《城市地下工程施工技术与工程实例》第五讲全解优秀PPT.ppt

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1、城市地下工程施工技术与工程实例城市地下工程施工技术与工程实例第五第五讲讲盾构法隧道施工技盾构法隧道施工技术术与工程与工程实实例例25 5 地铁隧道泥水平衡盾构施工技术地铁隧道泥水平衡盾构施工技术一、泥水盾构一、泥水盾构产产生与生与发发展展二、泥水平衡盾构适用范二、泥水平衡盾构适用范围围三、泥水平衡盾构原理三、泥水平衡盾构原理四、泥水平衡盾构施工技四、泥水平衡盾构施工技术术五、工五、工艺设计艺设计和限制要求和限制要求六、六、质质量量标标准与成品疼惜准与成品疼惜七、平安七、平安环环保措施保措施八、工程八、工程实实例例一、泥水盾构一、泥水盾构产产生与生与发发展展 18961896年年HaagHaag

2、在柏林为第一台德国泥水式盾构申请了专利，在柏林为第一台德国泥水式盾构申请了专利，该盾构以液体支撑开挖面，其开挖室是有压和密封的。该盾构以液体支撑开挖面，其开挖室是有压和密封的。由于高透水性地由于高透水性地层用用压缩空气支撑隧洞开挖面特殊困空气支撑隧洞开挖面特殊困难，1874年，年，Greathead开开发了用流体支撑开挖面的盾构，开挖出的土料以泥水流了用流体支撑开挖面的盾构，开挖出的土料以泥水流的方式排出。的方式排出。1959年年E.C.Gardner成功地将以液体支撑开挖面成功地将以液体支撑开挖面应用于一台用于建用于一台用于建立排立排污隧洞的直径隧洞的直径为 3.35 m的盾构。的盾构。一、

3、泥水盾构一、泥水盾构产产生与生与发发展展 1967年第一台有切削刀年第一台有切削刀盘并以水力出土、直径并以水力出土、直径为3.1m的泥水盾构在日本起先运用。在德国，第一台以膨的泥水盾构在日本起先运用。在德国，第一台以膨润土土悬浮液支撑开挖面的盾构由浮液支撑开挖面的盾构由Wayss&Freytag开开发并投入运并投入运用。用。1960年年 Schneidereit 引引进了用膨了用膨润土土悬浮液来支撑开浮液来支撑开挖面，而挖面，而H.Lorenz 的的专利提出用加利提出用加压的膨的膨润土液来土液来稳固固开挖面。开挖面。泥水式盾构机的泥水式盾构机的发展有三种展有三种历程，即日本程，即日本历程、英国

4、程、英国历程和德国程和德国历程。到目前程。到目前则只有日本和德国两个主要的只有日本和德国两个主要的发展展体系。日本的体系。日本的发展展历程程导致当今的泥水盾构，德国的致当今的泥水盾构，德国的发展展历程程导致水力盾构。致水力盾构。一、泥水盾构一、泥水盾构产产生与生与发发展展 德国和日本体系的主要区分是，德国式的在泥水德国和日本体系的主要区分是，德国式的在泥水舱中中设置了气置了气压舱，便于人工正面限制泥水便于人工正面限制泥水压力，构造力，构造简洁；日本式的泥水密封；日本式的泥水密封舱中全是中全是泥水，要有一套自泥水，要有一套自动限制泥水平衡的装置。限制泥水平衡的装置。1967年三菱公司制造了第一台

5、年三菱公司制造了第一台为泥泥浆开挖面支开挖面支护的的试验盾构，直径盾构，直径为3.10m的的样机取得机取得阅历后后,1970年建立了年建立了第一台大型泥水盾构第一台大型泥水盾构,直径直径为7.20m,用于建用于建设海峡下的海峡下的Keiyo铁路途。自此以后路途。自此以后,日本的很多制造商生日本的很多制造商生产了此型了此型盾构。与欧洲相比盾构。与欧洲相比,泥水盾构在日本运用很多。在欧洲泥水盾构在日本运用很多。在欧洲,英英国的国的Markham,法国的法国的NFM及及FCB公司等接受日本公司等接受日本许可可证,也制造了泥水盾构。也制造了泥水盾构。一、泥水盾构一、泥水盾构产产生与生与发发展展 由于泥

6、水平衡盾构具有在易由于泥水平衡盾构具有在易发生流沙的地生流沙的地层中能中能稳定开定开挖面，泥水挖面，泥水传递速度快而且匀整，开挖面平衡土速度快而且匀整，开挖面平衡土压力的限力的限制精度高，制精度高，对开挖面周开挖面周边土体的干土体的干扰少，地面沉降量限制少，地面沉降量限制精度高，用泥精度高，用泥浆管路可管路可连续出渣，施工出渣，施工进度快，刀度快，刀盘、刀、刀具磨具磨损小，适合小，适合长距离施工等距离施工等优点。因此，泥水平衡盾构点。因此，泥水平衡盾构适用于含水率适用于含水率较高、懦弱的淤泥高、懦弱的淤泥质粘土粘土层、松散的砂土、松散的砂土层、沙沙砾层、卵石、卵石层和硬土的互和硬土的互层等地等

7、地层。特殊适用于地。特殊适用于地层含含水量大的上方有水体的越江隧道和海底隧道，水量大的上方有水体的越江隧道和海底隧道，以及超大以及超大直径盾构和直径盾构和对地面地面变形要求特殊高的地区施工。形要求特殊高的地区施工。二、泥水平衡盾构适用范二、泥水平衡盾构适用范围围 泥水式盾构机施工泥水式盾构机施工时稳定开挖面的机理定开挖面的机理为：以泥水：以泥水压力力来抗拒开挖面的土来抗拒开挖面的土压力和水力和水压力以保持开挖面的力以保持开挖面的稳定，同定，同时，限制开挖面，限制开挖面变形和地基沉降；在开挖面形成弱透水性形和地基沉降；在开挖面形成弱透水性泥膜，保持泥水泥膜，保持泥水压力有效作用于开挖面。力有效作

8、用于开挖面。三、泥水平衡盾构原理三、泥水平衡盾构原理 在开挖面，随着加在开挖面，随着加压后的泥水不断渗入土体，泥水中的后的泥水不断渗入土体，泥水中的砂土砂土颗粒填入土体孔隙中，可形成渗透系数特殊小的泥膜粒填入土体孔隙中，可形成渗透系数特殊小的泥膜（膨（膨润土土悬浮液支撑浮液支撑时形成一形成一滤饼层）。而且，由于泥膜）。而且，由于泥膜形成后减小了开挖面的形成后减小了开挖面的压力力损失，泥水失，泥水压力可有效地作用力可有效地作用于开挖面，从而可防止开挖面的于开挖面，从而可防止开挖面的变形和倒塌，并确保开挖形和倒塌，并确保开挖面的面的稳定。因此，在泥水式盾构机施工中，限制泥水定。因此，在泥水式盾构机

9、施工中，限制泥水压力力和限制泥水和限制泥水质量是两个重要的量是两个重要的课题。为了保持开挖面了保持开挖面稳定，必需牢靠而快速地形成泥膜，以定，必需牢靠而快速地形成泥膜，以使使压力有效地作用于开挖面。力有效地作用于开挖面。为此，泥水此，泥水应具有以下特性：具有以下特性：三、泥水平衡盾构原理三、泥水平衡盾构原理 (1)泥水的密度。泥水的密度。为保持开挖面的保持开挖面的稳定，即把开挖面的定，即把开挖面的变形限制到最小限度，泥水密度形限制到最小限度，泥水密度应比比较高。从理高。从理论上上讲，泥，泥水密度最好能达到开挖土体的密度。但是，大密度的泥水水密度最好能达到开挖土体的密度。但是，大密度的泥水会引起

10、泥会引起泥浆泵超超负荷运荷运转以及泥水以及泥水处理困理困难；而小密度的；而小密度的泥水泥水虽可减可减轻泥泥浆泵的的负荷，但因泥粒渗走量增加，泥膜荷，但因泥粒渗走量增加，泥膜形成慢，形成慢，对开挖面开挖面稳定不利。因此，在定不利。因此，在选定泥水密度定泥水密度时，必需充分考必需充分考虑土体的地土体的地层结构，在保构，在保证开挖面的开挖面的稳定的同定的同时也要考也要考虑设备实力。力。三、泥水平衡盾构原理三、泥水平衡盾构原理 (2)含砂量。在含砂量。在强透水性土体中，泥膜形成的快透水性土体中，泥膜形成的快慢与慢与掺入泥水中砂粒的最大粒径以及含砂量（砂入泥水中砂粒的最大粒径以及含砂量（砂粒重粒重/粘土

11、粘土颗粒重）有粒重）有亲密的关系，密的关系，这是因是因为砂粒砂粒具有填堵土体孔隙的作用。具有填堵土体孔隙的作用。为了充分了充分发挥这一作一作用，砂粒的粒径用，砂粒的粒径应比土体孔隙大而且含量适中。比土体孔隙大而且含量适中。三、泥水平衡盾构原理三、泥水平衡盾构原理 (3)泥水的粘性。泥水必需具有适当的粘性，以收到以泥水的粘性。泥水必需具有适当的粘性，以收到以下效果：下效果：1)防止泥水中的粘土、砂粒在泥水室内的沉防止泥水中的粘土、砂粒在泥水室内的沉积，保持，保持开挖面开挖面稳定；定；2)提高粘性，增大阻力防止逸泥；提高粘性，增大阻力防止逸泥；3)使开挖下来的弃土以流体使开挖下来的弃土以流体输送，

12、送，经后后处理理设备滤除除废渣，将泥水分渣，将泥水分别。2、泥水盾构正常掘、泥水盾构正常掘进进四、泥水平衡盾构施工技四、泥水平衡盾构施工技术术1、泥水盾构的始、泥水盾构的始发发（出洞）（出洞）3、掘、掘进进参数的限制参数的限制4、泥、泥浆浆制制备备5、泥水盾构到达（、泥水盾构到达（进进洞）管理洞）管理1、泥水盾构的始、泥水盾构的始发发（出洞）（出洞）泥水盾构始泥水盾构始发的主要内容包含：封的主要内容包含：封门、土体加、土体加固、固、临时支撑、洞支撑、洞门密封等，也有接受帮助工法密封等，也有接受帮助工法进行始行始发的（的（冻结法）。法）。泥水盾构始泥水盾构始发方法多种多方法多种多样，有利用，有利

13、用现有空有空间组装好后利用装好后利用临时支撑始支撑始发的（如地的（如地铁工程利用工程利用车站始站始发）、有利用）、有利用竖井始井始发的、有开挖始的、有开挖始发隧道始隧道始发的（始的（始发隧道有隧道有长有短）。有短）。1)1)现浇钢筋混凝土封门。现浇钢筋混凝土封门。v封门封门2)2)钢板桩封门。钢板桩封门。3)3)装配式封门。装配式封门。4)4)其他。其他。1、泥水盾构的始、泥水盾构的始发发（出洞）（出洞）洞口四周土体加固包括注浆加固、深层搅拌桩、旋喷桩等化学加固方法和井点降水疏干、冻结加固等物理加固方法。v土体加固土体加固 1)1)土体加固原则。具体接受哪一种加固方法，应依土体加固原则。具体接

14、受哪一种加固方法，应依据实际状况作出选择，在砂质土层不宜运用注浆加固；据实际状况作出选择，在砂质土层不宜运用注浆加固；埋深较深的进出洞口不宜用井点降水疏干等。埋深较深的进出洞口不宜用井点降水疏干等。2)2)土体加固厚度。砂性土体中盾构出洞加固范围为土体加固厚度。砂性土体中盾构出洞加固范围为盾构机长度加上盾构机长度加上3 3环管片的长度；环管片的长度；1、泥水盾构的始、泥水盾构的始发发（出洞）（出洞）v临时支撑临时支撑 临时支撑是盾构始支撑是盾构始发是盾构法施工的根本，是重要是盾构法施工的根本，是重要工序。要有足工序。要有足够的的稳定性，确保盾构始定性，确保盾构始发时推力匀整地推力匀整地传递到各

15、支撑上。到各支撑上。临时支撑包括基座、支撑包括基座、导轨、支撑等。、支撑等。还有些泥水盾构利用有些泥水盾构利用钢管片、安装管片、安装负环管片始管片始发。1、泥水盾构的始、泥水盾构的始发发（出洞）（出洞）v洞门密封洞门密封 为了防止盾构始发时泥水、地下水从盾壳和洞门的间为了防止盾构始发时泥水、地下水从盾壳和洞门的间隙处流失，以及盾尾通过洞门后背衬注浆浆液的流失，在隙处流失，以及盾尾通过洞门后背衬注浆浆液的流失，在盾构始发时需安装洞门临时密封装置，临时密封装置由帘盾构始发时需安装洞门临时密封装置，临时密封装置由帘布橡胶、扇形压板、垫片和螺栓等组成。布橡胶、扇形压板、垫片和螺栓等组成。密封装置安装前

16、对帘布橡胶的整体性、硬度、老化程密封装置安装前对帘布橡胶的整体性、硬度、老化程度等进行检查，对圆环板的成圆螺栓孔位等进行检查，并度等进行检查，对圆环板的成圆螺栓孔位等进行检查，并提前把帘布橡胶的螺栓孔加工好。盾构机进入预留洞门前提前把帘布橡胶的螺栓孔加工好。盾构机进入预留洞门前在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂润滑油以免盾构机刀盘挂在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂润滑油以免盾构机刀盘挂破帘布橡胶板影响密封效果。破帘布橡胶板影响密封效果。1、泥水盾构的始、泥水盾构的始发发（出洞）（出洞）2泥水盾构正常掘泥水盾构正常掘进进 在泥水平衡模式下掘进时，操作人员必需时刻留意各在泥水平衡模式下掘进时，操作人员必需时

17、刻留意各种掘进参数的变更并快速分析、推断并对变更的参数进行种掘进参数的变更并快速分析、推断并对变更的参数进行合理的调整。一般来说，掘进时应对以下项目进行限制和合理的调整。一般来说，掘进时应对以下项目进行限制和测量：测量：盾构机切削刀盘与掌子面压力的限制和测量盾构机切削刀盘与掌子面压力的限制和测量 切削刀盘的扭矩（驱动压力）的限制和测量切削刀盘的扭矩（驱动压力）的限制和测量 盾构机开控舱泥水压力的限制和测量盾构机开控舱泥水压力的限制和测量 盾构机顶部泥水压力的测量盾构机顶部泥水压力的测量 同步注浆及注脂的限制同步注浆及注脂的限制 盾构机推动压力的限制和测量盾构机推动压力的限制和测量 进排浆系统压

18、力及流量的限制和测量进排浆系统压力及流量的限制和测量 掘进方向的限制和测量掘进方向的限制和测量3、掘、掘进进参数的限制参数的限制 推动速度推动速度 排碴量排碴量 同步注浆和补强注浆同步注浆和补强注浆 盾构姿态限制及方向调整盾构姿态限制及方向调整 泥水处理及质量限制泥水处理及质量限制4、泥、泥浆浆制制备备 作泥量作泥量 需考虑以下因素需考虑以下因素u混入泥水中的粉砂、粘土使泥水成分增加（砂质土混入泥水中的粉砂、粘土使泥水成分增加（砂质土几乎全部，硬质粘土有几乎全部，硬质粘土有1015%1015%左右的细粒混入）；左右的细粒混入）；u在作业面的损失量；在作业面的损失量；u泥水处理时的损失量；泥水处

19、理时的损失量；u在加长配管时的损失量等；在加长配管时的损失量等；u从配管、泵向洞内泄漏的损失量等。从配管、泵向洞内泄漏的损失量等。4、泥、泥浆浆制制备备 作泥设备作泥设备 泥水的比重和粘度是泥水主要限制指标。泥水的比重和粘度是泥水主要限制指标。在充分把握开挖前后泥水成分的增减和查明对在充分把握开挖前后泥水成分的增减和查明对于不同地质的泥水损失量及泵的规格的基础上，设置于不同地质的泥水损失量及泵的规格的基础上，设置能应付预想的泥水性能变更的设备容量为。作泥设备能应付预想的泥水性能变更的设备容量为。作泥设备主要包含剩余泥水槽、粘土溶解槽、清水槽、调整槽、主要包含剩余泥水槽、粘土溶解槽、清水槽、调整

20、槽、CMCCMC（增粘剂）贮备槽、搅拌装置等。（增粘剂）贮备槽、搅拌装置等。4、泥、泥浆浆制制备备 泥水制作流程泥水制作流程 调整槽内泥水不足时，粘土或膨润土被送入粘土溶调整槽内泥水不足时，粘土或膨润土被送入粘土溶解槽，经过搅拌装置充分搅拌后，送入调整槽；剩余泥解槽，经过搅拌装置充分搅拌后，送入调整槽；剩余泥水槽内的粘稠泥浆与来自清水槽的水混合，经过搅拌后，水槽内的粘稠泥浆与来自清水槽的水混合，经过搅拌后，送入调整槽。送入调整槽。泥水粘度不足时，向泥水中添加泥水粘度不足时，向泥水中添加CMCCMC（增黏剂）增加（增黏剂）增加泥水粘度。泥水粘度。调整槽内的泥水经搅拌后由送泥泵送入送泥管道。调整槽

21、内的泥水经搅拌后由送泥泵送入送泥管道。5、泥水盾构到达（、泥水盾构到达（进进洞）管理洞）管理盾构到达是盾构推盾构到达是盾构推动施工的最施工的最终一道工序，也一道工序，也是关系工程成是关系工程成败的关的关键工序之一。盾构到达施工要工序之一。盾构到达施工要保保证隧道隧道贯穿、防止靠近洞口若干穿、防止靠近洞口若干环管片管片纵向移位、向移位、防止基座出防止基座出现姿姿态突突变而影响成而影响成环管片管片变位等，位等，还须要在洞要在洞门封封门拆除、洞拆除、洞门缝隙隙处理等方面理等方面实行相行相依的技依的技术措施、施工工措施、施工工艺和方法，确保盾构和方法，确保盾构顺当到当到达。达。5、泥水盾构到达（、泥水

22、盾构到达（进进洞）管理洞）管理(1)到达前姿到达前姿态态限制限制在盾构离洞口在盾构离洞口50-100米米处处，作最，作最终终一次一次传递测传递测量，量，从而复核盾构的位置是否在到达要求的范从而复核盾构的位置是否在到达要求的范围围之内。从之内。从三个方面限制盾构姿三个方面限制盾构姿态态：盾构：盾构轴线轴线与隧道与隧道轴线夹轴线夹角限角限制；盾构切口中心高程偏离制；盾构切口中心高程偏离值值宁正勿宁正勿负负；盾构切口中；盾构切口中心平面偏离心平面偏离值值限制在允限制在允许许范范围围内。内。(2)管片拉管片拉紧紧每每环环管片拼装后管片拼装后刚刚好好拧紧拧紧、复、复紧紧。对对前若干前若干环环管管片全部片

23、全部连连接在一起，接在一起，实实行行纵纵向拉杆或其它材料。向拉杆或其它材料。5、泥水盾构到达（、泥水盾构到达（进进洞）管理洞）管理(3)(3)洞门封门洞门封门如为钢板封门，应在盾构距离如为钢板封门，应在盾构距离20-30cm20-30cm时停止掘进，时停止掘进，拆除封门后，盾构快速掘进进入接收基座上，并立刻拆除封门后，盾构快速掘进进入接收基座上，并立刻进行洞口缝隙密封处理。如为钢筋混凝土封门，须在进行洞口缝隙密封处理。如为钢筋混凝土封门，须在盾构到达前进行拆除。盾构到达前进行拆除。(4)(4)接收导轨安装接收导轨安装依据测量出的盾构进洞姿态作为接收基座安装的依据测量出的盾构进洞姿态作为接收基座

24、安装的依据，使盾构进洞后产生的姿态突变尽量小，并尽量依据，使盾构进洞后产生的姿态突变尽量小，并尽量较少对管片变位的影响。较少对管片变位的影响。(5)(5)土体加固土体加固地质状况较差时的土体加固方法与始发施工类似。地质状况较差时的土体加固方法与始发施工类似。2、材料、材料质质量要求量要求五、工五、工艺设计艺设计和限制要求和限制要求1、技、技术术要求要求3、职业职业健康平安要求健康平安要求4、环环境要求境要求1、技、技术术要求要求(1)盾构在厂内制造完工后，必需盾构在厂内制造完工后，必需进进行整机行整机调试调试，检查检查核核实实盾构盾构设备设备的供油系的供油系统统、液、液压压系系统统和和电电气系

25、气系统统的状况，的状况，调试调试机械运机械运转转状状态态和限制系和限制系统统的性能，确保盾构出厂就具的性能，确保盾构出厂就具备备良好良好的性能，防止的性能，防止设备设备上的先天不足上的先天不足给给工程工程带带来不必要的困来不必要的困难难。(2)(2)盾构掘进施工对上部所需的覆土层的厚度要求。盾构掘进施工对上部所需的覆土层的厚度要求。(3)(3)平行双洞应有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建平行双洞应有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向方向1.0m1.0m，竖直方向，竖直方向1.5m1.5m。

26、1、技、技术术要求要求(4)两条隧道平行或立体交叉施工两条隧道平行或立体交叉施工时时，应应依据地依据地质质条件、条件、土土压压平衡盾构的特点、隧道埋深和平衡盾构的特点、隧道埋深和间间距，以及距，以及对对地表地表变变形的形的限制要求等因素，合理确定两条盾构推限制要求等因素，合理确定两条盾构推动动前后前后错错开的距离。开的距离。(5)(5)泥水平衡盾构掘进时，工作面压力应通过试推动泥水平衡盾构掘进时，工作面压力应通过试推动5050100m100m后确定，在推动中应刚好调整并保持稳定。后确定，在推动中应刚好调整并保持稳定。(6)盾构掘盾构掘进进中遇有下列状况之一中遇有下列状况之一时时，应应停止掘停止

27、掘进进，分析，分析缘缘由并由并实实行措施：行措施：1)盾构前方盾构前方发发生坍塌或遇有障碍；生坍塌或遇有障碍；2）盾）盾构自构自转转角角过过大；大；3）盾构位置偏离）盾构位置偏离过过大；大；4）盾构推力）盾构推力较预较预料料的增大；的增大；5）可能）可能发发生危及管片的防水、运生危及管片的防水、运输输及注及注浆浆遇有故遇有故障等。障等。2、材料、材料质质量要求量要求（1）工程所运用的各种原材料、半成品或成品都必需符）工程所运用的各种原材料、半成品或成品都必需符合国家合国家现现行有关行有关标标准和准和设计设计要求，特殊是防水材料在运用前要求，特殊是防水材料在运用前必需按必需按规规定抽定抽查检测查

28、检测。（2）泥水要具有物理）泥水要具有物理稳稳定性好，化学定性好，化学稳稳定性好，泥水的定性好，泥水的粒度粒度级级配、相配、相对对密度与粘度适当，流淌性好，成膜性好。密度与粘度适当，流淌性好，成膜性好。（3 3）泥水的最佳特性参数是：可渗比）泥水的最佳特性参数是：可渗比n=14n=141616、相对密、相对密度为度为1.21.2、漏斗粘度为、漏斗粘度为252530s30s、界面高度、界面高度3mm(24h3mm(24h静置后静置后)，pHpH浓度浓度7 71010。3、职业职业健康平安要求健康平安要求（1）盾构工作）盾构工作竖竖井地面井地面设设防雨棚，井口四周防雨棚，井口四周应设应设防淹防淹墙

29、墙和平安和平安栏栏杆。杆。（2）更）更换换刀具的人刀具的人员员必需系平安必需系平安带带，刀具的吊装和定位，刀具的吊装和定位必需运用吊装工具。在更必需运用吊装工具。在更换滚换滚刀刀时时要运用抓要运用抓紧钳紧钳和吊装工具。和吊装工具。全部用于吊装刀具的吊具和工具都必需全部用于吊装刀具的吊具和工具都必需经过严经过严格格检查检查，以确，以确保人保人员员和和设备设备的平安。的平安。(3)隧道施工隧道施工时应进时应进行机械通行机械通风风，保，保证证每人每分每人每分钟钟需供需供应应簇新空气簇新空气3m3；最小；最小风风速不小于速不小于0.15 m/s。隧道内气温不。隧道内气温不得高于得高于28；隧道内噪声不

30、得大于；隧道内噪声不得大于90dB。(4)带压带压作作业业人人员员必需身体健康，并必需身体健康，并经过带压经过带压作作业业的的专业专业培培训训，制定并，制定并执执行行带压带压工作程序。工作程序。4、环环境要求境要求(1)针对针对盾构施工在特定的地盾构施工在特定的地质质条件和作条件和作业业条件条件下可能遇到的下可能遇到的风险风险，在施工前必需，在施工前必需细细致探致探讨讨并切并切实实实实行防止意外的技行防止意外的技术术措施。措施。(2)应应特殊留意防止瓦斯爆炸、火灾、缺氧、有特殊留意防止瓦斯爆炸、火灾、缺氧、有害气体中毒和涌水状况等，害气体中毒和涌水状况等，预预先制定和落先制定和落实发实发生生紧

31、紧急状况急状况时时的的对对策和措施。策和措施。1)水平方向限制水平方向限制标准：准：50mm2)垂直方向限制垂直方向限制标准：准：50mm六、六、质质量量标标准与成品疼惜准与成品疼惜v盾构掘进水平与垂直方向限制标准盾构掘进水平与垂直方向限制标准六、六、质质量量标标准与成品疼惜准与成品疼惜v盾构推盾构推动时动时地表沉降限制地表沉降限制标标准，准，见见表：表：地表最大沉降量控制地表最大沉降量控制标准准 隧道掘削面地隧道掘削面地层隧道上方地隧道上方地层最大沉降最大沉降量量(mm)(mm)冲冲积层软粘性土粘性土层冲冲积层3030100100洪洪积层砂性土砂性土层洪洪积层且厚度小且厚度小于隧道直于隧道直

32、5050801080103030粘性土粘性土层洪洪积层或冲或冲积层3030 1、盾构推、盾构推动后，后，应刚好好对衬砌背后砌背后实施注施注浆，尽可能削，尽可能削减地减地层损失。失。2、盾构、盾构顶推推时，应防止千斤防止千斤顶对刚拼装完拼装完毕的管片造成的管片造成损伤。六、六、质质量量标标准与成品疼惜准与成品疼惜v成品疼惜成品疼惜 接受特地接受特地仪器、器、仪表表测量可燃性气体、有害气体和氧含量量可燃性气体、有害气体和氧含量并作好并作好记录。必需必需选择合适的通合适的通风设备、通、通风方式、通方式、通风风量，做好隧量，做好隧道通道通风，将可燃性气体和有害气体限制在容，将可燃性气体和有害气体限制在

33、容许值以内。以内。对存在燃存在燃烧和缺氧和缺氧紧急急时，应禁止明火火源，防止火灾。禁止明火火源，防止火灾。当当发生可燃气体和有害气体生可燃气体和有害气体浓度超度超过容容许值时，应立刻撤立刻撤出作出作业人人员，加，加强通通风、排气。、排气。盾构需停止施工盾构需停止施工较长时间时，应按相关按相关规定做好各定做好各项平安平安防防护工作。工作。七、平安七、平安环环保措施保措施v平安措施平安措施 废弃泥水的排放弃泥水的排放应经三次三次处理，符合循理，符合循环再利用再利用标准及准及废弃物排放弃物排放标准。准。盾构穿越重要建筑物下部盾构穿越重要建筑物下部时，应严格按格按监测支配支配实施施监测，并，并刚好好进

34、行信息反行信息反馈，确保建筑物的平安。，确保建筑物的平安。施工施工现场产生的排水，生的排水，应先先经过沉砂池、沉淀池除去沉砂池、沉淀池除去悬浮物浮物质，对酸性、碱性溶液酸性、碱性溶液进行中和后才能排放至公共下行中和后才能排放至公共下水道。水道。七、平安七、平安环环保措施保措施v环环保措施保措施 上海世博会重大配套工程打浦路隧道复线工程全长约上海世博会重大配套工程打浦路隧道复线工程全长约2970m2970m其中江中段北起浦西工作井，南至浦东工作井，全长其中江中段北起浦西工作井，南至浦东工作井，全长约约1462m1462m，为圆形隧道区间，接受我国拥有完全自主学问产权，为圆形隧道区间，接受我国拥有

35、完全自主学问产权的首台国产权的首台国产权11.22m11.22m泥水平衡盾构施工。隧道衬砌接受预泥水平衡盾构施工。隧道衬砌接受预制钢筋混凝土管片，错缝拼装。每环管片由封顶块制钢筋混凝土管片，错缝拼装。每环管片由封顶块1 1块块(F(F块块)、邻接块邻接块2 2块块(L1(L1块、块、L2L2块块)、标准块、标准块5 5块块(Bl(Bl、B2B2、B3B3、B4B4、B5B5块块)共共8 8块管片构成。管片外径块管片构成。管片外径1l000mm1l000mm，内径，内径10400mm10400mm，厚度为，厚度为480mm480mm。管片环宽分为。管片环宽分为1.5m1.5m和和0.75m0.7

36、5m两种，其中，两种，其中，1.5m1.5m环宽的环宽的管片的形式主要有直线环、左曲环、右曲环，管片的形式主要有直线环、左曲环、右曲环，0.75m0.75m环宽的管环宽的管片均为直线环，主要用于片均为直线环，主要用于R=380mR=380m超小半径段。超小半径段。八、工程八、工程实实例例v工程工程简简介介 依据相关地质资料，隧道复线圆隧道在浦东陆地段穿越依据相关地质资料，隧道复线圆隧道在浦东陆地段穿越的土层从上到下依次为：灰色淤泥质黏土、灰色黏土、灰色的土层从上到下依次为：灰色淤泥质黏土、灰色黏土、灰色砂质粉土和灰色粉质黏土夹粉砂；江中段从上到下依次穿越砂质粉土和灰色粉质黏土夹粉砂；江中段从上

37、到下依次穿越的土层为：灰色黏土、灰色粉质黏土夹粉砂和灰色粉质黏土；的土层为：灰色黏土、灰色粉质黏土夹粉砂和灰色粉质黏土；浦西段从上到下依次穿越的土层：灰色淤泥质黏土、灰色粘浦西段从上到下依次穿越的土层：灰色淤泥质黏土、灰色粘土和灰色粉质黏土夹粉砂土。土和灰色粉质黏土夹粉砂土。八、工程八、工程实实例例v地地质质条件条件 (1)(1)长距离邻近既有隧道推动施工。长距离邻近既有隧道推动施工。(2)(2)长距离下穿污水南干线。长距离下穿污水南干线。(3)(3)长距离尺长距离尺=380m=380m超小半径平曲段施工。超小半径平曲段施工。八、工程八、工程实实例例v工程工程难难点点 1)1)切口水压的精确限

38、制要求压力波动能限制在切口水压的精确限制要求压力波动能限制在0.02MPa0.02MPa之之间。间。2)2)具备单液砂浆的压注实力。同步注浆点必需设置成多点注具备单液砂浆的压注实力。同步注浆点必需设置成多点注浆，点位需分布合理，并能实时监控注浆压力和注浆量。浆，点位需分布合理，并能实时监控注浆压力和注浆量。3)3)泥水处理系统能对泥浆指标进行精确限制，并能依据工程泥水处理系统能对泥浆指标进行精确限制，并能依据工程须要添加特制新浆。须要添加特制新浆。4)4)稳定牢靠的操作系统和精确的数据采集系统。稳定牢靠的操作系统和精确的数据采集系统。5)5)牢靠的盾尾密封系统。牢靠的盾尾密封系统。6)6)推动

39、实力必需满足推动实力必需满足R=380mR=380m超小半径平曲段盾构转弯要求。超小半径平曲段盾构转弯要求。7)7)拼装机具备能对拼装机具备能对1.5m1.5m和和0 075m 275m 2种环宽管片的拼装实力。种环宽管片的拼装实力。8)8)具备较强的盾构纠偏实力。具备较强的盾构纠偏实力。9)9)具备精确的推动自动导向实力。具备精确的推动自动导向实力。八、工程八、工程实实例例v盾构机盾构机设计设计要求要求主要针对以下几个方面进行：主要针对以下几个方面进行：（1 1）长距离邻近老隧道推动）长距离邻近老隧道推动（2 2）长距离穿越污水南干线）长距离穿越污水南干线（3 3）R=380mR=380m超

40、小半径段推动超小半径段推动（4 4）正常段施工）正常段施工八、工程八、工程实实例例v工程施工技术措施工程施工技术措施合理利用合理利用8 8个注浆点进行同步注浆，依据须要随意选取其中的点个注浆点进行同步注浆，依据须要随意选取其中的点位迸行同步压注，并实时监控注浆压力和江浆量；施工中泥水比位迸行同步压注，并实时监控注浆压力和江浆量；施工中泥水比重限制重限制1.251.25l.28,l.28,泥水黏度保持在泥水黏度保持在18-1918-19。对备用车道接缝预先加固对备用车道接缝预先加固(外贴抗高压止水带、在接缝处浇注钢外贴抗高压止水带、在接缝处浇注钢筋混凝土粱以提高抗差异沉降实力等筋混凝土粱以提高抗

41、差异沉降实力等)对老隧道的沉降和水平位移进行跟踪监测。对老隧道的沉降和水平位移进行跟踪监测。通过实行上述措施顺当完成了长距离邻近老隧道推动施通过实行上述措施顺当完成了长距离邻近老隧道推动施工。盾构穿越过后的老隧道的水平位移最大为工。盾构穿越过后的老隧道的水平位移最大为1.8mm1.8mm。沉降最大。沉降最大4.3mm4.3mm，矩形管节差异沉降量为，矩形管节差异沉降量为0.2mm0.2mm。老隧道的沉降及变形限制。老隧道的沉降及变形限制均限制在规定要求范围内。穿越期间备用车道管节之间的差异沉均限制在规定要求范围内。穿越期间备用车道管节之间的差异沉降限制在降限制在1.5mm1.5mm以内，最大沉

42、降限制在以内，最大沉降限制在+1.32mm+1.32mm。（1 1）长距离邻近老隧道推动）长距离邻近老隧道推动 通过实行盾构施通过实行盾构施T T参数的严格限制参数的严格限制(切口压力波动限制切口压力波动限制0.008MPa0.008MPa以内、盾构机推动纠偏幅度限制在以内、盾构机推动纠偏幅度限制在0.20.2以内以内)、污水南干线沉降监测、请排水公司协作减小污水管内水位污水南干线沉降监测、请排水公司协作减小污水管内水位波动等有效措施。盾构成功完成了对污水南干线的穿越波动等有效措施。盾构成功完成了对污水南干线的穿越在施工过程中并没有对南干线的污水运营造成任何影响。在施工过程中并没有对南干线的污

43、水运营造成任何影响。（2 2）长距离穿越污水南干线）长距离穿越污水南干线 1)1)通过通过1.5m1.5m和和0.75m 20.75m 2种环宽管片的组合排片，有效降种环宽管片的组合排片，有效降低盾尾卡壳的风险。低盾尾卡壳的风险。2)2)拼装时管片路成为竖鸭蛋形态，有效降低管片与盾拼装时管片路成为竖鸭蛋形态，有效降低管片与盾尾相碰的风险。尾相碰的风险。3)3)自动测量系统每自动测量系统每30 s30 s完成一次盾构姿态的测量盾完成一次盾构姿态的测量盾构司机可以随时了解即时的盾构姿态信息。做出相应的纠构司机可以随时了解即时的盾构姿态信息。做出相应的纠偏措施。保证盾构能够完全依据轴线要求进行掘进施

44、工。偏措施。保证盾构能够完全依据轴线要求进行掘进施工。4)4)盾构的推动系统设置盾构的推动系统设置6 6个区，每个区的工作压力可分个区，每个区的工作压力可分别调整而且可以实施对选定千斤顶的停用。保证盾构机别调整而且可以实施对选定千斤顶的停用。保证盾构机能够自由的大幅度纠偏。能够自由的大幅度纠偏。（3 3）R=380mR=380m超小半径段推动超小半径段推动 4)4)盾构的推动系统设置盾构的推动系统设置6 6个区，每个区的工作压力可分个区，每个区的工作压力可分别调整，而且可以实施对选定千斤顶的停用。保证盾构机别调整，而且可以实施对选定千斤顶的停用。保证盾构机能够自由的大幅度纠偏。能够自由的大幅度

45、纠偏。5)5)将真空吸盘式拼装机调换为插销式拼装机，以满足将真空吸盘式拼装机调换为插销式拼装机，以满足2 2种不同环宽管片的拼装。通过实行上述措施，盾构机在小种不同环宽管片的拼装。通过实行上述措施，盾构机在小半径曲线段旎工能够依据正常段的限制标准进行施工。轴半径曲线段旎工能够依据正常段的限制标准进行施工。轴线偏差限制在线偏差限制在50mm50mm以内管片无碎裂，无渗水等现象发以内管片无碎裂，无渗水等现象发生。生。（3 3）R=380mR=380m超小半径段推动超小半径段推动 通过对盾构机各设备的娴熟操控、施工参数的严格限通过对盾构机各设备的娴熟操控、施工参数的严格限制、以及相关监测的实时开展。

46、自制、以及相关监测的实时开展。自20082008年年1212月底盾构出洞月底盾构出洞以来，先后顺当完成了盾构出洞、穿越防汛墙、黄浦江底以来，先后顺当完成了盾构出洞、穿越防汛墙、黄浦江底推动、穿越浦两环卫大楼等重要建推动、穿越浦两环卫大楼等重要建(构构)筑物施工，现已完筑物施工，现已完成进洞施工。盾构施工期间，月最大推动量达到成进洞施工。盾构施工期间，月最大推动量达到200200环，日环，日最大推动量达到最大推动量达到1010环，正常状况下也能保证环，正常状况下也能保证6 68 8环，环，d d的平的平均施工进度。隧道施工质量较好，无碎裂，无渗水，隧道均施工进度。隧道施工质量较好，无碎裂，无渗水

47、，隧道轴线限制在轴线限制在50mm50mm以内，椭圆度限制在以内，椭圆度限制在55以内，正常段以内，正常段的地面沉降也限制在的地面沉降也限制在-30mm-30mm+10mm+10mm。（4 4）正常段施工）正常段施工 打浦路复线隧道是首台国产大型泥水平衡盾构的首个打浦路复线隧道是首台国产大型泥水平衡盾构的首个应用工程。依据工程特点，盾构机进行了针对性设计，并应用工程。依据工程特点，盾构机进行了针对性设计，并通过在推动过程中对各技术措施和施工参数的严格限制。通过在推动过程中对各技术措施和施工参数的严格限制。成功克服了长距离邻近老隧道推动、长距离下穿污水南干成功克服了长距离邻近老隧道推动、长距离下穿污水南干线以及线以及R=380R=380超小半径平曲段施工等重大施工难点，隧道施超小半径平曲段施工等重大施工难点，隧道施工质量良好。首台国产大型泥水平衡盾构工质量良好。首台国产大型泥水平衡盾构“进越号进越号”的首的首次工程成功应用，体现了首台国产彩次工程成功应用，体现了首台国产彩11.22m11.22m大型泥水平衡大型泥水平衡盾构的优越性能凸显了其卓越的技术优势，为我国大型盾构的优越性能凸显了其卓越的技术优势，为我国大型盾构机的国产化作出了巨大贡献。盾构机的国产化作出了巨大贡献。