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地铁隧道盾构法课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解地铁隧道盾构法的基本概念、工作原理和施工工艺，掌握盾构机的构造和操作要点，以及盾构法施工的安全注意事项。
通过本节课的学习，学生应能解释盾构法在地铁隧道建设中的应用，分析盾构法施工的优缺点，并能够运用所学知识解决实际工程问题。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括地铁隧道盾构法的定义、工作原理、施工工艺、盾构机的构造和操作要点，以及盾构法施工的安全注意事项。
具体包括以下几个方面：1.地铁隧道盾构法的定义和分类；2.盾构机的工作原理和主要组成部分；3.盾构法的施工工艺和操作要点；4.盾构法施工的安全注意事项；5.盾构法施工案例分析。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过讲解盾构法的定义、工作原理、施工工艺等基本概念，使学生掌握盾构法的基本知识。
2.案例分析法：分析实际工程案例，使学生了解盾构法在地铁隧道建设中的应用，提高学生解决实际问题的能力。
3.实验法：学生进行盾构机模型操作实验，使学生熟悉盾构机的构造和操作方法。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，本节课将选择和准备以下教学资源：1.教材：《地铁隧道盾构法》；2.参考书：相关盾构法的学术文献和工程案例；3.多媒体资料：盾构法施工的视频资料和图片；4.实验设备：盾构机模型和操作工具。
通过以上教学资源的选择和准备，为学生提供直观、生动的学习材料，帮助学生更好地理解和掌握盾构法相关知识。
五、教学评估本节课的评估方式将包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答和小组讨论等表现，评估学生的学习态度和理解能力。
2.作业：布置相关的盾构法施工案例分析作业，评估学生对课堂所学知识的应用和理解能力。
3.考试：安排一次闭卷考试，测试学生对盾构法基本概念、工作原理和施工工艺等知识的掌握程度。
盾构法隧道工程施工技术培训课件(10)•盾构法隧道工程概述•盾构机结构与工作原理•地质勘察与选线设计•盾构法隧道施工方法与技术•盾构法隧道施工质量控制与验收标准•安全管理与环境保护要求•总结与展望目录01盾构法隧道工程概述定义与原理定义盾构法是一种在地下进行隧道施工的先进方法，它使用盾构机在地下挖掘并同时安装预制管片，形成隧道结构。
原理盾构机在挖掘过程中，前方的刀盘切削土体，土方通过螺旋输送机排出，同时盾构机的后部拼装预制管片，形成隧道的衬砌结构。
盾构机的推进依靠千斤顶提供反力，实现隧道的逐步推进。
发展历程及现状发展历程盾构法起源于19世纪中叶的英国，随着工程技术的进步和盾构机的不断更新换代，逐渐在全球范围内得到广泛应用。
现状目前，盾构法已经成为城市地铁、水利、电力等隧道工程的主要施工方法。
随着技术的不断发展，盾构机的性能和施工效率不断提高，为隧道工程建设提供了有力保障。
施工速度快盾构机挖掘和管片拼装同时进行，提高了施工效率。
对地面影响小盾构施工在地下进行，对地面交通和建筑物影响较小。
•适应性强：盾构机可根据地质条件和隧道设计要求进行调整和优化，适应性强。
设备成本高盾构机及其配套设备价格昂贵，增加了工程投资。
技术要求高盾构施工需要专业的技术团队进行操作和管理，对人员素质要求较高。
对地质条件有一定要求盾构施工在某些复杂地质条件下可能遇到困难，需要进行详细的地质勘察和预处理。
02盾构机结构与工作原理盾构机类型及组成盾构机类型根据地质条件、隧道断面形状和尺寸等因素，盾构机可分为土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机、复合式盾构机等类型。
盾构机组成盾构机主要由刀盘、盾体、推进系统、管片拼装机、螺旋输送机、后配套设备等组成。
工作原理与操作流程工作原理盾构机在掘进过程中，利用刀盘上的刀具对土体进行切削，切削下来的土体通过螺旋输送机运出隧道，同时利用盾体支护隧道掌子面，防止坍塌。
在推进过程中，通过管片拼装机将预制好的管片拼装成隧道衬砌。
盾构隧道施工技术细化讲座1、盾构推进预备工作1.1 端头井洞口土体加固为保证盾构进出洞安全，对端头井外土体进行加固。
加固后的土体强度须达到1.0～1.2MPa，以保证洞门打开后，土体有良好的自立性和止水性。
（1）加固范畴：盾构始发（出洞）井：进深6m×宽12m×高12m。
盾构接收（进洞）井：进深4m×宽12m×高12m。
（2）加固方法采纳注浆法（三管旋喷、单管旋喷）从地面进行加固；洞门混凝土井壁凿除前，对加固土体复核养护龄期和作取芯试验，保证加固的成效。
1.2推进线路沿线的管线及建筑物调查在隧道掘进前，必须先调查清晰隧道沿线的管线及建筑物状况，这对正常推进专门重要，要了解管线的埋深、布置情形、接头形式等等，专门是压力管，在推进过程中我司严格操纵掘进参数，加强地面的监测，确保了沿线管线的安全。
深圳的建筑物大差不多上有桩基的，盾构穿越桩基群、高架桥墩基础、民房桩基等，在过桩基之前必须要先做好调查，确定桩基的形式及具体深度。
1.3 地质补勘深圳地质情形专门复杂，尽管有提供的具体的地质报告，但地质报告提供的数据范畴有限，必须进行补勘。
依照地质报告上的勘探孔位置，在隧道沿线又增加了许多勘探孔，进一步探明地质情形，更好地指导施工。
推进过程中，发觉了许多问题，从通过的地层来看，差不多上符合地质报告的内容，但也有一些区域完全不同，这就需要及时调整推进参数。
进行补勘确实是为了发觉问题，并及早提出解决方案。
1.4盾构机运输吊装及安装调试盾构机是隧道掘进的最要紧的机械，其安装、调试至关重要。
由于盾构机的零部件都专门重，在吊装过程中，要专门小心。
专门编写的专项施工组织设计，并请来厂方代表指导，派专业人员进行施工安排，组装过程比较顺利。
盾构机的调试直截了当关系到后面掘进的正常与否，因此必须认真。
所有的调试项目必须都要完全完成，同时留有原始记录，发觉问题及时解决，决不能把问题拖到掘进之后。
一、前言采用盾构法建造隧道或各种地下管道，一般是在预先建造好的工作井内进行盾构的安装、调试和试运转，并将其准确地搁置在符合TRANBBS设计轴线的基座上,待所有施工准备工作就绪后,开始沿设计轴线向地层内掘进施工，当盾构将要到达终点时，应准确测定盾构的现状位置,并调整和控制其的姿态，使盾构正确无误地进入预先建造安装好的接收井内的基座上.盾构的进出洞工序是盾构法建造隧道的关键工序,该工序施工技术的优劣将直接影响到建成后隧道或管道的轴线质量、进出洞口处环境保护的成效及工程施工的成败。
盾构的进出洞施工技术必须根据工程所处地层的土质、水文、环境条件和环境保护要求的等级而制定，如何科学、合理地运用各种不同的进出洞技术，使其符合各工程的特定工况条件要求，是一项值得研究、探讨的课题。
二、盾构进出洞施工的关键技术1建立推进施工的良好后盾系统后盾系统由后盾管片、支撑体系及后靠等组成，其不但要稳固牢靠,同时必须有一个准确的后座支承面和适应施工的垂直与水平运输的转折通道口。
2确保洞口处土体稳定在盾构未靠上洞口处土体前，保护洞口附近地面和地下构筑物，使盾构顺利切入土体，并支护正面土体，从而进入正常施工状态。
3洞口建筑空隙的密封技术洞口建筑空隙的密封问题，如不妥善解决，将会引起洞口渗漏，产生不可设想的后果，但目前对进洞施工时的洞口密封技术还不够完善。
三、盾构进出洞施工中易发生的事故1洞门处土体涌入井内洞口封门拆除后,井外土体不能自立,井内洞圈的密封装置还不能阻挡洞外的土体,所以洞口外土体随之进入井内，造成地面沉陷,影响附近地下管线和地面建筑物的安全使用，如情况严重，则造成井下无法施工。
2洞口周圈涌泥水由于在出洞施工时损坏了洞口密封装置，盾构出洞后没有及时做好洞口防渗漏处理，故在盾构未全部通过工作井洞圈或已经脱出洞圈时，井外泥水不断从洞圈与盾构或隧道之间的间隙涌入井内。
如不及时处理，将导致地面沉陷和洞口处已建造好的隧道产生过量沉降。
盾构法隧道施工的进出洞技术一、前言采用盾构法建造隧道或各种地下管道，一般是在预先建造好的工作井内进行盾构的安装、调试和试运转，并将其准确地搁置在符合TRANBBS设计轴线的基座上，待所有施工准备工作就绪后，开始沿设计轴线向地层内掘进施工，当盾构将要到达终点时，应准确测定盾构的现状位置，并调整和控制其的姿态，使盾构正确无误地进入预先建造安装好的接收井内的基座上。
盾构的进出洞工序是盾构法建造隧道的关键工序，该工序施工技术的优劣将直接影响到建成后隧道或管道的轴线质量、进出洞口处环境保护的成效及工程施工的成败。
盾构的进出洞施工技术必须根据工程所处地层的土质、水文、环境条件和环境保护要求的等级而制定，如何科学、合理地运用各种不同的进出洞技术，使其符合各工程的特定工况条件要求，是一项值得研究、探讨的课题。
二、盾构进出洞施工的关键技术1建立推进施工的良好后盾系统后盾系统由后盾管片、支撑体系及后靠等组成，其不但要稳固牢靠，同时必须有一个准确的后座支承面和适应施工的垂直与水平运输的转折通道口。
2确保洞口处土体稳定在盾构未靠上洞口处土体前，保护洞口附近地面和地下构筑物，使盾构顺利切入土体，并支护正面土体，从而进入正常施工状态。
3洞口建筑空隙的密封技术洞口建筑空隙的密封问题，如不妥善解决，将会引起洞口渗漏，产生不可设想的后果，但目前对进洞施工时的洞口密封技术还不够完善。
三、盾构进出洞施工中易发生的事故1洞门处土体涌入井内洞口封门拆除后，井外土体不能自立，井内洞圈的密封装置还不能阻挡洞外的土体，所以洞口外土体随之进入井内，造成地面沉陷，影响附近地下管线和地面建筑物的安全使用，如情况严重，则造成井下无法施工。
2洞口周圈涌泥水由于在出洞施工时损坏了洞口密封装置，盾构出洞后没有及时做好洞口防渗漏处理，故在盾构未全部通过工作井洞圈或已经脱出洞圈时，井外泥水不断从洞圈与盾构或隧道之间的间隙涌入井内。
如不及时处理，将导致地面沉陷和洞口处已建造好的隧道产生过量沉降。
3盾构出工作井洞口时上抬或下沉盾构出工作井洞口后，就失去了基座的支撑，若在施工中对正面平衡压力值的设定和控制不当，则极易产生盾构的上抬或下沉，这将使刚建成的隧道偏离设计轴线，甚至无法正常施工。
进土部位和进土量控制不当，易使盾构上抬，于是地面也随之隆起；正面土体流失过量，超量出土，易使盾构产生下沉。
4管片产生碎裂、环面不平、内外张角严重、纵缝喇叭大、环向旋转等不良现象。
四、盾构进出洞施工技术1稳定正面土体要确保洞口暴露后正面土体的稳定，必须对洞口状况进行调查，然后采取有效的技术措施，使洞口处的土体不流失、不坍塌。
(1)洞口状况调查①工作井的构造工作井一般用沉井法施工，但在建筑密集地区或大型结构的工作井是采用地下连续墙、钻孔灌注桩、SMW工法建造的，由于围护结构的不同，洞口的封门形式也不同。
用沉井法施工，在制作沉井时已预留了洞口(下沉前必须将洞口封闭)，由于洞口的封闭方法与盾构进出洞口是否方便、安全、可靠关系极大，因此一般情况尽可能利用井壁厚度设置防塌方、止泥、止水密封装置，封门形式可按实际工况条件(工程埋深、洞口处土层的土质性能、水文条件等)综合考虑选定，但还必须兼顾到拆封门的方便。
②水文地质状况了解工程洞口处所处的土质性能、地下水位的深浅，采取适当的、最合理、最经济的技术措施。
③隧道埋深和洞口直径隧道埋深和洞口直径与洞口处土体稳定密切关联，所采用的相应措施随条件不同而不同。
④工作井洞口附近地面环境地面环境要求的保护等级是洞口土体进行加固的依据。
⑤工作井洞口井壁的平面现状工作井洞口井壁平面现状是曲线型还是平直线以及井壁厚度、洞圈构造等对进出洞施工技术的选定有一定关系。
⑥施工设备的性能隧道施工所用的盾构机型是进出洞方法选定的关键因素。
(2)对洞门外土体进行加固或稳定处理采用土体稳定措施后，洞门外土体能稳定自立相当长一段时间，可大胆拆除封门，盾构即可进出洞，但在施工时必须对加固处理后的土体实际性能作检测，确认其达到施工所规定的要求，方可拆洞口封门。
当前常用的土体稳定技术有降水、地基加固、冻结法等。
①降水降水可有效地疏干砂性土中的地下水，提高该层土的密实度，但不能大幅度提高土体的强度。
如洞口敞开面积大、埋深深、敞开时间长，仍会有土体失稳坍塌的问题存在，此时降水仅能作为辅助措施；再则降水效果还受到降水深度、土质条件、周围环境条件等的限制，所以只能在许可条件下使用。
②地基加固地基加固可采用深层搅拌、压密注浆、化学注浆等方法，目的是将洞口处一定范围内土体预先固结起来，达到进出洞时所需的强度，能使洞口封门拆除后洞口处暴露的土体自立。
但地基加固后的土体强度均匀性差，特别是在软土地层中尤为突出，所以必须加强检测，使加固土体的强度及其均匀性、加固范围等，均符合加固设计的标准。
在作加固设计时要考虑到工程所用盾构的性能，如网格盾构是挤压性的正面无切削设备，则就不宜采用加固技术；对于全断面切削刀盘，要考虑加固土体的强度以及出渣输送的可能性。
③冻结法使土体中水分冻结，整个冻结范围内土体暂时形成有相当强度的冻结固体，在这种冻结固体支护下，拆除洞口封门，待掘进设备进入洞门圈内、洞口密封装置安装完毕、洞口施工时的密封性能建立后再解冻，进入正常进出洞施工。
这种技术在煤矿建井施工中已广泛应用，国外用于隧道施工已有许多实例，我国在隧道施工中亦已开始应用。
(3)在井内或洞门口采取的措施①外封门形式当工作井采用沉井法施工时，洞口封门一般采用钢板柱(常用槽钢组合)，一种方法是在沉井下沉施工时，将封门安装在洞口(封门板桩与沉井洞口的固定连接均设于井内的洞圈内，出洞施工时要能方便拆除)，然后与沉井一起下沉到位，封门安置要牢固，不应在沉井下沉施工时遭到破坏；另一种方法是待沉井下沉到位后再紧贴井外壁打入封门板桩，但沉井在沉井下沉施工时须将预留洞口临时封闭，待洞门板桩打入后再拆除。
盾构出洞时先进入井壁洞圈内，安装好推进施工时的洞口密封装置(图1)，然后拔除封门板桩进入推进施工。
外封门形式一般用于出洞施工，因其受到钢板桩长度、构造及拔桩等影响，当洞口埋深较深时不宜采用。
②内封门形式盾构进洞的封门一般采用内封门形式。
封门可用型钢组合(有竖封门及横封门两种形式)，固定在井内壁洞口处(在沉井下沉施工时，洞圈内用粘土填封密实)，当盾构最前端离封门50mm时停止推进施工，拆除封门，尽快将盾构推入井内的接收基座上，并及时封堵管片与洞圈之间的空隙，防止泥水从间隙处渗漏。
当洞口埋深较深、洞口处土质较好，自立性能强或洞口土体进行了加固处理，则内封门形式也可用于出洞施工，但洞圈内必须用粘土夯填密实，使洞圈内土体起到一个土塞作用，用以平衡井外土体的侧向压力。
③特殊封门(井内外封门)当工程埋深深、井外砂性土渗透系数大、地下水位高，要平衡地下水压力较为困难，则盾构出洞时可采用另一种"外"封门形式，即在井内筑一定长度的筒套(采用钢筋混凝土结构或钢结构)，内径与井壁预留洞口相同，筒套与井壁连成一体，筒套后端设有密封装置，在筒套与井壁内面间用密排竖向钢板桩封闭洞口，沉井下沉前在井壁洞圈内填粘土，盾构先进入筒套内(图3)。
出洞施工时，逐根拔除钢板桩，每拔除1根，须及时封住上开口。
该封门形式具有如下特点：i盾构出洞前已建立正面平衡体系，在出洞过程中能较好地控制正面平衡压力，使洞口外土体流失能控制在允许范围内，有效地保护环境；ii井壁洞口内及筒套内均用粘土填充，土塞效应长度大，洞口间隙密封效果好，土体不易流失；iii洞口封门板桩由于设在井内，板桩长度略大于洞口直径，只需用推进施工用的行车即可方便、迅速拔除，不需另行配置大型设备；iv筒套构造设计时，考虑了出洞时可能出现的问题，降低了施工难度。
④用SMW工法施工洞口封门当工作井采用围护开挖施工工艺时，可在工作井进出洞口处用SMW工法作结构施工围护，在进出洞施工时，先拔除SMW桩内的H型钢，利用掘进设备刀盘切削SMW桩的水泥土，逐步完成进出洞施工。
2基座的设置(1)基座设置前的准备基座设置前不能仅以图纸为依据，必须核对实际预留洞口的位置和尺寸，洞口的内净尺寸是否满足施工所需(要考虑设备的最大尺寸)，否则须加大洞口直径。
将洞口实际中心位置的水平方向引至洞口两侧井壁上，以等高表示；垂直方向引到洞口下部井壁上，以作基座前端定位的依据。
对于内封门形式，由于实际洞口被掩盖住，因此最好能在未封洞口前就把中心位置引到不受封门影响的井壁上标识出来。
(2)基座轴线的测定基座设置的条件除了洞口中心外，还必须有其坡度与平面方向符合隧道设计轴线的要求。
当隧道设计轴线是平曲线时，需要事先加以计算并把标识引至后井壁上方，若有条件，可将基座精确地安装好。
(3)导向轨的设置设在基座顶部的2根平行导轨即为导向轨，盾构搁其上面进行安装调试，其不仅要承受盾构的安装重量，而且还是盾构推进的轴线导向，因此必须使导向轨夹角中心与隧道轴线相一致，盾构的搁置方向要正确。
(4)基座形式基座可以是钢结构、钢筋混凝土(整体现浇及预制装配)等形式。
基座要有足够的强度和刚度，特别是钢结构形式的基座，还必须有整体稳定性能与局部稳定性，以免施工应力作用后产生事故。
接收基座用于接收运动着的盾构，由于在安装基座时，盾构的进洞姿态是未知的，所以只能以隧道设计轴线设置平面，且高程导轨面不能超过洞圈面。
当其与盾构的实际姿态不符时，则盾构在上基座后会产生姿态突变，造成洞口处成环衬砌轴线的突变、环缝拉开、圆环变形等不良现象。
如能设计一个可调节的基座，当盾构进入接收井洞口时，可按其实际姿态调整基座导轨轴线，符合盾构的实际轴线，使盾构平稳推上基座。
3后座的设置盾构在基座上开始向前掘进施工时，其前面的顶力必须传递到后靠，因此后座在受到最大施工顶力后，首先是不能产生破坏及变形；其次是后座顶力面必须与隧道设计轴线相垂直，使盾构推进时有一个正确的方向，并把顶力良好地传递至后井壁；最后是设置的后座系统要能满足推进施工时垂直与水平运输转折通道口的要求。
(1)后靠后靠一般借用工作井井壁或围护结构，亦有另设支撑的，或者作用在已建隧道衬砌上。
设计后靠要考虑盾构入土以后的最大推进力，使其能承受正面传递过来的所有阻力，以免出现井壁破坏、工作井移位等现象，影响掘进施工。
所以应针对不同的客观条件，对后靠予以完善。
(2)顶力的传递一般采用后盾支撑体系(图5)将推进顶力传至后靠，该后盾支撑体系必须在最大顶力作用下不变形，保持后盾面垂直隧道设计轴线。
后盾支撑体系一般用隧道衬砌与钢支撑的结构，为了能在施工过程中可以垂直、水平运输，往往上半部分是开口的，这给力的传递造成了困难。
为此采用上部加钢支撑作为顶力传递的途径，必须使后盾管片及钢支撑有一个良好的强度和整体稳定性来适应施工顶力的传递。
