盾构始发技术-宋建学资料重点
盾构始发技术要点
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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
1.2盾构始发施工工艺
2022/3/23
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：
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。
盾构始发现场图
盾构始发模式
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。
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；
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。
6、洞门密封：盾尾刷进入洞门，立即进行同步注浆，若漏 浆，及时封堵。随掘进环数增加，注浆压力同步增加。
7、测量：录取电脑的线形数据必须经过复核。录入数据时 需经监理、第三方测量审核确认，并旁站监督。
盾构施工主要技术
第一部分：盾构始发技术 盾构始发 端头加固 ——加固方法（工法选择）——工法介绍
降水法 注浆法 置换法 开挖面自稳法 高压旋喷法 深层搅拌法 冻结法 双重钢板法 拔桩法 开挖回填法 SMW拔芯法 NOMST法 直接切削临时墙法 EW法
－－对车站的接口要求
Ø
水接口：提供Φ50管径的施工用水驳口
第一部分：盾构始发技术
盾构施工准备阶段
第一部分：盾构始发技术
盾构施工准备阶段
第一部分：盾构始发技术
盾构施工准备阶段
二、地面准备阶段 （1）出土、管片存放 隧 隧道正式推进前，施工场地先平整、硬化、维护。分 别在车站端头井处设置集土坑、管片存放场地、车辆保洁 设施和挖掘机的场地等。组织专用运土车辆，按照规定的 时间、路线向弃土场地运输渣土。 （2）浆液制备 根据实际需要设两套拌浆系统，供盾构推进时注浆用。为 减少砂浆的运输距离，拌浆设备设在井口旁，拌浆设备采 用30m³/h全自动砂浆搅拌站，为减轻劳动强度及减少灰尘 飞扬，采用散装水泥、粉煤灰及膨润土、另外搅拌站旁还 设外掺剂仓库、砂堆场，20m³贮水箱。
第一部分：盾构始发技术 盾构始发 端头加固 ——加固方法——水平冰冻法施工图片
盐水管路
冻结管
第一部分：盾构始发技术 盾构始发 端头加固 ——加固方法——加固质量要求
加固后土体的无侧限抗压强度一般＞3MPa，无渗水。 端头土体加固检查方法和标准表
编号 检查项目 标准 检查方法 根据测温孔温度和去回路盐水 温度计算 在洞门范围上下左右及中心各 施工钻孔1个，检查其渗水量。 利用钻孔取芯进行检查 备注
第一部分：盾构始发技术 盾构始发 端头加固 ——加固方法——旋喷＋搅拌方案介绍
《盾构始发技术》PPT课件
井下轨道及始发基座的准备
组装场地的准备 吊机组装就位
后配套拖车吊装与管线连接
主机吊装与连接 安装反力架
主机定位及后配套连接 空载调试的安装
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。洞口密封的施工分两步进行施工， 第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预 埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋 件必须与车站结构钢筋连接在一起；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。
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7 地面沉降较大
由于始发施工的特殊性，始发阶段的地面沉降值均较大，因此在 始发阶段需尽早建立盾构机的适合工况并严密注意出土量及土压 情况，同时加大监测频率，控制地面沉降值。
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托架
密封圈
洞门破除 盾体组装
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盾构进洞前凿除封门（地下墙）
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盾构进洞
20
盾构进洞
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盾尾进洞
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常见问题的预防或处理
1 加固效果不好
端头土体加固的效果不好是在始发过程中经常遇到的问题。采取 的主要措施是必须根据端头土体情况选择合理的加固方法，而且 要加强过程控制，特别是要严格控制一些基本参数。对于加固区 与始发井间形成的必然间隙要采取其它方式处理。
4 密封效果不好
洞门密封的主要目的也是在始发掘进阶段减少土体流失。当洞门 加固达到预期效果时，对于洞门环的强度要求相对较低，否则要 在盾构推进前彻底检查和确定洞门环的状况。在始发过程中若洞 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 封闭，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 办法解决。
盾构始发技术要点
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。
6、洞门密封：盾尾刷进入洞门，立即进行同步注浆，若漏 浆，及时封堵。随掘进环数增加，注浆压力同步增加。
7、测量：录取电脑的线形数据必须经过复核。录入数据时 需经监理、第三方测量审核确认，并旁站监督。
8、渣土改良：混合液的流量与膨胀率的大小根据渣样稠度 确定，渣土改良原则：宁稀勿干，保证渣土改良各路添加剂管 路的畅通，尤其刀盘中心区域。
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搅拌站
加工车间
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中侧翻
现 场 办 公 室
2、渣土池侧置式
地侧翻
1.2盾构始发施工工艺
2022/3/23
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：
反力架的型式
反力架的加固
反力架计算有限元模型
吊装反力架
拖车Ⅰ
拖车Ⅱ
拖车Ⅲ
1.8盾构机调试
1.空载调试 盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试。主要调试内容 为：液压系统，润滑系统，冷却系统，配电系统，注浆系统，以及 各种仪表的校正。着重观测刀盘转动和端面跳动是否符合要求。 2.负载调试 空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负荷调试。负荷 调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力;使盾构机的各 个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。通常试 掘进时间即为对设备负载调试时间。负荷调试时将采取严格的技术 和管理措施保证工程安全、质量和隧道线型。
-盾构始发施工技术资料
3-2-28盾构始发（含试掘进）施工技术1.前言1.1概述盾构始发是指在盾构机组装完成后,放置在符合设计轴线的基座上,具备掘进、管片安装、背衬注浆条件,利用负环管片、反力架等承受反作用力的设备,将盾构机贯入出洞口进入地层沿所定线路向前推进,直至盾构机完全进入隧道，拆除洞口负环管片、反力架等辅助设施的一系列作业。
由于在始发阶段存在以下几种特殊情况：（1）始发推进前需凿除车站的围护结构（主要是处理钢筋砼结构），凿除围护结构后的土体在一定的时间段内必须保持自稳，不能有水土流失；（2）始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进行调向；（3）始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难；（4）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使用。
有时也会存在盾构机因为车站结构的原因而不能整机始发。
综上所述，盾构在初始阶段的施工难度很大。
因此，盾构隧道始发技术是盾构法施工技术的关键，也是盾构施工成败的一个标志，必须要全力做好。
同时还应确保盾构连续正常地从非土压平衡工况过渡到土压平衡工况，以达到控制地面沉降，保证工程质量等目的。
1.2适用范围适用于土压平衡式盾构机始发段施工。
2.盾构始发（含试掘进）施工工艺2.1盾构始发施工工艺流程图盾构始发施工工艺流程如图2-1所示图2-1 盾构始发施工工艺流程图2.2洞门结构形式选择2.2.1洞门结构形式选择原则盾构进出洞施工中要确保洞口暴露后正面土体的稳定，必须对洞口状况进行调查，然后采取有效的技术措施，使洞口处的土体不流失、不坍塌。
工作井一般用沉井法施工，但建筑物密集地区或大型结构的工作井是采用地下连续墙、钻孔灌注桩、SMW工法等建造的，围护结构的不同，洞口的封门形式也不同。
洞口的封闭方法与盾构出洞口是否方便、安全、可靠的关系极大。
2.2.2常见洞门结构形式（1）外封门当工作井采用沉井法施工时，洞门封门一般采用钢板桩（常用槽钢组合），一种方法是在沉井下沉施工时，将封门安装在洞门（封门板桩与沉井洞口的固定连接均设于井内的洞圈内，出洞施工时要能方便拆除)然后与沉井一起下沉到位,封门安置要牢固，不应在沉井施工时遭到破坏；另一种方法是待沉井下沉井到位后再紧贴井处壁打入封门板桩，但沉井预留洞口在沉井下沉沉施工时须临时封闭，待洞门板桩打入后再拆除临时封闭。
盾构技术精讲上课讲义
搅拌桩桩位
旋喷桩桩位
搅拌桩桩径850mm，间距600，梅花形布置。旋喷桩桩径800mm， 桩间距600mm，搭接200mm。
盾构施工主要技术
盾构始发
端头加固 ——加固方法——加固质量要求
加固后土体的无侧限抗压强度＞0.8MPa，渗透系数小于1×10E-8cm/s
端头土体加固检查方法和标准表
编号 检查项目
米，横向为隧道轮廓线外3m。。
盾构施工主要技术
盾构始发
端头加固 ——加固方法（工法选择）——工法介绍
降水法
注浆法
开挖面自稳法
置换法
高压旋喷法
深层搅拌法
冻结法
拔桩法
双重钢板法
开挖回填法
SMW
拔芯法
直接切削临时墙法
NOMST 法
EW
法
常用的方法有： 高压旋喷桩法 深层搅拌桩法 高压旋喷桩法＋深层搅拌桩法 冰冻法：垂直冰冻和水平冰冻两种
第二步：待盾构机始发时抵拢掌子面和到达时盾构机抵拢围护结构时，割除 围护结构内层钢筋，再开始掘进。
盾构施工主要技术
盾构始发
——始发设施安装——始发基座安装
始发基座（发射架）起导向和支撑盾构的作用。在洞门凿除完成之后，依 据隧道设计轴线定出盾构始发姿态空间位置，然后反推出始发基座的空间位置。 并固定牢固。
条件要求：车站站台层结构施工完成的长度能够容纳车架摆放的空间，一般须65米。 另外离端头65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。
盾构始发模式
盾构施工主要技术
－－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。
28-盾构始发施工技术概论
3-2-28盾构始发（含试掘进）施工技术1.前言1.1概述盾构始发是指在盾构机组装完成后,放置在符合设计轴线的基座上,具备掘进、管片安装、背衬注浆条件,利用负环管片、反力架等承受反作用力的设备,将盾构机贯入出洞口进入地层沿所定线路向前推进,直至盾构机完全进入隧道，拆除洞口负环管片、反力架等辅助设施的一系列作业。
由于在始发阶段存在以下几种特殊情况：（1）始发推进前需凿除车站的围护结构（主要是处理钢筋砼结构），凿除围护结构后的土体在一定的时间段内必须保持自稳，不能有水土流失；（2）始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进行调向；（3）始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难；（4）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使用。
有时也会存在盾构机因为车站结构的原因而不能整机始发。
综上所述，盾构在初始阶段的施工难度很大。
因此，盾构隧道始发技术是盾构法施工技术的关键，也是盾构施工成败的一个标志，必须要全力做好。
同时还应确保盾构连续正常地从非土压平衡工况过渡到土压平衡工况，以达到控制地面沉降，保证工程质量等目的。
1.2适用范围适用于土压平衡式盾构机始发段施工。
2.盾构始发（含试掘进）施工工艺2.1盾构始发施工工艺流程图盾构始发施工工艺流程如图2-1所示图2-1 盾构始发施工工艺流程图2.2洞门结构形式选择2.2.1洞门结构形式选择原则盾构进出洞施工中要确保洞口暴露后正面土体的稳定，必须对洞口状况进行调查，然后采取有效的技术措施，使洞口处的土体不流失、不坍塌。
工作井一般用沉井法施工，但建筑物密集地区或大型结构的工作井是采用地下连续墙、钻孔灌注桩、SMW工法等建造的，围护结构的不同，洞口的封门形式也不同。
洞口的封闭方法与盾构出洞口是否方便、安全、可靠的关系极大。
2.2.2常见洞门结构形式（1）外封门当工作井采用沉井法施工时，洞门封门一般采用钢板桩（常用槽钢组合），一种方法是在沉井下沉施工时，将封门安装在洞门（封门板桩与沉井洞口的固定连接均设于井内的洞圈内，出洞施工时要能方便拆除)然后与沉井一起下沉到位,封门安置要牢固，不应在沉井施工时遭到破坏；另一种方法是待沉井下沉井到位后再紧贴井处壁打入封门板桩，但沉井预留洞口在沉井下沉沉施工时须临时封闭，待洞门板桩打入后再拆除临时封闭。
(七)盾构的始发和正常掘进
一、土压平衡盾构掘进
复合式土压平衡盾构一般有三种掘进模式：敞开模式、局部气压模式和土压平衡模式。为了获得理想的掘进效果、 保证开挖面稳定、有效控制地表沉降及确保地面建筑物安全，必须根据不同的地质条件选择不同的掘进模式。
土压平衡盾构的三种掘进模式 a)敞开模式；b）局部气压模式；c）土压平衡模式
盾构正常掘进
盾构正常掘进
（三）泥水循环系统 泥水循环系统具有两个基本功能，一是利用泥 浆稳定掌子面，二是通过排泥泵将开挖渣料从 泥水仓通过排泥管输送到泥水分离站。 泥水循环系统由送排泥泵、送排泥管、延伸管 线、助设备等组成。 正面泥水量由送泥泵来控制，排泥流量由排泥 泵来控制。送泥泵将调制好的泥水通过送泥管 输送到泥水仓，而排泥泵则将携带渣土的泥水 排出，通过排泥管输送到地面的泥水处理设备 中进行分离。 泥水密度和泥水流量分别由安装在每条管路上 的伽马密度仪和电磁流量仪来测定； 泥水循环系统的控制分为手动、半自动自动3种 方式，其中自动方式包括开挖模式、旁通模式、 隔离模式（接管时）、反循环模式（也称逆洗 模式，用于堵管或清洗管路）、停机模式等5种 操作模式。
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3、盾构机始发
始发台两侧的加固
由于始发台在盾构始发时要承受纵向、 横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩。 所以在盾构始发之前，必须对始发台两 侧进行必要的加固。加固的方式见图1。
负环管片安装
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 破坏尾盾刷、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（或型钢），以 使管片在盾壳内的位置得到保证，如图2。
土侵入设计轮廓范围之内。
洞口密封
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。洞口密封的 施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的 施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作， 要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车 站结构钢筋连接在一起；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。
盾构机始发前的洞门加固
始发洞口维护结构的切除
根据经验，一般在始发前至少一个月开始洞口 维护结构的切除。整个施工一般分两次进行， 第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结 构的钢筋保护层，在盾构始发前将保护层混凝 土凿除。
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
⑵ 洞门处地下连续墙砼凿除，凿除分六块，自下 而上分块进行，并分块吊出井外。
⑶ 在洞圈安装一道橡胶止水带，扇形板等组成密 封装置，以保证盾构出洞的安全。
⑷ 盾构机盾尾密封刷人工涂满油脂，地面监测点 布设，并获得初始成果。
始发洞口的地层处理
在盾构始发之前，一般要根据洞口地层的稳定 情况评价地层，并采取有针对性的处理措施。地 层处理一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、 “插板法”等措施进行地层加固处理。选择加固 措施的基本条件为加固后的地层要具备最少一周 的侧向自稳能力，且不能有地下水的损失。常用 的具体处理方法有搅拌桩、旋喷桩、注浆法， SMW工法、冷冻法等。选择哪一种方法要根据 地层具体情况而定，并且严格控制整个过程。
盾构始发技术
郑州大学土木学院 宋建学
2012-3-24
1、盾构机始发技术的 重要性
盾构隧道始发技术是盾构法
施工技术的关键，也是盾构
施工成败的一个标志，必须 要全力做好,始发阶段存在 以下几种特殊情况：
（1）始发推进前需凿除车站的围护结构 （主要是处理钢筋砼结构），凿除围护 结构后的土体在一定的时间段内必须保 持自稳，不能有水土流失；
2、盾构机始发技术
始发技术包括 1.洞口端头处理（软土无自稳能力的地层中； 2.洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）；
3.盾构始发基座的设计加工、定位安装； 4.始发用反力架的设计加工、就位；
5.支撑系统、洞门环的安设； 6.盾构组装、盾构始发方案；
盾构机始发准备
⑴ 盾构机拼装调试完成后，开始拼装负环管片， 在负环管片后安装一个0.4m宽的钢圆环，使砼管片 受力均匀。
（2）始发阶段盾构机主体在始发导轨上 不能进行调向；
（3）始发阶段的姿态及地面沉降控制比 正常推进阶段更困难；
（4）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使用。有 时也会存在盾构机因为车站结构的原因 而不能整机始发。
综上所述，盾构在初始阶段的施工难度 很大。因此，应确保盾构连续正常地从 非(泥水)土压平衡工况过渡到(泥水)土压 平衡工况，以达到控制地面沉降，保证 工程质量等目的。
负环管片安装
负环管片的拼装类型 在安装井内的负环管片的拼装类型通
常采取通缝拼装，主要是因为盾构井一 般只有一个，在施工过程中要利用此井 进行出渣、进管片。所以采用通缝拼装 可以保证能及时、快速的拆除负环管片。
盾构的始发
空载推进
负环管片安装
负环管片后移 第一环负环管片拼装成圆后，用4～5
组油缸完成管片的后移。管片在后移过 程中，要严格控制每组推进油缸的行程， 保证每组推进油缸的行程差小于10MM。 在管片的后移过程中，要注意不要使管 片从盾壳内的方木（或型钢）上滑落。
负环管片安装
负环管片与负环钢管片的连接 负环管片的最终位置要以推进油缸的行程 进行控制，在负环管片与负环钢管片之 间的空隙用早强砂浆或钢板填满。
反力架、负环管片位置的确定依据
反力架的位置确定主要依据洞口第一环 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。
安装反力架及负环管片示意
反力架及负环管片示意图
负环管片环数的确定
假定盾构长度LTBM＝8.3M，安装井长度LAS＝ 12M（因不同的始发井尺寸而不同），洞口维 护结构在完成第一次凿除后的里程DF，设计第 一环管片起始里程D1S，管片环宽WS＝1.2M， 反力架与负环钢管片长WR＝1.5M（自行设计 加工的尺寸）。DR为反力架端部里程，N为负 环管片环数。
洞门密封
由于洞圈与盾构外径有一定的间隙，为了防止盾构出洞时 及施工期间土体及浆液从该间隙中流失，在洞圈周围安装由橡 胶帘布、扇形压板等组成的密封装置。
安 装 止 水 帘 幕
洞门临时密封装置
盾构出洞防水装置图盾构机推进Βιβλιοθήκη 向AA 盾构外壳内衬
螺母
帘布橡胶板 圆环板 垫圈 螺栓
扇形压板
翻板
AA
反力架、始发台的安装
由于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，在安
装反力架和始发台时，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‰。
（1）在安装井内的始发时最少负环管片环数 确定N＝（D1S－DF＋8.3）／WS环
反力架、负环钢管片位置的确定
在确定始发最少负环管片环数后，即可直接定 出反力架及负环管片的位置。
反力架端部里程DR＝D1S－N×WS3.5.4反 力架、始发台的定位与安装
在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反 力架的安装。安装时反力架与车站结构连接部 位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的 抗压强度。