盾构法施工

盾构法施工主要施工步骤为：
1．在盾构法隧道的起始端和终结端各建一个工作井，城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井；
2．盾构在始发工作井内安装就位；
3．依靠盾构千斤顶推力(作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上)将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出；
4．盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土(泥)和安装衬砌管片；
5．及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置；
6．盾构进入到达工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。

盾构掘进由始发工作井始发来源到隧道贯通、盾构机进入到达工作井，一般经过始发、初始掘进、转换、正常掘进、到达掘进五个阶段。

盾构掘进控制的目的是确保开挖面稳定的同时，构筑隧道结构、维持隧道线形、及早填充盾尾空隙。

因此，开挖控制、一次衬砌、线形控制和注浆构成了盾构掘进控制"四要素"。

第 6 章盾构施工技术第一节概述一、基本原理盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。

先在隧道的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。

盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。

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。

●盾构是进行土方开挖、正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具●盾构是一个既能支承地层压力，又能在地层中推进的钢筒结构●钢筒的前面设置各种支撑和挖土装置钢筒的中段周圈内安装顶进千斤顶钢筒的尾部可安置数环隧道衬砌●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，以防止隧道及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。

二、国外盾构施工技术发展概述1. 人工开挖盾构的发明世界上第一条人工开挖盾构隧道是由Mare Brunel和他的儿子—起在伦敦泰晤士河下建成的。

该盾构呈矩形（11.6m宽，7m高），总共只有366m长的隧道耗时20年左右，曾经历很大困难，出现过五次以上涌水。

1869年，James Henry Greathhead采用圆形敞开式盾构在泰晤士河下再建了一条外径为2.18m的行人隧道，该隧道衬砌是铸铁管片，隧道在不透水的粘土层中掘进，无地下水威胁，因此进展相当顺利。

1886年，Greathead在建造伦敦地铁时首次使用了压缩空气盾构，解决了在含水地层中修建隧道的问题。

2.机械化盾构的问世1876年：第一台机械化盾构的专利出现。

第一台机械化盾构的设想是用由几块板构成的半球状刀盘旋转切削土体，然后靠径向转动的土斗将切削下来的土体运到皮带输送机上。

1896年，J．Price的专利比第一台盾构有较大改进，刀盘由若干轮辐构成，电动驱动由长轴传递，其外形也与现代盾构较为接近。

早期的盾构技术在英国发明并得到发展并不是偶然的事件，由于19世纪和20世纪上半叶，英国是全球最强盛的工业化国家，而对隧道掘进来讲，伦敦的粘土可说是地球上较理想的土层，因此，由当时最发达的国家率先在较理想的土层中发展盾构技术是合乎技术发展的逻辑的。

盾构法隧道施工的进展与应用一、盾构法隧道施工简述盾构法隧道施工(Shield Tunnelling)，是在地表以下地层中承受盾构机进展暗挖隧道的一种施工方法，可以实现边掘进、边出土，边拼装衬砌构造的工厂化施工。

相对于传统的明挖法和矿山暗挖法隧道施工，盾构法隧道技术具有环境较好，掘进速度较快、隧洞成型质量较好、工作环境较好、不受地表环境条件限制、不受天气限制及人性化等优点,从而使盾构法在地下铁道、大路隧道、水工及市政隧道等方面得到广泛应用。

二、盾构法施工的起源与进展盾构机是盾构法隧道施工的核心，盾构机最初于1818 年，法国的布鲁诺尔(M.I.Brune1)从蛀虫钻孔得到启发，最早提出了用盾构法建设隧道的设想，并在英国取得了专利。

布鲁诺尔设想的盾构机机械内部构造由不同的单元格组成，每一个单元格可容纳一个工人独立工作并对工人起到保护作用。

承受的方法是将全部的单元格牢靠地装在盾壳上。

当时设计了两种方法，一种是当一段隧道挖完后，整个盾壳由液压千斤顶借助后靠向前推动；另一种方法是每一个单元格能单独地向前推动。

第一种方法后来被承受，并得到了推广应用，演化为成熟的盾构法。

此后，布鲁诺尔逐步完善了盾构构造的机械系统，设计成用全断面螺旋式开挖的封闭式盾壳，衬彻紧随其后的方式。

1825 年，他第一次在伦敦泰晤土河下开头用框架机构的矩形盾构修建隧道。

经过18 年施工，完成了全长458m 的第一条盾构法隧道。

1830 年，英国的罗德制造“气压法”关心解决隧道涌水。

1865 年，英国的布朗首次承受圆形盾构和铸铁管片，1866 年，莫尔顿申请“盾构”专利。

在莫尔顿专利中第一次使用了“盾构”〔shield〕这一术语。

1869 年用圆形盾构在泰吾士河下修建外径2.2m 的隧道。

1874 年，工程师格瑞海德觉察在强渗水性的地层中很难用压缩空气支撑隧道工作面，因此开发了用液体支撑隧道工作面的盾构，通过液体流，以泥浆的形式出土。

第一个机械化盾构专利是1876 年英国人约翰·荻克英森·布伦敦和姬奥基·布伦敦申请的。

第五章盾构法施工第一节概述盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。

盾构是与隧道形状一致的盾构外壳内，装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌机构等部件的隧道开挖专用机械。

采用此法建造隧道，其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制。

近年来由于盾构法在施工技术上的不断改进，机械化程度越来越强，对地层的适应性也越来越好。

城市市区建筑公用设施密集，交通繁忙，明挖隧道施工对城市生活干扰严重，特别在市中心，若隧道埋深较大，地质又复杂时，用明挖法建造隧道则很难实现。

而盾构法施工城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。

此外，在建造水下公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往以其经济合理而得到采用。

盾构法是一项综合性的施工技术。

盾构法施工的概貌如图5－1所示。

构成盾构法的主要内容是：先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。

盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。

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。

盾构是一个能支承地层压力，又能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形及其他特殊形状的钢筒结构，其直径稍大于隧道衬砌的直径，在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置，在钢筒中段周圈内安装顶进所需的千斤顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳体，在盾尾内可以安置数环拼成的隧道衬砌环。

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，以防止隧道及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。

盾构是进行土方开挖正面支护和隧道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：地下水的降低；稳定地层、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施；隧道衬砌结构的制造；地层的开挖；隧道内的运输；衬砌与地层间的充填；衬砌的防水与堵漏；开挖土方的运输及处理方法；配合施工的测量、监测技术；合理的施工布置等。

盾构施工一、一般规定（1）盾构法是地下掘进和衬砌同时施工，同时推进（2）施工准备：盾构施工工艺、盾构类型、布设管片生产、及地下地面生产辅助设施等应根据设计要求和工程情况确定（3）钢筋混凝土管片生产应符合规范规定，还应：✧模具及钢筋骨架验收合格✧经过试验确定混凝土配合比普通混凝土坍落度不宜大于70mm水、水泥、外掺剂用量偏差应控制在±2%粗、细骨料用量允许偏差为±3%✧混凝土表面保护层较大时，应设置防表面混凝土收缩的钢筋网片✧混凝土振捣密实，且不得碰钢模芯棒、钢筋、钢模及预埋件等，外弧面收水时应保证表面光洁、无明显收缩裂缝✧管片养护应根据情况选用蒸汽养护、水池养护或自然保护（4）在脱模、吊运、堆放等过程中，应避免碰伤管片（5）管片应按拼装顺序堆放✧管片粘贴防水密封条前应将槽内清理干净；✧粘贴应牢固、平整、严密，位置准确，不得有鼓起、超长和缺口现象；✧粘贴后应采取防雨、防潮、防晒措施（6）盾构进、出工作井施工规定：✧土层不稳定时，需对洞口土体进行加固，盾构进出工作井应对洞口加固土体进行检查✧拆除封门，盾构尽快推入土中，避免正面图层暴露时间过长✧洞圈及管片外壁之间应及时安装洞口止水密封装置✧ 盾构掘进的前50~~100环内，应加强管道轴线测量和地层变形测量；并根据施工情况，调整和优化下阶段的掘进作业要求✧ 盾构进接收井阶段，应降低正面压力，拆除封门时应停止推进；封门拆除后盾构应尽快推进和拼装管片，并及时封闭洞圈间隙✧ 盾构进接受工作井前100环应进行轴线、洞门中心位置测量，根据测量情况及时调整（7）盾构掘进规定：✧ 根据盾构机类型，采用相应的开挖面稳定方法，确保前方土体稳定✧ 盾构掘进轴线按设计要求控制，每掘进一环应对盾构姿态、衬砌位置进行测量✧ 掘进中逐步纠偏，采用小角度纠偏✧ 推进千斤顶的编组：根据底层情况、设计轴线、埋深、盾构机型确定✧ 盾构参数和掘进速度：根据地质、埋深、地面建筑设施及地面隆沉值确定进始发工作入土前50~~100环 拆始发工作井封门 封门拆除后 拆接受工作井封井接受工作井前100环 检查并加固洞口土体 盾构快速入土 加强轴线和底层变形测量，下阶段掘进优化 轴线、洞口中心位置测量，调整掘进 盾构停止掘进 快速掘进，及时封闭洞圈间隙✧掘进中遇到停止推进且间隙时间较长时，应采取开挖面稳定措施；在拼装管片或停歇时应采取防止盾构后退措施✧推进中盾构旋转角度偏大时，应采取纠正措施✧合理选择土方输送方式及机械设备✧贯通测量：掘进每达到1/3管长时，对已建部分测量不少于一次；曲线管道增加测量✧根据盾构类型和施工要求做好各项施工、掘进、设备和装置运行的管理工作（8）掘进中遇到下列情况，应停止掘进：✧盾构位置偏离设计轴线较大✧管片严重破碎和渗漏水✧盾构前方开挖面发生坍塌或地表隆沉严重✧遭遇地下不明障碍物或意外的地质变化✧盾构旋转角度过大，影响正常施工✧盾构扭矩或顶力异常（9）管片拼装规定：✧管片下井前进行防水处理，管片与连接件应有专人检查，配套送至工作面，拼装前检查管片编号✧千斤顶顶出长度应满足管片拼装要求✧拼装前应清理盾尾底部，并检查拼装机是否运转正常；拼装机旋转式，操作人员应退出管片拼装作业范围✧每环中的第一片拼装准确，自上而下，左右交叉一次拼装，最后封顶成环✧逐块初拧管片环向和纵向螺栓，成环后换面应平整，管片脱出盾尾后应再次复紧螺栓✧拼装时保持盾构姿态稳定，防止盾构后退、变坡变向✧拼装成环后应进行质量检测、并记录填写报表✧防止损伤管片防水密封条、防水涂料机衬垫，有损伤或挤出、脱槽、扭曲时，及时修补调换✧防止管片损伤，并控制相邻管片间环面平整度、整环管片的圆度、环缝及纵缝的拼接质量，所有螺栓连接件应安装齐全并及时检查复紧（10）盾构掘进中应采用注浆以利于管片衬砌结构稳定，注浆规定：✧根据注浆目的选择就爱浆液材料，浆液配合比应根据实验确定；沉降量要求较高的工程不宜用惰性浆液✧同步注浆时，注浆作业应与盾构掘进同步，及时充填管片脱落后盾尾形成的空隙，并根据变形监测控制好注浆压力和注浆量✧注浆量控制宜大于环形空隙体积的150%,压力宜为0.2~~0.5Mpa；并宜多空注浆；注浆后及时封闭注浆孔✧注浆前对注浆孔、注浆管路和设备进行检查；注浆结束及时清洗管路及注浆设备（11）盾构法施工及环境保护的监控内容：✧地面隆沉、管道轴线检测、地下管道保护、地面建筑物变形测量✧特殊要求时，进行滚到结构内力、分层土体变位、空隙水压力（12）对已成型管道轴线和地表变形监测：测量项目测量工具测点布置监测频率地面变形水准仪每5m设一个监测点，每30m设一个检测断面；必要时加密盾构前方20m、后方30m，监测2次/d；盾构后方50m，监测1次/2d；盾构后方＞50m，监测1次/7d管道轴线水准仪、经纬仪、刚尺每5~~10环设一个监测断面工作面后10环，监测1次/d；工作面后50环，监测1次/2d；工作面后＞50环，监测1次/7d；（13）按设计要求做现浇混凝土二次衬砌；二次衬砌前应隐蔽验收合格，并应符合下规定：✧所有螺栓应拧紧到位，螺栓与螺栓孔之间的防水垫圈无缺漏✧所有预埋件、螺栓孔、螺栓手孔等进行防水、防腐处理✧管道如有渗漏水，应及时封堵处理✧管道封装接缝应进行镶嵌处理✧管道内清理干净，并进行防水层处理（14）现浇混凝土二次衬砌规定：✧衬砌的断面形式、结构形式、构造、变形缝位置和厚度符合设计要求✧钢筋混凝土施工符合国家标准✧初砌分次浇筑成型时，应“先下后上、左右对称、最后拱顶”✧下拱式非断面衬砌时，应对无内衬部位的一次衬砌管片螺栓手孔封堵抹平（15）全断面的钢筋混凝土二次衬砌，宜采用台车滑模浇筑，施工规定：✧结合钢拱模板的强度、刚度，应能承受泵送混凝土的荷载和辅助振捣荷载，并应确保台车滑模在卸载、移动、安装等施工条件下不变形✧使用前模板表面应清理并均匀涂刷混凝土隔离剂，安装应牢固，位置正确，与已浇筑完成的内衬搭接长度不宜小于200mm，另一端面封堵模板与管片的缝隙应封闭；台车滑模应设置辅助振捣✧钢筋骨架焊接应牢固，符合设计要求✧采用和易性良好、坍落度适当的泵送混凝土，泵送前不能离析✧衬砌应一次浇筑成型，并符合要求：泵送导管应水平设置在顶部，插入深度宜为台车滑模长度的2/3，且不宜小于3m混凝土浇筑应左右对称、高度基本一致，并应视情况采取辅助振捣泵送压力升高或顶部导管管口被混凝土埋入超过2m时，导管可边泵送边缓慢退出；导管管口至台车滑模端部时，应快速拔出导管并封堵混凝土达到规定的强度即可拆模；拆模和台车滑模移动时不得损伤已浇筑混凝土混凝土缺陷应及时修补二、盾构组成与分类1、盾构的组成（1）切削环位于盾构壳体前部，其前面为挖土工作面，对工作面具有支撑作用；还可以作为保护罩，在环内安装挖土设备或人工挖土出土切削环长度：L1=D/tanαα——突破与地面所成夹角，一般取45°大直径手挖盾构一般设有水平隔板，其切削环长度：L1=D/tanαH——平台高度，即工人工作需要的高度，通常不大于2000mm (2)支撑环支撑环位于盾构壳体中部，环内安装液压千斤顶等推进装置支撑环长度：L2=W1+C1W1——千斤顶长C1——余量，通常取200~~300mm(3)盾尾盾尾一般由外壳钢板延长构成，其末端设有密封装置。

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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。

1简介2条件3特点优点缺点4施工步骤5施工工序▪土层开挖▪推进纠偏▪衬砌拼装▪衬砌压注6发展简介【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。

2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；[2]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。