土压平衡盾构施工简介

土压平衡盾构施工简介目录一、盾构法施工简述二、土压平衡施工原理（一）工作原理（二）土压平衡原理三、土压平衡盾构施工特点及优、缺点（一）土压平衡盾构施工特点（二）土压平衡盾构施工优点（三）土压平衡盾构施工缺点四、盾构法施工主要流程（一）盾构施工整体筹划（二）盾构机组装调试（三）盾构始发试掘进（四）盾构正常掘进（五）盾构到达与解体吊出转场（六）联络通道施工（七）洞门施工（八）盾构施工测量与监测一、盾构法施工简述盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。构成盾构法的主要内容：先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以便盾构机始发安装用。一般标准始发井口尺寸：11.5米*7.5米，底板尺寸比这个尺寸稍大，车站底板需提供约80米长度左右给后配套拖车组装。另车站设计需提供一个盾构出渣口及前期下料用。二、土压平衡盾构原理1.工作原理：刀盘旋转切削泥土通过刀盘开口被压进土舱，通过螺旋机转到皮带机上，然后输送到碴车里。盾构在推进油缸的推力作用下向前推进，盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道起着临时支护作用，承受周围土层的土压和水压以及将地下水挡在盾壳外面。掘进、排土、衬砌等作业在盾壳的掩护下进行。刀盘前体中体盾尾人闸安装器螺旋机2.土压平衡原理土压平衡式盾构机的刀盘切削空间面与后面的承压隔板所形成的空间为土舱。刀盘旋转切削下来的渣土通过刀盘上的开口进入土舱。千斤顶的推力通过承压隔板传递到土舱内的渣土上，由渣土的压力作用于开挖面，以抵消开挖面处的地下水压和土压，形成平衡从而保持开挖面的稳定。螺旋输送机从承压隔板的开孔处伸入土舱内进行排土。盾构机的挖掘推进速度和螺旋输送机单位时间的排土量或其旋转速度都会影响土舱内渣土压力的大小，所以应进行协调控制。三、土压平衡盾构施工特点及优、缺点1.土压平衡施工特点：(1)地下施工，必须面对复杂的地质条件和敏感的地面环境。(2)所用设备集成度高，技术含量高，对人的要求较高。(3)涉及的专业领域较多，对复合型人才有较多需求。2.土压平衡盾构施工优点（1）作业环境好，噪音和振动低，安全性高（2）机械化程度高，施工人员少，施工速度快（3）预制衬砌，质量易于控制，隧道质量高（4）对周围环境影响小，地表沉降易于控制；（5）不影响地面交通，也不影响航运；（6）适应范围广，不受风雨等气候条件影响3.土压平衡盾构施工缺点（1）当隧道曲线半径过小时，施工较为困难；（2）如隧道覆土太浅，则盾构法施工难度很大；（3）盾构机制造周期长，设备投入较大；（4）施工过程变化断面尺寸困难；（5）只能前进，不能后退。四、盾构法施工主要流程盾构法施工一般包括：（一）盾构施工整体筹划1、安全、质量、进度、成本及施工管理策划2、各项施工组织设计、方案编制及审批论证3、现场施工平面图布置4、机械设备进场计划5、材料进场计划6、人力资源配置计划（二）组装调试1、盾构机托架安装2、盾构机反力架安装3、端头加固及地基处理4、盾构机组装应注意的问题5、盾构机调试应注意的问题（三）盾构始发及试掘进1、负环管片安装2、洞门密封与洞门破除3、盾构始发（四）盾构正常掘进1、掘进模式与主要参数控制2、掘进方向控制（五）盾构到达及盾构解体吊出等过程（六）联络通道施工（七）洞门施工（八）盾构施工测量与监测（一）盾构施工整体筹划（人、机、料、法、环）1.安全、质量、进度、成本及施工管理策划：安全：确定安全目标，安全风险识别与评估、制定安全管理制度（教育培训制度、检查制度、安全生产奖惩制度等）与安全管理措施等等；质量：确定质量目标，熟悉盾构隧道验收规范，制定质量管控措施及质量奖惩制度等；进度：确定总体工期目标及关键节点工期，分解各个节点工期，以便人、机、材进场计划。在此期间应注意与车站施工进度的交接协调：管片生产工期进度（一般盾构开始前4个月开始生产，管片要经过4大实验方可开始批量生产），洞门钢环预埋件的安装时间；托架反力架预埋件的安装时间；端头加固尽量利用车站施工设备避免设备二次进场；成本：成本测算对人、机、材与进度等有重要的指导意义。定期做好节超分析，每月进行材料盘点，分析材料消耗情况。施工管理：确定施工管理组织机构，制定盾构施工管理制度及文明施工标准，明确各岗位职责实行施工全过程控制，以达到安全、质量、进度、成本控制目标。成型管片质量管片渗漏水螺栓处渗水管片本身渗水管片间渗水管片环间渗水成型管片质量管片渗漏水原因：管片本身质量问题引起管片渗水；管片错台引起管片间渗水；施工原因导致的管片橡胶止水条移位。错台引起的管片间渗水橡胶止水条移位管片本身质量问题2.各项施工组织设计、方案编制及审批论证（1）盾构区间施工组织设计、风险源评估报告(风险分析及预案)、周边环境调查报告（2）盾构吊装、组装方案（3）龙门吊吊装、安装方案（4）盾构始发接收试掘进方案（5）监测方案（6）临时用电施工组织设计（7)洞门凿除方案(8)二次注浆方案，运输方案（水平、垂直）(9)端头加固方案（10）负环拆除方案(11)龙门吊基础方案、搅拌站基础方案(12)管片生产施工组织设计（13）联络通道施工方案（14）洞门施工方案3.现场施工平面图布置盾构施工现场布置主要是临水、临电及临设的布置，盾构施工临设含渣土池、砂浆站龙门吊、沉淀池、管片堆放场、充电间、配电房、机修间、材料堆放场、洗车槽等。（1）盾构施工水电布置根据业主提供的接水点及变压器接入水电供施工与生活使用。施工用水根据现场需要直接分配到各个用水点；盾构施工用电从业主提供的变压器引入施工现场，设置高压电房，从高压电房分别接至盾构机、龙门吊等大型用电设备，按规范要求布置电箱，电箱布置尽量一次性到位，避免后续施工挪动或容量不够带来不必要的麻烦，同时须注意车站施工时注意孔洞预留，方便盾构施工水、电管路下穿。（2）施工通道布置运输通道布置需贯通整个施工场地，用作一切材料、机械运输，混凝土浇注、消防通道。通道需要考虑地基承载力，盾构机单体最重100吨（未含拖车），所以硬化时应考虑足够的强度。（3）渣土池渣土池面积大小需根据施工进度计划定，临近出土口，供左右线盾构区间使用，需要考虑渣车运输通道及挖掘机站位位置。（4）管片堆放场及其它材料堆放场管片堆放场面积大小需根据施工进度计划定，其它材料堆放场用于堆放轨道、轨枕、水管、油脂、电缆、水泥、水玻璃等材料。场地都需布置在龙门吊的吊装范围内，临近始发井口。（5）龙门吊区间配置16T龙门吊一台，45T龙门吊两台，沿管片堆放场、盾构材料堆放场、渣土池及工作井、出土口之间设置龙门吊轨道梁，用于调运渣土、调运材料分别安装龙门吊供专门使用，龙门吊轨道基础尽量与车站施工合建，注意与监理沟通龙门吊轨道基础方案报批。（6）砂浆站临近始发井口或者出土口设置砂浆站，并配置80T以上水泥罐、砂池、膨润土及水泥堆放场，注意车站施工时预留孔洞穿下料管。（7）洗车槽工地主要出入口设置洗车槽，工地内车辆（尤其是渣土车）出入时必须清洗干净，设置三级沉淀，需注意三级沉淀池的大小及钩机清理方便。4.机械设备进场计划（1）盾构施工主要机械设备及小型机具一览表（2）机械设备进场时间机械设备进场时间主要与车站施工进度相协调，盾构机始发前相应后配套设备应该安装验收完毕：根据车站提供场地时间，应将龙门吊，搅拌站、渣土池、临建设施、循环水池冷却塔多级泵、充电间等在盾构组装前安装好并通过验收，避免盾构组装时出现用工高峰期及小型机具同时使用；盾构机进场组装前，应完成吊装单位资质、人员及吊装设备等报验手续(龙门吊组装前相同并进行备案及安装告知，安装完后应取得特检所检测合格并办理登记牌方可使用)；机械设备安装完成后应报监，并形成相应的维修保养方案及相应的维修保养制度并落实到责任人。5.材料进场计划（周转材料、消耗材料、注浆材料）盾构周转材料（1）轨道安装部分，包括轨道、轨枕、鱼尾板螺丝、小压板螺丝、小压板、鱼尾板等。（2）走道安装部分，包括走道板、三角架、绳子（或其他）等。（3）隧道施工用水管、水管支架、高压电缆及挂钩、水管密封、蝶阀等部分。（4）照明灯架部分，包含瓷瓶（看照明供电方式）、电缆、电线、灯架、灯具等。（5）洞内通风管和通风设备及风筒挂钩。（6）始发托架及反力架，洞门B板及扇形压板等。上述周转材料根据施工进度要求做好需求计划，部分现场加工，做好原材料采购计划。盾构消耗材料（1）盾构机消耗材料主要有发泡剂、盾尾油脂、HBW主轴承油脂、液压油、齿轮油、EP2油脂，盾构机消耗材料需根据盾构机的设计消耗、地质状况、盾构生产计划并结合以往盾构施工中使用情况而制定材料计划。（2）盾构机配件应根据盾构机以往使用情况做好相应的备件，以免设备故障因配件耽误施工。并建立相应的配件的管理制度，做好出入库登记发料工作。（3）做好日常用小五金配件库存及出入库管理，并建立相应的管理制度。（4）盾构管片附件包括：连接螺栓、密封圈、吊装孔密封盖，止水胶条（一般甲供出厂贴好）、遇水膨胀泡沫条、缓冲垫，根据区间长度确定总量，并根据施工生产进度做好采购计划，做好相应的物资管理制度盾构注浆材料（1）盾构施工注浆主要有盾构掘进同步注浆与二次注浆。（2）盾构注浆浆液主要由水泥、河沙、粉煤灰、水、膨润土、水玻璃等几种原材料拌合而成。（3）盾构施工注浆需根据隧道地质情况设计配合比，不同地层使用的浆液配合比不同，注浆原材料使用计划需在明确设计配合比的基础上按掘进施工总体计划制定。6.人力资源配置计划根据施工进度计划，做好用工及进场时间安排，盾构施工主要岗位及数量：地下工班：拼装手1个，螺栓工2个，管片工2个，注浆工1个，随车员1个，台车勤务1个，电瓶车司机2个，洞口司索工1个，勤务1个，共计12人地面工班：龙门吊司机3个，搅拌站司机1个，倒土工1个，中转站1个，司索工4个（视实际情况而定）维修班：班长1个，机修工5-6个，电工3-4个，电焊工2-3个，库管1个（二）盾构机组装调试1盾构机托架安装（1）实践证明，盾构机刚从托架始发进入隧道时，会因刀盘过重而稍微下沉，因此，始发托架定位时，应根据实际情况，将盾构机的始发中心线比设计线路中心线抬高15-30mm，以抵消初始始发刀盘的轻微下沉，使始发后的盾构中心与线路设计中心近乎一致。（2）由于始发托架的定位，存在定位后盾体（重约300T）放置其上且不能再移动的特点，盾构始发定位是否准确关系到盾构机开始掘进时，盾构机的实际中线和设计中线的偏差大小以及盾构机的掘进姿态是否理想等问题，所以应该给予足够的重视，在整个托架定位放样过程，包括内业资料计算，都必须有相应的检查和复核，确保定位准确，符合策划要求。（3）托架的重要作用是：支撑300吨重的盾体，使之保持稳定；为盾构机的井下安装提供平台；为盾构机刀盘的回转运动提供约束力矩，确保盾构始发掘进时不发生翻滚。2反力架安装（1）反力架由H架和基准环两大部分构成。H架是一个井字形的结构，主要由上、下横梁和左、右立柱构成；基准环由两个半圆环组成，通过螺栓连接到H架的上、下横梁和左、右立柱上。基准环上边有预先钻好的10个螺栓孔与管片上的轴向螺栓孔相配，用于固定第一环临时管片。（2）在盾构主机与后配套连接之前，应先进行反力架的安装。（3）反力架的作用是为盾构机始发时提供反推力。（4）反力架安装时，基准环端面应与始发托架水平轴垂直，以便在安装负环管片时，盾尾上、下、左、右的间隙能够均衡。（5）拟安装反力架的车站结构部位，应预埋有可以与反力架左、右立柱的两端、以及反力架的斜支撑相连接的钢板，反力架也正是通过这些预埋钢板将盾构始发时的推力传递到始发车站的主体结构上。3端头加固及地基处理：为了确保盾构始发和到达时施工安全，确保地层稳定，必须根据各始发和到达端头的工程地质、水文地质、和端头结构等综合分析与评价，对端头地层进行相应的加固处理。常用的端头加固方法有旋喷桩加固、袖阀管注浆加固、素砼连续墙+搅拌桩施工等。端头加固应在盾构组装前完成并做好地基处理以便盾构机吊装下井。4.盾构机组装应注意问题：（1）核实车站结构尺寸，是否与后配套拖车有冲突，如有需在吊装下井前应拆除或其他措施；（2）注意皮带机及风筒的配套顺序，并尽