盾构法各关键工序简介
盾构法施工工艺介绍(2)
二、盾构施工介绍
2.1 盾构机功能介绍
推进功能 由推进系统来完成。推进系统由沿盾体 支承环板圆周方向安装的推进油缸和液压泵、 阀组和电气控制和检测元件等组成，推进油 缸包括油缸、油缸衬靴，油缸衬靴顶靠在管 片端面，靠管片提供反作用力实现对盾构机 的推进。推进油缸分上下左右四组，可通过 控制各组油缸的供油量的大小，实现对各组 油缸的伸缩量和伸缩速度的控制，使盾构机 完成推进和纠偏的功能。
盾构隧道施工需要经历5个阶段，3个主要工序，每一循环2个过程，3个控制要
点。
* 3个主要工序 1）盾构机开挖出土。 2）管片拼装。 3）同步注浆。 * 每一循环2个过程 1）开挖与同步注浆。
* 3个控制要点 1）开挖面的稳定。 2）盾构沿设计线路高精度推进 （盾构姿态与设计线性尽量拟合）。 3）管片拼装作业。
一、概述
1.2盾构法施工阶段构成
盾构隧道施工需要经历5个阶段，3个主要工序，一个循环2个过程，3个控制要 点。
* 5个阶段 1）盾构机设计制造、下井组装、调试验收、始发前准备。 2）盾构始发和试掘进。 3）盾构正常段掘进。 4）盾构达到段掘进和接收。 5）盾构解体和吊装上井。
一、概述
1.2盾构法施工阶段构成
（2）反力架定位 1）反力架、负环管片位置的确定依据 反力架位置的确定主要依据洞口0环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所 能到达的最远位置确定（主要考虑洞门密封装置安装及安装后洞门凿除混凝土外运）。 2）负环管片环数的确定 主要依据盾构机主机长度经计算，负环管片环数可以选择7环（不含0环）。 3）反力架、始发托架的定位与安装需在盾构主机与后配套线路连接之前，开始进行反力架 的安装。安装时反力架与始发井主体结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗 压强度。 反力架左右偏差控制在±10mm之内，高程偏差控制在±5mm之内，上下偏差控制在 ±10mm之内。始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角<±2‰，盾构姿态与设计轴线竖直趋 势偏差<2‰，水平趋势偏差<±3‰。
盾构施工工序及要领介绍图文并茂
二、盾构施工工序
1 盾构始发
始发端头地层加固
加固范围：在具备条件下满足盾构刀盘在出加固区前，盾尾完全进入土体， 洞门橡胶密封与管片间形成密封环后进行注浆（砂浆、双液浆）填充，同时进 行密封与管片间缝隙的封堵。再次掘进土仓可建立平衡压力、洞门封堵完成。
如：盾构直径11.65m，主机长度11.7m。加固范围：纵向长15m（结构 0.8m+1m连续墙）、隧道外轮廓以外两侧各3m、加固深度隧道外轮廓底以下3m。
负环安装、配套设备安装、盾构机加压贯入 作业面和掘进等工作内容。
盾构机设备组装
垂直运输系统土建
盾构机连接调试
如：泥水盾构始发工作流程 垂直运输系统设备 安装调试
安装反力
搅拌站安装调试
负环管片拼装 盾构始发试掘进
盾尾通过密封后开始同步注浆 正常掘进
加固区预留
封堵注浆填充区
二、盾构施工工序
1 盾构始发
始发端头地层加固范围说明
庆春路过江隧道工程盾构始发段地质为粉砂土， 埋深约13m，端头始发加固范围设计为纵向长 12m，刀盘出加固区出现坍塌。
运河隧道工程盾构始发段地质为粉砂土，埋深 约6m，端头加固范围设计为纵向长13m、刀盘出 加固区，在安装管片过程中（2小时内）土体坍塌， 刀盘被困。
38m次加固区正好在西向东的主行车道下，埋深浅车流量大，动载荷严重破坏上部土 层自稳，易出现超挖和塌方。
处理措施：沿隧道掘进方向铺设40m钢板，断面直径方向为9m，隧道中心线每2m预留 观察孔，在刀盘正上方2m范围内采用锥形桶临时围护，24小时人员值班与主机室通讯畅 通。浆液粘度在22～24S左右，同步注浆量1.8～2倍（20～25m3），确保行车安全。
洞门破除加固效果图
各类盾构施工技术及施工工法简介
1）局部气压式盾构
• 在盾构的切口环和支承环之间装有封闭隔 板，使切口环形成一个封闭仓。仓内通入 压缩空气，以平衡开挖面的土压力，维护 其稳定。
• 缺点：在封闭仓、盾尾、管片接缝处易漏 气。
三、拼装系统
管片拼装机——把管片按设计位置和形 状进行拼装的机械装置；
组成——由举重臂和真圆保持器组成；
四、出土系统
1、皮带输送机 用于手掘式或半机械化
盾构； 2、螺旋输送机
用于土压平衡盾构 或手掘式、半机械化盾 构； 3、泥浆泵 用于泥水加压平衡盾构。
半机械化盾构
土压平衡盾构
* 1974年，日本开发成功首台土压平衡盾构。
* 1987～1991年，英国、法国采用11台盾构掘进 50km长的英法海峡隧道，创造单台盾构连续掘进 21km的记录。
* 1989～1996年，日本采用8台世界最大直径 14.14m泥水加压盾构，掘进东京湾海峡隧道，2条 隧道各长15.1km。
英法海峡隧道示意图
构。设环向、水平、竖直支撑；
承受荷载：地层土压力、千斤顶顶力、管片拼装等 施工荷载；
（3）设备——推进千斤顶（沿结构外沿布置）、操 纵控制室、衬砌拼装机；
（4）长度——取决于推进千斤顶长度，一般为衬砌 环宽加0.2～0.3m。
3、盾尾
（1）结构——盾构外壳钢板延长，掩护隧道管 片拼装；
（2）盾尾装置——密封装置，防地下水、加压 泥水、衬砌背后注浆浆液从盾尾流入隧道；
• 上海长江隧道， 长江首条公铁隧道。 2004年12月28日启动， 08年9月6日双线贯通。 全长8950m，水域隧道 长7500m，双管双向6 车道，单管外径15.0m, 内径13.7m，采用德国 海瑞克公司泥水平衡 盾构机，直径15.43m， 目前世界上直径最大的 盾构机（盾构隧道）。
盾构施工的几个关键技术讲解
管片
推进油缸
盾尾尾刷 盾壳
管片支撑方木
始发技 术
1.7 洞口注浆
在盾尾完全进入洞体后，调整洞口密封，进行洞口注浆。浆液不但要求顺利注入， 而且要有早期强度。常用的注浆采用速凝型砂浆，砂浆凝结时间小于4小时，砂 浆强度大于10Mpa。洞口注浆压力大于0.6bar，小于1.5bar。
始发技 术
1.8反力架、负环管片的拆除
Байду номын сангаас
到达技术
２.3 到站导轨的安装
隧道贯通后、盾构刀盘露出洞口后，清除洞口碴土，根据刀盘与接收小车之间的距 离与高差情况，安设盾构到站接收导轨。
主机盾壳 盾构到站导轨
盾构接收小车
盾构到站导轨 主机盾壳
到达技术
２.4 到站前的掘进
贯通前测量与盾构姿态的调整：盾构到站前50m，要对洞内所有的测量控制点进行一次整体的、 系统的控制复测，对所有控制点的座标进行精密、准确的平差计算。盾构到达前50米地段即加 强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠偏，确保盾构顺利到达洞口进入车站。并根据实测的车站 洞门位置进行必要的调整隧道贯通时的盾构刀盘位置。
始发技 术
1.6 负环安装
负环管片安装准备：在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏盾尾尾刷、保证负环 管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木，以使管 片在盾壳内的位置得到保证。
盾构
1.盾构始发（出洞）阶段盾构始发（出洞）阶段是控制盾构掘进施工的首要环节。
在盾构始发（出洞）前、后各项准备工作中监理需监督承包单位做好充分的技术、人员、材料、设备准备，并对盾构是否具备出洞条件予以审查，确保盾构在安全可靠的前提下能顺利出洞。
1.1盾构出洞土体加固为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的地下管线和建（构）筑物，盾构出洞前需对出洞区域洞口土体进行加固。
土体加固的方法较多（如水泥搅拌桩加固、旋喷桩加固等），但无论采用何种加固方法，对土体加固的效果检验始终应作为监理重点控制的内容。
在确保加固效果满足设计要求前提下，才能同意盾构出洞，否则应督促承包方及时采取补救措施。
针对土体加固监理人员应重点关注以下三方面：⑴加固土体与地墙间隙封闭由于加固土体与地墙之间存在间隙，监理在审查土体加固专项方案时应审查承包方是否在方案中有相应的措施，一般可采用注浆、旋喷等方法封闭该间隙，并监督承包方予以落实。
⑵加固土体的强度加固土体的强度是否满足设计要求是衡量加固效果的首要指标，可通过对进出洞加固范围内不同深度土体采用钻芯取样检测的方式加以验证，监理人员应对承包方钻芯取样过程进行见证，确保取样工作的真实性。
⑶加固土体的均匀性检验加固土体的均匀性目前尚无相应的工具、手段，可通过打探孔方式进行观察。
监理人员应监督承包方在洞口割除围护结构背土面钢筋及凿除砼后，合理布置探孔（选择有代表性部位、数量一般不少于5个），现场观察探孔有无渗漏或流砂等异常情况，作为判断土体加固效果的辅助手段。
1.2盾构始发基座设置盾构始发前需将盾构机准确的搁置在符合设计轴线的始发基座上，待所有准备工作就绪后，沿设计轴线向地层内掘进施工。
因此，盾构出洞前盾构始发基座定位的准确与否，直接影响到盾构机始发姿态好坏。
监理在检查盾构始发基座时，应重点复核以下内容：⑴洞门位置及尺寸在基座设置前，监理人员应采用测量工具对洞口实际的净尺寸、直径、洞门中心的平面位置及高程进行复核。
盾构施工法主要工序概述
盾构施工法主要工序目录1 盾构施工前期准备工作要点 (3)1.1、工程地质调查 (3)1.1.1 一般性要求 (3)1.1.2 重点查明以下地层的分布 (3)1.2、建筑物管线调查 (3)1.3、重要分包商的选定 (4)1.3.1 设计分包商的选定 (4)1.3.2 管片分包商的选定 (4)1.3.3 钢管片分包商的选定 (4)1.3.4 重要设备和材料供应商的选定 (5)1.4、施工方案审查 (5)1.4.1 符合性审查： (5)1.4.2 全面性审查 (5)1.4.3 针对性审查 (5)1.5、工程总体筹划的审核 (6)1.5.1 施工场地总平面布置方案 (6)1.5.2 工程总进度计划编制 (6)1.5.3 总施组编制的针对性 (7)1.6、其它专项方案审查要点 (7)1.6.1 管片生产施组 (7)1.6.2 盾构始发、到达端头加固方案 (7)1.6.3 盾构机运输、吊装、吊出方案 (8)1.6.4 盾构机始发（到达）方案 (8)1.6.5 盾构掘进和管片拼装施工组织 (8)1.6.6 施工测量方案 (9)1.6.7 盾构掘进施工监测方案 (9)1.7、接口协调工作 (9)1.7.1 始发场地的协调 (9)1.7.2 盾构到达、过站、调头场地协调 (10)1.7.3 盾构预埋件安装协调 (11)2 盾构施工总体流程图 (11)3 盾构始发 (11)3.1、盾构始发流程图 (11)3.2、盾构始发关键技术与措施 (11)3.2.1 洞门土体加固 (12)3.2.2 洞门密封系统安装 (12)3.2.3 始发基座安装 (12)3.2.4 反力架安装 (13)3.2.5 始发导轨安装 (13)3.2.6 负环管片安装 (14)3.2.7洞口段注浆 (15)3.3、常见问题的预防与处理 (16)3.3.1始发后盾构“叩头” (16)3.3.2密封效果不好 (16)3.3.3盾尾失圆 (16)3.3.4地面沉降较大 (16)4 盾构掘进 (16)4.1、正常掘进流程图 (16)4.2、盾构掘进操作 (17)4.2.1、总体要求 (17)4.2.2 开机前的检查 (18)4.2.3 启动各系统 (19)4.2.4 盾构机掘进 (20)4.3、各系统作业规程 (26)4.4、实时监测 (34)4.4.1 盾构掘进方向的控制与调整 (34)4.4.2 盾构掘进方向控制、调整与纠偏注意事项 (35)4.4.3施工监测要求 (35)4.5、施工测量精度的保障措施 (36)5 管片拼装 (37)5.1、管片安装工艺流程 (37)5.2、管片安装方法 (37)5.3、管片安装质量控制 (38)5.4、管片验收程序与控制 (39)5.4.1盾构管片厂内验收 (39)5.4.2盾构管进场验收 (39)5.4.3盾构管片拼装验收 (40)5.4.4报验 (40)6 盾构出洞 (41)6.1、盾构到达流程图 (41)6.2、盾构到达段施工 (41)6.2.1 到达前掘进施工 (41)6.2.2 盾构到达前洞门混凝土的凿除 (41)6.2.3 盾构到达接收井 (42)6.2.4 洞口密封环的安装与准备 (42)6.2.5 接收托架的安装与固定 (42)6.3、盾构进站施工主要措施 (43)6.3.1盾构机到站掘进参数控制 (43)6.3.2盾构机在端头位置的处理 (43)6.3.3最后几环管片的安装 (44)6.4、盾构到达段施工要点 (44)6.4.1 盾构到达阶段的掘进 (44)6.4.2到达段管片安装 (45)1 盾构施工前期准备工作要点1.1、工程地质调查1.1.1 一般性要求（1）查明结构影响X围内岩土层的类型、成因、分布规律与其工程特性,分析和评价围岩的稳定性与可挖性。
盾构施工主要工序介绍
1.3 一号台车介绍
盾构机后配套分为6节（老式5节）台车。 1、尺寸：8000×5200×3500mm 2、驾驶室：控制整个盾构机的运行，记录盾构机运行参数及监控异常情况。 3、有害气体监测系统：监测盾构机人员操作周边环境内有害气体的含量，保证人员
盾构施工主要工序介绍
一、盾构介绍
❖ 概述
盾构法是采用盾构在地层中掘进，一边防止土砂的崩塌，一边在其保护下进行开挖、拼装 衬砌的修建隧道的方法。构成盾构法隧道的主要工程内容是：盾构工作井、盾构及隧道衬砌。 盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向紧靠盾尾后面的衬砌环与土体 之间的空隙中压注浆液，以防止隧道及地面下沉。 ❖ 特点
安全。 4、同步注浆系统：浆箱容量8m3，储存并提供盾构掘进时的同步浆液。 5、同步注浆泵原为日本PC-30C泵，现更换为德国施维英泵，功率为18.5KW×2，最
大注浆压力为6MPa，连续工作输出压力为3MPa，该更最大优点为拆卸容易，清洗方便，维 修保养时间合理。
6、新的操作界面照原界面进行更换，更具有人性化。
1.1、盾构机刀盘介绍
1、刀盘类别：面板式 2、尺寸：Φ6340×475mm 3、额定扭矩：100%为
5151KN.m, 120%为6181KN.m 4、开口率：40 % 5、泡沫剂主入口：5个 6、超挖刀：2个 7、中心刀：1个 8、驱动电机为10个55KW的电
机 9、刀盘外周4排先行刀由国产
刀具改为进口刀具，使刀盘性能更 加先进。
盾构施工工序及要领介绍
➢始发基座
根据复核的盾构始发线路，进行 始发基座的定位。常用钢结构或混凝 土现浇方式。
二、盾构施工工序
1 盾构始发 ➢洞门密封
为了防止盾构始发掘进时泥土、地下 水从盾壳和洞门的间隙处流失，以及盾 尾通过洞门后背衬注浆浆液的流失，在 盾构始发时需安装洞门临时密封装置， 常用单折叠密封、地下水位丰富及大直 径盾构采用双道密封装置或其它形式 （尾刷等），由帘布橡胶板、圆环板、 折页压板等组成。同时可在工作井结构 施工时预埋注浆管，在延长洞门钢环上 焊接注浆管，各注浆管均布置在上半断 面。
膨润土溶液 进浆管
排浆管
泥水平衡盾构
二、盾构施工工序
1、盾构始发 2、土压平衡盾构掘进 3、泥水平衡盾构掘进 4、管片壁后注浆 5、方向控制盾构始发
端头加固并检查加固效果
盾构始发施工包括：始发端头地层加固、 始发台施工
降水井施工、始发基座定位、洞门密封安装、 洞门破除、盾构组装调试、反力架支持系统、 延长洞门及密封安装
二、盾构施工工序
1 盾构始发
➢始发端头地层加固
加固范围：在具备条件下满足盾构刀盘在出加固区前，盾尾完全进入土体， 洞门橡胶密封与管片间形成密封环后进行注浆（砂浆、双液浆）填充，同时进 行密封与管片间缝隙的封堵。再次掘进土仓可建立平衡压力、洞门封堵完成。
如：盾构直径11.65m，主机长度11.7m。加固范围：纵向长15m（结构 0.8m+1m连续墙）、隧道外轮廓以外两侧各3m、加固深度隧道外轮廓底以下3m。
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中庆建设有限责任公司 地铁事业部 2014.12.20
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1
盾构法施工流程：
• 1、洞门土体加固 • 2、 盾构在起始端工作井内安装就位； • 基座及反力架、盾构吊装、车架安装、洞门凿除、密封钢板环安装及拆
除，帘布橡胶板安装
• 3、依靠盾构千斤顶推力（作用在新拼装好的衬砌和工作井后壁上）将
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四、盾构掘进
1、始发段掘进，正常段掘进，到达段掘进 始发段一般从盾尾脱离始发井壁至盾尾距离始发井壁100米距离段盾构推进。 到达段从盾构机盾尾距离接收井壁100米至盾构机出洞段。
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四、盾构掘进
2、同步注浆
•盾构机在推进过程中，盾尾与管片间会形成一圈建筑空隙，所以在推进过
程中要同步注浆，填充此部分建筑空隙，达到控制地面沉降的目的。
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2
一、洞门土体加固
地基处理 施工目的：防止盾构进、洞门土体坍塌、渗漏水，同时建立一定土压力， 为进入土体做好准备。 施工方法：高压旋喷桩法、水泥搅拌桩+高压旋喷桩法、冰冻法、水平加固 等。 施工范围：
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二、始发前准备
1、基座及反力架
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二、始发前准备
2、盾构吊装 盾构吊装分分体吊装和整体吊装。分体吊装一般将盾构分解成刀盘、切口 环（前盾）、支撑环（中盾）、盾尾环（尾盾）四部分，分别吊下井内， 然后组装。其中切口环重约90~100t，支撑环重约70~80t，盾尾环重约 15~20吨，大刀盘重约30t。
11、管片垂直吊运、水平运输过程中碎裂
12、纠偏软木衬垫布置不均
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四、盾构掘进
5、推进 控制要点： 推力，刀盘扭矩及刀盘注水流量，土压力，推进速度，分区油压及千斤顶 行程，同步注浆流量压力,出土量等。 姿态：盾构姿态、管片姿态。 设计轴线、盾构中心线、隧道中心线。 圆曲线、缓和曲线。
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2、盾构轴线与隧道轴线不一致引起盾尾拉碎管片
3、同步注浆压力过大，管片受到径向压力过大
4、螺栓未拧紧，导致管片出盾尾变形
5、管片环面不整，造成管片不均匀受力
6、千斤顶靴板破损，对管片压力不均
7、土质过软，隧道出盾尾后摆动，导致管片碎裂
8、隧道内堆置型钢过多对管片局部造成挤压
9、管片强度不达标
10、管片拼装前即碎裂或存在裂缝
盾构从起始工作井的壁墙开孔处推出（进洞）；负环安装
• 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和安装衬
砌管片；始发段掘进，正常段掘进，到达段掘进，同步注浆、水平运输， 垂直运输，出土，管片及密封条，拼装、试拼装
• 5、 盾构进入终端工作井并被拆除（出洞），如施工需要，也可穿越工
作井再向前推进或掉头施工。井接头、拆除洞口环、柔性接缝、嵌缝、 手孔，盾构吊拆，隧道内清理
混凝土凿除后的洞口须进行清理，割除洞口处的残留钢筋，并注意复核丈量
洞口直径，使其满足盾构机出洞时必须的空间。
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二、始发前准备
5、密封钢板环及帘布橡胶板安装
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三、盾构始发（进洞）
施工要点： 1、负环拼装 2、基座轨道润滑 3、安装前延伸导轨 4、油缸行程、推力、刀盘停转、帘布橡胶板保护
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二、始发前准备
4、洞门凿除
•
围护混凝土须分层、分块，先上后下有序的人工凿除。先暴露出内排钢
筋，然后割除。凿除混凝土层约40－50cm厚，最后在分块处凿至外层钢筋，
保留外排钢筋。
•
并在每块混凝土中间凿出一个吊装孔。
•
在割断所连接钢筋前，须用木支撑将每一分块混凝土支撑牢固，并凿出
吊点，上好起吊千斤，拆除脚手架，开洞口起吊混凝土块应先下后上。地墙
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五、盾构到达（出洞）
出洞流程
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五、盾构到达（出洞）
井接头、拆除洞口环
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五、盾构到达（出洞）
嵌缝、手孔，盾构吊拆，隧道内清理
•施工目的：预防隧道后期渗漏及管片螺栓生锈。 •施工流程：手孔封堵：（下半环）复紧螺栓、清孔、涂界面剂、硫铝酸盐
超早强水泥砂浆封堵.(上半环)复紧螺栓、清孔、涂界面剂、采用充填硫铝酸 盐超早强水泥砂浆的罩杯进行封堵；嵌缝：堵漏、清缝、封堵。
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四、盾构掘进
3、水平运输，垂直运输
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四、盾构掘进
4、出土
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பைடு நூலகம்
四、盾构掘进
5、管片及密封条，拼装、试拼装
精选课件
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拼装顺序：落底块、标准块*2、连接块*2、封顶快。
拼装过程中每完成一块拼装后，应立即将环纵向螺栓连接并带上螺帽。
管片碎裂多种原因分析：
1、拼装过程中拼装工误操作
•关键点：手孔封堵前进行最后一遍螺栓复紧；手孔及管片环纵缝需清理干
净；严格控制聚乙烯泡沫条尺寸按设计要求。
•涉及材料设备：界面剂、硫铝酸盐超早强水泥、细砂、氯丁胶乳、普硅水
泥、高模量聚氨酯密封胶、水膨胀密封胶、聚乙烯泡沫条等。
精选课件
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精选课件
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•6280mm单圆盾构每环理论建筑空隙为3.24m3，6140mm单圆盾构每环理
论建筑空隙为1.6m3。而同步注浆量一般为建筑空隙的100~140%。
•同步注浆控制要点主要有：浆液质量、同步性、注浆流量、注浆压力、注
浆点位、注浆比例等。
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四、盾构掘进
同步注浆浆液选择
•单液浆、双液浆。 •在选用同步注浆材料时，需考虑以下条件： •注浆材料要充分填充到盾尾间隙的每一个角落（流动性）。 •填充后，要能在早期取得与土体相当或以上的强度。 •硬化后，体积的缩小量要小、止水性要好。 •由于地下水造成的稀释要小。 •要能够进行长距离压送。 •要能够控制压浆量。 •施工管理要方便。 •要不产生污染。
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二、始发前准备
3、车架安装
车架安装一般根据始发井长度对比车架整体长度，考虑整体式或分体式。 整体式即车架先于盾构下井，拉至始发井暗埋段进行组装，待盾构下井后 直接相连；分体式即车架置于井上组装，与井下盾构通过电力管线、液压 管线及其他管路相连，待盾构机推进一定距离后，车架再下井组装并连接 盾构。