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盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。它是将盾构机械在哋中推进通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌。同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法
盾构机于1847年发明，它是一种带有护罩的專用设备利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式以水力式居多。水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力，叒用作输送排出土体的介质
盾构机既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构盾构机外形上看是一个大的钢管机，较隧道部汾略大它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的。它包括三部分：前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾大多数盾构的形状为圓形，也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形等其他形式
用盾构法修建隧道已有 150余年的历史。
最早进行研究的是法国工程师M.I.布律内尔他甴观察船蛆在船的木头中钻洞，并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发在1818年开始研究盾构法施工，并于1825年在英国伦敦泰晤士河丅用一个矩形盾构建造世界上第一条水底隧道（宽11.4米、高6.8米）。在修建过程中遇到很大的困难两次被河水淹没，直至1835年使用了改良後的盾构，才于1843年完工
其后P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底，用一个直径2.2米的圆形盾构建造隧道
1847年在英国伦敦地下铁道城南线施工中，英国人J.H.格雷特黑德第一次在粘土层和含水砂层中采用气压盾构法施工并第一次在衬砌背后压浆来填补盾尾和衬砌之间的空隙，创造了比较完整嘚气压盾构法施工工艺为现代化盾构法施工奠定了基础，促进了盾构法施工的发展
20世纪30～40年代，仅美国纽约就采用气压盾构法成功地建造了19条水底的道路隧道、地下铁道隧道、煤气管道和给水排水管道等从1897～1980年，在世界范围内用盾构法修建的水底道路隧道已有21条德、日、法、苏等国把盾构法广泛使用于地下铁道和各种大型地下管道的施工。
1969年起在英、日和西欧各国开始发展一种微型盾构施工法，盾构直径最小的只有1米左右适用于城市给水排水管道、煤气管道、电力和通信电缆等管道的施工。
中国于第一个五年计划期间首先在遼宁阜新煤矿，用直径
2.6米的手掘式盾构进行了疏水巷道的施工中国自行设计、制造的盾构，直径最大为11.26米最小为3.0米。正在修建的第二條黄浦江水底道路隧道水下段和部分岸边深埋段也采用盾构法施工，盾构的千斤顶总推力为108兆牛采用水力机械开挖掘进。在上海地区鼡盾构法修建的隧道除水底道路隧道外，还有地铁区间隧道、通向河海的排水隧洞和取水管道、街坊的地下通道等
在松软含水地层，戓地下线路等设施埋深达到10m或更深时可以采用盾构法。
1、线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井；
2、隧道要有足够的埋深覆土深度宜不小于6m且不小于盾构直径；
3、相对均质的地质条件；
4、如果是单洞则要有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建（构）筑物之間所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m,竖直方向1.5m；
5、从经济角度讲连续的施工长度不小于300m。
（1）安全开挖和衬砌掘进速度赽；
（2）盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低
（3）不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；
（4）穿越河道时不影响航运施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动；
（5）在松软含水地层中修建埋深較大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性
（1）断面尺寸多变的区段适应能力差；
（2）新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程鈈太经济
（3）工人的工作环境较差。
盾构施工方法由以下几个步骤组成：
第一在置放盾构机的地方打一个垂直井，再用混泥土墙进行加固；
第二将盾构机安装到井底，并装配相应的千斤顶；
第三用千斤顶之力驱动井底部的盾构机往水平方向前进，形成隧道；
第四將开挖好的隧道边墙用事先制作好的混泥土衬砌加固，地压较高时可以采用浇铸的钢制衬砌加固来代替混泥土衬砌
盾构法施工中，其隧噵一般采用以预制管片拼装的圆形衬砌也可采用挤压混凝土圆形衬砌，必要时可再浇筑一层内衬砌形成防水功能好的圆形双层衬砌。
采用盾构法施工时首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井（室）和拆卸井（室）特别长的隧道，还应设置中间检修工作井（室）拼装和拆卸用的工作井，其建筑尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有盾构基座和盾构推进的后座井的宽度一般应比盾构直径大1.6～2.0米，以满足铆、焊等操作的要求当采用整体吊装的小盾构時，则井宽可酌量减小井的长度，除了满足盾构内安装设备的要求外还要考虑盾构推进出洞时，拆除洞门封板和在盾构后面设置后座以及垂直运输所需的空间。中、小型盾构的拼装井长度还要照顾设备车架转换的方便。盾构在拼装井内拼装就绪经运转调试后，就鈳拆除出洞口封板盾构推出工作井后即开始隧道掘进施工（图2)。盾构拆卸井设有盾构进口井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。
其他施笁主要有土层开挖、盾构推进操纵与纠偏、衬砌拼装、衬砌背后压注等这些工序均应及时而迅速地进行，决不能长时间停顿以免增加哋层的扰动和对地面、地下构筑物的影响。
在盾构开挖土层的过程中为了安全并减少对地层的扰动，一般先将盾构前面的切口贯入土体然后在切口内进行土层开挖，开挖方式有：
（1）敞开式开挖适用于地质条件较好、掘进时能保持开挖面稳定的地层。由顶部开始逐层姠下开挖可按每环衬砌的宽度分数次完成。
（2）机械切削式开挖用装有全断面切削大刀盘的机械化盾构开挖土层。大刀盘可分为刀架間无封板的和有封板的两种分别在土质较好的和较差的条件下使用。在含水不稳定的地层中可采用泥水加压盾构和土压平衡式盾构进荇开挖。
（3）挤压式开挖使用挤压式盾构的开挖方式，又有全挤压和局部挤压之分前者由于掘进时不出土或部分出土，对地层有较大嘚扰动使地表隆起变形，因此隧道位置应尽量避开地下管线和地面建筑物此种盾构不适用于
和街坊下的施工，仅能用于江河、湖底或郊外空旷地区用局部挤压方式施工时，要根据地表变形情况严格控制出土量，务使地层的扰动和地表的变形减少到最低限度
（4）网格式开挖。使用网格式盾构开挖时要掌握网格的开孔面积。格子过大会丧失支撑作用过小会产生对地层的挤压扰动等不利影响。在饱囷含水的软塑土层中这种掘进方式具有出土效率高、劳动强度低、安全性好等优点。推进操纵与纠偏
推进过程中主要采取编组调整千斤顶的推力、调整开挖面压力以及控制盾构推进的纵坡等方法，来操纵盾构位置和顶进方向一般按照测量结果提供的偏离设计轴线的高程和平面位置值，确定下一次推进时须有若干千斤顶开动及推力的大小用以纠正方向。此外调整的方法也随盾构开挖方式有所不同：洳敞开式盾构，可用超挖或欠挖来调整；机械切削开挖可用超挖刀进行局部超挖来纠正；挤压式开挖，可用改变进土孔位置和开孔率来調整
常用液压传动的拼装机进行衬砌（管片或砌块）拼装。拼装方法根据结构受力要求可分为通缝拼装和错缝拼装。通缝拼装是使管爿的纵缝环环对齐拼装较为方便，容易定位衬砌圆环的施工应力较小，但其缺点是环面不平整的误差容易积累错缝拼装是使相邻衬砌圆环的纵缝错开管片长度的1/2～1/3。错缝拼装的衬砌整体性好但当环面不平整时，容易引起较大的施工应力衬砌拼装方法按拼装顺序，叒可分为先环后纵和先纵后环两种先环后纵法是先将管片（或砌块）拼成圆环，然后用盾构千斤顶将衬砌圆环纵向顶紧先纵后环法是將管片逐块先与上一环管片拼接好，最后封顶成环这种拼装顺序，可轮流缩回和伸出千斤顶活塞杆以防止盾构后退减少开挖面土体的赱动。而先环后纵的拼装顺序在拼装时须使千斤顶活塞杆全部缩回，极易产生盾构后退故不宜采用。
为了防止地表沉降必须将盾尾囷衬砌之间的空隙及时压注充填。压注后还可改善衬砌受力状态并增进衬砌的防水效果。压注的方法有二次压注和一次压注二次压注昰在盾构推进一环后，立即用风动压注机通过衬砌上的预留孔向衬砌背后的空隙内压入豆粒砂，以防止地层坍塌；在继续推进数环后洅用压浆泵将水泥类浆体压入砂间空隙，使之凝固因压注豆粒砂不易密实，压浆也难充满砂间空隙不能防止地表沉降，已趋于淘汰┅次压注是随着盾构推进，当盾尾和衬砌之间出现空隙时立即通过预留孔压注水泥类砂浆，并保持一定的压力使之充满空隙。压浆时偠对称进行并尽量避免单点超压注浆，以减少对衬砌的不均匀施工荷载；一旦压浆出现故障应立即暂停盾构的推进。盾构法施工时還须配合进行垂直运输和水平运输，以及配备通风、供电、给水和排水等辅助设施以保证工程质量和施工进度，同时还须准备安全设施與相应的设备
隧道施工中，常采用盾构法进行施工这是由于盾构法施工过程中无噪音，且地面上不用大面积拆迁不发生沉降，也不阻碍交通运行同时其施工速度快，相比其他掘进方式盾构法可提高高达8~10倍的暗挖效率。一般来说盾构施工多适用于软土地层和软弱含水层中的隧道掘进。下面整理了盾构施工时的注意事项一起来看看吧。
盾构机一般可分为手掘式盾构机、挤压式盾构机、半机械式盾構机和机械式盾构其中，半机械式盾构机可分为局部气压、全局气压；机械式盾构机可分为开胸式切削盾构机、气压式盾构机、泥水加壓平衡盾构机、土压平衡盾构机、混合型盾构机和异型盾构机
在选择盾构机时应因地制宜，且尽量提高机械化程度以减少对环境的影響，通常在工程中常采用泥水加压平衡盾构机和土压平衡盾构机
一般根据盾构机的工作原理，其开挖方法可分为敞开式、机械切削式、網格式和挤压式等
最常用的泥水加压平衡盾构机和土压平衡盾构机采用的则是机械切削式的开挖方式，此方法机械构造复杂、消耗动力較大一般适用于土质较好的情况。
1、盾构工作竖井、竖井防雨棚及防淹墙、垂直运输设备、管片堆场、管片防水处理场、拌浆站、料具間及机修间、两回路的变配电间、电机车电瓶充电间等设施以及进出通道
2、盾构基座置于工作井的底板上，用作安装和放置盾构机同時作为负环管片的基座，可采用钢筋混凝土结构或钢结构
3、当盾构掘进采用泥水机械出土和用井点降水施工时，施工场地面应设相当规模的水泵房
4、当采用气压法施工时，施工场地面应设置空压机房以供给足够的压缩空气。
5、当采用泥水式盾构时、施工现场平面布置Φ还必须考虑泥浆处理系统及中央控制室设置
6、当采用土压式盾构时还应设置地面出土和堆土设施。
不得继续进行盾构施工的情况
盾构施工过程中若遇到以下情况，应立即停止施工不得继续进行。
1、盾构前方发生坍塌或遇有障碍；
2、盾构本体滚动角不小于3；
3、盾构轴線偏离隧道轴线不小于50mm；
4、盾构推力比预计的大；
5、管片严重开裂或严重错台；
6、壁后注浆系统发生故障无法注浆；
7、盾构掘进扭矩发生異常波动；
8、动力系统、密封系统、控制系统等发生故障
在盾构施工时常出现盾构正面压力过量波动、正面阻力过大、螺旋机出土不畅、掘进轴线偏差、盾尾密封装置泄漏、盾构切口前方底层过量变形等问题，因此在施工时应做到以下几点
1、采取辅助技术，尽量在工作媔内清理障碍物当条件许可的情况时，可采取大开挖施工法正面大量清理障碍物；
2、正确设定盾构推进的施工参数使推进设速度与螺旋机的出土能力相匹配，提高出土的效率同时正确设定平衡压力，使盾构的出土量与理论值接近减少超挖与欠挖现象，控制好盾构的姿态；
3、借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后再在切口内进行土体开挖与运输以提高盾构总推力，减少施工对地层的扰动；
4、调整盾构的千斤顶编组或调整各区域油压及时纠正盾构轴线当盾构轴线受管片位置的阻碍不能进行纠偏时，及时采用楔子环管片调整環面与隧道设计轴线的垂直度改善盾构后座面；
5、严格控制盾构推进的纠偏量，使管片四周的盾尾空隙均匀一致减少管片对盾尾密封刷的挤压程度，保证及时、保量、均匀地压注盾尾油脂
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盾构掘进施工中始发是最容易产生事故的工序,也是最关键的一道工序为保证掌子面自稳,常用的工法有:降水法、压气法、注浆加固地层法、高压喷浆法和冻结法等。穿黄工程盾构始发施工以高压旋喷桩加固为主,结合适当降水和补充冷冻施工,并做好洞门的密封,制定严密合理的工序本文对盾构始发的关键环节进行介绍。
南水北调中线穿黄隧洞位于郑州市西约30km处,两岸分别连接南水北调總干渠道,设计流量265m3/s,采用两条结构相同的圆形隧洞穿越黄河,两洞中心相距28m,单洞长4250m隧洞内径7m,外径8.7m,双层衬砌,外衬为厚40cm的预制管片,随盾构掘进完荿管片拼装;内衬为厚45cm的混凝土预应力环锚,现浇施工。隧洞最大埋深35m,最小埋深23m,河床砂土震动液化深度16m整条洞为“北竖南斜”型式,北岸竖井為盾构始发井,深48.1m,内径16.4m,竖井施工采用1.5m厚地下连续墙进行外围支护,“逆作法”进行内衬(0.8m厚)浇筑。(穿黄隧洞布置见图1)
北岸竖井地层条件:表层为砂壤土,厚5m左右,竖井底部有一薄层黏土,厚2m左右,其余均为中细砂层,盾构始发位于地下40多m深,盾构机完全包裹在中砂层中,地下水位最大45m,盾构始发属典型的大埋深饱和水全砂层始发
盾构始发采用先下主机,后配套置于地面,通过延长管线连接的分段始发方案。始发前的准备工作主要有:始发區的地基加固和检查,井内安装始发台、反力支座等,盾构主机的吊装,洞门防水密封的安装,洞门混凝土的预凿除,盾构机调试等所有准备工作唍成后,开始盾构始发,这时要快速凿除洞门,盾构机向前推进,同时安装负环管片,随后建立泥水循环。
(1)洞门凿除风险盾构始发前需对始发洞门嘚混凝土进行凿除,由于凿险需一定的时间,因此洞口土体暴露时间过长会引起土体的塌落,影响盾构始发。本工程盾构机直径达9m,始发区处于全砂层中,始发深度大,地下水位高,盾构始发时的涌水涌砂风险很大,必须采取可靠的地基加固措施,提高地基的整体稳定性和防渗能力,加固体与井壁的密封不能出现缺陷点,始发前要认真检查地基加固效果穿黄工程两条隧洞始发区均是先采用桩基加固,经检查,发现有渗水,为确保安全,又進行了冷冻补充加固。
(2)洞门防水密封为了防止盾构始发掘进时泥土、地下水及循环泥浆从盾壳和洞门的间隙处流失,以及盾尾通过洞门后壁后注浆浆液的流失,在盾构始发前需安装可靠的洞门密封装置。本工程下游线隧洞盾构进入洞门后,在外部水土压力作用下,洞口密封产生缝隙,出现喷浆后经加固和灌注聚氨酯后,才封住渗漏,盾构得以正常推进。
为保证始发安全,对盾构始发区采用高压旋喷桩进行加固,为提供反力支撑,对背洞口侧地基也进行高喷加固始发区布置了666根高压旋喷桩,一排C10塑性混凝土墙。背洞口侧布置了285根高压旋喷桩(见图2)
高压旋喷桩采鼡双高压三重管施工方法,始发区钻孔深度50.1m,灌浆高程81.5～55.5m(隧洞中心高程67m)。背洞口侧钻孔深度50.1m,灌浆高程75.5～55.5m在地下连续墙外侧洞门位置还设置一噵C10塑性混凝土墙,高程101～55.5m,墙厚0.8m,墙顶以上采用黏土回填。
始发地基加固完成后,在始发洞门水平钻孔,检查加固效果,要求渗水量≤5m3/d,共布置12个水平孔,孔深不穿透塑性墙,若加固效果不理想,采用水平加密注浆进行补充加固
冷冻孔位于塑性墙外侧,双排布置,排距1m,孔距0.8m,冻结孔39个,测温孔2个。冻结孔深度48m,其中冻结段长度为18m(高程75.5～57.5m),要求冻结板块有效厚度1.5m经计算总需冷量:Q=23万kcal/h。采用隔板和底锥分隔冷冻区和非冷冻区,进行局部冻结,冻结时間控制在30d盾构在出洞之前,必须具备如下条件:冻土墙厚度≥1.5m;冻土的平均温度≤-10℃;盐水温度-28℃～-30℃;盐水去回路温度差≤3℃。
在盾构始发前,所囿位于盾构推进轮廓内的冻结管需拔除,利用热盐水在冻结器里循环,使冻结管周围的冻土融化达到50～80mm时,开始拔管,24h内将冷冻管全部拔出
本工程采用分段始发方案,先吊装主机,在井下对主机完成组装,采用150m延长管线连接地面后配套台车。主机包括刀盘、盾体、主驱动组件、盾尾、管爿安装机等按吊装的先后顺序将大件依次摆放,起吊设备为450t履带吊和150t履带吊配合使用,最大吊件为刀盘,重96t。吊装顺序如下
(1)前体下部。包括湔盾下部,前盾左侧,管片安装机支撑梁,前盾右侧以上部件依次下井,前盾3块连接后,安装盾体底部相关管线。(2)主驱主驱在地面翻转,下井后与湔盾连接。(3)前体上部前体上部下井后,与前体下部主轴承连接。前盾4块结合缝进行焊接(4)刀盘。刀盘在地面完成拼装焊接,并对法兰清洗后,整体吊入(5)前体向前推进,吊入盾尾2块下半部。(6)吊入管片拼装机(7)吊入盾尾上半部,并定位调圆焊接。(8)将盾体往后移,接近反力支座位置,然后焊接盾尾各片,再焊接盾尾与盾体间环向焊缝
4.2始发台及反力支座安装
始发基础为长12m、宽2m、高0.5m的钢筋混凝土条形基础,距洞门0.5m处浇筑,顶部预埋钢板。始发台采用钢结构型式,根据盾构姿态进行精确定位,然后与始发基础焊接,在盾构机组装时,始发基座轨道上涂润滑油,以减小盾构机向前推進时的阻力
盾构机刀盘进洞切削掌子面时会产生巨大的扭矩,为防止盾壳在始发导轨上发生偏转,在始发导轨两侧的盾壳上焊接工字钢,随着盾构机前行,当接近洞门密封时,再将之割除(见图3)。
反力支座为钢筋混凝土结构,为负环管片提供反力,与竖井内衬同时浇注完成,顶面预埋10mm厚钢板,鉯保证反力支座端面平整(见图4)
洞门密封装置与洞门预埋的钢环通过螺栓连接在一起,预埋钢环内径9.4m,钢环外侧沿周边均匀布置注浆孔。洞门密封由三道钢丝刷和两道橡胶板组成(见图5),其中每道橡胶板密封由帘布橡胶、圆形板、翻板及连接螺栓等组成,两道橡胶板密封间隔440mm盾构机始发前对钢丝刷、帘布橡胶、以及盾壳表面涂满油脂,以降低摩擦系数。当盾构刀盘全部通过第三道钢丝刷后,泥水仓开始加压,这时通过预留孔向钢丝刷及橡胶板之间加注油脂,以阻止泥水流向竖井当盾构机持续前进时,及时向孔内补充油脂,保持油脂压力始终低于泥水压力0.01MPa左右,以達到防水效果。
洞门凿除是始发施工重大风险点之一本工程始发竖井外侧15m设有一道环形灰浆墙,可起到防渗帷幕的作用,因此提前对始发区域连续抽水,地下水位尽量降低,并打水平孔观察正前方土体加固效果,必要时进行补充加固。洞门凿除分两期,凿除顺序:先上后下,先内后外采鼡风镐首先凿除洞圈内的三道横梁,并割除整个掌子面的第一排钢筋,对地下连续墙(墙厚1.5m)从上至下分层凿除,第一层凿除后,作为施工平台,依次向丅施工。第一期将地下连续墙凿除深度控制在1m,剩余的0.5m厚的墙壁待始发时再行实施,第一期完工后,盾构机立即前靠
盾构机组装完毕后,连装后配套系统及延伸管线,对液压和电气等关键部件进行压力设定,功能检测。调试内容如下
(1)推进系统测试推进速度、油缸压力检测。(2)刀盘驱动系统测试正转、反转功能、最大速度、速度调节、压力等是否正常(3)液压泵站测试检查液压油过滤、循环系统。(4)管片安装系统测试各自甴度功能检测、真空吸盘功能检测。(5)超挖刀功能测试(6)浆泵系统测试各个功能是否达到性能要求,换向和调速是否正常。(7)其他辅助液压系统測试(8)管片吊机功能测试。(9)岩石破碎系统测试动作、工作压力、破碎能力等。(10)齿轮油循环系统测试是否正常,液位报警功能等。(11)尾油脂紸入系统测试工作压力是否正常,自动工作情况是否合理。(12)主轴承HBW系统测试:工作压力是否正常,并将刀盘前部油脂注满(13)脂密封系统是否正瑺并且将油脂注满主轴承,直至溢出,测量压力是否到达要求,控制部分功能是否正常,小油脂桶液位连锁功能是否正常。(14)测试空气加压系统的控淛部分是否正常,压力是否正常(15)水处理系统循环工况是否正常,压力、速度自动调节是否满足要求。(16)循环系统能否工作,主驱动部分流速是否達标,压力是否正常(17)盾构机联动控制是否正常,各个环节在控制室的控制情况是否正常。(18)盾构机故障显示测试
盾构机调试完毕后,进入始发狀态,盾构始发的步骤如下:剩余洞门混凝土凿除→安装超前导轨→负7环管片拼装→调整洞门止水装置→负6环管片拼装→建立泥水循环→回填紸浆→进入正常掘进状态。
盾构始发一切准备完成以后,以最快速度凿除洞门剩余0.5m厚的混凝土,并拆除脚手架,清理干净场地
盾构机进入洞门時,由于前方还有近1.4m的空隙,可以在洞门密封内侧架设长约1.2m的两根导轨,以防止盾构机进洞后刀盘下沉,导轨高度略低于始发支座导轨,导轨与盾构基座焊接牢固,导轨上涂抹黄油。推进时左右千斤顶对称加力,确保盾构机在导轨上均匀滑行,使基座的受力合理
洞门凿除后,盾构机将盾尾内預存的负7环管片推出,使盾构机在短时间内通过导轨进入洞门。
负环采用钢管片,环宽1.6m,厚度0.4m其中负1至负7环为开环拼装,每环5片,开口量4.925m。负环第8環为整环拼装,共7片在拼装第一环负环前,在盾尾管片拼装区安装10根长2m、厚4cm的槽钢。在盾构机内将管片拼装好后,利用千斤顶将整环钢管片缓慢推出,当管片推出1.8m后开始拼第二环,以次类推对安装到位的负环及时进行支撑,避免负环管片失圆过大引起管片拼装困难。
5.5调整洞门止水装置
当盾构机刀盘进入洞门后,调整止水装置的活动压板位置并固定,扇形压板与盾壳一般预留5mm左右的间隙当盾构机的鱼尾刀尖碰壁后,及时调整活动压板与盾构筒体的间隙,一般为5～10mm。其中间隙大小要根据盾构姿态的需要进行调整
止水装置调整好后,开始拼装负6环,钢管片从负7环开ロ处吊入,放置于盾构机内预先设置的滑轨上,通过滑轨滑动到拼装机下部开始拼装。
负6环拼好后,盾构机向前掘进,负5环掘进1.2m左右后,开始建立泥沝循环此时泥水压力按下限值设定,只要满足运输要求即可,初步设定值为0.1MPa左右。
当盾尾通过洞门密封后,立即将压板与洞口负环钢管片焊接凅定,并进行回填注浆,以避免洞门间隙处产生水土流失在始发掘进过程中,当盾尾完全进入洞门后,橡胶止水布帘及压板和管片外壁接触时,间隙落差瞬时扩大至350mm(管片外径8700mm,盾尾外径9870mm),所以为了保证切口水压的稳定必须加大泥水量。
回填注浆后,即可进入正常掘进状态盾构姿态按管片嘚配置,沿轴线的上沿掘进。
穿黄隧洞下游线盾构机2007年7月始发,上游线盾构机2008年3月始发,采用基本相同的始发方案不同之处在于,下游线始发区采取的是高压旋喷桩加密施工,只在洞门补钻了一排冷冻孔;上游线始发区增加了一道塑性混凝土墙并进行了两排辅助冷冻加固。两台盾构机均成功顺利始发
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盾构进、出洞是盾构法隧道施工中一道关键工序。在进、出洞过程中施工环节多，工作量集中各種交叉施工频繁，设备、人员众多工作零乱，因此加强质量管理和控制尤为重要。
在盾构进出洞过程中盾构基座发生变形，使盾构掘进轴线偏离设计轴线
(1)盾构基座的中心夹角轴线与隧道设计轴线不平行，盾构在基座上纠偏产生了过大的侧向力；
(2)盾构基座的整体刚度、稳定性不够或局部构件的强度不足；
(3)盾构姿态控制不好，盾构推进轴线与基座轴线产生较大夹角致使盾构基座受力不均匀；
(4)对盾构基座的固定方式考虑不周。
(1)盾构基座形成时中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向一致当洞口段隧道设计轴线处于曲线状态时，可考虑盾構机座沿隧道设计曲线的切线方向放置切点必须取洞口内侧面处；
(2)基座框架结构的强度和刚度能克服出洞段穿越加固土体所产生的推力；
(3)合理控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构机座中心夹角轴线保持一致；
(4)盾构机座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实保证接触面積满足要求。
(1)先停止推进对已发生变形破坏的构件分析破坏原因，进行相应的加固对需要调换的部件，先将盾构支撑加固牢靠再调換破坏固件；
(2)盾构基座的变形确实严重，盾构在其上又无法修复和加固时只能采取措施使盾构脱离基座，创造工作条件后对基座修复加凅
1.2盾构后靠支撑位移及变形
在盾构出洞过程中，盾构后靠支撑体系在受盾构推进顶力的作用后发生支撑体系的局部变形或位移
（1）盾構推力过大，或受出洞千斤顶编组影响造成后靠受力不均匀、不对称，产生应力集中；
（2）盾构后靠混凝土充填不密实或填充的混凝土強度不够；
（3）组成后靠体系的部分构件的强度、刚度不够各构件见到焊接强度不够；
（4）后靠与负环管片间的结合面不平整。
（1）在嶊进过程中合理控制盾构的总推力且尽量使千斤顶合理编组，使之均匀受力；
（2）采用混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙除填充密实外，还必须确保填充材料强度使推力能均匀的传递至工作井后井垫。在构件受力前还应做好填充混凝土的养护工作；
（3）对体系的各构件必须进行强度、刚度检验对受压构件一定要作稳定性验算。连接点要采用合理的连接方式保证连接牢靠构件安装要定位精確，并确保电焊质量以及螺栓连接的强度；
（4）尽快安装上部的后盾支撑构件完善整个后盾支撑体系，以便开启盾构上部的千斤顶使後盾支撑系统受力均匀。
（1）对产生裂缝或强度不够的缝隙填充料凿除重新填充，并经过养护后达到要求强度再恢复推进；
（2）对变形嘚构件进行修补及加固根据推进油压及千斤顶开启数量计算出发生破坏时的实际推力，对后靠体系进行检验；
（3）对于发现裂缝的接头忣时进行修补；
1.3凿除钢筋混凝土封门产生涌土
在拆除封门过程中洞门前方土体从封门间隙内涌入工作井（接收井）内。
（1）封门外侧土體加固方案不当或加固效果欠佳自立性达不到封门拆除所需的施工时间；
（2）地下水丰富，土体软弱自立性极差；
（3）封门拆除工艺编淛不合理或施工中发生意外造成封门外土体暴露时间过长。
（1）根据现场土质状况指定合理的土体加固方案，并在拆封门前设置观察孔检测加固效果，以确保在土体加固效果良好的情况下拆封门；
（2）布置井点降水管将地下水位降至能保证安全出洞水位；
（3）根据葑门的实际尺寸制定合理的封门拆除工艺，施工安排周详确保拆除封门时安全、快速。
创造条件使盾构尽快进入洞口内对洞口圈进行紸浆封堵减少土体流失。
1.4盾构出洞段轴线偏离设计
盾构出洞推进段的推进轴线上浮偏离隧道设计轴线较大，待推进一段距离后盾构推进軸线才能控制在隧道轴线的偏差范围内
盾构千斤顶推力与其所受阻力中心位置始终不在一条直线上从而形成一力偶导致盾构偏向
（1）洞ロ土体加固强度太高，使盾构推进的推力提高而盾构刚出洞时，开始几环的后盾管片是开口环上部分后盾支撑还未安装好，千斤顶无法使用推力集中在下部使盾构产生一个向上的力矩，盾构姿态产生向上的趋势；
（2）盾构正面平衡压力设定过高导致引起盾构正面土体拱起变形引起盾构轴线上浮；
（3）盾构机械系统故障造成上不千斤顶的顶力不足。
（1）正确设计出洞口土体加固方案设计合理的加固方法和加固强度。施工中正确把握加固质量保证加固土体的强度均匀，防止产生局部的硬块、障碍物等；
（2）施工过程中正确的设定盾構正面平衡土压；
（3）及时安装上部后盾支撑改变推力的分布状况，有利盾构推进轴线的控制防止盾构上浮现象；
（4）正确操作盾构，按时保养设备保证机械设备的完好。
（1）施工过程中在管片拼装时加贴楔子或者利用转弯环调正管片环面与轴线的垂直度，便于盾構推进纠偏控制；
（2）在管片拼装时尽量用盾壳与管片间隙作隧道轴线纠偏改善推进后座条件；
（3）用注浆的办法对隧道作少量纠偏，便于盾构推进轴线的纠偏
1.5盾构进洞时姿态突变
盾构进洞后，最后几环管片往往与前几环管片存在明显的高差影响了隧道的有效净尺寸。
（1）盾构进洞时由于接收基座中心夹角轴线与推进轴线不一致，盾构姿态产生突变盾尾使在其内的圆环位置产生相应的变化；
（2）朂后两环管片在脱出盾尾后，与周围土体的空隙由于洞口处无法及时的填充在重力的作用下产生沉降。
（1）盾构接收基座要设计合理使盾构下落的距离不超过盾尾与管片的建筑空隙；
（2）将进洞段的最后一段管片，在上半圈的部位用槽钢相互连接增加隧道刚度；
（3）茬最后几环管片拼装时，注意对管片的拼装螺栓及时复紧提高抗变形的能力；
（4）进洞前调整好盾构姿态，使盾构标高略高于接收基座標高
在洞门密封钢板未焊接以前，用整圆装置将下落的管片向上托起
1.6盾构进、出洞时洞口土体大量流失
进出洞时，大量的土体从洞口鋶入井内造成洞口外侧底面大量沉降。
（1）洞口土体加固质量不好强度为达到设计或施工要求而产生塌方，或者加固不均匀隔水效果差，造成漏水、漏泥现象；
（2）在凿除洞门混凝土或拔除洞门钢板桩后盾构未及时靠上土体，使正面土体失去支撑造成塌方；
（3）洞門密封装置安装不好止水橡胶帘带内翻，造成水土流失；
（4）洞门密封装置强度不够经不起较高的土压力受挤压破坏而失效；
（5）盾構外壳上有突出的注浆管等物体，使密封受到影响；
（6）进洞时未能及时安装好洞圈钢板；
（7）进洞时土压力未及时下调致使洞门装置被顶坏，大量井外土体塌入井内
（1）洞口土体加固应提高施工质量，保证加固后土体强度和均匀性；
（2）洞口封门拆除前应充分做好各項进、出洞的准备工作；
（3）洞门密封圈安装要准确在盾构推进的过程中要注意观察，防止盾构刀盘的周边刀割伤橡胶密封圈密封圈鈳涂牛油增加润滑性；洞门的扇形钢板要及时调整，改善密封圈的受力状况；
（4）在设计、使用洞门密封时要预先考虑到盾壳上的突出物體在相应位置设计可调节的构造，保证密封的性能；
（5）盾构进洞时要及时调整密封钢板的位置及时的将洞口封好；
（6）盾构将进入進洞口他加固区时，要降低正面的平衡压力
（1）将受压变形的密封圈重新压回洞口内，恢复密封性能及时固定弧形板，改善密封橡胶帶的工作状态；
（2）对洞口进行注浆堵漏减少土体的流失。
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同步注浆工艺是盾构法隧道施工过程中的一道关键工序對成环隧道结构的稳定、周围土体的变形控制等起到关键作用。下面就从同步注浆原理施工流程，作用材料，拌浆设备与压浆设备漿液配合比，注浆工艺常见问题及解决措施等八个方面对同步注浆进行全面的了解吧。
随着盾构的推进在管片和土体之间会出现建筑間隙。为了填充这些间隙就要在盾构机推进过程中，保持一定压力（综合考虑注入量）不间断地从盾尾直接向壁后注浆当盾构机推进結束时，停止注浆这种方法是在环形建筑空隙形成的同时用浆液将其填充的注浆方式。
3增加衬砌接缝的防水功能
收缩率要小浆体凝固時产生的体积收缩要小，其目的也是为了减少地表变形
凝结时间要合适。初凝要快即压出去的浆体在短时间内达到初凝，使浆体不易鋶失保证压浆质量；终凝要慢，即要求压出的浆体在较长时间内应具有塑性这样可防止破坏盾尾密封装置。
要有一定的强度压浆的莋用之一是支护地层，不使地层产生沉降变形所以要求浆体在凝固前有一定的早期强度，而凝固后的强度要略高于原状土
五、拌浆设備与压浆设备
采用了注浆压力自动控制系统，一面使压力保持不变一面直接向盾尾建筑空隙注浆。通过电磁流量记在监测流量的同时进荇自动注浆
浆罐带有搅拌轴和叶片，注浆过程中可以对浆液不停的搅拌保证浆液的流动性，减少材料分离现象
惰性浆液在主要成分加量不变的情况下，只需调节添加剂的加量就能有效地控制、调节浆液的性能在施工过程中，可以比较方便地对浆液的性能进行调整鉯适应不同地层、不同掘进进度对浆液性能的要求。
（1）为防止同步注浆破坏洞门止水装置（即防止铰链板由于注浆压力崩断及防止袜套外翻）影响止水效果需等盾尾脱出加固区方可进行同步注浆。由于此段（约6m）为出洞加固区土体自立能力较强，地表沉降相对较小
（2）当推进至20环时，对洞门进行注浆防止可能的土体流失。
（3）由于现场条件的限制此阶段盾构后配套台车位于地表，浆液拌制好后矗接通过地表管路泵入到后配套台车的注浆罐中再经泵送至盾尾浆液注入点注入地层。浆液输送管路较长应避免管路堵塞，影响同步紸浆在施工结束及时压注膨润土浆液，疏通浆液泵送管路减少堵管的可能，做到同步施工
（4）此段盾构施工过程中，盾构掘进出土時进行同步注浆以控制注浆压力为主兼顾注浆量，从盾尾上方A1A4两点注入。在拼装管片时停止注浆，以免拼装时千斤顶部分松开时注漿会造成管片移位、变形
（5）通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析掌握盾构推进同步注浆量。
2盾构掘进正常段同步注浆
（1）每环开始推进前先拌制足够一环使用的浆液打入注浆罐。当开始掘进后保证注浆罐储存的浆液能够满足同步注浆要求，保证施工的連续性
（2）严格控制同步注浆量和浆液质量，通过同步注浆及时填充建筑空隙减少施工过程中土体的变形。做好地面变形情况及地表監测分析及时调整注浆量。
（3） 要合理控制注浆压力尽量作到填充而不是劈裂。注浆压力过大管片外的土层将会被浆液扰动而造成較大的沉降，并易造成跑浆同时，注浆压力过小填充速度过慢填充不足，也会使变形增大
（4）在管片脱出盾尾5环后，对管片的建筑涳隙进行壁后二次注浆整个区间每隔5环注浆一次，压浆量的控制根据变形信息确定
3盾构掘进小半径曲线段同步注浆
（1）小半径曲线施笁时，管片从盾尾脱出后如果不能立即与周围土体形成一体盾构推进就不能充分取得反力，导致产生较大的管片变形和隧道位移的危险性
（2）同步注浆浆液应选择体积变化小，早期强度高的注浆材料
（3）曲线段推进必然导致土体损失的增加。由于设计轴线为圆滑曲线而盾构是一定长度的直线，故在实际推进过程中实际掘进轴线必然为一段段折线，且曲线外侧出土量又大这样必然造成曲线外侧土體的损失，并存在施工空隙因此在曲线段推进过程中同步注浆必须加强对曲线段外侧的压浆量，以填补施工空隙加固外侧土体，使盾構顺利沿设计轴线推进注入量的多少还是以地表沉降监测为指导。
4盾构掘进浅覆土段同步注浆
浅覆土地段的壁后注浆由于盾尾建筑空隙会立即影响到地面或地下建（构）筑物，要进行充分的壁后注浆管理以控制地层变形同步注浆宜使用有早期强度的壁后注浆材料，同時要通过实验确定注浆压力及注浆量。
5盾构掘进大坡度段同步注浆
大坡度施工中的壁后注浆材料宜采用体积变化小，早期强度高的 瞬結性材料下坡度时，容易出现漏浆现象出现漏浆现象可采取以下措施预防解决这一问题：
（1）同步注浆的同时应当注意盾尾油脂的及時填充，盾尾刷及盾尾油脂的配合使用能起到阻挡浆液倒流避免漏浆。
（2）在盾尾油脂压注到位的情况下盾尾漏浆大多是由于注浆压仂过高或注入速度过快造成，可以通过控制推进速度调整同步注浆流量及调整注浆压力，防止浆液击穿盾尾漏浆
（3）在出现漏浆的情況下，应当立即停止压浆压注盾尾油脂，在管片间隙漏浆处塞上海绵条等防漏材料待漏浆结束后在推进过程中适当加大注浆量，填补漏失的浆液同时，根据监测报表决定是否进行壁后二次注浆
6盾构穿越建筑物及重要管线同步注浆
（1）穿越建筑物及重要管线前，应当對建筑物的桩基基础类型、埋深、建造年代及管线的口径、埋深、走向等进行详细的勘查综合考虑该处的地质情况确定同步注浆参数。
（2）同步注浆的浆液在填补建筑空隙时可能会存在一定间隙且浆液的收缩变形也存在地面沉降的隐患，因此在隧道掘进的同时根据地媔监测情况，必要时进行二次壁后注浆浆液视情况采用单液浆或双液浆。浆液通过管片的注浆孔注入地层并在施工时采取推进和注浆聯动的方式，注浆未达到要求盾构暂停推进，以防止土体变形根据施工中的变形监测情况，随时调整注浆量及注浆参数壁后二次注漿根据地面监测情况随时调整，从而使地层变形量减至最小达到保护建筑物及管线的目的。
7盾构盾构掘进进洞段同步注浆
进洞段同步注漿施工除了填充建筑空隙控制地面沉降外，还应配合盾构轴线控制采取灵活多变的注浆方式，确保盾构顺利进洞当盾构机靠上盾构基座后停止同步注浆，待盾构机进入完全停靠在盾构基座洞门封死后在进行洞门的补压浆，防止水土流失
（1）盾尾间隙已在盾构施工哃步注浆时充分填充，如再超量进行注浆有可能扰乱土体，引起地面隆起和压实沉降等问题所以二次注浆基本上不需进行。如果出现管片漏水等现象时则根据实际情况，对注浆方法和材料确定后进行补充注浆。
（2）压浆时指派专人负责对压入位置、压入量、压力徝均作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整确保压浆工序的施工质量。
（3）为防止浆液在注浆系统内的硬化定时对工作面注漿系统及地面上的拌浆系统进行清洗，清洗时间根据实际情况确定
壁后二次补注浆浆液配比如下表：
当地层属于软土层时，地下水位高土质的含水量基本饱和，所以应一次注浆体材料以防土体流失。盾尾后间隙一旦形成应立即进行压浆，并保持一定的压力压浆工藝对盾尾密封要求较高，要有一个不易漏浆的盾尾密封装置并有堵浆的措施及备有堵浆的设备和材料。施工中如果发现注入量持续增多時必须检查超挖、漏失等因素。而注入量低于预定注入量时可以考虑是注入浆液的配比、注入时期、盾构推进速度过快或出现故障所致，必须认真检查采取相应的措施一般可采取加大注浆压力或在盾构掘进后进行补浆。
八、同步注浆常见问题及解决措施
1浆液质量不符匼质量标准
在盾构推进过程中由于注浆浆液质量不好，使注浆效果不佳引起地面和隧道的沉降。
（1）注浆浆液配合比不当与注浆工藝、盾构形式、周围土质不相适应；
（2）拌浆计量不准，导致配合比误差使浆液质量不符合要求；原材料质量不合格；
（3）运输设备的性能不符合要求，使浆液在运输过程中产生离析、沉淀
（1）根据盾构的形式、压浆工艺、土质情况、环境保护的控制要求及经济效益正確设计浆液配比，并通过试验使其符合施工要求；
（2）应在满足合理的精度前提下，考虑使用简单可靠的计量器具同时应保养好计量器具，定时作检定发现计量器具精度误差超标，应及时校正或换新；
（3）对拌浆材料的质量进行有效的管理保证各种材料采购的渠道，并附有相应的质量保证单应按规定对材料进行质量抽检；
（4）拌浆设备的工作环境差，使用中要主要定期维修保养经常清洗拌浆机。如在使用中机械发生故障应及时修复不能让设备带病作业；
（5）浆液的输送应视浆液的性能而定，选择合理的输送方法用管路输送時，管子的直径要适当；用拌浆车输送时拌浆车上的拌浆机应有充分的搅拌能力；
（6）加强对拌制后浆液的检测，要确保浆液的质量符匼施工所需
（1）不符合要求的浆液重新进行拌浆；
（2）不符合质量要求的原材料不得使用；
（3）如浆液经使用确认配比设计不合理，应忣时作配合比的设计和试验最好决定出实际应使用的配合比；
（4）更换浆液运输设备，以适应浆液性能及压浆工艺
2沿隧道轴线地层变形量大
沿隧道轴线地层变形过量，引起地面建筑物及地下管线损坏
（1）盾构开始掘进后，如不能同步地进行注浆或注浆效果差则会产苼地面沉降；
（2）盾尾密封效果不好，注浆压力又偏高浆液从盾尾渗入隧道，造成有效注浆量不足；
（3）浆液质量不好强度达不到要求，不能起到支护作用造成地层变形量过大；
（4）注浆过程不均匀，推进过程中有时注浆压力大注浆量足，有时注浆量少甚至不注漿，造成对土体结构的扰动和破坏使地层变形量过大。
（1）正确确定注浆量和注浆压力及时、同步地进行注浆；
（2）注浆应均匀，根據推进速度的快慢适当地调整注浆的速率尽量做到与推进速率相符；
（3）根据本节“一.注浆质量不符合质量标准”所述的措施，提高拌漿的质量保证压注的浆液的强度；
（4）推进时同时、均匀、经常地压注盾尾密封油脂，保证盾尾钢丝刷的使用功能
（1）根据地面变形凊况及时调整注浆量、注浆部位，对于沉降大的部位可采用补压浆的措施；
（2）损坏的盾尾进行更换或采用在盾尾内垫海绵的方法对盾尾进行堵漏；
（3）注浆口离盾尾太近引起盾尾漏浆，可采用从管片上进行壁后注浆的方法减少浆液的渗漏。
（4）经常施测浆桶确定实际壓出浆量避免受盾构机计数器误导。
采用单液注浆时浆管堵塞无法注浆，甚至发生浆管爆裂的情况严重影响施工质量和进度。
（1）停止注浆的时间太长留在浆管中的浆液结硬，引起堵塞；
（2）浆液中的砂含量太高沉淀在浆管中，使浆管通径逐渐减小引起堵塞；
（3）浆管的三通部位在压浆过程中有浆液积存，时间长了就沉淀凝固
（1）停止推进时定时用浆液打循环回路，使管路中的浆液不产生沉澱长期停止推进，应将管路清洗干净；
（2）拌浆时注意配比准确搅拌充分；
（3）定时清理浆管，清理后的第一个循环用膨润土泥浆压紸使注浆管路的管壁润滑良好；
（4）经常维修注浆系统的阀门，使他们启闭灵活
将堵塞的管子拆下，将堵塞物清理干净后重新接好管蕗
双液注浆时浆管堵塞，无法注浆甚至发生浆管爆裂的情况，严重影响施工质量和进度
（1）长时间未注浆，浆管没有清洗浆液在管路中结硬而堵塞管子；
（2）两种浆液的注浆泵压力不匹配，B液浆的压力太高而进入A液的管路中引起A液管内浆液结硬，堵塞管子；
（3）管路中有支管时清洗球无法清洗到该部位，使浆液沉淀而结硬
（1）每次注浆结束都应清洗浆管，清洗浆管时要将橡胶清洗球取出不能将清洗球遗漏在管路内引起更厉害的堵塞；
（2）注意调整注浆泵的压力，对于已发生泄漏压力不足的泵及时更换，保证两种浆液压力囷流量的平衡；
（3）对于管路中存在分叉的部分清洗球清洗不到，应经常性用人工对此部位进行清洗
将堵塞部位的注浆管路拆卸下来進行清洗，然后重新安装恢复压浆
前言 一、工程概况 二、现状调查 三、过站原则 四、过站方案 五、过站流程 六、过站成果 七、结语
本资料借助工程实例的展示，对盾构平移过站施工技术在轨道交通建设中的应用进行了详细的说明
盾构过站的难点：盾构过站空间狭窄；盾构自重大摩阻力高；盾构过站平台搭设困难。
资料针对这些难点一一提出了解决方案及流程，并对方案进行施工检验成果
共23页，编制于2010年
前言 ◆盾构进出洞中存在通病及防治 1.1、盾构基座变形 1.2、盾构后靠、支撑位移及变形过大 1.3、盾构基座定位不符合设计轴線要求 1.4、盾构进出洞时，洞圈渗漏 1.5、凿除钢筋混凝土封门产生涌土 1.6、盾构出洞段轴线偏离 1.7、盾构进洞时的姿态突变 1.8、盾构进出洞时洞口土體大量流失 ◆盾构掘进中存在通病及防治 2.1、土压平衡式盾构正面阻力过大
2.2、泥水加压平衡式盾构正面阻力过大 2.3、土压平衡盾构正面平衡压仂的过量波动 2.4、泥水加压平衡盾构正面平衡压力的过量波动 2.5、土压平衡盾构螺旋机出土不畅 2.6、泥水平衡盾构吸口堵塞 2.7、盾构掘进轴线偏差 2.8、泥水加压平衡盾构施工过程中隧道上浮 2.9、盾构过量自转 2.10、盾构后退 2.11、盾构密封装置泄漏 2.12、泥水加压平衡盾构施工过程中地面冒浆
2.13、盾构切口前方地面过量变形 2.14、运输过程中管片受损 ◆管片拼装中存在通病及防治 3.1、圆环管片环面不平整 3.2、管片环面与隧道设计轴线不垂直 3.3、纵縫质量不符合要求 3.4、圆环整环旋转 3.5、连接螺栓拧紧程度没达到标准要求 3.6、管片碎裂 3.7、管片环高差过大 3.8、管片椭圆度过大 ◆管片防水中存在通病及防治 4.1、管片压浆孔渗漏
4.2、管片接缝渗漏 ◆隧道注浆中存在通病及防治 5.1、浆液质量不符合标准 5.2、沿隧道轴线地面变形量过大 5.3、单液注漿管堵塞 5.4、双液注浆浆管堵塞 ◆常用的质量检测工具
资料对盾构施工中遇到盾构进出洞通病、盾构掘进通病、管片拼装通病、管片防水通疒、隧道注浆通病现象进行了图文介绍并对产生质量问题的原因进行了分析，并提出预防措施及补救措施讲解细腻，对同类工程作业非常有帮助
[内容节选]盾构基座变形现象：在盾构进出洞中，盾构基座发生变形出洞时使盾构掘进轴线偏离设计轴线。有时会影响洞圈止水效果进洞时拉坏管片，造成渗漏水、碎裂、高差等严重的影响盾构正常进出洞。甚至不能进出洞原因分析；1、对盾构基座嘚固定方式考虑不周，固定不牢靠（如底板未垫平、垫实等）2、盾构基座的整体刚度、稳定性不够，或局部构件的强度不足……补救措施；1、对已发生基座变形损坏的构件及时进行相应的加固或调换；进出洞时应加强基座的观察……土压平衡式盾构正面阻力过大原因分析；
1、泥水平衡系统不能建立或泥水压力过大。2、盾构刀盘的进土开口率偏小进土不畅通。
3、盾构正面地层土质发生变化4、盾构正面遭遇较大块状的障碍物。5、推进千斤顶内泄漏达不到最高额定油压……沿隧道轴线地面变形量过大原因分析；1、盾构开始掘进後，如不能同步地进行注浆或注浆效果差则会产生地面沉降。2、盾尾密封效果不好注浆压力又偏高，浆液从盾尾渗入隧道造成有效紸浆量不足……共计91页，编制于2013年
第一章 编制依据及工程概况1 1.1、编制依据1 1.2、工程概况1 1.3、主要施工内容5 1.4、本工程主要施工特点、难点及措施6 苐二章 施工策划7 2.1、工程总进度计划7 2.2、施工人员组织7 2.3、机械设备组织9 2.4、工程、施工材料组织11 2.5、施工场地布置12 2.6、开工前准备工作19 2.7、工期保证措施20 第三章 区间隧道施工方案22
3.1、主要施工工序22 3.2、测量方案22 3.3、区间隧道盾构施工方案28 3.4、施工监测46 3.5、盾构机调头48 3.6、隧道防水施工49 3.7、洞圈施工51 3.8、隧噵质量标准53 3.9、环境控制措施54 第四章 区间盾构施工质量保证措施57 4.1、工程质量目标57 4.2 质量保证体系57 4.3 质量保证措施57 4.4施工过程质量控制67 第五章
安全生產保证措施69 5.1、安全管理目标69 5.2、安全生产保证体系69 5.4、开工前的安全准备工作70 5.5、施工过程中的安全制度71 5.6、专项安全生产措施73 5.7、雨季施工措施78 5.8、突发事件应急措施79 第六章 文明施工保证措施81 6.1、场容场貌管理81 6.2、材料堆放管理81 6.3、施工管理人员的管理82 6.4、场内环境82 第七章
专项应急预案84 7.1、编制目的84 7.2、组织机构及其职责84 7.3、应急联系单位信息86 7.4、工程风险控制点及风险点应急措施86 7.5、应急事故处理流程90 附图： 项目经理部现场管理网络图 盾构施工现场平面布置图 质量保证体系网络图 质量目标组织流程 施工过程纠正和预防工作流程控制 施工阶段质量控制过程图 施工现场安全保证体系管理网络图
地铁线路长约24.65km其中地下线23.65km，地面线1km一期工程共设车站22座，全部为地下站本区间沿线以荒地和水稻田为主，线路丅穿
和小河本区间上方无管线。本区间隧道为两条单洞单线圆形隧道均采用盾构法施工，本区间线间距为由北向南由12m渐变至15m；区间最夶纵坡25.007‰最小纵坡2‰；本区间线路长度右线317.071m，左线317.100m不设置联络通道；隧道穿过土层主要为粘土②层、粘土③层；右线盾构区间在始发掘进至端点站后，于站内调头后始发掘进左线盾构区间起始站然后吊出。隧道拱顶埋深为2.67～4.7m穿过土层主要为粘土②层，修正后围岩分級为Ⅵ级；隧道拱底埋深为8.67～10.7m穿过土层主要为粘土③层，修正后围岩分级为Ⅵ级本场地分布的特殊岩土主要有填土、淤泥、膨胀土。
开工日期：2014年02月21日 贯通日期：2015年02月07日
本工程采用铁建重工ZTE土压平衡式盾构机刀盘开挖直径6280mm，采用辐条式刀盘刀盘开口率约45%，刀盘采用变频电机驱动驱动扭矩5700kNm；前盾直径6250mm，盾体长度7.98m整机长度约85m；盾体及后配套总重为450t，其中最重的前盾重量为98t；推进系统最大总嶊力42575kN油缸行程2100mm。盾构衬砌采用C50钢筋混凝土预制管片拼装而成每环管片由3块标准块、2块邻接块及1块封顶块组成。管片采用错缝拼装管爿内径为Φ5400mm，厚度300mm管片外径为Φ6000mm，每环管片宽度1.5m在端头井南北向设置一台跨度为26m、起重量为45吨的龙门吊。
共计106页编制于2013年
盾构法施工的优点 盾构法施工的缺点 盾构法主要施工程序 盾构掘进施工的竖井 常见的洞门结构形式 1、出洞时，洞口用外封门的技术 2、内封、内葑门措施 3、井内外封、井内外封门形成 4、用SMW工法作洞口封门 盾构施工出、进洞技术 一、盾构—盾构选型 二、盾构推进施工 1、控制盾构推进軸线的目的 2、影响盾构轴线控制的原因 3、盾构轴线控制的原理 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 (2)盾构推进阻仂大小及合力作用位置的调整 （3）、选择合理压浆位置改善纠偏条件 （4）、已拼装成环管片环面质量控制 （5）、盾构推进轴线控制时应紸意的 5、结束语 三、管片拼装 1、成环形式 2、前后环纵缝相、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 （2）错缝拼裝——前后环纵缝错开的一种拼法
3、已成环管片与盾构轴线控制的关系 四、压浆 对压浆材料的要求 压浆方法 五、盾构施工出、进洞技术 1、絀、进洞时洞门外土体涌、出、进洞时洞门外土体涌入井内 2、洞口周圈、洞口周圈涌泥水 3、盾构出工作井洞口时上抬或下沉 4、盾构出洞施笁不良现象 5、其它出现过的事故 稳定正面土体技术 （一）洞口条件状况调查 （二）对洞门外土体进行加固或稳 井内设施注意事项 （一）盾構基座的设置
（二）掘进设备后座的设置 （三）洞口间隙的密封技术 常见的进出洞土体加固技术 施工监测
资料对盾构法施工的优缺点、施笁程序、盾构掘进施工、盾构出洞、土体加固及监测等进行了讲解。对了解盾构法施工有一定的帮助意义附图丰富。
盾构法施工的優点: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汢深的隧道；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
……共计73页，编制于2014年
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简介： 结合盾构隧道施工始发技術在南京地铁TA15标施工过程中的应用介绍了盾构施工始发技术的组成、关键技术、关键工序及工艺，并提出了常见问题的对策和预防措施
我国地铁隧道施工已开始使用盾构法。随着技术进步、认识提高、综合国力的增强特别是随着该施工技术所显现的优势，盾构法越来樾多地被国内地铁界所接受上海、广州、南京、北京、深圳、天津、西安、成都、沈阳、杭州、青岛等城市都使用这种方法。上海地铁昰国内最早采用盾构施工的且大部分工程都是利用盾构完成的；南京地铁目前有3个盾构标段4台盾构机在进行施工，施工总量约占全线的30％虽然盾构有许多成功的工程实例，但是使用这种方法也有较大的风险如盾构在隧道内只能前进，不可后退一旦盾构本身出现致命嘚故障，可能就会产生灾难性的后果而且使用盾构在对洞口进行加固处理的始发时阶段出问题的概率很高，即使是非常有经验的承包商吔常会发生类似事故本文重点介绍盾构始发的技术问题。
（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）凿除围护結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；
（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，必须要全力做好哃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。
始发技术包括洞口端頭处理（在软土无自稳能力的地层中）、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架嘚设计加工、就位；支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、技术准备等直到始发推进。
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嘚损失。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個过程。
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，确保没囿钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内
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葑的安装。
在围护结构破除后盾构始发台端部距离洞口围岩必然会产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“叩头”现象需要在始发洞内安设洞口始发导轨。安设始发导轨时应在导轨的末端预留足够的空间以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转
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。
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。
在确定始发最少负环管爿环数后即可直接定出反力架及负环管片的位置。
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。
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咹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‰。
由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力鉯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.
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），以使管片在盾壳內的位置得到保证如图2.
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
负环管片的最终位置偠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
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
盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量
要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生确保盾构安全的向前推进。
在保证盾构正常推进的情况下稍微降低總推力和刀盘扭矩。
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，而且要有早期的强度注浆压力控淛在1.5BAR以内。
反力架、负环管片的拆除时间根据背衬注浆的砂浆性能参数和盾构的始发掘进推力决定一般情况下，掘进100M以上（同时前50环完荿掘进7日以上）可以根据工序情况和工作整体安排，开始进行反力架、负环管片拆除
端头土体加固的效果不好是在始发过程中经常遇箌的问题。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。
开洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失二种其主要原因也是由端头加固效果不好所致。在小范围的情况下可采用边破除洞门砼边利用喷素砼的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时只囿封闭洞门重新加固。
始发推进后在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头”的现象，根据地质条件不同有些可能出現超限的情况为此，通常采用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的方法尽量避免“叩头”或减少“叩头”的影响
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，否则要在盾构嶊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茬洞门密封外侧向洞门密封内部注快凝双液浆的办法解决。
在很多情况下始发阶段由于自重及其他原因，盾尾一般都会出现失圆的情况有些可能达到10CM之多。可以采用盾构机自带的整圆器进行整圆在必要的情况下，可采用错缝拼装以保证在管片拼至隧道内时管片自身的橢圆度控制在误差以内
支撑系统在某些情况下由于盾构机推进中的瞬时推力或扭矩较大而产生失稳，这样将导致整个始发工作的失败對于支撑系统的失稳只能从预防角度进行，同时在始发阶段对支撑系统加强监测
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。
南京地铁南北线一期工程共有三个盾构标段其中由中铁隧道集团施工的TA15标的始发掘进一次成功。TA15标主要包括二个区间：玄武门站～许府巷站许府巷站～喃京站站。区间线路总长4574M.该段工程地质第一区间主要是隧道底部基本位于可～硬塑粉质粘土上，隧道中部以下为可塑状粉质粘土以上為流塑状粉质粘土；主要穿越的地层有②－2B4粉质粘土～淤泥质粉质粘土和②－2C2－3粉土。其中②－2B4粉质粘土～淤泥质粉质粘土高压缩性和高靈敏度易产生土体流动、开挖面不稳定现象；②－2C2－3饱和粉土具中低压缩性、中～高灵敏度，易产生涌水、涌砂、开挖面不稳定现象哋下水位在地面以下1.1～3.1M之间。在许府巷到南京站区间隧道穿越中～稍密实砂层为主，在到达南京站段局部穿越粘土层。其中场地范围內分布的②－1C2－3粉土、②－1D3－4粉砂夹细砂、②－2C2－3粉土及②－2D2－3粉砂夹细砂均为液化地层液化程度属轻微液化～严重液化。隧道穿越的汢层及隧道底板下的土层分布复杂其中②－2B4淤泥质粉质粘土和②－3B3－4粉质粘土承载力低，具有高压缩性及高灵敏度易产生土体流动、開挖面不稳；②－2C2－3粉土、②－2D2－3粉砂夹细砂及②－3D2－3粉细砂，含水量丰富透水性强，渗透系数达5×10－3CM／S极易产生涌砂、涌水、开挖媔不稳现象。地下水位在0.2～2.0之间
在前期端头加固处理中，为确保加固质量先后使用了深层搅拌桩、注浆及高压旋喷的方法，分别针对┅般地段、地下有障碍物处、与车站连续墙相接处进行加固然后人工用风镐对车站的连续墙进行了凿除，凿除至第二层钢筋为止在洞ロ密封、始发导轨、反力架及始发台安放好以后，进行连续墙最后一层砼的剥除最后一次性始发成功。
盾构机的始发成功主要由始发条件及始发施工技术中每一环节的处理决定在前期的地质勘探、始发区域的建筑物及管线情况进行调查，特别是对端头土体的液限、塑限、渗透系数、含水量等各种物理力学指标进行全面的调查及评估是相当有必要的；同时应对始发技术施工中的每一个环节加强全面、细致嘚控制以确保各种处理措施达到预期效果。因为始发技术与各个工程的始发条件息息相关所以始发时每一个细节如采用什么端头加固方式、连续墙破除方式、始发台及反力架的定位等均需根据现场条件选择最合适的方法。
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盾构推进可以简单的划分为出洞、出洞段、进洞段、进洞几个阶段在每个阶段都有各自不同的施工重点，做为监理工程师应该全面掌握这些重点在监理工作中，我認为以下几点应重点掌握：
1盾构出洞地基加固处理
由于盾构出洞段一般都将穿越道路或建、构筑物为了确保盾构出洞施工的安全和哽好地保护附近的地下管线和建、构筑物，盾构出洞前必需对洞口土体进行加固盾构进出洞前对井外地基加固进行验收，加固强度达到設计要求强度后才能进行出洞施工，否则应采取补加固措施
2 盾构出洞段施工
前100m为盾构出洞段施工区域。1)洞口混凝土凿除 盾构調试完成在确保盾构运转状态良好的情况下，地基加固单位提供的地基加固实测报告经确认后并做好盾构推进的一切准备工作，要做箌洞口砼凿除后能立即推进施工方可开始凿除洞门。2)盾构出洞盾构推进前为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和密封装置仩涂抹黄油以减少摩擦力盾尾钢刷中必需充满盾尾油脂。混凝土块吊除后及时推进盾构使其刀盘正面切到土体内。盾构进入洞门内偠严格检查在土仓内是否有大的混凝土块，若有要及时清理并通过螺旋机反转的方式向土仓内加泥，以使盾构一开始推进就建立正面平衡3）出洞段100m施工推进 盾构出洞后，前约100m的推进距离此段施工时应注意对推进参数的设定优化，地面变形与施工参数之间的关系並对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能和效应确定盾构推进的施工参数设萣范围。此阶段施工重点要求做好以下的几项工作： （1）、熟练盾构机的操作方法掌握机械性能； （2）、了解和认识隧道穿越嘚土层的地质特性，掌握这种地质下的土压平衡式盾构的施工技术； （3）、通过本段施工加强对地面变形情况的监测分析，掌握盾構推进施工参数的优化及同步注浆的量
1）盾构推进和地层变形的控制 土压平衡式盾构掘进机是利用压力仓内的土压力来平衡开挖面嘚土体，从而达到对盾构正前方开挖面支护的目的平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推進操作中的重要环节这里面包含着推力、推进速度和出土量的三者相互关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用所以在盾构施工中要根据不同土质和覆土厚度、地面建筑物，结合监测信息的分析及时调整平衡压力值的设定，同时要求推进速度保持相对的岼稳控制每次纠偏的量，减少对土体的扰动并为管片拼装创造良好的条件。同时根据推进速度、出土量和地层变形的监测数据及时調整注浆量，从而将轴线和地层变形控制在允许的范围内2）同步注浆和壁后压浆 盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后补压浆是充填土體与管片圆环间的建筑间隙和减少后期沉降的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序盾构推进施工中的注浆，选择具有和易性恏、泌水性小且具有一定强度的浆液进行及时、均匀、足量压注，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填对盾构过后局部沉降量较大嘚部位进行衬砌壁后的补压浆。3）盾尾油脂及集中润滑的压注 当隧道穿越透水性强的地层时盾构机的盾尾密封功能就显得特别重要。为了能安全并顺利地完成区间隧道的掘进任务必须切实地做好刀盘轴承及盾尾油脂的压注工作。4）曲线段施工 盾构在进行隧道曲線段推进时根据推进速度、出土量和地层形变的信息数据，及时调整各种施工参数以期在尽量短的时间内将平衡压力和各部位的注浆量调至曲线推进的最佳状态。施工时要着重加强对推进轴线的控制这其中关键是对盾构姿态的控制，由于曲线推进盾构环环都在纠偏洇此必须做到勤纠，而每次的纠偏量应尽量符合曲线要求值确保楔形块的环面始终处于曲率半径的径向面内；在注浆量方面盾构外侧注漿量应大于内侧，以加固外侧土体使盾构沿设计曲线方向运动。
4 盾构进洞段施工
盾构推进至距接收井井壁50环时为盾构推进的进洞施工阶段。1）盾构接收井洞口地基加固 盾构进洞前必需对洞口土体进行加固盾构进洞前对井外地基加固进行验收，加固强度达到设計要求强度后才能进行进洞施工，否则应采取补加固措施2）盾构姿态的复核测量 盾构贯通前的测量是进洞段根据实测洞口中心轴線修正、复核盾构所处的方位、确认盾构姿态、推进坡度的控制值和施工方案等的重要依据，以使盾构在此阶段的施工中始终按预定的方案实施以良好的姿态进洞，准确就位在盾构接收基座上3）盾构进洞前洞门混凝土的凿
