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盾構施工總結范文第1篇

【關鍵詞】門式起重機；運輸；總組

宏海號22000噸桁架式拱形起重機是目前全球在制的最大門式起重機，該起重機主要用于海上石油平臺的吊裝，即該起重機可以直接將在陸地上制造的海上石油平臺整體吊裝下水，開創了海上石油平臺陸地造的先例，大大降低了海上石油平臺的制造成本，并縮短了制造周期。

宏海號22000噸桁架式拱形起重機的主要鋼結構由主梁，剛腿和柔腿組成。在這些結構中主梁的制造，尤其是總組風險最大。由于宏海號22000噸桁架式拱形起重機制作安裝地處黃海之濱的長江口上，常年有三分之一以上的時間大風降雨，現場總組難度極大。為了減少現場施工工作量，降低總組施工風險，我們將原施工方案進行了修改，將原施工方案中屬于現場總組的桁片總組改為節段總組。即在車間廠房內將桁片拼裝為節段，再將節段用平板車運到現場總組。

主梁分段圖如下；

1、主梁節段制作

（1）在平臺上放樣劃出各節段下弦平面系相關桿件的定位線。

（2）根據放樣線，將制作完成的節段上下弦平面系桁片吊裝合樣固定。

（3）將制作完成的下平聯吊裝合樣組拼固定；

（4）依次將制作完成的橫聯和上平聯吊裝組拼固定；

（5）按圖紙尺寸檢查節段各相關尺寸，合格后進入焊接程序；

（6）節段焊接完成后，合樣檢查相關尺寸，并劃出端部邊線；

（7）報檢合格后，切割節段長度，留焊接收縮量。

2、主梁節段運輸

根據主梁節段制造和運輸方案，需解決以下問題：

（1）運輸車輛確定

主梁最長節段（a8a7a6e8e7e6）尺寸為11520mm×21800mm×14890mm（長×寬×高），重量約281噸；主梁最重節段（a1g2）尺寸為11520mm×19103mm×17644mm（長×寬×高），重量約358噸；

為了滿足主梁節段的運輸和總組需要，我們按主梁節段的最大尺寸和最大噸位選擇了運輸車輛，參數如下：

380t平板車參數：

（2）主梁節段的捆扎和加固

由于主梁節段屬于超高，超重和尺寸龐大的物件，其重心又偏高，所以主梁節段的運輸有一定風險。為了保證主梁節段運輸的安全可靠，首先要確定主梁節段的重心位置，使其始終處于運輸平板車的中間部位，并用鋼絲繩將主梁節段牢牢的捆扎在平板車上。

（3）運輸道路的平整

由于運輸平板車寬度只有6100mm，節段兩邊超出平板車的尺寸將近9000mm，再加上主梁節段重心又較高，為了防止節段運輸過程中左右搖擺顛簸，需要壓實平整并澆注一條混凝土道路。

（4）a1g2節段運輸（重量約358噸）：

如圖二所示，先在車間平臺上制作主梁節段，制作完成后將主梁節段下部平臺部分拆除，然后將運輸平板車開到主梁節段下面，利用運輸平板車的液壓油缸頂起主梁節段，然后進行捆扎和加固，檢查合格后運往主梁總組場地。

3、現場總拼

（1）按主梁總圖劃線放地樣，布置支墩位置（需準備臨時支墩4～8件）；

（2）在臨時支墩上設置千斤頂和位移調整裝置；

（3）首先把中間節段運輸到現場，調整對位后通過運輸車輛的升降系統將節段平穩落在臨時支墩上（運輸車輛下降過程中必須逐步降低高度，確保臨時支墩均勻受力），檢查無誤后車輛退出；

（4）通過千斤頂和位移裝置把中間節段按地樣調整，使節段中心線、水平線和端部相關線與地樣重合；

（5）用正式支墩支撐并頂緊，通過全站儀檢查中間節段水平度和各連接部位坐標點，檢查無誤后，把節段與支墩連接固定，撤出臨時支墩；

把節段按從中間到兩端的順序依次運輸到現場，重復以上步驟，通

過千斤頂和位移裝置調整節段合地樣線，并與中間節段對接；

盾構施工總結范文第2篇

關鍵詞：地鐵施工；復合地層；應急處理；盾構技術

1.前言

隨著城市軌道交通事業的日益發展，在城市繁華地帶進行地下工程施工的情況也非常普遍，繁華地帶周邊環境復雜，地下工程施工風險高，突發事故也不可避免，一旦出現緊急事故，除采取必要的應急措施外，采取何種行之有效的處理方案，對降低工程損失，避免次生災害，順利推進工程，積極引導社會輿論等都有十分重要的作用。作者根據在南京地鐵中的案例，參考國內外相關城市的相關經驗，總結此文，為地鐵發展中類似工程提供有益參考。

2.概述

南京地鐵某區間盾構機掘進施工時，因地質條件復雜，導致盾構機掘進困難土方超挖引起地面沉降，致使路面下一自來水管破裂，壓力水對管底土層沖刷造成水土流失，引起更大的地面沉陷。沉陷處盾構機埋深約16.3m，沉陷面積約16m2，最深沉陷約30cm。沉陷處位于城市道路下方，地下管線密集，周邊為多棟6-7層居民樓及臨街商鋪，沉陷處距樓房平面距離最小僅為7.2m，周邊環境復雜，詳見圖1。

3.沉陷處工程地質情況

根據地質勘察資料， 盾構刀盤所處的斷面地層為K2p-2強風化泥質粉砂巖及K2p-3中風化泥質粉砂巖，刀盤上部1m左右為一層④-4e-2透水卵礫石層，卵礫石層至道路面層之間主要為淤泥質粉質粘土層及近代填土層，盾構機上部土體自穩性極差，地面沉隆對土體超欠挖反應極其敏感，地質剖面圖見圖2，圖3。

4.初次采取的措施

在得知現場情況后，施工單位立即停止右線掘進，并對沉陷處采用圍擋進行圍蔽，安排專人對行人及車輛進行疏導，以防誤入水坑。隨后對沉陷處路面采用混凝土進行回填，并聯系了自來水公司進行管路修復。

次日，施工方組織了技術人員，地鐵盾構方面的專家，召開了事故處理方案研討會。與會人員了解了詳細情況并查看現場認為：地鐵施工掘進至此處時，正值盾構掘進斷面地層由全斷面巖層向復合地層轉換的階段，斷面地層自穩性能較差，而盾構施工參數并未及時調整，土倉內壓力偏小，土方出現超挖導致地面沉降單次達到9.5mm/d，引起此處直徑200mm混凝土承插式接頭自來水管爆裂，帶壓水對地層的沖刷引起地面大范圍沉陷。自來水管改移完成后，地面情況基本穩定，現應立即采用土壓平衡模式恢復掘進，通過該段后對沉陷處進行加固，確保房屋安全。

根據咨詢會意見，當晚盾構機恢復掘進，但掘進速度過慢，24小時僅完成3環掘進，事實表明，盾構機已困于該地層，主要現象為：

（1）盾構機推力過大，掘進是高達18000KN，而正常掘進是僅為10000KN左右；且刀盤扭矩高達3.1 MN.m，正常情況下一般為2.4 MN.m，推進速度僅為1～4mm/min，與該處地層的正常掘進不符，渣土溫度高達58℃；

（2）發生大的噴涌，大量泥水及砂土從螺旋輸送機排土口噴出，含砂量較大，且伴有大量卵礫石；

（3）出土過程中，一旦噴涌出土將土倉上部傳感器壓力降至1bar左右時，關閉閘門，上部壓力很快將上升至1.3bar，說明盾構機上方土體極不穩定，為淤泥層或松散富水卵礫石層；

（4）掘進過程中，出土量控制較難，遠大于理論出土量，地面沉降監測數據再次報警，沉陷面積、沉陷深度進一步增大。

5.再次采取的對應措施

根據掘進及地面沉降情況，施工單位再次主持召開了第二次專題會，邀請了地鐵盾構方面的知名專家。與會人員根據現象判斷認為：

（1）該段地層地質條件復雜，應重新對該段地層進行補充勘察；

（2）盾構機應停止掘進，應對沉陷處地面進行注漿加固，并將沉陷處路面進行恢復；

（3）盾構機刀盤和土倉內可能出現結泥餅現象，且刀具可能存在一定磨損，應在盾構機刀盤前方進行加固，加固完成后將盾構機推進至加固體后開倉清理泥餅，檢查刀具。

6.地面加固方案

6.1 加固目的

加固分為兩個部分，一是對沉陷區進行加固，加固后確保沉陷處地下土體固結，填充可能存在的地面空洞，對路面進行恢復，確保該段周邊建筑物及管線安全，并確保路面恢復交通。二是對刀盤前方進行加固，主要目的是確保刀盤前方土體穩定，防止地面進一步沉陷，并根據需要帶壓開倉清理泥餅，檢查刀盤。

6.2 沉陷區加固方案

（1）加固方案

該處加固以土體內滲透～劈裂注漿加固為主，因此采用袖閥管分段注漿加固，沉陷區采用雙排雙液漿壓密注漿，水泥為P42.5號水泥，水灰比1：1，水玻璃溶液35～40°Bé，水泥漿：水玻璃溶液1：0.5，雙排注漿孔呈梅花布置，間距1m。

其余加固區域內部采用單液水泥漿注漿，水灰比1：1，注漿量均為300kg/m，注漿壓力不大于0.3MPa，注漿孔間距1m，梅花形布置，注漿深度0～12m。

（2）注漿量確定

加固地層主要為①-1雜填土、①-2-2素填土、②-2b4淤泥質粉質粘土、②-3b3-4粉質粘土層，根據巖土勘察報告及《巖土注漿理論與工程實例》有關參數，計算依據公式：

Q=Vnβα

n-土體孔隙率，孔隙比為0.707～0.846，則孔隙率取0.414～0.458

V-加固土體體積m3

β-漿液填充系數 取0.8

α-漿液損耗系數 取1.35

Q=π×0.52×1×0.414（0.458）×0.8×1.35=0.35（0.39）m3/m

水泥漿水灰比為1：1

綜合考慮袖閥管注漿量為0.3t/m水泥。

（3）施工流程

6.3 刀盤前方加固方案

（1）加固方案

本段地層加固范圍為盾構刀盤前方2.5m，長5m，寬10m。采用φ800@700旋噴樁進行加固，加固至隧道拱頂以上3m，拱頂以下2m。加固圖如圖6，圖7。

（2）施工流程

攪拌樁施工流程如圖8所示。

6.4 注意事項

（1）為防止盾構機被水泥漿裹住，在盾構機上方施工旋噴樁時，每隔3 小時向刀盤土倉、盾殼外表面和同步注漿管道內注入一次膨潤土，每次不少于2m3，并轉動刀盤，確保向加固土體注入的漿液不串入上述各個部位而固結盾構機。

（2）對樁的入巖深度要及時取樣分析并對照詳勘和補勘報告，確保入巖深度達到設計深度。

（3）雙液漿配合比應該通過試驗確定，一般凝固時間25 秒30 秒。

7. 恢復掘進施工方案

補充勘察完成后，勘察結果證實，沉陷處地質與判斷一致，刀盤上部為富水卵礫石層，卵石含量高達50%，卵石中夾雜砂層，地層厚度約2m。

加固完成后，待刀盤前方加固體無側限抗壓強度達到0.8MPa時，盾構機即可再次重新推進，為確保施工安全，確保盾構機脫困，主要采取以下方案。

7.1 洞內注漿

在沉陷處下方已拼裝完成的管片處進行二次注漿，注漿采用在吊裝孔處插入長1.5m的注漿管，端部0.5m為注漿花管。注漿范圍為脫出盾尾的5環具備打孔條件的管片（邊墻及拱頂范圍），注入單液水泥漿（或雙液漿），水灰比1：1，注漿不大于壓力0.3MPa，用以確保沉陷處周邊土體穩定。

7.2 泥餅處理措施

為緩解泥餅現象對掘進的影響，在盾構機恢復掘進前，在刀盤及土倉內，注入高分子分散劑，共計注入12m3，濃度為8%，分次注入，并間斷轉動刀盤，處理時間大于24小時。

對結泥餅的狀況進行了分析，發現現有的渣良方案存在缺陷，泡沫的發泡效果不好，出來的渣土流塑性較差，導致土倉內出現結泥餅的狀況，于是對渣良做了改進，改用進口的康達特（CONDAT）泡沫劑，并提高發泡倍率至20倍，使噴射出的泡沫握在手上具有良好的彈性，加強掘進中的土體改良管理，盡量將改良渣土的泡沫通過刀盤面板上的孔道向切割表面噴注，使渣土經過刀盤開口進入土倉的流動性好，不易產生結餅。

掘進過程中注意渣土溫度變化，一旦產生泥餅，可空轉刀盤，使泥餅在離心力的作用下脫落。

7.3 排除機械故障

經過對機器的詳細檢查，發現盾構機刀盤處1根泡沫管球閥與單向閥位置接反，影響了泡沫管的疏通，導致該泡沫管堵塞，影響渣良，故及時通知海瑞克技術人員進場，對泡沫系統進行處理。

7.4 選擇合適的掘進模式

采取土壓平衡模式掘進，嚴格控制出土量，每環控制在43.5m3左右，盡量避免超挖，土倉壓力控制為1.8bar（中部傳感器），刀盤轉速控制在1rpm/min，并做好詳細的施工記錄。及時掌握地面及周邊建筑物監測情況，每4小時監測一次，并安排專人巡視，一旦出現緊急情況，立即向值班領導及相關人員匯報，并采取對應措施。

7.5 噴涌處理措施

由于基巖裂隙水發育，隔水層厚度不一致且常缺失，進入土倉的渣土不具有一定的塑性（粘土礦物質含量少，密水性差），承壓水與無塑性渣土容易在螺旋輸送器形成噴涌。針對這種情況應該采用下列措施：

（1）采用二次同步注漿，截斷后方來水，避免土倉與管片背后形成水力通道。

（2）及時對盾尾密封刷添加足量的油脂，確保盾尾的密封性。

（3）通過膨潤土泵，在刀盤前方及土倉內注入高分子聚合物，濃度為1%，注入后均勻轉動刀盤，改善土體的和易性，使土體中的顆粒、卵石和泥漿成為整體，提高土倉土體水密性和流動性。

（4）在螺旋機排土前，把土倉內的水、土充分攪拌，使土倉內土體有良好的密水性，避免噴涌。

（5）利用雙閘門交替啟、閉，保壓排土，可以有效地控制噴涌排土。

7.6調整刀盤工作扭矩

本項目采用的海瑞克盾構機刀盤額定扭矩為4.474MN?m，設定為達到80%額定扭矩刀盤便抱死。故通知廠家技術人員進場調整，擬將抱死扭矩調整至額定扭矩的100%，提高掘進扭矩以增大刀盤貫入度，加快掘進速度，通過該段地層后再恢復原抱死扭矩。

8.經驗總結

通過以上一些列措施，最終成功的決解了螺旋輸送機出土口噴涌的現象，渣良效果良好，盾構機總推力降低至10000～14000KN，刀盤扭矩恢復至2.1～2.7 MN?m，渣溫降至35℃左右，推進速度提高至20～40mm/min，地面沉降監測數據良好，并未出現監測報警，成功的實現了盾構機脫困。鑒于掘進狀態良好，項目部技術人員研究認為，無需在該復合地層中帶壓開倉，待推進至合適的地層中再開倉檢查刀具，同時盾構機通過該段后，需及時的進行二次補漿。

針對此次事故總結認為：

（1）盾構掘進施工前，應多次充分深入的調查沿線的建構筑物、管線等情況，一旦發現有重大風險源，應及時采取處理措施；

（2）應根據不同的地質條件，調整盾構掘進模式。在硬巖段巖層自穩能力好，采用氣壓平衡模式或欠土壓平衡推進。盾構機在穿越上軟下硬地層時應該采用土壓平衡模式掘進，土倉壓力設置根據隧道埋深、水文地質情況確定；

（3）對已經發生的險情，應首先及時的進行處理，避免后期進一步發生次生災害，釀成更大險情；

（4）盾構機進入復合地層或復雜地段前，應提前對盾構機各個系統進行檢修保養；

（5）復合地層中掘進時，應采取多種措施，多次實驗確定出良好的渣良措施，確保盾構機順利勻速快速掘進。

9.結束語

南京地鐵地面沉陷事故最終雖得以解決，但事故發生伊始，并未采取合理的技術措施，導致盾構掘進引起地面進一步沉陷，從而花費了大量的人力物力。隨著城市軌道交通事業的發展，盾構機在城市繁華地帶且復合地層中掘進也越來越普遍，因此提前要對沿線施工條件進行深入研究，及早制訂對策，一旦出現險情及時采取有效的技術措施，風險就會最大程度規避，達到連續快速掘進。

參考文獻

[1]萬姜林、洪開榮.采用復合式盾構修建混合地層隧道[J].施工技術，2002，6（6）：9

[2]孫鈞、易宏偉.地鐵盾構隧道掘進施工市區環境土工安全的地基變形與沉降控制[J].地下工程與隧道，2001，6（2）：12

盾構施工總結范文第3篇

關鍵詞:盾構隧道 地鐵工程 地面沉降 沉降控制

中圖分類號:U45 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0071-02

Abstract:This paper analyzes the shield tunnel caused by land subsidence law and settlement of affected areas,and summarizes the main factors of land subsidence of the shield tunnel;specified land subsidence is mainly due to the excavation surface stress release and the additional stress causedstrata deformation,land subsidence and subway construction safety criteria and control principles are discussed to provide a useful reference for the construction of urban subway project.

Key Words:Shield tunnel;Subway project;Land subsidence;Subsidence control

盾構法具有不影響地面交通、對周圍建(構)筑物影響小、適應復雜地質條件、施工速度快等眾多優點而在地鐵工程建設中廣泛應用。但盾構法隧道工程是在巖土體內部進行的,無論其埋深大小,開挖施工都不可避免地會對周圍土層產生擾動,從而引起地面沉降(或隆起),危機鄰近建筑物或地下管道等設施的安全[1]。因此,施工能產生多大的沉降或隆起,會不會影響相鄰建筑物的安全,是地鐵隧道盾構施工中最關鍵的問題[2]。要在地鐵工程施工前對工程可能引起的地面沉降問題有所估計,就首先需要了解盾構法施工引起的地面沉降的一般規律和機理,進而提出相應的安全判別標準和控制原則,達到事先防控的目的。

1 盾構隧道地面沉降規律

地面沉降規律是反映盾構掘進時,沿掘進軸線方向對地層的影響,同時它也能反映盾構掘進時不同因素、盾構機不同部位對地層的作用,包括正面土壓力、摩擦力及盾尾間隙等。根據地面沉降發生的時序,一般將盾構施工沿隧道縱向的地面沉降劃分為五個階段[3]。

1.1 盾構到達前的地層沉降,即先行沉降

盾構到達前,地表已經產生變形,影響范圍約在10m～15m以內。主要是由盾構推進土壓力的波動所引起,還有地下水位下移使土層有效應力增加而引起的固結沉降。

1.2 盾構到達時的地層沉降,開挖面前的沉降或隆起

自開挖面距觀測點約3m～10m時起,直至開挖面位于觀測點正下方之間所產生的隆起或沉降現象。實際施工過程中設定的盾構土壓艙壓力很難與開挖面土體原有土壓力達到完全的平衡,多因土體應力釋放或盾構反向土倉壓力引起的土層塑性變形所引起。

1.3 盾構機通過時的沉降

盾構切口達到測點起至后尾離開測點期間發生的地表沉降。這一期間所產生的地表沉降主要是由盾殼向前移動過程中,盾構機外殼與周圍土層之間形成剪切滑動面,土體被擾動所致,盾構通過時的地表沉降約占總沉降的35%～40%。

1.4 盾尾間隙沉降

盾尾通過測點后產生的地表沉降,影響范圍約在后尾通過測點后0～20m范圍。由于盾構外徑大于管片外徑,管片外壁與周圍土體間存在空隙,往往因注漿不及時和注漿量不足,管片周圍土體向空隙涌入,造成土層應力釋放而引起地表變形,這一期間的地表沉降約占總沉降的40%～45%。

1.5 后續沉降

后期沉降是由盾尾脫出一周后的地表沉降,是由前面地層擾動引起的固結沉降和蠕變殘余沉降,反映了地層沉降的時間效應。這一期間的地表沉降一般不超過總沉降的10%。

總體而言,盾構法施工過程中,1.2和1.4階段的地面沉降量和沉降速率較大,控制沉降也最為關鍵。1.2階段的變形控制要素是土倉內壓力,而1.4階段的控制要素是盾尾間隙的注漿及時性和充盈率。

2 地面沉降的影響范圍

盾構在推進過程中,地表沉降以盾構為中心呈三維擴散分布,且分布隨著盾構機的推進而產生同步移動。地面沉降的影響范圍可借助Peck公式進行預測。Peck公式的理論基礎是:盾構掘進過程中產生一定的地層損失,相當于挖去一塊土體,從而導致上部的土體移動,不考慮土體排水固結和蠕變,認為地層移動為一個隨機過程,在盾構掘進后在地表形成的橫向沉降槽為一近似正態分布曲線[4]。韓煊、李寧等[5～6]結合JLE工程觀測數據庫,對我國8個地區30多組觀測數據進行對比研究,分析評價了Peck公式預測方法在我國的適用性。盾構隧道施工引起地面沉降沿縱向影響范圍,在盾構前方約范圍內(D為盾構直徑,H為地表至盾構底的深度)。粘性地層中,縱向影響范圍為一夾角為斜直線;砂性土中則為一鼻形曲線,深層土體的范圍與粘性土相同,表層土體的范圍要小于粘性土。橫向影響范圍對粘性土地層而言,為隧道軸線兩側范圍內,砂性地層影響范圍要小,約為。

盾構施工總結范文第4篇

關鍵詞：地鐵施工、盾構法、施工技術

一、盾構法對地鐵施工的影響

在地鐵施工中，盾構法的施工主要存在有利的影響和不利的影響兩個方面，以下分別就這兩個方面進行分析：

1、有利影響

盾構法在地鐵施工中比較常見，這主要是因為其具備一些有利的影響，具體來說，主要包括如下幾個方面：其一，安全性高，盾構法屬于暗挖法施工，這種方法具有很好地隱蔽性，受河道、季節潮汐等方面的影響并不是很大，對保障隧道的安全施工有很大的促進作用，相關的開挖、襯砌工作能夠在盾構支護下很好地完成。其二，施工效率高，盾構設備具有很強的先進性，其不但能夠完成開挖、出土作業，還能進行支付以及襯砌等，機械化操作方式，也使其操作簡便、效率較高。其三，環境影響小，無論是產生的振動，還是噪聲，都不會對周圍的環境產生很大的影響，航道的通行、地面建筑使用也不會受到這種方法的影響。其四，經濟適用性高，在不同的顆粒條件下，這種方法都能夠進行施工，可以分期施工多車道的隧道，分期進行運營，這樣一次性的投資能夠很大程度地避免。

2、不利影響

在施工的過程中，施工的土體會產生變形，這主要可以體現在如下方面：其一，若是在粘性土層中利用盾構進行施工掘進的話，土體很快就會變形移動；其二，利用盾構進行施工的時候，由于盾構的推進作用，土體會產生水平位移，這使得土體的原始水平應力發生了改變，沉降和水平位移就出現了；此外盾構和土體之間的摩擦也會導致水平位移的產生；若是對地層造成損害的話，就會造成土體卸載，水平位移也會發生。一旦發生水平位移的話，就會對臨近構筑物產生水平荷載力，為此需要對這種影響加以重視，予以減弱。

二、地鐵施工盾構法施工技術要點

1、盾構機始發前的準備

盾構法施工技術方案和施工細節依賴于圍巖條件，因此要求在施工準備階段對沿線的工程地質和水文地質條件進行細致的勘察工作，并根據實際情況做好應急準備。城市了地面交通繁忙、地面建筑物和地下管線密集，對地面沉降應用嚴格控制，在節省開挖面、不干擾地下水發育和圍巖穩定并縮短工期的壓力下，盾構法是最佳選擇。

2、盾構法的施工流程

（1）在隧道的起始端和終端各建一個工作井

始發井采用明挖法施工，施工方法和明挖車站的施作方法基本相同，圍護結構采用鉆孔灌注樁+ 鋼支撐的形式。始發井考慮到在盾構施工階段的降雨及降雪，需要在工作豎井內設置一個集水井，將盾構掘進時施工排放的污水及雨水等收集起來，用水泵排至地面的沉淀池內。為了方便工作人員安全上下豎井，工作井內布置鋼梯一部，鋼梯布置在始發井的一角，鋼梯由槽鋼、角鋼、花紋鋼板、鋼管及圓鋼焊接而成。

（2）盾構機在起始端的工作井內安裝就位

在始發井結構施工結束后，開始安裝盾構基座，為盾構初始掘進做準備。盾構基座采用鋼結構，盾構基座水平位置按設計軸線準確進行放樣。盾構基座高程安裝時使盾構機就位后比設計高程高15mm，以利于調整盾構機初始掘進的姿態。

（3）盾構機的初始掘進

將推進油缸頂在反力裝置上，啟動切削刀盤和推進油缸即可進行掘削推進，推進油缸推進到一個行程，收回推進油缸，在推進油缸與反力裝置間加墊臨時支撐墊，即可進行推進。在盾構刀盤切入土體前，為防止正面土體突然被切削而過量流失引起工作面坍塌，應通過螺旋輸送器倒轉方向向土倉內加注粘土，至滿倉后才啟動刀盤切削土體和出土。盾體進入隧道后，進行管片安裝和后部輔助設備平車的拼裝，推進油缸頂在管片上繼續推進，這樣，推進一節，拼接一節，直至盾構設備完全進入隧道。

（4）盾構機的正常掘進

盾構設備完全進入隧道后，盾構按預先設定的方向掘進，該過程由盾構設備的計算機控制系統控制。當盾構設備出現左右或上下偏差時，由計算機系統對推進油缸進行控制，確保條件方向按預定設置方向前進。同時，在保證開挖面土壓平衡的基礎上，調節刀盤轉速與推進速度及螺旋輸送機速度的比率，使開挖與排土保持恒定。

（4）襯砌

在盾構設備掘進完一個節距以后，即可進行管片襯砌，由管片運輸車運送到安裝臺位，再由管片襯砌臺車將管片送至安裝位置安裝就位。管片安裝完畢后，進行下一個循環的掘進，直至整個隧道工程的完成。

（6）進洞

盾構由區間隧道進入接收豎井前，需首先對端頭土體的加固和滲水情況進行取芯測試，在確保土體穩定和物大量滲水的情況下方可鑿除洞口混凝土。洞口混凝土鑿除應分層分塊進行。在盾構距洞口越10m時，將洞口混凝土全部拆除。待盾構機刀盤露出洞口時，清除端頭井內盾構機所帶出的土體后，將盾構接受架準確地定位安設在洞口的底板上，高層比盾構機略低，并將接受架固定，以便盾構機順利滑行上架。

3、盾構機掘進過程中應注意的問題

（1）進洞時盾構施工參數的計算

掘進前必須計算盾構掘進施工參數，進洞時盡量早地建立土壓平衡，在掘進過程中必須制定試驗段，注意相關數據的采集、分析，嚴加控制。及時總結并制定出適合本合同段地質條件的掘進工藝參數。

（2）推進速度

為了保證盾構機姿態、土體平衡，順利切削洞口加固后的土體，保護切削刀，初始階段速度一般定為10mm/min。

（3）管片拼裝

在洞內進行管片拼裝時，要注意管片與管片之間的縫隙的變化，要保持一定的縫隙，管片拼裝一定要保證其拼裝的質量，尤其是圓整度，拼裝時將管片連接螺旋擰緊并及時用緊線器拉緊，管片外側與基座間的空隙用木楔子楔緊固定。

（4）控制出土量

初始掘進階段嚴格控制出土量，在土體加固范圍內，以控制出土量為核心，各種參數合理配置，同時嚴格填寫推進出土記錄，才能保證一環的出土量不至于超挖，地面不會發生沉降。

（5）注漿量

盾構機尾部進入土體第一環至第三環的時候，要將注漿量加大，并且采用早強注漿材料進行注漿，以保證洞口的地面不發生沉降。

盾構進入終端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推進。這時為防止出洞口土體坍塌需要對出洞土體進行加固，據洞口土質條件，一般采用旋噴樁加固，并加強地表沉降監測。

三、結語

綜上所述，面對城市交通運輸中存在的巨大壓力，就需要利用地鐵交通來改善當前的狀況。而地鐵施工盾構法是地鐵施工中最為常用的一個方法，其不但安全快捷，而且不會對地面造成很大的影響。在未來的發展過程中，是離不開各個學科的專家共同努力和合作的，共同研制適合我國地質條件的盾構機械，才能讓盾構技術更好地為我國地鐵和隧道工程建設做出應有的貢獻。

參考文獻：

[1] 宋云 張君，張立宇：《成都地鐵施工中盾構機的應用》，《筑路機械與施工機械化》，2008年01期

[2] 陳丹 袁大軍 張彌：《盾構技術的發展與應用》，《現代城市軌道交通》，2005年05期

盾構施工總結范文第5篇

【關鍵詞】：砂卵石地層；地層損失；影響因素；施工對策

中圖分類號： TU74 文獻標識碼： A

前言

盾構穿越砂卵石地層引發的滯后地表塌陷問題是目前施工地區盾構施工的關注焦點，主要表現在盾構施工過后，會形成突發滯后地表塌陷，地面塌陷范圍較大，塌坑體積從幾方到幾十方不等，嚴重影響人民生活的安全穩定，造成一定的社會不良影響，誘發滯后地表塌陷現象根本原因是過大的地層損失，因此本文著重研究影響砂卵石層盾構施工的地層損失原因及施工對策。

一、砂卵石地層特性對地層損失的影響

盾構在粘土地層和砂土地層中施工，地層損失后會同時引起地面變形，滯后效應不明顯。而在砂卵石地層中盾構施工引起的地層損失有三個顯著特點：首先砂卵石地層盾構施工后土體成拱效應明顯，土體內部會形成空洞；其次由于砂卵石地層特性，地層損失量較大；另外，地層損失引起的變形有滯后效應和突發效應。

1、土體成拱作用對地層損失的影響

砂卵石地層在未被擾動的情況下，顆粒之間接觸較緊密，顆粒之間的咬合力較大，在一定范圍內能表現出一定的自穩能力。砂卵石地層盾構掘進過程中，開挖面前方土體受盾構掘進擾動后，土體基本可分為強烈擾動區域、過度區域和未被擾動區域。在強烈擾動的區域，土體顆粒接觸力明顯降低，顆粒流動現象明顯，該區域能夠形成一定范圍的空洞；過渡區和未被擾動的區域由于顆粒移動和應力調整，能夠形成具有一定承載能力的土拱，土拱可暫時承受上部地層的土壓力而不發生垮塌。

2、砂卵石地層力學特性對地層損失的影響

砂卵石地層主要由顆粒粒徑較大的卵石組成，主要依靠顆粒之間的點對點進行接觸和傳力，顆粒之間填充著細小的顆粒和水分，因此顆粒之間存在著一定的粘聚力和毛細力。顆粒之間的毛細力和粘聚力很容易受外界因素干擾而發生較大的變化，在極端的狀況下變成完全的松散體，產生顆粒流動現象，因此這種土層在受力上很不穩定，是力學不穩定的土層。這種土層極容易受外界施工干擾而發生較大力學性能改變，當盾構機刀盤旋轉切削時，刀盤與卵石層接觸壓力不等，刀頭震動切削，引起周圍砂卵石地層產生強烈的擾動和變形，顆粒之間產生松動變形，開挖面周圍的砂卵石土層力學性能迅速下降，因此開挖面容易整體失穩或局部失穩，開挖面失穩引起盾構超出土是必然的結果。

3、砂卵石中大粒徑卵石對地層損失的影響

由于砂卵石地層卵石粒徑分布不均勻，密實度、顆粒粒徑和含量在地層中分布的差異性和隨機性非常明顯。土層里隨機分布很多大顆粒漂石，個別處粒徑達到60 cm 以上，而且強度很高，普遍抗強度在100 MPa 左右。在盾構掘進過程中，大顆粒漂石不能順利進入土艙，由于強度和硬度都很高，也不會被輕易地擠碎，因而隨著盾構掘進始終位于開挖面前方。由于這種現象的存在，需要加大推力才能使盾構推進，但盾構掘進速度緩慢，同時加大了盾構對周圍土層的擾動，開挖面的支撐力主要由大顆粒粒徑承受，其他部位容易坍塌，因而通常這種情況很容易產生超挖。

4、砂卵石注漿漿液易流失加大了地層損失

砂卵石地層的孔隙率大，地層的滲透系數較大，由于同步注漿通常為單液漿，單液漿的固結時間長，通常能達到十幾小時以上，因而由于滲透和重力作用，同步漿液容易向地層滲透，導致同步注漿的漿液流失，降低了補償地層損失措施的效果，從而也進一步加大了地層損失量。

二、施工措施對地層損失的影響分析

1、砂卵石地層氣壓保壓困難

砂卵石地層由于穩定性差，因此通常必須采用氣壓法輔助施工。在砂層或砂卵石地層中必須在開挖面形成一定厚度的泥膜才能保證氣壓對開挖面的壓力作用，當單個卵石顆粒脫離土體暴露在空氣中時，空氣壓力的大小對它已經沒有任何的作用；而砂卵石地層的透氣能力強、地層較松散，顆粒受擾動后很容易從土體脫離而暴露在空氣中，因而開挖面保持氣體壓力困難。

2、盾構開挖面上部土體泥膜形成困難

砂卵石地層由于穩定性差，因此通常必須采用氣壓法輔助施工。氣壓法輔助施工時，在砂層或砂卵石地層中必須在開挖面形成一定厚度的泥膜才能保證氣壓對開挖面的支撐作用。當單個卵石顆粒脫離土體暴露在空氣中時，空氣壓力的大小對它已經沒有任何的作用，因此泥膜是保證氣壓工法效果的必要條件。在盾構掘進過程中，需要向土層內注入一定數量的膨潤土、水和泡沫，從而使其在開挖面形成泥膜。

但同樣由于重力作用，泥水向下流淌，泥膜的形成部位主要集中在開挖面的中下部，在開挖面上部形成泥膜的可能性相對較小。而盾構通常無法實現滿艙掘進，土艙上部經常處于無土狀態，因而不能形成開挖面上部泥膜也是導致氣壓法作用不大和開挖面上部空洞的另一個主要原因。通過上述分析， 土艙充盈土率低和開挖面上部不能形成泥膜的兩個因素聯合作用加大了開挖面失穩的可能性。

3、地層松散，進出洞門時保持壓力困難

盾構進出洞時，首先是盾構端頭井附近在施工時已經被擾動；其次，盾構端頭井內的土體被挖除，因而減小了開挖土體的支撐作用，降低了縱向土拱作用；再次，盾構進出洞時，土艙容易漏氣，因而氣壓保證很困難。綜合這三個因素，盾構進出洞時超出土現象突出。

4、盾構土艙內的土體和易性較差

在目前砂卵石地層中，盾構的主要施工設備采用土壓平衡系盾構施工，為了保持土艙內土體比較好的流動性，經常需要向土艙內注入水、膨潤土和泡沫劑，增加土體的流動性，從而保證土體順利排出。由于砂卵石顆粒粒徑較大， 因而砂卵石的流動性經常得不到保證，有時由于土艙內的大粒徑卵石過多地累積到土艙底部而導致排土不暢，甚至不能排土也是造成超出土的主要原因。

5、注漿壓力不合理，注漿量不足

構施工中普遍采用同步注漿及二次注漿方法來減小地層損失，控制地面沉降。在注漿時，應選擇合理的注漿壓力，當注漿壓力大于地層劈裂壓力時，漿液可浸入地層、擾動地層，從而加大地面沉降；而過小的注漿壓力則不能保證所有空隙被填滿?？紤]到漿液固結時會有一定量的水份析出并滲入到周圍土層，則實際充填漿液的體積會小于實際注漿量，故在注漿時其實際注漿量應大于盾尾建筑空隙體積。當注漿壓力不合理或注漿量較小時，會導致地層損失加大。

6、其他原因

在盾構暫停推進時，盾構推進千斤頂漏油而引起盾構后退，使開挖面土體坍落或松動，造成地層損失。壓漿不及時、壓漿量不足、壓漿壓力偏小，這些原因都會使盾尾后周邊土體失去平衡狀態， 向盾尾空隙中移動，引起地層損失。

三、砂卵石地區地層損失的施工對策

1、卵石處理模式的研究

砂卵石地層盾構設計主要任務是如何降低刀具磨損和對大直徑卵石的處理。對卵石處理模式存在兩種意見，一種意見是對卵石以破碎為主，另一種意見是對卵石以疏導、通過和排出為主。以排出卵石為主的處理模式必然需要加大刀盤開口率和開口尺寸，因而建立土壓平衡相對困難，容易造成出土量過大而引起地表沉降過大，這通常是不容許的。而以破碎為主的卵石處理模式，必然需要減小刀盤開口率和開口尺寸，因而刀具在破碎巖石過程中磨損嚴重，換刀距離短，開艙換刀風險大，經濟上投入也大大增加。

目前，通過在實踐中的總結，施工地區盾構施工對卵石地層的處理模式主要是以上提到的兩種方法的折中做法。在盾構刀盤設計階段，處理卵石的主要思路是排小卵石、碎大卵石的處理模式。在施工階段，使盾構掘進處于一定的非滿艙欠壓狀態，以減小刀具的磨損；同時保證一定的掘進速度，利用砂卵石地層土拱的時空效應，在超出土部分尚未坍塌前進行及時的注漿以彌補可能產生的較大的地層損失。在盾構施工過程中，對每一環的出土量進行稱重和測量體積的雙重控制，同時與理論出土量進行對比，發現出土量過大的地點及時采用二次跟蹤注漿和地面注漿等多種形式彌補地層損失。

2、 刀盤、刀具及螺旋輸送器的選型與配置

處理卵石的模式主要通過刀盤、刀具的布置形式和螺旋輸送機選型來實現，一旦這些參數確定后，就決定了盾構對地層的適應性。

2.1 刀盤的選擇

刀盤按結構形式可分為面板式、輻條式和輻板式三種，主要區別是開口率和刀具的配置不同。輻條式盾構刀盤開口率較大，開挖土體容易進入土艙，優點是刀具磨損低，換刀距離長；其缺點是大粒徑卵石進入土艙后，易堆積在土艙底部，螺旋輸送機通常不能將其順利排出，容易造成刀盤扭矩增高甚至卡死，大粒徑卵石進入螺旋輸送機時容易造成軸承卡斷。另外，工作面土壓較難控制，易造成地表沉降過大。面板式刀盤優點是能夠安裝滾刀，可以實現對大粒徑卵石的破碎，開口率可以調節，土壓相對容易控制；缺點是開口率設置不當、開口尺寸偏小和開口布置不合理時，刀具磨損較嚴重。

這幾種刀盤形式在砂卵石地層中都有應用，通過前面分析，出于對開挖面穩定性和地表沉降控制的考慮，目前對卵石的處理模式主要是排小卵石、碎大卵石，因而目前普遍被接受和認同的是面板式刀盤。

2.2 刀盤的開口率、開口尺寸和開口布置

（1）刀盤開口率和開口尺寸設置

對于容易坍塌的圍巖，開口率的設置要慎重。開口率要和盾構掘進能力相匹配，能夠保證切屑面的碴土順利進入土艙，并不會造成土艙內的壓力大幅度下降。

刀盤開口尺寸限制了進入土艙內最大卵石粒徑。進入土艙卵石粒徑過大，土艙內碴土流動性能差，容易形成土艙閉塞；限制進入土艙粒徑過小，將導致刀盤磨損速度加快。因此選擇合理的開口尺寸對盾構掘進速度、刀具磨損有重大意義。根據對砂卵石地層的分析及以往工程經驗，通常盾構刀盤開口率在35%左右能夠保證較好的掘進狀態；為了避免土艙閉塞和螺旋輸送機卡死等現象，刀盤開口尺寸設置可通過最大粒徑為300 mm 的卵石為宜。

（2）開口布置

刀盤在旋轉過程中，中心部位的線速度較低、離心力較小，若中心部位無開口或開口率較小，容易導致中間部分的碴土不能快速進入土艙，刀具和面板磨損嚴重，并且容易形成泥餅。因此刀盤開口位置宜盡量靠近刀盤中心，并應適當加大中心部位的開口率。

2.3 刀具的配置

砂卵石層以滾壓破巖為主、切屑破巖為輔的原則進行破巖施工。滾壓破巖主要通過盤形滾刀沖擊壓碎和剪切碾碎的作用進行破巖，根據經驗通常選用17in 單刃滾刀作為主要刀具（可以承受250kN 的推力，可以破碎強度為200 MPa 的巖石）。在砂卵石地層，使用滾刀破碎大粒徑卵石效果較好，但中心部分滾刀偏磨現象較嚴重，而周邊滾刀基本沒有偏磨現象。主要原因是中心滾刀開口率小，土體進入土艙速度慢，從而導致中心部位的單位面積的頂推力較周邊大得多；另外，中心部位滾刀線速度小，滾刀對卵石的作用主要以旋轉磨碎為主，因而滾刀的偏磨現象較嚴重。

2.4 螺旋輸送機的選擇

進入土艙的卵石粒徑要與螺旋輸送機相匹配，大粒徑進入土艙后，若螺旋輸送機不能將其順利排出，易在土艙底部大量堆積，造成刀盤扭矩增高甚至卡死。另外，若大粒徑卵石進入螺旋輸送機，容易形成螺旋輸送機被卡死和軸承被卡斷等事故，因此刀盤的開口尺寸還應與螺旋輸送機能排出的最大卵石粒徑相匹配。根據目前的實踐情況，普遍采用直徑800～1 000 mm 的軸式螺旋輸送機。

3、施工過程的主要對策

目前施工地區砂卵石地層盾構施工中，為了減少和預防過大的地層損失，采取的主要對策包括超前地面注漿、洞內二次注漿、地面跟蹤注漿、盾構刀盤前方超前注漿等，在進出洞階段主要使用大管棚和旋噴樁等加固措施。超前地面注漿主要在前方有軟弱地層或穿越建（構）筑物的情況，當出土量異常的時候采取洞內二次注漿和地面跟蹤注漿聯合處理。當遇到漂石土和軟弱地層的時候，通常通過盾構刀盤前方超前注漿管進行注漿，以達到穩固地層的作用。

4、不同超出土量等級的施工對策

針對不同的盾構埋深和地層損失量對地表沉降影響的嚴重性，結合施工地區的盾構實踐情況采取對策。當地層損失小于6m3 時，可采用同步注漿方式來補充地層損失；當地層損失小于15 m3時，可采用洞內二次注漿方式和地面同步注漿的方式來補充地層損失；當盾構埋深較深時，可單獨采用洞內二次注漿的方式。當地層損失超出15m3 時，通常地層內部的空洞較大，空洞能夠反映到地面并形成顯著的地面塌陷，因此必須進行搶險。施工措施上必須同時使用洞內二次注漿和地面同步注漿的方式來補充地層損失，地面注漿應同時使用單液漿和雙液漿進行加固。采用雙液漿的主要目的是快速填充空洞；單液漿的滲透性好，能夠最大限度地填充空洞，因此需要同時采用這兩種注漿方式來彌補地層損失。