盾构施工技术

1、场地作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小；2、隧道施工的费用和技术难度基本不受覆土深浅的影响，适宜于建造覆土深的隧道；3、穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候的影响；4、穿越地面建筑群和地下管线密集区时，周围可不受施工影响；5、自动化程度高、劳动强度低、施工速度较快。盾构法施工的优点1、施工设备费用较高；2、覆土较浅时，地表沉降较难控制；3、用于施工小曲率半径隧道时，掘进较困难。盾构法施工的缺点盾构法主要施工程序1、建造盾构工作井2、盾构掘进机安装就位3、出洞口土体加固4、初推段掘进施工5、掘进机设备转换6、盾构连续掘进施工7、接收井洞口土体加固8、盾构进入接收井，并运出地面盾构掘进施工的竖井始发工作井:满足盾构掘进机安装和出洞施工的要求接收工作井:盾构隧道掘进完成后进入接收井,满足盾构拆卸或转场吊装移位的工作空间要求竖井施工方法:沉井法、地下连续墙围护、钢板桩围护常见的洞口封门形式主要有：外封门形式内封门形式特殊封门（井内外封门）SMW工法施工洞口封门地下连续墙施工洞口封门钻孔灌注桩施工洞口封门常见的洞门结构形式在井内或洞门口采取措施使之洞口外土体保持稳定1、出洞时，洞口用外封门的技术封门一般采用钢板桩，常用槽钢组合，封门的实施有两种方法：其一是在沉井下沉施工时将封门安装在洞口，然后与沉井一起下沉到位，另一种方法是待沉井下沉到位后再紧贴井外壁打入封门板桩。（见图）这外封门形式一般用于出洞施工，因受到拔出板桩的难度及钢板桩接长接头的构造和接头牢固等原因，当工程洞口埋深较深时不宜采用。2、内封门措施进洞的封门一般采用内封门的技术较为妥当（见图）。封门可用型钢组合其有竖封门及横封门两种形式。内封门进洞示意图3、井内外封门形成（见图）当工程埋深深，井外是砂性土渗透系数大、地下水位高，要平衡地下水压力较为困难，则可采用井内外封门形式作为出、进洞技术措施。井内外封门示意图4、用SMW工法作洞口封门（见图）当工程工作井用围护开挖施工工艺时，可在工作井出、进洞口处用SMW工法作结构施工围护，出进洞施工时当掘进设备靠出SMW桩拔除桩内H型钢，利用掘进设备刀盘切削SMW的水泥土逐渐完成出、进洞施工。五、盾构施工出、进洞技术—稳定正面土体技术SMW封门示意图一、盾构—盾构选型各工程在前期准备工作时最重要的是做本工程所用盾构的选型及设计，而盾构选型必须根据工程所穿越的地层土质条件进行，选中的盾构性能必须解决三个技术问题：1、支护：用什么方法支护正面土体，在盾构推进施工中不产生正面土体的流失，保持平衡。2、开挖掘进：采用什么方法开挖正面土体；3、排土：开挖下来的土渣如何迅速的排除使正面土仓内土渣排除速度与开挖速度相符。二、盾构推进施工盾构推进是采用盾构法建造隧道三大主要工序的第一道工序。盾构借助于设在其支承环上千斤顶的顶力，向前推进，直至行进一定距离，使盾尾内形成一个能容纳管片宽度的空间，使隧道建造在这一空间内。盾构轴线的控制是盾构推进施工的一项关键技术，怎样控制盾构能在已定空间轴线的允许偏差范围内是必须掌握的技术，在实际施工中盾构推进轴线控制不可能是理想的状况，轴线控制不佳状况除地质不均匀引起的正面阻力不均匀及隧道的平面和竖曲线要求外，往往是产生于人为因素，这是指施工不精心及对轴线控制操作技术水平不够两个原因，而后者占多数。为了提高操作技术业务，对控制轴线的技术关键所在，影响盾构推进轴线的因素，处理施工中控制轴线的技术措施有深一层的认识，我们结合以往施工实践经验，对怎样控制好盾构的推进轴线，从控制的原理、方法、操作以及有关的计算作一一叙述。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制1、控制盾构推进轴线的目的盾构推进轴线的质量基本确定了管片轴线位置，也就决定了隧道竣工轴线的质量。为此可以认为只有控制好盾构的推进轴线位置，才能保证将隧道管片拼装在理想的位置上，来达到隧道竣工轴线偏值差在允许的范围内。这就是控制盾构推进轴线的目的，也就是保证隧道竣工轴线质量的手段。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制2、影响盾构轴线控制的原因（1）地层土体对盾构产生的偏向盾构在地层下向前推进过程中将受到盾构切口贯入土层的阻力、盾构正面阻力、盾构四周土体与盾构壳体间的摩阻力，盾构自重与下卧土层的摩阻力等组成。上述阻力，由于收到地层土质变化、隧道埋深变化、地面建筑物等因素，形成阻力不均匀的作用于盾构正面及四周，从而导致盾构推进时偏向。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制图2－1（2）盾构制作误差造成盾构推进轴线的偏向以圆形断面盾构其应是中心对称的结构，这对轴线控制时极为有利的形式，但由于加工误差使其成为不正圆的外型，则将对盾构产生偏向。（3）已拼装成环的隧道对盾构推进轴线产生的影响：管片成环后与盾尾是不同心的，这样两者之间沿园周的间隙大小不一，又由于管片轴线与盾构轴线在施工中是不一致的，形成了管片与盾壳局部处有接触现象，产生了摩阻力，这一阻力显然会影响盾构的推进轴线。成环管片的整体性能同样影响到盾构轴线的控制效果。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制3、盾构轴线控制的原理盾构推进的过程，是盾构轴线控制的过程，即阻碍盾构前进的外力F外和盾构千斤顶合力F推（见图2－2）。是一对方向相反，不作用于一直线上的力，形成一个力偶，起到控制盾构轴线的目的。所以说盾构推进的过程就是寻找F外作用位置的过程，选择最理想的e来控制盾构推进轴线。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制图2－24、盾构推进轴线的控制方法(1)、盾构推力大小及合理作用位置的调整1）盾构纵坡控制盾构纵坡控制不单是调整盾构高程位置，还可以调正盾构和已成环管片之间顶部和下部间隙，以减少盾构对圆环的径向卡压及下一环管片拼装的困难。纵坡控制应根据盾构现状情况以及盾构与圆环管片间的相对位置，采用不同方法来达到最佳效果。a、稳坡法这种方法盾构推进中对地层扰动最小，是最佳控制方法。（见图2－3）二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制图2－3b、变坡法盾构推进前应先观察盾构与管片上下的间隙情况，遇盾构上部已卡管片时则可采用先抬后压的纵坡控制（如图2－4）所示，反之可用（如图2－5）所示的先压后抬的方法来控制。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制图—4图－5当盾构与管片之间四周间隙较均匀时，可采用纵坡逐变的方法（如图2－6）所示。由于操作人员的技术水平，对盾构的性能不熟，以及施工人员思想不集中等原因，往往发生在一环距离的推进过程中，多次进行纵坡起伏的调正，（如图2－7）。这是施工中最忌的方法，因为这种极不平稳的控制盾构推进轴线，对地层将产生最大的扰动，对地面建筑物危害很大，特别是当地层受到大扰动时，后期变形要有一个较长的时间，且变形量亦较大。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制图2－6图2－72)左右两腰对称千斤顶伸出长度差值的控制盾构平面轴线的控制其含意及方法与纵坡控制相同，而不同的其一是控制对象，即盾构运动的轨迹方向不同，而两个轨迹面是两个相互垂直的面，另一点是表示形式不同，一般平面是采用比较容易的左右两腰千斤顶伸出长度差值来表示，也有用平面夹角表示（盾构轴线与隧道轴线间的水平夹角）。具体操作时同样可以采用纵坡控制的方法，通常称为稳定法及晃动法两种，晃动法有可视管片与左右两侧间隙采用先左后右或先右后左两个形式。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制（2）盾构推进阻力大小及合力作用位置的调整上面所讲述的用盾构自身前进动力千斤顶来控制盾构推进轴线，是主动、积极的技术措施。当用千斤顶难以控制轴线时，可采用调整作用于盾构上的阻力大小及其合力的位置。对盾构阻力大小及合力作用位置调整，效果显著，但受到盾构型式的限制。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制（3）、选择合理压浆位置，改善纠偏条件利用压浆的压力调正管片与盾构两者相对位置的关系，改善盾构的纠偏条件。（图2－8）所示A点处管片与盾构已卡，则可以采用本措施进行盾构纠偏，促使管片与盾构两者位置从（图2－8）的情况转变为（图2－9）所示的状态。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制图2－8图2－9（4）、已拼装成环管片环面质量控制这里指的环面质量是环面与隧道轴线的垂直度，因为只有在良好的垂直度，使盾构与管片之间自由度最大，没有两者卡碰现象，才能达到盾构自若纠偏。1）上、下超前测定及楔子计算（图2－10）2）左、右超前测定计算及纠偏楔子计算左、右超前的测定需由测量专业人员，但由于受到施工条件的限制，也不能经常性的作测定，而左右超前又是影响盾构轴线在平面偏向时的纠偏量，为此向读者介绍通过盾构现状位置测量报表及丈量左右对称千斤顶伸出长度来换算管片环面的左、右超前值，这两项工作是每施工一环都必须测定与丈量的。施工人员掌握了这一换算方法，则可以及时了解管片环面左、右超前的情况，以达到能及时纠正管片环面，对盾构轴线平面误差的控制是极为有利的。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制图2－10（5）、盾构推进轴线控制时应注意的一些问题盾构法施工要控制好轴线，关键的是怎样正确运用这些措施及技术，下面对各盾构轴线控制的共性讲述一些应了解的要点和操作时应注意的问题。1）盾构推一环的纠偏幅度应以小到大最后到小的规律控制。由于开始推进时管片埋入盾尾内的深度为最长，这就使盾构与管片之间相对位置调节量是处于最小的状态，过量的纠偏将会导致危机管片安全的现象，故而这时推进纠偏量应控制合理，而随推进距离的增加，管片脱出盾尾量增多，就改善了盾构与管片之间相对位置的调节条件，则纠偏量也可随之加大。但当一环推进快结束时，为了保证下一环管片拼装便利与质量，这时纠偏量也应相应减少，使盾构位置处于理想的位置。这控制盾构轴线的规律盾构操作人员必须做到正确运用、掌握。以往施工经验可知这三个阶段的划分，一般为每环推进距离各1/3范围最佳。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制2）盾构现状位置测量报表的分析盾构推进一般是一项无明显方向标志的施工，而是当每推进一环距离后，由测量测得盾构现状位置，从而来鉴定在推进中所采用的纠偏方法，技术措施成效如何，这纠偏效果是通过对盾构测量报表的分析作结论的，并从中得知成败原因，对下一环推进起重要的指导作用。分析报表另一个目的是控制好拼装机中心的轴线偏离值，使管片拼装于正确位置，保证隧道的连贯轴线的质量。3）盾构轴线控制纠偏必须要按“及时、连续”的原则。4）当施工时产生有过大偏差时，其纠偏应做到合理，使盾构纠偏轴线和顺，有利于施工及隧道的使用要求。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制5、结束语控制好盾构推进轴线是建造优质隧道的手段，目的是使每环管片能拼装于理想的位置上，使连接形成的隧道轴线为最佳状态，从而满足隧道建造后使用上的需要。二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制三、管片拼装隧道衬砌分类按衬砌材料分:1.铸铁管片2.钢管片3.钢筋混凝土管片4.复合管片三、管片拼装管片拼装技术隧道衬砌（管片）构造圆形隧道管片拼装图：11等分管片拼装图二次衬砌的实例管片拼装技术钢筋混凝土管片制作◢管片钢筋笼制作高精度管片钢模◣管片拼装技术◢高精度钢筋混凝土管片管片堆放及防水条、衬垫◣◢管片试拼装隧道拼装作业◣三、管片拼装三、管片拼装图3－1三、管片拼装—拼装方法图3－2图3－31、成环形式(1)径向插入成环（图3－1）（2)纵向插入成环（图3－2）（3）纵向半插入成环（图3－3）图3－42、前后环纵缝相对关系（1）通缝拼装——前后环纵缝对齐的一种拼法，其特点（图3－4）1）整条隧道整体性差因各环之间仅有纵向螺栓连接圆环，管片间无牵连。2）圆环变形大，由于纵向螺栓孔径间隙产生管片位置的变动，使圆环变形量大。3）环面平整度差。由于环缝压密量不一而引起，并使误差累计4）由于环面累计误差存在造成环向螺栓难穿。5）圆环二块管片结缝质量差，易产生喇叭、转角、内弧面不平及管片相对旋转等。三、管片拼装—拼装方法（2）错缝拼装——前后环纵缝错开的一种拼法，有1/2或1/3管片弧长的二种，其特点：（图3－5）1）整条隧道整体性强