土压平衡盾构隧道施工工艺简介(讲

土压平衡盾构施工技术一、盾构施工法概述1.盾构施工程序。

盾构施工法与矿山法相比具有的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主要作业都在盾构保护下进行，因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法。

其主要施工程序为：建造盾构工作井；盾构机安装就位；出洞口土体加固处理；初推段盾构掘进施工；隧道正常连续掘进施工；盾构接收井洞口的土体加固处理；盾构进入接收井解体吊出。

2.盾构施工优点。

盾构施工与矿山法施工具有以下优点：地面作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小；自动化程度高、劳动强度低、施工速度快；因隧道衬砌属工厂预制，质量有保证；穿越地面建筑群和地下管线密集的区域时，周围可不受施工影响；穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候影响；对于地质复杂、含水量大、围岩软弱的地层可确保施工安全；在费用和技术难度上不受覆土深度影响。

二、盾构推进隧道施工1. 掘进原理。

盾构在粉质粘土、粉质砂土和砂质粉土等粘性土层中掘进施工时，由刀盘旋转切削下来的土体进入密封土仓后，可对开挖面地层形成被动土压力，与开挖面上的主动土压力相抗衡。

使开挖面的土层处于稳定状态。

当盾构推进时，启动螺旋输送器排土，使排土量等于开挖量，即可使开挖面地层始终处于稳定。

排土量一般通过调节螺旋输送器转速和出土口装置予以控制。

当地层含砂量超过某一限度时，因土的摩阻力大、渗透系数高、地下水丰富等原因，泥土塑流性将明显变差，密封仓内的土体可因固结作用而被压密，导致渣土难于排出，甚至形成泥饼而无法推进，而且单靠切削土提供的被动土压力，常不足以抵抗开挖面的水土压力。

出现这种状况时，可向密封仓内注入水、泡沫、膨润土等，同时进行搅拌，以期适当改善仓内土体的塑流性，顺利排土。

2.轴线控制。

盾构轴线的控制是盾构推进施工的一项关键技术，怎样控制盾构能在已定空间轴线的允许偏差范围内是必须掌握的技术，在实际施工中盾构推进轴线控制不可能是理想的状况，轴线控制不佳状况除地质不均匀引起的正面阻力不均匀及隧道的平面和竖曲线要求外，往往是产生于人为因素，这是指施工不精心及对轴线控制操作技术水平不够两个原因，而后者占多数。

盾构施工技术简介盾构施工技术简介盾构施工技术是一种现代化的地下隧道施工方法，通过使用盾构机械设备在地下挖掘隧道，并同步施工衬砌，以实现隧道的快速、高效建设。

下面将对盾构施工技术进行详细的介绍。

一、盾构施工技术概述1.1 盾构概述盾构是一种具有盾体的特殊地下隧道掘进机械，由推进机构、导向机构、土压平衡系统和支撑系统等组成。

盾构机的工作原理是通过推进机构将盾体向前推进，同时利用盾体周围的土层形成土压平衡，并通过导向机构保持盾构机的稳定性。

1.2 盾构施工流程盾构施工的一般流程包括勘探、设计、生产、安装、施工和监测等阶段。

勘探阶段主要进行地质勘查和隧道线路规划；设计阶段进行隧道结构设计和盾构施工方案设计；生产阶段包括盾构机的制造和组装；安装阶段将盾构机运到施工现场并进行安装；施工阶段进行盾构掘进和衬砌等工作；监测阶段对隧道进行监测和调整。

二、盾构机分类及工作原理2.1 盾构机分类盾构机可分为硬岩盾构机、软岩盾构机和土壤盾构机。

硬岩盾构机适用于岩石隧道工程；软岩盾构机适用于软弱岩体和半软岩体；土壤盾构机适用于土壤隧道工程。

2.2 盾构机工作原理盾构机的工作原理是通过盾体推进机构和导向机构的配合，将盾体向前推进，同时控制土层压力平衡，并进行同时施工衬砌的工作。

三、盾构施工工艺3.1 盾构施工准备工作盾构施工前需进行隧道环境调查、地质勘探、盾构机的组装和调试、施工现场的准备等工作。

3.2 盾构机掘进盾构机掘进包括与地质条件相关的盾构机选择、盾构机的启动、推进等工作。

3.3 盾构衬砌盾构机掘进当地完成后，需对隧道进行衬砌工作，包括预埋管片、衬砌混凝土的浇筑、检查和修复等工作。

四、盾构施工中的技术难点4.1 地质条件的复杂性不同地质条件下的盾构施工存在不同的技术难点，如地层软弱、地下水位较高等。

4.2 岩土纵横交错的地质情况盾构施工中，遇到岩土纵横交错的地质情况，需要根据实际情况调整施工方法和技术参数。

五、盾构施工的安全与环保5.1 盾构施工安全盾构施工需要严格遵守相关的安全规定，包括操作员的培训、设备的检测和维护等。

加泥式土压平衡盾构施工技术中铁十六局盾构工程项目经理部内容提要：本文详细介绍了土压平衡盾构机组成、工作原理，并结合深圳地铁7标段盾构隧道的施工，重点对盾构隧道的主要施工过程和关键工艺技术进行总结和分析。

关键词：土压平衡盾构施工技术一、盾构施工法概述及盾构机的选型1．1盾构施工法概述盾构施工法于19世纪初在英国开始使用，经过反复摸索，在近30～40年间取得了飞速发展，现在，该施工法已同矿山法一起成为城市隧道施工的两大主要施工方法。

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、地铁隧道等施工。

目前在上海、广州、深圳、南京等城市已经开始采用盾构法来施工地铁隧道，盾构法在国内逐渐开始发展普及。

盾构施工法与矿山法相比具有的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主要作业都在盾构保护下进行，因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法。

其主要施工程序为：1、建造盾构工作井2、盾构机安装就位3、出洞口土体加固处理4、初推段盾构掘进施工5、隧道正常连续掘进施工6、盾构接收井洞口的土体加固处理7、盾构进入接收井解体吊出盾构施工与矿山法施工具有以下优点：1、地面作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小；2、自动化程度高、劳动强度低、施工速度快；3、因隧道衬砌属工厂预制，质量有保证；4、穿越地面建筑群和地下管线密集的区域时，周围可不受施工影响；5、穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候影响；6、对于地质复杂、含水量大、围岩软弱的地层可确保施工安全；7、在费用和技术难度上不受覆土深度影响。

盾构法施工也存在一些缺点：1、一次性投入大，施工设备费用较高；2、覆土较浅时，地表沉降较难控制；3、用于施作小曲率半径（R＜20D）隧道时掘进较困难。

1．2盾构机的选型盾构施工法大体上分为开放式和封闭式两种。

开放式就是没有隔墙而工作面开放的盾构，考虑到确保工作面稳定、高压气下的作业环境等问题，目前已基本上不再采用这个方法。

土压平衡盾构施工工艺土压平衡盾构的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。

土压平衡盾构属封闭式盾构。

盾构另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流砂的入侵。

01工作原理1.盾构机的掘进液压马达驱动刀盘旋转，同时启动盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的渣土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过盾构井口垂直运至地面。

2.掘进中控制排土量与排土速度当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍塌或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。

3.管片拼装盾构机掘进一环的距离后，通过管片拼装机通缝或错缝拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。

02操作工艺盾构掘进时泥土质量控制1.泥土压力控制。

盾构中的泥土压力可通过以下3种方式调节：（1）调节螺旋输送机的转数；（2）调节盾构千斤顶的推进速度；（3）两者组合控制。

2.泥土塑流性控制。

泥土的塑流性可通过以下4种方法测试。

（1）土仓内的土压。

可通过设在盾构隔板上的土压计测定，是判断泥土塑流性的一种简洁方法。

（2）盾构负荷。

由掘削扭矩、螺旋输送机的扭矩等负荷的变化推定泥土的塑流性。

（3）螺旋输送机的排土效率。

泥土塑流性好的情况下，从螺旋输送机的转数算出的排土量与计算掘削土量的相关性较高。

（4）排土形状测量。

根据目测排土状况或者泥土取样的坍落度试验可以判定泥土的塑流性。

3.防止刀盘泥饼的形成：（1）土舱内水、土、气压力设定值不宜过高，应设法减小刀盘与正面岩土的挤压应力；（2）采取发泡剂等措施切断裂隙水的通道，防止地层中裂隙水涌入；（3）合理布设刀盘刀具，遇到塑性大、裂隙水丰富的风化岩土时，应及时拆除滚刀；（4）向刀盘正面压注一定量的发泡剂或润滑水，减小刀盘与正面土体的碾磨力，同时还可增加破碎的流塑性；（5）在土舱内加以适当的气压，提高螺旋输送机的排土能力。

土压平衡盾构施工工艺3.6.1工艺概述土压平衡盾构施工中,由刀盘切下的弃土进入土仓，形成土压，土压超过预先设定值时，土仓门打开，部分弃土通过螺旋机排出土仓，从而保持土仓内土压平衡，土仓内的土压反作用于挖掘面，防止地层的坍塌。

3.6.2作业内容一、启动皮带机、刀盘、螺旋输送机等机电设备，根据测量系统面板上显示的盾构目前滚动状态选择盾构旋向按钮，一般选择能够纠正盾构滚动的方向；开启螺旋输送机的出渣口仓门并开始推进。

二、根据测量系统屏幕上指示的盾构姿态，调整各组推进油缸的压力至适当的值，并逐渐增大推进系统的整体推进速度。

三、在盾构的掘进过程中，值班工程师及设备主管人员随时注意巡检盾构的各种设备状态，如泵站噪声情况，油脂及泡沫系统原料是否充足，轨道是否畅通，注浆是否正常等。

操作室内主司机应时刻监视螺旋输送机出口的出渣情况，根据测量系统屏幕上显示的值调整盾构的姿态。

发现问题立即采取相应的措施。

四、掘进完成后停止掘进按以下顺序停止掘进：停止推进系统、逐步降低螺旋输送机的转速至零、停止螺旋输送机、关闭螺旋输送机出渣口仓门、停止皮带机、停止刀盘转动。

3.6.3质量标准及验收方法1、盾构本体滚动角不大于 3 度。

2、盾构轴线偏离隧道轴线不大于 50mm。

3、盾构推进过程中壁后注浆不小于设计方量，设计方量根据地质情况、地表监测情况调整。

4、根据横向偏差和转动偏差，应采取措施调整盾构姿态，防止过量纠偏。

5、盾构停止掘进时应采取适当措施稳定开挖面，防止坍塌。

6、必须对盾构姿态和管片姿态进行人工复合测量。

3.6.4工艺流程图以两趟列车完成一个掘进循环为例。

- 221 -图3.6.4-1 掘进控制流程图3.6.5工序步骤及质量控制说明一、工序步骤1.掘进准备工作就绪后，先启动水平运输设备，后启动螺旋输送机。

2.由盾构司机按有关盾构设备操作规定对推进系统进行检查和操作后即开始掘进，同时观察螺旋输送机排渣情况是否正常。

3.推进完成后，使盾构停留在管片安装模式下，并随时观察土仓内土压变化采取保压措施，- 222 -- 223 -防止掌子面坍塌，同时开始管片安装。

土木工程知识点-土压平衡盾构施工系统及施工流程压平衡式盾构又称削土密闭式或泥土加压式盾构。

其施工方法是保持开挖面的稳定，在切削刀盘后面的密封腔内充满开挖下来的土砂，并保持一定土压力。

因为近来有几个网友在后台留言，所以小编给你们整理了这篇内容，帮助你们学习土压平衡盾构的发展基于挤压式盾构和泥水盾构，始于日本，20世纪70年代初，第一台土压平衡盾构由日本设计制造，直径3.72m。

1985年国内第一次引进土压平衡盾构，直径4.33m，1987年国内首台土压平衡盾构研制成功，直径4.35m。

特点：施工中基本不使用土体加固等辅助施工措施，节省技术措施费，并对环境无污染；根据土压变化调整出土和盾构推进速度，易达到工作面的稳定，减少了地表变形；对掘进土量能形成自动控制管理，机械自动化程度高、施工速度快。

原理：土压平衡盾构掘进机是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封仓内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封仓下部的螺旋运输机向排土口连续的将土碴排出。

土压平衡原理土仓压力控制因素适用特点：在易发生流砂的地层中能稳定开挖面，可在正常大气压下施工作业，无需用气压法施工；泥水压力传递速度快而均匀，开挖面平衡土压力的控制精度高，对开挖面周边土体的干扰少，地面沉降量的控制精度高；盾构出土由泥水管道输送，速度快而连续；减少了电机车的运输量，施工进度快；刀具、刀盘磨损小，易于长距离盾构施工；刀盘所受扭矩小，更适合大直径隧道的施工；需要较大规模的泥水处理设备及设置泥水处理设备的场地。

有人认为建立新形式的标准化始走向建筑和谐的唯一道路，并且能用建筑技术加以成功地控制．而我的观点不同，我要强调的是建筑最宝贵的性质是它的多样化和联想到自然界有机生命的生长．我认为着才是真正建筑风格的唯一目标．如果阻碍朝这一方向发展，建筑就会枯萎和死亡．要使建筑结构适合于环境，要注意到气候，地位和四周的自然风光，在结合目的来考虑的一切因素中，创造出一个自由的统一的整体，这就是建筑的普遍课题，建筑师的才智就要在这个可提到完满解决上体现。

土压平衡盾构施工一、工艺概述土压平衡盾构施工中,由刀盘切下的弃土进入土仓，形成土压，土压超过预先设定值时，土仓门打开，部分弃土通过螺旋机排出土仓，从而保持土仓内土压平衡，土仓内的土压反作用于挖掘面，防止地层的坍塌。

二、作业内容1、启动皮带机、刀盘、螺旋输送机等机电设备，根据测量系统面板上显示的盾构目前滚动状态选择盾构旋向按钮，一般选择能够纠正盾构滚动的方向；开启螺旋输送机的出渣口仓门并开始推进。

2、根据测量系统屏幕上指示的盾构姿态，调整各组推进油缸的压力至适当的值，并逐渐增大推进系统的整体推进速度。

3、在盾构的掘进过程中，值班工程师及设备主管人员随时注意巡检盾构的各种设备状态，如泵站噪声情况，油脂及泡沫系统原料是否充足，轨道是否畅通，注浆是否正常等。

操作室内主司机应时刻监视螺旋输送机出口的出渣情况，根据测量系统屏幕上显示的值调整盾构的姿态。

发现问题立即采取相应的措施。

4、掘进完成后停止掘进按以下顺序停止掘进：停止推进系统、逐步降低螺旋输送机的转速至零、停止螺旋输送机、关闭螺旋输送机出渣口仓门、停止皮带机、停止刀盘转动。

三、质量标准及验收方法1、盾构本体滚动角不大于3度。

2、盾构轴线偏离隧道轴线不大于50m m。

3、盾构推进过程中壁后注浆不小于设计方量，设计方量根据地质情况、地表监测情况调整。

4、根据横向偏差和转动偏差，应采取措施调整盾构姿态，防止过量纠偏。

5、盾构停止掘进时应采取适当措施稳定开挖面，防止坍塌。

6、必须对盾构姿态和管片姿态进行人工复合测量。

四、工艺流程图以两趟列车完成一个掘进循环为例。

五、工序步骤及质量控制说明1、工序步骤掘进准备工作就绪后，先启动水平运输设备，后启动螺旋输送机。

由盾构司机按有关盾构设备操作规定对推进系统进行检查和操作后即开始掘进，同时观察螺旋输送机排渣情况是否正常。

推进完成后，使盾构停留在管片安装模式下，并随时观察土仓内土压变化采取保压措施，防止掌子面坍塌，同时开始管片安装。

16土压平衡盾构施工工艺16.1总则16.1.1适用范围本标准适用于采用土压平衡式盾构机修建隧道结构的施工。

16.1.2编制参考标准及规范16.1.2.1地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)。

16.1.2.2地下铁道设计规范（GB 50157-92）。

16.1.2.3铁路隧道设计规范（TB10003-2001）。

16.1.2.4盾构掘进隧道工程施工验收规范。

16.1.2.5公路隧道施工技术规范(JTJ042－94)。

16.1.2.6公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)。

16.2术语16.2.1土压平衡式盾构土压平衡盾构也称泥土加压式盾构，它的基本构成见图16.2.1。

在盾构切削刀盘和支承环之间有一密封舱，称为“土压平衡舱”，在平衡舱后隔板的中间装有一台长筒形螺旋输送器，进土口设在密封舱内的中心或下部。

用刀盘切削下来的土充填整个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。

16.2.3盾构后座盾构刚开始掘进时，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，此设施称为后座。

16.2.4添加材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。

添加材的功能是：辅助掘削面的稳定（提高泥土的塑流性和止水性）；减少掘削刀具的磨耗；防止土仓内的泥土压密粘附；减少输送机的扭矩和泵的负荷。

16.3施工准备16.3.1技术准备16.3.1.1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。

盾构选型流程如图16.3.1.1所示。

图16.3.1.1 盾构选型流程图16.3.1.2认真熟悉工程设计文件、图纸，对工程地质、水文地质、地下管线、暗渠、古河道以及邻近建筑等调查清楚，并将上述内容汇总表示在工程纵剖面总体图上，然后提出针对性的技术措施，以确保工程进展顺利和邻近范围内原建筑物的安全。