盾构施工总结Word下载.docx
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盾构施工前先在隧道的起始端和终结端各建一个工作井，城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井→盾构在始发工作井内安装就位→依靠盾构千斤顶推力（作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上）将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出→盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土（泥）和安装衬砌管片，及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置→盾构进入到达工作井并被拆除。
盾构区间施工程序流程图
2盾构简介
盾构是盾构掘进机的简称，是在钢壳体保护下完成隧道掘进、拼装作业，由主机和后配套组成的机电一体化设备。
盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。
该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时文撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。
挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
盾构机施工主要由稳定开挖面、挖掘及排土、衬砌包括壁后灌浆三大要素组成。
其中开挖面的稳定方法是其工作原理的主要方面，也是区别于硬岩掘进机或比硬岩掘进机复杂的主要方面。
大多数硬岩岩体稳定性较好，不存在开挖面稳定问题。
盾构机种类繁多，根据不同的参照标准有不同的分类方法，根据其适用的土质及工作方式的不同主要分为压缩空气式、泥水式，土压平衡式盾构机等不同类型。
下面以目前使用比较广泛的土压平衡盾构机为例进行说明。
盾构机主机结构示意图
盾构机主机结构立体图
[1]隧道面[2]刀盘[3]挖掘仓[4]耐压防水壁[5]推进千斤顶
[6]螺旋机[7]管片拼装机[8]混凝土管片
3关键节点验收
3
3.1盾构机适应性分析论证及安全评估
（1）盾构设备进场前，施工单位应按照合同要求完成盾构设备适应性自评估，评估报告应至少包括以下内容：
①刀盘型式和刀具布置与地层的适应性评价。
（外置注浆包的由仿形刀）
②同步注浆及二次补浆设备与盾构主体设备和地层的适应性评价。
（具备径向注浆功能）
③泡沫、膨润土等土体改良设备的性能、能力及其适应性评价。
（有泡沫添加装置）
④螺旋输送机的地层适应性评价。
（自动伸缩功能、前后两道闸门能自动关闭）
⑤皮带输送机的相关特性及其适应性评价。
⑥润滑及密封系统的适应性评价。
（被动交接自带紧急密封装置）
⑦推力和刀盘扭矩的地层适应性评价。
⑧盾构主体设备使用年限超过8年或累计已施工隧道长度超过10公里（含）的盾构，盾构设备适应性自评估报告中需明确盾构主轴承及其密封的残余寿命。
（2）施工单位应当对盾构机配置和安全状态进行全面自检，自检合格后，向监理单位提出复检申请。
（3）盾构施工前，建设管理中心应严格按照《天津市城市轨道交通工程盾构机安全评估管理办法（试行）》（津建质安总[2012]114号）的要求，组织设计、施工、监理单位项目负责人、建管中心总工、盾构机生产厂家技术负责人及有关专家（不少于3名）共同对盾构机进行全面评估。
对于更换盾构机型号的，专家对更换后的盾构机进行审查论证，并经过建设管理中心认可。
（4）盾构机安全评估后3个工作日内，建设管理中心应当将盾构机安全评估结果上报市安全质量监督管理总队。
3.2盾构施工方案审查、论证
（1）盾构施工前，施工单位必须严格按照《天津市城市轨道交通工程重点建设环节质量安全管理办法（试行）》和《天津地铁建设工程施工方案审批管理制度》的要求，将盾构施工方案报市科技委组织专家论证。
（2）盾构施工方案主要包括：
盾构吊装拆卸专项方案、盾构始发接收专项方案、盾构穿越风险源专项方案、区间盾构监测方案等。
（3）盾构施工过程中突发重大设备故障，需停机维修或更换重要设备部件，特别是可能导致地下水沙喷涌的作业，施工单位应立即向建设管理中心和监理单位汇报，组织编写专项方案（包括恢复掘进）及应急预案，论证后的方案报监理审批，必要时应组织专家论证。
3.3盾构机调试验收
（1）盾构机下井组装、调试完成后，对盾构机各系统运转性能进行验收。
（2）盾构验收由本标段总监牵头组织，验收组成员按照《天津市城市轨道交通工程盾构机安全评估办法（试行）》的要求，由施工总包单位项目经理、本标段总监、设计负责人、建管中心总工、地铁集团安质室专业管理人员、社会盾构专家（由建管中心邀请）组成，原则上各验收环节验收组成员固定。
3.4盾构开工条件验收
（1）盾构关键环节施工前，施工单位必须严格按照《天津市城市轨道交通工程重点建设环节质量安全管理办法（试行）》和《天津地铁建设工程安全风险管理办法》、《天津地铁建设工程重要环节开工条件验收管理办法》的要求，进行盾构始发、盾构接收、盾构开仓或更换盾尾刷、穿越风险源施工条件的验收。
开工条件验收合格后，方可施工。
（2）施工单位应根据所《盾构法隧道施工强制要求》和《天津地铁建设工程重要环节开工条件验收管理办法》规定的项目内容逐项进行自检自评，自检自评合格后，由施工单位向监理单位提出条件验收申请。
监理单位审核合格后，建设管理中心组织条件验收会，施工、监理、设计单位负责人和市质量安全监察总队参加。
（3）监理单位应当对盾构机性能、盾尾刷、后配套系统（电瓶车运输系统、注浆系等）、导向数据校核输入、洞门加固、洞门探水、监测、洞门止水装置、始发架和接收架测量、洞门注浆封闭、盾构接收前50米、穿越风险源前50米的掘进条件进行验收，并对盾构机姿态和盾构轴线偏差进行复核，建设单位项目负责人签认。
（4）对于车站主体结构未全部完成时，因工期需要就进行盾构始发、接受的，必须满足以下条件：
①有设计单位针对盾构反作用力影响主体结构安全验算，并出具结构安全验算报告。
②接收端车站结构必须完成盾构接收井和盾构接收井相邻两段以上结构底板（长度不少于40米），具备盾构机临时停机位置和停机条件，并经过专家论证。
③其他特殊情况，组织专家论证，一事一议。
3.5盾构百环验收
（1）盾构推进百环后，施工单位必须严格按照《天津地铁建设工程首件验收制度》进行首件验收。
（2）施工单位项目总工组织自检，自检合格后上报监理工程师申请组织首件验收。
（3）首件验收由总监理工程师组织，施工单位项目经理或项目总工、专业监理工程师、设计单位专业负责人、建管中心负责人等参加，必要时可邀请专家。
（4）首件验收应对盾构施工进行总结，将实际施工控制参数与盾构施工方案中设定的施工参数进行比对，制定合理的施工参数，指导后续施工。
4施工工艺
4.1端头加固
为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的建筑物，盾构进出洞前对洞口土体进行加固，为此，盾构掘进始发（到达）井前应对工作井端头一定范围内土体进行加固，对端头井洞门外地基采用三轴搅拌桩加固，并在加固体与地连墙间的间隙采用高压旋喷加固。
经加固的土体应有很好的均质性、自立性、止水性，其无侧限抗压强度qu≥1MPa，渗透系数≤1.0×
10-8cm/sce。
盾构进洞：
加固长度为11m，加固宽度为盾构外径两侧3m及顶底部3m。
盾构出洞：
加固设计图如下：
盾构隧道进出洞加固平面图
盾构隧道进出洞加固纵剖面图
4.1.1水泥搅拌桩施工
4.1.1.1水泥搅拌桩施工工艺
水泥搅拌桩的施工工艺
4.1.1.2水泥搅拌桩施工方法
（1）桩孔布置
采用“柱列式”布置方式，横向咬合25cm，纵向咬合25cm，施工时应先确定隧道中线位置的桩孔，然后由连续墙向后、向左右布置。
（2）就位对中
深层搅拌机移到预定桩位对中，确保稳固。
为保护搅拌柱的垂直度，应注意起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，一般垂直偏差不大于1.5%，为保证桩位准确度,必须使用定位卡,一般垂直偏差不大于10mm。
（3）预搅下沉
搅拌机钻进下沉时，应空载运转，并开动机械冷却循环系统，待正常后方可使搅拌机沿导向架，搅拌下沉。
工作电流不大于额定值。
搅拌机预拌下沉时不用水冲下沉，当遇较硬土层下沉太慢时方可适量冲水，凡经输浆冲水下沉的桩，喷浆前必须将管内的水排清，同时应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。
（4）固化剂浆液拌制
搅拌桩采用42.5#普通硅酸盐水泥，配合比为水泥：
水=1：
1～1：
1.5，固化剂液要严格按规定的配比拌制，制备好的浆液不得离析、不得停置时间较长，超过2小时的浆液应降低标号使用。
浆液到入集料斗时应先筛，以免结块损坏泵体。
（5）第一次喷浆搅拌提升
①启动深层搅拌桩机电机，放松起吊钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌下沉，下沉速度控制在0.3～0.50m/min范围内。
施工时，应严格控制下沉速度，密切观察动力头工作负荷，其工作电流指数不应大于额定值，以防烧毁电机。
②如遇较硬地层下沉速度过慢时，可以通过中心管压入少量稀浆使土体润湿已满足下沉要求。
搅拌桩注桩采用二次搅拌完成，第一次水泥掺量为20%，第二次水泥掺量为15%。
搅拌头下沉到设计标高后，先上提搅拌头0.2m左右，然后开启灰浆泵，待浆液到达喷浆口时，再按设计确定的提升速度及灰浆泵流量边喷浆、边提升深层搅拌桩机。
搅拌头的提升速度每分钟不得大于50cm。
搅拌机下沉到设计深度后，，待深层搅拌机喷浆提升至设计桩顶标高以上0.5m时，关闭灰浆泵。
在压浆时，前台操作与后台供浆密切配合，联络信号性能明确，后台供浆必须连续，一旦因故停浆，必须立即通知前面。
为防止断桩与缺浆，宜将搅拌机下沉至停浆点0.5m，待恢复供浆时喷浆提升。
如因故停机3小时，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路清洗。
（6）重复搅下沉
深层搅拌机喷浆提升到设计标高上50cm处时，关闭灰浆泵。
为使软土和浆液搅拌均匀，复搅下沉。
（7）第二次喷浆搅拌提升
搅拌头第二次下沉到深度以后，开启灰浆泵。
进行第二次喷浆、提升、搅拌。
搅拌头提升速度每分钟不得大于50cm。
搅拌头提升到设计标高以上50cm处时，关闭灰浆泵，这时集料斗中的浆液应正好排空。
深层水泥搅拌桩的施工顺序见下图。
水泥搅拌桩的施工步骤图
4.1.1.3水泥土搅拌桩质量标准
水泥搅拌桩的质量标准应符合下表的要求。
项目
允许偏差（mm）
检查方法
桩体桩顶位移
10（20）
用尺量检查
桩（墙）体垂直度
0.5H/100
用测量仪或吊线和尺量检查
注：
括号为填筑层遇障碍物时偏差值，H为桩的长度。
成桩28d后，对施工质量检查，按成桩数量的2%~5%进行钻芯取样送检，每根芯样在上、中、下各1∕3范围的中部截取无侧限抗压芯样一块，组成一组。
检验其无侧限抗压强度应不小于1.0MPa，抗渗系数应不大于1×
10-7cm/s。
4.1.1.4施工过程控制
（1）施工过程中对每根桩的定位、桩长、垂直度、水泥用量、水灰比、搅拌及喷浆的连续性、喷浆压力及浆液流量、搅拌提升速度、复搅次数等进行严格的质量控制和跟踪检查；
（2）搅拌桩施工时如遇到人防工程和房屋地基，应挖除所有砖混结构，用粘土分层回填密实，确保桩机行驶轨道平衡、桩机钻进时不倾斜及成桩的垂直度，桩机垂直度不大于1%。
（3）桩与桩的搭接要注意下列事项：
①桩与桩的搭接时间不大于12小时。
②如超过12小时，则在第二根桩施工时增加注浆量20%，同时减慢下沉速度。
③如因相隔时间太长致使第二根桩无法搭接，则在监理工师认可下采取局部补桩或注浆措施。
④施工完后采用轻便触探器、钻取土样等方法对桩身质量进行检验。
检验桩的数量应不少于已完成桩数的2％，且不少于3根。
检验桩位由监理工程师指定。
⑤所有试验、检验报告及时交监理工程师审查。
⑥加固强度达到要求后盾构机方可出洞，否则应采取补加固措施。
4.1.2高压旋喷桩施工
4.1.2.1高压旋喷桩施工工艺
高压旋喷桩的施工工艺
4.1.2.2高压旋喷桩施工方法
（1）桩机就位
钻机安放保持水平，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。
钻杆保持垂直，其倾斜度不得大于0.5%。
钻机与高压注浆泵的距离不宜过远。
钻机钻杆采用钻杆导向架进行定位。
（2）贯入注浆管
注浆管随旋喷桩机钻头一起钻至预定的深度。
在此过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，边射水、边插管，水压力一般不宜超过1MPa。
如压力过高，则易将孔壁射塌。
（3）制备固化剂浆液
制备旋喷桩固化剂浆液时选用42.5级普通硅酸盐水泥作为固化剂，水泥掺量根据加固土的性质及28天单桩无侧限抗压强度不小于1.0MPa的要求，渗透系数小于1×
10-7㎝/s，通过试验确定水泥掺量初步设定为30%。
水泥浆液的水灰比取1：
1～1.5:
1。
水泥储存时间超过3个月重新取样试验，并按其检验结果使用，使用前报监理工程师批准。
在旋喷桩贯入注浆管的同时，后台拌制固化剂浆液（水泥浆），待压浆前将浆液倒入集料斗中。
严格按设计要求配制浆液。
（4）喷射注浆
水泥浆液应在喷注前1小时内搅拌，当喷嘴达到设计高程，喷注开始时送浆液。
在底部旋喷1min,当达到喷射压力及喷浆量后再边旋转边提升。
为防止浆管扭断，钻杆的旋转和提升必须连续不断；
当注浆管不能一次提升完成而需分次拆卸时，拆卸动作要快，卸管后继续喷射的搭接长度不得小于10cm。
旋喷过程中，水泥浆液量不得少于700L/m，并且搅拌时间超过4小时的水泥浆液不得使用。
施工过程中控制冒浆量小于注浆量的20%，超过20%或完全不冒浆时查明原因，采取相应措施。
提升速度可取10～15cm/min。
对需要扩大加固范围或提高强度的部分采取复喷的措施，并使实际桩顶标高高于设计标高0.3～0.5m。
旋喷施工中作好施工记录，记录详细准确，并有监理的签认，作为今后计量的依据。
喷浆注射示意图如下图所示。
三重管喷射注浆示意图
（5）拔管与冲洗
旋喷施工完毕，迅速拔出注浆管，并用清水把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。
通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把注浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。
（6）桩机移位
待旋喷桩机注浆管全部提出地面后，先关闭电机，然后将桩机移至新的桩位。
4.1.2.3质量控制和检验
（1）质量检查内容
1）施工前检查水泥的质量、桩位的准确性、压力表、流量表的指针位置和灵敏度，高压喷射设备的性能等。
2）施工中检查施工参数（压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等）的应用情况及施工程序。
3）施工结束28天后，对施工质量进行检查，内容为桩体强度、平均直径、桩身中心位置和桩体均匀性等。
检验点的数量为施工注浆孔数的2%～5%。
（2）检验方法
高压喷射注浆可采用开挖检验、室内检验、钻孔试验等方法进行检验。
1）开挖检查：
施工完毕，待凝固具有一定强度后，即可开挖直接检验。
由于固结体完全暴露出来，可以全面检查喷射固结体的质量、固结体形状、整体性、均匀性和垂直度。
2）室内检验：
开挖后制作固结体标准试件，进行力学性能试验。
3）钻孔试验：
对固结体钻孔，取岩芯观察判断其固结整体性，就岩芯做室内试验；
钻孔做压力注水和抽水两种渗透试验，测定其抗渗能力；
在固结体中部距旋喷注浆孔中心0.15m～0.2m,每隔一定深度做一个标准贯入N值试验。
（3）检验标准
高压旋喷桩施工质量检验标准见下表。
序号
检查项目
允许偏差或允许值
单位
数值
1
水泥质量
满足设计及规范要求
2
水泥用量
桩体抗压强度及完整性检验
土体28d无侧限抗压强度达到1.0MPa，渗透系数≤1.0×
10-7cm/s
4
钻孔位置
mm
≤20
5
钻孔垂直度
%
≤0．5%
6
孔深
±
200
7
注浆压力
按设计参数指标
8
桩体水平搭接
≥200
9
桩体竖向搭接
≥100
10
桩体直径
≤50
11
桩身中心允许偏差
≤0.2D
4.2盾构组装调试
4.2.1盾构组装调试工艺流程
盾构组装调试工艺流程
4.2.2盾构组装
（1）在盾构机组装开始前，制定详细的盾构组装方案、技术要求、注意事项，并向参加组装的人员进行技术交底和相关技术培训。
（2）组装前准备好组装所需设备、工具、仪器及风水电的供应，保证组装过程的安全顺利进行。
盾构机最大部件重约95t，需用100t拖车运输、500t汽车吊和200t汽车吊机吊装。
（3）盾构机进场前，作好组装场地的准备工作，保证盾构组装井的正常使用。
（4）盾构组装程序流程图
步骤
施工顺序
组装始发架、托架
1、盾构运输到施工场地；
2、组装盾尾、焊接盾尾及盾尾密封刷；
3、组装台车，临时托架吊入井内；
4、洞内铺设轨道。
组装后配台车
1、依次吊入第五、四、三、二、一节台车；
2、各个环节吊入井内的台车后移至车站。
组装桥架
1、台车吊入井内的同时对桥架进行组装；
2、桥架吊入井内。
吊装螺旋输送机
1、完成桥架与后配台车的连接；
2、螺旋输送机吊入井内。
吊装中盾
1、螺旋输送机后移；
2、中盾吊入井内。
组装前盾与中盾
1、中盾后移；
2、前盾吊入井内。
组装刀盘
1、前盾与中盾的连接及后移；
2、刀盘吊入井内；
组装管片拼装机、盾尾
1、主机连接及前移；
2、管片拼装机及盾尾的吊入井内及拼装。
组装螺旋输送机
1、螺旋输送机前移；
2、螺旋输送机吊起及组装。
设备连接、安装反力架
1、盾构机设备的连接；
2、反力架吊入井内；
3、安装反力架。
完成组装、准备始发
1、完成组装
2、盾构机调试，准备始发。
4.2.3组装技术及安全措施
（1）盾构组装前制定详细的组装方案与计划，组织有经验的经过技术培训的人员组成组装班组。
（2）组装前必须熟知所组装部件的结构、连接方式及技术要求。
（3）组装工作总体顺序以由后向前、先下后上、先机械后液压再电气为原则。
在拆卸包装时，及时做好标记。
（4）对于机械部件的组装，严格按照设计图纸进行，尤其注意结构及安装尺寸、螺栓紧固扭矩等数据。
（5）液压管线的连接保证清洁，组装过程擦拭油脂须使用绸布。
组装前保证泵、阀等液压件的封堵严密可靠，必要时须进行清洗。
（6）对于高低压设备和电气元件的安装，严格执行制造厂所提供的有关标准和我国电力电气安装的有关规定和标准。
（7）组装过程中注意加强对传感器、仪表、电磁阀等易损部件的保护。
（8）组装工具由专人负责管理，专用工具的使用严格按照操作规程进行。
（9）组装过程中采取可靠措施防止盾尾等大型部件发生变形。
（10）盾构吊装由具有资质的专业队伍负责起吊。
（11）现场施工由生产副经理负责全面组织、协调。
同时，设专职安全管理人员进行安全管理。
（12）每班作业前按起重作业安全操作规程及盾构制造商的组装技术要求进行技术交底，严格按有关规定执行。
（13）组装前必须对所使用设备、工具进行安全检查，杜绝一切安全隐患，保证组装过程的安全顺利进行。
（14）对盾构所有部件的起吊，专人指挥，协调一致，确保操作安全、平稳、可靠，严禁野蛮操作。
（15）组装场内的氧气、乙炔瓶定点存放、专人负责。
4.2.4盾构机调试内容
盾构机调试应包括的主要项目有
（1）刀盘转动情况：
转速、正反转；
（2）刀盘上刀具：
安装牢固性、超挖刀伸缩；
（3）铰接千斤顶的工作情况：
左、右伸缩；
（4）推进千斤顶的工作情况：
伸长和收缩；
（5）管片安装器：
转动、平移、伸缩；
（6）油泵及油压管路；
（7）润滑系统；
（8）冷却系统；
（9）过滤装置；
（10）配电系统；
（11）勘探系统;
（12）操作控制盘上各项开关装置、各种显示仪表及各种故障显示灯的工作情况。
设备总紧急停机调试
检查项目
内容
实测
电源柜-AP00-35S1
总急停，再次接通电源后没有启动
变频柜-025S1,025S2
主控室-36S1
CM1箱-36S1
CR0/CEE箱-36S1
刀盘点动控制盒-36S1
主驱动集中润滑系统
检查油量
VG680540L-600L
启动时泵的压力（启动时压力与油温有关）
1-6Bar
1小时后泵的压力
检查手动模式下的功能
在监视器上显示运行情况
检查自动模式下的功能
刀盘开始动作时自动模式启动
检查互锁：
润滑系统不启动刀盘不能启动；
压力小于1bar刀盘不能启动
是否合格
水冷却系统
电机水冷却连接及循环情况
减速机内的水冷却连接及循环情况
主液压泵站内的水冷却管路连接及循环情况
砂浆泵站的水冷却管路连接及循环情况
空压机内的水冷却管路连接及循环
泡沫回路与水路连接情况
推进系统
检查泵JZ2000,JZ2010的启动
起停是否正常
在监视屏上检查每个分区的压力显示（上、下、左、右）
显示是否正常
监视屏上检查每一分区的行程参数
0-2100mm
推进油缸行程实测与主控室参数对比
是否相符（误差在±
5mm）
单组油缸伸出时间（拼装模式）
≤60s
单组油缸缩回时间（拼装模式）
≤45s
检查各区的可调压力
10bar~350bar
掘进模式下，刀盘停止后不能推进
螺旋机系统
检查泵JZ4100的启动
检查显示器上液压泵的参数
0-60bar
检查顺时针方向的有效旋转（低速）
0-13rpm
检查逆时针方向的有效旋转（低速）
0-5rpm
检查螺旋输送机顺时针方向最高转速
24rpm
螺旋输送机安全门系统
在本地控制面板上给一个开/关命令
升级会员 