超大直径盾构试掘进施工关键技术研究

超大直径盾构隧道工程技术发展

超大直径盾构隧道工程技术的发展傅德明周文波上海市土木工程学会摘要：论文介绍了日本、德国的直径大于14m的盾构法隧道工程技术的开发及在越江跨海和城市地下道路工程中的应用过程。近6年来，我国上海在越江道路隧道工程中采用φ14.89m 盾构施工2条双层4来4去8车道的超大断面隧道；又在长江底下采用2台φ15.43m盾构连续掘进2条长7.5km的3来3去6车道的超大断面隧道；还在市中心外滩道路下掘进了1条双层3来3去的车行隧道。论文展望了国内外超大断面盾构隧道工程技术的发展和应用前景。关键词：盾构隧道超大直径工程技术 1．超大直径盾构隧道工程技术的发展国外盾构法隧道工程技术在近20年来向大深度、大断面、长距离的方向发展并建成一批超大直径的海底隧道和城市道路隧道。世界上第一个直径大于14m的超大直径盾构隧道工程是日本东京湾的海底道路隧道工程[1]。长9.4km的隧道采用8台φ14.14m泥水盾构掘进施工,于1996年竣工，见图1所示。盾构采用先进的自动掘进管理系统、自动测量管理系统和自动拼装系统,8台盾构各掘进了约 2.6km并在海底实现了对接,体现了高新技术在盾构法隧道工程中的应用。隧道最大埋深60m，在粘土和砂性土中掘进，隧道管片分为11块，厚度65cm，结构计算采用弹性地基梁模型，接头弹簧系数经管片接头实验取得。图1a 东京湾道路隧道工程平、剖面图 1997年6月，日本东京营团地铁7号线麻布站工程[2]，采用1台Φ14.18m母子式泥水盾构掘进机，掘进一条长364m的3线地铁隧道后进入通风井，然后从大盾构中推出Φ9.70m的盾构掘进777m的双线隧道。这是世界是第一台大直径的母子式盾构，体现了盾构技术的新发展。

盾构分体始发掘进专项施工方案

第一章编制依据 1、广州市轨道交通六号线盾构7标段【天平架～燕塘～天河客运站】盾构区间土建施工项目招标文件、招标图纸、地质勘查报告、补遗书及投标文件。 2、广州市轨道交通六号线盾构7标段【天平架～燕塘～天河客运站】盾构区间土建工程承包合同。 3、广州市轨道交通六号线盾构7标段补充地质勘测资料、管线调查及现场调查资料。 4、广州市轨道交通六号线盾构7标段施工设计图纸。 5、国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及广州地区在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定。 6、我公司在广州地铁建设中的成功的施工经验和研究成果及现有的施工管理水平、技术水平、科研水平、机械设备能力。第二章工程概况一、始发端头工程地质、水文概况㈠工程地质根据《广州市轨道交通线网岩土工程勘察总体技术要求》的地铁沿线岩土分层系统和沿线岩土层的成因类型和性质、风化状态等，本基坑内各岩土分层及其特征如下： <1>人工填土层（Q4ml）主要为杂填土和素填土，颜色较杂，主要为褐黄色、灰色、灰褐色、褐红色等，素填土组成物主要为人工堆填的粉质粘土、中粗砂、碎石等，杂填土则含有砖块、砼块等建筑垃圾或生活垃圾，大部分稍压实～欠压实，稍湿～湿。本层标贯击数6～18击，平均击数11击。 <4-2>河湖相沉积土层（Q3+4al）呈深灰色、灰黑色，主要为淤泥及淤泥质土组成，组成物主要为粘粒，含有机质、朽木，饱和，流塑状，局部夹薄层细砂。标贯实测击数1～2击，平均击数为1.5击。 <5H-2>硬塑～坚硬状花岗岩残积土层黄褐色、红褐色、灰白色、灰褐色、黑褐色等色，组织结构已全部破坏，矿物成分除石英外大部分已风化成土状，较多细片状黑云母，以粉粘粒为主，含较多中粗砂、砾石。残积土遇水易软化崩解。主要为砾质粘性土、砂质粘性土、粘性土，呈硬塑～坚硬状。

盾构掘进施工技术交底

穗莞深城际轨道交通SZH-3标虎长盾构区间盾构掘进施工技术交底一、概况虎长盾构区间采用两台直径8810mm的日本奥村土压平衡盾构机掘进施工。左右线两台盾构机先后从明挖段工作井始发，掘进至虎门商贸城站南端头井吊出。区间左线长度为2893.084m、右线长度为2894.2m，衬砌结构为C50钢筋混凝土预制管片，内径7700mm、外径8500mm。盾构掘进施工分为始发，掘进和接收三个阶段，施工中根据每个阶段施工特点采取针对性的技术措施，保证施工安全，满足质量和环保要求。在盾构起始段200m进行试掘进，并根据试掘进调整，确定掘进参数。在盾构到达接收工作井100m前，对盾构轴线进行测量并作调整，保证盾构准确进入接收洞门。二、施工准备 1、人员准备： ⑴项目部管理人员：工区长，副工区长，工区总工，现场工程师。 ⑵盾构掘进队：带班员，拼装员，电瓶车司机，注浆员等。 ⑶盾构地面队：搅拌站调度、搅拌手，龙门吊司机、司索工，电瓶车充电员等。 ⑷盾构机修队：盾构机械维修员。 ⑸盾构电工队：盾构电气检修员。 ⑹盾构吊装队：广东力特吊装公司。 ⑺盾构组装队：上海力行公司。 ⑻盾构测量队：地面沉降测量员，盾构姿态测量员，管片姿态测量员等。 2、施工机具准备： ⑴两台直径8810mm日本奥村土压平衡盾构机 ⑵搅拌站一座 ⑶电瓶车两台 ⑷循环水箱一个 ⑸发电机一台及配套发电机房一座 ⑹电瓶车充电房一座 ⑺龙门吊四台

⑻350吨履带吊一台 ⑼地面自生产加工房一座三、施工工艺 1、盾构吊运与组装根据盾构部件情况、场地情况，制定详细的盾构组装放啊，然后根据相关安全操作规程使用350吨履带吊，200吨汽车吊，60吨龙门吊将盾构机各部件吊运至基坑内，并由力行组装队对盾构机进行组装。 2、盾构机现场调试根据盾构机主要功能及使用要求制定调试大纲，主要调试内容如下： ⑴盾构壳体 ⑵切削刀盘 ⑶管片拼装机 ⑷螺旋运输机 ⑸皮带运输机 ⑹同步注浆系统 ⑺集中润滑系统 ⑻液压系统 ⑼铰接装置 ⑽电气系统 ⑾渣土改良系统 ⑿盾尾密封系统对各系统进行空载调试，然后进行整机空载调试，详细记录盾构运转状况，并进行评估。 3、盾构始发制定详细的始发方案，使用反力架作为盾构机的推进支撑面，精确确定盾构始发标高等已定参数，始发掘进前对洞门土体进行质量检查，对洞门加固的旋喷桩做抽芯检测，制定洞门密封破除方案，使用止水帘布扇形压板对洞门进行密封，确保始发安全。始发掘进时对盾构姿态进行复核。在负环管片定位时，确保管片环面与隧道轴线垂直。始发掘进时重点保护6，7号台车之间的延长管线，对盾构掘进，壁后注浆，管片拼装，出土及材料运输进行工序磨合，尽量在正常掘进时做到环环相扣，工序衔接得当。始发掘进时严格控制盾构的姿态和推力，加大检测力度，根据监控结果调整掘进参数。

大直径盾构施工控制重难点(成都地铁首次应用)

大直径盾构机首次应用是本项目监理控制重难点重难点分析本项目设计运行速度快，车站及区间设计标准高，本工程区间隧道内径为7.5m，管片厚度400mm,隧道外径8.3m,因此盾构机刀盘外径尺寸不小于8.5m。该盾构机型为成都地铁项目首次应用，需要专门设计定制，施工单位也没有相关盾构工作经验；由于盾构区间隧道断面大，势必在施工过程中较之前盾构施工相应增加以下控制重难点：一、大直径盾构机的开挖断面增大，在掘进过程中对周边土体的扰动范围较大，导致在掘进过程及穿越风险源的时加大了地面及周边建构筑物异常沉降的风险。二、大直径盾构区间，由于管片尺寸和重量增加导致拼装难度增大，影响成型管片质量。三、大直径盾构机的开挖面较大，掌子面地质情况更复杂，影响盾构掘进。四、大直径盾构机第一次在成都地铁掘进中应用，参建方无相关施工经验。针对性措施一、严格控制出土方量，严禁连续超方情况出现，尽可能将风险降至最低；在穿越风险源前，严格按照地铁公司管理办法组织相关条件验收工作，保证预加固满足方案和设计要求，相关准备工作已完善后方可允许穿越；加强地面监测巡查，发现异常情况及时采取有效措施进行处理，并控制事态发展和影响。二、加强管理人员及相关作业人员的安全技术交底，且拼装手必须选用有多年经验的人员来操作，保证拼装安全和质量；加强管片进场到拼装全过程监控，特别是止水带软木衬垫粘贴质量及螺栓复紧的控制；加强对隧道能行管片检查，做好管片姿态测量工作，并根据管片变化情况适当调整盾构机掘进，以保证成型管片质量；大直径盾构区间管片与土体间间隙增大，需相应增大同步注浆量，同步注浆浆液必须根据相关条件综合考虑浆液凝固时间来选择适当的配比，以保证同步注浆效果。同时在同步注浆过程中采取注浆量和注浆压力双控的原则，避免出现管片错台或上浮等情况。

盾构分体始发掘进专项施工方案1

盾构分体始发专项施工方案第一章编制依据 1、广州市轨道交通六号线盾构7标段【天平架～燕塘～天河客运站】盾构区间土建施工项目招标文件、招标图纸、地质勘查报告、补遗书及投标文件。 2、广州市轨道交通六号线盾构7标段【天平架～燕塘～天河客运站】盾构区间土建工程承包合同。 3、广州市轨道交通六号线盾构7标段补充地质勘测资料、管线调查及现场调查资料。 4、广州市轨道交通六号线盾构7标段施工设计图纸。 5、国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及广州地区在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定。 6、我公司在广州地铁建设中的成功的施工经验和研究成果及现有的施工管理水平、技术水平、科研水平、机械设备能力。第二章工程概况一、始发端头工程地质、水文概况㈠工程地质根据《广州市轨道交通线网岩土工程勘察总体技术要求》的地铁沿线岩土分层系统和沿线岩土层的成因类型和性质、风化状态等，本基坑内各岩土分层及其特征如下： <1>人工填土层（Q4ml）主要为杂填土和素填土，颜色较杂，主要为褐黄色、灰色、灰褐色、褐红色等，素填土组成物主要为人工堆填的粉质粘土、中粗砂、碎石等，杂填土则含有砖块、砼块等建筑垃圾或生活垃圾，大部分稍压实～欠压实，稍湿～湿。本层标贯击数6～18击，平均击数11击。 <4-2>河湖相沉积土层（Q3+4al）呈深灰色、灰黑色，主要为淤泥及淤泥质土组成，组成物主要为粘粒，含有机质、朽木，饱和，

流塑状，局部夹薄层细砂。标贯实测击数1～2击，平均击数为1.5击。 <5H-2>硬塑～坚硬状花岗岩残积土层黄褐色、红褐色、灰白色、灰褐色、黑褐色等色，组织结构已全部破坏，矿物成分除石英外大部分已风化成土状，较多细片状黑云母，以粉粘粒为主，含较多中粗砂、砾石。残积土遇水易软化崩解。主要为砾质粘性土、砂质粘性土、粘性土，呈硬塑～坚硬状。 <6H>花岗岩全风化带（γ53-2）呈黄褐色、褐灰色、红褐色、黑褐色等，原岩组织结构已基本风化破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土柱状，遇水易软化崩解。局部夹强风化花岗岩碎块。 <7H>花岗岩强风化带（γ53-2）呈黄褐色、褐灰色、红褐色、黑褐色等，原岩组织结构已大部分风化破坏，矿物成分已显著变化，风化裂隙很发育，岩石极破碎，岩块可用手折断。钾长石用手捏成砂状，斜长石、云母多已风化成高岭土或粘土。局部夹全风化花岗岩。岩芯呈半岩半土状，岩芯遇水易软化崩解。 <8H>花岗岩中等风化带（γ53-2）呈浅褐色、灰褐色等，中、细粒结构，块状构造，岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，风化裂隙被铁染，并充填少量风化物。斜长石矿物风化较深，钾长石、云母矿物风化轻微。岩质硬，锤击声稍脆，不易击碎。局部夹强风化岩。岩芯较破碎，呈短柱状、碎块状。 <9H>花岗岩微风化带（γ53-2）岩石组织结构基本未变化，断口处新鲜，岩质坚硬，锤击声脆。岩芯呈长柱状、短柱状。㈡工程水文地下水按赋存方式分为第四系松散土层孔隙水，块状基岩裂隙水。第四系冲积—洪积砂层为主要潜水含水层，冲积—洪积砂层含粘粒较多，富水程度较差，渗透系数仅为0.5～2.0m/d。块状基岩裂隙水主要赋存在燕山期花岗岩强风化带及中等风化带，水力特点为承压水，地下水的赋存不均一。在裂隙发育地段，水量较丰富，属承压水，渗透系数为1.09m/d。区间场地环境类别为Ⅱ类。地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

超大直径盾构隧道工程技术发展

超大直径盾构隧道工程技术的发展傅德明文波上海市土木工程学会摘要：论文介绍了日本、德国的直径大于14m的盾构法隧道工程技术的开发及在越江跨海和城市地下道路工程中的应用过程。近6年来，我国上海在越江道路隧道工程中采用φ 14.89m盾构施工2条双层4来4去8车道的超大断面隧道；又在长江底下采用2台φ 15.43m盾构连续掘进2条长7.5km的3来3去6车道的超大断面隧道；还在市中心外滩道路下掘进了1条双层3来3去的车行隧道。论文展望了国外超大断面盾构隧道工程技术的发展和应用前景。关键词：盾构隧道超大直径工程技术 1．超大直径盾构隧道工程技术的发展国外盾构法隧道工程技术在近20年来向大深度、大断面、长距离的向发展并建成一批超大直径的海底隧道和城市道路隧道。世界上第一个直径大于14m的超大直径盾构隧道工程是日本东京湾的海底道路隧道工程[1]。长9.4km的隧道采用8台φ14.14m泥水盾构掘进施工,于1996年竣工，见图1所示。盾构采用先进的自动掘进管理系统、自动测量管理系统和自动拼装系统,8台盾构各掘进了约2.6km并在海底实现了对接,体现了高新技术在盾构法隧道工程中的应用。隧道最大埋深60m，在粘土和砂性土中掘进，隧道管片分为11块，厚度65cm，结构计算采用弹性地基梁模型，接头弹簧系数经管片接头实验取得。

图1a 东京湾道路隧道工程平、剖面图 1997年6月，日本东京营团地铁7号线麻布站工程[2]，采用1台Φ14.18m母子式泥水盾构掘进机，掘进一条长364m的3线地铁隧道后进入通风井，然后从大盾构中推出Φ9.70m的盾构掘进777m的双线隧道。这是世界是第一台大直径的母子式盾构，体现了盾构技术的新发展。图1b 东京湾道路隧道φ14.14m泥水盾构图2易北河第4隧道φ14.2m复合型泥水盾构 1997年开工的德国汉堡易北河第4隧道工程[1],长度2.6km,河底最小覆土仅为7m(小于0.5D),采用海瑞克公司制造的φ14.2m复合型泥水盾构,见图2所示。穿越的地层为坚硬的粘土、砾,含水丰富,透水系数大,掘进施工十分困难。盾构机中心设有3m直径的先行小刀盘, 泥

盾构掘进管片拼装等施工方案作业方案

盾构掘进管片拼装等施工方案作业方案 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

盾构掘进、管片拼装、壁后注浆、成型隧道施工方案施工方案盾构掘进掘进流程见图2-1-1。用于本合同段掘进施工的土压平衡盾构的开挖土仓由刀盘、切口环、隔板、土压传感器及膨润土添加、泡沫注入系统组成。根据本合同段隧道地层条件，需选择土压平衡模式进行本合同段区间隧道的掘进。土压平衡掘进模式中土仓压力的保持首先需选定土仓压力，掘进过程中通过调整推进力实现推进速度控制、通过调整螺旋输送机转速实现出碴量控制。具体方法如下：（1）土仓压力值P的选定 P值应能与地层土压力和静水压力相平衡，设刀盘中心地层静水压力、土压力之和为P0，则P＝KP0，K一般取～。掘进施工过程中土仓压力根据试掘进时取得的经验参数并结合盾构所在位置的埋深、土层状况及地表监测结果进行调整与控制。

（2）推进速度控制图2-1-1 盾构掘进控制程序图土压力设定土压力控制掘进速度控制监视

为保持土仓压力的稳定，掘进速度必须与螺旋输送机的转速相符合，同时必须兼顾注浆，确保浆液能均匀填实管片与地层的空隙，根据施工的实际情况确定并调整掘进速度控制推进油缸的推力。（3）出碴量的控制每环掘进出碴量根据试掘进段取得的参数进行控制。出碴量控制可通过推进速度与螺旋输送机转速来实现。（1）姿态监控系统盾构姿态监控通过SLS-T自动导向系统和人工测量复核进行盾构姿态监测。随着盾构推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位。为保证推进方向的准确可靠，拟每30～50m进行一次人工测量，以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态，确保盾构掘进方向的正确。（2）调整与控制盾构共16组推进油缸，分五区，每区油缸可独立控制推进油压。盾构姿态调整与控制便可通过分区调整推进油缸压力事项盾构掘进方向调整与控制。（3）纠偏措施 1）滚动纠偏刀盘切削土体的扭矩主要是由盾构壳体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡，当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时将引起盾构本体的滚动。盾构滚动偏差可通过转换刀盘旋转方向来实现。 2）竖直方向纠偏控制盾构机方向的主要因素是千斤顶的单侧推力，它与盾构机姿态变化量间的关系非常离散，需要靠人的经验来掌握。当盾构机出现下俯时，可加大下侧千斤顶的推力，当盾构机出现上仰时，可加大上侧千斤顶的推力来进行纠偏。同时还必须考虑到刀盘前面地质因素的影响综合来调节，从而到达一个比较理想的控制效果。 3）水平方向纠偏

隧道盾构掘进施工主要工艺

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

超大直径盾构施工技术综述

（0.7D）。隧道所穿越的主要地层包括：填土和淤泥质粉质粘土、粉土、粉砂、粉细砂、砾砂、圆砾以及少量强风化粉砂质泥岩。其中盾构穿越强透水地层（渗透系数达10-2-10-3cm/s）2672m，占盾构段总长度的88.4%，对刀具磨损严重、造成掘进困难的砾砂、圆砾复合地层地段长1325m，占整个隧道长度的43.8％。 1.3设计情况南京长江隧道工程全长5853m，按双向6车道快速通道规模建设，设计车速80公里/小时。其中左线盾构施工段长3022m，右线盾构施工段长3015m。隧道施工采用两台直径14.93m的泥水平衡盾构机，由江北工作井始发向江心洲接收井同向掘进。盾构隧道管片内径13.30m，外径14.50m，厚度60cm。每环衬砌由10块管片组成，环宽2m。管片拼装设计为7块标准块、2块相邻块和1块封顶块，分Z型Y型两种管片模式。管片设计强度C60，防水等级S12。二、国内外超大直径盾构隧道建设情况介绍盾构法隧道施工技术问世至今已有近200年，作为隧道建造的一种先进技术——盾构法已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道等工程领域，但超大直径盾构隧道工程实例并不多见，国内外典型的工程项目主要有： 1、国外超大型水下盾构工程典型项目（1）日本东京湾横断公路隧道：1997年建成，跨海双向4车道公路隧道，盾构机直径Φ14.14m，隧道总长度9.1公里，被人工岛分为4.6公里和4.5公里长的两段，每段由两台盾构机对向各掘进约2.5公里；主要地质为软弱的冲积、洪积黏性土层

盾构隧道施工组织设计

第一章地质描述第一节概述一、概述二、线路段工程地质条件（一）、地形、地貌。（二）、岩土体工程地质特征（三）、水文地质特征区间地质描述区间地质描述详见表7-1-1、表7-1-2；土体主要物理力学性质指标表7-1-3、7-1-4。。一、科技路站第三节补充地质勘察

第二章工程特点第一节工程主要技术难点及对策第二节工程的主要特点一、交叉多，干扰大集中体现在结构交叉多、工序交叉多、接口界面交叉多、专业交叉多、前期与后期交叉多，施工相互干扰较大。执行关键工期计划所发生的各规定部分的工期偏差，会影响其它作业。结构的多交叉，存在空间效应与体系转换问题。二、地处市区，环境特殊主要体现在地面建筑物密集，施工对周围环境的影响必须严格控制，文明施工要求严格，环境保护标准高。三、任务重，系统性强全部工程要求在33个月内完成。其中，盾构机需要引进，鉴定、安装、调试，前期试掘进进度会放缓，中间加快，出洞又会放缓，还要调头、转场，工序复杂，任务重。采用盾构机施工，这是隧道工厂化施工的模式，其系统性特别强，环节与环节之间的衔接、匹配是否合理，直接影响施工效率，直接影响施工的安全、质量、速度。四、地质复杂，施工难度大地铁隧道主要穿越Ⅱ4、Ⅲ1层。Ⅱ4层以上主要为砂性土，其渗透性强，富水性好，围岩稳定性极差。Ⅱ4、Ⅲ1层水平分层，盾构机易磕头；且局部地区覆盖层过浅。施工中容易造成地面隆起或沉降。第三章施工准备施工准备工作是否充分、到位，将直接影响施工总体安排，影响主体工程能否按时开工，影响到工程开工后能否顺利进行，施工前必须做好各项准备。我局中标后，迅速组成项目部开展各项工作。在最

盾构掘进施工

三、盾构掘进流程及操作控制程序 3.1 盾构掘进作业工序流程盾构掘进工作是盾构隧道施工的主要环节，掘进工作的各个环节是否顺利进行的关键，在施工中应使各个环节、工种密切配合，环环相扣，施工的进度、质量才可能满足总进度目标、质量目标的要求。盾构隧道施工的过程见图1。图1 盾构掘进作业工序流程图 3.2 掘进控制程序盾构隧道施工掘进过程的控制制约着各个后续的工作，隧道掘进关键的点在于①刀具充分切削、破碎地层，②被破碎、切削下来的地层能被顺利排出。故对于掘进参数的选择就显得十分重要，尤其是针对地层的不同选择不同的刀具布置方式、掘进推力、转速，渣土改良中泥水和泡沫的注入参数设定等。隧道掘进的主要控制程序如下图2所示。

图2 盾构掘进控制程序图 3.3 掘进模式的选择及控制本次选用的盾构机根据地层的不同和掘进环境的差异在掘进中可选择敞开式（OPEN）、半敞开式（SEMI-OPEN）和土压平衡式（EPB）三种不同的掘进模式，掘进参数见表1。表1 掘进模式参数表

3.3.1不同掘进模式的特点及适用条件根据本工程的工程地质特点，对不同地层应采取不同的掘进模式，掘进模式和适用条件、应采取的技术措施见表2。 3.3.2 盾构隧道的掘进模式分段根据本工程的隧道地质情况及周边环境条件，对采用的三种掘进模式的技术措施分述如下，左右线分段使用掘进模式的情况见表3。 ⑴敞开式掘进的技术措施： ①采用滚刀破岩为主，刀盘采用较高转速、低扭矩掘进。 ②采用敞开模式掘进时，盾构机易产生较大滚动和震动现象。此时适当降低转动的速度、同时适当增大推力以便在确保掘进速度的情况下防滚和减震。 ③同步注浆时浆液可能渗流到盾壳与周围岩体间的空隙甚至刀盘处，为避免此现象发生可适当增大浆液粘度、缩短浆液凝结时间、适当减低注浆压力等方法来解决。 ④在硬岩敞开式掘进时，刀具磨损较大，温度高，岩渣不具软塑性，因此，应注意观察、检查，及时换刀，视岩石的类别注入泡沫和水冷却、润滑，以降低磨耗。 ⑵半敞开式掘进技术措施 ①半敞开式掘进模式介于土压平衡和开敞式之间，采用滚刀或滚刀、刮刀混合破岩切削。在这种情况中，开挖室中渣土高度保持正好在螺旋输送机入口上方，以维持开挖室里空气压力的密闭性。 ②为既能稳定开挖面和防止地下水渗入，又能避免出渣时螺旋输送机发生喷涌，压缩空气压力应控制在0.1～0.15Mpa以内。 ③在该模式下掘进时，应重视注入泡沫对渣土进行改良。遇地层变换、涌水较大时，及时转换模式掘进。

超大直径盾构

超大直径盾构施工关键技术综述王华伟（中铁十四局集团有限公司）一、工程概况 1.1地理位置南京长江隧道工程位于南京长江大桥与三桥之间，连接河西新城区-梅子洲-浦口区，是南京市跨江发展战略的重要标志性工程，它的建成将彻底改变目前南京市长江单一的桥梁过江交通方式，对于缓解跨江交通压力，促进沿江经济发展，造福百姓，具有十分重要的意义。 1.2水文和地质条件盾构隧道穿越的江面宽度约2600m，最大水深约28.8m，最大水压力为6.5kg/cm2，江中最小覆土厚度为10.49m（0.7D）。隧道所穿越的主要地层包括：填土和淤泥质粉质粘土、粉土、粉砂、粉细砂、砾砂、圆砾以及少量强风化粉砂质泥岩。其中盾构穿越强透水地层（渗透系数达10-2-10-3cm/s）2672m，占盾构段总长度的88.4%，对刀具磨损严重、造成掘进困难的砾砂、圆砾复合地层地段长1325m，占整个隧道长度的43.8％。 1.3设计情况南京长江隧道工程全长5853m，按双向6车道快速通道规模建设，设计车速80公里/小时。其中左线盾构施工段长3022m，右线盾构施工段长3015m。隧道施工采用两台直径14.93m的泥水平衡盾构机，由江北工作井始发向江心洲接收井同向掘进。盾构隧道管片内径13.30m，外径14.50m，厚度60cm。每环衬砌由10块管片组成，环宽2m。管片拼装设计为7块标准

块、2块相邻块和1块封顶块，分Z型Y型两种管片模式。管片设计强度C60，防水等级S12。二、国内外超大直径盾构隧道建设情况介绍盾构法隧道施工技术问世至今已有近200年，作为隧道建造的一种先进技术——盾构法已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道等工程领域，但超大直径盾构隧道工程实例并不多见，国内外典型的工程项目主要有： 1、国外超大型水下盾构工程典型项目（1）日本东京湾横断公路隧道：1997年建成，跨海双向4车道公路隧道，盾构机直径Φ14.14m，隧道总长度9.1公里，被人工岛分为4.6公里和4.5公里长的两段，每段由两台盾构机对向各掘进约2.5公里；主要地质为软弱的冲积、洪积黏性土层以及洪积砂层，最大水压6kg/cm2，属于当时最大直径盾构隧道。（2）德国汉堡易北河第四公路隧道：2000年1月底贯通，双向4车道公路隧道，盾构机直径Φ14.2m，隧道长度为2561米，穿越的地层主要为黏土、松散至细密的砂、砾石和冰山泥灰岩，最高水压约为4.5kg/cm2，打破东京湾横断公路隧道直径记录，成为世界当时最大直径盾构隧道。（3）荷兰格林哈特隧道（绿心隧道）：2004年年底贯通，双线铁路隧道，盾构机直径Φ14.87m，隧道全长7155m，分为4个区间（最长2200米）。地质主要为软粘土、泥煤层和细沙，最高水压5kg/cm2，又创造了一个新记录。 2、国内超大型水下盾构工程典型项目国内超大型水下盾构工程典型项目主要有：上海沪崇苏过江隧道和南京长江隧道。武汉长江隧道、狮子洋隧道、穿黄河隧道三条盾构隧道虽然各有特点，但盾构直径较小，均在9.0m～

盾构掘进施工方案

目录第一章综合说明 (3) 第一节施工组织设计编制说明 (3) 第二节工程概况 (5) 第二章工程重点、难点分析 (10) 第一节项目总体施工组织难度大 (10) 第二节砂卵石地层盾构施工 (10) 第三节盾构始发、到达施工 (11) 第四节盾构穿越建（构）筑物及管线施工 (11) 第五节盾构穿越河流施工 (13) 第六节盾构与现状10号线叠交 (14) 第三章总体部署、主要施工方案及工期计划安排 (16) 第一节总体部署 (16) 第二节总体目标 (21) 第三节施工组织机构 (21) 第四节主要施工方案 (27) 第五节总体施工进度计划 (27) 第四章设备配置情况 (28) 第一节盾构机配置情况 (28) 第二节其它设备配置情况 (46) 第五章劳动力计划、材料计划、资金计划 (48) 第一节劳动力计划 (48) 第二节材料计划 (50) 第三节资金计划 (50) 第六章盾构掘进施工 (52) 第一节盾构机的选型 (52) 第二节盾构施工准备 (53) 第三节盾构掘进施工工艺流程 (55) 第四节管片进场验收、存放及拼装 (100) 第五节盾构区间隧道洞内运输及外运弃土的施工方法 (105) 第七章施工监控测量 (107) 第一节施工测量 (107) 第二节施工监测 (110) 第八章风险识别与分析 (117) 第一节 D4~D5区间 (118) 第二节 D5~D6区间 (118) 第九章风险管理措施及实施细则 (119) 第一节风险管理措施 (119) 第二节风险管理实施细则 (123) 第十章事故应急处理预案 (128) 第一节盾构进出洞容易发生的一些透水、坍塌等事故 (128) 第二节盾构推进中建（构）筑物、管线变形过大，沉陷破坏事故 (128) 第三节掘进过程中突发进水事故 (129) 第十一章地下管线及周围建（构）筑物保护措施 (131) 第一节周围建（构）筑物、管线概况 (131) 第二节周围建（构）筑物、管线等的保护目标 (131) 第三节周围建（构）筑物、管线等的保护责任制 (131) 第四节周围建（构）筑物、管线等的调查方法与内容 (131) 第五节周围建（构）筑物、管线等民用、公共设施保护方案 (132) 第六节周围建（构）筑物、地下管线保护施工技术措施 (133)

超大直径泥水盾构机在高水压复合地层中的刀盘脱困技术

超大直径泥水盾构机在高水压复合地层中的刀盘脱困技术发表时间：2019-07-02T10:21:47.980Z 来源：《防护工程》2019年第2期作者：莫康康勾常春[导读] 南京市纬三路过江通道工程位于南京长江大桥上游约5km和已建成通车的南京纬七路长江隧道下游约4km处。中交隧道工程局有限公司北京 100102 摘要：南京市纬三路过江通道工程位于南京长江大桥上游约5km和已建成通车的南京纬七路长江隧道下游约4km处。S线盾构段由江北始发井始发，穿过江北长江大堤经潜州、梅子洲，在江南上岸后与定淮门大街和江东北路顺接，盾构开挖直径15.02m。施工中承受的最高水压0.74Mpa，岩层段石英含量高达65%。江底隧道覆土厚度浅，覆土厚度只有0.6盾构直径；一次掘进距离长，盾构段长4.135km。盾构掘进期间，所穿越的地层有淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉细砂、中粗砂、砾砂、圆砾、卵石地层及粉砂岩，目前刀盘受困里程到达SDK4+710，所处地层分段为⑤-1中粗砂、⑥-1圆砾及卵石、⑧-2 粉砂岩，关键词：南京市纬三路过江通道盾构刀盘受困 1 刀盘受困原因分析 ① 2月5日23点左右，推出式滚刀推出全部完成后，准备掘进时发现排泥管道堵塞，通过冲洗方式试图疏通管道，在此期间刀盘一直在转动。2月6日凌晨4点左右，人工停止刀盘转动，十分钟后启动刀盘，刀盘被困。 ②盾构机刀盘转动所需要克服的扭矩为五部分:刀具切削土体的所需的扭矩T1；作用在刀盘面上的土压产生摩擦的所需的扭矩T2；径向负载所需的扭矩（刀盘面＋其他驱动部重量）T3；轴向负载所需的扭矩T4；密封阻力所需的扭矩T5。盾构扭矩计算值表从盾构扭矩计算表中可以看出：克服作用在刀盘面上的土压产生摩擦的所需的扭矩占到总扭矩的94.67%。 ③根据以上两点分析，目前刀盘受困的主要原因是坍塌的土体造成刀盘与土体之间的摩擦力产生较大的扭矩，而非因基岩或大石块卡住受困。因此，尽量清理坍塌的土体，减少土体与刀盘之间摩擦力引起的扭矩是刀盘脱困的关键。 2 刀盘脱困总体方案为了能够实现带压进仓，同时清洗泥水仓的目的，将采用渗透-成膜-反冲的模式进行清洗泥水仓，既能形成稳定的泥膜又能较安全的冲洗泥水仓。在江面回填铺设软体排并压载完成后，采用小比重低粘度泥浆进行渗透，对土体进行一定的渗透，形成泥浆渗透带封堵地层，之后利用高粘度泥浆形成泥膜，最后采用大比重泥浆进行反循环冲洗，以清除泥水仓堆积的渣土，最终转动刀盘。若出现清洗完成后刀盘仍未脱困，将采用饱和带压进仓进行清理，达到刀盘脱困的目的。 3 刀盘脱困技术 3.1 压力设定为防止击穿此处选用泥水压力设定计算公式的下限值计算公式，采用水土分算的方法，在水压力的基础上逐步增加压力，但不超过水土压力计算值的下限值，每次增加0.1Bar～0.2Bar。计算如下：盾构停机位置： SDK4+710 主动土压力系数：Ka=tan2(45°－Φ/2)=0.314，取盾构掌子面中心处对应土体的主动土压力系数。土的粘聚力：Cu=0 地面高程：-25.788 盾心高程：-51.579 江面高程：3.737（根据实测调整）该处泥水压力下限值为： Pa=水压力+土压力－2·Cu·sqrt(Ka)+30 =556.787Kpa+16.7214Kpa+25.6538Kpa+4.823Kpa+21.8795Kpa+16.6169Kpa+3.2656-0+30 =661.0562 Kpa =0.661MPa 综上，在水压0.54Mpa的基础上逐步增加，但是最大不超过0.661Mpa。 3.2泥浆参数选定选择泥浆作为渗透泥浆，其首要条件是泥浆的颗粒粒径不能太大，也不能太小。泥浆颗粒太大容易淤堵表面，无法形成渗透带泥膜，颗粒太小则容易穿透地层，无法形成渗透带，泥浆选自回浆池中泥浆，作为泥浆渗透-成膜的基础泥浆，再掺入膨润土原土或者木屑。另外，还可以采用粘土浆进行地层渗透。在保证开挖面稳定的前提下，为了保证泥浆在实际地层中形成一段距离的渗透带，同时泥浆滤失不能太多，可选用5%～8%左右的纯膨润土浆（密度1.05g/cm3左右，粘度20s以上，d85为30～40μm左右）作为开舱用渗透泥浆，以填充地层的孔隙，增加地层的稳定性。 3.3 成膜参数选定表4.3-1 泥浆性质一览表

盾构过空推段施工方案(1)

第一章编制说明及编制原则一、编制依据 ⑴《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）； ⑵《地下铁道工程施工及验收规范》（GB 50299-2003）； ⑶《复合地层中的盾构施工技术》竺维彬鞠世建著； ⑷《深圳地铁盾构隧道技术研究与实践》刘建国著； ⑸《西平站~蛤地站区间隧道纵断面及特殊地段处理措施》 ⑹《西平站~蛤地站区间地质勘察报告》二、编制原则 ⑴坚持科学、先进、经济、合理与实用相结合的原则。 ⑵强化组织指挥，加强管理，保工期、保质量、保安全。 ⑶优化资源配置，实行动态管理。 ⑷采用监控措施和信息反馈及超前预报系统指导施工。 ⑸安全质量、文明施工、环境保护满足政府与业主的要求。第二章工程概况一、标段位置及范围

东莞市快速轨道交通R2线2307标段位于东莞市南城区，线路自东莞大道与西平二路口的西平站，沿东莞大道从东北往西南方向前进，过西平三路口、穿环城路高架桥、宏北路口后到达东莞大道与宏三路口的蛤地站。标段位置见图2-1所示。标段工程全长2262.808m，由一站一区间（西平站、西平站～蛤地站区间）组成。西平站采用明挖顺作法施工，西平站~蛤地站区间隧道为两条单线隧道，地面条件为双向八车道主干道，中央绿化带较宽阔，两侧各设有一条辅道。区间采用盾构法施工，对中间硬岩段（左线367m、右线260m）则采用矿山法开挖，盾构空载推进衬砌。设风机房兼矿山法施工竖井1座、联络通道兼废水泵房1处、单独联络通道2处。标段工程范围见图2-2所示。西平站蛤地站图2-1 标段工程位置图

西平站区间终点里程 Z D K 1 7 + 8 6 9 . 8 9 2 Z D K 2 + 1 6 3 . 3 9 9 区间起点里程1 # 联络通道 Z D K 1 9 + 3 9 8 . 6 2 4 . 3 # 联络通道蛤地站 2 # 联络通道左线 1528.732m 右线 1500.108m 左线 232.976m 右线 222.976m 左线 513.399m 右线 492.699m 矿山法终点里程 Z D K 1 9 + 6 5 . 中间风机房矿山段盾构段盾构段矿山法起点里程 Y D K 1 9 + 3 7 . Y D K 1 9 + 6 4 . 矿山法段终点里程区间终点里程 Y D K 1 7 + 8 6 9 . 8 9 2 中间风井起点里程中间风机房终点矿山法起点里程 Z D K 1 9 + 4 1 7 . 2 4 Z D K 2 + 1 3 2 . 6 9 9 区间起点里程图2-2 标段工程范围图二、设计概况根据隧道所处的环境条件、地质条件、断面大小及埋深情况，隧道洞身大部分穿越中微风化花岗片麻岩，最大岩石饱和单轴抗压强度值为117Mpa，且部分地段上软下硬，盾构机掘进困难，故采用矿山法完成隧道开挖、初支，盾构通过拼装管片。左右线隧道均利用中间风井作为施工竖井进洞开挖。矿山法隧道内净空尺寸为直径6400mm，在盾构机外径6280mm的基础上考虑120mm的盾构机工作空间；在矿山法隧道底部60°范围内设有半径3150mm，厚150mm的混凝土导向平台，用于引导盾构机按正确路线参数推进。矿山法隧道左右线总长度484.526米，共有A型、B型、C型三种断面形式，矿山法隧道按锚喷构筑法进行施工，根据地质条件情况，盾构空推初支段分为A、B、C型衬砌类型进行施工。A型衬砌适用隧道全部处于中、微风化地层且顶板岩层较厚段，采用台阶法进行开挖；B型衬砌适用于隧道拱部范围处于强风化地层段，采用短台阶法进行开挖；C型衬砌适用于隧道拱部处于土层及全风化地段，采用环形台阶法进行开挖。其断面形式如图2-3、2-4、2-5所示。

第三章盾构施工定额

第三章盾构施工定额一、盾构施工简介（一）盾构机的构造 1、盾构的外形盾构机的外形有圆形、双圆、三圆、矩形、马蹄形、半圆形和与隧道断面相似的特殊形状等，绝大多数盾构还是采用传统的圆形。 2、制造盾构的材料盾构主要用钢板成型制成。大型盾构考虑到水平运输和垂直吊装的困难，可制成分体式，到现场进行就位拼装，部件的连接一般采用定位销定位、高强度螺栓连接，最后成型的方法。 3、盾构的基本构造所有盾构的形式从工作面开始均可分为切口环、支承环和盾尾三部分，以外壳钢板联成整体。（二）盾构掘进机的分类按照不同的项目，盾构掘进机可以分成不同的类别。 1、按盾壳数量分：有单护盾、双护盾、叁护盾。 2、按控制方式分：有地面遥控和随机控制。 3、按开挖方法分：有人工、半机械、机械。 4、按开挖断面分：有部分断面开挖和全断面开挖。 5、按千斤顶布置位置分：千斤顶与机分离布置在混凝土环后称顶管机和千斤顶随机布置在混凝土环前。 6、按切割头刀盘形式分：刀盘固定称网格式刀盘；刀盘回转，刀盘上只装切割土的铲刀；刀盘回转，刀盘上装有切削土的铲刀与切割岩石的滚刀称混合型盾构以稳定被开挖地层。对支撑面基本稳定的隧道可采用广义的常规盾构机。（三）盾构掘进机工作原理 1、泥水加压式盾构掘进机泥水加压式盾构，是在切削刀盘后方设隔墙将盾构封闭起来，压力泥水送入此隔墙与掌子面之间的所谓泥水室，用泥水压力形成承压面，以抵抗地层水压，防止开挖面的

塌方。用切削刀盘进行开挖，切削下来的砂土，经搅拌机搅拌成泥浆，由泥浆泵经排泥管道抽出，输送到地面泥水处理场。一面切削，一面用千斤顶向前推进盾体，至一个衬砌管片宽度时，用盾尾拼装机进行管片安装。这种盾构掘进机是针对在滞水砂层、河海底部等特殊的超软弱地层中进行隧道施工而研制的，近时期来它的应用围得到推广，而被用于各种软土地层。 2、土压平衡盾构掘进机土压平衡盾构主要由盾壳、刀盘、螺旋运输机、盾构千斤顶、管片拼装机以及盾尾密封装置等构成。它是在普通盾构基础上，在盾构中部增设一道密封隔板，把盾构开挖面与隧道截然分隔，使密封隔板与开挖面土层之间形成一密封泥土舱，刀盘在泥土舱中工作，另外通过密封隔板装有螺旋输送机。当盾构由盾构千斤顶向前推进时，由刀盘切削下来的泥土充满泥土舱和螺旋输送机壳体的全部空间，同时依靠充满的泥土来顶住开挖面土层的水土压力，通过调整排土量或开挖量来直接控制泥土舱的压力，并使其与开挖面地层水、土压力相平衡，同时直接地利用泥土舱的泥土对开挖面地层进行支护，从而使开挖面土层保持稳定。（四）盾构掘进机的选型选择盾构机时,必须综合考虑下列因素:1)满足设计要求；2)安全可靠；3)造价低； 4)工期短；5)对环境影响小。盾构机机型正确与否是盾构隧道工程施工成败的关键。盾构选型必须严守以下几项原则:1)选用与工程地质匹配的盾构机型，确保施工绝对安全。2)可以辅以合理的辅助工法。3)盾构的性能应能满足工程推进的施工长度和线形的要求。4)选定的盾构机的掘进能力可与后续设备、始发基地等施工设备匹配。5)选择对周围环境影响小的机型。以上原则中以能绝对保证掘削面稳定、确保施工安全的机型为最重要。为了选择合适的盾构机型,除应对土质条件、地下水条件进行勘查外，还应对占地环境作充分的勘察。二、盾构施工概预算定额根据水利工程系列定额特点，本定额也按工程性质来划分不同节，如盾构掘进、出渣、预制钢筋混凝土管片、管片止水、衬砌压浆、盾构安装调试及拆除等。 1、定额框架结构以下是定额的框架结构表。

超大直径泥水盾构机长距离掘进常压换刀具技术

超大直径泥水盾构机长距离掘进常压换刀具技术发表时间：2019-08-08T14:13:57.627Z 来源：《防护工程》2019年9期作者：莫康康陈郁[导读] 南京市纬三路过江通道工程位于南京市长江大桥和南京纬七路过江通道之间，本文所涉及S线工程其盾构段掘进长度为4135m。中交一公局集团有限公司北京 100024 摘要：盾构法施工因刀盘所处地质条件不同，盾构机刀具和刀盘所受的磨损程度也不尽相同，而在岩石地质条件下，盾构法施工对刀具乃至刀盘的磨损尤为严重；为保证盾构机刀盘使用安全，减少带压进仓换刀的风险，设计常压可更换刀具的刀盘意识大势所趋，本文以南京市纬三路过江通道工程实例为依托，就复杂地质条件下大直径泥水平衡盾构机刀具磨损严重问题，对超大直径泥水平衡盾构机长距离掘进过程中常压换刀具技术展开研究。通过对本工程盾构掘进施工中常压进仓换刀作业的成功实施，总结出复杂地质条件下长距离盾构隧道施工中常压进仓换刀施工工艺和方法。关键词：泥水平衡盾构机；复合地层；常压更换 1工程概况南京市纬三路过江通道工程位于南京市长江大桥和南京纬七路过江通道之间，本文所涉及S线工程其盾构段掘进长度为4135m。工程采用三菱、石川岛和中交天和机械联合生产的泥水平衡盾构机，盾体直径φ14.93m，刀盘采用面板式结构，盾构机开挖直径15.02m，开口率25.7%，盾构刀盘主要为切削刀和滚刀两种类型，刀具共计812把，其中先行切削刀和可推出式切削刀（可调）高度为200mm、滚刀为160mm、主切削刀为100mm。常压可更换刀具为刀盘NO2、4、6、8辐条安装的80把推出式切削刀，更换刀具时作业人员从盾构机中心人闸进入辐条，在刀盘辐条内常压状态下可以伸、缩及更换刀具。为了刀具检修更换方便，刀盘可以整体向后滑动100mm，盾构机刀盘如图1-1所示。中心人闸舱门直径为900mm，舱体直径为1700mm，总长为4800mm，共有3道舱门，配备压力控制调整系统一套，中心人闸具有带压作业功能。刀盘共有4个独立的可更换刀具作业空间，每个辐条配备一道安全门，检查更换刀具前打开舱门，进入辐条内作业，辐条内作业空间高5360mm，宽度最小943mm，厚度最大为1970mm。图1-1 盾构机刀盘 2穿越地质情况与刀具情况 2.1穿越地质情况盾构所穿越地层从新到老大致可分为10个大层24个亚层，有关的地层性状描述见表2-1。