盾构施工

一、一般规定

（1）盾构法是地下掘进和衬砌同时施工，同时推进

（2）施工准备：盾构施工工艺、盾构类型、布设管片生产、及地下地面生产辅助设施等应根据设计要求和工程情况确定 （3）钢筋混凝土管片生产应符合规范规定，还应：  模具及钢筋骨架验收合格  经过试验确定混凝土配合比

 普通混凝土坍落度不宜大于70mm  水、水泥、外掺剂用量偏差应控制在±2%  粗、细骨料用量允许偏差为±3%

 混凝土表面保护层较大时，应设置防表面混凝土收缩的钢筋网片

 混凝土振捣密实，且不得碰钢模芯棒、钢筋、钢模及预埋件等，外弧面收水时应保证表面光洁、无明显收缩裂缝  管片养护应根据情况选用蒸汽养护、水池养护或自然保护 （4）在脱模、吊运、堆放等过程中，应避免碰伤管片 （5）管片应按拼装顺序堆放

 管片粘贴防水密封条前应将槽内清理干净；

 粘贴应牢固、平整、严密，位置准确，不得有鼓起、超长和缺口现象；

 粘贴后应采取防雨、防潮、防晒措施 （6）盾构进、出工作井施工规定：

 土层不稳定时，需对洞口土体进行加固，盾构进出工作井应对洞口加固土体进行检查

 拆除封门，盾构尽快推入土中，避免正面图层暴露时间过长  洞圈及管片外壁之间应及时安装洞口止水密封装置

 盾构掘进的前50~~100环内，应加强管道轴线测量和地层变形测量；并根据施工情况，调整和优化下阶段的掘进作业要求  盾构进接收井阶段，应降低正面压力，拆除封门时应停止推进；封门拆除后盾构应尽快推进和拼装管片，并及时封闭洞圈间隙  盾构进接受工作井前100环应进行轴线、洞门中心位置测量，根据测量情况及时调整

进 始 发 工 作 检查并加固洞口土体 拆始发工作井封门 盾构快速入土 加强轴线和底层变形测量，下阶段掘进优化 入土前50~~100环 轴线、洞口中心位置测量，调整掘进 井接受工作井前100环 拆盾构停止掘进 接受工作井封 封门拆除后 快速掘进，及时封闭洞圈间隙

（7）盾构掘进规定：

 根据盾构机类型，采用相应的开挖面稳定方法，确保前方土体稳定

 盾构掘进轴线按设计要求控制，每掘进一环应对盾构姿态、衬砌位置进行测量

 掘进中逐步纠偏，采用小角度纠偏

 推进千斤顶的编组：根据底层情况、设计轴线、埋深、盾构机型确定

 盾构参数和掘进速度：根据地质、埋深、地面建筑设施及地面隆沉值确定

 掘进中遇到停止推进且间隙时间较长时，应采取开挖面稳定措施；在拼装管片或停歇时应采取防止盾构后退措施  推进中盾构旋转角度偏大时，应采取纠正措施  合理选择土方输送方式及机械设备

 贯通测量：掘进每达到1/3管长时，对已建部分测量不少于一次；曲线管道增加测量

 根据盾构类型和施工要求做好各项施工、掘进、设备和装置运行的管理工作

（8）掘进中遇到下列情况，应停止掘进：  盾构位置偏离设计轴线较大  管片严重破碎和渗漏水

 盾构前方开挖面发生坍塌或地表隆沉严重  遭遇地下不明障碍物或意外的地质变化  盾构旋转角度过大，影响正常施工  盾构扭矩或顶力异常

（9）管片拼装规定：

 管片下井前进行防水处理，管片与连接件应有专人检查，配套送至工作面，拼装前检查管片编号  千斤顶顶出长度应满足管片拼装要求

 拼装前应清理盾尾底部，并检查拼装机是否运转正常；拼装机旋转式，操作人员应退出管片拼装作业范围

 每环中的第一片拼装准确，自上而下，左右交叉一次拼装，最后封顶成环

 逐块初拧管片环向和纵向螺栓，成环后换面应平整，管片脱出盾尾后应再次复紧螺栓

 拼装时保持盾构姿态稳定，防止盾构后退、变坡变向  拼装成环后应进行质量检测、并记录填写报表

 防止损伤管片防水密封条、防水涂料机衬垫，有损伤或挤出、脱槽、扭曲时，及时修补调换

 防止管片损伤，并控制相邻管片间环面平整度、整环管片的圆度、环缝及纵缝的拼接质量，所有螺栓连接件应安装齐全并及时检查复紧

（10）盾构掘进中应采用注浆以利于管片衬砌结构稳定，注浆规定：  根据注浆目的选择就爱浆液材料，浆液配合比应根据实验确定；沉降量要求较高的工程不宜用惰性浆液

 同步注浆时，注浆作业应与盾构掘进同步，及时充填管片脱落后盾尾形成的空隙，并根据变形监测控制好注浆压力和注浆量  注浆量控制宜大于环形空隙体积的150%,压力宜为0.2~~0.5Mpa；并宜多空注浆；注浆后及时封闭注浆孔  注浆前对注浆孔、注浆管路和设备进行检查；注浆结束及时清洗管路及注浆设备

（11）盾构法施工及环境保护的监控内容：

 地面隆沉、管道轴线检测、地下管道保护、地面建筑物变形测量

 特殊要求时，进行滚到结构内力、分层土体变位、空隙水压力 （12）对已成型管道轴线和地表变形监测：

测量项目 地面变形 测量工具 水准仪 每5m设一个监测点，每30m设一个检测断面；必要时加密 管道轴线 水准仪、经纬仪、刚尺 每5~~10环设一个监测断面 工作面后10环，监测1次/d；工作面后50环，监测1次/2d；工作面后＞50环，监测1次/7d； 盾构前方20m、后方30m，监测2次/d；盾构后方50m，监测1次/2d；盾构后方＞50m，监测1次/7d 测点布置 监测频率 （13）按设计要求做现浇混凝土二次衬砌；二次衬砌前应隐蔽验收合格，并应符合下规定：

 所有螺栓应拧紧到位，螺栓与螺栓孔之间的防水垫圈无缺漏  所有预埋件、螺栓孔、螺栓手孔等进行防水、防腐处理  管道如有渗漏水，应及时封堵处理  管道封装接缝应进行镶嵌处理  管道内清理干净，并进行防水层处理 （14）现浇混凝土二次衬砌规定：

 衬砌的断面形式、结构形式、构造、变形缝位置和厚度符合设计要求

 钢筋混凝土施工符合国家标准

 初砌分次浇筑成型时，应“先下后上、左右对称、最后拱顶”  下拱式非断面衬砌时，应对无内衬部位的一次衬砌管片螺栓手孔封堵抹平

（15）全断面的钢筋混凝土二次衬砌，宜采用台车滑模浇筑，施工规定：

 结合钢拱模板的强度、刚度，应能承受泵送混凝土的荷载和辅助振捣荷载，并应确保台车滑模在卸载、移动、安装等施工条件下不变形

 使用前模板表面应清理并均匀涂刷混凝土隔离剂，安装应牢固，位置正确，与已浇筑完成的内衬搭接长度不宜小于200mm，另一端面封堵模板与管片的缝隙应封闭；台车滑模应设置辅助振捣

 钢筋骨架焊接应牢固，符合设计要求

 采用和易性良好、坍落度适当的泵送混凝土，泵送前不能离析  衬砌应一次浇筑成型，并符合要求：

 泵送导管应水平设置在顶部，插入深度宜为台车滑模长度的2/3，且不宜小于3m

 混凝土浇筑应左右对称、高度基本一致，并应视情况采取辅助振捣

 泵送压力升高或顶部导管管口被混凝土埋入超过2m时，导管可边泵送边缓慢退出；导管管口至台车滑模端部时，应快速拔出导管并封堵

 混凝土达到规定的强度即可拆模；拆模和台车滑模移动时不得损伤已浇筑混凝土  混凝土缺陷应及时修补

二、盾构组成与分类

1、盾构的组成

（1）切削环

位于盾构壳体前部，其前面为挖土工作面，对工作面具有支撑作用；还可以作为保护罩，在环内安装挖土设备或人工挖土出土

切削环长度：

L1=D/tanα

α——突破与地面所成夹角，一般取45° 大直径手挖盾构一般设有水平隔板，其切削环长度：

L1=D/tanα

H——平台高度，即工人工作需要的高度，通常不大于2000mm (2)支撑环

支撑环位于盾构壳体中部，环内安装液压千斤顶等推进装置 支撑环长度：

L2=W1+C1

W1——千斤顶长

C1——余量，通常取200~~300mm

(3)盾尾

盾尾一般由外壳钢板延长构成，其末端设有密封装置。盾壳外径与衬砌外径间的建筑间隙，在满足盾构纠偏前提下应尽量减小

2、盾构分类

（1）敞开式盾构

1）手掘式盾构

 正面是敞开的，可随时观察地面变化情况，及时采取措施  遇到障碍物时比较容易处理，容易进行盾构纠偏，便于隧道的曲线施工  造价低，结构设备简单

 易出现流水，流沙现象，须加以降水、气压或底层加固等措施

 劳动强度大，安全系数低，效率低，进度慢 2）挤压式盾构

 无流水流沙现象，安全系数高  效率高，省去出土工序和人工开挖 （2）密闭式盾构

1）土压平衡式盾构

 前端有一个切削刀盘，中心或下部有长筒形螺旋运输进土口，出土口则在密闭舱外

 施工时，密封舱充满切削来的土，控制出土来那个保持压力，用以平衡开挖面土压力 2）泥水加压式盾构

 通过局部气压密封舱内通入泥水，利用泥水压力来支撑开挖面

 万盘切削下来的泥土可利用泥水通过管道运输到地面

三、盾构施工原理

 现在某段管道的首尾两端各建一个工作井  然后把盾构从始发工作井推入土层  盾构沿着管道设计轴线，向接收井移动

 千斤顶推动盾构前移时，千斤顶反力传至盾构尾部已拼装好的管道管壁上，继而传至竖井后背墙

 当砌完一环砌块后，以已砌好的砌块作为后背，继续前进

四、盾构施工准备

1、施工设计（主要设计内容）

 盾构的选型、制作与安装方案

 工作室结构形式、位置的选择和封门设计  管片的制作、运输、拼装、防水及注浆方案

 施工现场临时给水、排水、照明供电、消防通风、通信等设计

 施工机械设备的选型、规格及数量  垂直运输及水平运输布置

 盾构的入土、出土、穿越图层的条件以及掘进与运土方案  测量与监控  施工现场平面布置图  安全保护措施

2、工作室

盾构工作室宜设在管道检查井的位置，应根据具体情况选择沉井、地下连续墙、钢板桩等方法修建

 宽度和长度能满足盾构拆卸和安装，洞门拆除，后背墙设置，施工车架，临时平台，测量及垂直运输

 深度应满足盾构基座安装，洞口防水处理，工作室与管道连接及处理等要求，

 井壁顶部应高处地面20~~50cm，并应设置安全护栏，地板应设集水坑

 整体进井有其中设备吊入；进井组装应达到工厂安装精度，并检查试运转合格后就位导轨上

五、盾构推进

1、盾构始顶

 始顶是指盾构在导轨上，开始至完全莫如土中这段距离  盾构千斤顶是以砌好的砌块环作为支撑结构来推进盾构的，始

顶阶段尚未有砌块环，通常设立临时支撑结构来支撑盾构千斤顶

 砌块环的长度约为30~~50m,在盾构初入土中时，可在起点井后背与盾构衬砌环内设置等径木环，在两木环之间衬砌半圆形的衬砌环，而在木环水平直径上用原木做支撑，作为盾构始顶段的支撑结构

2、挖土

 在地质条件较好的，人工挖土最好，工人在切削环保护罩内不断挖土，工作面逐渐呈现过低形状，其挖深应等于砌块宽度。为减少砌块间的间隙，贴近盾壳的土可又切削环直接切下，厚度大约为10~~15cm，如果在不能直立的松散土壤中施工时，可将盾构刃角先行切入工作面，人在保护罩内施工

 土质较差时，支设支撑，进行局部挖土，局部挖土的工作面在支设支撑后依次进行掘进，局部挖掘从顶部开始，当盾构刃角难于先切入工作面时，如砂砾石层，可先挖后顶，但必须严格控制每次掘进纵深

 层中施工时，可将盾构刃角先行且如工作面，然后人工造切削环保护罩内施工