盾构施工总结

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盾构施工总结范文第1篇

【关键词】门式起重机；运输；总组

宏海号22000吨桁架式拱形起重机是目前全球在制的最大门式起重机，该起重机主要用于海上石油平台的吊装，即该起重机可以直接将在陆地上制造的海上石油平台整体吊装下水，开创了海上石油平台陆地造的先例，大大降低了海上石油平台的制造成本，并缩短了制造周期。

宏海号22000吨桁架式拱形起重机的主要钢结构由主梁，刚腿和柔腿组成。在这些结构中主梁的制造，尤其是总组风险最大。由于宏海号22000吨桁架式拱形起重机制作安装地处黄海之滨的长江口上，常年有三分之一以上的时间大风降雨，现场总组难度极大。为了减少现场施工工作量，降低总组施工风险，我们将原施工方案进行了修改，将原施工方案中属于现场总组的桁片总组改为节段总组。即在车间厂房内将桁片拼装为节段，再将节段用平板车运到现场总组。

主梁分段图如下；

1、主梁节段制作

（1）在平台上放样划出各节段下弦平面系相关杆件的定位线。

（2）根据放样线，将制作完成的节段上下弦平面系桁片吊装合样固定。

（3）将制作完成的下平联吊装合样组拼固定；

（4）依次将制作完成的横联和上平联吊装组拼固定；

（5）按图纸尺寸检查节段各相关尺寸，合格后进入焊接程序；

（6）节段焊接完成后，合样检查相关尺寸，并划出端部边线；

（7）报检合格后，切割节段长度，留焊接收缩量。

2、主梁节段运输

根据主梁节段制造和运输方案，需解决以下问题：

（1）运输车辆确定

主梁最长节段（a8a7a6e8e7e6）尺寸为11520mm×21800mm×14890mm（长×宽×高），重量约281吨；主梁最重节段（a1g2）尺寸为11520mm×19103mm×17644mm（长×宽×高），重量约358吨；

为了满足主梁节段的运输和总组需要，我们按主梁节段的最大尺寸和最大吨位选择了运输车辆，参数如下：

380t平板车参数：

（2）主梁节段的捆扎和加固

由于主梁节段属于超高，超重和尺寸庞大的物件，其重心又偏高，所以主梁节段的运输有一定风险。为了保证主梁节段运输的安全可靠，首先要确定主梁节段的重心位置，使其始终处于运输平板车的中间部位，并用钢丝绳将主梁节段牢牢的捆扎在平板车上。

（3）运输道路的平整

由于运输平板车宽度只有6100mm，节段两边超出平板车的尺寸将近9000mm，再加上主梁节段重心又较高，为了防止节段运输过程中左右摇摆颠簸，需要压实平整并浇注一条混凝土道路。

（4）a1g2节段运输（重量约358吨）：

如图二所示，先在车间平台上制作主梁节段，制作完成后将主梁节段下部平台部分拆除，然后将运输平板车开到主梁节段下面，利用运输平板车的液压油缸顶起主梁节段，然后进行捆扎和加固，检查合格后运往主梁总组场地。

3、现场总拼

（1）按主梁总图划线放地样，布置支墩位置（需准备临时支墩4～8件）；

（2）在临时支墩上设置千斤顶和位移调整装置；

（3）首先把中间节段运输到现场，调整对位后通过运输车辆的升降系统将节段平稳落在临时支墩上（运输车辆下降过程中必须逐步降低高度，确保临时支墩均匀受力），检查无误后车辆退出；

（4）通过千斤顶和位移装置把中间节段按地样调整，使节段中心线、水平线和端部相关线与地样重合；

（5）用正式支墩支撑并顶紧，通过全站仪检查中间节段水平度和各连接部位坐标点，检查无误后，把节段与支墩连接固定，撤出临时支墩；

把节段按从中间到两端的顺序依次运输到现场，重复以上步骤，通

过千斤顶和位移装置调整节段合地样线，并与中间节段对接；

盾构施工总结范文第2篇

关键词：地铁施工；复合地层；应急处理；盾构技术

1.前言

随着城市轨道交通事业的日益发展，在城市繁华地带进行地下工程施工的情况也非常普遍，繁华地带周边环境复杂，地下工程施工风险高，突发事故也不可避免，一旦出现紧急事故，除采取必要的应急措施外，采取何种行之有效的处理方案，对降低工程损失，避免次生灾害，顺利推进工程，积极引导社会舆论等都有十分重要的作用。作者根据在南京地铁中的案例，参考国内外相关城市的相关经验，总结此文，为地铁发展中类似工程提供有益参考。

2.概述

南京地铁某区间盾构机掘进施工时，因地质条件复杂，导致盾构机掘进困难土方超挖引起地面沉降，致使路面下一自来水管破裂，压力水对管底土层冲刷造成水土流失，引起更大的地面沉陷。沉陷处盾构机埋深约16.3m，沉陷面积约16m2，最深沉陷约30cm。沉陷处位于城市道路下方，地下管线密集，周边为多栋6-7层居民楼及临街商铺，沉陷处距楼房平面距离最小仅为7.2m，周边环境复杂，详见图1。

3.沉陷处工程地质情况

根据地质勘察资料， 盾构刀盘所处的断面地层为K2p-2强风化泥质粉砂岩及K2p-3中风化泥质粉砂岩，刀盘上部1m左右为一层④-4e-2透水卵砾石层，卵砾石层至道路面层之间主要为淤泥质粉质粘土层及近代填土层，盾构机上部土体自稳性极差，地面沉隆对土体超欠挖反应极其敏感，地质剖面图见图2，图3。

4.初次采取的措施

在得知现场情况后，施工单位立即停止右线掘进，并对沉陷处采用围挡进行围蔽，安排专人对行人及车辆进行疏导，以防误入水坑。随后对沉陷处路面采用混凝土进行回填，并联系了自来水公司进行管路修复。

次日，施工方组织了技术人员，地铁盾构方面的专家，召开了事故处理方案研讨会。与会人员了解了详细情况并查看现场认为：地铁施工掘进至此处时，正值盾构掘进断面地层由全断面岩层向复合地层转换的阶段，断面地层自稳性能较差，而盾构施工参数并未及时调整，土仓内压力偏小，土方出现超挖导致地面沉降单次达到9.5mm/d，引起此处直径200mm混凝土承插式接头自来水管爆裂，带压水对地层的冲刷引起地面大范围沉陷。自来水管改移完成后，地面情况基本稳定，现应立即采用土压平衡模式恢复掘进，通过该段后对沉陷处进行加固，确保房屋安全。

根据咨询会意见，当晚盾构机恢复掘进，但掘进速度过慢，24小时仅完成3环掘进，事实表明，盾构机已困于该地层，主要现象为：

（1）盾构机推力过大，掘进是高达18000KN，而正常掘进是仅为10000KN左右；且刀盘扭矩高达3.1 MN.m，正常情况下一般为2.4 MN.m，推进速度仅为1～4mm/min，与该处地层的正常掘进不符，渣土温度高达58℃；

（2）发生大的喷涌，大量泥水及砂土从螺旋输送机排土口喷出，含砂量较大，且伴有大量卵砾石；

（3）出土过程中，一旦喷涌出土将土仓上部传感器压力降至1bar左右时，关闭闸门，上部压力很快将上升至1.3bar，说明盾构机上方土体极不稳定，为淤泥层或松散富水卵砾石层；

（4）掘进过程中，出土量控制较难，远大于理论出土量，地面沉降监测数据再次报警，沉陷面积、沉陷深度进一步增大。

5.再次采取的对应措施

根据掘进及地面沉降情况，施工单位再次主持召开了第二次专题会，邀请了地铁盾构方面的知名专家。与会人员根据现象判断认为：

（1）该段地层地质条件复杂，应重新对该段地层进行补充勘察；

（2）盾构机应停止掘进，应对沉陷处地面进行注浆加固，并将沉陷处路面进行恢复；

（3）盾构机刀盘和土仓内可能出现结泥饼现象，且刀具可能存在一定磨损，应在盾构机刀盘前方进行加固，加固完成后将盾构机推进至加固体后开仓清理泥饼，检查刀具。

6.地面加固方案

6.1 加固目的

加固分为两个部分，一是对沉陷区进行加固，加固后确保沉陷处地下土体固结，填充可能存在的地面空洞，对路面进行恢复，确保该段周边建筑物及管线安全，并确保路面恢复交通。二是对刀盘前方进行加固，主要目的是确保刀盘前方土体稳定，防止地面进一步沉陷，并根据需要带压开仓清理泥饼，检查刀盘。

6.2 沉陷区加固方案

（1）加固方案

该处加固以土体内渗透～劈裂注浆加固为主，因此采用袖阀管分段注浆加固，沉陷区采用双排双液浆压密注浆，水泥为P42.5号水泥，水灰比1：1，水玻璃溶液35～40°Bé，水泥浆：水玻璃溶液1：0.5，双排注浆孔呈梅花布置，间距1m。

其余加固区域内部采用单液水泥浆注浆，水灰比1：1，注浆量均为300kg/m，注浆压力不大于0.3MPa，注浆孔间距1m，梅花形布置，注浆深度0～12m。

（2）注浆量确定

加固地层主要为①-1杂填土、①-2-2素填土、②-2b4淤泥质粉质粘土、②-3b3-4粉质粘土层，根据岩土勘察报告及《岩土注浆理论与工程实例》有关参数，计算依据公式：

Q=Vnβα

n-土体孔隙率，孔隙比为0.707～0.846，则孔隙率取0.414～0.458

V-加固土体体积m3

β-浆液填充系数 取0.8

α-浆液损耗系数 取1.35

Q=π×0.52×1×0.414（0.458）×0.8×1.35=0.35（0.39）m3/m

水泥浆水灰比为1：1

综合考虑袖阀管注浆量为0.3t/m水泥。

（3）施工流程

6.3 刀盘前方加固方案

（1）加固方案

本段地层加固范围为盾构刀盘前方2.5m，长5m，宽10m。采用φ800@700旋喷桩进行加固，加固至隧道拱顶以上3m，拱顶以下2m。加固图如图6，图7。

（2）施工流程

搅拌桩施工流程如图8所示。

6.4 注意事项

（1）为防止盾构机被水泥浆裹住，在盾构机上方施工旋喷桩时，每隔3 小时向刀盘土仓、盾壳外表面和同步注浆管道内注入一次膨润土，每次不少于2m3，并转动刀盘，确保向加固土体注入的浆液不串入上述各个部位而固结盾构机。

（2）对桩的入岩深度要及时取样分析并对照详勘和补勘报告，确保入岩深度达到设计深度。

（3）双液浆配合比应该通过试验确定，一般凝固时间25 秒30 秒。

7. 恢复掘进施工方案

补充勘察完成后，勘察结果证实，沉陷处地质与判断一致，刀盘上部为富水卵砾石层，卵石含量高达50%，卵石中夹杂砂层，地层厚度约2m。

加固完成后，待刀盘前方加固体无侧限抗压强度达到0.8MPa时，盾构机即可再次重新推进，为确保施工安全，确保盾构机脱困，主要采取以下方案。

7.1 洞内注浆

在沉陷处下方已拼装完成的管片处进行二次注浆，注浆采用在吊装孔处插入长1.5m的注浆管，端部0.5m为注浆花管。注浆范围为脱出盾尾的5环具备打孔条件的管片（边墙及拱顶范围），注入单液水泥浆（或双液浆），水灰比1：1，注浆不大于压力0.3MPa，用以确保沉陷处周边土体稳定。

7.2 泥饼处理措施

为缓解泥饼现象对掘进的影响，在盾构机恢复掘进前，在刀盘及土仓内，注入高分子分散剂，共计注入12m3，浓度为8%，分次注入，并间断转动刀盘，处理时间大于24小时。

对结泥饼的状况进行了分析，发现现有的渣良方案存在缺陷，泡沫的发泡效果不好，出来的渣土流塑性较差，导致土仓内出现结泥饼的状况，于是对渣良做了改进，改用进口的康达特（CONDAT）泡沫剂，并提高发泡倍率至20倍，使喷射出的泡沫握在手上具有良好的弹性，加强掘进中的土体改良管理，尽量将改良渣土的泡沫通过刀盘面板上的孔道向切割表面喷注，使渣土经过刀盘开口进入土仓的流动性好，不易产生结饼。

掘进过程中注意渣土温度变化，一旦产生泥饼，可空转刀盘，使泥饼在离心力的作用下脱落。

7.3 排除机械故障

经过对机器的详细检查，发现盾构机刀盘处1根泡沫管球阀与单向阀位置接反，影响了泡沫管的疏通，导致该泡沫管堵塞，影响渣良，故及时通知海瑞克技术人员进场，对泡沫系统进行处理。

7.4 选择合适的掘进模式

采取土压平衡模式掘进，严格控制出土量，每环控制在43.5m3左右，尽量避免超挖，土仓压力控制为1.8bar（中部传感器），刀盘转速控制在1rpm/min，并做好详细的施工记录。及时掌握地面及周边建筑物监测情况，每4小时监测一次，并安排专人巡视，一旦出现紧急情况，立即向值班领导及相关人员汇报，并采取对应措施。

7.5 喷涌处理措施

由于基岩裂隙水发育，隔水层厚度不一致且常缺失，进入土仓的渣土不具有一定的塑性（粘土矿物质含量少，密水性差），承压水与无塑性渣土容易在螺旋输送器形成喷涌。针对这种情况应该采用下列措施：

（1）采用二次同步注浆，截断后方来水，避免土仓与管片背后形成水力通道。

（2）及时对盾尾密封刷添加足量的油脂，确保盾尾的密封性。

（3）通过膨润土泵，在刀盘前方及土仓内注入高分子聚合物，浓度为1%，注入后均匀转动刀盘，改善土体的和易性，使土体中的颗粒、卵石和泥浆成为整体，提高土仓土体水密性和流动性。

（4）在螺旋机排土前，把土仓内的水、土充分搅拌，使土仓内土体有良好的密水性，避免喷涌。

（5）利用双闸门交替启、闭，保压排土，可以有效地控制喷涌排土。

7.6调整刀盘工作扭矩

本项目采用的海瑞克盾构机刀盘额定扭矩为4.474MN・m，设定为达到80%额定扭矩刀盘便抱死。故通知厂家技术人员进场调整，拟将抱死扭矩调整至额定扭矩的100%，提高掘进扭矩以增大刀盘贯入度，加快掘进速度，通过该段地层后再恢复原抱死扭矩。

8.经验总结

通过以上一些列措施，最终成功的决解了螺旋输送机出土口喷涌的现象，渣良效果良好，盾构机总推力降低至10000～14000KN，刀盘扭矩恢复至2.1～2.7 MN・m，渣温降至35℃左右，推进速度提高至20～40mm/min，地面沉降监测数据良好，并未出现监测报警，成功的实现了盾构机脱困。鉴于掘进状态良好，项目部技术人员研究认为，无需在该复合地层中带压开仓，待推进至合适的地层中再开仓检查刀具，同时盾构机通过该段后，需及时的进行二次补浆。

针对此次事故总结认为：

（1）盾构掘进施工前，应多次充分深入的调查沿线的建构筑物、管线等情况，一旦发现有重大风险源，应及时采取处理措施；

（2）应根据不同的地质条件，调整盾构掘进模式。在硬岩段岩层自稳能力好，采用气压平衡模式或欠土压平衡推进。盾构机在穿越上软下硬地层时应该采用土压平衡模式掘进，土仓压力设置根据隧道埋深、水文地质情况确定；

（3）对已经发生的险情，应首先及时的进行处理，避免后期进一步发生次生灾害，酿成更大险情；

（4）盾构机进入复合地层或复杂地段前，应提前对盾构机各个系统进行检修保养；

（5）复合地层中掘进时，应采取多种措施，多次实验确定出良好的渣良措施，确保盾构机顺利匀速快速掘进。

9.结束语

南京地铁地面沉陷事故最终虽得以解决，但事故发生伊始，并未采取合理的技术措施，导致盾构掘进引起地面进一步沉陷，从而花费了大量的人力物力。随着城市轨道交通事业的发展，盾构机在城市繁华地带且复合地层中掘进也越来越普遍，因此提前要对沿线施工条件进行深入研究，及早制订对策，一旦出现险情及时采取有效的技术措施，风险就会最大程度规避，达到连续快速掘进。

参考文献

[1]万姜林、洪开荣.采用复合式盾构修建混合地层隧道[J].施工技术，2002，6（6）：9

[2]孙钧、易宏伟.地铁盾构隧道掘进施工市区环境土工安全的地基变形与沉降控制[J].地下工程与隧道，2001，6（2）：12

盾构施工总结范文第3篇

关键词:盾构隧道 地铁工程 地面沉降 沉降控制

中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0071-02

Abstract:This paper analyzes the shield tunnel caused by land subsidence law and settlement of affected areas,and summarizes the main factors of land subsidence of the shield tunnel;specified land subsidence is mainly due to the excavation surface stress release and the additional stress causedstrata deformation,land subsidence and subway construction safety criteria and control principles are discussed to provide a useful reference for the construction of urban subway project.

Key Words:Shield tunnel;Subway project;Land subsidence;Subsidence control

盾构法具有不影响地面交通、对周围建(构)筑物影响小、适应复杂地质条件、施工速度快等众多优点而在地铁工程建设中广泛应用。但盾构法隧道工程是在岩土体内部进行的,无论其埋深大小,开挖施工都不可避免地会对周围土层产生扰动,从而引起地面沉降(或隆起),危机邻近建筑物或地下管道等设施的安全[1]。因此,施工能产生多大的沉降或隆起,会不会影响相邻建筑物的安全,是地铁隧道盾构施工中最关键的问题[2]。要在地铁工程施工前对工程可能引起的地面沉降问题有所估计,就首先需要了解盾构法施工引起的地面沉降的一般规律和机理,进而提出相应的安全判别标准和控制原则,达到事先防控的目的。

1 盾构隧道地面沉降规律

地面沉降规律是反映盾构掘进时,沿掘进轴线方向对地层的影响,同时它也能反映盾构掘进时不同因素、盾构机不同部位对地层的作用,包括正面土压力、摩擦力及盾尾间隙等。根据地面沉降发生的时序,一般将盾构施工沿隧道纵向的地面沉降划分为五个阶段[3]。

1.1 盾构到达前的地层沉降,即先行沉降

盾构到达前,地表已经产生变形,影响范围约在10m～15m以内。主要是由盾构推进土压力的波动所引起,还有地下水位下移使土层有效应力增加而引起的固结沉降。

1.2 盾构到达时的地层沉降,开挖面前的沉降或隆起

自开挖面距观测点约3m～10m时起,直至开挖面位于观测点正下方之间所产生的隆起或沉降现象。实际施工过程中设定的盾构土压舱压力很难与开挖面土体原有土压力达到完全的平衡,多因土体应力释放或盾构反向土仓压力引起的土层塑性变形所引起。

1.3 盾构机通过时的沉降

盾构切口达到测点起至后尾离开测点期间发生的地表沉降。这一期间所产生的地表沉降主要是由盾壳向前移动过程中,盾构机外壳与周围土层之间形成剪切滑动面,土体被扰动所致,盾构通过时的地表沉降约占总沉降的35%～40%。

1.4 盾尾间隙沉降

盾尾通过测点后产生的地表沉降,影响范围约在后尾通过测点后0～20m范围。由于盾构外径大于管片外径,管片外壁与周围土体间存在空隙,往往因注浆不及时和注浆量不足,管片周围土体向空隙涌入,造成土层应力释放而引起地表变形,这一期间的地表沉降约占总沉降的40%～45%。

1.5 后续沉降

后期沉降是由盾尾脱出一周后的地表沉降,是由前面地层扰动引起的固结沉降和蠕变残余沉降,反映了地层沉降的时间效应。这一期间的地表沉降一般不超过总沉降的10%。

总体而言,盾构法施工过程中,1.2和1.4阶段的地面沉降量和沉降速率较大,控制沉降也最为关键。1.2阶段的变形控制要素是土仓内压力,而1.4阶段的控制要素是盾尾间隙的注浆及时性和充盈率。

2 地面沉降的影响范围

盾构在推进过程中,地表沉降以盾构为中心呈三维扩散分布,且分布随着盾构机的推进而产生同步移动。地面沉降的影响范围可借助Peck公式进行预测。Peck公式的理论基础是:盾构掘进过程中产生一定的地层损失,相当于挖去一块土体,从而导致上部的土体移动,不考虑土体排水固结和蠕变,认为地层移动为一个随机过程,在盾构掘进后在地表形成的横向沉降槽为一近似正态分布曲线[4]。韩煊、李宁等[5～6]结合JLE工程观测数据库,对我国8个地区30多组观测数据进行对比研究,分析评价了Peck公式预测方法在我国的适用性。盾构隧道施工引起地面沉降沿纵向影响范围,在盾构前方约范围内(D为盾构直径,H为地表至盾构底的深度)。粘性地层中,纵向影响范围为一夹角为斜直线;砂性土中则为一鼻形曲线,深层土体的范围与粘性土相同,表层土体的范围要小于粘性土。横向影响范围对粘性土地层而言,为隧道轴线两侧范围内,砂性地层影响范围要小,约为。

盾构施工总结范文第4篇

关键词：地铁施工、盾构法、施工技术

一、盾构法对地铁施工的影响

在地铁施工中，盾构法的施工主要存在有利的影响和不利的影响两个方面，以下分别就这两个方面进行分析：

1、有利影响

盾构法在地铁施工中比较常见，这主要是因为其具备一些有利的影响，具体来说，主要包括如下几个方面：其一，安全性高，盾构法属于暗挖法施工，这种方法具有很好地隐蔽性，受河道、季节潮汐等方面的影响并不是很大，对保障隧道的安全施工有很大的促进作用，相关的开挖、衬砌工作能够在盾构支护下很好地完成。其二，施工效率高，盾构设备具有很强的先进性，其不但能够完成开挖、出土作业，还能进行支付以及衬砌等，机械化操作方式，也使其操作简便、效率较高。其三，环境影响小，无论是产生的振动，还是噪声，都不会对周围的环境产生很大的影响，航道的通行、地面建筑使用也不会受到这种方法的影响。其四，经济适用性高，在不同的颗粒条件下，这种方法都能够进行施工，可以分期施工多车道的隧道，分期进行运营，这样一次性的投资能够很大程度地避免。

2、不利影响

在施工的过程中，施工的土体会产生变形，这主要可以体现在如下方面：其一，若是在粘性土层中利用盾构进行施工掘进的话，土体很快就会变形移动；其二，利用盾构进行施工的时候，由于盾构的推进作用，土体会产生水平位移，这使得土体的原始水平应力发生了改变，沉降和水平位移就出现了；此外盾构和土体之间的摩擦也会导致水平位移的产生；若是对地层造成损害的话，就会造成土体卸载，水平位移也会发生。一旦发生水平位移的话，就会对临近构筑物产生水平荷载力，为此需要对这种影响加以重视，予以减弱。

二、地铁施工盾构法施工技术要点

1、盾构机始发前的准备

盾构法施工技术方案和施工细节依赖于围岩条件，因此要求在施工准备阶段对沿线的工程地质和水文地质条件进行细致的勘察工作，并根据实际情况做好应急准备。城市了地面交通繁忙、地面建筑物和地下管线密集，对地面沉降应用严格控制，在节省开挖面、不干扰地下水发育和围岩稳定并缩短工期的压力下，盾构法是最佳选择。

2、盾构法的施工流程

（1）在隧道的起始端和终端各建一个工作井

始发井采用明挖法施工，施工方法和明挖车站的施作方法基本相同，围护结构采用钻孔灌注桩+ 钢支撑的形式。始发井考虑到在盾构施工阶段的降雨及降雪，需要在工作竖井内设置一个集水井，将盾构掘进时施工排放的污水及雨水等收集起来，用水泵排至地面的沉淀池内。为了方便工作人员安全上下竖井，工作井内布置钢梯一部，钢梯布置在始发井的一角，钢梯由槽钢、角钢、花纹钢板、钢管及圆钢焊接而成。

（2）盾构机在起始端的工作井内安装就位

在始发井结构施工结束后，开始安装盾构基座，为盾构初始掘进做准备。盾构基座采用钢结构，盾构基座水平位置按设计轴线准确进行放样。盾构基座高程安装时使盾构机就位后比设计高程高15mm，以利于调整盾构机初始掘进的姿态。

（3）盾构机的初始掘进

将推进油缸顶在反力装置上，启动切削刀盘和推进油缸即可进行掘削推进，推进油缸推进到一个行程，收回推进油缸，在推进油缸与反力装置间加垫临时支撑垫，即可进行推进。在盾构刀盘切入土体前，为防止正面土体突然被切削而过量流失引起工作面坍塌，应通过螺旋输送器倒转方向向土仓内加注粘土，至满仓后才启动刀盘切削土体和出土。盾体进入隧道后，进行管片安装和后部辅助设备平车的拼装，推进油缸顶在管片上继续推进，这样，推进一节，拼接一节，直至盾构设备完全进入隧道。

（4）盾构机的正常掘进

盾构设备完全进入隧道后，盾构按预先设定的方向掘进，该过程由盾构设备的计算机控制系统控制。当盾构设备出现左右或上下偏差时，由计算机系统对推进油缸进行控制，确保条件方向按预定设置方向前进。同时，在保证开挖面土压平衡的基础上，调节刀盘转速与推进速度及螺旋输送机速度的比率，使开挖与排土保持恒定。

（4）衬砌

在盾构设备掘进完一个节距以后，即可进行管片衬砌，由管片运输车运送到安装台位，再由管片衬砌台车将管片送至安装位置安装就位。管片安装完毕后，进行下一个循环的掘进，直至整个隧道工程的完成。

（6）进洞

盾构由区间隧道进入接收竖井前，需首先对端头土体的加固和渗水情况进行取芯测试，在确保土体稳定和物大量渗水的情况下方可凿除洞口混凝土。洞口混凝土凿除应分层分块进行。在盾构距洞口越10m时，将洞口混凝土全部拆除。待盾构机刀盘露出洞口时，清除端头井内盾构机所带出的土体后，将盾构接受架准确地定位安设在洞口的底板上，高层比盾构机略低，并将接受架固定，以便盾构机顺利滑行上架。

3、盾构机掘进过程中应注意的问题

（1）进洞时盾构施工参数的计算

掘进前必须计算盾构掘进施工参数，进洞时尽量早地建立土压平衡，在掘进过程中必须制定试验段，注意相关数据的采集、分析，严加控制。及时总结并制定出适合本合同段地质条件的掘进工艺参数。

（2）推进速度

为了保证盾构机姿态、土体平衡，顺利切削洞口加固后的土体，保护切削刀，初始阶段速度一般定为10mm/min。

（3）管片拼装

在洞内进行管片拼装时，要注意管片与管片之间的缝隙的变化，要保持一定的缝隙，管片拼装一定要保证其拼装的质量，尤其是圆整度，拼装时将管片连接螺旋拧紧并及时用紧线器拉紧，管片外侧与基座间的空隙用木楔子楔紧固定。

（4）控制出土量

初始掘进阶段严格控制出土量，在土体加固范围内，以控制出土量为核心，各种参数合理配置，同时严格填写推进出土记录，才能保证一环的出土量不至于超挖，地面不会发生沉降。

（5）注浆量

盾构机尾部进入土体第一环至第三环的时候，要将注浆量加大，并且采用早强注浆材料进行注浆，以保证洞口的地面不发生沉降。

盾构进入终端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。这时为防止出洞口土体坍塌需要对出洞土体进行加固，据洞口土质条件，一般采用旋喷桩加固，并加强地表沉降监测。

三、结语

综上所述，面对城市交通运输中存在的巨大压力，就需要利用地铁交通来改善当前的状况。而地铁施工盾构法是地铁施工中最为常用的一个方法，其不但安全快捷，而且不会对地面造成很大的影响。在未来的发展过程中，是离不开各个学科的专家共同努力和合作的，共同研制适合我国地质条件的盾构机械，才能让盾构技术更好地为我国地铁和隧道工程建设做出应有的贡献。

参考文献：

[1] 宋云 张君，张立宇：《成都地铁施工中盾构机的应用》，《筑路机械与施工机械化》，2008年01期

[2] 陈丹 袁大军 张弥：《盾构技术的发展与应用》，《现代城市轨道交通》，2005年05期

盾构施工总结范文第5篇

【关键词】：砂卵石地层；地层损失；影响因素；施工对策

中图分类号： TU74 文献标识码： A

前言

盾构穿越砂卵石地层引发的滞后地表塌陷问题是目前施工地区盾构施工的关注焦点，主要表现在盾构施工过后，会形成突发滞后地表塌陷，地面塌陷范围较大，塌坑体积从几方到几十方不等，严重影响人民生活的安全稳定，造成一定的社会不良影响，诱发滞后地表塌陷现象根本原因是过大的地层损失，因此本文着重研究影响砂卵石层盾构施工的地层损失原因及施工对策。

一、砂卵石地层特性对地层损失的影响

盾构在粘土地层和砂土地层中施工，地层损失后会同时引起地面变形，滞后效应不明显。而在砂卵石地层中盾构施工引起的地层损失有三个显著特点：首先砂卵石地层盾构施工后土体成拱效应明显，土体内部会形成空洞；其次由于砂卵石地层特性，地层损失量较大；另外，地层损失引起的变形有滞后效应和突发效应。

1、土体成拱作用对地层损失的影响

砂卵石地层在未被扰动的情况下，颗粒之间接触较紧密，颗粒之间的咬合力较大，在一定范围内能表现出一定的自稳能力。砂卵石地层盾构掘进过程中，开挖面前方土体受盾构掘进扰动后，土体基本可分为强烈扰动区域、过度区域和未被扰动区域。在强烈扰动的区域，土体颗粒接触力明显降低，颗粒流动现象明显，该区域能够形成一定范围的空洞；过渡区和未被扰动的区域由于颗粒移动和应力调整，能够形成具有一定承载能力的土拱，土拱可暂时承受上部地层的土压力而不发生垮塌。

2、砂卵石地层力学特性对地层损失的影响

砂卵石地层主要由颗粒粒径较大的卵石组成，主要依靠颗粒之间的点对点进行接触和传力，颗粒之间填充着细小的颗粒和水分，因此颗粒之间存在着一定的粘聚力和毛细力。颗粒之间的毛细力和粘聚力很容易受外界因素干扰而发生较大的变化，在极端的状况下变成完全的松散体，产生颗粒流动现象，因此这种土层在受力上很不稳定，是力学不稳定的土层。这种土层极容易受外界施工干扰而发生较大力学性能改变，当盾构机刀盘旋转切削时，刀盘与卵石层接触压力不等，刀头震动切削，引起周围砂卵石地层产生强烈的扰动和变形，颗粒之间产生松动变形，开挖面周围的砂卵石土层力学性能迅速下降，因此开挖面容易整体失稳或局部失稳，开挖面失稳引起盾构超出土是必然的结果。

3、砂卵石中大粒径卵石对地层损失的影响

由于砂卵石地层卵石粒径分布不均匀，密实度、颗粒粒径和含量在地层中分布的差异性和随机性非常明显。土层里随机分布很多大颗粒漂石，个别处粒径达到60 cm 以上，而且强度很高，普遍抗强度在100 MPa 左右。在盾构掘进过程中，大颗粒漂石不能顺利进入土舱，由于强度和硬度都很高，也不会被轻易地挤碎，因而随着盾构掘进始终位于开挖面前方。由于这种现象的存在，需要加大推力才能使盾构推进，但盾构掘进速度缓慢，同时加大了盾构对周围土层的扰动，开挖面的支撑力主要由大颗粒粒径承受，其他部位容易坍塌，因而通常这种情况很容易产生超挖。

4、砂卵石注浆浆液易流失加大了地层损失

砂卵石地层的孔隙率大，地层的渗透系数较大，由于同步注浆通常为单液浆，单液浆的固结时间长，通常能达到十几小时以上，因而由于渗透和重力作用，同步浆液容易向地层渗透，导致同步注浆的浆液流失，降低了补偿地层损失措施的效果，从而也进一步加大了地层损失量。

二、施工措施对地层损失的影响分析

1、砂卵石地层气压保压困难

砂卵石地层由于稳定性差，因此通常必须采用气压法辅助施工。在砂层或砂卵石地层中必须在开挖面形成一定厚度的泥膜才能保证气压对开挖面的压力作用，当单个卵石颗粒脱离土体暴露在空气中时，空气压力的大小对它已经没有任何的作用；而砂卵石地层的透气能力强、地层较松散，颗粒受扰动后很容易从土体脱离而暴露在空气中，因而开挖面保持气体压力困难。

2、盾构开挖面上部土体泥膜形成困难

砂卵石地层由于稳定性差，因此通常必须采用气压法辅助施工。气压法辅助施工时，在砂层或砂卵石地层中必须在开挖面形成一定厚度的泥膜才能保证气压对开挖面的支撑作用。当单个卵石颗粒脱离土体暴露在空气中时，空气压力的大小对它已经没有任何的作用，因此泥膜是保证气压工法效果的必要条件。在盾构掘进过程中，需要向土层内注入一定数量的膨润土、水和泡沫，从而使其在开挖面形成泥膜。

但同样由于重力作用，泥水向下流淌，泥膜的形成部位主要集中在开挖面的中下部，在开挖面上部形成泥膜的可能性相对较小。而盾构通常无法实现满舱掘进，土舱上部经常处于无土状态，因而不能形成开挖面上部泥膜也是导致气压法作用不大和开挖面上部空洞的另一个主要原因。通过上述分析， 土舱充盈土率低和开挖面上部不能形成泥膜的两个因素联合作用加大了开挖面失稳的可能性。

3、地层松散，进出洞门时保持压力困难

盾构进出洞时，首先是盾构端头井附近在施工时已经被扰动；其次，盾构端头井内的土体被挖除，因而减小了开挖土体的支撑作用，降低了纵向土拱作用；再次，盾构进出洞时，土舱容易漏气，因而气压保证很困难。综合这三个因素，盾构进出洞时超出土现象突出。

4、盾构土舱内的土体和易性较差

在目前砂卵石地层中，盾构的主要施工设备采用土压平衡系盾构施工，为了保持土舱内土体比较好的流动性，经常需要向土舱内注入水、膨润土和泡沫剂，增加土体的流动性，从而保证土体顺利排出。由于砂卵石颗粒粒径较大， 因而砂卵石的流动性经常得不到保证，有时由于土舱内的大粒径卵石过多地累积到土舱底部而导致排土不畅，甚至不能排土也是造成超出土的主要原因。

5、注浆压力不合理，注浆量不足

构施工中普遍采用同步注浆及二次注浆方法来减小地层损失，控制地面沉降。在注浆时，应选择合理的注浆压力，当注浆压力大于地层劈裂压力时，浆液可浸入地层、扰动地层，从而加大地面沉降；而过小的注浆压力则不能保证所有空隙被填满。考虑到浆液固结时会有一定量的水份析出并渗入到周围土层，则实际充填浆液的体积会小于实际注浆量，故在注浆时其实际注浆量应大于盾尾建筑空隙体积。当注浆压力不合理或注浆量较小时，会导致地层损失加大。

6、其他原因

在盾构暂停推进时，盾构推进千斤顶漏油而引起盾构后退，使开挖面土体坍落或松动，造成地层损失。压浆不及时、压浆量不足、压浆压力偏小，这些原因都会使盾尾后周边土体失去平衡状态， 向盾尾空隙中移动，引起地层损失。

三、砂卵石地区地层损失的施工对策

1、卵石处理模式的研究

砂卵石地层盾构设计主要任务是如何降低刀具磨损和对大直径卵石的处理。对卵石处理模式存在两种意见，一种意见是对卵石以破碎为主，另一种意见是对卵石以疏导、通过和排出为主。以排出卵石为主的处理模式必然需要加大刀盘开口率和开口尺寸，因而建立土压平衡相对困难，容易造成出土量过大而引起地表沉降过大，这通常是不容许的。而以破碎为主的卵石处理模式，必然需要减小刀盘开口率和开口尺寸，因而刀具在破碎岩石过程中磨损严重，换刀距离短，开舱换刀风险大，经济上投入也大大增加。

目前，通过在实践中的总结，施工地区盾构施工对卵石地层的处理模式主要是以上提到的两种方法的折中做法。在盾构刀盘设计阶段，处理卵石的主要思路是排小卵石、碎大卵石的处理模式。在施工阶段，使盾构掘进处于一定的非满舱欠压状态，以减小刀具的磨损；同时保证一定的掘进速度，利用砂卵石地层土拱的时空效应，在超出土部分尚未坍塌前进行及时的注浆以弥补可能产生的较大的地层损失。在盾构施工过程中，对每一环的出土量进行称重和测量体积的双重控制，同时与理论出土量进行对比，发现出土量过大的地点及时采用二次跟踪注浆和地面注浆等多种形式弥补地层损失。

2、 刀盘、刀具及螺旋输送器的选型与配置

处理卵石的模式主要通过刀盘、刀具的布置形式和螺旋输送机选型来实现，一旦这些参数确定后，就决定了盾构对地层的适应性。

2.1 刀盘的选择

刀盘按结构形式可分为面板式、辐条式和辐板式三种，主要区别是开口率和刀具的配置不同。辐条式盾构刀盘开口率较大，开挖土体容易进入土舱，优点是刀具磨损低，换刀距离长；其缺点是大粒径卵石进入土舱后，易堆积在土舱底部，螺旋输送机通常不能将其顺利排出，容易造成刀盘扭矩增高甚至卡死，大粒径卵石进入螺旋输送机时容易造成轴承卡断。另外，工作面土压较难控制，易造成地表沉降过大。面板式刀盘优点是能够安装滚刀，可以实现对大粒径卵石的破碎，开口率可以调节，土压相对容易控制；缺点是开口率设置不当、开口尺寸偏小和开口布置不合理时，刀具磨损较严重。

这几种刀盘形式在砂卵石地层中都有应用，通过前面分析，出于对开挖面稳定性和地表沉降控制的考虑，目前对卵石的处理模式主要是排小卵石、碎大卵石，因而目前普遍被接受和认同的是面板式刀盘。

2.2 刀盘的开口率、开口尺寸和开口布置

（1）刀盘开口率和开口尺寸设置

对于容易坍塌的围岩，开口率的设置要慎重。开口率要和盾构掘进能力相匹配，能够保证切屑面的碴土顺利进入土舱，并不会造成土舱内的压力大幅度下降。

刀盘开口尺寸限制了进入土舱内最大卵石粒径。进入土舱卵石粒径过大，土舱内碴土流动性能差，容易形成土舱闭塞；限制进入土舱粒径过小，将导致刀盘磨损速度加快。因此选择合理的开口尺寸对盾构掘进速度、刀具磨损有重大意义。根据对砂卵石地层的分析及以往工程经验，通常盾构刀盘开口率在35%左右能够保证较好的掘进状态；为了避免土舱闭塞和螺旋输送机卡死等现象，刀盘开口尺寸设置可通过最大粒径为300 mm 的卵石为宜。

（2）开口布置

刀盘在旋转过程中，中心部位的线速度较低、离心力较小，若中心部位无开口或开口率较小，容易导致中间部分的碴土不能快速进入土舱，刀具和面板磨损严重，并且容易形成泥饼。因此刀盘开口位置宜尽量靠近刀盘中心，并应适当加大中心部位的开口率。

2.3 刀具的配置

砂卵石层以滚压破岩为主、切屑破岩为辅的原则进行破岩施工。滚压破岩主要通过盘形滚刀冲击压碎和剪切碾碎的作用进行破岩，根据经验通常选用17in 单刃滚刀作为主要刀具（可以承受250kN 的推力，可以破碎强度为200 MPa 的岩石）。在砂卵石地层，使用滚刀破碎大粒径卵石效果较好，但中心部分滚刀偏磨现象较严重，而周边滚刀基本没有偏磨现象。主要原因是中心滚刀开口率小，土体进入土舱速度慢，从而导致中心部位的单位面积的顶推力较周边大得多；另外，中心部位滚刀线速度小，滚刀对卵石的作用主要以旋转磨碎为主，因而滚刀的偏磨现象较严重。

2.4 螺旋输送机的选择

进入土舱的卵石粒径要与螺旋输送机相匹配，大粒径进入土舱后，若螺旋输送机不能将其顺利排出，易在土舱底部大量堆积，造成刀盘扭矩增高甚至卡死。另外，若大粒径卵石进入螺旋输送机，容易形成螺旋输送机被卡死和轴承被卡断等事故，因此刀盘的开口尺寸还应与螺旋输送机能排出的最大卵石粒径相匹配。根据目前的实践情况，普遍采用直径800～1 000 mm 的轴式螺旋输送机。

3、施工过程的主要对策

目前施工地区砂卵石地层盾构施工中，为了减少和预防过大的地层损失，采取的主要对策包括超前地面注浆、洞内二次注浆、地面跟踪注浆、盾构刀盘前方超前注浆等，在进出洞阶段主要使用大管棚和旋喷桩等加固措施。超前地面注浆主要在前方有软弱地层或穿越建（构）筑物的情况，当出土量异常的时候采取洞内二次注浆和地面跟踪注浆联合处理。当遇到漂石土和软弱地层的时候，通常通过盾构刀盘前方超前注浆管进行注浆，以达到稳固地层的作用。

4、不同超出土量等级的施工对策

针对不同的盾构埋深和地层损失量对地表沉降影响的严重性，结合施工地区的盾构实践情况采取对策。当地层损失小于6m3 时，可采用同步注浆方式来补充地层损失；当地层损失小于15 m3时，可采用洞内二次注浆方式和地面同步注浆的方式来补充地层损失；当盾构埋深较深时，可单独采用洞内二次注浆的方式。当地层损失超出15m3 时，通常地层内部的空洞较大，空洞能够反映到地面并形成显著的地面塌陷，因此必须进行抢险。施工措施上必须同时使用洞内二次注浆和地面同步注浆的方式来补充地层损失，地面注浆应同时使用单液浆和双液浆进行加固。采用双液浆的主要目的是快速填充空洞；单液浆的渗透性好，能够最大限度地填充空洞，因此需要同时采用这两种注浆方式来弥补地层损失。