盾构施工总结精选(九篇)

第1篇：盾构施工总结范文

关键词：盾构施工;地层移动;地面沉降

Abstract: There are significant influence the safety of city subway construction on the ground buildings, ground movement caused by ground movement theory, through the experience of shield tunneling, the development process of the ground movement caused a brief discussion.

Key words: shield construction; strata movement; ground subsidence

中图分类号：U231+.1文献标识码：A 文章编号：

1、 盾构法施工的特点

盾构法做为一个综合多项技术的的施工工艺，其施工过程有其独特的地方，盾构法施工的主要内容包括：

（1）在隧道某段的一端建造竖井或基坑做为始发井，将盾构机安装就位。

（2）盾构机从始发井的墙壁预留孔处出发，沿隧道设计轴线，向前方推进。

（3）通过盾构千斤顶将推进中所受到的地层阻力传到盾尾，再通过安装完毕的预制衬砌（管片）传到始发井的后靠壁或反力架上。

盾构机是一个既能能支承地层压力又能在地层中掘进的钢筒型结构，形状多样，如圆形、矩形及其他特制的形状。考虑到安装衬砌的方便，盾构机的直径略大于隧道衬砌的直径，盾构的支撑和开挖土体的装置布置在钢筒的前面，盾构掘进所需的顶进力由钢筒周围的千斤顶提供，盾尾是具有一定空间的壳体结构，隧道管片的安装就在这个空间内完成。随着盾构的不断推进，管片也随之进行安装，为防止土体开挖引起地面的下沉过大，在安装管片期间，需通过注浆管向周围的土体及空隙中进行压力注浆，同时需要通过盾构掘进系统的运输设备将开挖的土体输送出隧道。

在盾构施工期间，盾构从始发井出发后一般需有一段距离作为推进试验阶段，在这期间应做到：

（1）熟悉并熟练掌握盾构的性能和工作状况；

（2）确定适合于当前工程和盾构施工管理的要素；

（3）摸索出盾构施工中地表变形的一般规律。

在试验段的推进中，需要结合地表变形的监测数据等要求，通过对施工参数的不断调整，测试，优化，以达到最佳的施工效果。对于土压平衡式盾构而言，一般选定以下几个施工管理参数：平衡压力，推进速度(千斤顶行程速度)，总推力，刀盘扭矩，出土量，同步注浆及二次注浆压力等。在试验段推进中，结合地表变形量测情况和工程质量、盾构设备的要求，对施工参数反复量测、分析、调整，进一步优化。

盾构法施工前，需要根据地质条件，周边环境，地下水情况，隧道的用途等因素，确定选择何种样式的盾构机械。在截面选择上，也需要考虑截面的力学性能与施工的方便程度，鉴于以上的因素，目前国内使用最广泛的是圆形截面的盾构机。

2.盾构施工引起的地层移动理论

在开挖隧道的过程中，周边土体的应力与位移都会产生一定程度的变化，无论何种施工工艺都将引起地层的移动，使地面产生一定的沉降。在周边环境比较空旷的情况下，这些地面沉降不会得到人们的重视，但是在周边环境复杂的市区，准确的预测隧道开挖引起的地面沉降大小及范围，对保证地面工程安全和确保施工顺利具有重要的意义。

3、盾构施工引起的地层移动的原因

在盾构隧道开挖的过程中，由于土体被挖出后引起隧道周边的土体发生了松动和塌落，其最直接的表现就是地表发生了沉降。受地表沉降的影响，隧道周边地区的建筑物等会产生一定程度的位移与变形，甚至影响建筑物的正常使用。经过理论分析与工程实践经验总结得出，形成地表沉降的主要因素包括：土体损失和被扰动后的土颗粒产生固结沉降。

3.1土体损失

第一类：正常土体损失。此类土体损失排除了操作过程等主观因素的影响，假定操作过程是仔细、认真的，合乎预定的操作规程，没有任何主观的失误。土体损失的原因全部归结于施工现场的地质条件或盾构施工工艺的选择等客观条件。因为在实际施工中无论选用何种类型的盾构机械，地面沉降都不可避免，但这种沉降可以控制在一定的限度范围内。在这种情况下，地面沉降槽体积和地层损失量相等。如果地层分布比较均匀，正常地层损失所引起的地面沉降也是比较均匀的。

第二类：非正常土体层损失。此类土体损失是由于盾构施工过程中的一些主观操作失误而引起的，如盾构施工中的各类参数设置不合理、超挖、注浆不及时等。这类地层损失所引起的地面沉降的特征是在局部会有一定的变化。

第三类：灾害性土体损失。此类土体损失是由于不可预见性的突况引起的，例如盾构开挖面发生突发性急剧流动，引起灾害性的地面沉降。这类情况的发生通常是由于盾构施工中遇到水压大、透水性强的颗粒状土的透镜体或遇到地层中的贮水洞。在软粘土中进行盾构施工时，土体损失所形成的空隙会被周边的土壤及时填满，从而引起地层运动，产生施工沉降(瞬时沉降)，土的应力随之发生变化，从而形成：应变—变形—位移—地面沉降。

3.2固结沉降

固结沉降主要分为主固结沉降和次固结沉降两种，在盾构推进过程中，由于土体被挤压、超挖和盾尾的压浆作用，使地层产生了一定的扰动，隧道周边土层中的地下水产生了正、负超孔隙水压力，主固结沉降是由于超孔隙水压力消散而引起的土层压密引起的沉降，次固结沉降是由于土层位移引起的剪切变形引起的沉降。主固结沉降与土层的厚度有着密切关系，因此，即使隧道埋深较大，施工沉降很小，但主固结沉降的作用也应当引起重视。次固结沉降的过程是一个累积的过程，在软塑和流塑性土层中，由于灵敏度与孔隙比都较大，次固结沉降的过程要持续几个月甚至要几年以上，次固结沉降在总沉降中的比例可达 30%以上。理论上，盾构法隧道施工引起的周边地表沉降总量表达式为：

沉降总量=主固结沉降+次固结沉降+施工沉降(瞬时沉降)

若不考虑次固结沉降，地表总沉降等于土层损失造成的施工沉降与因地层扰动而引起的固结沉降之和。此时位于隧道上方的任一土层的相对沉降值相等，这是由于超孔隙水压力的消散，使得土颗粒向其原来的相对位置移动，在超孔隙水压力全部消散后，土颗粒也就回到其原来的相对位置上。若总沉降中计入次固结沉降的影响，地表总沉降还应加上因地层土体原有结构的破坏引起的蠕变沉降。

4盾构施工引起地层移动的发展过程

4.1前期沉降

初期沉降是指从盾构开挖面距离某测量位置相距一定距离（一般几十米）时开始到盾构机到达观测点之前，在盾构推进前方的土体滑裂面以外产生的沉降。由于初期沉降的量一般较小，而且不是所有的盾构施工工程都会发生的，一般不被人们觉察，据部分实测资料分析，初期沉降与盾构施工所引起的地下水(或孔隙水)的下降有关，同时也与隧道上部岩土体所产生的压缩和固结沉降有关。

4.2开挖面沉降(或隆起)

指从开挖面距观测点极近(几米)时起直到开挖面位于观测点正下方之间所产生的沉降或隆起现象，多由于开挖面的崩塌、盾构机的推力过大等所引起的开挖面土压力失衡所致。这是一种由于土体的应力释放或盾构开挖面的反向土压力、盾构机周围的摩擦力等的作用而产生的地基塑性变形。国际上一般用超载系数 OFS（设计采用的计算荷载与标准荷载的倍比系数）来衡量开挖面土体的稳定性。开挖面的超载系数越大土的自立性就越差，开挖面向盾构方向的位移量或土体损失量也就越大，开挖面的沉降因此而产生。

4.3尾部沉降

尾部沉降是指盾构在通过观测点时产生的地面沉降。因盾壳与土体之间有摩擦阻力存在，就必然会在土体中产生一个滑动面，这时，靠近滑动面的土层中就会存在产生剪切应力的作用，当盾构刚刚通过这些已经受到剪切破坏的土层时，因受剪切而产生的拉应力会使土体向盾尾空隙移动，为了保持盾构前进方向与隧道设计轴线保持一致，在盾构推进过程中必须压缩一部分土体，就使得另一部分的土壤得到松驰，被压缩的土体保证了盾构不会偏离轴线方向，而松驰的土体则会引起地面沉降。

4.4盾尾空隙沉降

它发生在盾尾部通过之后。引起沉降的原因是因为盾构尾部空隙增加使得地表沉陷，隧道周围土层被扰动。在土力学上表现为，土的应力释放，密实度下降。由于衬砌需要有一定的厚度，为了在施工中安装方便，使盾壳内与衬砌间必须留有一定的空隙，一般盾构的外径要比隧道衬砌的外径大 2％，这个空隙称为盾尾空隙，盾尾空隙在充填前，周围土体会向“空隙”移动，从而形成地面沉降。

4.5长期后续沉降

它是指盾构通过后在相当长一段时间内仍延续着的沉降，是一种固结和蠕变残余变形沉降。这类沉降归结于地基土的徐变特性的塑性变形。该阶段的沉降起因是土层的本身性质和隧道周围土体受挠动，它的滞后时间与盾构的种类、地质条件、施工质量等因素有关。

第2篇：盾构施工总结范文

摘 要：土压平衡盾构掘进是软土地区地铁隧道施工的主要方法之一，然而，它在不同的土层中的适应性是不一样的。为研究土压平衡盾构机的盾构施工参数以及刀盘开口率对土层的适应性，在新建立的大型盾构模拟试验平台上，利用直径为 1.8 m 的土压平衡模型盾构机在软土、砂土、砂砾土层中进行了盾构掘进模拟试验。试验平台的监测系统实时采集了盾构推进过程中的各种工作参数，通过分析试验数据，本文尝试对盾构掘进过程中土舱内外土压力的相关关系、刀盘扭矩和推力的变化及其影响因素进行了试验研究，还研究了不同刀盘开口率对盾构总推力和刀盘扭矩的影响规律，研究结果对土压平衡盾构机的设计和施工具有参考意义。

关键词：土压平衡模型盾构；刀盘扭矩；土舱土压力；总推力；刀盘开口率

0 前 言

土压平衡盾构是软土地区地铁隧道施工的主要方法之一，早在1963年上海就开始了软土地层盾构隧道工程试验研究和施工技术研究[1]。现在，盾构法已越来越多地应用于我国的城市地铁隧道、市政公用隧道、水电隧道、铁路隧道和公路隧道的施工建设[2]。盾构法适用的地层包括软土地层、砂土地层以及砂砾土地层等。然而，在不同的地层中盾构的适应性是有明显差异的，所以，针对实际工程进行盾构选型时必须慎重考虑盾构对不同地层的适应性。盾构的地层适应性研究包括多方面的内容，就国内外公开发表的相关研究成果来看，对土压平衡盾构的工作参数如刀盘扭矩、盾构总推力、刀盘开口率等与不同地层适应性之间的关系和规律的研究还不多。文献[3]通过掘进试验研究了DPLEX盾构在各种模拟土层中的适应性。为检验DPLEX盾构开挖机构的性能和切削面支撑等，组装了一台矩形断面（1.03 m×35 m）的试验盾构机开挖四种模拟地层——细砂、压实砂、砾石及夹有大卵石的砾石层。试验研究了盾构在4种模拟地层中的适应性以及所需扭矩的大小。文献[4]试验研究了盾构穿越砂性土层时为改善其地层适应性采用合适的添加剂的施工工艺，在试验数据分析的基础上，对添加剂增加砂性土的塑流性、保水性以及工作面动态土压平衡机理作了较深入的探讨。文献[5]就盾构机扭矩、刀具形状与布置及作用等关键技术方面根据北京地区的工程地质和水文条件研究了北京地区地铁隧道盾构的地层适应性，并提出了该地区的盾构机型和盾构机基本配置的技术要求。文献[6]结合广州地铁二号线某区间隧道盾构施工实际情况，分析了盾构适应性的因素，提出了盾构选型的流程并阐述了刀盘刀具对不同地层的切削机理。文献[7]通过模型试验，对泥浆盾构施工中泥浆维持开挖面稳定的力学机理，开挖面前缘土体的应力变化规律，泥浆压力作用机理及泥皮形态进行了研究，提出了中粗砂地基中临界泥浆压力公式。为适应我国地铁隧道蓬勃发展的需要，研究土压平衡盾构在典型土层中的适应性，本文尝试在我国新建立的大型多功能盾构掘进模拟试验平台上（见图1）[8]，对土压平衡盾构的地层适应性进行了初步的试验研究，试验中选定了上海软土，北京和沈阳的砂性土和砂砾土作为3种典型地层并在大型土箱中模拟这3种土层，通过盾构在粘土、砂土、砂砾地层的模拟掘进试验，研究了刀盘开口率、盾构总推力、刀盘扭矩、土舱内外土压力等主要盾构施工参数的相互关系以及盾构推力和刀盘扭矩的影响因素和变化规律，研究结果可为我国的土压平衡盾构的设计和土压平衡盾构的隧道掘进施工提供参考。

第3篇：盾构施工总结范文

关键词：城市交通隧道 网格盾构 土压盾构 双圆盾构 泥水盾构 沪崇苏越江工程

1 前言 黄浦江从东北至西南流经上海城区，把上海分为浦东、浦西2部分，江面宽500m~700m，主航道水深14m~16m。近10年来，浦东的迅速发展促进了越江交通工程建设，采用大直径盾构建造江底交通隧道已得到广泛的应用。已建隧道5条，在建隧道4条拟建隧道6条。

上海地层为第四纪沉积层，其中0~40m深度内均为软弱地层，主要为粘土、粉质粘土、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土、粉砂土等，这类土颗粒微细、固结度低，具有高容水性、高压缩性、易塑流等特性。在该类地层中进行盾构隧道掘进施工，开挖面稳定和控制周围地层的变形沉降十分困难。

上海地区盾构隧道技术的应用，始于1965年，近40年来，尤其是近10年来，盾构隧道技术广泛用于地铁隧道、越江公路隧道和其它市政公用隧道。本文就上海城市交通隧道盾构施工技术的发展和现状，作一个回顾和综述。

2 网络 挤压盾构掘进技术的开发和隧道工程应用

2.1 Φ5.18m网格挤压盾构及上海地铁试验工程 2.2 打浦路隧道Φ10.2m网格挤压盾构掘进施工 圆隧道外径10m，由8块钢筋混凝土管片拼装而成。管片环宽90cm，厚60cm。管片环向接头采用双排钢螺栓联接。衬砌接缝防水采用环氧树脂。打浦路隧道于1970年底建成通车，至今已运营33年。

2.3 延安东路隧道北线Φ11.3m网格挤压水力出土盾构施工 隧道北线圆形主隧道采用了上海隧道工程公司自行设计研制的φ11.3m网格型水力出土盾构，见图3所示。在密封舱内采用高压水枪冲切开挖面，挤压进网络的土体，搅拌成泥浆后通过泥浆泵接力输送，实现了掘进、出土运输自动化。网格上布有30扇液压闸门，具有调控进土部位、面积和进土量的作用，可辅助盾构纠偏和地面沉降控制。网格板上还布设了20只钢弦式土压计，可随时监测开挖面各部位的土压值变化，实现了信息化施工。盾构最大推力可达1.08×105KN。盾构顺利穿越江中段浅复土层和浦西500m建筑密集区，保护了沿线的主要建筑物和地下管线。

3 土压平衡盾构在城市交通隧道工程的应用和发展

3.1 土压平衡盾构的引进和开发应用

近年来，我国的城市地铁隧道、市政隧道、水电隧道、公路交通隧道已经越来越多地采用全断面隧道掘进机施工，其中用得最多的是土压平衡盾构掘进机。上海、广州、深圳、南京、北京的地铁区间隧道已经采用了31台直径6.14m～6.34m的土压平衡盾构，掘进区间隧道总长度达400km。土压盾构具有机械化程度高、开挖面稳定、掘进速度快、作业安全等优点，在隧道工程中有广泛的发展前景。

土压平衡盾构适用于各种粘性地层、砂性地层、砂砾土层。对于风化岩地层、软土与软岩的混合地层，可采用复合型的土压平衡盾构。在砂性、砂砾、软岩地层采用土压盾构掘进施工，应在土舱、螺旋输送机内以及刀盘上注入润滑泥浆或泡沫，以改良土砂的塑流性能。

3.2 Φ6.34m土压盾构在上海地铁工程中的应用 于2000年开工兴建的上海地铁明4号工程区间隧道仍将使用这10台Φ6.34m土压平衡盾构施工。2001年，向日本三菱重工购置4台Φ6.34m土压平衡盾构，共计14台盾构正在掘进施工。 3.3 双圆形盾构掘进机的引进和应用 3.4 Φ7.64m土压盾构掘进外滩观光隧道

3.4.1 工程概况

上海外滩观光隧道是我国第一条行人过江专用隧道，是一条连接南京路外滩和陆家嘴东方明珠塔的江底隧道，全长646m，隧道内径6.76m。隧道内通行一来一往2条观光车轨道。 隧道衬砌环由6块钢筋混凝土管片拼装而成，管片设计强度C50，抗渗等级S8，环宽120cm，厚35cm。管片接缝防水采用EPDM多孔橡胶止水带，管片背面涂防水层。

3.4.2 φ7.65m土压平衡盾构掘进施工

隧道掘进采用φ7.65m土压平衡盾构，见图9所示。盾构大刀盘切削土体，为幅条式结构。盾构长8.935m，中间有较接装置，易于纠偏施工。盾构最大推力5.2×104KN。盾构密闭舱内充满切削土砂，通过直径900mm的螺双输送机排土，通过推进速度、螺旋机转速、排土量来控制密闭舱土压，使之与开挖面水压力平衡。盾构掘进速度为0～4cm/min。

盾构于1998年11月始发推进，隧道纵坡达4.8%，；平曲线最小半径为400m，均为国内越江盾构隧道之最。盾构初推段100m内进行了土体变形、土应力、孔隙水压的监测，反馈盾构施工，调整盾构施工参数，控制施工轴线和地表沉降。盾构掘进的平均速度达8m/d，646m隧道共花费3个月的时间完成，工程质量优良。

3.5 3.8m×3.8m矩形土压盾构掘进地铁过街人行地道

常用的盾构隧道掘进机为圆形，主要是圆形结构受力合理，圆形掘进机施工摩阻力小，即使机头旋转也 影响 小。但是圆形隧道往往断面空间利用率低，尤其在人行地道和在行隧道工程中，矩形、椭圆型、马蹄形、双圆形和多圆形断面更为合理。日本80年代开发 应用 了矩形隧道，在90年代开发应用了任意截面盾构和多圆盾构，并完成了多项人行隧道、公路隧道、铁路隧道、地铁隧道、排水隧道、市政共同沟隧道等，使异形盾构技术日益成熟，异形断面隧道工程日益增多。

4 大直径泥水加压盾构掘进越江公路隧道施工 1995年，为 发展 浦东建设需要，上海延安东路隧道南线开工建设，为缩短工期和保护隧道沿线建筑物的需求，引进日本三菱重工制造的Φ11.22m泥水加压盾构。盾构本体示意见图11。 上海大连路隧道全长2565m，为2来2去的两条双车道隧道，工程总投资16.55亿元。工程于2001年5月25日开工，合同工期28个月。隧道平、剖面见图12所示。

泥水加压盾构的泥水输送和泥水处理是盾构施工的重要组成部分，公司自选研究设计制造了适应上海软土地层的泥水分离系统，见图14所示。

盾构进出洞土体加固全部采用冻结法。 大连路隧道于2003年9月建成通车，总工期仅28个月，是上海越江公路隧道建设周期最短的。

4.3 上海越江 交通 工程的发展 2003年6月，翔殷路隧道工程开工建设，为2条2车道隧道，隧道全长2597m，隧道外径11.36m，内径10.2m，是 目前 车道最宽的盾构隧道，设计车速可达80km/h。

正在设计中的越江隧道有军工路隧道和上中路隧道(中环线配套工程)，正在规划中的越江隧道有长江西路、新建路、人民路、耀华路等4处。

5 结语

上海城市交通隧道工程的发展提高了盾构隧道技术的水平。从最初的网格挤压盾构，发展到目前的土压平衡盾构和泥水加压盾构，盾构机向机械化、自动化、信息化发展，掘进速度快，盾构开挖面稳定，地面沉降控制好，环境影响小。盾构衬砌不断改进和优化。盾构与隧道技术正在向大深度、大直径、长距离掘进发展。双圆隧道、矩形隧道技术也得到应用。随着上海城市交通隧道工程建设的不断发展，盾构隧道技术水平将进一步的发展和提高。

第4篇：盾构施工总结范文

[关键词]盾构隧道；穿越；建筑物

文章编号：2095-4085（2015）07-0089-02

1.工程概况

合肥地铁1号线望湖城站盾构区间施工起讫里程为Kll+009.799～K14+152.612，含葛大店站和望湖城站两座车站，总建筑面积26037.85m2；太湖路站～水阳江路站～葛大店站～望湖城站三个区间，区间掘进总长度5453.826m。

2.工程重点、难点及相应对策分析

2.1工程的重点和难点

围绕盾构穿越建（构）筑物的工程特点，依据工程质量、安全等要求，对施工难点、重点进行排查，具体有：

（1）房屋不均匀沉降引起倾斜、开裂和倒塌的风险；

（2）地表隆陷引起道路塌陷或隆起的风险；

（3）近距离连续侧穿马鞍山路高架桥；

（4）穿越南二环下穿桥（覆土仅4.5m）。

2.2工程相应重点、难点分析对策

（1）房屋不均匀沉降引起倾斜、开裂和倒塌风险高。①盾构掘进前，编制安全专项施工方案、专项监测方案，成立专业测量监控小组，认真细致地完成施工测量和施工监测，及时掌握穿越建筑物沉降、倾斜、开裂等，以信息化施工，确保工程顺利进行。②进行详细的调查和勘查工作。③严格控制盾构掘进的各项参数。④根据设计要求进行区间加固。

（2）地表隆陷引起道路塌陷或隆起的风险。①合理控制盾构掘进参数。②及时进行同步注浆及二次注浆。②盾构施工时控制好姿态，匀速推进，避免推进误差，注意土仓压力的控制。③根据设计要求进行施工监测，及时掌握区间地表沉降变化情况及规律，指导盾构施工。

（3）近距离连续侧穿马鞍山路高架桥桥桩。①桥梁设计单位在桥桩设计时对距离区间隧道3m以内的桥桩大部分外面均已做有钢套筒，且桩底标均已进入中风化层。②盾构施工时控制好姿态，匀速推进，避免推进误差，注意土仓压力的控制，避免对桥桩产生过大的瞬时压力，施工期对桥桩和隧道进行全面的跟踪观测和监测。

（4）穿越南二环下穿桥（覆土仅4.5m）。①施工前，做好调查工作。②加强监测频率。③严格控制盾构掘进的各项参数，保证推进速度、控制好土压，匀速、稳步推进。⑤加强同步注浆、二次注浆的控制。⑥施工前编制好相应的预案，必要时对下穿桥进行封闭施工。

3.施工参数优化

在盾构穿越建（构）筑物之前，做好穿越建（构）筑物的准备阶段，对前期施工的参数设定及地面沉降变化规律进行总结，了解盾构所穿越土层的地质条件，掌握这种地质条件下土压平衡盾构推进施工的方法。

主要采取以下施工措施：

（1）土压力控制：土压力控制应以保持切口前方土体稳定为目标，土压力设定值应以土体沉降监测数据为依据，根据监测数据的变化来调节设定值。

（2）同步注浆：主要通过沉降监测数据对注浆量、注浆压力、注浆位置进行调整，优化同步注浆参数，控制好土体后期沉降。

（3）推进速度：控制推进速度，保证匀速推进施上。

（4）成果分析：结合土体沉降监测数据及盾构施工参数数据，分析本段区间土体沉降变化规律，掌握盾构穿越建（构）筑物的各项施工参数。

4.穿越段施工技术措施

穿越段分阶段控制

4.1穿越前50m：穿越模拟阶段

①穿越前，有针对性的对作业班组进行交底，让每个作业人员了解建（构）筑物所处里程、地面位置、类型、结构等相关情况及控制重点，明确盾构穿越时的各项施工参数。

②盾构掘进至建（构）筑物前50米时，需对刀盘、盾尾密封、螺旋输送机、铰接、密封油脂系统、注浆系统等进行一次全面的检查、维修。

③及时对盾构机的掘进姿态进行纠偏调整，控制在±20mm以内。

④穿越前30米的地段作为过渡模拟段，完全模拟在建（构）筑物地面下推进时的盾构操作要求进行推进，加强土体变形观测，检验预定情况的施工掘进参数引起的地层变形程度是否能够达到预期的目标。

⑤按照设计要求，对穿越段建（构）筑物进行施工监测，增加监测频率（1次/d）。

⑥通过连续监测，盾构通过地段地表稳定后变化量（与初始值比较）最小时的最优盾构掘进参数。

⑦根据前期施工总结，掌握每车渣土装满时所对应的千斤顶行程，从过程中严格控制隧道超挖及欠挖，使实际出土量控制在理论值的98%～100%。

⑧严格控制同步注浆配合比，确保浆液质量。根据前期施工总结，确定合理的注浆量及注浆压力，严格控制注浆质量。

⑨采取合理措施防止盾尾漏浆现象：

a.加大盾尾油脂的注入量

b.合理控制盾尾间隙

c.漏浆情况比较严重时，可在管片外弧面加贴海绵条

⑩根据地面沉降情况，及时进行二次补浆。

4.2穿越阶段

①穿越段严格采用模拟段施工参数进行施工，项目部安排专职人员对施工参数进行严格监控，对施工过程进行记录。

②成立穿越段领导小组，对施工过程中出现的异常情况进行分析处理，确保施工安全。

③根据设计要求，进行施工监测，及时反馈监测数据以指导施工。

④根据监测数据分析，对沉降量过大处进行二次补浆，若该处监测数据持续变大时，应按照设计图纸对建（构）筑物进行应急加固处理。

4.3穿越后30m阶段

盾构顺利穿越建（构）筑物后，对建（构）筑物段继续进行监测，根据监测数据分析，对沉降量过大处进行二次补浆，若该处监测数据持续变大时，应按照设计图纸对建（构）筑物进行应急加固处理。

第5篇：盾构施工总结范文

关键词:盾构施工,土体扰动,地层移动,神经网络

引言

利用神经网络较强的非线性映射能力和实测资料,来对高度复杂和高度非线性的变形量进行直接建模,因而具有很强的客观性和适应性。文中采用人工神经网络技术进行了地表沉降的理论预测,并应用于南京市地下铁道1号线的工程实践,获得了一些有益的认识。

1 盾构施工的地表变形机理

盾构推进过程中产生地面变形沉降的根本原因是施工对周围土体的扰动(徐永福,1999)[1]。盾构推进过程中产生的地面变形由以下五个部分组成:

1)盾构到达前的地面变形(δ1):盾构推进对前方土体产生挤压变形,δ1主要是由于土体受挤压其有效应力增加而引起的。

2)盾构到达时的地面变形(δ2):δ2是由于盾构推进引起土体应力状态改变而产生的变形。broms和bennermark提出了用超载系数n来表示δ2,超载系数n拟定为

n=(σ0-p)/cu(1)

其中,σ0为沿盾构轴线原位土体的上覆应力(包括超载应力);p为开挖面上的支撑力;cu为土体的不排水抗剪强度。clough和schmidt提出了用上述n值估算粘土地层中开挖面上的地层损失δv的方法:

δv=2v0cu[(1+μ)/e]exp(n-1)(2)

其中,v0为盾构的理论排土体积;e为土体弹性模量;μ为泊松比。对于低塑性粘土,e=(500～1500)cu。n≥1时,δv=mv0exp(n-1);n<1时,δv=mnv0,而m=2cu(1+μ)/e=0.002～0.006。

2) 盾构通过时的地面变形(δ3):盾构外壳与土层间会形成剪切滑动面,剪切滑动面附近的土层内产生剪切应力,剪切应力引起地表变形δ3。推进速度越快,剪切应力越大,地表位移δ3也越大。

3) 盾构通过后的瞬时地面变形(δ4):δ4主要由建筑空隙造成,建筑空隙是由于管片拼装后与盾构外壳之间形成空隙以及盾构偏移隧道轴线引起的空隙之总和。如果土体不产生压缩和松弛,建筑空隙的体积即等于地面沉降槽的体积,适时注浆能有效地减小建筑空隙,因而减小地面变形δ4。注浆的填充率等于注浆体积与建筑空隙之比。

4)地表后期固结变形(δ5):后期固结变形是由于盾构推进对周围土体扰动引起的,前面四种变形可以通过选择施工机械和施工参数加以控制,但无论什么样的机械和施工参数,盾构推进总会在一定程度上扰动土体,因此,后期固结变形δ5会或多或少地存在,是无法消除的。地面后期固结变形多数只占地面总变形量的较小部分,大约占总变形量的5%～30%。地面后期固结变形与地面即时变形量(∑δi)有很好的对应关系,地面即时变形越大,周围土体的扰动程度越大,地面后期固结变形也越大。

2 地层移动及地表沉降量预测的研究现状

在盾构施工过程中地层移动的预测方面,国内外都进行了大量数值模拟研究,其主要方法有:有限单元法[2,3]、边界元法[4]、半解析元方法[5,6]等。此外,周文波以上海地区软土隧道施工经验为基础,编制了盾构法隧道施工对周围环境影响和防治的专家系统,用于地面沉降研究[7];李建华则采用模糊—随机理论以预测盾构施工引起的地层移动,基于随机场理论、随机有限元、模糊概率测度和数理统计方法,对软土盾构隧道工程中的地层移动问题进行了较深入的探讨[8]。

数值方法在进行地层移动预测研究中遇到的问题是力学参数的选取和本构关系方面的考虑不够符合工程实际,加之计算工作量大,难以在具体工程中采用,而上述专家系统则有获取大量数据以及工程师知识经验上的困难。

作为一种软科学方法的工程应用,人工智能神经网络技术在盾构施工中的应用方面,jingshengshi等利用b—p网络对巴西利亚6.5km盾构隧道的地表沉降进行了预测,分析了该隧道施工的特点后,总结出11款主要的地层移动影响因素[9]。yehfcheng研究了神经网络在盾构隧道自动土压平衡控制中的应用,研制了盾构施工土压力平衡控制的神经网络软件系统,并在台北市一个隧道工程中加以应用检验,取得了很好的效果[10]。

3 盾构施工监测资料分析

本研究在南京地铁1号线区间三山街—张府园进行,该工程位于建邺区内,是南京市重大工程项目之一。上行线起始于地铁三山街车站北端井,终止于地铁张府园站南端头井。下行线在三山街盾构调头,向张府园推进,上下行线隧道间设置联络通道。

该区间隧道由外径6200mm,内径5500mm的预制钢筋混凝土衬砌组成,环宽1000mm,厚度350mm,每环由拱底块(d)一块,标准块(b)二块,邻接块(l1、l2)二块,封顶块(f3)一块拼装而成。本区间隧道采用德国公司生产的土压平衡式盾构掘进机施工,其外径6390mm,长度8200mm。沿盾构轴线上布置了一系列地表沉降监测点,并随时对其进行沉降观测,上行线于2002年4月16日开始推进,推进环数为8环/d,4月16日开始监测地表沉降。

正常情况下,侧向土体挤压扰动范围约在距隧道轴线6m内,6m以外土体出现向隧道方向的位移;正面土体挤压扰动范围约在盾构刀盘前方10m内,严重范围则在刀盘前方约6m内[6]。根据南京地铁1号线三山街—新街口段监测资料,盾构施工对土体的扰动范围约为10m～15m,15m以外的土体几乎不受影响。因此,每个监测点的记录历时都较短,多为10d以下,在建立神经网络预测模型时,必须以盾构机为参照物,同时利用多个测点资料作为网络的输入,并考虑盾构机所在位置的埋深、盾构的施工参数等。预测的内容可以有多种,可预测前方某些点在盾构通过时的沉降,也可预测盾构通过后一定时间内的沉降,还可预测前方某些点的总沉降,这可根据实际需要确定。文中研究的神经网络模型预测了盾构机前方30m及盾构机后方30m正上方的地表沉降。按目前盾构平均每天推进15m,若预测前方5m处地表沉降超过警戒值,及时调整盾构施工参数(推进速度、密封仓压力、千斤顶推力、注浆时间等等),当盾构真正推进到此位置时,实测地表沉降定会减小,从而达到控制变形的目的。

4 盾构施工地层移动的神经网络预测模型

神经网络对训练样本和测试样本的拟合情况如图1,图2所示(图中所示30m处即为当时盾构机所处位置),预测结果如表1所示。从预测结果可知,预测值的最大绝对误差为0.3mm,对应的相对误差为30%,对两个输出y1和y2的平均绝对误差分别为0.1mm和0.15mm,对应平均相对误差分别为9.2%和10%,总体上具有较高的精度。

5 案例分析与认识

人工神经网络在地铁施工建设中对环境的影响及事故隐患预报问题有着广阔的应用前景,目前这方面的应用尚处于启动阶段,文中在这方面作了一些探索和研究工作,取得了较好的预测效果。但还需要进一步开展研究和试验,尤其是隧道上方地表的变形量不仅受盾构施工参数、盾构物理参数、地质环境条件等的影响,还会受其他物理因素的影响(由于资料收集方面的问题,故没有考虑其他因素),如何对相关因素(如土质等情况)进行预处理和考虑,是值得探讨的。

参考文献:

[1]徐永福,孙　钧.隧道盾构掘进施工对周围土体的影响[j].地下工程与隧道,1999(2):9 13.

[2]finnorj,cloughgw.evaluationofsoilresponsetoepbshieldtunneling[j].journalofgeo technicalengineering,as ce,1985,111(2):157 173.

[3]leekm,rowerk.finiteelementmodelingofthethreedi mensionalgrounddeformationduetotunnelinginsoftcohesivesoil:parti methodofanalysis[j].computerandgeo technics,1990,10:87 109.

[4]itot,hisatakek.隧道掘进引起的三维地面沉陷分析[j].隧道译丛,1985(9):46～55.

[5]曾晓清.地铁工程双线隧道平行推进的相互作用及施工力学的研究[d].上海:同济大学,1995.

[6]易宏伟.盾构施工对土体扰动与地层移动影响的研究[d].上海:同济大学,1999.

[7]周文波.盾构法隧道施工对周围环境影响和防治的专家系统[j].地下工程与隧道,1993(4):120 138.

[8]李建华.盾构法隧道施工引起地层移动的随机理论预测[d].上海:同济大学,1995.

第6篇：盾构施工总结范文

【关键词】　土压平衡盾构　并联油缸节点板同步器　壳体　刀盘驱动

一、 前言

盾构法是在地层中修建隧道的一种方法，能适用任何水文地质条件（松软的、坚硬的、有地下水的、无地下水的）下的隧道施工；而施工时又不影响地面交通，对施工地区附近的居民几乎没有振动和噪音的干扰，可控制地面沉降，减小对地下管线、地面构筑物及周围环境的影响，并具有较快的施工进度和较高的工程质量。

根据北京地铁五号线工程的地质报告，盾构主要穿越的是③层粉细砂、④层圆砾和⑤层粘质粉土砂质粉土，因此，决定采用加泥土压平衡式盾构。

二、 加泥土压平衡式盾构设计

在设计盾构的壳体、推进系统、加泥系统、刀盘驱动系统、同步注浆系统、螺旋输送机、管片拼装机、气密舱、管片吊运机构、皮带运输机、盾尾密封、集中润滑系统、液压系统等部件时，充分利用当今世界先进技术，并对壳体、推进系统、加泥系统、刀盘驱动系统、同步注浆系统等的设计有所创新。

1、 设计参数

图1为北京地铁加泥土压平衡式盾构总体结构示意图。

盾构外径660mm；管片外径6000mm，内径5400 mm，宽1500 mm；总推力35000kN；最大切削直径6180 mm；铰接装置的上下、左右转动角度均为±1.5°；刀盘最大扭矩5100 kN·m，转速0~1.623 r/min，液压传动功率630kW；螺旋输送机叶片直径800mm，转速~6 r/min，出土量约82m3/h；管片拼装机自由度为6，转速0~.8 r/min，旋转角度±200°。

2、加泥系统

盾构在砂土、砂砾等砂质土层中推进施工时，由于土体的内聚力小，当含砂量超过某一限度时，土体的塑流性明显变差，进入土仓内的土体因易固结而被压密，进入螺旋输送机内的渣土也因由于大量失水而被压密，导致难于排出。因此，需向土仓和螺旋输送机内注入水、膨润土泥浆或发泡剂等添加材料，通过搅拌后，土体的性能得到改良。于是，设计时要增大土仓容积，使土仓容积达到一环管片开挖量的70％；增加土仓内搅拌棒的数量，使刀盘切削下来进入土仓的土体，能与添加剂充分搅拌，从而改善土体的流动性；通过中心回转接头向刀盘面板注入泥水或泡沫，以润滑刀盘盘面，减小刀盘切削扭矩，增加土体的流动性，设计中采用4台螺杆泵，同时向4个点注入泥水或泡沫等添加剂，不管注入点前的压力大小，都能保证每一个点有泥水或泡沫注入。

3、盾构推进系统

根据盾构壳体与土体之间的摩擦力、盾构刀盘的正面阻力、推进中切口插入土中的阻力、管片与盾尾之间的摩擦力和后方台车的牵引阻力，考虑一定的安全系数，求出盾构所需的总推力为35000kN。而油缸的布置，既要满足盾构所需的总推力，又要避开管片接缝，所以在整环管片圆周内只能有6个点可布置油缸，如果在布置点上采用单个油缸（高压固定在35Ma），那么必须增大油缸的外径，结果是油缸布置的圆直径与管片环的直径不一致。于是，本设计考虑采用并联油缸，即在1个油缸布置点上，有2个油缸并联（共6组），共用个节点板。为解决2个并联油缸的同步问题（每个油缸的伸出速度都有细微的差别），创新设计了并联油缸节点板同步器，利用弹簧在弹性变化范围内的自由变化，使并联油缸同步。把6组油缸分成4个区，每区可分别调压，当在拼装管片时，每组油缸可单独伸缩控制。

4、注浆管的布置

目前，盾构的同步注浆管、盾尾密封注浆管均有一段注浆管依附在盾构的壳体上，分为外置式和内置式两种。外置式即把同步注浆管及盾尾密封注浆管安置在盾壳的外端，在管段外再加保护套，其优点是结构简单，不需要加大盾构的直径，但只适应软土地层，且不能人工清洗管段；内置式则因在壳体板的内侧开槽，安放注浆管，需增加盾壳的板厚，其优点是注浆管在盾壳内，能适应各种地层，且当注浆管堵塞时，能清洗，但其必须增大盾构的直径，即增大了盾尾与管片外径间的间隙，从而增加注浆量和施工成本。

本设计集外置式和内置式的优点，首次设计出采用带预埋管的焊接式壳体（共有4点注浆），即先把盾构壳体板分成4块，再按盾构壳体的长度，制成4条带槽的壳体板（该槽供注浆用），在沟槽的外侧（与土体接触处）用耐磨钢板焊接，在沟槽的内侧开清洗孔，将带槽的壳体板与分成4块的壳体板按要求焊接，成为带预埋管的焊接式壳体，这种布置注浆管的方式，在不增加盾构直径、保证盾构壳体结构强度的前提下，能适应各种不同的土层，并能人工清洗注浆管。

5、刀盘驱动系统

刀盘驱动装置是盾构中最重要的关键部件之一，其成本占盾构制造总成本的40％左右，加工、安装精度要求高，制作难度大，在施工中又不可维修，考虑到盾构在砂土、砂砾等土层中推进施工，所以，要求盾构刀盘驱动设计使用寿命达1万小时以上。刀盘回转轴承由德国专业公司根据设计制造，采用内齿式三排圆柱滚子组合转盘轴承，能同时承受轴向、径向载荷及倾覆力矩，设计寿命达1.2万小时，刀盘驱动极限扭矩达5100kN·m，扭矩系数为2.2；采用低速大扭矩油马达直接驱动，简化结构，提高传动效率，保证在其使用寿命内能稳定、可靠工作。

6、刀具形式及切削方式

采用中间梁支承、面板式全断面回转切削方式，刀盘的开口率为35％。

割刀突出刀盘面板100mm，按全断面切削排列；撕裂刀突出刀盘面板150mm，按螺旋式排列；中心刀由多把小割刀组成，按鼻式布置；在刀盘上还布置有圆弧刀和周边保护刀，以保护切削刀盘的最外圈，见图2。

撕裂刀超前割刀50mm，可先于割刀接触土层，并把砂砾层捣松，以利于进土，减少刀具的磨损；在安全条件（加气压）下，可在刀盘仓内对撕裂刀进行换装及检修。

刀盘的中心装有回转接头，回转接头有8路，其中4路为泥水及泡沫管路，向刀盘面板注入泥水或泡沫，以润滑刀盘盘面，其余4路为液压油路，为2把仿形刀的油缸进出油路。

7、铰接装置

本盾构设计成铰接式盾构。将壳体分成前、后两部分，前、后壳体之间通过铰接油缸连接，采用后驱推动方式，在LC控制下，可实现X型和V型铰接，在前壳体偏转时，可以减小推进时产生的分力，以利于盾构转弯，而后壳体仍可保证盾构后壳体与管片环的同轴度，这样既保护盾尾刷免受损坏，又可防止盾构主体挤压管片，致使管片碎裂损环。

铰接密封装置由3道密封圈与集中润滑系统组成，用4个密封圈压板把3道密封圈固定，通过集中润滑系统，定时、定量、定压注入密封油脂，使其保持一定的密封压力，抵御盾构外部土体和泥水的侵入。

三、结束语

针对北京地铁隧道所处的粘性土、砾砂、卵石地层而设计的土压平衡盾构，现正在加工制造中，其性能可达到同类进口盾构的技术水平，而成本仅为进口盾构的一半，将可与进口盾构争夺建设市场。

参考文献

1、《北京地铁五号线工程的地质报告》

2、杜文库、闻和咏.北京地铁五号线盾构试验段工程盾构法施工概述【R】.中德隧道（盾构）技术研讨会资料之四，2002－06

第7篇：盾构施工总结范文

（中铁五局（集团）有限公司电务城通分公司，郑州450000）

摘要：本文介绍了郑州地铁2号线广～新～国区间EPB盾构在全断面富水粉细砂层中掘进遇到的一系列困难时，采取的一些相应改进措施与掘进参数调整，最终达到安全下穿重大环境风险的施工成果。

关键词 ：EPB盾构；全断面富水粉细砂层；下穿大直径自来水管；沉降控制

中图分类号：U455.43 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）17-0131-03

作者简介：焦倓然（1986-），男，湖南浏阳人，副总工程师，工程师，研究方向为岩土与城市地下工程；任飞（1983-），男，山东威海人，项目总工程师，工程师，研究方向为地铁盾构施工；邓胜（1987-），男，湖南益阳人，工程部长，助理工程师，研究方向为城市轨道交通工程；曾红（1967-），男，湖南长沙人，项目经理，工程师，研究方向为地铁盾构施工。

0 引言

随着城市化进程的不断加快，城市地面交通压力剧增，发展城市地下轨道交通成为解决城市地面交通压力的有效解决途径，国内城市轨道交通建设正进入如火如荼的阶段。浅埋暗挖隧道施工方法属于传统工法，要求必须在无水条件下施工，城市大深度、大范围降水会严重影响其施工质量。此外，城市轨道交通的隧道工程开挖断面小，地面情况复杂，受地质条件、结构断面、地形条件等的限制，这种工法始终无法在隧道工程中大规模推广应用。

本文结合城市轨道交通隧道工程特点，提出采用盾构法开挖隧道的施工理念。盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法，地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和注浆填充盾尾与管片衬砌间的间隙等主要作业均在盾构的保护下进行，不仅不影响地面交通，而且适用于各种地质结构，尤其在过江河、过群房（无桩基托换）施工中比浅埋暗挖法更具优越性，并且能保证隧道、地面的安全。

1 工程概况

1.1 工程概况

郑州市轨道交通2号线一期工程01标广播台站至新龙路站盾构区间（以下简称广～新区间）、新龙路站至国基路站盾构区间（以下简称新～国区间）大体呈 “L”形，区间隧道自北向南沿花园路敷设。广～新区间右线隧道全长1401.125m，左线隧道全长1396.480m，区间隧道埋深为10.3m～19.1m。新～国区间左线隧道全长695.149m，右线隧道全长793.950m，区间隧道埋深为9.3m～13.8m。

广～新～国区间采用两台土压平衡盾构机分别进行隧道左右线主体结构施工。左线盾构机采用中铁装备厂制造生产的“中铁8号EPB”，刀盘外径6280mm，刀盘开口率为56%，右线盾构机采用德国海瑞克公司制造生产的“EPB，S-368”，刀盘外径6280mm，刀盘开口率为62%。

广～新、新～国区间左右线需5次下穿总长达853m的DN1400(1991年铺设)、DN1200（1982年铺设）带压砼源水管，沉降控制要求高，如果出现爆管，将中断郑州市白庙水厂唯一黄河供水源，影响郑州市三分之二以上地区居民供水，造成重大社会负面影响。

1.2 工程地质情况及工程水文情况

1.2.1 工程地质情况

根据地质勘察报告，两个区间盾构穿越及上覆土层主要为：1-1杂填土、2-1粉土、2-3细沙、3-2粉质粘土、4-1粉土、4-2粉砂、4-3细沙层。隧道主要穿越2-3细沙、4-2粉砂、4-3细沙层。

1.2.2 工程水文情况

本工程地表水主要来自大气降水。

地下水类型为第四系潜水。4-2粉砂及4-3细砂为主要含水层，4-2粉砂及4-3细砂粘粒含量较低，富水性强，透水性好。

2 问题的产生、原因分析及解决方向

2.1 盾构穿越全断面砂层问题汇总及原因分析

盾构在较大埋深、高地下水、全断面粉细砂地层中的掘进施工容易产生的问题有：

①盾构出渣性状波动剧烈，出渣不连续；

②同步注浆易堵管、无法保证注浆量；

③盾尾发生漏水、漏沙、漏浆；

④盾构刀盘扭矩波动剧烈，盾构施工不连续；

⑤盾构土仓压力波动剧烈，导致掌子面容易失稳；

⑥地层自稳性极差。

通过以上问题的汇总及分析，推测出导致以上问题的主要原因有：

①砂性土没有粘聚力，导致在土仓、螺机内的渣土和易性不好，相同螺机转速、螺机后门开口的情况下，渣土流速不稳定、掌子面土压力波动剧烈，不易掌控、刀盘扭矩持续增大，波动频繁；

②砂性土自稳性极差，无法形成塌落拱，导致本应填充同步注浆的盾尾建筑空隙内地层中的砂子填充，地层随即产生沉降；

③砂性土中基本没有粘聚力，地下水的侧压力系数几乎达到0.8，水土压力较大；

④饱和粉细砂层中的砂土液化现象严重，由于刀盘搅动及盾构机推进过程中本身的扰动，导致刀盘前方、盾体上方、盾尾后部的砂土均存在一定程度的液化现象。

2.2 主要解决方法

2.2.1 砂性土没有粘聚力，出渣和易性不好，出渣及刀盘扭矩不稳定

主要解决措施有：

采用以膨润土为主，泡沫为辅的渣土改良方案，利用充分发酵后的钠基膨润土悬浊液的粘性及渗透性、利用刀盘前方的膨润土泵送蝶阀及刀盘、土仓后壁的搅拌棒，使原状的粉砂、细砂与钠基膨润土充分充分搅拌均匀，人为向原状地层中补充粘粒，提高刀盘前及土仓内渣土的粘聚力、吸收饱和粉细砂中的游离水，从而达到保证渣土流动性、和易性、出渣连续性的效果。

2.2.2 砂土自稳性差，在同步注浆固结之前地层已发生沉降

解决措施为：

①采用双液浆作为同步注浆材料，利用水泥-水玻璃的快速初凝，可以达到在砂层失稳前即已完成填充并具有抵挡砂层继续失稳趋势强度的同步注浆，可以较好地解决砂层在同步注浆时及同步注浆后砂层持续沉降无法控制的问题。但是由于本工程所采用的“中铁8号”EPB盾构机不具备采用双液浆进行同步注浆的条件，所以此方向无法继续实验与研究，仅能作为是供参考。

②低干缩性、高泵送性的同步注浆材料目前主要采用“厚浆”，即：塌落度在180mm以下，稠度在10～13cm之间的惰性浆液，其主要组成材料为粉煤灰、中砂、水及外加剂。

③地下水侧压力数大，地下水压大。

主要解决措施有：

渣土改良方案采用膨润土，利用充分发酵后的钠基膨润土悬浊液的粘性及渗透性、利用刀盘前方的膨润土泵送蝶阀及刀盘、土仓后壁的搅拌棒，使原状的粉砂、细砂与钠基膨润土充分充分搅拌均匀，人为向原状地层中补充粘粒，提高刀盘前及土仓内渣土的粘聚力、吸收饱和粉细砂中的游离水，起到一定的隔水作用，人为降低土层中地下水的侧压力系数，降低地下水压力；通过“类粘性土”在螺机内的堆积，形成土塞，可以有效地、显著地降低螺机发生喷涌的可能性；在盾构推进过程中，在以郎肯土压力为理论水土合算计算出的理论土压力的基础上，增加0.2bar作为预备土压力，保证盾构在掘进过程中的土仓压力高于地层土压力，保证盾构刀盘通过前、盾体通过时的地层不发生沉降。

3 具体施工改进措施及实施过程与效果

3.1 土仓及刀盘前改进措施

3.1.1 掘进参数改进

采用高土压、高刀盘扭矩、大贯入度、低螺机转速的盾构掘进参数系统，以控制出土量及保证施工连续性为盾构参数的设置原则。以理论计算土压基础上再增加0.1～0.2bar左右的土压力为土仓压力设定值。以渣土松散系数1.2左右来控制出土量（包括泵送进入土层的膨润土、泡沫等材料），每环出渣量控制在56m3左右。保证螺机转速控制在3r/min左右，通过螺机低转速，来确保出土量的控制的限界以内。

3.1.2 渣土改良方案改进

采用以钠基膨润土+泡沫的渣土改良方案，以钠基膨润土为主，泡沫为辅。膨润土采用质量1∶4配置膨润土悬浊液，并发酵24小时以上，发酵后膨润土粘度控制在20s左右，膨润土按每环12m3左右使用。泡沫采用90～95%压缩空气和3～5%泡沫溶液混合而成，泡沫溶液由3%的泡沫添加剂原液与97%的水混合而成。在必要时可以提高泡沫原液用量，泡沫溶液配比可以达到5%的原液+95%水配置。泡沫原液按照30~50L/环考虑，根据试掘进情况调整。有必要时，采用高分子聚合物进行渣土改良。

3.1.3 出渣性状跟踪及测量

对每一环的出渣性状进行塌落度测量。每环进行两次，取土样不得在渣土车内进行，土样必须取自螺机出口，控制渣土塌落度在180mm~220mm之间。对每一环的渣土温度进行测量。每环进行4次，保证渣土温度在35℃以内。

3.2 盾尾及同步注浆改进措施

3.2.1 同步注浆浆液实验对比情况

区间左线盾构始发段施工采用水泥砂浆进行盾构同步注浆，浆液配比为：细砂：粉煤灰：膨润土：水泥：水=840:380:60:140:380。浆液配置初凝时间为6～8小时，终凝时间为23～25小时；水泥砂浆干缩率为0.8%左右（现场实验室测定，除去表层泌水，准确性有待考证），初凝强度为0.8～1.2MPa左右。

区间左线自277环以后，采用惰性浆液进行盾构同步注浆施工，试验后确定浆液配比为：中粗砂：粉煤灰：熟石灰：钠基膨润土：水：羧基高效减水剂=900∶300∶80∶60∶350∶3。配比实验浆液初凝时间为18小时左右；浆液稠度控制在10～12cm之间；厚浆浆液干缩率为0.05%（现场实验室测定，除去表层泌水，准确性待考证）。

3.2.2 盾尾密封刷改进措施

区间左、右线施工用盾构机均采用三道唇形盾尾密封刷；共布置四个点位、八个油脂注入孔。由于盾尾刷在管片压紧后，实际有效的盾尾油脂腔容积较小。为保证盾尾油脂的泵送性能，项目部在中铁装备厂技术人员的帮助下对盾尾刷进行了部分改造。

①改短盾尾油脂孔处的盾尾刷。

将盾尾油脂注入孔附近的盾尾刷钢丝刷加工成10cm×5cm的矩形开口，保证盾尾刷被管片压紧时不阻碍盾尾油脂均匀顺利的泵入盾尾油脂腔，保证在相同的盾尾油脂注入压力下，能有更多的盾尾油脂充填入盾尾油脂腔。

如图1所示。

②改短第二道整圈盾尾刷的钢丝刷长度。

为保证第一及第二道盾尾油脂腔的油脂饱满程度，避免出现盾尾油脂在油脂腔内出现空腔现象，将第二道盾尾刷的钢丝刷剪短3～5cm。

如图2所示。

3.2.3 二次补浆改进措施

由于采用厚浆作为同步注浆材料，鉴于厚浆凝结时间长的主要原因是因为浆液内没有水泥而采用熟石灰作为胶凝材料，所以，二次补浆的浆液采用水泥单液浆作为补浆材料。每5环进行一次二次补浆，二次补浆以注浆压力为控制标准，注浆压力不高于0.8MPa。

3.2.4 盾尾后施工止水环改进措施

鉴于盾构施工地层为富水粉细砂地层，地层自稳性、成拱性极差，容易发生盾尾一脱出管片既已发生了地层沉降的现象，为保证同步注浆及二次补浆能够顺利注入管片壁后（水土压力过大及盾尾后建筑空隙过小，导致无法注入），每10环进行一次盾尾后30cm注入聚氨酯的止水环施工措施，建立相对稳固的盾尾后方压力环境，保证同步注浆及二次补浆的注浆泵能够顺利的将同步注浆材料及二次补浆材料顺利的打到地层中去。

4 地表及管线沉降数据分析

广～新区间左线隧道下穿DN1200自来水管线期间，据2014年7月22日上午至27日晚监测数据显示：刀盘在到达地表测点下部前该测点累计沉降为2~3mm；盾体通过时累计沉降为6~7mm；盾尾脱出后沉降速率明显降低，累计沉降为12mm左右。盾体通过中根据目前监测数据显示地表沉降规律大致为：刀盘通过前、盾体通过中、盾尾脱出时沉降量减小，地表稳定的周期为30小时左右。

可以判断出，在富水粉细砂地层中的盾构掘进，想在盾构第一阶段沉降时通过保压造成地层一定量的隆起基本不可能实现，沉降发生最剧烈的阶段为第二、第四阶段的沉降，而第五阶段的后续长期沉降基本上没有或者无法测量得出结果。

5 盾构施工情况分析及所取得施工控制体系

通过坚持试验段所取得的实验成果，广～新～国区间左右线前后5次，安全累计下穿长度达853m的DN1400（1991年铺设）、DN1200（1982年铺设）带压砼源水管，累计沉降控制在15mm以内，没有出现爆管情况，保证了郑州市三分之二以上城区居民的日程生产生活用水，取得了郑州市人民及郑州市轨道公司的高度赞赏。

为保证盾构在富水粉细砂地层条件下的安全顺利掘进，特别是在城市这种施工安全与施工效益紧密挂钩的地区，保证施工安全是实现项目盈利的首要前提条件。为了达到这一目标，项目部通过这次成功下穿的经验总结了一套行之有效的盾构施工控制体系：

①保证盾构土仓压力在掘进过程中维持在比理论试算土压力高0.1～0.2bar的压力值，持续、稳定的保压推进；

②每环盾构出土量控制在56方左右，虚方系数控制在1.2左右；

③采用膨润土为主，泡沫为辅的渣土改良方案，每环保证至少注入11方以上的膨润土；

④逐步增大同步注浆压力、增大同步注浆量，保证同步注浆压力控制在3bar左右，同步注浆量控制在6方左右；

⑤严格按照3至5环进行一次水泥单液浆的二次补浆，注浆量控制在2方左右；

⑥采用聚氨酯每10环做一道止水环，保证盾尾密封及盾构同步注浆的填充压力；

⑦实行24小时地表巡视监控制度，确保第一时间得出监测数据指导盾构施工。

在施工控制体系下，通过加强施工全过程管控，盾构法施工取得了显著成效。从经济效益的角度来分析，虽然盾构法的施工成本略高于浅埋暗挖法，但是对于广～新～国区间左右线这样地下水位高的隧道工程来讲，采用浅埋暗挖法必须另外花费大量成本来配置许多辅助措施，所以相比之下，盾构法的工程造价反而更低。具体数据详见表1。

6 结论

采用盾构法施作广～新～国区间左右线隧道工程，突破了浅埋暗挖法所受的地层结构、地址条件等种种限制条件，并且在盾构施工中，通过施工控制解决了盾构出渣性状波动剧烈，出渣不连续；盾尾漏水、漏沙、漏浆等技术问题。此外，盾构施工期间地层稳定，没有出现爆管情况，工序调控得当，工程质量达到了设计要求，因此，建议将盾构法大规模推广应用到城市轨道隧道工程建设中。

参考文献：

[1]张敏.扩展土压平衡盾构在含水地层中的适应性[J].隧道建设，2003（5）：4-6.

[2]张凤祥.盾构隧道[M].人民交通出版社.

[3]北京地铁盾构隧道施工技术规程[S].

第8篇：盾构施工总结范文

关键词：轨道交通，盾构法，地表沉降，监测统计，有限元法

Aanlysis on ground surface subsidence of metropolis tunnel induced by shield construction

Zou Yisong1Jiang Wenbo1Wang Xiaojun2

Chongqing Jiaotong University，Chongqing400074；2.Ningbo institute of Technoiogy zhengjiangUniversity，Ningbo 315100）

Abstract：On the basis of a certain section of tunnel of line No.1 of NingBo Metro, Metro，the analysis is presented on ground surface subsidence induced by shield construction, Comparative analysis of the finite element method to calculate the results and field monitoring results ,and the surface subsidence patterns are summarized ,and they have guiding significance for the follow-up construction for rail transit projects of NingBo.

Keywords：Rail transit, Shield construction, Ground surface subsidence, Monitoring statistics, The finite element method

中图分类号：P135 文献标识码：A

1 绪 论

本文针对宁波轨道交通一号线某区间隧道工程，主要研究因开挖、地层损失，孔隙水压力等原因引起的地表沉降，通过对施工过程中现场监测结果的统计分析，并结合有限元计算结果对比分析，得出盾构法施工引起的地表沉降规律，为后续工程的设计与施工积累经验。

宁波轨道交通一号线某区间隧道为双线隧道，两条线开挖时间间隔较长，相互影响较小，在沉降监测时也就采取单线监测，并选取区段的左线盾构进行研究，隧道线间距为13～15m左右，隧道埋深在10~20m之间。采用两台自有德国海瑞克土压平衡盾构。

2 现场监测结果与分析

2.1 地表沉降测点布设

盾构推进时地表监测点沿线路中心线布设，按每5环布设一个监测点，间隔25环布设一个监测断面，断面范围一般不少于中心线两侧20m,每个监测断面设置8个监测点，间距按离轴线的距离有密而疏，测点间距3~15m。监测点布置图如图1

图1监测点布置图

2.2 地层沉降监测结果分析

2.2.1 纵向地表沉降

监测地表沉降监测结果见图2，对研究区段纵向沉降曲线图分析可得出的结论：

（1）沉降量的大小与隧道的埋深有很强的相关性，在土质条件无明显变化的情况下，隧道埋深加深，盾构开挖对地表的影响会相应减少，沉降量也减少。在里程K8124前，隧道上覆土变化不大，随埋深增加，沉降量由最初的37.69mm减少为11.94，可见隧道埋深对地表沉降影响明显；

图2 地表沉降与土质，土仓压力关系

(2)正确控制盾构掘进参数，适时修正土仓压力，建立有效的土压平衡，可有效控制地层损失、减小地层变位。1在盾构进入区段前段阶段，土仓压力小于0.24MPa，地表沉降量大，随着土仓压力的逐渐增大，沉降量变小。可见，当土仓压力小于0.24MPa时，土仓压力未能与盾构前方地层的开挖面土压力建立平衡，因而造成地层损失大，最大沉降值为37.69mm；在盾构进入地层③1、④1-1交界处时，由于地层条件改变，埋深也在增大，相应的盾构前方地层开挖面土压力增加较多，但土仓压力却保持在0.25MPa不变，因而不能建立起有效的土压平衡，使地层损失加大，地表沉降达到了27.95 mm 以上。而土仓压力在调整到位建立平衡后，沉降最小可减小到11.91mm左右。以上分析可得知，本区间土仓压力一般值可在0.24-0.26MPa之间根据施工的具体情况取得。

2.2.2 横向地表沉降

针对宁波轨道交通一号线某区间，选取其中里程为K8138处的监测断面为代表性断面。由实测结果统计，得出横向地表沉降曲线图如图3-4所示。

横向地表沉降实测结果表明：

（1）沉降量的变化与盾构切面到监测断面间的距离高度相关，盾构在通过过程中和通过后的阶段控制沉降的变化对总沉降的控制至关重要。由图2，盾构推进中对同一监测断面上不同监测点的影响程度不同，但引起的沉降量的变化趋势相同。变化的趋势为，在盾构通过前后影响强烈，在盾构通过断面过程中，由于盾构对掌子面的推力，引起地表隆起，最大隆起量为1.83mm；在盾构远离监测断面达到一定距离后，沉降速率和沉降量的变化趋于平缓。从整个沉降过程来看，盾构通过后的沉降量占整沉降量的比例超过80%，因此盾构通过后是沉降的主要阶段。

图3 累计沉降与距离的关系曲线

（2）盾构到达前对监测断面的影响比盾构通过后小，控制盾尾间隙对沉降的影响也很重要。由图3分析，盾构到达前最大沉降量为2.08mm，通过后，沉降量则经快速增加到16.44mm,然后减缓直至停止沉降。由此可见盾构通过后，除盾构开挖对土层的挠动引起地表沉降外，盾尾脱出的间隙也进一步加大了地表的沉降量，因此要严密控制盾尾脱出过程的沉降变化。盾构影响最剧烈的范围主要在断面通过前后20m之间。

图4 不同断面最终沉降曲线

（3）以最大的沉降包络线分析，盾构掘进主要影响区域在隧道轴线10m 范围内。进程沉降曲线沿线路中心近似对称分布，说明后开挖隧道对已开挖隧道的影响较小。最大沉降发生在隧道中线，在距隧道轴线6.5m范围内，沉降槽体积占总体积的84%，是监测断面的主要沉降范围，

3 地表沉降的实测与计算比较

3.1 地表最大沉降值

地表最大沉降值是施工中最重要的控制因素之一，图5是所模拟的监测断面测点地表沉降曲线；图6为利用MATLAB由peck公式计算得到的沉降槽宽度系数取i=10的沉降曲线。根据计算的结果，盾构掘进引起所研究的监测断面的地表最大沉降值为16.109 mm，实测结果为19.53mm。

图5 横断面沉降曲线

图6 i=10时peck曲线

4 结 论

本文通过对宁波轨道交通一号线某区间隧道盾构施工过程中的地表沉降的现场监测及有限元分析，得出以下几点主要结论：

(1)盾构施工引起的地表沉降的因素有许多，如地层分布情况、土层土体的性质、隧道的埋深等客观因素有关，也与施工方法、技术水平，盾构的选择，盾构参数的控制等主观因素密切相关。其中土层性质，盾构埋深，土仓压力等是主要影响因素。

(2)监测数据统计分析和peck公式计算结果表明，对宁波轨道交通一号线某区间隧道而言，单线隧道开挖的横向影响范围主要在距隧道中线10m左右，而纵向影响范围主要在断面前后20m左右。

(3)对监测结果分析表明，在不同的土质环境情况下，地表沉降有很大的不同，而且，即使在相同的土质情况下，也会因盾构埋深和施工参数（如土仓压力，注浆压力等）的选择不同而产生很大的差异。因此，在盾构法施工时，应加强监测和信息反馈，在土层环境变差时，加大监测的频率并及时调整施工参数和施工方案。

参 考 文 献

1 王敏强，陈胜宏. 盾构推进隧道结构三维非线性有限元仿真[J]. 岩石力学与工程学报，2002，21(2)：228～232

第9篇：盾构施工总结范文

【关键词】盾构法 异型断面 施工

1引言

直接采用盾构法施工或配合盾构法施工异型断面隧道已成为世界各国地下铁道施工的最新技术和前沿之一。如英法海峡隧道渡线室采用盾构通过后矿山法修建，伦敦地铁曾采用铸铁管片拼装渡线室等等。另一方面，由于我国盾构设备能力及设计施工技术经验不足，目前上海、广州、北京、南京、深圳等城市在已建和拟建的地下铁道中，多数情况下均 用明挖法和矿山法施工，盾构法施工仅限于断面型式单一，直径较小的区间隧道。配合盾构法施工异型断面隧道，不管是直接 用盾构施工法或间接地在盾构施工法的基础上进行扩挖都尚未尝试。这种现状严重制约了盾构施工技术在我国的发展和推广。目前施工异型断面可以有两种途径：一是采用扩径盾构法，二是在盾构隧道基础上采用传统方法扩挖。

盾构隧道异型断面一般是在原隧道基础上扩挖修建的，扩挖技术成为施工的关键技术。盾构隧道在下述情况下需要进行地中扩挖：①在平行设置的2个髓道之间建造地铁车站等建筑物。②在地中建造组装扩径盾构的空间和各地下设施的收容空间等。③在地中隧道分岔处或某种角度接合处。地中扩挖的难点是，由于扩挖的施工法、扩挖部结构及隧道接合部的接合法，产生了这部分结构与防水两方面问题，对此必须在设计施工时进行周密的研究。图1是常遇异型断面和扩挖的场合。

图1异型断面及其扩挖

2 扩径盾构法修建异型断面

扩径盾构施工法是刘原有盾构隧道上的部分区间进行直径扩展，以满足修建地铁车站和安装其他设备之需要。扩径盾构的施工过程见图2。施工时，先依次撤除原有部分衬砌和挖去部分围岩，修建能够设置扩径盾构机的空间作为其出发基地。随着衬砌的撤除，原有隧道的结构，作用荷载和应力将发生变化，所以必须在原有隧道开孔部及附近采取加固措施。扩径盾构在撤除衬砌后的空间里组装完成后便可进行掘进，为使推力均匀作用干机休尾部的围岩，需要设置合适的反力支承装置。当尾部围岩抗力不足时，需要采用增加围岩强度的措施，也可设置将推力转移到原有管片上的装置。扩径盾构的施工工艺主要包括：—次盾构掘进，修建一次盾构基地，圆周盾构，圆周盾构掘进，完成扩径盾构出发基地，组装扩径盾构，扩径盾构掘进和完成扩径等。

圈2扩径盾构法

扩径盾构在国外也是一项先进的施工技术，正获得越来越广泛的运用。图3是扩径盾构机及其修建的扩径隧道写真图片。显然，扩径部位是特殊的异型断面，该部位的应力状态非常复杂。表1是扩径盾构施工实例。

图3 扩径盾构及其修建的扩径盾构隧道

扩径盾构需注意以下事项：①盾构机长应尽可能缩短以缩小出发基地的规模。根据原有隧道内的运输，对出发基地内的组装的大小及重量进行分割。②开挖面作业空间的划、会影响盾构开挖作业效率，故需考虑其作业性进行决定，一般需确保30cm以上的最小开挖空间。③配备能够迅速进行扩径管片组装和和原有管片拆卸的装置。由于修建扩径盾构出发基地时，应依次拆除部分衬砌和挖去部分围岩，修建能够设置扩径盾构的空间，这将导致原有隧道的结构作用荷载和应力发生变化．所以除需在原有隧道开孔部及其附近加固隧道外，还需通过测量掌握衬砌应力，在监视围岩状态的同时谨慎施工。

3盾构隧道基础上人工扩挖法修建异型断面

异型断面隧道长度相对盾构施工总长占据很小的比例，为长度相对较短的异型断面区段制造或购买一台扩径盾构机不切合仍处于发展中国家的我国国情，现阶段在我国大量采用扩径盾构法施工尚有一段距离。结合中国国情，在修建需扩挖的异型断面时，宜采用在盾构施工完成后用传统方法进行扩挖的途径。换言之，先采用在全部或部分暗挖区间以盾构法施工先行贯通，在已经形成的区间隧道基础上再用不同方式对车站、渡线室、联络通道等特殊异型断面进行扩挖，这样不仅可大幅缩短建设周期，提高地铁工程的建设质量，确保施工期间的安全，极大地减小对周围环境的影响，而且能通过盾构法的长距离应用，产生规模效益，从总体上较大幅度地降低工程造价。图4是以盾构隧道为拱座基础修建单拱结构的示意图，它的特点是无用盾构修建两侧隧道，在隧道内部模筑混凝土拱座，然后用若干小型盾构修筑上部拱式结构体，在上部结构体的保护下采用人工开挖，此方法是典型的盾构隧道基础上进行人工扩挖修建异型断面的实例之—。

图4 盾构隧道为拱座基础修建单拱结构示意

以两连岛式车站为例，在双线盾构隧道基础上扩挖成站的施工步骤大致为：(a)进行地层加固和超前支护、开挖中导坑并修筑巾墙；(b)超前支护或地层加固、开挖左侧导坑并修左边墙；(c)超前支护或地层加固、开挖左部拱顶上弧并修筑拱部结构(现浇混凝土或装配式)；(d)开挖左洞余下部分并拆除管片；(e)修筑左洞仰拱(现浇混凝土或装配式)；(f)超前支护或地层加固、开挖右侧导坑并修右边墙；(g)超前支护或地层加固、开挖右部拱顶上弧并修筑拱部结构(现浇混凝土或装配式)；(h)开挖右洞余下部分j9拆除管片；(i)修筑右洞仰拱(现浇混凝土或装配式。施工步骤见图5。综上，在盾构法隧道基础上扩挖主要包含以下步骤：地层加固和超前支护，管片拆除，扩挖土体，临时支护，模筑混凝土或管片安装，拆除支护等步骤。一般地中扩挖施工时，都采用敞开开挖面的方法。由于围岩因先行隧道的施工已经松动，应根据需要用辅助施工法等来取得围岩的稳定，然后分步开挖，同时采取适当措施以防止已设隧道或地中结构物的变形。可采用钢制支架或特殊的管片等一边支护围岩，一边慎重进行扩挖。作为特殊的地中扩挖方法，已开发使用的有一种通过管片装置的组合来加宽已设隧道的施工法，侧向扩挖已设隧道的施工法等等。对于联络通道或渡线，异型断面位置应力复杂，需认真考虑接合方式，注意应力恶化区域。

4 盾构法隧道异型断面的主要技术问题

西南交通大学承担了广州地铁3号线异型断面施工技术研究课题，从先期计算分析和以往盾构隧道课题研究成果来看，以下一些技术问题非常重要，值得深入地细化分析:

(1)从施工角度而言，重要的是保证扩挖时围岩的稳定和控制相邻管片应力的恶化，为此，需要重点研究管片拆除前对围岩的超前加固和拆除后扩挖过程中的临时支护技术：包括设置临时支柱，对管片后围岩超前注浆加固处理等措施：其次需要研究运用于异型断面区段的特殊管片型式以及连接异型断面与普通断面的合理连接构件．连接构件要保证异型断面处受力状态合理，外观上符合审美标准等。设计和研制适用于局部扩挖的小型施工机械．保证施工方便和容易操作，例如设计小型盾构机械，可以用于图4顶拱的施工，由于异型断面管片后部围岩异于普通盾构隧道．采用常规壁后注浆方式效果难以保证．所以研究异型断面处壁后注浆的具体方式比较重要：

(2)从设计角度而言，主要需发展针对特殊异型断面型式的结构计算方法和模式。同时要能够全面模拟施工过程隧道的力学行为，即加固，管片拆除．开挖，模筑衬砌或拼装特殊管片等过程。在盾构隧道基础上扩挖的最大不同就是在原基本稳定的围岩和管片系统基础上拆除管片。管片拆除后围岩和相邻管片应力将重分布，紧接着的开挖将再次破坏上一次的应力状态，管片安装后对这一应力状态又将产生新的调整，这些过程对于异型断面的施工安全都极为重要，需要系统的分析计算，找出应力变化和调整的规律，以便施工时采取相应的对策；合理考虑连接部位各种因素的应力应变分析方法，以便能够选择和优化连接构件的几何尺寸和连接方式，研究表明：衬砌连接部位采用搭接代替钢接能显著改善连接部位的应力状态；对需设置立柱的地方，也需要研究立柱和管片的连接方式，在满足其他要求情况下，尽量做成柔性接头，如铰接或弹性较等。

参考文献