘进状态的技术(掘进管理系统)变得日益重要。由于盾构机掘进时洞内、竖井、地面的各类设备与开挖面作业密切相关，所以，管理系统是比较复杂的。尤其对异常情况的处理时，管理系统通常是多个系统的组合。
盾构掘进管理的目的是在保持隧道线形和开挖面稳定的通时，尽早进行尾隙处理，以防止地基变位。掘进管理可分为四大项：即开挖管理、线形管理、注浆管理、管片拼装管理。构成内容见表6.1。
表1.1 盾构掘进管理的内容
项目内容
开挖管理开挖面稳定
泥水加压式
土压平衡式
切削
排土
保持开挖面泥浆压力、溢泥、泥浆性状
保持开挖面土压、腔体内泥浆性状
开挖土体、排土性状
总推力、推进速度、切削转矩、千斤顶推力、搅拌扭矩
线形管理
盾构机
位置、姿态
纵向振动、横向摆动、偏转
铰接的相对转角，超挖量、蛇行量
注浆管理注入状况
注入材料
注入量、注浆压力
稠度、离析性、胶凝时间、强度、配合比
一次衬砌管理拼装
防水
位置
正圆度、拧螺栓的扭矩
漏水、管片缺损、裂缝
蛇行量、垂直度
1.5.4 衬砌、压注
1.5.4.1 一次衬砌
在推进完成后，必须迅速地按设计要求完成一次衬砌的施工。一般是在推进完了后将几块管片组成环状，使盾构处于可随时进行下一次的状态。
一次装配式衬砌的施工是依照组装管片的顺序从下部开始逐次收回千斤顶。管片的环向接头一般均错缝拼装。组装前彻底清扫，防止产生错台存有杂物，管片间应互相密贴。注意对管片的保管、运输及在盾尾内进行的安装时，管片的临时放置问题，应防止变形及开裂的出现，防止翻转时损伤防水材料及管片端部。
保持衬砌环的真圆度，对确保隧道断面尺寸，提高施工速度及防水效果，减少地表下沉等甚为重要。除了在组装时要保证真圆度外，在从离开盾尾至注浆材料凝固时止的期间内，应采用真圆度保持设备，确保衬砌环的组装精度是有效的。
紧固和再次紧固螺栓，紧固衬砌接头螺栓必须按规定执行，以不损害组装好的管片为准。由于盾构推进时的推力要传递到相当远的距离，故必须在此推力的影响消失后，进行再次紧固螺栓。
不用螺栓接头的管片有铰接接头的管片，是在环间设置榫头，管片间做成柔软的转向节结构。以错缝拼装及数环间的共同作用来保持稳定，不能用暗榫头对接结构。由于组装是从前方插入，故使推力与隧道方向平行是极为重要的。
1.5.4.2 回填注浆
采用与围岩条件完全相适合的注浆材料及注浆方法，在盾构推进的同时或其后立即进行注浆，将衬砌背后的空隙全部填实，防止围岩松弛和下沉增加结构的整体性和抗震性。是工程成败的关键因素之一。
回填注浆除可以防止围岩松弛和下沉之外，还有防止衬砌漏水、漏气，保持衬砌环早期稳定的作用，故必须尽快进行注浆，而且应将空隙全部填实。为填充衬砌背后的空隙，还有与注浆材料相类似的扩大衬砌直径、在衬砌背后安装浆袋、向浆袋中注浆的方法。
注浆材料需具有下列特点：不产生材料离析；具有流动性；压注后体积变化小；压注后的强度很快就超过围岩的强度，保证衬砌与周围地层的相互作用，减少地层移动；具有一定的动强度，以满足抗震要求；具有不透水性等。
一般常用的注浆材料有：水泥砂浆、加气砂浆、速凝砂浆、小砾石混凝土、纤维砂浆、可塑性注浆材料等，可因地制宜地选择，表6.2给出了几种常用浆体的配合比。
表1.2同步注浆材料配比表
材料粘土粉质
粘土
粉质
粘土
砂
砾石层
砾石层
火山灰层
A液B液
水泥200 163 200 320 210
砂200 1118 1132 680 560
粘土200 25
水泥、粉煤灰440
水375 352 420 536 400 400 422 发泡剂 1.25l 1.5l
缓凝剂 1.3l
锯末15
水玻璃400l
注浆可在一边推进盾构一边进行，也可在盾构推进终了后迅速进行。一般是从通过设在管片上的注浆孔进行。作为特殊方法，也有通过在盾构上的注浆孔同时注浆的方法。
采用同步注浆时，要求在注入口的注浆压力大于该点的静水压力和土压力之和，做到尽量充填而不是劈裂。注浆压力过大，对地层挠动大，将会造成较大的地层后期沉降和隧道本身沉降，还容易跑浆。注浆压力过小，则浆液充填速度慢。填充不充分。一般来讲，注浆压力可取1.1～1.2倍的静止土压力。
1.5.4.3 衬砌防水
由于盾构隧道多修建在地下水位以下，故须进行衬砌接头的防水施工，以承受地下水压。隧道内的漏水，使隧道竣工后的功能及维修管理方面出现许多问题，所以必须注意。根据隧道的使用目的，选取适合于作业环境的方法进行防水施工。
衬砌防水分为密封、嵌缝、螺栓孔防水三种。根据使用目的不同，有时只采用密封，有的三种措施同时采用。
密封是在管片接头表面进行喷涂或粘贴胶条的方法。密封材料的必要特性是：应具有弹性，在盾构千斤顶推力反复作用及衬砌变形上保持防水性能，在承受紧固螺栓的状态下具有均匀性；对衬砌的组装不会产生不良影响；密封材料和衬砌之间需密贴；具有良好的化学稳定性并可适应气候的变化；易于施工等。
满足上述要求的密封材料的形状有不定形(将液体材料涂于接头表面凝固而成)和定形(将一定形状的密封条贴在管片端面上)两种。密封条多由聚硫橡胶类、环氧树脂类、尿素树脂类或合成橡胶类的氯丁橡胶、异丁橡胶类和天然橡胶类的材料制成。另外还有一种尿素烷类制品，这种胶条在地下水作用下体积膨胀，可提高止水效果。在水多或薄弱的接头处，有时采用二排密封条。
施工时，在喷涂或粘贴面上需涂底漆。对管片隅角部分必须仔细粘贴，采取
在运输时不致受到破坏的措施。
螺栓孔防水是在螺栓垫圈及螺栓孔间放入环形衬垫，在紧固螺栓时，此衬垫的一部分产生变形，填满在螺栓孔壁和垫圈表面间形成的空隙中；防止从螺栓孔中漏水。衬垫的材料须具备下述特点：伸缩性良好且不透水、可承受螺栓紧固力、耐久性好等一般使用合成树脂类的环状衬垫，也有时采用尿烷类的具有遇水膨胀特性的衬垫。
螺栓紧固后，有时经过一段时间会产生松弛。导致产生这种现象的原因有许多，对衬垫的蠕变具有不小的影响，从防水观点出发，必须认真进行二次紧固螺栓的作业。
在螺栓杆和螺栓孔之间也置入衬垫材料。为使衬垫的防水性良好，螺栓孔的上下两端宜制成漏斗状，加大孔径。
嵌缝指预先在管片的内侧边缘留有嵌缝槽，以后用嵌缝材料填塞。嵌缝材料需具有以下特点：具有不透水性；化学稳定性及良好的适应气候变化的性能，在湿润状态下易于施工；良好的伸缩及复原性；硬结时不受水的影响；施工后尽早具有不粘着性，终凝时间短；收缩小等。
可满足上述条件的嵌缝材料有环氧树脂，聚硫酸橡胶类，以尿素树脂为主要原料的制品等。在钢管片中，有时使用铅作为嵌缝材料。
嵌缝的施工应在衬砌组装后，在没有推力的影响下进行。首先必须将嵌缝槽中的油、锈、水等清洗干净，在涂以底漆后进行嵌缝。一般多用作业台车进行嵌缝作业。
当已进行密封条、嵌缝作业后仍不能止水时，在漏水处设置注浆孔，注入尿烷类浆液进行填充，浆液与地下水反应后发泡，体积膨胀，从而提高止水效果。
1.5.4.4 二次衬砌
二次衬砌须在一次衬砌、防水、清扫等作业完全结束后进行。依据设计条件的不同，二次衬砌可用无筋或有筋混凝土浇注，有时也用砂浆、喷射混凝土。浇注二次衬砌时，特别是在拱顶附近填充混凝土极为困难，对此必须注意。必要时应预先备有砂浆管、出气管等，用注入的砂浆等将空隙填实。
二次衬砌施工前,必须紧固管片螺栓,清扫衬砌并对漏水采取止水措施。脱模应在所浇注的混凝土强度达到设计要求时进行。以防过早脱模导致混凝土裂纹等有害影响的发生。达到所需强度的时间，应根据在与现场同一条件下养生的混凝土试件抗压实验确定。脱模后，应进行充分养护。
如果对衬砌的漏水处理不彻底，或者虽然彻底但又出现了新的漏水处所，将在二次衬砌中出现漏水现象。此时，漏水多发生在二次衬砌施工缝和裂纹处。为了防止二次衬砌漏水，需防止裂纹的产生和对施工缝进行防水处理。为了防止产
生裂纹,可在混凝土的配合比和施工方面采取措施.
在配合比方面的措施有：减少水泥用量或使用粉煤灰水泥、高炉水泥等；为防止干燥裂纹的发生，可降低单位用水量，使用AE减水剂等。在施工方面的措施有：选择合适的脱模时间；一次浇注长度不要过长；进行充分养生；在施工缝处使用隔离层等。
作为施工缝的防水处理方法可采用：在施工缝中放置止水带；在施工缝内喷涂特殊的油灰(可与湿润粘着的材料)；在施工缝表面设导水槽等方法。
1.6 ECL施工法
1.6.1 概述
ECL是英文Extrude Cocrete Lining的缩写。意为加压灌注混凝土衬砌，即在盾构法工程中以现浇混凝土做衬砌代替传统的管片衬砌的一种施工方法。故又称为挤压混凝土衬砌法。由于采用盾构在前端挖掘，在后端衬砌，两道工序同时进行，通常是掘进多少，衬砌也向前推进多少，因而称之为“并进技术工法”。
ECL施工法的概念出现较早，德国在1910年、法国在1911年、俄国在1912年就提出了这一施工的概念，由于该工法需要输送混凝土的机械和专门的开挖设备，限于当时的技术水平，未获得开发和推广。正式研究开发并将该法实用化是在20世纪60年代开始的。1965年前苏联克服许多技术问题后，开始用于建造涅格宁河总水管，获得成功后，又用于莫斯科、第比利斯、明斯克、高尔基、古比雪夫等地铁隧道。总结上述工程后指出：这是一种奇特的施工方法。解决盾构施工中的问题，提高了施工速度，是一种十分有发展前途的城市地下工程的施工方法。继而日本在1987年以来，成功地用钢筋加强的挤压混凝土衬砌施工了三座排水隧洞和电缆隧洞，使得ECL施工法在技术上已得到了成熟。
ECL 施工法综合考虑了盾构法的三大要素即地层稳定技术、盾构机械技术和衬砌技术，以ECL衬砌技术为该施工法的“龙头”，和各种盾构结合，可用于一切地层。ECL法与盾构工法相比，具有长距离快速施工、工期短、沉降极小、无须降水、防水优越、机械化高、节省人员和安全经济等诸多优点。日本把密闭盾构技术和ECL衬砌技术有机结合，在软土地层施工中获得了杰出的环境效益和质量。
1.6.2 ECL施工法的分类和施工流程
在我国盾构施工法作为城市地下工程修建技术，越来越受到工程界青睐，盾构法是以确保开挖面稳定为目的开展技术开发。而ECL施工法是在盾构法的基础上，将包括衬砌在内的全部工程系统化，不采用常规管片而通过在盾尾现场浇筑混凝土来进行衬砌的隧道施工，在盾构机推进的同时对新拌混凝土加压，构成与地层紧密结合的能得到密实、质量高的村砌体，控制对周围围岩的影响及降低
造价，缩短工期等。
(1) ECL施工法的分类
20世纪80年代后，各国对ECL施工法进行大量的研究和开发，衬砌加筋的方式各种各样，出现了许多不同的施工系统。
(2) ECL施工法的施工流程
ECL施工法，不同的施工方法具有不同的施工流程，其施工系统种类很多，系统的介绍比较困难，现仅选择其中一例，即以钢筋混凝土类衬砌系统为基本模型，介绍ECL施工法的施工程序。
ECL施工法的施工具有以下基本特性：
①由于是用现浇混凝土直接衬砌，所以不需要进行盾构施工法的管片一次衬砌、毕后注浆和二次衬砌等，能使施工合理化；
②在推进盾构机的同时对浇筑后尚未凝固的混凝土加压，以使其能依次充填到盾尾空隙内，这样做不损伤地基，能控制对环境（地基下沉等）的影响；
③对新拌混凝土加压，能构成密实性强、质量高的混凝土衬砌，并且消除了如管片接头那样的弱点，因而能提高止水性；
④可根据隧道的用途省去二次衬砌，从而降低造价，缩短工期。
根据这些特征，ECL施工法将流水作业地完成所有工程，从盾构机开挖到衬砌结束，使其施工系统化。
由于各工序在施工系统中的作用不同，导致系统的构成方法就多种多样。例如：
①在盾尾内合理配置钢筋类材料的方法及混凝土浇筑方法：
②盾构千斤顶推力施加方式及钢筋类材料对混凝土在盾尾空隙内充填性的影响；
③侧模板的拆模时间与拆模时衬砌侧壁的自稳性及止水性。
除上述各点外，施工系统对混凝土材料的质量也有相当严格要求。即浇筑时要求具有混凝土泵压送性及可对模板内边角处进行充填的流动性；在盾构机推进过程中，为了在受到加压的盾尾脱离后形成与围岩紧密结合的衬砌体，需要保持混凝土的流动性，直至盾构机推进终止；盾构机推进结束后，应缩短从早期强度出现到侧模板脱模的时间。在满足这些性状的基础上，还必须具有良好的耐久性。
1.6.3 盾构机械和衬砌结构
1.6.3.1盾构机械
ECl施工法用的盾构分三个：前部体、中间体和后部体。
前部体为切削装置；中间体除有对称均匀分布的盾构千斤顶提供推进力外，还有转向装置，用它来进行方向修正及进行曲线施工方向控制，还有伸缩装置，
隧道盾构掘进施工主要工艺 1、盾构始发与到达掘进技术 1.1 始发掘进 所谓始发掘进是指利用临时拼装起来的管片来承受反作用力，将盾构机推上始发台，由始发口贯入地层，开始沿所定线路掘进的一系列作业。本工程中每台盾构机都要经过两次始发掘进，第一次是盾构机组装、调试完后从三元里站始发，第二次是盾构机通过广州火车站后二次始发。 1.1.1 始发前的准备工作 （1）始发预埋件的设计、制作与安装 盾构机始发时巨大的推力通过反力架传递给车站结构，为保证盾构机顺利始发及车站结构的安全，需要在车站的某些位置预埋一些构件。同时盾构机盾尾进入区间后为减小地层变形需要立即进行回填注浆，为了防止跑浆也需要在车站侧墙上预埋构件以实现临时封堵。 三元里车站始发预埋件大样及预埋位置如图：隧盾-施组-SD01、02所示。 （2）洞门端头土体加固 三元里车站隧道端头上覆2米厚〈8〉类土（岩石中等风化带），开挖后侧壁基本稳定。始发前不对端头进行加固。 （3）端头围护桩的破除 始发前需要对洞门端头围护桩予 以拆除，确保盾构机顺利出站。三元里 站端头围护桩厚1.1米，洞门预留孔直 径6.62米。计划对围护桩进行分块拆除 如图7-1-1。 环形及横向拉槽宽度50cm，竖向 拉槽宽度20cm，竖向槽沿围护桩接缝凿 除。 盾构机推进前割断连接钢筋，拉开 钢筋砼网片，清理石碴并处理外露钢筋 头，避免阻挂盾壳。围护桩拆除后，快 速拼装负环管片，盾构机抵拢工作面，避免工作面暴露太久失稳坍塌。拉槽 图7-7-1 凿除分块示意图
1.2 盾构机始发流程 盾构机始发前首先将反力架连接在预埋件的位置，吊装盾构机组件在始发台上组装、调试；然后安装400宽的负环钢管片，盾构机试运转；最后拆除洞门端墙盾构机贯入开挖面加压掘进。 盾构机始发流程见下图： 盾构机始发时临时封堵操作工艺流程如下： 安装反力架、始发台 盾构机组件的吊装 组装临时钢管片、 盾构机试运转 拆除端头维护桩 盾构机贯入开挖面加压掘进（拼装临时管片） 盾尾通过入，压板加 固、壁后回填注浆 端头地层加固 检查开挖面地层 始发准备工作 拆除端头围护桩 掘 进 安装螺栓、橡胶帘布板及钢压板 上拉压板，置于盾构机通过位置 盾尾通过始发口 下拉压板 盾尾同步注浆
盾构法地铁施工工艺流程 袁存防 1 前言盾构法作为目前最为安全有效、品质兼优的城市轨道施工工艺，已经被绝大多数市政工程所青睐，在21 世纪中国社会、经济高速发展的时代，全国范围内各大中型城市都倾向于城市地铁及类似的市政工程的修建，因此盾构法施工在目前国内的市场不可估量。 盾构法施工糅合了传统和现代的各项技术革新，有着固定的施工工艺流程，包含了诸多施工环节，每一个环节或工序都必须有技术含量较高的专项方案指导施工，并辅以经验丰富的管理操作人员，才能充分发挥盾构法施工的优越性，实现工程的最大收益。现将盾构法地铁施工工艺流程总结如下，各分部、分项工程施工应参考专项方案。 2 场地规划 2.1 临建设施根据项目所在地政府和业主等上级主管部门的要求，确定临建设施所需板材和样式，围挡等临建应当和项目所在地同类项目一致建设。 生活区和生产区应该严格区分，并在场地内各显著位置悬挂安全生产标语。生活区应该包括办公区和住宿区，应合理规划，办公区要划分会议室和办公室，同时还要单独确定食堂和厨房位置，绝对避免安全隐患。 生产区应该设置进出口，并用专用围栏和生活区隔断，在进出口位置悬挂安全生产标语。生产区内应该合理规划库房和材料堆放地等。 2.2 临时设施（1）碴坑碴坑设置于始发井旁边，原则是利于出渣用吊机倾倒渣土，并便于土方车外运。碴土坑 采用 C20砼，底板及侧墙厚不低于30cm。每个碴土场四周设置挡碴板，碴土场总存碴能力》1500m3。 （2）管片堆放场根据盾构施工龙门吊设置情况，管片堆放场设置在吊机轨道之间，原则是利于吊机吊放，同 时考虑管片运输车便于进场。正式管片堆放场的管片存放能力》210块（35环）。 （3）砂浆拌合站结合盾构施工列车编组情况及盾构施工预留口位置，将拌合站设置在始发井入口区域内。拌 合站包括拌合楼、砂石料场、水泥储存罐、粉煤灰储存罐及砂浆储存罐。 砂浆拌合站场地全部钢筋混凝土硬化，并施作储存罐基础。 （4）冷却塔及砂浆中转站冷却塔及砂浆中转站设置在始发井出口位置附近，用H 型钢或工字钢搭设冷却塔放置平台。 （5）通风机通风机临时设置在盾构始发井出口位置，根据掘进情况，在过站后可在车站口位置另行设置。
盾构法 编辑词条 盾构法所属现代词，指的是在地层中修建隧道和大型管道的一种暗挖式施工方法。 目录 盾构法 正文 编辑本段盾构法 编辑本段正文 采用盾构为施工机具，在地层中修建隧道和大型管道的一种暗挖式施工方法。施工时在盾构前端切口环的掩护下开挖土体，在盾尾的掩护下拼装衬砌（管片或砌块）。在挖去盾构前面土体后，用盾构千斤顶顶住拼装好衬砌，将盾构推进到挖去土体空间内，在盾构推进距
离达到一环衬砌宽度后，缩回盾构千斤顶活塞杆，然后进行衬砌拼装，再将开挖面挖至新的进程。如此循环交替，逐步延伸而建成隧道（图1）。 历史和发展用盾构法修建隧道已有150余年的历史。最早进行研究的是法国工程师M. I.布律内尔，他由观察船蛆在船的木头中钻洞，并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发，在1818年开始研究盾构法施工，并于1825年在英国伦敦泰晤士河下，用一个矩形盾构建造世界上第一条水底隧道(宽11.4米、高6.8米)。在修建过程中遇到很大的困难，两次被河水淹没，直至1835年，使用了改良后的盾构，才于1843年完工。其后P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底,用一个直径2.2米的圆形盾构建造隧道。1847年在英国伦敦地下铁道城南线施工中，英国人J.H.格雷特黑德第一次在粘土层和含水砂层中采用气压盾构法施工，并第一次在衬砌背后压浆来填补盾尾和衬砌之间的空隙，创造了比较完整的气压盾构法施工工艺，为现代化盾构法施工奠定了基础，促进了盾构法施工的发展。20世纪30～40 年代，仅美国纽约就采用气压盾构法成功地建造了19条水底的道路隧道、地下铁道隧道、煤气管道和给水排水管道等。从1897～1980年，在世界范围内用盾构法修建的水底道路隧道已有21条。德、日、法、苏等国把盾构法广泛使用于地下铁道和各种大型地下管道的施工。1969年起，在英、日和西欧各国开始发展一种微型盾构施工法，盾构直径最小的只有1米左右,适用于城市给水排水管道、煤气管道、电力和通信电缆等管道的施工。 中国于第一个五年计划期间，首先在辽宁阜新煤矿，用直径 2.6米的手掘式盾构进行了疏水巷道的施工。中国自行设计、制造的盾构，直径最大为11.26米,最小为3.0米。正在修建的第二条黄浦江水底道路隧道,水下段和部分岸边深埋段也采用盾构法施工，盾构的千斤顶总推力为108兆牛,采用水力机械开挖掘进。在上海地区用盾构法修建的隧道，除水底道路隧道外，还有地铁区间隧道、通向河海的排水隧洞和取水管道、街坊的地下通道等。 盾构法的优越性盾构法施工得到广泛使用，因其具有明显的优越性：①在盾构的掩护下进行开挖和衬砌作业，有足够的施工安全性；②地下施工不影响地面交通,在河底下施工不影响河道通航;③施工操作不受气候条件的影响;④产生的振动、噪声等环境危害较小;⑤对地面建筑物及地下管线的影响较小。
学院：土木工程学院 专业：土木工程 课程：地下建筑结构 班级： 09土木1班 姓名：吴諓 学号: 0917010195 2012年05月10日
盾构法简介 摘要：盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。 关键词：盾构法适用范围 1. 盾构法简介 盾构法指的是利用盾构进行隧道开挖，衬砌等作业的施工方法。用盾构在软质地基或破碎岩层中掘进隧洞的施工方法。盾构是一种带有护罩的专用设备，利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体，同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。 盾构是19世纪初期发明，首先用于开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式，以水力式居多。水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力，又用作输送排出土体的介质。 盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点，适合在软土地基段施工。深圳地铁一期工程初步设计有三处采用盾构法施工，即罗湖-国贸区间，皇岗-福民区间，福民-金田区间。这几处均为软土地段，且具备盾构法施工的基本条件。 盾构法施工的基本条件：⑴线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井；⑵隧道要有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m；⑶相对均质的地质条件；⑷如果是单洞则要有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m,竖直方向1.5m；⑸从经济角度讲，连续的施工长度不小于300m。 盾构机的组成：盾构机主要有五部分组成，壳体、排土系统、推土系统、衬砌拼装系统和辅助注浆系统。盾构机的壳体由切口环、支撑环和盾尾三部分组成，并与外壳钢板连成一体；排土系统主要是由切削土体的刀盘、泥土仓、螺旋出土器组成、皮带传送机、泥浆运输电瓶车等部分组成
①地下施工，必须面对复杂的地质条件和敏感的地面环境。 ②所用设备集成度高，技术含量高。 ③涉及的专业领域较多，对复合型人才有较多需求。 2、盾构法施工的优点 （1）盾构法隧道施工不受地面自然条件的影响。 在盾构支护下进行地下工程暗挖施工，不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影响，能较经济合理地保证隧道安全施工。 （2）盾构法施工隧道机械化、自动化程度高。 盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实行自动化、智能化和施工远程控制信息化，掘进速度较快，施工劳动强度较低。 （3）地面人文自然景观受到良好的保护，周围环境不受盾构施工干扰。 在松软地层中，开挖埋置深度较大的长距离、大直径隧道，具有经济、技术、安全、军事等方面的优越性。
①需要隧道衬砌管片预制、运输、衬砌、衬砌结构防水及堵漏、施工测量、场地布置、机械安装等施工技术的配合，系统工程协调复杂； ②施工过程变化断面尺寸困难；只能前进，不能后退，当隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时，施工难度大，在饱和含水的松软地层中施工，地表沉陷风险较大； ③盾构机制造周期长，造价较昂贵，盾构的拼装、转移等较复杂，建造短于750m的隧道经济性差。 4、盾构施工工艺流程 4.1大流程：盾构总体施工流程 大流程：盾构总体施工流程 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=约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。 4.2小流程：盾构掘进流程 准备工作→转动刀盘→启动次级运输系统（皮带机）→启动推进千斤顶→启动首级运输系统（螺旋机）→停止掘进→安装管片→回填注浆→准备下一环掘进。 开挖→出土→拼装→注浆。
盾构施工介绍 一、盾构机选型 盾构的机型是指在根据工程地质和水文地质条件，盾构所采用的最有效的开挖面支护形式。 1.选型依据 (1) 土质条件、岩性、（抗压、抗拉、粒径、成分等个参数） (2) 开挖面稳定（自立性能） (3) 隧道埋深、地下水位 (4) 设计隧道的断面 (5) 环境条件、沿线场地（附近管线和建筑物及其结构特性） (6) 衬砌类型 (7) 工期 (8) 造价 (9) 宜用的辅助工法 (10) 设计路线、线形、坡度 （11）电气等其他设备条件 地层渗透系数对于盾构的选型是一个很重要的因素。通常，当地层的渗透系数小于10-7m/s时，可以选用土压平衡盾构机；渗透系数大于10-4 m/s时，一般选用泥水盾构；介于两者之间的既可以用土压平衡的，也可用泥水盾构。根据地层渗透系数与盾构类型的关系，若地层以各种级配富水的砂层、砂砾层为主时，宜选用泥水盾构；其它地层宜选用土压平衡盾构。我们一号井的盾构机选用海瑞克生产的S592盾构机。 二、盾构机介绍 1.TBM概述 机器类型土压平衡盾构安装功率 4000千瓦 TBM长度+后配套长度约88米 TBM重量约750吨 曲率半径（最小） 500米 2.盾构概述 （1）盾构钢结构
前盾（直径） 8800毫米（长度） 2800毫米 中盾（直径） 8785毫米（长度） 3000毫米 盾尾（直径） 8770毫米（长度） 4100毫米加4排密封刷（2）盾尾铰接油缸（被动） 数量 15个 行程 150毫米 标准推力在215巴时6500千牛 （3）掘进 主推进油缸数量 19×2个 行程 2500毫米 推力在350巴时70000牛 （4）人孔闸 数量 1个类型平行闸 前舱容积 2430升前舱容纳人数 2个 主舱容积 4170升主舱容纳人数 4个 工作压力 6巴 （5）螺旋输送机 数量 1台长度 15175毫米 功率 400 千瓦速度 0-22.1/分钟扭矩（额定） 217千牛米 3.刀盘概述 开挖直径 8830毫米重量（含刀具） 116吨 滚刀（一圈） 45 滚刀（中心） 4 滚刀直径 432毫米齿刀 58 中间刀具 1 铲刀 16 磨损保护 3个传感器 4.主驱动概述 主驱动电动马达 14个 功率 14×160千瓦速度 0-4.2 /分钟
2.7 盾构法隧道工程防水施工工艺标准 2.7.1 总则 2.7.1.1 适用范围 本标准适用在软土和软岩中采用盾构掘进和拼装钢筋混凝土管片方法修建的区间隧道结构防水施工。 2.7.1.2 编制参考标准及规范 （1）《地下防水工程质量验收规范》GB 50208-2002 （2）《地下工程防水技术规范》GB 50108-2001 （3）《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300-2001 2.7.2 术语、符号 2.7.2.1 术语 （1）盾构法：采用盾构掘进机进行开挖，钢筋混凝土管片、复合式管片、砌块、现浇混凝土等作为衬砌支护的隧道暗挖施工法。 2.7.3 基本规定 2.7. 3.1 地下工程的防水等级分为4 级，各级标准应符合《地下防水工程质量验收规范》GB 50208-2002 3.0.1 条的规定。 2.7. 3.2 地下工程的防水设防的要求，应按《地下防水工程质量验收规范》GB 50208-2002表3.0.2-2 的规定选用。 2.7. 3.3 不同防水等级盾构隧道的衬砌防水措施应符合表2.7.3.3 规定: 不同防水等级盾构隧道的衬砌防水措施表2.7.3.3 2.7. 3.4 管片防水涂层必须由相应资质的专业防水队伍进行施工。 2.7. 3.5 管片外防水涂层和管片接缝所使用的防水材料，应有产品合格证和性能检测报告，材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求；不合格的材料不得在工程中使用。 2.7.4 施工准备 2.7.4.1 技术准备 (1)施工单位应认真学习图纸，并进行图纸自审、会审工作，以便理解盾构施工中防水工程的施工要点。 (2)依据工程总施工组织设计的原则，编制防水工程施工方案，明确工艺流程，指导施工。 (3)根据穿越土层的工程水文地质特点辅以以下相应技术措施： 1)疏于掘进土层中地下水的措施；
3 盾构法施工 概述 盾构法是以盾构为核心在地面以下暗挖隧洞的一种施工方法。盾构法始于英国，自1925年布鲁诺尔(Brunel)在伦敦泰晤士河下首次用一台矩形盾构开挖水底隧洞以来，已有170余年历史。在一百多年中，世界各国制造了数以千计的各种类型、各种直径的盾构，盾构掘进机从低级发展到高级，从手工操作到计算机监控机械化施工，使盾构掘进机及其施工技术得到了不断发展和完善。现代盾构已经发展成为集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧洞衬砌、测量导向纠偏等功能的大型的施工机械设备。 ●盾构法作为一种先进的隧洞施工工法具有： （1）对环境干扰少，对交通及居民生活影响小； （2）盾构推进、出土、衬砌等工序循环进行，易于管理，施工人员少； （3）施工不受地形地貌，江河水域等地表环境条件限制； （4）施工不受天气条件（雨雪等）限制； （5）出土量少，对周围环境及地表沉降影响小； （6）在土质差，地下水位高的地方建大埋深隧洞具有优越性。 由于这些优点，盾构法特别适宜于城市隧洞和穿江越海的施工，目前盾构工法已在城市隧洞的构筑中确定了稳固的统治地位。 ●盾构法是一项综合性的施工技术。构成盾构法的主要内容有： （1）先在隧洞某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。 （2）盾构机主机和配件吊装下井，在预定位置组装成整机并调试使其性能达到设计要求。 （3）盾构从竖井或基坑的墙壁开口处出发，在地层中沿着设计轴线推进。盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧洞及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。 （4）盾构到达预定终点的竖井或基坑时掘进结束，然后检修盾构或解体盾构运出。 ●盾构是进行土方开挖正面支护和隧洞衬砌结构安装的施工机具，它还需要其它施工技术密切配合才能顺利施工。主要有： （1）地下水的降低； （2）稳定地层、防止隧洞及地面沉陷的土壤加固措施； （3）隧洞衬砌结构的制造； （4）隧洞内的运输； （5）衬砌与地层间的充填； （6）衬砌的防水与堵漏； （7）开挖土方的运输及处理方法； （8）配合施工的测量、监测技术； （9）采用气压法施工时，还涉及到医学上的一些问题和防护措施等。 目前在我国主要使用的有土压平衡盾构和泥水平衡盾构。 （1）土压平衡盾构 土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板，在刀盘的旋转作用下，刀具切削开挖面的泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，使土仓和排土用的螺旋输送机内充满切削下来的泥土，依靠盾构推进油缸的推力通过隔板给土仓内的土碴加压，使土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压力。破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，泥土落到土仓底部后，通过螺旋输送机运到皮带输
189 - 189 - 盾构法施工概述 盾构法是以盾构为核心在地面以下暗挖隧洞的一种施工方法。盾构法始于英国，自 1925 年 布鲁诺尔(Brunel)在伦敦泰晤士河下首次用一台矩形盾构开挖水底隧洞以来，已有 170 余年历史。在一百多年中，世界各国制造了数以千计的各种类型、各种直径的盾构，盾构掘进机从低级发展到高级，从手工操作到计算机监控机械化施工，使盾构掘进机及其施工技术得到了不断发展和完善。现代盾构已经发展成为集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧洞衬砌、测量导向纠偏等功能的大型的施工机械设备。 ● 盾构法作为一种先进的隧洞施工工法具有： （1） 对环境干扰少，对交通及居民生活影响小； （2） 盾构推进、出土、衬砌等工序循环进行，易于管理，施工人员少； （3） 施工不受地形地貌，江河水域等地表环境条件限制； （4） 施工不受天气条件（雨雪等）限制； （5） 出土量少，对周围环境及地表沉降影响小； （6） 在土质差，地下水位高的地方建大埋深隧洞具有优越性。 由于这些优点，盾构法特别适宜于城市隧洞和穿江越海的施工，目前盾构工法已在城市隧洞的构筑中确定了稳固的统治地位。 ● 盾构法是一项综合性的施工技术。构成盾构法的主要内容有： （1） 先在隧洞某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。 （2） 盾构机主机和配件吊装下井，在预定位置组装成整机并调试使其性能达到设计要求。 （3） 盾构从竖井或基坑的墙壁开口处出发，在地层中沿着设计轴线推进。盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧洞及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。 （4） 盾构到达预定终点的竖井或基坑时掘进结束，然后检修盾构或解体盾构运出。 ● 盾构是进行土方开挖正面支护和隧洞衬砌结构安装的施工机具，它还需要其它施工技术密切配合才能顺利施工。主要有： （1） 地下水的降低； （2） 稳定地层、防止隧洞及地面沉陷的土壤加固措施； （3） 隧洞衬砌结构的制造； （4） 隧洞内的运输； （5） 衬砌与地层间的充填； （6） 衬砌的防水与堵漏； （7） 开挖土方的运输及处理方法； （8） 配合施工的测量、监测技术； （9） 采用气压法施工时，还涉及到医学上的一些问题和防护措施等。 目前在我国主要使用的有土压平衡盾构和泥水平衡盾构。 （1）土压平衡盾构 土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板，在刀盘的旋转作用下，刀具切削开挖面的泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，使土仓和排土用的螺旋输送机内充满切削下来的泥土， 依靠盾构推进油缸的推力通过隔板给土仓内的土碴加压，使土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压力。破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，泥土落到土仓底部后，通过螺旋输送机运到皮带输
轨道交通建设工程安全质量施工要领图解 盾构篇 目录 一、土压平衡盾构 (4) 1.1土压平衡盾构总体施工流程 (4) 1.1.1施工准备 (4) 1.2始发与到达端土体加固 (5) 1.2.1旋喷加固（竖直与水平） (5) 1.2.2注浆加固（竖直与水平） (6) 1.2.3冷冻加固（竖直与水平） (7) 1.3始发准备 (9) 1.3.1竖井施工 (9) 1.3.2洞门密封施工 (9) 1.3.3始发台施工 (10) 1.3.4盾构机下井吊装 (11) 1.3.5盾构组装 (14) 1.3.6碴坑施工 (15) 1.3.7反力架及洞门凿除施工 (15) 1.3.8负环管片安装 (18) 1.3.9盾构电缆敷设 (20) 1.3.10盾构轨道敷设 (21) 1.4始发 (22) 1.4.1始发前检查 (22) 1.4.2负环管片安装 (22) 1.4.3始发掘进 (24) 1.5掘进 (27) 1.5.1试掘进 (27) 1.5.2洞内测量 (28) 1.5.3压力控制 (29) 1.5.4碴土改良 (31) 1.5.5管片拼装 (32) 1.5.6防水施工 (33) 1.5.7同步注浆 (34) 1.5.8二次压浆 (36) 1.5.9常压开仓检修 (37) 1.5.10开仓检修 (38) 1.5.11洞内运输 (39) 1.5.12管片及附件吊装 (41) 1.5.13碴土 (42) 1.5.14停机管理 (43) 1.6到达 (44)
1.6.1洞门处理 (44) 1.6.2到达端掘进 (45) 1.6.3盾构机吊出 (45) 二、泥水平衡盾构施工 (47) 2.1泥水平衡盾构总体施工流程 (47) 2.2始发与到达端土体加固 (48) 2.2.1旋喷加固（竖直与水平） (48) 2.2.2注浆加固（竖直与水平） (48) 2.2.3冷冻加固（竖直与水平） (48) 2.3始发准备 (48) 2.3.1竖井施工 (48) 2.3.2洞门圈施工 (48) 2.3.3始发台施工 (48) 2.3.4下井吊装 (48) 2.3.5盾构组装 (49) 2.3.6泥水处理系统 (49) 2.4始发 (50) 2.4.1反力架施工 (50) 2.4.2负环管片的施工 (50) 2.4.3始发进洞 (50) 2.5掘进 (50) 2.5.1试掘进 (50) 2.5.2洞内测量 (50) 2.5.3压力控制 (50) 2.5.4泥水管理 (52) 2.5.5管片拼装 (53) 2.5.6防水施工 (53) 2.5.7同步注浆 (53) 2.5.8二次压浆 (53) 2.5.9更换刀具 (53) 2.5.10洞内运输（管片运输） (53) 2.5.11管片制作 (53) 2.5.12管片吊装 (53) 2.5.13泥浆处理 (53) 2.6到达接收 (53) 2.6.1洞门处理 (53) 2.6.2接收掘进 (53) 2.6.3盾构机吊出 (53) 三、特殊施工 (54) 3.1小间距并行隧道 (54) 3.2上下重叠隧道 (55) 3.3砂卵石地层施工 (56) 3.4障碍物处理 (58) 3.5泥水盾构带压进仓 (59)
1.14复杂盾构法施工技术（北崇区间） 1盾构机组装调试 1.1盾构刀盘的选型 1.1.1刀盘主体结构特点 为了本工程地质条件的掘进要求，设计了辐条结构四个主刀梁和四个副刀梁 刀盘，刀盘具有下列主要特征： 1）辐条式刀盘，4根主辐条+4根副辐条+4个支腿。 2）开口率达到50%，开挖面与刀盘之间的阻碍物少，土体更容易进入土仓， 其土仓中的土体密度及压力更接近开挖面的土体密度与压力，便于土仓中土压力的控制；刀盘与开挖面之间接触面积小，渣土不易堆积在刀盘与开挖面之间，因此，刀盘不容易产生“泥饼”堵塞现象及减轻刀盘与刀具的磨损，并且能降低刀 盘切削扭矩。 3)耐磨设计，刀盘设计充分考虑了地层对刀盘具有较大的磨损性，因此， 在刀盘辐条面板及大圆环前后端面堆焊了大量的网格状耐磨硬质合金，另外刀盘外周也焊有耐磨复合钢板，大大提高了刀盘的耐磨性能，延长其使用寿命。 1.1.2刀具的设计选型及布置 本刀盘的设计充分考虑到了本标段的地质情况，配置的初装刀为1把中心鱼 尾刀、98把切刀、16把铲刀、66把焊接撕裂刀、1把仿形刀（液压控制）、8把 周边保径刀。刀具选用聊城天工公司生产的镶嵌大块硬质合金刀具。 刀盘设计具有以下特点： 1)可实现双向旋转（正/反）。 2)刀具高低搭配，焊接撕裂刀刀高为110mm，刮刀刀高为90mm，焊接撕裂刀 先行开挖松动刮刀前的土体，从而降低对刮刀及面板的直接磨损。 3)采用耐磨性能和冲击性能都非常优越的E5（日本标准）类硬质合金刀头。 4)刀具的布置在刀盘分成内、中、外3部分，刀具数量随直径的增大而增 多，刀具的磨损基本是均匀的
5)中心鱼尾刀呈倒V型结构，其作用可以切削中部位的土层；同时可以起到类似钻头钻尖的定心作用。
盾构法施工方法 11级土木一班严承涛20114092048 采用盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井，用作盾构及其设 备的拼装井（室）和拆卸井（室），特别长的隧道，还应设置中间检修工作井（室）。拼装和拆卸用的工作井，其建筑尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定。拼装井的井壁上设有盾构 出洞口，井内设有盾构基座和盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大 1.6?2.0米，以满足铆、焊等操作的要求。当采用整体吊装的小盾构时，则井宽可酌量减小。井的长度，除了满足盾构内安装设备的要求外，还要考虑盾构推进出洞时，拆除洞门封板和在盾构后面 设置后座，以及垂直运输所需的空间。中、小型盾构的拼装井长度，还要照顾设备车架转换的方便。盾构在拼装井内拼装就绪，经运转调试后，就可拆除出洞口封板，盾构推出工作井 后即开始隧道掘进施工。盾构拆卸井设有盾构进口，井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。其他施工主要有土层开挖、盾构推进操纵与纠偏、衬砌拼装、衬砌背后压注等。这些工序均应 及时而迅速地进行，决不能长时间停顿，以免增加地层的扰动和对地面、地下构筑物的影响。土层开挖在盾构开挖土层的过程中，为了安全并减少对地层的扰动，一般先将盾构前面的切 口贯入土体，然后在切口内进行土层开挖，开挖方式有：①敞开式开挖。适用于地质条件较 好、掘进时能保持开挖面稳定的地层。由顶部开始逐层向下开挖，可按每环衬砌的宽度分数 次完成。②机械切削式开挖。用装有全断面切削大刀盘的机械化盾构开挖土层。大刀盘可分 为刀架间无封板的和有封板的两种，分别在土质较好的和较差的条件下使用。在含水不稳定 的地层中，可采用泥水加压盾构和土压平衡式盾构进行开挖。③挤压式开挖。使用挤压式盾 构的开挖方式，又有全挤压和局部挤压之分。前者由于掘进时不出土或部分出土，对地层有较大的扰动，使地表隆起变形，因此隧道位置应尽量避开地下管线和地面建筑物。此种盾构不适用于城市道路和街坊下的施工，仅能用于江河、湖底或郊外空旷地区。用局部挤压方式 施工时，要根据地表变形情况，严格控制出土量，务使地层的扰动和地表的变形减少到最低限度。 ④网格式开挖。使用网格式盾构开挖时，要掌握网格的开孔面积。格子过大会丧失支撑作用，过小会产生对地层的挤压扰动等不利影响。在饱和含水的软塑土层中，这种掘进方 式具有出土效率高、劳动强度低、安全性好等优点。推进操纵与纠偏推进纠偏推进过程中，主要采取编组调整千斤顶的推力、调整开挖面压力以及控制盾构推进的纵坡等方法，来操纵盾构位置和顶进方向。一般按照测量结果提供的偏离设计轴线的高程和平面位置值，确定下一次推进时须有若干千斤顶开动及推力的大小，用以纠正方向。此外，调整的方法也随盾构 开挖方式有所不同：如敞开式盾构，可用超挖或欠挖来调整；机械切削开挖，可用超挖刀进行局部超挖来纠正；挤压式开挖，可用改变进土孔位置和开孔率来调整。衬砌拼装常用液压 传动的拼装机进行衬砌（管片或砌块）拼装。拼装方法根据结构受力要求，可分为通缝拼装 和错缝拼装。通缝拼装是使管片的纵缝环环对齐，拼装较为方便，容易定位，衬砌圆环的施 工应力较小，但其缺点是环面不平整的误差容易积累。错缝拼装是使相邻衬砌圆环的纵缝错 开管片长度的1/2?1/3。错缝拼装的衬砌整体性好，但当环面不平整时，容易引起较大的施工应力。衬砌拼装方法按拼装顺序，又可分为先环后纵和先纵后环两种。先环后纵法是先将 管片（或砌块）拼成圆环，然后用盾构千斤顶将衬砌圆环纵向顶紧。先纵后环法是将管片逐 块先与上一环管片拼接好，最后封顶成环。这种拼装顺序，可轮流缩回和伸出千斤顶活塞杆以防止盾构后退，减少开挖面土体的走动。而先环后纵的拼装顺序，在拼装时须使千斤顶活塞杆全部缩回，极易产生盾构后退，故不宜采用。衬砌压注为了防止地表沉降，必须将盾尾和衬砌之间的空隙及时压注充填。压注后还可改善衬砌受力状态，并增进衬砌的防水效果。 压注的方法有二次压注和一次压注。二次压注是在盾构推进一环后，立即用风动压注机通过 衬砌上的预留孔，向衬砌背后的空隙内压入豆粒砂，以防止地层坍塌；在继续推进数环后，再用压浆泵将水泥类浆体压入砂间空隙，使之凝固。因压注豆粒砂不易密实，压浆也难充满 砂间空隙，不能防止地表沉降，已趋于淘汰。一次压注是随着盾构推进，当盾尾和衬砌之间出现空隙时，立即通过预留孔压注水泥类砂浆，并保持一定的压力，使之充满空隙。压浆时要对称进行，并尽量避免单点超压注浆，以减少对衬砌的不均匀施工荷载；一旦压浆出现故障，应立即暂停盾构的推进。盾构法施工时，还须配合进行垂直运输和水平运输，以及配备通风、供电、给水和排水等辅助设施，以保证工程质量和施工进度，同时还须准备安全设施
地铁隧道盾构法施工质量控制重点及措施 摘要:盾构工法是我国城市地铁隧道建设的主要工法,施工人员熟悉和掌握地铁隧道的施工质量控制重点及方法,对保证隧道的安全生产及质量具有重大意义。 关键词:盾构工法;施工质量;控制重点;措施 引言 我国城市地铁隧道建设正步入快速发展的轨道,由于盾构工法具有工期短、造价低、施工领域宽、自动化程度高等特点,因此得到广泛应用。就沈阳地铁2号线土压平衡盾构的施工实践,论述盾构隧道质量的控制方法,并对一些质量控制重点及方法进行探讨。 1 盾构始发阶段 1.1 盾构端头井土体加固(始发)等相关质量控制 在盾构始发时,提高地基强度,防止沉陷,防止地下水突出及土砂等流入端头井内,需进行洞圈周围土体的加固和改良。常用方法有搅拌桩法、药液注入法、冻结法等。无论采取何种方法,加固和改良的效果是质量控制的关键。 (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。
(3)临时墙拆除。这是在盾构施工中最应引起注意的一道作业,有很大的危险性。国内外有多种始发掘进的方法:①根据地基改良等情况保持始发井前面土体稳定的同时,拆除临时挡土墙进行掘进。②将始发部位做成双层墙结构,边拔除前面的墙边掘进。③用盾构机边直接切削临时墙边掘进。现在多采用第一种方法。拆除临时墙时应掌握门封的具体结构,制定针对性的措施。拆除临时墙的时间应在盾构机调试达到稳定推进条件后。临时墙与盾构机间应预留不小于1.2m的作业空间。拆除临时墙前应钻梅花型探孔(不少于5点)观察,观察时间不少于12h。考虑到综合因素,始发推进尽量选在白天上午。目前正在开发一种盾构机刀盘直接切削的新材料来替代钢筋,可以不必拆除临时墙,无需释放土体应力,就可以使盾构机安全推进,值得关注。 (4)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。 (5)始发出洞应做如下工作:①洞门凿除后,盾构机应迅速靠上洞口土体。②观察洞口有无渗漏,如有应及时封堵(应急封堵材料及排水设备)。③盾构机土仓内不得有砼块、钢筋等,临时墙周边钢筋不得伸入盾构切削圆周内。④第一正环拼装时检查最后一负环管片的位置、真圆度等。⑤控制推进千斤顶的使用情况,防止盾构机磕头或上飘。⑥严格控制负环管片的真圆度。 1.2 盾构始发设备 1.2.1 盾构机基座质量控制重点 (1)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,确定基座的位置和高程。盾构姿态的调整,
盾构机 1介绍： 盾构机盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，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，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。 2应用： 用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。 3原理： 盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。 4相关：
据了解，采用盾构法施工的掘进量占京城地铁施工总量的45%，目前共有17台盾构机为地铁建设效力。虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功效提高8到10倍，而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。不过，大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。 盾构机问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。近30年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌陷在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等方面的探索和研究解决，使盾构机有了很快的发展。盾构机尤其是土压平衡式和泥水式盾构机在日本由于经济的快速发展及实际工程的需要发展很快。德国的盾构机技术也有独到之处，尤其是在地下施工过程中，保证密封的前提以及高达0.3MPa气压的情况下更换刀盘上的刀具，从而提高盾构机的一次掘进长度。德国还开发了在密封条件下，从大直径刀盘内侧常压空间内更换被磨损的刀具。 盾构机的选型原则是因地制宜，尽量提高机械化程度，减少对环境的影响。 参与沈阳地铁工作的盾构机名为开拓者号，总长为64.7米，盾构部分9.08米，重量为420吨，其工作误差不超过几毫米。 5价格：
盾构施工场地布置方案 一、工程简介 锦万区间盾构自锦泰广场站东端盾构井组装下井，自西向东掘进至万家丽广场西端盾构井吊出，区间左线长803.567m，右线长806.042m，计划工期2.5个月。 二、场地布置总体方案 根据盾构掘进施工需要，施工场地主要需布置的设施为： （1）建时房屋一栋（含材料库、配件库、调度室等） （2）材料堆放场地 （3）轨排加工场地 （4）管片堆放场地 （5）15t门吊（含相应吊车行走轨地梁） （6）碴坑 （7）45t门吊（含相应吊车行走轨地梁） （8）搅拌站一套（含砂石料堆场、水泥及粉煤灰罐等） （9）变电房 场地总体布置见附图1，其中门卫及洗车槽续用车站施工已有设施。 三、各项主要施工设施布置方式 根据盾构施工场地内各设施施工保用情况及功能需要，现将主要设施布置方式确定如下： （一）管片堆放场地 根据盾构掘进进度要求，双线隧道最高日进度以40m计，需用管片27环，现管片堆方场地规划面积可存放管片数量为32环，满足施工要求。
（二）15t门吊（含相应吊车行走轨地梁） 15t门吊主要用于吊放管片及其它小型机具（材料），沿车站纵轴线布置，轨长51.5m，行走区覆盖盾构井、管片堆放场地及轨排加工场地。15t门吊行走轨梁根据门吊布置位置采用砼地梁。 （1）荷载计算： 根据门吊设计图纸，门吊固定件自重44t，小车及荷载等活载计重25t，按活载移至端头的最不利情况考虑（见图3-1）： 图3-1 15t门吊荷载结构示意图 吊车件移至端头时，对轻载产生的重载荷为[（44*11.8）-（25*5.5）]/23.6=16.2t，固单侧重轨载荷载为44+25-16.2=52.8t。单侧结构自重由两个负载轮承重，以活载中线进行力矩平衡，重载轮持荷32.82t，轻载轮持荷19.98t。 地梁所受均布荷载为钢轨、轨枕及结构自重的总和，15t门吊行走轨采用43kg/m轨，钢枕采用14槽钢（延米质量17kg/m），间距50cm，钢梁采用三拼I32a工字钢（延米质量158.1g/m），均布线性荷载以213kg/m计。 （2）砼梁 砼地梁截面尺寸0.6*0.8m，采用C35砼，配筋见附图2。由于砼地梁均为埋地结构，需要验算梁自身抗压强度及其下土层是否有足够承载力。钢轨及砼梁应力扩散角均按45度计算，砼梁均布荷载以0.5KN/m计。 ①砼梁承载强度
【shield tunnelling method】指的是利用盾构进行隧道开挖，衬砌等作业的施工方法。用盾构在软质地基或破碎岩层中掘进隧洞的施工方法。盾构是一种带有护罩的专用设备，利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体，同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。盾构是1874年发明，首先用的是气压盾构。开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。[1]盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式，以水力式居多。水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力，又用作输送排出土体的介质。 盾构既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构。盾构机外形上看是一个大的钢管机，较隧道部分略大，它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的。它包括三部分：前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。大多数盾构的形状为圆形，也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形等其他形式。 盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点，适合在软土地基段施工。例如深圳地铁一期工程初步设计有三处采用盾构法施工，即罗湖-国贸区间，皇岗-福民区间，福民-金田区间。这几处均为软土地段，且具备盾构法施工的基本条件。 条件 在松软含水地层，或地下线路等设施埋深达到10m或更深时，可以采用盾构法，即， 1、线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井； 2、隧道要有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m且不小于盾构直径； 3、相对均质的地质条件； 4、如果是单洞则要有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m,竖直方向1.5m； 5、从经济角度讲，连续的施工长度不小于300m。 3特点 优点 1、安全开挖和衬砌，掘进速度快；
东莞市轨道交通R2线【天宝站～东城站】盾构区间 土建工程 盾构掘进施工工艺
1工程概况 东莞市城市快速轨道交通R2线工程（东莞火车站～东莞虎门站段）线路起始于石龙镇西湖区，终点于虎门镇白沙村。试验段2304标土建工程施工项目包括下天区间盾构吊出井～天宝站区间、天宝站、天宝站～东城路站区间、东城路站。 下天区间盾构吊出井～天宝站区间里程范围为右线R2YDK9+740.48～R2YDK10+790.3，全长1049.82m, 左线R2ZDK9+751.44～R2ZDK10+790.3，全长1038.86m，区间隧道采用盾构法施工，线路纵断面为V形坡，最大坡度为15‰，线路埋深为13.5～19m，隧道顶覆土8.5～14m，区间隧道主要穿越在<6-6>砂质粘性土层中。线路出东宝路站后沿莞龙路向西南方向前进，到达莞龙路与东城中路交汇路口处以R=600的半径转至南北走向的东城中路上，随后进入温南路口位置的温南路站，最小曲线半径为R600m。在 R2YDK10+216里程处设联络通道兼废水泵房，采用矿山法施工。区间隧道局部下穿永昌汽车维修服务中心的一栋A2浅基础房屋，其余建筑物与隧道平面近距最小为4.72米，地表场地条件较好。 天宝站位于东城中路和温南路交汇处，埋设于东城中路下呈南北向布置。车站范围内控制管线为沿东城中路东、西两侧各一根直径2.2m，埋深约3.5m 的给水管。车站有效站台中心里程为R2YDK10+908.50，车站总长195.7m，标准宽度19.7m，主体结构为地下两层单柱两跨钢筋混凝土结构形式，车站两端均为盾构始发井。车站共设置4个出入口，2组8个风亭。车站主体采用明挖法施工，围护结构为800mm厚的地下连续墙+竖向3道内支撑。附属工程大部分采用明挖顺筑法施工，围护结构为φ800@950钻孔灌注桩，桩间施工φ600双重管旋喷桩止水帷幕，竖向设置两道内支撑；通道下穿φ2200东江供水管段采用矿山法施工。 天宝站～东城站区间里程范围为右线R2YDK10+986～R2YDK12+400.70，长1414.7m,左线R2ZDK10+986～R2ZDK12+400.70，长1420.04m（长链5.34m），区间隧道采用盾构法施工，线路纵断面为V形坡，最大坡度为26‰，线路埋深为13m～15.5m，隧道顶覆土8m～10.5m，区间隧道主要穿越在<6-6>砂质粘性土、<10-1>全风化混合片麻岩和<10-2>强风化混合片麻岩中。线路出温南路站后，沿东城中路向南前进，先后通过万园东路路口、东纵路口后，到达位于东城中路和东城路口北侧的东城路站。在R2YDK11+521.44里程处设1#联络通道，在R2YDK11+842处设置2#联络通道兼废水泵房，联络通道采用矿山法施工。区间线路大多沿直线前进，最小曲线半径R=1300m。
盾构法施工 摘要：盾构法隧道施工在地铁建设中应用最为广泛。在实施盾构法隧道施工工作应熟悉和掌握施工质量监控重点,从而保证工程质量。盾构法施工方法简介，施工机械，施工机械种类，机型选择，盾构隧道衬砌的基本类型；衬砌组成，类型，管片的链接构造。盾构拼接，盾构机始发到达，盾构掘进及施工管理。衬砌压注，一次衬砌，回填注浆。衬砌防水，二次衬砌。Ecl施工方法简介，施工方法及流程。Ecl工法与盾构法比较。盾构法施工地面沉降机理、预测和防治地表沉降的规律,地表沉降的监测与控制,地表沉降的监测, 地表沉降的控制,盾构穿越建筑物时的保护技术,建筑物保护技术, 隧道沿线新建建筑物的控制。 关键字：盾构施工，Ecl施工 1.1 概述 盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进，边防止开挖面土砂坍塌，边在机内安全的进行开挖作业和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工方法”。按照这个定义，盾构施工法是由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大部分组成。 初期的盾构法是用手掘式或机械开挖式盾构机，结合使用压气施工方法边保证开挖面稳定，边进行开挖，在地下水较丰富的地区，用注浆法进行止漏，而对软弱地层，则采用封闭式施工。经过多年对盾构技术的研究开发和应用，已演变成现在非常盛行的泥水式和土压式两种盾构机。这两种机型的最大优点是在开挖功能中考虑了稳定开挖面的措施，将盾构施工法中的三大要素的前两者联系融为一体，无需辅助施工措施，就能适应地质情况变化范围较广的地质条件。 盾构法施工的概貌如图1-1所示。在隧道的一端建造竖井或基坑，将盾构安装就位盾构从竖井或基坑的墙壁开孔出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的孔壁推进。盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已经拼装好的衬砌管片上，再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构机是这种施工方法中主要的施工机具。