盾构始发与到达施工技术.pptx

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1、 城城市市地地铁铁盾盾构构施施工工具具有有快快速速、安安全全、对对地地面面建建筑筑物物影影响响小小等等诸诸多多优优点点，已已经经被被越越来来越越多多的的人人们们所所认认可可。随随着着技技术术进进步步、认认识识提提高高、综综合合国国力力的的增增强强，特特别别是是随随着着该该施施工工技技术术所所显显现现的的优优势势，盾盾构构法法越越来来越越多多地地被被国国内内地地铁铁界界所所接接受受，北北京京、上上海海、广广州州、南南京京、深深圳圳、天天津津、西西安安、成成都都、沈沈阳阳、杭杭州州等等城城市市都都使使用用这这种种方方法法。虽虽然然盾盾构构有有许许多多成成功功的的工工程程实实例例，但但是是使使用用这

2、这种种方方法法也也有有较较大大的的风风险险。如如盾盾构构在在隧隧道道内内只只能能前前进进，不不可可后后退退，一一旦旦盾盾构构本本身身出出现现致致命命的的故故障障，可可能能就就会会产产生生灾灾难难性性的的后后果果。而而且且使使用用盾盾构构在在对对洞洞口口进进行行加加固固处处理理的的始始发发时时阶阶段段出出问问题题的的概概率率很很高高，即即使使是是非非常常有有经经验验的的承承包包商商也常会发生类似事故。也常会发生类似事故。一、引言一、引言第1页/共141页众众所所周周知知，盾盾构构工工法法属属地地下下水水平平掘掘进进工工法法，所所以以在在盾盾构构机机迸迸发发前前必必须须先先用用开开挖挖法法挖挖出出

3、一一个个地地下下空空间间，以以备备盾盾构构机机组组装装、始始发发作作业业对对场场地地的的需需求求，该该地地下下空空间间称称为为始始发发基基地地。盾盾构构机机从从始始发发基基地地出出发发一一直直掘掘进进到到用用同同样样开开挖挖法法构构筑筑的的检检修修盾盾构构，或或盾盾构构解解体体运运出出的的作作业业基基地地称称为为到到达达基基地地。通通常常，这这些些地地下下空空间间(作作业业基基地地)是是由由地地表表竖竖直伸延到地中的筒形构造物构成的。该竖直筒形构造物通常称为竖井。直伸延到地中的筒形构造物构成的。该竖直筒形构造物通常称为竖井。盾构始发和到达一般在竖井内进行。第2页/共141页竖井在盾构工法中有如

4、下两个功能：竖井在盾构工法中有如下两个功能：（1 1）作作为为施施工工作作业业基基地地使使用用，即即盾盾构构机机的的搬搬入入或或搬搬出出、组组装装或或解解体体、始始发发或或到到达达，管管片片等等隧隧道道构构筑筑原原材材料料、施施工工设设备备等等物物资资的的运运入入运运出出；掘掘削削下下来来的的土土沙沙的的运运出等作业。出等作业。（2 2）隧隧道道构构筑筑施施工工结结束束后后，可可把把竖竖井井空空间间作作为为通通风风井井、排排水水井井，入入孔孔收收藏藏地地铁车站设备的空间等永久性地下构造物使用。铁车站设备的空间等永久性地下构造物使用。第3页/共141页 盾构始发是指在始发竖井内利用临时组装的管片

5、、始盾构始发是指在始发竖井内利用临时组装的管片、始发基座、反力架等设备，使始发基座上的盾构向前推进，发基座、反力架等设备，使始发基座上的盾构向前推进，从井壁上的到达口处贯入地层，并沿着规定路线掘进的一从井壁上的到达口处贯入地层，并沿着规定路线掘进的一系列作业。系列作业。盾构到达是指盾构推进到达竖井的井壁处，从井内侧盾构到达是指盾构推进到达竖井的井壁处，从井内侧把井壁上的到达口挡土墙拆除，随后盾构推进进入井内接把井壁上的到达口挡土墙拆除，随后盾构推进进入井内接收架上的一系列作业。收架上的一系列作业。始发和到达作业是盾构掘进施工中最容易产生事故的始发和到达作业是盾构掘进施工中最容易产生事故的两道工

6、序，也是最关键的一道工序。盾构机型不同，竖井两道工序，也是最关键的一道工序。盾构机型不同，竖井井壁始发口、到达口的构造不同，始发、到达的作业也不井壁始发口、到达口的构造不同，始发、到达的作业也不同。同。第4页/共141页二、盾构始发施工技术二、盾构始发施工技术1.1.始发工法及设备始发工法及设备2.2.地层加固方法地层加固方法3.3.盾构始发施工盾构始发施工4.4.工程实例工程实例第5页/共141页根据拆除临时挡土墙方法和防止掘削面地层坍塌方法的不同，始发工法有以下几种类型：1.始发工法及设备(1)(1)始发工法始发工法第6页/共141页 掘削面自稳法，是采取加固措施使掘削地层自稳，随后将盾构

7、机贯入加固过的自稳地层掘削面自稳法，是采取加固措施使掘削地层自稳，随后将盾构机贯入加固过的自稳地层中掘进，加固方法采用较多的当属注浆加固法、高压喷射法、冻结法。中掘进，加固方法采用较多的当属注浆加固法、高压喷射法、冻结法。第7页/共141页 双重钢板桩法，是把始发竖井的钢板桩挡土墙作成两层。拔除内层钢板桩后盾构双重钢板桩法，是把始发竖井的钢板桩挡土墙作成两层。拔除内层钢板桩后盾构机掘进，由于外层钢板桩的挡土作用，可以确保外侧土体不会坍塌，即确保盾构稳定机掘进，由于外层钢板桩的挡土作用，可以确保外侧土体不会坍塌，即确保盾构稳定掘进。当盾构推进到外层钢板桩前面时，停机拔除外侧钢板桩，由于内、外钢板

8、桩间掘进。当盾构推进到外层钢板桩前面时，停机拔除外侧钢板桩，由于内、外钢板桩间的加固土体的自稳作用，完全可以维持到外侧钢板桩拔除后的盾构机的继续推进。的加固土体的自稳作用，完全可以维持到外侧钢板桩拔除后的盾构机的继续推进。第8页/共141页 开挖回填法，是把始发竖井作成长方形开挖回填法，是把始发竖井作成长方形(长度大于长度大于2 2倍盾构机的长度倍盾构机的长度)，井中间设置，井中间设置隔墙隔墙(或者构筑两个并列竖井或者构筑两个并列竖井)，一半作盾构机组装始发用，当盾构机推进到另一半井内，一半作盾构机组装始发用，当盾构机推进到另一半井内时回填。由于回填土的隔离支承作用，可以确保拔除终边井壁钢板桩

9、时地层不坍塌，为时回填。由于回填土的隔离支承作用，可以确保拔除终边井壁钢板桩时地层不坍塌，为盾构安全贯入地层提供了可靠的保障。盾构安全贯入地层提供了可靠的保障。第9页/共141页 SMW SMW拔芯法，是用拔芯法，是用SMWSMW法挡土墙作竖井始发墙体里侧衬里，盾构机始发前拔除芯材工法挡土墙作竖井始发墙体里侧衬里，盾构机始发前拔除芯材工字钢，随后盾构始发掘削没有芯材的井壁。字钢，随后盾构始发掘削没有芯材的井壁。第10页/共141页 NOMST(Novel NOMST(Novel Material Material Shield-cutShield-cutt table able Tunnel-

10、Wall Tunnel-Wall System)System)即即盾盾构构直直接接掘掘削削新新型型材材料料墙墙体体的的方方式式。因因此此，把把盾盾构构直直接接掘掘削削新新材材墙墙体体的的始始发发、到到达达的的施施工工方方法法称称之之为为NOMSTNOMST工工法法。该该工工法法的的优优点点是是始始发发口口墙墙体体材材料料可可用用刀刀具具直直接接掘掘削削，但但不不损损破破刀刀具具，可可以以略略去去以以往往必必须须的的盾盾构构始始发发、到到达达部部位位的的挡挡土土墙墙外外侧侧土土体体的的加加固固(注注浆浆工工法法、深深层层搅搅拌拌等等工法工法)，具有造价低、施工周期短、安全等优点。，具有造价低、施

11、工周期短、安全等优点。第11页/共141页 电电蚀蚀直直接接始始发发、到到达达工工法法，也也称称EWEW工工法法，它它利利用用电电蚀蚀效效应应溶溶蚀蚀竖竖井井挡挡土土墙墙钢钢筋筋芯芯材材，使使其其芯芯材材劣劣化化达达到到可可用用盾盾构构机机刀刀具具直直接接掘掘削削的的程程度度，然然后后盾盾构构机机可可顺顺利利的的直直接掘削井壁，使盾构直接始发到达。该工法由日本学者向谷常松等人提出。接掘削井壁，使盾构直接始发到达。该工法由日本学者向谷常松等人提出。第12页/共141页 把把地地下下排排柱柱桩桩连连续续墙墙工工法法(SMW(SMW工工法法)等等挡挡土土墙墙的的盾盾构构通通过过部部位位的的桩桩芯芯材

12、材(矩矩形形管管)作作为为溶溶解解阳阳极极，再再在在矩矩形形管管的的内内部部贴贴附附上上阴阴极极和和绝绝缘缘材材，接接通通电电源源经经过过一一段段时时间间后后桩桩芯芯材材即即被被溶溶解解、劣劣化化成成盾盾构构刀刀具具可可以以直直接接掘掘削削的的状状态态，即即可可实实现现盾盾构构直直接始发、到达的目的。接始发、到达的目的。第13页/共141页本工法优点如下：本工法优点如下：略去人力凿掘井壁的危险作业；略去人力凿掘井壁的危险作业；略去或减少辅助工法加固；略去或减少辅助工法加固；由于挡土墙芯材电蚀后刚性无存，故盾构机掘削挡土墙的作业变得容易，由通由于挡土墙芯材电蚀后刚性无存，故盾构机掘削挡土墙的作业

13、变得容易，由通常的盾构设备即可掘削，无需特殊装置及超前刀具等设备；常的盾构设备即可掘削，无需特殊装置及超前刀具等设备；因应力材为钢材，故可适应大深度竖井盾构始发。因应力材为钢材，故可适应大深度竖井盾构始发。第14页/共141页 始始发发作作业业，可可以以单单独独选选用用上上述述的的任任何何一一种种工工法法，也也可可选选用用其其组组合合工工法法。具具体体选选用用哪哪种种工工法法，取取决决于于地地质质、地地下下水水、覆覆盖盖层层、盾盾构构直直径径、盾盾构构机机型型、施施工工环环境境等等因因素素，同同时时还还应应考考虑虑安安全全性性、施施工工性性、成成本本、进进度等要求。度等要求。第15页/共141

14、页 盾构机始发的设备，包括始发座台、反力座、临盾构机始发的设备，包括始发座台、反力座、临时组装管环、入口及密封圈垫等。时组装管环、入口及密封圈垫等。(2)(2)始发设备始发设备第16页/共141页1 1）始发座台）始发座台可可在在其其上上组组装装盾盾构构机机和和支支承承组组装装好好的的盾盾构构机机，并并且且可可使使盾盾构构机机处处于于理理想想的的预预定定始始发发位位置置(高高度度、方方向向)上上，且且可可确确保保盾盾构构机机的的始始发发掘掘进进稳稳定定。通通常常，始始发发座座台台用用工工字字钢钢和和钢钢轨等材料装配制作。轨等材料装配制作。对始发座台的要求如下：对始发座台的要求如下：结构合理结构

15、合理(可以确保组装作业的施工性可以确保组装作业的施工性)；构件刚度好、强度高、不易损坏构件刚度好、强度高、不易损坏(承托几百吨重的盾构机承托几百吨重的盾构机)；与与竖竖井井底底板板固固定定要要牢牢靠靠、幌幌动动变变位位小小(确确保保盾盾构构机机位位置置稳稳定定、确确保保推推进进轴轴线线始始终终与与设设计轴线重合计轴线重合)。第17页/共141页钢筋混凝土盾构座台；钢结构座台；钢筋混凝土与钢结构组合座台。盾构座台有如下三种形式：盾构座台有如下三种形式：第18页/共141页钢筋混凝土盾构座台钢筋混凝土盾构座台 通常是多块钢筋混凝土构造物的组合体，有现浇通常是多块钢筋混凝土构造物的组合体，有现浇式和

16、预制件拼接式两种，其优点是结构稳定、抗压性式和预制件拼接式两种，其优点是结构稳定、抗压性能好。能好。第19页/共141页钢结构座台钢结构座台钢结构始发座台有现场拼接式和平底整体就安装钢结构始发座台有现场拼接式和平底整体就安装式两种，其优点是加工周期短、适应性强。式两种，其优点是加工周期短、适应性强。第20页/共141页钢筋混凝土与钢结构组合座台钢筋混凝土与钢结构组合座台这种座台聚集了这种座台聚集了和和两种座台的优点，使用较多。两种座台的优点，使用较多。第21页/共141页2 2）反力设备及临时组装管环）反力设备及临时组装管环 反力设备由反力座和临时组装管环构成，由管片运进和排土空间等条件确定其

17、反力设备由反力座和临时组装管环构成，由管片运进和排土空间等条件确定其形状，由正式管片衬砌的起始位置确定临时组装管环、反力座的位置。反力设备针形状，由正式管片衬砌的起始位置确定临时组装管环、反力座的位置。反力设备针对必须的推力应具有足够的强度及推进时基本无变形的刚度，通常用工字钢安装反对必须的推力应具有足够的强度及推进时基本无变形的刚度，通常用工字钢安装反力座；临时组装管环使用容易处理的钢或高强度的铸铁管片拼接。临时管片的组装力座；临时组装管环使用容易处理的钢或高强度的铸铁管片拼接。临时管片的组装精度影响正式管片的真圆度，故应特别注意。在小断面盾构工程中，也有临时组装精度影响正式管片的真圆度，故

18、应特别注意。在小断面盾构工程中，也有临时组装管环只组装下半环，上部为开口，不设反力座的例子。管环只组装下半环，上部为开口，不设反力座的例子。第22页/共141页3 3）始发导口及入口密封垫圈）始发导口及入口密封垫圈始发导口，为了确保盾构机出井贯入地层的轴线精始发导口，为了确保盾构机出井贯入地层的轴线精度，通常在井内始发口处构筑一个一定宽度、一定厚度、度，通常在井内始发口处构筑一个一定宽度、一定厚度、内径略大于盾构机外径的，与盾构机纵断面形状相同的，内径略大于盾构机外径的，与盾构机纵断面形状相同的，环断面形状的筒状物。该筒状物与井壁连结到一起即为环断面形状的筒状物。该筒状物与井壁连结到一起即为始

19、发导口。始发导口的作用是限制盾构机的掘削摆动，始发导口。始发导口的作用是限制盾构机的掘削摆动，确保盾构机的位置精度。确保盾构机的位置精度。第23页/共141页导口密封垫圈是填充在导口与盾构机或导口与管环间隙中的垫圈，其作用是止导口密封垫圈是填充在导口与盾构机或导口与管环间隙中的垫圈，其作用是止水，以便确保施工的可靠性和安全性。盾构机开始推进后，可对掘削面加压，盾构水，以便确保施工的可靠性和安全性。盾构机开始推进后，可对掘削面加压，盾构机尾部通过之后，即可进行背后注浆，尽早稳定导口。特别是泥水盾构始发后，必机尾部通过之后，即可进行背后注浆，尽早稳定导口。特别是泥水盾构始发后，必须保持泥水压力。为

20、了不使导口密封垫圈发生破损和反转，必须周密地考虑盾构机须保持泥水压力。为了不使导口密封垫圈发生破损和反转，必须周密地考虑盾构机始发口的净空和垫圈的质材、形状及尺寸。始发口的净空和垫圈的质材、形状及尺寸。第24页/共141页导口衬垫实例导口衬垫实例第25页/共141页 导口密封垫圈，由止水垫圈、防止垫圈反转的压板及固定它们的铁件构成，在构导口密封垫圈，由止水垫圈、防止垫圈反转的压板及固定它们的铁件构成，在构筑混凝土始发导口时被固定在混凝土导口上。压板多为滑动式，但必须可随盾构机的筑混凝土始发导口时被固定在混凝土导口上。压板多为滑动式，但必须可随盾构机的移动随时调整。近年来用铰接结构的压板移动随时

21、调整。近年来用铰接结构的压板(翻板式翻板式)增多，节省了压板调整工时，提高增多，节省了压板调整工时，提高了在盾构机下部狭窄空间内作业的效率。了在盾构机下部狭窄空间内作业的效率。第26页/共141页地层加固的目的：地层加固的目的：地层加固的目的：地层加固的目的：消除构筑竖井时造成的周围土体的松动；消除构筑竖井时造成的周围土体的松动；防止拆除临时挡土墙时振动的影响；防止拆除临时挡土墙时振动的影响；在盾构机贯入掘削面前或被拉入竖井内前能使地层自稳及防止地下水流入；在盾构机贯入掘削面前或被拉入竖井内前能使地层自稳及防止地下水流入；降低对入口填塞物的压力；降低对入口填塞物的压力；防止因掘削面压力不足引起

22、的掘削面坍塌；防止因掘削面压力不足引起的掘削面坍塌；防止对地表沉陷或对埋设物的影响。防止对地表沉陷或对埋设物的影响。2.地层加固方法第27页/共141页 以以往往盾盾构构工工程程中中，始始发发、到到达达部部位位的的地地层层加加固固，以以注注浆浆工工法法为为主主，但但近近年年来来随随着着盾盾构构隧隧道道埋埋深深和和断断面面的的增增大大，迫迫切切需需要要高高强强度度的的加加固固。此此外外，由由于于拆拆除除连连续续墙墙等等地地下下墙墙很很费费时时间间，故故要要求求地地层层加加固固能能长长时时间间稳稳定定。因因此此，为为了了使使地地层层达达到到高高强强度度，能能长长时时间间稳稳定定，且且能能与与挡挡土

23、土墙墙紧紧密密粘粘接接，采采用用涂涂层层搅搅拌拌混混合合法法和和冻冻结结法法的的实例逐渐增多。实例逐渐增多。第28页/共141页加固强度加固强度一双重过滤管法一双重过滤管法(单相式单相式)；一双重过滤管法一双重过滤管法(双相式双相式)；一双层管双栓塞法一双层管双栓塞法（1 1 1 1）注浆加固工法）注浆加固工法）注浆加固工法）注浆加固工法注浆的加固效果，主要是增强粘聚力，对其它因素影响不太大。注浆的加固效果，主要是增强粘聚力，对其它因素影响不太大。第29页/共141页计算模型计算模型(注浆施工法注浆施工法)作为惯用的计算方法，是以加固后地层的抗剪阻力对抗拆除临时墙有可能进作为惯用的计算方法，是

24、以加固后地层的抗剪阻力对抗拆除临时墙有可能进入竖井的土块的计算模型来进行研究的。入竖井的土块的计算模型来进行研究的。第30页/共141页加加固固断断面面的的大大小小是是通通过过隧隧道道断断面面掘掘削削推推求求隧隧道道周周围围产产生生的的塑塑性性区区，将将这这一一范范围围作为地层加固范围，确定上部和侧面的厚度。作为地层加固范围，确定上部和侧面的厚度。就就施施工工性性而而言言，从从地地面面、井井内内均均可可施施工工，即即施施工工性性好好且且经经济济。但但地地层层加加固固的的可可靠靠性性低低，加加固固强强度度有有限限，所所以以多多用用于于改改善善止止水水特特性性。注注浆浆工工法法中中，材材料料和和施

25、施工工方方法法多多种种多多样样，需需根根据据地地下下水水、地地质质、施施工工环环境境等等来来确确定定，同同时时还还要要考考虑虑所所期期待待的的加加固效果，包括注浆量过大引起的地层隆起的处理对策等。固效果，包括注浆量过大引起的地层隆起的处理对策等。第31页/共141页高高压压喷喷射射注注浆浆法法可可作作为为混混凝凝土土墙墙之之类类的的一一般般临临时时建建筑筑物物的的施施工工方方法法，它它通通过过土土质质和结构力学计算，确定加固厚度。和结构力学计算，确定加固厚度。（2 2 2 2）高压喷射注浆法）高压喷射注浆法）高压喷射注浆法）高压喷射注浆法第32页/共141页 在在高高压压喷喷射射注注浆浆的的加

26、加固固地地层层，随随着着始始发发时时临临时时墙墙的的拆拆除除，主主要要承承受受土土压压和和水水压压力力。水水平平土土压压力力考考虑虑为为静静态态土土压压力力或或主主动动压压力力，水水压压以以调调查查结结果果为为主主，而而在在砂砂质质地地层多看成是土水分离的荷载，在透水性差的粘土看作是土水一体的荷载进行评价。层多看成是土水分离的荷载，在透水性差的粘土看作是土水一体的荷载进行评价。若若是是砂砂质质地地层层，将将加加固固层层看看作作是是用用竖竖井井挡挡土土墙墙支支承承的的圆圆板板来来进进行行结结构构计计算算，确确定定加加固固宽宽度度；若若是是粘粘土土地地层层，则则可可假假定定为为拆拆除除临临时时挡挡

27、土土墙墙时时形形成成的的圆圆弧弧滑滑动动面面来来确确定加固范围。定加固范围。第33页/共141页计算模型(高压喷射注浆法)第34页/共141页高压喷射注浆法采用的是地层土颗粒与固结材料的混合物置换的形态，所以加固高压喷射注浆法采用的是地层土颗粒与固结材料的混合物置换的形态，所以加固地层的设计强度要根据土质和固结材料的品种进行分类。土体容重和内摩擦角取原地地层的设计强度要根据土质和固结材料的品种进行分类。土体容重和内摩擦角取原地层值。安全系数层值。安全系数(Fs)(Fs)一般取一般取1.51.5。第35页/共141页 加加固固断断面面的的计计算算与与注注浆浆工工法法相相同同，可可根根据据挖挖掘掘

28、隧隧道道时时，断断面面周周围围产产生生的的塑塑性性范范围围进进行行确确定定。塑塑性性范范围围(R)(R)可可按按隧隧道道上上部部松松动动的的方方法法推推求求，即即挖挖掘掘地地层层的的情情况况下下，地地中中土应力失去平衡，在掘削断面的周围将产生附加应力。土应力失去平衡，在掘削断面的周围将产生附加应力。第36页/共141页采用高压喷射注浆法所形成的直径，随施工地层的性质和施工深度而变化，一般是根据地层的N值进行设定。砂砾地层和粘聚力大的粘土层，有时不能形成满意的加固桩。另外，在施工深度超过40m时，应谨慎设定。第37页/共141页用于始发和到达保护的高压喷射注浆法是在设置用于始发和到达保护的高压喷

29、射注浆法是在设置竖井后从地面进行竖直施工的，其加固效果好，可靠竖井后从地面进行竖直施工的，其加固效果好，可靠性高。施工时，需有处理超高压射流切削下来的软泥性高。施工时，需有处理超高压射流切削下来的软泥的排泥坑。的排泥坑。第38页/共141页冻结法是将自然状态下不均匀的地层通过冻结变成具有均匀力学性质的冻士，冻结法是将自然状态下不均匀的地层通过冻结变成具有均匀力学性质的冻士，其优点是加固效果好，且冻土墙还能用温度来控制，可以确保长期处于稳定状态。其优点是加固效果好，且冻土墙还能用温度来控制，可以确保长期处于稳定状态。对加固范围等的讨论与高压喷射注浆法一样，按一般临时建筑物来计算。对加固范围等的讨

30、论与高压喷射注浆法一样，按一般临时建筑物来计算。（3 3 3 3）冻结法）冻结法）冻结法）冻结法第39页/共141页 竖竖井井前前造造成成的的冻冻土土，是是止止水水性性好好、强强度度高高的的加加固固层层。作作用用于于冻冻土土的的垂垂直直荷荷载载按按总土、水压力考虑，水平荷载按静态土压和水压考虑。总土、水压力考虑，水平荷载按静态土压和水压考虑。第40页/共141页冻冻土土的的强强度度取取决决于于土土质质、温温度度及及盐盐分分浓浓度度。在在地地下下水水中中含含盐盐量量较较多多的的海海岸岸沿沿线线和和填填筑筑地地设设计计中中，应应预预先先调调查查盐盐分分浓浓度度，然然后后按按相相应应的的强强度度进进

31、行行设设计计。作作为为设设计计标标准准，砂质冻土的抗压强度为砂质冻土的抗压强度为6MPa6MPa。该设计标准因使用屈服值或承载力，所以需要设定安全系数。该设计标准因使用屈服值或承载力，所以需要设定安全系数。作作承承重重墙墙时时取取安安全全系系数数F Fs s2.02.0，但但需需根根据据其其重重要要程程度度和和有有效效尺尺寸寸，按按2F2Fs s33的的范范围围进进行行设设计计。冻冻土土墙墙温温度度分分布布不不一一样样，故故强强度度也也不不一一样样，但但可可按按壁壁厚厚方方向向的的平平均均温温度度对对应的强度作为均匀结构物来对待。应的强度作为均匀结构物来对待。第41页/共141页在冻土圆板模型

32、试验和解析中，若孔径在冻土圆板模型试验和解析中，若孔径fD/5fD/5，则认为满足周围固定条件，但在实，则认为满足周围固定条件，但在实际设计中，考虑到竖井墙背面地层扰动，临时墙施工时对竖井墙体有加热影响等，所以际设计中，考虑到竖井墙背面地层扰动，临时墙施工时对竖井墙体有加热影响等，所以对冻土厚度对冻土厚度T T，取，取fTfT/2 2，冻结长度取，冻结长度取f2f2.5m5m。第42页/共141页考考虑虑到到钻钻孔孔直直径径和和施施工工性性冻冻结结管管直直径径采采用用8 8.9cm9cm或或10cm10cm；埋埋设设间间距距兼兼顾顾到到施施工工性性和和成成本因素一般定为本因素一般定为80cm8

33、0cm。用用冻冻结结法法进进行行始始发发保保护护，多多采采用用从从地地面面竖竖直直冻冻结结的的方方式式。到到达达处处多多采采用用从从竖竖井井水水平平冻冻结结的的方方式式，加加固固强强度度大大且且稳稳定定。存存在在流流动动地地下下水水时时，因因推推进进速速度度不不可可能能达达到到1 12m/2m/日日，因因此此要要注注意意地地下下水水状状况况和和竖竖井井内内的的漏漏水水情情况况。形形成成冻冻土土需需要要的的时时间间，因因条条件件而而异异，一一般般需需40406060日日。此此外外，冻冻土土会会产产生生冻冻胀胀和和解解冻冻沉沉降降，特特别别是是在在粘粘性性土土层层场场合合下下，对对此此应应采采取必

34、要的措施也很重要。取必要的措施也很重要。第43页/共141页由于在始发阶段存在以下几种特殊情况：1）始发推进前需凿除车站的围护结构，凿除围护结构后的土体在一定的时间段内必须保持自稳，不能有水土流失；2）始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进行调向；3）始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难；4）始发期间一些设备如管片小车、管片吊机，包括出渣都不能正常使用。有时也会存在盾构机因为车站结构的原因而不能整机始发。3.盾构始发施工第44页/共141页始发流程图始发流程图第45页/共141页（1 1 1 1）始发准备作业）始发准备作业）始发准备作业）始发准备作业采用泥水式盾构时，需配备泥水处理设

35、备、泥水输送设备、背后注浆设备、器材搬运设采用泥水式盾构时，需配备泥水处理设备、泥水输送设备、背后注浆设备、器材搬运设备等。若为土压式盾构机，需配备出土设备、背后注浆设备、器材搬运设备等。在进行这些备等。若为土压式盾构机，需配备出土设备、背后注浆设备、器材搬运设备等。在进行这些作业的同时，还要进行始发准备作业。作业的同时，还要进行始发准备作业。始发准备作业，包括始发台的设备、盾构机的组装、导口密封垫圈的安装、反力座的设始发准备作业，包括始发台的设备、盾构机的组装、导口密封垫圈的安装、反力座的设置、后续设备的设置、盾构机试运转等。若采用拆除临时挡土墙随后盾构掘进的始发方式，置、后续设备的设置、盾

36、构机试运转等。若采用拆除临时挡土墙随后盾构掘进的始发方式，则需对地层加固。通常把出口、背后注浆等设备设置，始发准备作业及地层加固集中在同一则需对地层加固。通常把出口、背后注浆等设备设置，始发准备作业及地层加固集中在同一时期内进行。作业内容将视具体情况而定，并应注意作业规划和进度管理。时期内进行。作业内容将视具体情况而定，并应注意作业规划和进度管理。第46页/共141页（2 2 2 2）拆除临时挡土墙）拆除临时挡土墙）拆除临时挡土墙）拆除临时挡土墙因因为为始始发发口口的的开开口口作作业业易易造造成成地地层层坍坍塌塌，地地下下水水涌涌入入，故故拆拆除除临临时时挡挡土土墙墙前前要要确确认认地地层层自

37、自稳稳、止止水水等等状状况况，应应本本着着对对土土体体扰扰动动小小的的原原则则，把把挡挡土土墙墙分分成成多多个个小小块块，从从上上往往下下逐逐个个依依次次拆拆除除，拆拆除除时时应应注注意意在在盾盾构构机机前前面面进进行行及及时时支支护护，拆拆除除作作业业要要迅迅速速、连续。连续。第47页/共141页（3 3 3 3）掘进）掘进）掘进）掘进挡挡土土墙墙始始发发口口拆拆除除后后，立立即即推推进进盾盾构构机机。若若采采用用泥泥水水盾盾构构机机，由由于于临临时时墙墙残残碴碴会堵塞泥水循环，故必须在确认障碍物已清除干净后才能推进。会堵塞泥水循环，故必须在确认障碍物已清除干净后才能推进。盾盾构构机机贯贯入

38、入地地层层后后，对对掘掘削削面面加加压压，监监视视导导口口密密封封垫垫圈圈状状况况的的同同时时缓缓慢慢提提高高压压力力，直直到到预预定定压压力力值值。盾盾构构机机尾尾部部通通过过导导口口密密封封垫垫圈圈时时，因因密密封封垫垫圈圈易易成成反反转转状状态态，所所以以应应密密切切监监视视，同同时时盾盾构构应应低低速速推推进进，盾盾构构机机通通过过导导口口后后，进进行行壁壁后后注注浆浆，稳稳定定洞口。洞口。第48页/共141页（4 4 4 4）始发段轴线控制）始发段轴线控制）始发段轴线控制）始发段轴线控制泥泥水水盾盾构构在在推推进进过过程程中中，由由于于泥泥水水舱舱内内的的泥泥水水承承受受一一定定压压

39、力力，故故泥泥水水易易窜窜到到盾盾构构尾尾隙隙中中使使隧隧道道衬衬砌砌的的外外周周与与地地层层相相互互隔隔离离，使使隧隧道道失失去去抗抗浮浮功功能能，从从而而隧隧道道上上浮浮。如如果果隧隧道道埋埋深深较较浅浅或或覆覆土土层层受受过过扰扰动动，则则这种上浮现象明显。这种上浮现象明显。为为此此，泥泥水水盾盾构构一一旦旦始始发发应应立立即即进进行行同同步步背背后后双双液液注注浆浆，以以防防止止隧隧道道上上浮浮。为为了了实实现现有有效效防防止止隧隧道道上上浮浮的的目目的的，在在始始发发段段应应进进行行两两次次背背后后补补充充注注浆浆，必必要要时时可可采采用用聚聚胺胺脂脂浆浆材材进进行行补补注注，补补注

40、注部部位位以以隧隧道道上半部为好。上半部为好。根根据据始始发发段段隧隧道道的的上上浮浮趋趋势势，可可把把盾盾构构始始发发时时的的姿姿态态控控制制在在设设计计轴线偏下的状态。轴线偏下的状态。第49页/共141页(5)(5)(5)(5)始发时的注意事项始发时的注意事项始发时的注意事项始发时的注意事项1 1）始发座台）始发座台 始发座台承受盾构机的荷载，规定正确的始发始发座台承受盾构机的荷载，规定正确的始发方向，始发座台对此始发时的偏压必须具有足够的承载方向，始发座台对此始发时的偏压必须具有足够的承载能力。能力。第50页/共141页2 2）始发导口）始发导口始发导口必须与盾构机的始发方向完全一致，并

41、有始发导口必须与盾构机的始发方向完全一致，并有必需的全周均等的裕度。在导口混凝土的顶部设有排气必需的全周均等的裕度。在导口混凝土的顶部设有排气孔，这是为了当土舱内填满泥砂时排气，背后注浆时抽孔，这是为了当土舱内填满泥砂时排气，背后注浆时抽取地下水，以防止对导口衬垫造成大的压力。取地下水，以防止对导口衬垫造成大的压力。第51页/共141页3 3）反力座）反力座反力座必须是能将盾构机的推力均匀传递给后面地反力座必须是能将盾构机的推力均匀传递给后面地层的结构。因此背面挡土墙和反力座、临时组装管环之层的结构。因此背面挡土墙和反力座、临时组装管环之间的接合必须没有间隙，对偏压具有足够的强度。间的接合必须

42、没有间隙，对偏压具有足够的强度。第52页/共141页4 4）导口垫圈）导口垫圈导导口口垫垫圈圈是是通通过过刀刀盘盘压压入入扩扩展展。由由于于与与盾盾构构机机机机身身的的摩摩擦擦，从从盾盾构构机机到到管管片片的的外外径径缩缩小小，泥泥水水、地地下下水水、背背后后注注浆浆的的压压力力等等强强大大的的荷荷载载对对它它产产生生作作用用，故故选选择择材材质质和和形形状状时须考虑这些因素，安装要牢靠。时须考虑这些因素，安装要牢靠。翻翻板板式式垫垫圈圈压压板板是是可可靠靠性性较较高高的的装装置置，但但强强度度有有限限，可可以以在在地地下下水水压压较较高高的的深深层层，在在垫垫圈圈内内侧侧2 23 3环环的的

43、长长度度范范围围内内，在在推推进进前前进进行行地地层层加加固固降降低低地地下下水水压压，以以免免产产生生大大的的地下水压使垫圈反转。地下水压使垫圈反转。第53页/共141页5 5）拆除临时墙前应弄清的问题）拆除临时墙前应弄清的问题拆除临时墙前，必须弄清始发段地层稳定工法是否拆除临时墙前，必须弄清始发段地层稳定工法是否充分发挥了效果。如果在拆除临时墙过程中发生漏水，充分发挥了效果。如果在拆除临时墙过程中发生漏水，要止住漏水极为困难，恢复需很多时间和劳力。要止住漏水极为困难，恢复需很多时间和劳力。第54页/共141页6 6）始发前应弄清的问题）始发前应弄清的问题始发前要确认拆除临时墙后的形状不影响

44、盾构机通过始发前要确认拆除临时墙后的形状不影响盾构机通过，另外还应检查垫圈的安装情况，如果垫圈离地层太远，另外还应检查垫圈的安装情况，如果垫圈离地层太远，应设置承接台，防止盾构机头部下倾。应设置承接台，防止盾构机头部下倾。第55页/共141页7 7）始发后要弄清的事项）始发后要弄清的事项盾构机完全进入地层至背后注浆施工前，盾构机及盾构机完全进入地层至背后注浆施工前，盾构机及始发各种设备处于极不稳定的状态。所以，推进过程中始发各种设备处于极不稳定的状态。所以，推进过程中应常加检查，如果发现异常，应停止推进，进行适当处应常加检查，如果发现异常，应停止推进，进行适当处理。理。第56页/共141页（6

45、 6 6 6）始发施工技术）始发施工技术）始发施工技术）始发施工技术1 1）始发阶段工作内容）始发阶段工作内容 始发技术包括洞口端头处理（在软土无自稳能力的地层中）、洞门砼凿除（主要针始发技术包括洞口端头处理（在软土无自稳能力的地层中）、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的设计加工、对钢筋砼围护结构）、盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的设计加工、就位；支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、就位；支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、技术准备等，直到始发推进。

46、人员、技术准备等，直到始发推进。在盾构机始发阶段，要完成盾构机设备的安装与调试；始发辅助设备的安装与定位，在盾构机始发阶段，要完成盾构机设备的安装与调试；始发辅助设备的安装与定位，盾构机初始定位与掘进控制，盾构机导向系统的安装与调试以及区间隧道洞口的处理。盾构机初始定位与掘进控制，盾构机导向系统的安装与调试以及区间隧道洞口的处理。第57页/共141页2 2）始发顺序）始发顺序 洞口地层处理洞口地层处理洞口始发准备洞口始发准备盾构主机定位、固定盾构主机定位、固定反力架定位、固定反力架定位、固定负环负环钢管片的定位、安装钢管片的定位、安装主机、后配套连接主机、后配套连接盾构调试盾构调试刀盘、刀具检

47、查刀盘、刀具检查负环管片安负环管片安装装盾构推进盾构推进下一循环下一循环拆除反力架、负环管片拆除反力架、负环管片始发掘进总结始发掘进总结正式掘进。正式掘进。第58页/共141页盾构始发基座盾构始发基座第59页/共141页盾构机始发反力支撑系统盾构机始发反力支撑系统第60页/共141页3 3）始发洞口准备）始发洞口准备 始发洞口的地层处理始发洞口的地层处理 在在盾盾构构始始发发之之前前，一一般般要要根根据据洞洞口口地地层层的的稳稳定定情情况况评评价价地地层层，并并采采取取有有针针对对性性的的处处理理措措施施。地地层层处处理理一一般般采采取取如如“固固结结灌灌浆浆”、“冷冷冻冻法法”、“插插板板法

48、法”等等措措施施进进行行地地层层加加固固处处理理。选选择择加加固固措措施施的的基基本本条条件件为为加加固固后后的的地地层层要要具具备备最最少少一一周周的的侧侧向向自自稳稳能能力力，且且不不能能有有地地下下水水的的损损失失。常常用用的的具具体体处处理理方方法法有有搅搅拌拌桩桩、旋旋喷喷桩桩、注注浆浆法法，SMWSMW工工法法、冷冷冻冻法法等等。选择哪一种方法要根据地层具体情况而定，并且严格控制整个过程。选择哪一种方法要根据地层具体情况而定，并且严格控制整个过程。第61页/共141页始发洞口维护结构的切除始发洞口维护结构的切除根据经验，一般在始发前至少一个月开始洞口维护结构的切除。整个施工一般分两

49、次进根据经验，一般在始发前至少一个月开始洞口维护结构的切除。整个施工一般分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的钢筋保护层，在盾构始发前将保护行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的钢筋保护层，在盾构始发前将保护层混凝土凿除。层混凝土凿除。在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。土侵入设计轮廓范围之内。第62页/共141页 盾构始发土体加固 加加固固土土柱柱的的径径向向范范围围和和土土体体强强度度。常常规规的的做做法法为为径径向向为为盾

50、盾构构外外3.0m3.0m，强强度度在在1MPa1MPa左左右右。从从目目前前的的施施工工的的技技术术和和设设备备能能力力，强强度度非非常常容容易易达达到到，且且同同时时要要满满足足强度和渗透性的要求，也是最低的投入。强度和渗透性的要求，也是最低的投入。第63页/共141页取芯样，芯样的连续性，芯样的强度测试。取芯孔的观察等，建议取样孔的位取芯样，芯样的连续性，芯样的强度测试。取芯孔的观察等，建议取样孔的位置在桩与桩的搭接处。置在桩与桩的搭接处。第64页/共141页洞口密封洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施