盾构施工技术(施工工艺与控制要点)
盾构施工质量控制要点
盾构施工质量控制要点一、盾构法隧道施工质量控制要点（一）审查盾构施工总体方案，需重点注意的内容1.施工场地总平面布置图；2.盾构推进方案（始发、掘进、到站或掉头）；3.盾构推进计划；4.管片的质量控制；5.施工测量方案、沉降监测方案；6.同步注浆和二次补浆的质量控制；7.盾构设备性能参数及操作方法；8.出土方案和弃土安排；9.端头和联络通道地层加固方案；10. 建筑物、管线等调查及保护方案；11. 补充地质勘探方案；12. 洞门密封及处理方案；13. 盾构设备组装调试；（二）进场设备检查应对进入施工现场的各种设备进行检查，包括注浆设备、起吊设备、管片运输设备、管片防雨设施、给排水系统、供电设备等。
在盾构始发井前，这些设备应处于可正常工作的状态。
（三）控制测量复核盾构施工前，应对所使用的水准点和控制点进行复核，确认没问题后才可使用。
（四）临时管片安装和盾构设备推进前的检查应对以下方面进行检查，确认没问题后，才可以开始安装临时管片和进行盾构设备推进。
1.盾构设备定位；2.反力架安装；3.洞口橡胶密封条和端墙凿除；4.临时管片固定方式；5.盾构设备操作方式；6.同步注浆和二次补浆方式；7.垂直运输和水平运输设备及其运输方法；（五）盾构设备掘进与管片拼装检查1.在盾构设备推进前，承包商应提交详细的施工进度安排报监理和业主批准；2.监理应通过承包商提供的施工进度报表和现场检查来判断盾构设备的掘进与管片拼装的情况，出现异常情况时须及时分析原因，必要时采取相应措施；（六）进场管片检查1.要求承包商在管片安装之前，必须有专人对以下内容进行检查，并填写检查表（检查表应有承包商提交给监理备案）：（1）管片表面损坏情况；（2）管片生产日期；（3）管片类型编号；（4）止水带封条的粘贴（位置和牢固性）；（5）承压垫的粘贴（位置和牢固性）。
2.监理将对进厂的全部管片进行检查，不合格的管片不得使用。
（七）对承包商班报、日报和月报的基本要求承包商应对于第二天提交前一天的班报和日报，主要包括以下内容：1.盾构设备推进时的控制参数和实际参数，包括：（1）选定千斤顶推力；（2）选定刀盘扭矩；（3）土舱压力；（4）千斤顶行程；（5）刀盘转速；（6）推进速度；（7）盾构俯仰角；（8）中折角度；（9）超挖刀设置；（10）重要设备及土舱的温度。
盾构掘进技术施工要点
盾构掘进技术施工要点一、土压平衡盾构掘进（一）土压平衡式掘进特点土压平衡盾构，是将开挖下来的土砂充满到开挖面和隔板之间泥土仓，根据需要在其中注入改良材料，用适当的土压力确保开挖面的稳定性。
通过贯穿隔板设置的螺旋输送机，可在推进的同时进行排土。
在施工时，必须在开挖两层隔板之间充满土砂，对其进行加压达到满足开挖面的稳定需要的状态。
为了获得适合于盾构推进量的排土量，要对土压力和出土盘进行计量，对螺旋式排土器的转数和盾构的推进速度进行控制，达到平衡状态，同时，还要掌握刀盘扭矩和推力等，进行正确的控制管理以防止开挖面的松动和破坏。
（二）土仓压力管理（1）在土压平衡盾构的施工中，为了确保开挖面的稳定，要适当地维持压力舱压力。
一般，如果土仓压力不足，发生开挖面的涌水或坍塌风险就会增大。
如果压力过大，又会引起刀盘扭矩或推力的增大而发生推进速度下降或地面隆起等问题。
（2）土仓压力管理的基本思路是：作为上限值，以尽量控制地表面的沉降为目的而使用静止土压力；作为下限值，可以允许产生少量的地表沉降，但可确保开挖面的稳定为目的而使用主动土压力。
（3）掌握开挖面的稳定状态，一般是用设置在隔板上的土压计来确定土仓压力。
（4）推进过程中，土仓压力维持有如下的方法：①用螺旋排土器的转数控制；②用盾构千斤顶的推进速度控制；③两者的组合控制等。
通常盾构设备采用组合控制的方式。
（5）要根据各施工条件实施良好的管理。
另外，需要确认伴随推进所产生的地基的变形、排土状态、刀盘扭矩以及其变化情况，及时在推进中修正土仓压力。
（三）排土量管理（1）为了一边保持开挖面的稳定一边顺利地进行推进，则需要适量地进行排土，以维持排土量和推进量相平衡。
可是，由于围岩的重度在掘进中会有一定的波动，以及受添加剂的种类、添加量或排土方式等因素的影响，排出渣土的重度也会发生变化，所以要恰当地掌握排土量是比较困难的。
另外，作为排土，其状态可在半固体状态到流体状态之间变化，其性状是各种各样的。
盾构施工安全管理控制要点
2、管片缺损或止水带止水效果差
3、拼装管片后错台严重
机械伤害
物体打击
1、拼装过程中必须鸣笛
2、拼装手在拼装前对拼装范围内的人员进行提醒
3、加强对管片拼装的过程控制，保证拼装质量
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龙门吊
盾构施工中垂直运输的主要设备，使用过程中注意对设备的保养维修以及操作过程中的注意事项
2、控制焊接质量，对架体进行验收
3、通过力值传感器对反力架的受力情况进行监控，及时反馈信息数据
4、定期架体检查，保证连接螺栓稳固，架体有无裂纹、移位等
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负环
负环四周无土压，推进过程中容易扭曲、位移
1、负环安装后，未对负环及时进行支撑或固定，导致管片在前期强大的推力下超出允许位移值
2、负环拆除前，对
负环错位、失稳
3、按照搭设要求搭设牢固的脚手架
4、随时准备快硬水泥或其它堵漏剂，如出现突发情况及时进行封堵
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反力架
掘进初期为盾构机提供反推力，保证反力架牢固
1、反力架使用的材料强度不足
2、反力架的焊接质量不合格
3、反力架固定不到位螺栓松动，架体逐渐移位
4、盾构机前期推力过大，架体变形
架体变形、位移、失稳
1、反力架一般由Q235钢组装焊接
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隧道通风
随着隧道掘进深度，有毒有害气体聚集的可能性也随之增大
1、未对隧道内气体进行检测
2、未对隧道进行通风
3、通风设计不合理
中毒窒息
1、每日对隧道内进行两次气体测量，并记录数据，一旦测量数据达到报警值，立即组织人员疏散，进一步采取措施
2、推进过程中,确保通风系统正常不断向隧道内通入新鲜空气
盾构施工质量控制
盾构施工质量控制措施一、盾构设备控制要点（一）调运组装1、对施工单位的运输方案和吊装方案予以审核；2、装机前对盾构机各部位进行初步验收，包括机体完整性，外观无明显缺陷，液压管路是否冲洗干净；重点关注盾尾是否失圆、盾尾刷的安装是否符合规范要求以及刀盘旋转接头密封是否完好；3、设备吊装下井前，审核隧道轴线和盾构机始发基座轴线、位置、倾斜角是否正确；盾构反力架是否固定；4、对连接螺栓的扭矩进行抽检，督促复紧；5、盾尾安装焊接完成后对盾尾圆度进行复核，圆度应达到误差范围内；6、装机完成后组织各方进行验收工作，对电气系统，液压系统，机械系统以及辅助系统进行调试；重点关注刀盘面板各部件是否正常运转。
（二）试掘进控制1、核对实发参数，始发轴线偏差是否在允许范围内，小半径始发时严格控制始发姿态控制，防止轴线偏差超限；2、针对各系统进行空载调试验收，重点是自动测量系统、泡沫系统，盾尾油脂密封系统和同步注浆系统；3、通过审核施工单位掘进数据，总结施工中的控制要点，如出土量，注浆量和盾尾油脂的注入量；4、审核管片选用和管片拼装位置的合理性；5、审核注浆配比特性和注浆压力等参数的效果和合理性；6、姿态控制，检查防止盾构机低头部件是否完整；二、盾构施工控制要点（一）错台控制1、行进间轴线控制，勤纠偏缓纠偏，确保轴线偏离中心点在±50mm内；2、管片拼装施工前督促施工单位做好盾尾泥沙清理工作；督促施工单位在拼装完成后及时做好螺栓复紧工作。
3、根据规范要求，错台超出30mm的管片环需暂停施工并及时拆除重装。
（二）破裂控制1、安排驻场监理在管片厂予以监督旁站，并对于出厂管片进行验收；2、进场管片做好相关验收工作，运输途中损坏的应予以退场处理；3、堆放控制：一是高度控制，原则上不允许堆码超过四片；二是必须堆放在木质整木上，防止受力不均匀的破损；三是调运过程中检查吊带防护等相关情况；4、做好推进控制，对推进油泵进行周期性抽检，发现破损及时下达更换指令。
地铁盾构施工技术(施工工艺与控制要点)
盾构始发模式
－－延长管线始发
延长管线始发模式：始发时 将后配套车架放在地面，主 机吊放到井下，通过主机和 车架之间的延长管线提供主 机前进的电、气、液等动力 。待掘进约60环后，拆除延 长管线和负环管片，将后配 套车架和连接桥吊放到洞内 和主机连接，进入正常掘进 状态。
始发和正常掘进阶段管片、材料、渣土均从盾构井吊运。施工效率低， 费用高，在没有整机始发的条件时才不得不采用。
端头加固——加固范围
加固范围以包裹盾构主机并预留一定的封堵渗漏通道的区域为原则 。结合上海、南京、苏州等长三角软土地层加固范围一般为隧 道纵向方向为8m（到达端头9米），横向为隧道轮廓线外3m。
旋喷桩加固，以石家庄地铁为例，加固区尺寸为：长6m、宽12m 、旋喷深度12m。地基加固需重点加强水泥的掺量、桩位的位置 、垂直度、两侧包角和搭接情况控制。
洞口密封的作用： 1、在始发时在盾构机外壳与混凝土洞口之间形成一个柔性止水密封。 2、在试掘进阶段，在管片与混凝土洞口之间形成止水、止浆密封。
圆 环 板 1(厚 16mm) 圆 环 板 2(厚 20mm) 20
加 劲 板 (厚 10mm)
M20螺 母 (GB6170-86)
150
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预 埋 环 框 17
⑵ 开凿前，搭设双排脚手架，由上往下分层凿除，洞门凿除顺 序：首先将开挖面钢筋凿出裸露并用氧焊切割掉，然后继续 凿至迎土面钢筋外露为止。当盾构机刀盘抵达混凝土桩前约 0.5m时停止掘进，然后再将余下的钢筋割掉，打穿剩余围护 结构，并检查确定无钢筋。
洞门凿除顺序图
1.5盾构基座安装
始发架的作用： 1、为盾构机提供井内支托； 2、导向：确保盾构中心、隧道中心、洞口密封中心、三心合一 。 3、为负环管片提供约束和支撑。
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‰。
盾构管片拼装工艺流程及施工技术(标准做法)
盾构管片拼装工艺流程及施工技术一、管片拼装工艺流程盾构管片拼装的施工流程:二、管片安装施工要点1、盾构管片现场验收管片到达施工场地后,进场验收,主要的检验项目有:管片出厂合格证是否齐全有效；管片外表是否清洁；止水条、缓冲垫是否贴牢完好；管片标识(包括管片型号、模具编号、生产日期、生产厂家、合格状态)是否齐全和完整；管片是否有崩角、破损、砂眼或裂缝等；吊装孔螺栓孔是否完好,孔内是否有异物。
然后由地面工程师对进场管片负责签收,并对每环管片做好标识,做到有据可查。
卸货后由地面工班黏贴止水条。
2、管片拼装施工措施管片拼装是盾构法施工的重要环节,其拼装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量,而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。
因此,管片在拼装前仍要进行一次检查,再次确认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫黏结无脱落,管片的吊装孔预埋位置正确,封堵盖完好无损,以及其他主要预埋件和混凝土的握裹牢固,管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后,才允许拼装。
每环管片拼装结束后要及时拧紧各个方向的螺栓,且在该环脱出盾尾后再次拧紧。
3、管片的堆放运输管片出厂前逐片进行尺寸、外观的检测,不合格者不允许出厂。
外观的检测内容有:管片表面光洁平整,无蜂窝、露筋,无裂痕、缺角,无气、水泡,无水泥浆等杂物；灌浆孔螺栓套管完整。
安装位置正确。
对于轻微的缺陷进行处理,止水带附近不允许有缺陷。
达到龄期并检验合格的管片有计划地由平板车运到施工现场。
管片运输时其间用垫木垫实,以免使管片产生有害裂纹,或棱线部分被碰坏。
管片到达现场后由龙门吊卸到专门的管片堆放区。
管片堆放区应选择适当,以免因其自重造成场所不均匀沉降和垫木变形产生异常的应力而破裂。
在卸之前对管片进行逐一的外观检测,不符合要求(裂缝、破损、无标志等)的管片立即退回。
4、管片吊放及隧道内运输管片下井采用龙门吊进行。
洞内运输采用电瓶车牵引管片车运输。
管片车上的管片堆放有序,堆放次序依据管片安装顺序摆放。
盾构施工技术及质量控制(PPT,68页)
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一、盾构法隧道简述
起源和发展史——第四代盾构
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一、盾构法隧道简述
盾构在我国发展历史及发展现状
我国自20世纪50年代开始涉足盾构法修建隧道和管道工程，最近二十年 开始大规模应用。虽然起步较晚，与国外先进国家仍存在一定差距。但由于 应用前景广阔，主要吸收和采用先进技术和工艺、参考和借鉴国外成功的经 验和失败的教训，所以发展较快，差距正在逐步减小。
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三、盾构施工技术介绍
泥水平衡盾构工法技术介绍
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泥水循环系统
开挖的土砂以泥浆形式输 送到地面，通过泥浆处理 设备进行分离，分离后的 泥水进行重新调浆冲刷管， 再输送到开挖面。 泥水盾构适用的地质范围 从软弱砂质土层到砂砾层 都可以使用。
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三、盾构施工技术介绍
管片拼装技术介绍
一般每环管片有6-8块管片组成，分为A、B、K型，分别为标准 块，邻接块、封顶块。 可由球墨铸铁、钢结构、钢筋砼、钢板与钢筋砼的复合材料等 制成的管片（衬砌）
c 负环顶部作为运输开口时,必须用钢材加固该开口。
管片拼装技术介绍
管 片 拼 装 流 程
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三、盾构施工技术介绍
管片拼装技术介绍
螺栓紧固流程
管片拼装 时紧固
检验紧固
二次复紧
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三、盾构施工技术介绍
管片拼装技术介绍
错缝拼装
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通缝拼装
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三、盾构施工技术介绍
盾构始发是指在始发井内利用临时组装的管片、反力台架等设备， 使盾构机离开基座经井壁穿墙洞沿指定路线推进的一系列作业。
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目录
一、盾构始发施工技术 二、盾构到达施工技术 三、盾构掘进施工技术 四、事故案例简介
1 盾构始发施工 1.1盾构始发定义
盾构始发，是指在盾构始发工作竖井内利用反力架和临时 组装的负环管片等设备或设施，将处于始发基座上的盾构推入 端头加固土体，然后进入地层原状土区段，并沿着设计线路掘 进的一系列作业过程。
⑵ 开凿前，搭设双排脚手架，由上往下分层凿除，洞门凿除顺 序：首先将开挖面钢筋凿出裸露并用氧焊切割掉，然后继续 凿至迎土面钢筋外露为止。当盾构机刀盘抵达混凝土桩前约 0.5m时停止掘进，然后再将余下的钢筋割掉，打穿剩余围护 结构，并检查确定无钢筋。
洞门凿除顺序图
1.5盾构基座安装
始发架的作用： 1、为盾构机提供井内支托； 2、导向：确保盾构中心、隧道中心、洞口密封中心、三心合一 。 3、为负环管片提供约束和支撑。
在选择加固方法时要综合考虑各种影响因素，如 1、地基土的类别； 2、加固深度；3、周围环境条件；4、施工
工期；5、施工队伍技术素质与施工技术条件；6、设备状况和经 济指标等。 • 尤其对地基条件复杂、还要详细调查施工区内地形及地质成因、 地基层状况、软弱土层厚度及不均匀性的分布范围、地下水情况 及地基土的物理和力学性质等相关资料。
端头加固质量控制参数表
地基加固检测：地基加固强度、抗渗指标等必须按规范经过现场取样进行 复试（包括抗压试块、取芯、渗透系数），复试指标、复试频率必须满足 设计等要求。
施工现场取芯
1.4洞门凿除
在洞门破除之前需打设水平探孔，若发现透水现象，应立即 将探水孔塞住，并进行盾构始发端头加固处理。
⑴ 为保证始发井或接收井支护结构的稳定，凿洞分两阶段进行。 第一阶段在端头井土体加固检验合格、水平探孔打设后开始 凿除，盾构始发设施下井前完成。第二阶段在盾构机组装调 试好和其他始发准备完成后快速进行。
洞口密封的作用： 1、在始发时在盾构机外壳与混凝土洞口之间形成一个柔性止水密封。 2、在试掘进阶段，在管片与混凝土洞口之间形成止水、止浆密封。
圆 环 板 1(厚 16mm) 圆 环 板 2(厚 20mm) 20
加 劲 板 (厚 10mm)
M20螺 母 (GB6170-86)
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预 埋 环 框 17
始发托架按照隧道设计轴线安装定位好并对始发托架两侧用H 型钢进行加固。若盾构始发段处于曲线段，加设半径为1200米的曲 线段，始发时反力架、负环管片及始发基座难以配合曲线线路设置
成曲线，在始发时需采取割线始发，以减小始发段轴线偏差。从始 发洞门开始其中心路径前10m沿隧道设计中心线（1200m曲线）的 内弦线推进，待盾尾脱离基座后逐步调整盾构姿态使盾构沿隧道设 计线路推进。
• 盾构沿内弦线掘进最大偏移量：
l 1200 12002 52
.0104m
1.04cm • 盾构机轴线与始发井轴线夹角：
∠θ==arcsin(5/(1200-0.0224))=0.238度 • (设计曲线内偏移量为22.4mm)。
曲线始发示意图
始发基座平剖面图
始发基座安装图
1.6 洞口密封安装
端头加固——加固范围
加固范围以包裹盾构主机并预留一定的封堵渗漏通道的区域为原则 。结合上海、南京、苏州等长三角软土地层加固范围一般为隧 道纵向方向为8m（到达端头9米），横向为隧道轮廓线外3m。
旋喷桩加固，以石家庄地铁为例，加固区尺寸为：长6m、宽12m 、旋喷深度12m。地基加固需重点加强水泥的掺量、桩位的位置 、垂直度、两侧包角和搭接情况控制。
盾构始发模式
－－延长管线始发
延长管线始发模式：始发时 将后配套车架放在地面，主 机吊放到井下，通过主机和 车架之间的延长管线提供主 机前进的电、气、液等动力 。待掘进约60环后，拆除延 长管线和负环管片，将后配 套车架和连接桥吊放到洞内 和主机连接，进入正常掘进 状态。
始发和正常掘进阶段管片、材料、渣土均从盾构井吊运。施工效率低， 费用高，在没有整机始发的条件时才不得不采用。
1.2盾构始发施工工艺
2020/12/1
盾构始发施工工艺流程图
1.3始发前端头加固
软土地层不能自稳，加固一是保证始发时围护结构凿除后掌 子面土体能够保持自稳，二是在盾尾进入洞门密封装置前防止洞 口地层涌砂涌水。地基加固应满足进出洞时土体在一定时间内的自 立性和隔水性。常用的具体处理方法有：
1、深层搅拌桩；2、高压旋喷桩； 3、降水法； 4、冷冻法； 5、化学注浆法； 6、SMW工法；
1.7反力架安装 反力架的作用： 1、传递盾构推进反力到井体或车站结构上。 2、提供盾构后配套台车（或系统）通行空间。 3、标准环定位。
反力架立面布置图1
盾构始发现场图盾构始发模式ຫໍສະໝຸດ 整机始发和延长管线始发两种模式
整机始发——指盾构机整机均放在车站底板上组装并连接， 始发掘进时整机整体向前移动的方式。始发阶段管片、材料、渣土 均从出土口吊运。
条件要求：车站站台层结构施工完成的长度能够容纳整机摆放 的空间，一般须75米。另外离端头75米左右处预留出土口。地面提供 管片堆放和出土吊机行走的场地。
始发场地布置形式
1、渣土池前置式
材料堆场
材 料 房 配电室
中空翻
15T行吊
汽
车
便
道
70000 XF
800
XB1
XB2
XL1
XL2
XD
充电间
下行线中心线
800
45T行吊
上行线中心线
集土坑:
长6.0m宽 12m深5.0m
35215
搅拌站
加工车间
34790
中侧翻
现 场 办 公 室
2、渣土池侧置式
地侧翻
530
360
翻 板
帘 布 橡 胶 板
R38
R20
洞口密封结构图
始发洞口密封原理图
折叶式密封环
洞门防水装置安装顺序为：洞门圈预埋钢环→帘布橡胶板→ 折页压板→垫圈→螺母。
在安装帘布橡胶板前先检查螺栓丝扣，同时必须确保螺栓栓 结牢固；螺栓检查后，安装帘布橡胶板；帘布橡胶板安装完成后安装 折页压板，折页压板外侧加垫圈并以螺母栓结固定折页压板，施工时 必须确保螺母栓结牢固，防止盾构始发后同步注浆的浆液泄露。为防 止盾构机推进时，刀盘损伤帘布橡胶板，在盾构向前推进前应在帘布 橡胶板外侧及边刀上涂抹黄油。