盾構(gòu)隧道施工技術(shù)及工程質(zhì)量安全控制

1、1盾構(gòu)隧道施工技 術(shù)及工程質(zhì)量 安全控制傅德 明目錄1、盾構(gòu)法隧道技術(shù) 發(fā)展概述1.1盾構(gòu)法隧道基本 概念及發(fā)展歷史1.2我國盾構(gòu)法隧道 技術(shù)的應用和現(xiàn)狀2、盾構(gòu)掘進機類型 及地層適應性2.1盾構(gòu)掘進機的構(gòu) 造 及分類2.2土壓盾構(gòu)及適應 地 層2.3泥水盾構(gòu)及適應 地 層2.4復合盾構(gòu)及適應 地層3、盾構(gòu)隧道襯砌結(jié) 構(gòu)和管片制作技術(shù)1盾構(gòu)隧道襯砌分 類 和特點2高精度混凝土管 片 制作和質(zhì)量控制4、盾構(gòu)進出洞技術(shù) 及安全1盾構(gòu)進出洞口的 地基加固方法和質(zhì)量控制2大直徑大深度盾 構(gòu) 進出洞風險控制5、盾構(gòu)掘進施工技 術(shù)及工程質(zhì)量控制5盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定 和工作參數(shù)優(yōu)化6盾構(gòu)在復雜地層 條 件下的施

2、工及技術(shù)措施7盾構(gòu)糾偏和姿態(tài) 控 制28管片拼裝和隧道 工程質(zhì)量控制36、盾構(gòu)穿越建筑物 及保護技術(shù)6.1盾構(gòu)掘進施工對 地層的影響及沉降控制6.2盾構(gòu)隧道施工監(jiān) 測技術(shù)6.3盾構(gòu)穿越建筑物 及保護技術(shù)6.4盾構(gòu)下穿運營地 鐵隧道施工及監(jiān)護7、盾構(gòu)隧道工程事 故實例分析8、盾構(gòu)隧道工程技 術(shù)新發(fā)展上海申通地鐵集 團有限公司2008-10傅德明41、盾構(gòu)法隧道技術(shù)發(fā)展概述1.1 盾構(gòu)法隧道基本概念及發(fā)展歷史盾構(gòu)是一個橫斷面外形與隧道橫斷面外形相同、尺寸稍大，內(nèi)藏挖土、排 土機具，自身設有保護外殼的暗挖隧道的機械。以盾構(gòu)為核心的一整套完成的隧道施工方法稱為盾構(gòu)工法，概況如圖 1 1 所示。盾構(gòu)法施

3、工的優(yōu)點：場地作業(yè)少，隱蔽 性好，因噪音、振動引起的環(huán)境影響 小；隧道施工的費用和技術(shù)難度基本不受覆土深淺的影響，適宜于建造覆土深的隧道；穿越河底或海底時，隧道施工不影響航道，也完全不受氣候的影響；穿越地面建筑群和地下管線密集區(qū)時，周圍可不受施工影響；自動化程度高、勞動強度低、施工速度較快。托畑轉(zhuǎn)/沖叨力常疋0半摘打I材刺K器圖 1 盾構(gòu)工法概念圖盾構(gòu)工法的設想 1919 世紀初產(chǎn)生于英國，18181818 年 BrunelBrunel 觀察了小蟲腐蝕木 船底板成洞的經(jīng)過，從而得到啟示在此基礎上提出了盾構(gòu)工法，取得了專利，并于 18231823 年擬定了穿越倫敦泰晤士河 道路隧道的計劃。工程于

4、 18251825 年動工，隧道長 458m458m,隧道斷面為 11.4m11.4mx6.8m6.8m。工程因地層發(fā)生了 5 5 次涌水事故，致 使工程被迫中止。 BrunelBrunel 總結(jié)了失敗的教訓對 盾構(gòu)做了 7 7 年的改進，后于 18341834 年工程再次開 工，又經(jīng)過 7 7 年的經(jīng)心施工，終于在 18411841 年貫通隧道。18691869 年建造橫貫泰晤士河上的第二條隧道，首次采用圓形隧道，外徑2.18m,2.18m,長 402m402m。18871887 年南倫敦鐵道隧道施工中使用了盾構(gòu)和氣壓組合工法獲得成功。1919 世紀末到 2020 世紀中葉盾構(gòu)工法相繼傳 入

5、美國、法國、德國、日本、蘇聯(lián) 等國，并得以不同程度的發(fā)展。2020 世紀 60806080 年代盾構(gòu)隧道技術(shù)繼續(xù)發(fā)展完善 。19601960 年英國倫敦開始使用 滾筒式挖掘機；1961964 4年日本埼玉隧道中最先使用泥水盾構(gòu)； 1961969 9年日本在東 京首次實施泥水加壓盾構(gòu)施工； 1971972 2年日本開發(fā)土壓盾構(gòu)成功；19751975 年日本推 出泥土加壓盾構(gòu)；19781978 年日本開發(fā)高濃度泥水盾構(gòu)；19811981 年日本開發(fā)氣泡盾構(gòu)； 19821982 年日本開發(fā) ECLECL 工法成功；19881988 年日本開發(fā)泥水式雙圓盾構(gòu)工法成功。19901990 年2003200

6、3 年 ，英法兩國共同建造的英吉利海峽隧道（長 48km48km）采用 8.8m8.8m 的土壓盾構(gòu)工法于 19931993 年竣工；日本東京灣隧道（長 9 9. 2km2km）采用 8 8 臺 14.14m14.14m 泥水盾構(gòu)于 1991996 6年竣工；丹麥斯多貝爾特海峽隧道（長 7.9km7.9km）采 用 8.5m8.5m 土壓盾構(gòu)工法于 19961996 年竣工；德國易北河第 4 4 條隧道采用復合盾賂札排木禍則伯転和入製置皆廝變電戰(zhàn)齊irrm5構(gòu)（ 14.2m14.2m）于 20032003 年竣工；荷蘭格累恩哈特隧道（14.87m14.87m 泥水式）于20042004 年竣工

7、。從斷面形狀方面講出現(xiàn)了矩形、馬蹄形、橢圓形、多圓形等多種異圓斷面 盾 構(gòu)；從功能上講出現(xiàn)了球體盾構(gòu)、母子盾構(gòu)、擴徑盾構(gòu)、變徑盾構(gòu)、分岔 盾 構(gòu)、 途中更換刀具盾構(gòu)、障礙物直接切除盾構(gòu)等特種盾構(gòu)；從盾構(gòu)機的掘削 方 式上 看出現(xiàn)了搖動、擺動掘削方式的盾構(gòu)，打破了以往的傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)掘削方 式。施工設備出現(xiàn)了管片供給、運送、組裝自動化裝置；盾構(gòu)機掘進中的方向、 姿態(tài)自動控制系統(tǒng)；施工信息化、自動化的管理系統(tǒng)及施工故障自診斷系統(tǒng) 。 1.21.2 我國隧道掘進機技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀5050 年代，東北阜新 煤礦首次采用直徑 2.6m2.6m 手掘式盾構(gòu)施工巷道。 19571957 年， 北京市政工程局

8、采用 2 2 臺直徑 2.0m2.0m 和 2.6m2.6m 手掘式盾構(gòu)進行城市下水道施工。19631963 年，上海結(jié)合 軟土地層對盾構(gòu)掘進機、預制鋼混凝土襯砌、隧道掘進 施工參數(shù)，隧道接縫防水進行了系統(tǒng)的試驗研究。研制了1 1 臺直徑 4.2m4.2m 的手掘式盾構(gòu)進行淺埋和深埋隧道掘進試驗，隧道掘進長度68m68m。19661966 年，上海打浦 路越江道路隧道工程 1322m1322m 主隧道采用由上海隧道工 程 設地院設計、江南造船廠制造的我國第一臺直徑 10.2m10.2m 超大型網(wǎng)格格擠壓盾構(gòu) 掘進機施工，輔以氣壓穩(wěn)定開挖面，在黃浦江底順利掘進隧道。19871987 年上海隧道工

9、 程公司研制成功了我國第一臺 4.35m4.35m 加泥式土壓平衡 盾構(gòu)掘進機，用于市南站過江電纜隧道工程。 19901990 年，上海地鐵 1 1 號線工程全 線開工， 18km18km 區(qū)間隧道采用 7 7 臺由法國 FCBFCB 公司、上海隧道工程公司、上 海 隧道工程設計院、上海船廠聯(lián)合制造的 6.34m6.34m 土壓平衡盾構(gòu)掘進機。19961996 年，上海延安 東路隧道南線工程 1300m1300m 圓形主隧道采用從日本引進 的 11.2211.22m m泥水加壓平衡盾構(gòu)掘進機施工。19961996 年，廣州地鐵 1 1 號線 8.8km8.8km 區(qū)間隧道由日本青木建設施工，采

10、用 2 2 臺 6.14m6.14m 泥水加壓平衡盾構(gòu)和 1 1 臺 6.14m6.14m 土壓平衡盾構(gòu)。20012001 年以來，廣州 地鐵 2 2 號線、南京地鐵 1 1 號線、深圳地鐵 1 1 號線、北京 地鐵 5 5 號線、天津地鐵 1 1 號線先后從德國、日本引進 1414 臺 6.14m6.346.14m6.34 的土 壓盾構(gòu)和復合型土壓盾構(gòu)，掘進地鐵隧道50km50km。盾構(gòu)法隧道已經(jīng)成為我國城市地鐵隧道的主要施工方法。1年，上海地鐵 8 8 號線首次采用雙圓隧道新技術(shù)，從日本引進 2 2 臺 65206520XW11120W11120 雙圓型土壓盾構(gòu)，掘進黃興路站開魯路站 2.

11、6km2.6km 區(qū)間隧 道。2年，天津地鐵 1 1 號線采用 2 2 臺德國海瑞克 ?6.20m?6.20m 土壓平衡盾構(gòu)掘進區(qū) 間隧道。20062006 年，沈陽地鐵 1 1 號線砂礫地層采用盾構(gòu)法掘進區(qū)間隧道。成都地鐵 1 1 號線砂卵地層采構(gòu)法掘進區(qū)間隧道。1.1.年，西安地鐵 2 2 號線濕現(xiàn)性黃土地層采用盾構(gòu)法掘進區(qū)間隧道。2.2.年，武漢地鐵 2 2 號線、杭州地鐵 1 1 號線、蘇州地鐵 1 1 號線也采用盾構(gòu) 法掘進區(qū)間隧道。今年，在全國 1212 個城市地鐵隧道工程 中有 200200 余臺盾構(gòu)掘進機施工約 3003006公里區(qū)間隧道。20052005 年，上海上中路隧道引

12、進 1 1 臺14.89m14.89m 超大直徑泥水盾構(gòu)掘 進 2 2 條 長 1250m1250m 的 4 4 來 4 4 去雙層道路隧道。20062006 年 9 9 月，二來二去的 武漢長江越江隧道工程 2 2 條長 2338m2338m11.2m11.2m 的圓 形主隧道采用 2 2 臺m11.m11.5 5泥水加壓盾構(gòu)掘進施工。20062006 年 9 9 月 , ,三來三去的 上海長江口越江隧道 2 2 條長 7.9k7.9k m m 的圓形主隧道 采用 2 2 臺15.44m15.44m 泥水加壓盾構(gòu)掘進施工，為目前世界上最大斷面的盾構(gòu)隧道。20072007 年 1111 月，三

13、來三去的南京長江隧道 2 2 條長 3.9k3.9k m m 的圓形主隧道采 用 2 2 臺14.9m14.9m 泥水盾構(gòu)掘進施工。2、盾構(gòu) 掘進機類型及 地層適應性1盾構(gòu)掘進機的構(gòu)造 及分類按挖掘土體的方式，盾構(gòu)可分手掘式盾構(gòu)、半機械式盾構(gòu)及機械式盾構(gòu)三種。1.1.手掘式盾構(gòu)：即掘削和出土均靠人工操作進行的方式。2.2.半機械盾構(gòu)：即大部分掘削和出土作業(yè)由機械裝置完成，但另一部 分仍靠人工完成。3.3.機械式盾構(gòu)：即掘削和出土等作業(yè)均由機械裝備完成。 按掘削面的擋土形式，盾構(gòu)可分為開放式、部分開放式、封閉式三種。a.開放式：即掘削面敞開，并可直接看到掘削面的掘削方式。b.部分開放式：即掘削面

14、不完全敞開，而是部分敞開的掘削方式。c.封閉式：即掘削面封閉不能直接看到掘削面，而是靠各種裝置間接 地 掌握 掘削面的方式。按加壓穩(wěn)定掘削面的形式，盾構(gòu)可分為壓氣式、泥水加壓式，削土加壓 式， 加水式，加泥式，泥漿式六種。按盾構(gòu)切削斷面形狀，盾構(gòu)可分為圓形、非圓形兩大類。圓形又可分為單 圓形、半圓形、雙圓搭接形、三圓搭接形。非圓形又分為馬蹄形、矩形（長 方 形、正方形、凹、凸矩形 ）、橢圓形（縱向橢圓形、橫向橢圓形 ）。2土壓 盾構(gòu)及適應地層土壓平衡盾構(gòu)依靠大刀盤旋轉(zhuǎn)切削開挖面土體，土砂切削后進入刀盤后的密 封土艙，并通過土艙下部的螺旋輸送機把土砂送至盾構(gòu)機后部，見圖 1 1 所示。 通過調(diào)整

15、刀盤轉(zhuǎn)速、推進速度、螺旋機轉(zhuǎn)速來調(diào)整切削土量和出土量并保持 土 艙壓力，使之與開挖面水土壓力保持平衡。7f匚匚rij土壓平衡原理圖土壓平衡盾構(gòu)適用于各種粘性地層、砂性地層、砂礫土層。對于風化巖地 層、軟土與軟巖的混合地層，可采用復合型的土壓平衡盾構(gòu)。在砂性、砂礫、軟巖地層采用土壓盾構(gòu)掘進施工，應在土艙、螺旋機內(nèi)以及刀盤上注入潤滑泥漿或泡沫，以改良土砂的塑流性能。土壓平衡盾構(gòu)掘進機I體宙力開舟川力卩.1刀盤 中心管三排滾柱軸承驅(qū)動馬達人行閘門鉸接糾偏推進油缸糾偏油缸拼裝機 整圓機構(gòu)螺旋 輸送機皮帶輸送機中心滾刀iMh . *-.- -FJi - -i. _| - 1盤形滾刀切割刀復合型土壓盾構(gòu)2

16、.3 泥水盾構(gòu)及適應地層8在盾構(gòu)內(nèi)設一道密封隔艙板，在泥水艙內(nèi)充以壓力泥漿支護開挖面土層，平衡開挖面土層水、土壓，形成不透水泥膜，泥土經(jīng)刀盤切削攪拌和攪拌機攪拌后，形成厚泥漿，用管道向地面處理場排送。泥水加壓盾構(gòu)適用土層范圍很廣，從軟弱粘土、砂土到砂礫層都可適用。泥水加壓式盾構(gòu)適用于沖積形成砂礫、砂、粉砂、粘土層、弱固結(jié)的互層地 基 以及含水率高開挖面不穩(wěn)定的地層；洪積形成的砂礫、砂、粉砂、粘土層以 及 含水很高固結(jié)松散易于發(fā)生涌水破壞的地層，是一種適用于多種土質(zhì)條件的 盾 構(gòu)型式。但是對于難以維持開挖面穩(wěn)定性的高透水性地基、礫石在基，有時 也 要考慮米用輔助施工方法。3、盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)和管

17、片制作技術(shù)3.1 盾構(gòu)隧道襯砌分類和特點按襯砌材料分：鑄鐵管片鋼管片鋼筋混凝土管片（RCRC 管片）復合管片按施工方法分：拼裝式管片壓注混凝土襯砌二次襯砌鋼筋砼管片分類1 1 箱型管片92.2.平板型管片管片寬度：0.7M2.0M0.7M2.0M管片厚度：0.040.06D0.040.06D管片分塊：410410 塊3.2 高精度混凝土管片制作和質(zhì)量控制管片生產(chǎn)常采用工廠化流水作業(yè)，管片生產(chǎn)需具備材料及產(chǎn)品堆場、鋼筋 籠生產(chǎn)車間、攪拌站（點）、試驗室、管片澆搗車間、鍋爐房（或蒸汽熱網(wǎng)）、管 片水中養(yǎng)護池、管片抗?jié)B試驗臺架、管片精度測試臺。3.2.13.2.1 鋼筋籠生產(chǎn)鋼筋籠必須采用電焊焊接成

18、形，主筋節(jié)點間采用E50E50 型焊條或采用焊縫強度與鋼筋相當?shù)暮笚l，構(gòu)造筋間或構(gòu)造筋與主筋間可采用結(jié)E43E43 型焊條。焊點不得有損傷主筋的“吃肉”現(xiàn)象。除節(jié)點外，任何鋼筋的長度方向均不得采用焊接。鋼筋籠應按先成片（由焊接臺生產(chǎn)）后成籠（由焊接臺車生產(chǎn)）的生產(chǎn)順序 作流水作業(yè)。鋼籠網(wǎng)片圓弧方向的定位精度應控制在0.5mm0.5mm 以內(nèi)；焊接臺車的控制限位板應嚴格按鋼模尺寸制作；鋼筋籠的整體制作精度必須控制在2mm2mm 以內(nèi)；整個生產(chǎn)過程中，鋼筋籠不得粘有任何油漬。10322322 管片澆搗管片澆搗宜采用插入式振搗器，若采用振動臺或附著式振搗器生產(chǎn)時，因 管片表面的氣泡直徑及氣泡量難以滿

19、足要求。因此，應采用插入式振搗器在鋼模側(cè)壁部進行復振。生產(chǎn)管片的混凝土坍落度應控制在4cm4cm 以內(nèi)（外摻減水劑）。考慮到冬季施工收水慢等因素，需作真空吸水時，在標準真空度條件下的吸水時間宜控制在8min8min 以內(nèi)。管片生 產(chǎn)采用插入式振搗，且坍落度為 3cm3cm 時的每立方米混凝振搗 時間宜控制在 7min7min 左右。輔以目測（條件下），確認已振搗密實。不宜過振，當然也不能漏振。3.2.33.2.3 蒸汽養(yǎng)護管片宜采用蒸汽養(yǎng)護方式生產(chǎn)。蒸汽養(yǎng)護除需滿足一般蒸養(yǎng)操作規(guī)程外，還應注意以下幾點：a.管片振搗結(jié)束后，宜靜養(yǎng) 2 23h3h，然后實施蒸汽養(yǎng)護。 升溫速度宜控制在 1515C

20、/h/h 以內(nèi)。 降溫速率宜控制在 1010C/h/h 以內(nèi)。 蒸養(yǎng)溫度宜控制在 60608080C。a.車間溫度高于 3030C時，靜養(yǎng)階段的管片宜用養(yǎng)護罩保溫，使管片核心 部的溫度與外側(cè)溫度差縮小。b.脫模時的管片溫度不宜超過室溫 1010C。c.管片脫模強度必須高于設計強度的 50%50%管片從鋼模中脫模后，一般需在水中養(yǎng)護一周左右 （通常為一周），才能吊 出水池作露天養(yǎng)護，或者入庫養(yǎng)護。為了使不同生產(chǎn)日期的管片一目了然，在管片的端部應注明生產(chǎn)日期及管片的型號。每天生產(chǎn)的管片每環(huán)至少應隨機抽出一塊標準塊作抗?jié)B試驗， 抗?jié)B試驗的 水壓應施加在實際工程的迎水面一側(cè)或者高水壓一側(cè)，水壓的施加要

21、求為P P水=S=Si（穩(wěn)壓 4h4h）P P水=S+0.2MPa=S+0.2MPa（穩(wěn)壓 2h2h）式中i抗?jié)B強度指標；W W通常取 i=6i=6，8 8，1010。11324324管片精度測試及其保證體系管片精度是管片的產(chǎn)品精度，管片精度的測試標準是：尺寸測量為面與面 的測量，弧長和弦長測量為面與面交點的測量，通常管片的寬度可以通過直接量測而得，而弧長、弦長、直徑、孔距等常需拼裝成環(huán)后測試得出。為了保證管片各要素的測試精度，常需借助高精度測試平臺，把需測試的管片拼裝成環(huán)（三環(huán)以上并且須采用錯縫拼裝），然后在縫隙中用塞尺測得實際間隙，由最 大 間隙換算成管片的隨機正負公差值。管片的測試數(shù)量以

22、每100100 環(huán)測試一環(huán)為 依據(jù)。為了保證每一塊生產(chǎn)的管片均能符合精度要求，質(zhì)檢人員堅持每天量測鋼 模的合模精度。通常、鋼模的隨機合模精度要求應高于管片精度0.15mm0.15mm 當單塊管片的公差要求為土 0.5mm0.5mm 時，則鋼模的公差應為土 0.35mm0.35mm 常用的管片精 度要求為土0.5mm0.5mm3.2.53.2.5 管片試拼裝管片試拼裝分精度測試拼裝與模擬拼裝二種，管片試拼裝必須在高精度平 臺上實施，完整圓的高精度平臺其加工費昂貴，通常可采用多點可調(diào)式平臺代替之。可調(diào)式平臺的數(shù)量可根據(jù)圓環(huán)的直徑而定，以6m6m 10m10m 直徑的圓環(huán)為例，可調(diào)平臺的數(shù)量可控制在

23、 10101818 座為宜，有時也可按管片的分塊數(shù)來定，例如 6 6 塊分割的圓環(huán)可取 1212 個平臺。精度測試拼裝時的環(huán)向螺栓（M27M27M36M36 成環(huán) 螺 栓）的預應力擰緊力矩來控制，擰緊 力矩可控制在 200250kN200250kN m之內(nèi)?？v向 螺栓 （環(huán)間螺栓）的預應力擰緊力矩可控制在 150150200kN200kN m之間。模擬拼裝可在高精度平臺上實施，模擬拼裝為管片試生產(chǎn)后按隧道內(nèi)的實 際拼裝情況用工藝拼裝，縫間常接實際情況粘貼有橡膠條和襯墊材料。模擬拼裝時的預應力擰緊力矩為：環(huán)向螺栓 （M27M27M36M36）250250350kN350kN - - m m（涂減

24、摩劑），縱 向螺栓的預應力可適當減小。4、盾構(gòu)進出洞技術(shù)及安全盾構(gòu)機的始發(fā)系指在始發(fā)豎井內(nèi)利用臨時組裝的管片、反力臺架等設備， 使盾構(gòu)機離開臺架經(jīng)井壁上的進發(fā)口沿指定路線推進的一系列作業(yè)。盾構(gòu)機的到達系指盾構(gòu)機從豎井外側(cè)掘進進入豎井內(nèi)臺架上的一系列作業(yè)盾構(gòu)進發(fā)和到達作業(yè)是盾構(gòu)機掘進施工中最容易產(chǎn)生事故的兩道工序。4 4. 1 1 盾構(gòu)的始發(fā)與到達根據(jù)拆除臨時擋土墻方法和防止掘削面地層坍塌方法的不同，進發(fā)工法有 以下幾種類型見下圖和下表。12圖盾構(gòu)進發(fā)工法進發(fā)作業(yè)可以單獨選用表 13.113.1 中的任何一種工法，也可選用其組合法江. .具 體選用哪種工法，取決于地質(zhì)、地下水、復蓋層、盾構(gòu)直徑、

25、盾構(gòu)機型、施工環(huán) 境等因素。同時還應考慮安全性、施工性、成本、進度等要求。4 4.1 1. 1 1 進發(fā)設備盾構(gòu)機進發(fā)的設備， 包括進發(fā)座臺、 反力座、臨時拼裝管環(huán)、入口及密封圈墊。進發(fā)座臺的任務是可在其上組裝盾構(gòu)機和支 承組裝好的盾構(gòu)機，并且可使盾構(gòu)機處于理想的 預定進發(fā)位置（高度、方向）上，且可確保盾構(gòu) 機的進發(fā)掘進穩(wěn)定。所以要求座臺的結(jié)構(gòu)合理注漿加固地層法（掘削面自穩(wěn)法高壓噴射加固法I I 水泥土攪拌樁始發(fā)工法 V凍結(jié)法NOMSTNOMST 工法I I 直接掘削法10-3cm/s10-3cm/s) )的土層，也可采用注漿法，但采用單一的注漿法常伴有不穩(wěn)定因素。土體改良的范圍可按 A A、

26、B B 二種情況進行設計，如圖所示。圖土體改良方式情況 A A 與 B B 的區(qū)別在于加固厚度的不同。土體改良厚度的計算可分別按砂 性土和粘性土地層進行。 砂性土按 B B 情況考慮時， 取 L Ls+ +a為改良土厚度，a可按改良土的滲透條件決定，通常取 1m1m 左右。184.2.24.2.2 盾構(gòu)進出洞地基加固施工質(zhì)量控制 根據(jù)地質(zhì)和環(huán)境特點，合理選擇盾構(gòu)進出洞地基加固方法，并在工作井結(jié) 構(gòu)完成后，嚴格按相應的規(guī)范要求進行地基加固。洞口地基加固要求采用合 理 的順序及施工參數(shù)，嚴防加固的擠壓效應損壞工作井結(jié)構(gòu)及臨近建筑。原則上要求盾構(gòu)進出洞口的止水加固體部分應在工作井完成后、盾構(gòu)進出 洞

27、前進行施工。若受條件限制而需在工作井基坑開挖前進行洞口地基加固的，則加固體與工作井井壁間的 50cm50cm 間隙須在井內(nèi)結(jié)構(gòu)完成后進行高壓旋噴密實充 填，并確保齡期。盾構(gòu)進出洞之前，應對洞口加固體進行斜孔鉆芯取樣檢測，進一步確認洞 口加固體范圍、強度、水密性與均勻性達到要求。5、盾構(gòu) 掘進施工技術(shù) 及工程質(zhì)量控制5.1 盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定和 工作參數(shù)優(yōu)化5 51 1 1 1 土壓盾構(gòu)掘進管理1 1 掘進管理程序 土壓盾構(gòu)掘進管理的程序如圖所示。192.泥水管理基準(1)泥水性能基準 設定圖 土質(zhì)粒徑與發(fā)泡材類型的關系加泥后泥土的坍落度可按 5 520cm20cm 的范圍管理 加泥后泥土的滲水系數(shù)

28、以-5-5-6-6cm/scm/s 為好。1010 10105 5. 1 1.2 2 泥水盾構(gòu)的掘進管理 泥水盾構(gòu)的掘進管理程序如圖所示3ZZJ亂！生-i *:用陽：-M迪N度樓仙)0弘 I爼iif?站!龍Wf!. ! rnJ.I衛(wèi)t科*H K杷辿遲捋帶肚】n 9ipfsiiiflftn iiiii, 1fl畏盲20泥水性能管理基準可按下表執(zhí)行。21表 13.3 穩(wěn)定掘削面的泥水粘性值掘削土質(zhì)漏斗粘度計法測定的泥水粘性值地下水影響較小的情形地下水影響較大的情形夾砂粉土2530 ( S)28 34 ( S)砂質(zhì)粘土2530 ( S)28 37 ( S)砂質(zhì)粉土2734 ( S)3040 ( S)

29、砂30 38 ( S)3340 ( S)砂礫35 44 ( S)5060 ( S)表 13.4 泥水配比參考表材料配比（%）比重漏斗粘度（S）可滲比粘土25101.225 3014 16膨潤土83CMC0.120.03水余量表 13.5 泥水特性基準地層土質(zhì)比重漏斗粘度屈服值砂分率析水量可滲比沖積層粘土1.10/砂、粉砂1.15 1.20255/洪積層礫1.25 1.3535 40S50 100dyneS/cm210 15%20 30cc 以下15砂1.20 1.2525 30S/粉砂1.10 1.2022 25S/粘土1.05 1.10/表13.6泥水輸送中泥水性狀的上限值泥水性狀漏斗粘度比

30、重砂分率上限值40S1.3515%（2 2）泥水壓力基準泥水壓力基準的設定因地層實況而定，通常的實用參考值如表 13.713.7 所示 泥水壓基準（參考值）地層、土質(zhì)泥水壓基準值預壓沖積層軟粘土上限值=劈裂壓+水壓+預壓下限值=靜止土壓+水壓+預壓20 30kN/m2沖積層 松砂砂礫上限值=靜止土壓+水壓+預壓 下限值=主動土壓+水壓+預壓20 30 kN/m2洪積層中等固結(jié)粘土上限值=靜止土壓+水壓+預壓 下限值=主動土壓+水壓+預壓20 30 kN/m222洪積層砂質(zhì)土上限值=靜止土壓+水壓+預壓 下限值=主動土壓+水壓+預壓20 30 kN/m2（7 7）泥水質(zhì)量調(diào)整 在泥水盾構(gòu)的實際掘

31、進過程中，泥水的特性參數(shù)經(jīng)常會發(fā)生變化。例如： 在掘削地層為粉砂土、粘土的情況下，泥水中的細粒成分會不斷地增加，致 使泥水的比重、粘度增加，超出選定的最佳值（即管理基準值）。當掘削地層為砂 層、礫石層時，泥水中的細粒成分不斷地流失，故泥水的比重、粘度均會下降。此外,隧道軸線方向上的掘削地層的土質(zhì)參數(shù)（粒經(jīng)分布曲線等），嚴格說來也 在不斷變化。上述原因均會導致泥水質(zhì)量劣化（偏離原定最佳值 ），進而致使掘削面不穩(wěn) 定。故應及時克服，即應不斷地調(diào)整泥水的質(zhì)量，使其始終保持最佳狀態(tài)。泥水的質(zhì)量調(diào)整。主要靠向泥水中添加添加劑調(diào)整。幾種主要的添加劑如 表 13.813.8 所示。表 13.8添加劑的種類添

32、加劑種類作用名 稱分散劑4.4.提高土顆粒的分散性（增加負電荷）5.5.防止陽離子（Ca、Mg、Na 等）污染及污染后的恢復5.2磷酸鹽類（六偏磷酸鈉等）5.3堿類（炭酸鈉等）C.木質(zhì)磺酸鹽類（鐵硼素木質(zhì)磺酸鈉等）d.黑腐酸類（黑腐酸鈉等）增粘劑1 1提高泥水粘性（提高土顆粒的游動性 能）2 2減少濾水量C.提高陽離子的污染的抵抗性1 1CMC （羧甲基纖維素）2 2PAA中和劑防止背后注入漿液等堿性成分混入泥水 造成的泥水質(zhì)量劣化1 1稀硫酸2 2磷酸粘土顆粒砂顆 粒1 1提高成膜性2 2減少濾水量1 1膨潤土2 2砂1 1 盾構(gòu)機的管理（1 1）掘進速度管理通常應把掘進速度控制在 2020

33、40mm/min40mm/min 的范圍內(nèi)表 13.9不同地層時的標準掘進速度地層掘進速度 mm/min粘性土25 30砂密實砂25 30松散砂25 35砂礫25 30固結(jié)淤泥1525軟巖1020但是，當在加固地層或砂漿墻等固結(jié)區(qū)域掘進時，為了防止大塊固結(jié)體進 入土艙，掘進速度應控制在 10mm/min10mm/min 以下。（2 2）千斤頂推力23通常因裝備推力為必要推力的 2 2 倍，所以掘進中的推力應控制在裝備推力 50%50%以下（管理值應為設計值 20%20%的范圍 ），詳見第 4 4 章的敘述。控制推力增 大的措施有： 降低掘進速度，使用修邊刮刀；在盾構(gòu)機外殼板外側(cè)注入 滑材減摩，

34、背后注入不足可致使向地層的傳遞推力的效果差，也可以產(chǎn)生推力上升現(xiàn)象。（3 3） 掘削扭矩 本來裝備扭矩是留有一定裕度的，正常掘進時的扭矩應小于裝備扭矩的505060%60%若出現(xiàn)扭矩大增時，應降 低掘進速度，使刀盤逆轉(zhuǎn)。另外，掘削 刀具存在一定摩耗后，或者刀具粘附粘土結(jié)塊等情形下，扭矩也會上升。此 時 應使用噴射管射水沖洗掘削面，確認刀具的摩耗狀況及面板的狀況。同樣土 艙 內(nèi)粘附掘削土增厚時，也會出現(xiàn)扭矩上升現(xiàn)象。另外，泥水盾構(gòu)的場合下，由于浮力的原因，所需的扭矩變小，在軟粘性 土層中掘削扭矩與出廠時的扭矩不相上下的情形也有發(fā)生。（4 4） 攪拌荷載值 為使攪拌器逆轉(zhuǎn)容易攪拌器多為油壓式，當出

35、現(xiàn)油壓緩慢上升時，說明艙內(nèi)掘削土砂可能存在堆積下沉。另外，油壓急劇上升或者停止的場合下，可 能 有大礫石卡住刀盤。此時應使刀盤逆轉(zhuǎn)解除。發(fā)生掘削面坍塌時必須與其他 原 因（干砂量等）綜合判斷。5 5流體輸送 的 管理 觀察掘削面坍塌和地表沉降時的掘進數(shù)據(jù)，不難發(fā)現(xiàn)干砂量等數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā) 生變化。因此，掘進時應及時分析數(shù)據(jù)進行判斷。（1 1）掘削泥水壓掘削泥水壓的操作主要是1泵（送泥泵 ）。例如，要想提高掘削壓 力，則 P P應提高 P Pi泵的轉(zhuǎn)數(shù)。（2 2） 掘削偏差流量 掘削偏差流量可根據(jù)安裝在送排泥管上的流量檢測器得到的送排泥流量算出掘削流量偏差。流量偏差為正表示掘削量過大（處超挖態(tài) ），為

36、負可能會有逸 水的傾向。所以從零到一定負值的范圍內(nèi)掘進狀態(tài)最好。（3 3）掘削量掘削量的含義是掘削面積X掘進距離的積值，但實際運算可安排泥流量與 送泥流量的差的累積值求取。把掘削量與下面 2 2 個值比較可以判斷掘削狀況，理論掘削量，最近的 10102020 環(huán)的結(jié)果進行統(tǒng)計處理（平均值、管理極限 2 2c（c為標準偏差）?；?本上可以認為是：掘削量大說明進入泥水艙的掘削土過多；掘削量小說明存 在 逸泥。（ 4 4 ）干砂量 掘削量系指含水的土砂量；干砂量系指用計算法求出的去除水分后的干燥 土砂的體積。在干砂量的計算公式中使用了送、排泥流量和比重的測量值及 土 質(zhì)勘察數(shù)據(jù)得出的地層土體的真比重

37、。但是，對于掘削面為互交層或地層存 在變化的情形結(jié)果不理想。所以判斷狀況時不考慮與理論值比較，而是考慮與統(tǒng)計處理值（同前）比較的結(jié)果。判斷結(jié)果基本上與掘削量的結(jié)果相同。（5 5）泵的電流值與轉(zhuǎn)數(shù)知道各泵的耗電電流值及轉(zhuǎn)數(shù)，可以判斷堵塞狀況和增設PnPn （中繼泵）的時期。1 1盾構(gòu)在復雜地層條件下的施工及技術(shù)措施2 22 2. 1 1 覆土厚度不大于盾構(gòu)直徑的淺覆土層地段；1 1 嚴格管理開挖面壓力。由于覆土荷載減小，使開挖面壓力的允許的管 理幅度縮小，即使少量的誤差，也可能給開挖面穩(wěn)定帶來很大影響。因此，在24掘進時，應特別注意使用的泥漿或添加劑的性質(zhì)以及開挖面壓力管理，盡量減小對地表或地下

38、建（構(gòu)）筑物的影響。2 2 淺覆土地段的壁后注漿。由于盾尾空隙會立即影響到地面或地下建（構(gòu)）筑物，要進行充分的壁后注漿管理以控制地層變形。宜使用有早期強度的壁后注漿材料，采用同步注漿方法進行施工。在進行開挖面壓力管理或壁后注漿管理時，可通過試驗確定開挖壓力管理 值和注漿參數(shù)等。3 3 穿越河流的淺覆土施工，應對開挖面的穩(wěn)定、泥漿或添加材料的泄漏 或噴出采取措施，還應注意采取相應措施防止隧道的上浮或管片的變形。5 5. 2 2. 2 2 小半徑曲線施工1 1 必須根據(jù)地層條件、超挖量、壁后注漿、輔助工法等制定小半徑曲線 施工方案和安全施工措施，并注意防止推進反力引起隧道變形、移動等；2 2 超挖

39、量：用部分外擴式超挖刀進行開挖時，超挖量大，小半徑曲線施 工容易。但是，這樣會產(chǎn)生由于圍巖地層的松動、壁后注漿材料繞入開挖面、推進反力的下降，使隧道變形增大。因此，要考慮地層的穩(wěn)定性，把超挖量控制在容許范圍內(nèi)。3 3 壁后注漿：小半徑曲線施工時，管片從盾尾脫出后如果不能立即與圍巖形成一體，盾構(gòu)推進就不能充分取得反力，導致產(chǎn)生較大的管片變形和隧道位移的危險性。應選擇體積變化小，早期強度高的注漿材料。考慮到超挖量，注入量也需要適當?shù)脑黾印? 4 線路測量：應根據(jù)需要增加測量頻率。6 6 在地層穩(wěn)定性差的地段，為了防止曲線部分的超挖引起地層松動可采用化學加固或高壓噴射攪拌施工等進行輔助施工。5 5.

40、 2 2. 4 4 小凈距隧道施工小凈距隧道施工的相互影響，因施工條件各不相同，一般要考慮：1 1）后續(xù)盾構(gòu)的推進對先行隧道的擠壓和松動效應；2 2）后續(xù)盾構(gòu)的盾尾通過對先行隧道的松動效應；3 3）后續(xù)盾構(gòu)的壁后注漿對先行隧道的擠壓效應；4 4）先行盾構(gòu)引起的地層松弛而造成或引起后續(xù)盾構(gòu)的偏移等。伴隨以上現(xiàn)象會發(fā)生的管片變形、接頭螺栓的變形和斷裂、漏水、地表下 沉量的增大等。觀測到異常變形時，應立即停止施工，查明原因，同時根據(jù)情況，采用適當輔助工法進行施工。525大坡 度地段施工在選擇運輸設備和安全設施時，必須考慮大坡度區(qū)段施工的安全，對 牽引機車進行必要的牽引計算，并考慮一定的余量；上坡時應

41、加大盾構(gòu)下半部推進千斤頂?shù)耐屏?，這樣可以有效控制盾構(gòu) 的方向。對后方臺車，要采取防止脫滑措施；同步及即時注漿時宜采用收縮率小、早期強度高的漿液；在急下坡始發(fā)與到達時，基座應有防滑移安全措施；在急上坡到達時，為防止地層坍塌、漏水，事先必須制訂相應對策； 6 6 在大坡度區(qū)段， 地層的土水壓力隨著推進而時刻變化， 因此開挖面壓 力也必須根據(jù)土水壓力進行適當調(diào)整，特別是下坡時，由于壓力倉內(nèi)的開挖 土 砂有可能出現(xiàn)滯留而不能充分取土，必須慎重管理開挖土量。255 52 26 6 地下 管線和地下障 礙物地段施工 地下管線區(qū)段施工1盾構(gòu)施工之前，應詳細查明、了解隧道所經(jīng)過地段地下管線的分布、 管線類型、

42、允許變形值等情況，制定具體施工方案；2對重要管線和施工中難以控制的管線施工前應根據(jù)不同情況采用遷移、 加固措施；3盾構(gòu)掘進時應及時調(diào)整掘進速度和出土量，從而減少地表的沉降和隆 起。地下障礙物處理1地下障礙物處理前，必須查明障礙物具體位置和實物，制定處理方案， 以確保施工安全；2地下障礙物的處理一般遵循提前從地面采取措施處理的原則。如確需 在盾構(gòu)掘進工作面進行處理時，必須充分研究可行性與對策；3從地面拆除地中障礙物時，可選擇合適的輔助工法，拆除后要妥當?shù)?進行回填；4在盾構(gòu)掘進工作面拆除障礙物時，可選擇帶壓作業(yè)或地層加固方法；5在開挖面的狹窄空間內(nèi)進行人工拆除障礙物時，對障礙 物的切斷、破 碎、

43、拆除和運出作業(yè)，應控制地層的開挖量以保障開挖面的穩(wěn)定。5 52 27 7 穿越 建（構(gòu)）筑物 施工 盾構(gòu)施工前，應對建（構(gòu)）筑物地段進行詳細調(diào)查，評估施工對建（構(gòu)） 筑物的影響，并有針對性地采取保護措施，控制地層變形； 宜根據(jù)建（構(gòu)）筑物基礎與結(jié)構(gòu)的類型、現(xiàn)狀，采取地基加固或樁基托換措 施； 必須加強地表和建（構(gòu)）筑物變形監(jiān)測和及時反饋，優(yōu)化調(diào)整盾構(gòu)掘進參數(shù) 和 同步注漿參數(shù)；應根據(jù)建（構(gòu)）筑物沉降速率進行多次壁后注漿，宜選擇體 積 變化小、早期強度高、速凝型的注漿材料。528 穿越江河地段施工1穿越過江河地段施工應特別重視詳細查明地層條件和河流情況，制定 可靠的施工措施；2穿越江河施工時，必

44、須選擇合理的盾構(gòu)設備類型；3施工過程中，應確保開挖面的穩(wěn)定，防止地層坍塌，防止突水突泥；4現(xiàn)場必須準備足夠的防排水設備與設施；5必要時，對水底地層進行預加固處理；6采取措施防止對堤岸、周邊結(jié)構(gòu)物的影響；7特別注意觀察與防止泥漿和添加材料的泄漏和噴出；特別注意觀察與 解決管片的變形和隧道上浮問題。5 52 29 9 地質(zhì)條件復雜地段（軟硬不均互層地段） 和砂卵石地段 砂卵石地段施工1施工前，應根據(jù)礫石粒徑、含量和施工長度及出碴設備能力等因素， 選擇盾構(gòu)的刀盤型式和刀具配制方式、數(shù)量；2采用土壓平衡盾構(gòu)時，應根據(jù)螺旋輸送機出碴情況，做好碴土改良工 作；3采用泥水平衡盾構(gòu)時，根據(jù)礫石含量和粒徑選擇破

45、碎方法或輸送泵；4當遇有大孤石影響掘進時，應采取措施排除。8.2.108.2.10 穿越復雜地層地段施工1穿越復雜地層地段，應優(yōu)先選擇使用復合式盾構(gòu)進行施工；2綜合考慮所穿越地段地質(zhì)條件，合理選擇盾構(gòu)刀具形狀和配置，以適 應各種地層的掘進；3合理選擇適當時機和地點，及時更換刀具或改變其配置，以適應前方 地層的掘進；4根據(jù)開挖面地質(zhì)預測預報信息，調(diào)整掘進參數(shù)和壁后注漿參數(shù)，以確 保開挖面的穩(wěn)定和掘進速度；5根據(jù)開挖面地質(zhì)條件，及時調(diào)整土壓平衡壓力，及時決定是否采用碴 土改良或及時26調(diào)整碴土改良參數(shù)。5.35.3盾構(gòu)糾偏和姿態(tài) 控制5 53 31 1 盾溝隧道軸 線控制盾構(gòu)軸線的控制是盾構(gòu)推進施

46、工的一項關鍵技術(shù)，軸線方向控制主要是依 靠測量精確性，在實際施工中盾構(gòu)推進軸線控制不可能是理想狀況，軸線控 不佳狀況的原因：地質(zhì)不均勻引起正面阻力不均勻，施工操作技術(shù)水平不高控制好盾構(gòu)的推進軸線，才能保證管片拼裝在位置的準確，才能使隧道竣 工軸線誤差控制在允許范圍內(nèi)。盾構(gòu)推進及管片拼裝施工時，為了減少由于盾構(gòu)自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的施工困難， 應控制盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)量，在30 0以內(nèi)。在施工中可采取措施以防止過量的旋轉(zhuǎn)，方法有：1改變刀盤的旋轉(zhuǎn)方向。2改變管片拼裝左、右交叉的先后次序。3調(diào)整兩腰推進油缸軸線，使其與盾構(gòu)軸線不平行。4當旋轉(zhuǎn)量較大時，可在盾構(gòu)支承環(huán)或切口環(huán)內(nèi)單邊加壓重。 盾構(gòu)在硬巖、地下水比較發(fā)育地

47、段、淺埋隧道地段、軟弱土層中推進時， 特別是在曲線段盾構(gòu)逐環(huán)轉(zhuǎn)折推進時會引起盾尾后一段隧道的位移，導致測 的后視標志點移動。因此，在盾構(gòu)推進軸線和成環(huán)管片中心的測量必須定時格復測后視標志點的移動值，并及時進行調(diào)整，確保盾構(gòu)推進導向測量的正確性。5 5. 3 3. 2 2 盾構(gòu)糾偏盾構(gòu)縱坡最大糾偏量可按下式計算：i=i=（i i盾-i-i襯） ii式中 i i 盾構(gòu)與管片相對坡度；i i盾盾構(gòu)推進后實際縱坡；i i襯已成隧道管片縱坡；ii允許坡度差值。盾構(gòu)平面最大糾偏量可按下式計算：1L LvS Sxtantana式中a盾構(gòu)與襯砌允許的水平夾角；S S兩腰對稱的千斤頂?shù)闹行木啵╩mmm ；2L

48、L兩腰對稱千斤頂伸出長度的允許差值（mmmm。盾構(gòu)內(nèi)徑與管片外徑兩者之間有一定施工間隙，盾構(gòu)糾偏只能在此范圍內(nèi) 調(diào)整，過量糾偏會使盾殼卡住管片，導致管片被擠壞或增加下一環(huán)管片拼裝的困難。盾構(gòu)糾偏應及時、連續(xù)，不要過量糾偏。過大糾偏會使盾構(gòu)軸線與隧道軸 線產(chǎn)生較大的夾角，影響盾尾密封效果產(chǎn)生盾尾漏漿。壁后注漿發(fā)生漏漿無法保證空隙填充，過量糾偏增加盾構(gòu)對土體的擾動，這些因素都將增大地面變形。修正偏離的原則盾構(gòu)方向控制的基本原則如下：276.6. 偏離量增大之前及早修正7.7. 在受場地限制不能修正，按現(xiàn)時方向掘進的場合下可按前101020m20m 處的通常的偏離量預測。8.8. 遵循偏離量的管理值

49、和允許值。確立偏離修正方針。圖13.3813.38 示出的是盾構(gòu)方向控制、偏離修正圖。為了把施工時的實際偏離量控制在規(guī)定的允許偏離量以內(nèi)，首先應確定偏離量的管理值（允許值的 5%5%80%80%為目標），并在該目 標范圍內(nèi)修正偏離進行推進管理。必須確立連續(xù)修正偏離的意識。但是，如果不明確修正到什么時候，什么 程度的方針，則會像圖 13.2613.26 示出的那樣出現(xiàn)反復偏離。如果在已經(jīng)發(fā)生偏離的場合下修正盾構(gòu)方向，則因超控和盾構(gòu)外圍面摩擦 的增大周圍地層將發(fā)生擾動，致使沉降。從防止沉降的觀點出發(fā)，希望減小偏離量。在方向控制時，必須先掌握盾構(gòu)現(xiàn)在推進方向上的偏離量，其次按可以把 偏離量拉回到管理

50、值以內(nèi)的原則設定方向修正量，即使超過管理值也可以考慮先修正幾 m m 的原則進行方向控制。盾構(gòu)的方向修正基本上靠選擇推進千斤頂進行。即利用所謂的千斤頂單側(cè) 推進，把修正方向的可以上下、左右旋轉(zhuǎn)的力矩作用到盾構(gòu)機上。決定盾構(gòu)機規(guī)格時，應考慮隧道線形、最小曲線半徑、土質(zhì)等因素，并充 分地討論裝備推力、千斤頂條數(shù)和分布，且留有裝備裕度。在急彎曲線施工、平面和縱斷復合曲線的施工中，因為選擇千斤頂時受模式限制，故必須考慮裝備中折機構(gòu)，提高曲線施工性。（3 3）推進中的方向變化管理方向修正量，就平面方向而言，通常是把方向角變化量、或者掘削面盾 尾偏移量的變化量換算成左右推進千斤頂行程的變化量（見圖13.2

51、813.28 ）;對縱斷方向而言，同樣是換算成上下千斤頂?shù)男谐套兓?，或者利用傾斜計繪出縱向變化量。推進中的方向變化，可通過行程計測得的左右推進千斤頂?shù)男谐滩?；陀?方位角的變化、傾斜計的縱向角等參數(shù)的變化掌握。監(jiān)視這些推進數(shù)據(jù)與目標值的對比結(jié)果，改變千斤頂?shù)哪Ｊ娇刂贫軜?gòu)的方向。在軟地層急彎曲線施工等狀況下，由于地層耐力不足的原因，方向也會稍 有變化。在橫滑狀態(tài)下盾構(gòu)也會向曲線外側(cè)偏離。這種情形下，暫時停止推進，28重新測量確認盾構(gòu)機的位置。3 3 管片組裝的管理在修正盾構(gòu)方向的同時，還必須慎重地進行管片組裝管理。如果減小管片與盾尾板的間隙，則會對盾構(gòu)推進帶來以下種種不利影響。1對管片組裝作業(yè)

52、構(gòu)成障礙，嚴重時 無法組裝。2進行無理組裝，則隧道的真圓度下降。同時接頭錯位、縫隙增大，致使 漏水。3由于管片和盾尾的挨近，致使推力上升。在 RCRC 管片的場合下，容易致 使 管片自身出現(xiàn)裂紋等損傷。圖 13.2813.28 方向修正量的計算方法因此，推進完了時及管片組立完了時均 應測量尾隙，為了滿足盾構(gòu)方向修正 的需要, ,必須使用楔形管片修正管片的方向。像圖 13.2913.29 示出的那樣，即使在直線段，如果上下，左右的行程存在差異， 則推進時一側(cè)的尾隙會慢慢變小，最后失去尾隙。因此應準備好修正用的楔形管片。曲線段使用的楔形管片必須充分討論曲率的楔形量、形狀（是單楔、還是雙 楔）及組裝

53、模式等。圖 13.29傾斜管片方向的修正5 5. 3 3. 3 3 急彎施工決定急彎施工（即小曲率半徑曲線施工）成敗的因素較多，有地層條件、盾構(gòu)機、管片、超挖量、背后注漿及輔助工法等因素。其中關鍵因素是必須確 保超挖量和確保組裝管片的盾尾空隙（見圖 13.3013.30 ）。為了確保施工的順利進行，通常應采取如下一些措施。13.4.113.4.1 對盾構(gòu)機的要求1 1對盾構(gòu)機的長度為了防止急彎施工中的超挖量S和盾構(gòu)機的轉(zhuǎn)矩過大，應盡量縮短盾構(gòu)機 長。292 2.設置超挖刀具急彎施工須要一定程度的超挖，以確保盾構(gòu)機的旋轉(zhuǎn)空間。超挖刀具由液 壓千斤頂控制，需要超挖時千斤頂可將掘削刀具朝外周方向推出

54、，對地層進行超挖。超挖量一般控制在 0 0350mn350mn 范圍內(nèi)，超挖量和超挖區(qū)段均任意設定。3 3中折機構(gòu)305 Un圖 13.3013.30超挖量和盾尾空隙圖 13.3113.31 采用中折機構(gòu)時的超挖量中折機構(gòu)是把盾構(gòu)機分割成前艙和后艙兩部分，兩部分的交界處可以出現(xiàn)曲折；也可以把盾構(gòu)機分成三部分，即前艙、中艙、后艙，使盾構(gòu)機出現(xiàn)兩次曲折的機構(gòu)。中折機構(gòu)利用中折千斤頂使盾構(gòu)機沿曲折線推進。使用中折機構(gòu)的好處是提高急彎曲線的施工性，同時還可控制超挖量。此 外，還可以防止管片單推（見圖 13.3113.31 ）。中折機構(gòu)實際上為滑動結(jié)構(gòu)?；瑒咏Y(jié)構(gòu)有緩傾斜型和曲面型兩種（見圖13.3213

55、.32 ）。前者的止水襯墊的跟蹤性有限，地下水壓高時中折角也受限（不能 過 大），所以只能用于曲率半徑較大（相對后者）的急彎情形的施工；后者使用高 水壓襯墊，故可確保大的中折角（達 9o9o）,艮適用于曲率半徑較小（相對前者） 的急彎施工。中折機構(gòu)的推進方式因盾構(gòu)千斤頂固定位置的差異，可分為前艙推進式和 后艙推進式兩種（見圖 13.3313.33）。其寺點分述如下：31圖 13.3313.33 推進方式圖 13.3413.34 中折角的方式(1 1)前艙推進式1盾構(gòu)千斤頂頂推前艙，后艙通過連銷與前艙連接，所以后艙受力小，對 中折千斤頂推力的上限要求可以降低。2中折時因盾構(gòu)千斤頂中心軸與管片中心

56、軸出現(xiàn)偏離，故盾構(gòu)千斤頂必須 為搖動支承。因此，千斤頂頂椎點和管片中心軸的偏心距較大。因中折段出現(xiàn)張開，故千斤頂沖程式縮短。(2 2)后艙推進式因千斤頂?shù)耐屏νㄟ^中折千斤頂傳遞到前艙，所以要求中折千斤頂?shù)哪?力應與盾構(gòu)千斤頂相同。與一般盾構(gòu)機相同，因盾構(gòu)千斤頂固定在后艙，所以盾構(gòu)千斤頂無需支承裝置，千斤頂頂推點與管片中心軸的偏心距小，且一直保持不變。千斤頂沖程不因中折段的張開而短 縮。(a)靛僮弭需動第屈ft)曲IS費勵第構(gòu)圖 13.3213.32 中折滑動結(jié)構(gòu)nr年構(gòu)/ F斤呱*耳噺F斤廉Wf斤頂冒片X形中折中折角勺Y憩穴折32從中折角的產(chǎn)生方式而言，有圖 13.3413.34 示出的 X

57、X 形中折和 V V 形中折兩種。X X 型中折的曲折部存在旋轉(zhuǎn)鉸，而 V V 形中折不存在旋轉(zhuǎn)鉸。4 4 偏心刀盤和折曲刀盤當盾構(gòu)外徑較大，曲率半徑較小的急彎施工時，如果僅靠中折機構(gòu)不能滿 足急彎施工要求時，則可使用偏心千斤頂（見圖 13.3513.35）使刀盤向曲線內(nèi)側(cè)滑 動，以利控制超挖量。刀盤偏心時為使曲線外側(cè)的軌跡順勢伸延，應把盾構(gòu)前檐作成楔形，以利提高急彎施工性。圖 13.3513.35 偏心掘削刀盤作為控制超挖量的措施還可以選用折曲刀盤。即把刀盤軸承作成球面狀，在刀盤折曲千斤頂?shù)淖饔孟?，使刀盤向曲線方向上折曲，控制超控量、提高急彎的 施工性。e.注意事項采用中折機構(gòu)時，應注意下列

58、事項：中折止水帶的防水性盾構(gòu)機體折曲時千斤頂和管片中心線的偏心量（防止管片屈服變形）土壓盾構(gòu)情形下，應注意防止中折機構(gòu)與螺旋輸送排土器或送泥管發(fā)生碰撞。13.4.213.4.2 對管片的要求1.1.管片寬度組裝管片時，為確保盾構(gòu)外殼板與管片 間的空隙，可縮短管片中的寬度，確保 組裝作業(yè)在盾尾內(nèi)進行。通常，一般區(qū)段的管片寬度定為 9090120cm,120cm,急彎段可 選用 303060cm60cm2 2 楔形管片急彎段使用的楔形環(huán)與非楔形環(huán)的比可以大于 2 2 ： 1 1。但每環(huán)的楔形量一般 不易過大。3 3縮小管片外徑在曲率半徑很小的急彎段中，有時既使減小管片寬度也不能確保必須的空 隙（管

59、片外面與盾構(gòu)殼板間的間隔）。這種情形下可將管片外徑縮小 505060mm60mm（與一般區(qū)段管片相比），以確?？障?。此時與一般管片的連接部最好 設置外徑漸變的圓錐形管片，以保護盾尾密封 （見圖13.3613.36 ）。33圖 13.3613.36縮小管片外徑實例圖 13.3713.37 隧道急彎段構(gòu)造模型4.4.管片加固急彎段施工時，考慮到千斤頂推力作用會在已組裝好的管環(huán)上產(chǎn)生水平位移 力。另外, ,千斤頂?shù)膯瓮埔矔a(chǎn)生偏心荷載。為了確保管片能承受這些荷載，必 須對肋板、面板、接頭螺栓等構(gòu)件進行補強。關于千斤頂推力的影響，像圖 13.3713.37 示出的那樣，可把盾構(gòu)隧道模擬為梁單元，把周圍

60、 地層模擬為彈簧單元， 進而計算承受推力條件下管片及環(huán)間螺栓上產(chǎn)生的應力。此外，對于偏心荷載還需討論縱肋的壓屈問題。5 5 地層加固急彎施工中除了從盾構(gòu)和管片兩方面進行上述改進外，還應對地層進行加 固處理，其加固目的如下：對軟地層加固，確保外側(cè)地層的反力；防止超挖刀掘出掘削面發(fā)生變形，確保盾構(gòu)機轉(zhuǎn)向所需的超挖量；抑制超挖致使的地層沉降。就加固方法而言，多采用注漿工法、高壓噴射工法及凍結(jié)法。根據(jù)地層條 件和施工環(huán)境等條件的不同，有時也采用其它工法加固。6 6 背后注入管片從盾尾脫出后，需立即通過注漿將其固定在地層上，使千斤頂?shù)耐屏?迅速傳遞給后面的管片、地層及反力座上。另外，為了抑制管片變形和地