n盾构法施工是在盾构维护下建造隧道的一种施工方法n其特点是掘进地层、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维护下进展n同时需求随时排除地下水和控制地面沉降，因此盾构法施工是一项施工工艺技术要求高、综合性强的施工方法。1盾构施工前的预备任务盾构施工前的预备任务盾构隧道剖面图1-进风道；2-进风口；3-排风口；4-排风道；5-路面下拉杆；6-天棚上拉杆；7-吊杆；8-照明灯；9-灭火器；10-消防栓；11-电缆；12-排水管；13-给水管；14-纵向螺栓；15-环向螺栓n盾构法施工的主要施工程序：1建造竖井或基坑，作为盾构施工的任务井；2盾构掘进机安装就位；3盾构出洞口处的土体加固处置；4初推段盾构掘进施工，即包括推进、出土、运土、衬砌拼装、盾尾注浆、轴线丈量等；n5盾构掘进机设备转换，即添加装有动力、电器、辅助工艺设备的后车驾；n6隧道延续掘进施工；n7盾构接纳井洞口的土体加固处置；n8盾构进入接纳井，并运出地面。n一、盾构拼装和装配的任务井n盾构施工段的始端和终端，要建造竖井或基坑，用以进展盾构安装和装配。假设盾构推进线路特别长时，还应设置检修任务井。n这些竖井或基坑都应尽量结合隧道规划线路上的通风井、设备井、地铁车站、排水泵房、立体交叉、平面交叉、施工方法转换处等需求来设置。作为拼装和装配用的竖井，其建筑尺寸应根据盾构装、拆及施工来确定。盾构装配井要满足起吊、装配任务的方便，其要求普通比拼装稍低，但应思索留有进展洞门与隧道外径间空隙充填任务的余地。n位于南京长江大桥和南京长江三桥之间，南起河西滨江大道，北至浦口新市区，全长三千零三十二米。n利用江心洲，所以南北掘进的隧道都要在这个小岛上出洞，减少了整个隧道在水下的长度。n号称中国“水下施工第一难。n深达六十五米的水下穿越长江，隧道每平方厘米所接受的水压高达六点五公斤。n施工中击穿冒顶、江底沉降、透水坍塌等风险宏大。n二、盾构基座n盾构基座在井内用作安装及稳妥地搁置盾构，更重要的是经过设在基座上的导轨使盾构在施工前获得正确的导向。n因此，导轨需求根据隧道设计、施工要求定出的平面及高程位置进展丈量定位。n基座可以采用现浇钢筋混凝土或钢构造n导轨布置在盾构下部，由两根或多根钢轨组成n基座除受盾构自重外，还应思索盾构切入地层后，进展纠偏时产生的集中荷载。n三、盾构进出洞技术n盾构进出洞是盾构法施工的重要环节，涉及到竖井洞门的方式和盾构切口内设备的布置，对地面沉降及隧道的防水都有很大的影响。n进出洞问题处置的好，能减少许多后患，保证施工速度和平安。上海长江隧道直径15.43m盾构日前顺利出洞2006-9n1.盾构进出洞方法na.暂时基坑法b.逐渐掘进法c.任务井进出洞法n2.暂时封门的构造方式na.钢构造封门b.砖石或混凝土封门n四、盾构后座n盾构刚开场掘进时，其推力要靠任务井井壁来承当n因此，在盾构与井壁之间需求传力设备，此设备称为后座n通常采用隧道衬砌管片或公用顶块与顶撑作后座。n后座衬砌与后座井壁之间的空隙，普通采用浇筑低标号混凝土来填平，使盾构推力均匀地传给后座壁，未来撤除后座衬砌也较方便。n当盾构向前掘进到达一定间隔，盾构顶力可由隧道衬砌与地层间摩阻力来承当时，后座即可撤除。 任任务井井 n任务井任务井n盾构始发盾构始发n盾构接受盾构接受n盾构调头盾构调头n盾构过站盾构过站n站内过站、站外过站站内过站、站外过站 任任务井井 n洞门密封洞门密封n洞洞圈圈与与盾盾构构外外径径有有一一定定的间隙的间隙n防防止止盾盾构构出出洞洞时时及及施施工工期期间间土土体体及及浆浆液液从从该该间间隙中流失隙中流失n在在洞洞圈圈周周围围安安装装由由橡橡胶胶帘帘布布、扇扇形形压压板板等等组组成成的密封安装。的密封安装。n端头加固端头加固n目的目的n控制地下水压力控制地下水压力n防止盾构掘进时由超挖而引起的土砂流入。防止盾构掘进时由超挖而引起的土砂流入。n方式方式n高压旋喷桩、搅拌桩、灌浆高压旋喷桩、搅拌桩、灌浆 任任务井井 联络通道通道 n联络通道设置联络通道设置n间隔间隔n间距不大于间距不大于600 m600 mn方式方式n独立联络通道独立联络通道n联络通道与泵房合建联络通道与泵房合建 联络通道通道 n特殊衬砌环特殊衬砌环n特殊钢管片特殊钢管片n部分撤除部分撤除n钢筋混凝土管片钢筋混凝土管片 n部分切割部分切割n采用特殊的配筋设计采用特殊的配筋设计 联络通道通道 n施工方法施工方法n矿山法施工矿山法施工n地基加固地基加固 n冻结法冻结法n高压旋喷高压旋喷n地面注浆地面注浆n一、盾构开挖方法一、盾构开挖方法1.敞开式开挖敞开式开挖手掘式及半机械式盾构均手掘式及半机械式盾构均为敞开式开挖。这种方式为敞开式开挖。这种方式适用于地质条件好，开挖适用于地质条件好，开挖面在掘进中能维持稳定或面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施时能维持稳在有辅助措施时能维持稳定的情况。定的情况。n其开挖程序普通是从顶部其开挖程序普通是从顶部开场逐层向下发掘。开场逐层向下发掘。n假设土质较差，还可以借假设土质较差，还可以借助支撑千斤顶加撑板对开助支撑千斤顶加撑板对开挖面进展暂时支撑。挖面进展暂时支撑。n根据其切口长度，每环可根据其切口长度，每环可分几次开挖和推进。分几次开挖和推进。2盾构的推进盾构的推进n2.网格式开挖网格式开挖由网格梁与隔板将开挖面分成许多格子。开挖面的支撑作用时由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力产生的。当盾构推进时，抑制这项阻力，土体就从格子里呈条状挤出来。要根据土的性质，调理网格的开挖面积。n采用网格式开挖时，在一切千斤顶缩回之后，会产生较大的盾构后退景象，导致地表沉降，因此施工时要防止盾构后退。n3.挤压式开挖全挤压式和部分挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对土层有较大的扰动，在思索施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。部分挤压施工时，要严厉控制出土量，以减少和控制地表变形。n全挤压施工时，盾构把周围一定范围内的土体挤压密，由于只需上部有自在面，所以大部分土体被挤向地表，部分那么挤向盾尾及盾构下部，建筑空隙自然得到充填。n4.机械切削开挖运用机械式盾构进展开挖，它适用于各类土层，尤其适用于极易坍塌的砂性土层的长隧道，可延续掘进挖土。n由旋转刀盘切削产生的渣土经过刀盘上的预留槽口进入土舱，提升和流入漏斗后，在经过传送带运人出土车。目前采用的泥水加压盾构、土压平衡盾构是这种开挖方式的典型例子。n二、盾构始发技术二、盾构始发技术n盾构在初始阶段的施工难盾构在初始阶段的施工难度很大。因此，盾构隧道度很大。因此，盾构隧道始发技术是盾构法施工技始发技术是盾构法施工技术的关键，也是盾构施工术的关键，也是盾构施工成败的一个标志，必需求成败的一个标志，必需求全力做好。全力做好。n始发阶段存在以下几种特始发阶段存在以下几种特殊情况：殊情况：n1始发推进前需凿除车站的围护构造主要是处置钢筋砼构造，凿除围护构造后的土体在一定的时间段内必需坚持自稳，不能有水土流失；n2始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进展调向；n3始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难；n4始发期间一些设备如管片小车、管片吊机，包括出渣都不能正常运用。有时也会存在盾构机由于车站构造的缘由而不能整机始发。n始发技术包括洞口端头处置在软土无自稳才干的地层中、洞门砼凿除主要针对钢筋砼围护构造、盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的设计加工、就位；n支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、技术预备等，直到始发推进。始始发施工技施工技术7点点a)始始发洞口的地洞口的地层处置置根据洞口地根据洞口地层的的稳定情况定情况评价价地地层，并采取有，并采取有针对性的性的处置措施。置措施。地地层处置普通采取如置普通采取如“固固结灌灌浆、“冷冷冻法、法、“插板法插板法等措施等措施进展地展地层加固加固处置。置。选择加固措施的根本条件加固措施的根本条件为加加固后的地固后的地层要具要具备最少一周最少一周的的侧向自向自稳才干，且不能有才干，且不能有地下水的地下水的损失。失。nb)始发洞口维护构造的切除n根据阅历，普通在始发前至少一个月开场洞口维护构造的切除。n整个施工普通分两次进展，第一次先将围护构造主体凿除，只保管维护构造的钢筋维护层，在盾构始发前将维护层混凝土凿除。n在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。nc)洞口密封n洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。n洞口密封的施工分两步进展施工，第一步是在车站构造的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设任务，要特别留意的是在埋设过程中预埋件必需与车站构造钢筋衔接在一同；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。nd)洞口始发导轨的安装n在围护构造废除后，盾构始发台端部间隔洞口围岩必然会产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“叩头景象，需求在始发洞内安设洞口始发导轨。n安设始发导轨时应在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。ne)反力架、始发台的安装反力架、始发台的安装n反力架、负环管片位置、环数确实定等反力架、负环管片位置、环数确实定等n目的：确定反力架和始发台为盾构始发目的：确定反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态时提供初始的推力以及初始的空间姿态nf)盾构的始盾构的始发n1空空载推推进n盾构在空盾构在空载向前推向前推进时，主要控制盾构，主要控制盾构的推的推进油缸行程和限制盾构每一油缸行程和限制盾构每一环的推的推进量。量。n要在盾构向前推要在盾构向前推进的同的同时，检查盾构能盾构能否与始否与始发台、始台、始发洞洞发生干涉或能否有生干涉或能否有其他异常事件或事故的其他异常事件或事故的发生，确保盾构生，确保盾构平安的向前推平安的向前推进。n2始始发时盾构姿盾构姿态的控制的控制n主要主要经过盾构机推油缸行程控制姿盾构机推油缸行程控制姿态n3始发时盾构推进参数的控制n在保证盾构正常推进的情况下，略微降低总推力和刀盘扭矩。n4洞口注浆n在盾尾完全进入洞体后，调整洞口密封，进展洞口注浆。浆液不但要求顺利注入，而且要有早期的强度。注浆压力控制在1.5BAR以内。ng)反力架、负环管片的撤除反力架、负环管片的撤除n反力架、负环管片的撤除时间根据背衬反力架、负环管片的撤除时间根据背衬注浆的砂浆性能参数和盾构的始开掘进注浆的砂浆性能参数和盾构的始开掘进推力决议。推力决议。n普通情况下，掘进普通情况下，掘进100m以上同时前以上同时前50环完成掘进环完成掘进7日以上，可以根据工日以上，可以根据工序情况和任务整体安排，开场进展反力序情况和任务整体安排，开场进展反力架、负环管片撤除。架、负环管片撤除。n常常见问题的的预防或防或处置置n1加固效果不好加固效果不好n端端头土体加固的效果不好土体加固的效果不好是在始是在始发过程中程中经常遇到常遇到的的问题。n采取的主要措施是必需根采取的主要措施是必需根据端据端头土体情况土体情况选择合理合理的加固方法，而且要加的加固方法，而且要加强过程控制，特程控制，特别是要是要严厉控制一些根本参数。控制一些根本参数。n对于加固区与始于加固区与始发井井间构构成的必然成的必然间隙要采取其它隙要采取其它方式方式处置。置。n2开洞门时失稳n开洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失二种，其主要缘由也是由端头加固效果不好所致。n在小范围的情况下可采用边废除洞门砼，边利用喷素砼的方法对土体临空面进展封锁。n假设土体坍塌失稳情况严重时，只需封锁洞门重新加固。n3始发后盾构机“叩头n始发推进后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头的景象，根据地质条件不同有些能够出现超限的情况。n为此，通常采用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速经过的方法尽量防止“叩头或减少“叩头的影响。n4密封效果不好n洞门密封的主要目的也是在始开掘进阶段减少土体流失。n当洞门加固到达预期效果时，对于洞门环的强度要求相对较低，否那么要在盾构推进前彻底检查和确定洞门环的情况。n在始发过程中假设洞门密封效果不好时可即时调整壁后注浆的配合比，使注浆后尽早封锁，也可采用在洞门密封外侧向洞门密封内部注快凝双液浆的方法处理。n5盾尾失圆n在很多情况下，始发阶段由于自重及其他缘由，盾尾普通都会出现失圆的情况，有些能够到达10cm之多。n可以采用盾构机自带的整圆器进展整圆，在必要的情况下，可采用错缝拼装以保证在管片拼至隧道内时管片本身的椭圆度控制在误差以内。n6支撑系统失稳n支撑系统在某些情况下由于盾构机推进中的瞬时推力或扭矩较大而产生失稳，这样将导致整个始发任务的失败。n对于支撑系统的失稳只能从预防角度进展，同时在始发阶段对支撑系统加强监测。n7地面沉降较大n由于始发施工的特殊性，始发阶段的地面沉降值均较大n因此在始发阶段需尽早建立盾构机的适宜工况并严密留意出土量及土压情况n同时加大监测频率，控制地面沉降值。n盾构机的始发胜利主要由始发条件及始发施工技术中每一环节的处置决议。n在前期的地质勘探、始发区域的建筑物及管线情况进展调查，特别是对端头土体的液限、塑限、浸透系数、含水量等各种物理力学目的进展全面的调查及评价是相当有必要的；n同时应对始发技术施工中的每一个环节加强全面、细致的控制，以确保各种处置措施到达预期效果。n由于始发技术与各个工程的始发条件息息相关，所以始发时每一个细节，如采用什么端头加固方式、延续墙废除方式、始发台及反力架的定位等均需根据现场条件选择最适宜的方法。n三、施工管理三、施工管理n1.土压平衡式盾构土压平衡式盾构n土压平衡式盾构的施工管土压平衡式盾构的施工管理是经过排土机构的机械理是经过排土机构的机械控制方式进展，这种排土控制方式进展，这种排土机构可以调整排土量，使机构可以调整排土量，使之与挖土量坚持平衡，以之与挖土量坚持平衡，以防止地面沉降或对附近构防止地面沉降或对附近构筑物呵斥影响。筑物呵斥影响。n2.加泥式或加泥浆式盾构n加泥或加泥浆式盾构为了确保开挖面的稳定，在盾构推进时进展排土量管理和土压管理。排土量管理以使掘进量和排土量之间获得平衡为目的；土压管理以经过土压计测出密封舱内的泥土压力来坚持土压力平衡为目的。3.加水式盾构加水式盾构施工法的开挖面稳定管理有两种方式：一是不延续地掌握盾构掘进中的掘土量和排土量之间的关系，从而将密封舱内的切削土的积存量坚持在最正确形状的排土率管理；二是保证同地下水压力获得平衡的附加水压力管理。4.泥水加压平衡式盾构泥水加压式盾构一面要坚持泥水压力来平衡作用于开挖面的外部压力，一面又要向前推进，所以要对开挖面泥水压力、密封舱内的土压力，以及同掘土量平衡的出土量等进展必要的检测和管理。n四、盾构支配与纠偏四、盾构支配与纠偏n1.盾构的支配与偏向盾构的支配与偏向盾构支配，主要是使盾构运盾构支配，主要是使盾构运动轨迹一直在设计轴线允许动轨迹一直在设计轴线允许偏向值范围内，到达隧道衬偏向值范围内，到达隧道衬砌拼装在理想的位置上的目砌拼装在理想的位置上的目的。的。盾构在地层中推进时，导致盾构在地层中推进时，导致偏向的要素很多，主要有以偏向的要素很多，主要有以下三点下三点na.地质条件的要素地质条件的要素由于地层土质不均匀，以及由于地层土质不均匀，以及地层有卵石或其它妨碍物，地层有卵石或其它妨碍物，呵斥正面及周围的阻力不一呵斥正面及周围的阻力不一致。致。b.机械设备的要素各千斤顶任务不同步，由于加工精度误差呵斥伸出阻力不一致，盾构外壳外形误差、设备在盾构内安顿偏重于某一侧，千斤顶安装后轴线不平行。c.施工操作的要素部分千斤顶运用频率过高，导致衬砌环缝的防水资料压密量不一致，累积后使推进后座面不正，挤压式盾构推进时有明显上浮；盾构下部土体如有过量流失，引起盾构下沉。n2.盾构的纠偏na.千斤顶编组的调整经过调整千斤顶的编组，使其千斤顶合力位置与外力合力位置组成一个有利于纠偏的力偶，从而调整高程位置及平面位置。b.盾构纵坡的控制经过变坡法或稳坡法控制纵坡来调整盾构高程，以及盾构与已成管片端面间的间隙。c.开挖面阻力的调整当利用千斤顶编组无法到达纠偏目的时，可采用调整开挖面阻力，也就是人为地改动阻力的合力位置，从而得到一个理想的纠偏力偶，来到达控制盾构轴线的目的。d.盾构自传的控制当盾构有少量自转时，可用盾构内的举重臂、转盘等大型旋转设备的运用地方来纠正；当自转量较大时，采用压重的方法，使其构成一个纠旋转力偶。n五、衬砌壁后压浆五、衬砌壁后压浆n为防止地表沉降，必需将为防止地表沉降，必需将盾尾和衬砌之间的建筑空盾尾和衬砌之间的建筑空隙及时压浆充填，压浆还隙及时压浆充填，压浆还可以改善隧道衬砌的受力可以改善隧道衬砌的受力形状，加强衬砌的防水效形状，加强衬砌的防水效能，有利于盾构推进纠偏，能，有利于盾构推进纠偏，因此是盾构施工的关键工因此是盾构施工的关键工序序1.压浆方法a.二次压注当盾构推进一环后，立刻用风动压注机经过衬砌管片的压注孔，向衬砌壁后的建筑空隙注入豆粒砂，防止地层的坍塌。继续推进58环后，再用压浆泵将水泥类浆体灌入砂间空隙，使之固结。二次压注法施工繁琐，压注豆粒砂不易保证密实，尤其是拱顶部分，此外灌注水泥浆时也难填满。地表沉降略大，后期常需进展补充压浆，但对维护盾尾密封安装有利。b.一次压注假设地层条件较差，盾尾空隙一出现就会发生坍塌时，那么希望盾尾空隙内一直坚持一定的压力。在这种情况下尾宜采取一次压注法，即随着盾尾空隙的出现，立刻压注水泥砂浆，并坚持一定压力。一旦出现压浆缺点，盾构也要暂停推进。这种工艺对盾尾密封安装要求较高，容易产生盾尾漏浆，须预备采取有效的堵漏措施。n2.压浆资料n压浆的常用资料拌制成浆体要满足以下要求：na.和易性要好nb.凝结时间要适宜nc.要有一定的强度nd.收缩率要小ne.具有一定的抗渗才干n目前通常采用无水泥的压浆资料，它是以石灰、膨润土或粘土、磨细粉煤灰和砂配置而成。n3.压浆设备n隧道内的压浆设备由压浆泵、软管、衔接纳片压浆孔的旋塞注浆嘴、管路接头、阀门等组成。目前施工压浆泵普通采用活塞式压浆泵或自吸式压浆泵。n3.1稳定开挖面n泥水加压盾构和土压平衡盾构本身有使开挖面坚持稳定的功能。n采用开放型盾构、挤压网络盾构和半机械化盾构掘进隧道时，那么常需采用气压法、降水法、化学注浆法或冰冻法等辅助施工方法，使开挖面坚持稳定，防止产生涌水、涌砂和随之发生的土体坍塌及地表沉降。3盾构隧道的辅助施工方法盾构隧道的辅助施工方法n3.2盾构进出洞n普通采用高压旋喷法、深层搅拌法、化学注浆法或冰冻法等加固洞口周围的土体，或采用降水法提高进出洞段土体的强度，以免开启钢封门时发生涌水和土体倒塌景象，引起地表过量沉降和影响周围环境。n3.3特殊情况nA、二次压浆法n这种方法是在盾尾同步注浆或及时注浆终了后，对衬砌环壁后进展补压浆，以充填第一次注浆后存在的空隙，其作用是，加固周围地层，控制地表沉降。主要用于维护重要建筑物和地下管线。nB、根底托换n盾构穿越建筑物或遇到根底桩时，需切断桩体，并在外围打入托换桩基接受转嫁的荷载。nC、承压板法n盾构穿越建筑物前，先在建筑物下浇筑一层刚度较大的钢筋混凝土底板，在板上设置油压千斤顶支撑建筑物。盾构经过时需求经常监测建筑物发生的沉降，及时调整千斤顶高度。这类方法本钱高、工期长，普通仅在遇到大型建筑物并对沉降控制有较高要求时采用。nD、地层加固n地层加固有化学注浆和高压旋喷法等。n普通在需求维护的建筑物近旁作业，或用于加固盾构隧道急曲线施工段和盾构对接施工地点周围的地层。n其他如盾构的盾构隧道衬砌，盾构施工监测问题，环境维护问题等，稍后还会有专门的章节讲述。