土压平衡盾构机类泥水模式掘进施工技术

土压平衡盾构机类泥水模式掘进施工技

术

摘要：为解决上砂下岩富水地层盾构掘进施工的技术难题，文章结合佛山地

铁某盾构区间施工案例，对该地层盾构的施工难题开展技术分析及研究。基于土

压平衡盾构机采用泥水平衡盾构掘进原理的掘进技术，通过向土仓注入膨润土泥浆，建立满仓泥水压（达到泥水盾构建立泥水仓的效果），对开挖面前方砂层地

质进行平衡稳定，再辅助满仓实压模式掘进的施工方法。通过实施表明，此技术

可有效的降低超排量，控制施工风险，保护地面环境安全。

关键词：上砂下岩；膨润土；盾构；类泥水；渣土改良

1前言

土压平衡盾构是采用掘进渣土平衡地层水土压力，由于砂质地层含沙量大，

含泥量低，具有含黏度低、水量大且具有一定水头压力，渗透系数高，流动性大

等特点，土压平衡方式在砂层中很难做到掌子面稳定，其次盾构掘进对地层的扰

动容易造成涌砂和涌水，而此时盾构机土仓没法建立满仓土压（满仓实土会造成

掘进推力大，无速度），给砂水有流动的空间，从而导致上覆水土压力流失，严

重的可能造成多米诺骨牌效应，造成地面塌陷、掘进困难等组诸多难题。而采用

泥水平衡原理，可在土仓建立满仓泥水压，有效平衡地层水土压力，稳定上部砂层，且能保证盾构正常掘进。因此，在盾构机掘进时向土仓主动加注膨润土泥浆，安全快速地建立主动土压力平衡掌子面的被动土压力，伴随增加土渣渣土的粘度，不形成喷涌、突水等情况，从而避免上述问题。因而总结形成了“上软下硬富水

含砂土压平衡盾构机类泥水模式掘进施工工法”，以期能为类似工程盾构掘进施

工提供借鉴思路。

2工程地质水文情况

佛山地铁某盾构区间隧道洞身存在长约243m，最大侵入隧道深度6m的<3-2>

中粗砂地层，<3-3>砾砂地层，砂层上方为<2-1b>淤泥质土，<2-2>淤泥质粉细砂、<2-3>淤泥质中粗砂、<2-4>粉质粘土。隧道洞身范围主要为基岩风化裂隙水，承

压水头5.0~26.8m，承压水头埋深比稳定水位深，承压作用强，预测掌子面涌水

量约700m³/d。

3操作要点

3.1施工准备

土压平衡盾构机采用类泥水模式掘进成败关键在于膨润土添加的实现。在掘

进过程中能实时添加膨润土泥浆，携带土仓切削的砂石进行排渣。因此前期的准

备至关重要。

施工准备工作主要包括膨润土泵送方案设计、盾构机改管、膨润土搅拌装置

安装及材料准备。

（1）膨润土泵送方案设计：

采用土压平衡盾构机进行类泥水模式掘进前，要制定膨润土泥浆实时添加的

方案。本工法采用地面集中拌制膨润土，泵送至台车的膨润土罐进行储存，掘进

过程通过管路实时向土仓添加。膨润土泵送方案示意图如下;

图

3.1膨润土泵送方案示意图

（2）盾构机改管：（以Φ6280mm土压平衡盾构机为例）

①刀盘喷水：原设备设有四个刀盘喷水注入口，将刀盘喷水管路改为刀盘喷

膨润土泥浆；

②泡沫喷管：原设备土仓设有6路泡沫喷射口，将1#泡沫管路改为注膨润土

泥浆；

③盾壳膨润土：原设备盾壳设有两路膨润土管路，但流量较小。将其管路接

入膨润土注入泵直接泵送注入。

（3）膨润土搅拌装置安装：

盾构机土仓、刀盘注入膨润土泥浆主要有两个之作用：①粘稠的膨润土泥浆

能减小上部砂层流动，起到稳定掌子面的作用。②增大开挖渣土的流塑性，并携

带渣土排除，减小螺旋机喷涌。因此，盾构机掘进过程中，膨润土泥浆的消耗量

极大，故采用地面集中拌制，再泵送进土仓。

搅拌装置设置：单环掘进膨润土泥浆消耗量在25-30m³左右，因此地面采用

钢板焊接两个6m*4m*1.5m的搅拌箱（一备一用），每个搅拌罐设置两个搅拌棒，加速膨润土搅拌。

（4）材料准备。

盾构机掘进过程中，膨润土泥浆的消耗量极大，故采用地面集中拌制，再泵

送进土仓。

3.2膨润土泥浆拌制

（1）配比：膨润土采用高粘度膨润土，膨润土材料：水=1:9（质量比），

具体配比根据试验确定，每次搅拌先加18m3水，再使用剪切泵加2t的膨润土，

加料顺序为先加水再加膨润土。

（2）试验检验：膨润土泥浆拌制完成后，经检测其塑化粘度需达到90s以上。

（3）搅拌：膨润土泥浆采用剪切泵充分搅拌均匀，搅拌完成后利用剪切泵循环10～15min，直至无干粉结团颗粒（即无悬浮颗粒）为止，搅拌完成后需给与时间进行膨化（膨化时间保证不小于40min）。拌制并膨化完成后的膨润土泥浆通过管路泵送至台车上的膨润土罐（掘进过程也可实时泵送）。

3.3土仓渣土置换

盾构掘进前，需对土仓渣土仓位进行判断，若土仓实土仓位高于50%，需先进行土仓渣土置换，渣土置换采用粘度较高的膨润土泥浆，溶液粘度应控制在150s以上。

渣土置换原理：通过向仓内注入膨润土泥浆，代替仓内渣土建立土压。注入膨润土泥浆同时同步排出渣土，期间保持仓内土压恒定。待螺旋机排出渣样中膨润土泥浆含量大于90%即代表渣土置换完毕。

渣土置换操作：在盾构机操作面通过膨润土泥浆管直接从土仓隔板的3点、9点位球阀注入孔泵送至土仓内，为保证能将土仓内渣土置换干净，采取将膨润土泥浆分三阶段注入，完成渣土置换。

第一阶段：将两根膨润土泥浆管改接至人闸处球阀，注入15m³左右膨润土泥浆，同时盾构机螺旋输送机进行下部排土，期间控制仓内土压力稳定，波动范围控制在±0.2bar左右。

第二阶段：第一阶段完成后，将膨润土泥浆管改接至土仓腰部球阀，继续注入膨润土泥浆，同步排出渣土，控制土压稳定，直至渣土置换完成。

第三阶段：土仓渣土置换完成后，停止螺旋机排土，将膨润土泥浆管改接至人闸处球阀，继续向土仓注入膨润土泥浆，确保满仓膨润土泥浆材料为止（判断标准：人仓球阀流出为膨润土泥浆）

3.4掘进参数设置

土压平衡盾构采用类泥水模式掘进，土压（满仓实压）稳定控制为第一要素，确保地层砂层不因盾构掘进扰动而塌陷，故掘进前要根据隧道埋深及地层水土压

力合理设定掘进土压P，掘进时土压波动控制在±0.2bar。

以上部土压力P为控制值，缓慢进行盾构掘进，刀盘转速保持低转速

（1.0~1.1r/min），尽量降低对周边地层的扰动，保持类泥水模式下的泥水平衡。

掘进总推力应视速度而定，控制掘进速度15-20mm/min，以防在砂层因刀具

进尺太深而发生刀具快速偏磨。

若土仓压力升高，无速度情况，可能是仓内实土增多，需及时进行实土置换，重新换仓，实土置换期间确保顶部压力不低于Pbar的同时缓慢将实土排出，以

防因土压下降导致顶部砂层下涌。

3.5类泥水模式掘进

土压平衡盾构采用类泥水模式掘进，主要是借鉴泥水平衡盾构的掌子面平衡

原理：通过建立泥水仓，以平衡地层的水土压力。主要从以下三个步骤来实现。

①掘进以设定土压力P为控制时，通过泡沫管路同步注入泡沫及膨润土泥浆，进行渣土改良。

②掘进过程关注刀具扭矩变化，控制在3000KN·m，若扭矩偏高，通过注入

膨润土进行调节。

③掘进过程同步往盾壳注入膨润土，润滑盾体外壳，减小地层对盾体前进的

阻力。

4结语

土压平衡盾构在富水含砂地层段盾构掘进施工中采用类泥水模式掘进控制措施，可有效保证地层稳定，上部砂层不下涌，土仓土压形成一定的支护作用，可

大幅减少地层超挖超排，有效的控制地面沉降，避免由于超挖导致的地面沉降超标、周边建筑物塌陷等施工问题，降低施工安全风险，创造了良好的社会效益和

经济效益，并具有一定的推广运用价值。

参考文献：

[1]李陶然. 土压平衡盾构机出洞技术分析[J]. 安阳师范学院学报,2022(2):104-107. DOI:10.3969/j.issn.1671-5330.2022.02.022.

盾构机掘进技术

盾构机掘进相关 一、掘进参数的选择 1、掘进参数的选择依据：①地质情况判断②盾构机当前姿态③地面监测结果反馈④盾构机状况； 地质情况的判断依据：①地质资料及补勘资料②掘进参数变化③渣土状态。 也就是说，盾构机目前要在什么样的地层中施工，是硬岩、软岩、沙层，还是断层等；目前盾构机的中心线是不是与隧道设计中心线相吻合，有偏差，怎样的偏差？地表面是不是有沉降？沉降了多少？建筑物是否有影响？盾构机目前的刀具状况怎样的？各系统是不是完好？等等 由于盾构机的可操作性很强，掘进参数的选择不能一概而定，需根据不同的实际情况选择相应的掘进参数。如：在地质条件较破碎的地质情况下应采用低速掘进，但刀具磨损较快时，应考率调整刀盘准速和掘进速度已获得最佳的贯入度；又如：盾构机栽头且偏离中线较大时，应考虑蛇行纠偏，防止过急纠偏造成管片开裂、错台或渗水等问题；所以掘进中一定要根据现场实际情况，灵活正确地选择掘进参数。 2、影响掘进的主要参数：掘进模式、土仓压力、刀盘扭矩、刀盘转速、推进力、推进速度、螺旋输送机扭矩、铰接油缸的行程、泡沫注入率等 二、掘进模式的选择 1、土压平衡式盾构机的掘进有三种模式：①敞开模式②半敞开模式③土压平衡模式 采取何种掘进模式关键在于地层的自稳性和地下水含量决定的。 a 、敞开模式 该模式适用于能够自稳、地下水少的地层。该掘进模式类似于TBM掘进，盾构机切削下来的碴土进入土仓内即刻被螺旋输送机排出，土仓内仅有极少量的碴土，土仓基本处于清空状态，掘进中刀盘所受反扭力较小。由于土仓内压力为大气压，故不能支撑开挖面地层和防止地下水渗入。 b 、半敞开模式 半敞开式有的又称为局部气压模式，该掘进模式适用于具有一定自稳能力和地下水压力不太高的地层。其防止地下水渗入的效果主要取决于压缩空气的压力。掘进中土仓内的碴土未充满土仓，尚有一定的空间，通过向土仓内输入压缩空气与碴土共同支撑开挖面和防止地下水渗入。 c 、土压平衡模式 该掘进模式适用于不能稳定的软土和富水地层。土压平衡模式是将刀盘切削下来的碴土充满土仓，并通过推进操作产生与土压力和水压力相平衡的土仓压力来稳定开挖面地层和防

土压平衡盾构机类泥水模式掘进施工技术

土压平衡盾构机类泥水模式掘进施工技 术 摘要：为解决上砂下岩富水地层盾构掘进施工的技术难题，文章结合佛山地 铁某盾构区间施工案例，对该地层盾构的施工难题开展技术分析及研究。基于土 压平衡盾构机采用泥水平衡盾构掘进原理的掘进技术，通过向土仓注入膨润土泥浆，建立满仓泥水压（达到泥水盾构建立泥水仓的效果），对开挖面前方砂层地 质进行平衡稳定，再辅助满仓实压模式掘进的施工方法。通过实施表明，此技术 可有效的降低超排量，控制施工风险，保护地面环境安全。 关键词：上砂下岩；膨润土；盾构；类泥水；渣土改良 1前言 土压平衡盾构是采用掘进渣土平衡地层水土压力，由于砂质地层含沙量大， 含泥量低，具有含黏度低、水量大且具有一定水头压力，渗透系数高，流动性大 等特点，土压平衡方式在砂层中很难做到掌子面稳定，其次盾构掘进对地层的扰 动容易造成涌砂和涌水，而此时盾构机土仓没法建立满仓土压（满仓实土会造成 掘进推力大，无速度），给砂水有流动的空间，从而导致上覆水土压力流失，严 重的可能造成多米诺骨牌效应，造成地面塌陷、掘进困难等组诸多难题。而采用 泥水平衡原理，可在土仓建立满仓泥水压，有效平衡地层水土压力，稳定上部砂层，且能保证盾构正常掘进。因此，在盾构机掘进时向土仓主动加注膨润土泥浆，安全快速地建立主动土压力平衡掌子面的被动土压力，伴随增加土渣渣土的粘度，不形成喷涌、突水等情况，从而避免上述问题。因而总结形成了“上软下硬富水 含砂土压平衡盾构机类泥水模式掘进施工工法”，以期能为类似工程盾构掘进施 工提供借鉴思路。 2工程地质水文情况

佛山地铁某盾构区间隧道洞身存在长约243m，最大侵入隧道深度6m的<3-2> 中粗砂地层，<3-3>砾砂地层，砂层上方为<2-1b>淤泥质土，<2-2>淤泥质粉细砂、<2-3>淤泥质中粗砂、<2-4>粉质粘土。隧道洞身范围主要为基岩风化裂隙水，承 压水头5.0~26.8m，承压水头埋深比稳定水位深，承压作用强，预测掌子面涌水 量约700m³/d。 3操作要点 3.1施工准备 土压平衡盾构机采用类泥水模式掘进成败关键在于膨润土添加的实现。在掘 进过程中能实时添加膨润土泥浆，携带土仓切削的砂石进行排渣。因此前期的准 备至关重要。 施工准备工作主要包括膨润土泵送方案设计、盾构机改管、膨润土搅拌装置 安装及材料准备。 （1）膨润土泵送方案设计： 采用土压平衡盾构机进行类泥水模式掘进前，要制定膨润土泥浆实时添加的 方案。本工法采用地面集中拌制膨润土，泵送至台车的膨润土罐进行储存，掘进 过程通过管路实时向土仓添加。膨润土泵送方案示意图如下; 图 3.1膨润土泵送方案示意图

盾构施工控制措施

盾构施工控制措施 1、盾构机建压措施 土压平衡模式掘进时，是将刀具切削下来的土体充满土仓，由盾构机的推进、挤压而建立起压力，利用这种泥土压与作业面地层的土压与水压平衡。同时利用螺旋输送机进行与盾构推进量相应的排土作业，始终维持开挖土量与排土量的平衡，以保持开挖面土体的稳定。 （1）土压平衡模式下土仓压力的控制方法 土仓压力控制采取以下两种操作模式： ①通过螺旋输送机来控制排土量的模式：即通过土压传感器检测，改变螺旋输送机的转速控制排土量，以维持开挖面土压稳定的控制模式。此时盾构的推进速度人工事先给定。 ②通过推进速度来控制进土量的模式：即通过土压传感器检测来控制盾构千斤顶的推进速度，以维持开挖面土压稳定的控制模式。此时螺旋输送机的转速人工事先给定。 掘进过程中根据需要可以不断转化控制模式，以保证开挖面的稳定。 （2）掘进中排土量的控制 排土量的控制是盾构在土压平衡模式下工作的关键技术之一。根据对碴土的观察和监测的数据，要及时调整掘进参数，不能出现出碴量与理论值出入较大的情况，一旦出现，立即分析原因并采取措施。 理论上螺旋输送机的排土量QS是由螺旋输送机的转速来决定的，掘进的速度和土仓压力值P值设定后，盾构机可自动设置理论转速N： QS根据碴土车的体积刻度来确定。 QS应与掘进速度决定的理论碴土量Q0相当，即: Q0=A Vn0 A-切削断面面积 n0-松散系数 V-推进速度 通常理论排土率用K =QS/Q0表示。 理论上K值应取1或接近1，这时碴土具有低的透水性且处于好的塑流状态。事实上，地层的土质不一定都具有这种性质，这时螺旋输送机的实际出土量与理论出土量不符，当碴土处于干硬状态时，因摩擦力大，碴土在螺旋输送机中输送遇到的阻力也大，同时容易造成固结堵塞现象，实际排土量将小于理论排土量，则必须依靠增大转速来增大实际排土量，以使之接近Q0，这时Q0＜QS，K＞1。当碴土柔软而富有流动性时，在土仓内高压力作用下，碴土自身有一个向外流动的能力，从而碴土的实际排土量大于螺旋输送机转速决定的的理论排土量，这时Q0＞QS，K＜1。此时必须依靠降低螺旋输送机转速来降低实际出土量。当碴土的流动性非常好时，由于螺旋输送机对碴土的摩阻力减少，有时会产生碴土喷涌现象，这时转速很小就能满足出土要求。 碴土的出土量必须与掘进的挖掘量相匹配，以获得稳定而合适的支撑压力值，

(建筑施工工艺标准)盾构施工工艺工法(土压泥水)

（建筑施工工艺标准）盾构施工工艺工法(土压泥水)

盾构施工工艺工法 0前言 盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构在地中推进，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。 本施工工法中所描述的盾构分为两类：土压平衡盾构和泥水平衡盾构。 土压平衡式盾构是把土料(必要时添加泡沫、膨润土等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。 泥水式盾构是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。 （2）本工法内容包括 ①主要内容 本工法的主要内容包括：盾构组装、调试作业，盾构始发作业，盾构正常掘进作业，盾构到达作业，盾构过站、调头作业，盾构拆卸、吊装、存放作业，刀盘刀具的检查与更换作业，施工运输作业，施工通风及洞内轨道、管线布置作业，盾构施工测量作业10部分。每部分按工序细分，各项作业按照紧前工序达到标准、适用条件、作业内容、作业流程及控制要点、作业组织、紧后工序- 2 -

等内容进行编制。 ② 总体施工流程图 盾构法隧道总体施工流程图见图1 ③ 盾构法隧道施工阶段划分及工作要点 图Ⅲ.1盾构法隧道总体施工流程图 施 工准备阶段 正 常 施工阶段 收尾阶段

盾构施工方案及施工方法

第四章施工方案及施工方法 第一节盾构施工方案 1 盾构选型 1.1 选型依据和选型原则 盾构的性能及其与地质条件、工程条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键，所以采用盾构法施工就必须选择最佳的盾构施工参数和最适宜的盾构。 盾构选型主要依据武汉市轨道交通二号线一期工程越江隧道工程招标文件和招标文件说明，借鉴我公司在类似工程施工中的丰富经验，同时参考相关的盾构技术规范及国内外已有盾构工程实例。盾构选型及设计按照可靠性第一，技术先进性第二，经济性第三的原则进行，保证盾构施工的安全性、可靠性、适用性、先进性、经济性相统一。 1.1.1 工程基本条件 （1）盾构穿越第四系全新统新近沉积的松散粉细砂、中粗砂层，第四系全新统冲积的稍密～密实粉细砂、中粗砂层和卵砾石层，由于地质资料的不完整性，盾构隧道还有可能穿越白垩－下第三系砾岩和志留系泥质粉砂岩、泥岩等沉积岩层，地层富含地下水，由于其水头压力较高，盾构施工时易引起突发性涌水和流砂，而导致大范围的突然塌陷。同时，高水头压对盾构和隧道的密封及抗渗能力提出了更高要求。因此，要求盾构能适应于本工程所处饱和粉细砂质粉土地层条件、同时也能开挖岩层的需要，在饱和砂性土中推进时，将地层损失率控制到极小程度，以保证盾构安全过江、沿线邻近建筑物及公用设施不受损坏。 （2）考虑到地质资料的不确定因素，盾构施工可能会遇到泥质粉砂岩、泥岩互层，且上软下硬，施工困难，要求盾构具有开挖此岩层的能力。 （3）能适应本工程高水压环境，最大水压达0.6MPa。

（4）穿越两岸密集居民区时，能确保高层建筑和密集地下管线的安全。地表沉降应根据沿线建筑物、管线允许变形情况及其与盾构的相对位置，分析研究确定，在一般情况下，宜控制在+10～-30mm。 （5）施工占地少，能适应市区道路狭窄、建筑物多、拆迁难度大的现场实际条件。 （6）盾构一次掘进距离应大于3.2km。 （7）施工设备价格及经济性：要求施工每延米综合价格经济合理。 1.1.2 盾构工程特点 根据本工程的地质资料统计，隧道洞身上部及通过的地层中水平渗透系数在8.0³10-10m/s至8.0³10-3m/s范围内变化，垂直渗透系数在3.0³10-9m/s至9.0³10-3m/s范围内变化。 1.2 盾构类型的确定 不同类型的盾构适用的地质类型也是不同的，盾构的选型必须做到针对不同的工程特点及地质特点进行针对性方案设计，才能使盾构更好的适应工程。盾构的主要类型有敞开式盾构、泥水平衡盾构、土压平衡盾构等。根据武汉轨道交通二号线越江隧道工程地质、水文情况及工程特点，可选择的盾构类型只有土压平衡盾构和泥水平衡盾构。 土压平衡盾构和泥水平衡盾构在稳定开挖面、地质条件、抵抗水压、控制地表沉降、碴土处理、施工场地、工程成本等方面都有较大差异，有其独特的适应性，对二种盾构进行综合对比分析比较见表4-1-1。 表4-1-1 泥水平衡盾构和土压平衡盾构对比表

盾构掘进施工技术交底

盾构掘进施工技术交底 穗莞深城际轨道交通SZH-3标虎长盾构区间 盾构掘进施工技术交底 一、概况 虎长盾构区间采用两台直径8810mm的日本奥村土压平衡盾构机掘进施工。左右线两台盾构机先后从明挖段工作井始发，掘进至虎门商贸城站南端头井吊出。区间左线长度为2893.084m、右线长度为2894.2m，衬砌结构为C50钢筋混凝土预制管片，内径7700mm、外径8500mm。 盾构掘进施工分为始发，掘进和接收三个阶段，施工中根据每个阶段施工特点采取针对性的技术措施，保证施工安全，满足质量和环保要求。在盾构起始段200m进行试掘进，并根据试掘进调整，确定掘进参数。在盾构到达接收工作井100m前，对盾构轴线进行测量并作调整，保证盾构准确进入接收洞门。二、施工准备 1、人员准备： ⑴项目部管理人员：工区长，副工区长，工区总工，现场工程师。⑵盾构掘进队：带班员，拼装员，电瓶车司机，注浆员等。 ⑶盾构地面队：搅拌站调度、搅拌手，龙门吊司机、司索工，电瓶车充电员等。 ⑷盾构机修队：盾构机械维修员。⑸盾构电工队：盾构电气检修员。⑹盾构吊装队：广东力特吊装公司。⑺盾构组装队：上海力行公司。 ⑻盾构测量队：地面沉降测量员，盾构姿态测量员，管片姿态测量员等。 2、施工机具准备： ⑴两台直径8810mm日本奥村土压平衡盾构机⑵搅拌站一座⑶电瓶车两台 ⑷循环水箱一个 ⑸发电机一台及配套发电机房一座⑹电瓶车充电房一座⑺龙门吊四台 ⑻350吨履带吊一台⑼地面自生产加工房一座三、施工工艺 1、盾构吊运与组装

根据盾构部件情况、场地情况，制定详细的盾构组装放啊，然后根据相关安全操作规程使用350吨履带吊，200吨汽车吊，60吨龙门吊将盾构机各部件吊运至基坑内，并由力行组装队对盾构机进行组装。 2、盾构机现场调试 根据盾构机主要功能及使用要求制定调试大纲，主要调试内容如下：⑴盾构壳体⑵切削刀盘⑶管片拼装机⑷螺旋运输机⑸皮带运输机⑹同步注浆系统⑺集中润滑系统⑻液压系统⑼铰接装置⑽电气系统⑾渣土改良系统⑿盾尾密封系统 对各系统进行空载调试，然后进行整机空载调试，详细记录盾构运转状况，并进行评估。 3、盾构始发 制定详细的始发方案，使用反力架作为盾构机的推进支撑面，精确确定盾构始发标高等已定参数，始发掘进前对洞门土体进行质量检查，对洞门加固的旋喷桩做抽芯检测，制定洞门密封破除方案，使用止水帘布扇形压板对洞门进行密封，确保始发安全。始发掘进时对盾构姿态进行复核。在负环管片定位时，确保管片环面与隧道轴线垂直。始发掘进时重点保护6，7号台车之间的延长管线，对盾构掘进，壁后注浆，管片拼装，出土及材料运输进行工序磨合，尽量在正常掘进时做到环环相扣，工序衔接得当。始发掘进时严格控制盾构的姿态和推力，加大检测力度，根据监控结果调整掘进参数。 4、盾构掘进 根据隧道工程地质和水文地质条件、隧道埋深、线路平面和坡度、地表环境、施工检测结果、盾构姿态以及盾构初始掘进阶段的经验设定盾构滚转角、俯仰角、偏角、刀盘转速、推力、扭矩、螺旋运输机转速、土仓压力、排土量等掘进参数。掘进过程中监测和记录盾构运转情况、掘进参数变化、排除渣土情况，并及时反馈，调整掘进参数，控制盾构姿态。 ⑴浆液准备 在前一环管片安装的同时，通知地面队搅拌站把准备掘进的一环浆液4.0m3 下放至浆液车上，然后把浆液运进至1号台车位置，插上电源，搅拌浆液1min 后把浆液泵进浆液罐。

盾构法施工控制要点

一级建造师：盾构法施工控制要求 一、盾构法施工综述盾构法施工主要施工步骤为： 1．在盾构法隧道的起始端和终结端各建一个工作井，城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井； 2．盾构在始发工作井内安装就位； 3．依靠盾构千斤顶推力(作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上)将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出； 4．盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土(泥)和安装衬砌管片； 5．与时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置； 6．盾构进入到达工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。 盾构掘进由始发工作井始发|来源%考试大%到隧道贯通、盾构机进入到达工作井，一般经过始发、初始掘进、转换、正常掘进、到达掘进五个阶段。 盾构掘进控制的目的是确保开挖面稳定的同时，构筑隧道结构、维持隧道线形、与早填充盾尾空隙。因此，开挖控制、一次衬砌、线形控制和注浆构成了盾构掘进控制"四要素"。 二、盾构掘进各阶段的控制要点(一)盾构始发施工技术要点 盾构自基座上开始推进到盾构掘进通过洞口土体加固段止，可作为始发施工，其技术要点如下。 1．盾构基座、反力架与管片上部轴向支撑的制作与安装要具备足够的刚度，保证负载后变形量满足盾构掘进方向要求。 2．安装盾构基座和反力架时，要确保盾构掘进方向符合隧道设计轴线。 3．由于临时管片(负环管片)的真圆度直接影响盾构掘进时管片拼装精度，因此安装临时管片时，必须保证其真圆度，并采取措施防止其受力后旋转、径向位移与开口部位(临时管片安装时通常不形成封闭环，在其上部预留运输通道)变形。 4．拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果，必要时进行补注浆加同，以确保拆除洞口围护结构时不发生土体坍塌、地层变形过大、且盾构始发过程中开挖面稳定。 5．由于拼装最后一环临时管片(负一环，封闭环)前，盾构上部千斤顶一般不能使用(最后一环临时管片拼装前安装的临时管片通常为开口环)，因此从盾构进入土层到通过土体加固段前，要慢速掘进，以便减小千斤顶推力，使盾构方向容易控制，盾构到达洞口土体加固区间的中间部位时，逐渐提高土压仓(泥水仓)设定压力，出加固段达到预定的设定值。 6．通常盾构机盾尾进入洞口后，拼装整环临时管片(负一环)，并在开口部安装上部轴向支撑，使随后盾构掘进时全部盾构千斤顶都可使用。 7．盾构机盾尾进入洞口后，将洞口密封与封闭环管片贴紧，以防止泥水与注浆浆液从洞门泄漏。 8．加强观测工作井周围地层变形、盾构基座、反力架、临时管片和管片上部轴向支撑的变形与位移，超过预定值时，必须采取有效措施后，才可继续掘进。 (二)初始掘进 盾构始发后进入初始掘进阶段。 1．初始掘进特点 (1)一般后续设备临时设置于地面。在地铁工程中，多利用车站作为始发工作井，后续设备可在车站内设置。 (2)大部分来自后续设备的油管、电缆、配管.随着盾构掘进延伸，部分管线必须接长。 (3)由于通常在始发工作井内拼装临时管片，故向隧道内运送施工材料的通道狭窄。 (4)由于初始掘进处于试掘进状态，且施工运输组织与正常掘进不同，因此施工速度受到制约。

盾构在砂层中掘进的技术方法

盾构在砂层中掘进的技术方法 一、概况 盾构在砂层中穿越，地面为城市交通要道或湖面，隧道埋深约为～，砂层为良好的富水和透水地层，饱含地下水，渗透系数为～d。 二、盾构机技术特点 一、土压平稳式盾构又称削土密封式或泥土加压式盾构。适用于含水的软土、软岩、硬岩及混合地层的隧道掘进。 二、掘进施工可采纳复合式土压平稳盾构机具有放开式、半放开式及土压平稳三种掘进模式。掘进操作可自动操纵、也可半自动操纵或手动操纵。通过实验段的掘进选定六个施工治理指标来进行掘进操纵治理:a、土仓压力；b、推动速度；c、总推力；d、排土量；e、刀盘转速和扭矩；f、注浆压力和注浆量，其中土仓压力是要紧的治理指标。 3、盾构机配备了自动导向系统, 可操纵和稳固掘进方向, 具有灵活转向纠偏能力。 4、盾构刀盘结构能知足不同地层的掘进速度要求。 五、盾构配备了同步注浆系统, 有利于操纵隧道周围土体沉陷及建筑物爱惜。 六、盾构配备了泡沫及膨润土注入系统, 有利于碴土改良。配备了紧缩空气系统, 有利于避免工作面的渗水及操纵地表沉降。 三、掘进施工技术 一、显现问题：盾构机在富水砂层施工时，容易引发地层沉降大、隧道喷涌、盾构姿态难操纵等问题。 二、要紧施工技术方法 （1）采纳土压平稳模式掘进，进行开挖面稳定，设定合理的掘进参数，操纵盾构机姿态，操纵土压力以稳固开作面，操纵地表沉降，将施工对地层的阻碍减到最小。 1）掘进进程土仓顶部压力操纵在，掘进速度操纵在30mm/min以上，出土量不得大于50m3； 2）盾构机姿态维持向上，趋势操纵在范围±4。

3）掘进的进程必需尽可能的快，中间尽可能减少停滞时刻。 4）在掘进接近1600mm时依照土仓顶部压力减少或不出土，以使掘进至1800mm时土仓顶部压力达到~范围。 （2）注入泡沫剂 1）盾构掘进进程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料, 形成隔水泥膜，避免水从地层中渗出，提高土仓内碴土的稠度来改善碴土的止水性和在螺旋输送机上安装保压泵碴装置，以使土仓内的压力稳固平稳。避免涌水流砂和发生喷涌现象, 并利于螺旋输送机排土。 2）富水砂层中掘进可适量往土仓加入发泡剂，但必需依如实际情形严格操纵发泡剂配比及加入量。 泡沫溶液的组成：泡沫添加剂2%，水97%。泡沫组成：90～95%紧缩空气和5～10%泡沫溶液混合而成。泡沫的注入量按开挖方量计算。 （3）维持持续掘进，减少盾构机停马上刻。 （4）适当缩短浆液胶凝时刻，保证注浆质量。 盾尾同步注浆的量与地面沉降有较大关系，过少会造成地面较大的沉降，过量会窜浆至地面，污染环境。富水砂层注砂浆极易往外扩散，在掘进进程需依照注浆压力（～，一样而言，注浆压力取～倍的静止水、土压力，）和地面情形及时调整注浆量(一样为建筑间隙的180%～200%)，对管片背后对称均匀压注。注浆的标准是确保脱出盾尾的管片背后的间隙能填满，这不仅可降低后期地面的沉降，也对管片防水起到必然有利作用。 盾尾同步注浆是从盾尾圆周上的四个点同时注浆，考虑到水土压力的不同和避免管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不同，并维持适合的压差，以达到最正确成效。在最初的压力设按时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大～。 穿越粉砂土层，同步注浆采纳水泥砂浆，浆液的配比如下表。 表2-1 同步注浆材料初步配比表 浆液要紧性能指标

“土压+泥水”双模式盾构机原理及应用分析

“土压+泥水”双模式盾构机原理及应用 分析 摘要：进入21世纪以来，我国各大城市出现地铁修建的高潮，尤其是一线 城市及新一线城市地铁修建速度特别快。但是，由于国内各地地质水文情况差别 较大，对盾构设备的技术、功能以及规格参数要求不一致，尤其是我国华南地区 具有硬岩地层，岩石强度高、地下水含量丰富，地层内裂隙水多等特点。本论文 主要探讨了土压+泥水双模式盾构机的工作原理，通过对双模式盾构机在工程应 用中的分析，发现土压+泥水双模式盾构机具有更高的施工效率和更好的适应性，可以满足复杂地质环境下的建设需求，是一种值得推广使用的盾构机。同时，通 过分析其优缺点，提出了未来发展方向及相关建设建议，为该领域的研究和应用 提供一定的指导意义。 关键词：双模盾构机；工作原理；应用分析 前言 随着城市化进程的加速和基础设施建设的加强，地下隧道建设的需求越来越大。作为地 下隧道建设的核心设备之一，盾构机的发展也愈加迅速。在现有的盾构机种类中，土压和泥 水模式盾构机是主流类型之一。然而，这两种盾构机各自都存在一些使用的局限性，因而提 出了土压+泥水双模式盾构机。该盾构机既具有土压模式和泥水模式的特点，又克服了两种 盾构机单一模式的弱点，在实际工程中有着广泛的应用前景和发展空间。因此，本论文将详 细地介绍土压+泥水双模式盾构机的工作原理和优点，并通过应用案例分析与比较分析，探 讨了其未来的发展趋势，为该领域的研究和应用提供一定的参考意义。 一、研究背景和意义 随着城市化进程的不断加速，交通网络的布局和构建变得越来越丰富和复杂，因此地下 隧道建设显得尤为重要。而盾构机作为地下隧道建设的核心设备之一，在隧道建设中扮演着 举足轻重的角色。然而，盾构机在实际应用中还存在一些问题，例如对地质环境的适应性不强，施工效率不高等问题。为了解决这些问题，土压+泥水双模式盾构机应运而生。

土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制

土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制 土压平衡盾构在粘土地层中掘进是目前地铁、道路和水利等基础设施建设中经常采用的一种施工方式。然而，由于粘土地层的性质，掘进过程中会出现一系列问题，如土体变形、土压力变化等，因此需要采取有效的措施来控制掘进过程，保证施工顺利进行。 首先，需要对粘土地层的特性进行全面的了解。粘土地层具有黏性、塑性、膨胀性和收缩性等独特的性质，因此掘进过程中，可能会出现粘土流失、掘进机吃土等情况。为了避免这些问题的出现，需要检测地层的物理特性、水文地质特性、地下水位和地下水化学成分等，制定相应的施工方案。 其次，对于土压平衡盾构掘进过程中的土体变形问题，可以采取以下几个措施进行控制： 1. 控制掘进速度：在粘土地层中，由于土压力的存在，掘进速度过快会导致土体变形、塌方等问题。因此在掘进过程中需要控制掘进速度，使其符合地层的承载能力。 2. 调整土压力：通过增加或减少盾构内部压差，可以改变土压力的分布和大小，进而控制土体变形情况。 3. 使用泥水注浆技术：在盾构周围喷洒泥浆或添加抗裂剂等材料，可以增加土层的强度和稳定性，减少土体变形。 4. 采用预制隧道套管技术：在初期的预制环节中套管可以提供较大的刚度，能够起到土体支护和平衡的作用，减少土体变形。 最后，控制地下水的渗透和沉降也是掘进过程中需要重视的问题。地下水的变化会影响土层的稳定性和盾构机的掘进进展，因此需要采取防渗措施，例如在隧道的尾部进行钻孔排水、地下水抽取等工程，来控制地下水的变化和渗透。 总之，土压平衡盾构在粘土地层中的掘进需要全面的技术和安全措施来进行控制。只有做好前期的地层调查、施工方案设计以及采取适当的控制措施，才能保证隧道施工的效率和质量，防止安全事故的发生。

浅析城市轨道交通地铁隧道盾构施工技术

浅析城市轨道交通地铁隧道盾构施工技术 摘要：城市经济快速发展的同时，交通压力也越来越大，城市轨道交通建设工 程也逐渐增多，在一定程度上缓解了城市交通压力。地铁隧道盾构施工过程中， 遇到的地质情况也不尽相同，富水砂层是不良地质的一种，在隧道开挖的过程中，因其具有含水量丰富、透水性好等特点，加大了隧道盾构施工难度，不易于隧道 开挖工程的顺利进行。本文简单介绍地铁隧道盾构机土压平衡模式下过富水砂层 时的施工关键点，以及盾构施工质量控制措施，仅供参考。 关键词：城市轨道交通；富水砂层；盾构机掘进 一、盾构机施工技术 盾构机被常应用于地铁、隧道等地下工程的开挖施工，尤其是针对富水砂层 等不良地质条件的施工，具有一定的优势，也适用于其他含水量较高的软土层的 隧道掘进施工。盾构机在隧道掘进过程中，其操作模式可以分为土压平衡模式、 泥水平衡模式和气压复合模式三种，操作模式可以根据具体是施工要求和地质条 件进行切换，且盾构掘进控制模式分为自动化、半自动化和手动三种。盾构机中 配有先进的导航系统，便于对盾构掘进方向的控制和导向，确保掘进方向的准确性，降低误差，掘进方向的准确性和掘进状态的稳定性是保证盾构掘进施工质量 的重要依据。自动导向系统在盾构机中的应用，能够有效保证盾构机姿态调整、 纠偏。盾构机前端的刀盘结构可以确保盾构机在不同类型的地质土层进行掘进施工。盾构机注浆系统可以在掘进的同时对土体进行注浆加固，减少了掘进过程对 周围土体的扰动，提高了土体的稳定性，避免了土体坍塌、地表沉降等问题对盾 构掘进过程造成的不利影响。如若发生土体坍塌、沉降等问题，为了保证盾构掘 进施工的顺利进行，降低对周围建筑物的影响，可以将泡沫、膨润土及高分子等 材料注入土仓渣土中，提高富水砂层渣土的流动性和止水性，有效提高盾构机掘 进效率和排渣速度。 二、地铁隧道盾构机过富水砂层施工关键点分析 （一）确定隧道开挖面土体稳定性 盾构机采土压平衡模式对隧道进行掘进施工时，首先需要对隧道开挖面的土 体稳定性进行准确的计算，以此作为参考条件对其他各项参数进行设定，对盾构 机的掘进姿态以及土体压力的控制有决定性作用，对实现预防地表沉降具有重要 意义。本人参与的西安地铁4号线15标工程在整个盾构掘进期间的隧道断面土 体主要为富水砂层，且地下水压力较大。因地盾构机在穿越富水砂层时，速度需 保持在30mm～40mm/min，同时严格控制出土量，掘进过程尽量保持均匀且较高的速度向前掘进。还需要对土仓顶部压力进行控制，当掘进在1600mm-1800mm 时，控制出土量的同时，土仓上部压力控制在1.5～1.6bar之间最为适宜。 （二）富水砂层渣土改良 富水砂层盾构掘进的同时，需要向舱内注入泡沫剂、膨润土或者分子聚合物，对掘进产生的渣土进行改良，提高渣土的流动性且具有一定的止水性，可以有效 预防掘进过程中流沙和喷涌现象的发生，有利于渣土的顺利排出。我标段采取的 是每掘进一环加入60～80升的泡沫剂和8立方米的膨润土进行渣土改良。 富水砂层渣土改良具以下几点优势： 第一，渣土与泡沫剂或者膨润土等介质充分进行拌合，确保形成透水性差流 动性好的渣土，良好的渣土改良效果可以有效的控制掘进过程中地表沉降，同时 还能改善富水砂层物理特性，使其具备较好的流塑性和较低的透水性，使得土体

泥水平衡盾构机施工原理介绍

泥水平衡盾构机施工原理介绍 泥水平衡盾构机是一种用于地下隧道施工的先进设备。它采用泥浆平衡法进行施工，能够在地下进行高效、安全的隧道开挖。本文将详细介绍泥水平衡盾构机的施工原理。 1. 泥水平衡盾构机的基本原理 泥水平衡盾构机是在隧道掘进过程中，通过注入泥浆控制地下水位，保持隧道工作面正常工作环境的一种盾构机。它采用了泥浆平衡法，即通过在隧道工作面注入泥浆，使泥浆的密度与地下水的压力平衡，从而达到控制地下水位的目的。 2. 泥水平衡盾构机的工作原理 泥水平衡盾构机主要由刀盘、前后密封、螺旋输送机和泥浆系统等部分组成。在施工过程中，首先将泥浆通过泥浆系统供给到刀盘前部的刀具上。刀盘旋转时，刀具将地层土壤切削下来，同时将泥浆与土壤混合成泥浆浆体。 泥浆浆体通过螺旋输送机送出隧道，同时通过密封系统保持隧道工作面的压力平衡。泥浆与地下水的压力平衡可以有效控制地下水位，防止水和土壤的涌入，保护工作面的稳定性。 3. 泥水平衡盾构机的施工过程 泥水平衡盾构机的施工过程可以分为以下几个步骤：

(1) 预处理：在施工前，需要对隧道工作面进行预处理，包括地下水的降低和土层的加固等。 (2) 开挖：泥水平衡盾构机开始工作后，刀盘旋转切削土壤，并通过螺旋输送机将土壤与泥浆混合成泥浆浆体。 (3) 输送：泥浆浆体通过螺旋输送机将土壤从隧道中输送出去，同时保持隧道工作面的压力平衡。 (4) 支护：在土壤被切削后，需要进行隧道工程的支护，以确保隧道的稳定和安全。 (5) 后续处理：隧道开挖完成后，需要进行后续的清理工作，包括清理刀盘和螺旋输送机等设备。 4. 泥水平衡盾构机的优势和应用 泥水平衡盾构机具有以下优势： (1) 施工速度快：泥水平衡盾构机可以实现连续作业，施工速度较快。 (2) 施工安全：泥水平衡盾构机采用了泥浆平衡法，能够有效控制地下水位，减少地层涌水和塌陷的风险。 (3) 对环境的影响小：泥水平衡盾构机在施工过程中，通过注入泥浆控制地下水位，减少对周围环境的影响。

复合地层中盾构施工技术

复合地层与盾构施工技术 竺维彬鞠世健 盾构法施工与其它传统的地下工程施工工法一样，其终极目标是完成一项特色的地下工程，比如一条地下隧道或地下车站，它的不同点在于，盾构法采用了特殊的施工工具盾构机。 盾构机是根据施工对象“量身定做"的，盾构机制造所依据的对象，称之为施工环境，它是基础地质、工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等特征的总和。由此可以看出，如果不详细研究施工环境，也就造不出适应性强的盾构机，也就谈不上顺利地进行盾构施工。 在施工环境的诸多因素中,基础地质和工程地质特征是最重要的，因为它们是盾构机选型及采用盾构施工工艺最重要的先决条件。在实践当中，对地质特征的研究往往被忽视。殊不知，没有什么盾构施工技术不是与地质特征有关的，尤其是在复合地层中的盾构施工。 1复合地层的概念 在盾构施工的过程中,围岩岩土力学、基础地质和工程地质等特征的各向均匀性直接影响盾构机的选型、盾构施工工艺的选择等关键性问题。从这个意义上讲，可以宏观地将围岩地层区分为两类：均一地层和复合地层。 1。1均一地层 1。1.1均一地层的概念 严格意义的各向同性的均质地层在自然界是不存在的，本文定义的均一地层是指在开挖断面范围内和开挖延伸方向上，由一种或若干种地层组成的，或岩土力学、工程地质和水文地质等特性相近的地层或地层组合。均一地层有两种情况：（1）单纯的软土地层：从地质图(见图1）中可以看出，地铁隧道穿越了Ⅱ层，主要为粉砂质土和Ⅲ层为粉质粘土，这两种地层的物质组成及其结构和构造都存在着一定的差异，但它们的岩土力学性质以及工程地质和水文地质特征就盾构机的选型和盾构施工而言，差别并不大. 根据上述地层特点，南京地铁选用了适应软土地层的盾构机，其刀盘为平面直角型的，只安装刮刀（见图2)。

土压平衡盾构施工技术

土压平衡盾构施工技术 一、盾构施工法概述 1.盾构施工程序。盾构施工法与矿山法相比具有的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主要作业都在盾构保护下进行，因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法。其主要施工程序为：建造盾构工作井；盾构机安装就位；出洞口土体加固处理；初推段盾构掘进施工；隧道正常连续掘进施工；盾构接收井洞口的土体加固处理；盾构进入接收井解体吊出。 2.盾构施工优点。盾构施工与矿山法施工具有以下优点：地面作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小；自动化程度高、劳动强度低、施工速度快；因隧道衬砌属工厂预制，质量有保证；穿越地面建筑群和地下管线密集的区域时，周围可不受施工影响；穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候影响；对于地质复杂、含水量大、围岩软弱的地层可确保施工安全；在费用和技术难度上不受覆土深度影响。 二、盾构推进隧道施工 1.掘进原理。盾构在粉质粘土、粉质砂土和砂质粉土等粘性土层中掘进施工时，由刀盘旋转切削下来的土体进入密封土仓后，可对开挖面地层形成被动土压力，与开挖面上的主动土压力相抗衡。 使开挖面的土层处于稳定状态。当盾构推进时，启动螺旋输送器排土，使

排土量等于开挖量，即可使开挖面地层始终处于稳定。排土量一般通过调节螺旋输送器转速和出土口装置予以控制。当地层含砂量超过某一限度时，因土的摩阻力大、渗透系数高、地下水丰富等原因，泥土塑流性将 明显变差，密封仓内的土体可因固结作用而被压密，导致渣土难于排出，甚至形成泥饼而无法推进，而且单靠切削土提供的被动土压力，常不足以抵抗开挖面的水土压力。出现这种状况时，可向密封仓内注入水、泡 沫、膨润土等，同时进行搅拌，以期适当改善仓内土体的塑流性，顺利排土。 2.轴线控制。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。 三、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。由于受到地层土质变化、隧道埋深变化、地面建筑物等因素，造成各种阻力不均匀的作用于 盾构，从而导致盾构推进时偏向。 2.盾构制作误差造成盾构推进轴线的偏向。圆形断面盾构是 中心对称的结构，这是对轴线控制极为有利的形式，但由于加工误

盾构掘进施工技术国内外研究现状

盾构掘进施工技术国内外研究现状 1.1盾构掘进施工技术国外研究现状 纵观盾构隧道掘进180多年的发展历史，盾构隧道施工法和盾构掘进机的改进都是在围绕着：①地层稳定和地面沉降控制；②机械化、自动化掘进和掘进速度；③衬砌和隧道质量，这三个要素进行盾构掘进机的改进和施工方法的革命。传统的盾构法是把这三个要素分别独立考虑的，把地层稳定处理作为盾构的辅助方法，主要有降低地下水位法、改良地基法、冻结法及气压法等。在盾构掘进机本身结构上没有考虑对地层稳定的影响或减少和防止地面沉降，盾构一般为敞胸式结构。然而，任何地层稳定处理方法即使能抑制对地层的影响，也很难满足在城市内施工时的各种要求，特别是关系到地面建筑安全的地面沉降问题，所以，很自然地发展到下一代盾构——闭胸式盾构。 现代盾构的一个最为显著的特点就是统筹考虑盾构法的这三个要素，用盾构掘进机设备本身解决工作面稳定的问题。用压缩空气平衡土压力的方法，由于容易发生漏气、喷发、工作面崩塌等事故，和造成地面沉降等对环境的不良影响，尤其在遇到粘聚力小、透气性的地层这种方法无法胜任。自然，人们想到用液体代替空气来支撑工作面，最初在德国和英国进行了有关的试验，1967年日本完成了这一系统，即产生了现代概念上的泥水平衡盾构。泥水平衡盾构是靠送入工作面与密闭胸板间所形成空腔的加压泥水平衡土压、保持工作面稳定，并用泥水输送刀盘切削下来的弃土，这个方法的问世使工作面稳定状况大大改善，盾构法的适用范围被大大拓宽，盾构掘进机得到了前所未有的发展。然而，由于泥水平衡盾构需要大规模的泥水分离处理系统，占地面积大，对环境影响大，施工成本高，对城市内施工的隧道这个系统并不理想。继而在1974年日本首先研制成功土压平衡盾构，这一系统是将刀盘切削下来的弃土送入前端密闭仓内，搅拌或注入添加剂搅拌成塑流化的弃土并与螺旋型输送机等机构相结合，边使工作面保持适当稳定的压力，边通过螺旋输靠性较高，得到了广泛的应用。现代盾构掘进机虽然在部件结构、驱动方式、自动控制、测控导向等方面做了很大的改进，但是这些工作面压力平衡的原理和方法一直沿用至今。当今盾构基本都是基于泥水平衡和土压平衡这两种模式，或是这两种模式的组合，或是这两种模式与开胸式组合，形成复合型盾构以适应地层条件多变的隧道施工的要求。

井下盾构机在掘进系统的关键技术及应用研究

井下盾构机在掘进系统的关键技术及应 用研究 摘要：盾构法具有施工速度快、安全可靠等优点，是井下掘进施工的首选 方法。盾构机的选择在一定程度上决定着掘进工作的效率，且对周围环境影响大，因此合理选择盾构机是保证井下掘进顺利贯通且高效施工的必要条件。本文基于 盾构机的基本工作原理，充分考虑选型影响，分析了盾构掘进过程中可能出现的 问题，并提出了解决措施。 关键词：盾构机；掘进；刀盘；排泥流量；施工技术 1.盾构机工作原理及组成 1.1盾构机工作原理。盾构机的全名为“盾构隧道掘进机”，通过全名的部分，则可以知晓该设备在隧道工程项目中，主要用于掘进的施工环节，且通过此 设备的运用，掘进的工作才能够顺利化地开展。而通常所用到的盾构机，由于集 合了多种技术的应用，因此，性能的部分则非常强大化，能够适应于不同地质条 件的施工需求，但同时，存在的突出问题点则是维修保养的复杂性。我国经济发 展以来，轨道交通、公路建设尤为重要。在较多施工中，盾构施工有较大应用优势，如施工安全性高、施工周围环境影响小等。但在城市中心区域进行施工，场 地逐渐减小，就需采取有效措施，并合理应用分体始发技术。采用盾构机分体始 发技术施工，对城市化建设具有较大促进作用。但在运用的过程中也存在一些问题，就需要采取措施对问题进行分析，使该技术得到较好应用。 1.2盾构机组成及工序。盾构机主要由以下系统组成：推进及铰接系统、刀 盘及驱动系统、管片拼装系统、排土系统、同步注浆系统、泡沫及膨润土系统、 集中润滑系统、盾尾密封系统、水冷却系统、工业用气系统、土仓保压系统、电 气及中央控制系统、数据采集系统、SLS-T隧道激光导向系统，这些系统分别安

泥水平衡顶进施工技术要点

1、泥水平衡顶管施工工艺 一、泥水平衡式顶管 微型掘进机被主顶油缸向前推进，掘进机头进入止水圈，穿过土层到达接收井，电动机提供能量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质，石块等在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在那里与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。在挖掘过程中，采用复杂的泥水平衡装置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被拆除，吊下第一节顶进管，它被推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢收回，另一节管道又吊入井内，套在第一节管道后方，连接在一起，重新顶进，这个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。 掘进机在掘进过程中，采用了激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束，调整好所需的标高及方向位置后，对准掘进机内的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内，并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩，为达到纠偏的目的，调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过程中，甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向5cm内的偏离精度。 当工作井完成以后，经调试完毕的液压系统，顶管掘进机便通过运输至工地，并安装就位至导轨上，微型掘进设备还包括，操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置，激光定位装置，减摩剂搅拌注入装置，泥水处理装置；其他辅助装置包括起重机，发电机、卡车、电焊机等。随后，微型掘进装置上。 泥水平衡式顶管突出的优点： （1）适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的条件下，它都适用。 （2）可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，因而由顶管引起的地面沉降较小。 （3）与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘土层这种表现得更为突出，所以特别适用于长距离顶管。 （4）工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业。 （5）泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快。 主要设备参数： 本工程使用的主要设备是YX-2000型和YX-1800型泥水平衡顶管机。主要参数如下： 1 尺寸 外径（mm）：2420 全长（mm）：4300 重量（T）：25 2 切削刀盘 电机功率（KW）：74 转矩（KN.m）：470

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。因此，仅单独根据排土量的管理来控制开挖面坍塌或地基沉降是困难的，最好是根据压力舱的压力管理和开挖土量管理同时进行。 （2）排土量管理的方法可大致分为容积管理法和重量管理法。作为容积管理法，一般是采用计算渣土搬运车台数的方法或从螺旋排土器转数等进行推算。重量管理法，一般是用渣土搬运车重量进行验收。计算渣土搬运车台数的方法是一种粗略式的估计，由于应用简便，在现场使用较多。 （四）渣土改良 土压平衡盾构的渣土排出量必须与掘进的挖掘量相匹配，以获得稳定而合适的支撑压力值，使掘进机的工作处于最佳状态。当通过调节螺旋输送机的转速仍不能达到理想的出土状态时，可以通过改良渣土的塑流状态来调整。 （1）改良渣土的特性： 在土压平衡工况模式下渣土应具有以下特性： 1）良好的塑流状态。 2）良好的黏稠度。