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1、西南交通大学成人专科毕业设计（论文）盾构施工技术年级：2023级专科函授班学号：20233551姓乐贾占辉专业：道路桥梁指导教师：王国庆2023年9月院系西南交通大学成人教育学院专业道路桥梁年级年23级专科函授班姓名贾占辉题目：盾构施工技术指导教师评语指导教师章）评阅人评阅人（签章）成绩答辩委员会主任签章）毕业设计（论文）任务书班级2023级专科函授班学生姓名贾占辉学号20233551发题日期：2023年7月15日完毕日期：2023年9月25日题目盾构施工技术1、本论文的目的、意义土压平衡盾构应用过程中会碰到多种各样的地层，其中有代表性的是广州、重庆等地B硬岩及软硬不均地层。不一样地区的地质条
2、件差异很大，对盾构的规定也不一样样，本文结合天津地铁3号线第七协议段盾构工程为实例，论述了小松土压平衡盾构机在地铁盾构隧道施工中B重要内容，并针对施工中碰到的某些详细问题提出了处理措施。论文成果对类似工程具有较iB参照价值，所提出B原则具有一定B学术价值。2、学生应完毕附任务搜集材料，及时与指导老师沟通，理论和实践相结，研究和处理实际施工中所碰到的问题，分析总结施工过程，形成类似工程可借鉴B施工技术。准时按质量地上交论文。3、论文各部分内容及时间分派：（共10周）第一部份论文B构思选题1（周）第二部份论文提纲2（周）第三部份撰写草稿4（周）第四部份送审、改稿1（周）第五部份定稿1（周）评阅及答
3、辩1（周）备注指导教师：年月日审批人：年月日摘要土压平衡盾构应用过程中会碰到多种各样的地层，其中有代表性的是广州、重庆等地日勺硬岩及软硬不均地层，北京、成都、沈阳B砂卵石地层，深圳0漂石地层，上海、天津等地日勺淤泥地层，郑州等地的粉质粘土地层、西安B新老黄土及全断面铁板砂层。不一样地区的地质条件差异很大，对盾构的规定也不一样样。本文结合天津地铁3号线第七协议段盾构工程为实例,论述了小松土压平衡盾构机在地铁盾构隧道施工中的重要内容，并针对施工中碰到的某些详细问题提出了处理措施。关键词：地铁盾构隧道目录1.工程概况12盾构机刀具配12.1掘进参数控制12.2同步注浆和二次注浆32.2.1同步注浆3
4、2.2.2二次注浆52.3管片拼装62.3.1管片型号的选择62.3.2拼装环节及措施62.3.3管片安装质保证措施72.3.4管片防水82.3.5管片修补92.3.6常见质问题10103盾构始发与抵达4、施工管理H4.1 人员配置114.2 材料、设备配置H5结束语：126参照文献127作者简介12盾构施工技术1 .工程概况：本标段【吴家窑站昆明路站盾构区间】位于天津市河西区及和平区,线路基本沿气象台路前行,标段盾构区间总长2572.585m,右线里程DK9+778.5DKl1+058.17,右线长链0.465m、区间长度1280.135m0本标段盾构区间为单线双洞圆形区间隧道，在里程右DK
5、lO+321.250位置设防灾联络通道及水泵房一座。盾构区间隧道的建筑限界为5200mm,隧道内净宽为5500mm,管片厚度350mm,宽120Omnu盾构区间隧道衬砌正常段采用预制钢筋混凝土管片；在区间正线隧道与联络通道交界处设四环开口衬砌环特殊管片，隧道开口处衬砌环采用钢-混凝土管片,钢管片间采用板、肋构造。盾构始发接受井端头地层采用双重管高压旋喷加固。平面加固为隧道轮廓外3m,剖面加固范围隧道轮廓外3m,纵向加固区长度为11.08米。2盾构机刀具配置：切削刀78把、63把先行刀、32把周围先行到、刮刀12把,还配置了2把超挖刀和1把中心刀。2 .1掘进参数控制1）、控制刀盘扭矩。根据保护
6、刀具、减少刀具磨损B规定，必须将刀盘扭矩控制在某一容许范围内，而控制扭矩日勺重要依托如下措施： 减小推力：这是最简朴、有效的措施，但同步也会减少掘进速度。 减小刀具的贯入度：即在保持掘进速度基本不变的状况下，提高刀盘转速,一般达2.53rm左右。当刀盘扭矩过大时可以减少刀盘的J贯入度。 适量的添加土壤改良剂，一般小松盾构常见B改良剂有泡沫剂、膨润土和水。其中水比较常用2）掘进速度控制推进速度日勺快慢直接影响到土舱压力的高下与同步注浆质量的好坏，因此在掘进模式选定的状况下，掘进速度必须与螺旋输送机转速相匹配，并同步兼顾注浆以保证浆液对管片壁后孔隙充足填充，这就规定在整个掘进施工过程中，掘进速度要
7、做到可控，尽量保持匀速、迅速。根据同类地质条件下盾构施工经验，推进速度控制在30-40mmmin为宜。3）出喳量控制出植量根据土舱压力以及地表监测状况适时进行调整，防止多出和堵舱现象时发生，调整可经由控制掘进速度和螺旋输送机转速完毕。4）姿态监控系统盾构姿态监控可通过SLS-T自动导向系统和人工测量复核进行盾构姿态监测。该系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示屏等，可以全天候在盾构机主控室动态显示盾构机目前位置与隧道设计轴线日勺偏差以及趋势。伴随盾构推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位。为保证推进方向的精确可靠，拟每510环进行一次人工测量，以校核自动导向系统的
8、测量数据并复核盾构机日勺位置、姿态，保证盾构掘进方向日勺对日勺。5）姿态调整与控制用于本协议施工的盾构共22个推进油缸，分4组，每组油缸可独立控制推进油压。盾构姿态调整与控制便可通过调整各分区推进油缸压力差来实现盾构掘进方向调整与控制。6）纠偏措施（1）滚动纠偏刀盘切削土体的扭矩重要是由盾构壳体与洞壁之间形成日勺摩擦力矩来平衡，当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时将引起盾构本体的滚动。盾构滚动偏差可通过转换刀回旋转方向来实现。（2）方向纠偏控制盾构机方向的重要措施为调整各分组油缸推力。当盾构机出现下俯时，可加大下侧千斤顶日勺推力，当盾构机出现上仰时，可加大上侧千斤顶0推力来进行纠偏。左右
9、偏向时也是同样的原理，同步还必须考虑到刀盘前面地质原因的影响综合来调整，从而抵达一种比较理想的控制效果。7）方向控制及纠偏注意事项（1）盾构掘进中应严格控制中线平面和高程,将其容许偏差控制在+5Omm以内。（2）在切换刀盘转动方向时，应保留合适B时间间隔，切换速度不适宜过快,切换速度过快也许导致管片受力状态突变，而使管片损坏。（3）根据掌子面地层状况应及时调整掘进参数，调整掘进方向时应设置警戒值为t30mm,当盾构姿态靠近警戒值时就应当实行纠偏程序。（4）蛇行修正及纠偏时应缓慢进行，如修正过程过急，蛇行反而愈加明显。在直线推进的状况下，应选用盾构目前所在位置点与设计线上远方的一点作一直线，然后
10、再以这条线为新的基准进行线形管理。在曲线推进的状况下，应使盾构目前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。（5）推进油缸油压的调整不适宜过快、过大，否则也许导致管片局部破损甚至开裂。（6）盾构始发抵达时方向控制极其重要，应按照始发、抵达掘进的有关技术规定，做好测量定位工作。（7）在刀盘扭矩、土仓压力满足的状况下可以尽量加大推力，以提高掘进速度（8OmInmin以上），加紧工程进度。而在掘进速度较快的J状况下，则要注意控制好盾构机的J姿态、保持土压稳定、同步注浆量。8）常见问题及处理措施（1）、若螺旋输送机被卡住（即扭矩超限），无法正常出渣，可反复伸、缩螺杆并同步正、反转，如低速正转同步伸、缩螺
11、杆，若超限则反转同步伸、缩螺杆,如此反复，基本上都可以脱困。（2）、若启动刀盘时刀盘被卡住，则将部分推进千斤顶收缩，使土压力、刀具贯入度减小即可以转动刀盘。（3）、在非粘性地层，如砂层，若较接千斤顶拉力较大，阐明刀盘0扩孔能力较差，则要检查刀盘日勺边缘刀与否磨损过量而应当更2.2同步注浆和二次注浆2.2.1同步注浆一般与盾构掘进同步进行，通过同步注浆系统及盾尾0外置4根注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙形成日勺同步进行，采用双泵四管路(四注入点)对称同步注浆。表1砂浆施工配合比单位:kg/M水泥(kgm3)膨润土(kgm3)粉煤灰(kgm3)细砂(kgm3)水(kgm3)稠度(cm)容重(g/cm
12、3)9071.54307803401.79该浆液具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和良好的防止地下水浸析的特点。(1)胶凝时间：一般为3IOh,根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的初期强度的地段，可通过现场试验深入调整配比和加入早强剂，深入缩短胶凝时间。(2)固结体强度：一天不不不小于0.2MPa,28天不不不小于2.0MPa。(3)浆液结石率：95%,即固结收缩率5%。(4)浆液稠度：812Cmo(5)浆液稳定性：倾析率(静置沉淀后上浮水体积与总体积之比)不不小于5%o(6)注浆压力：同步注浆时规定在地层中的浆液压力不小
13、于该点的静止水压及土压力之和，做到尽量弥补同步又不产生劈裂。注浆压力过大，管片周围土层将会被浆液扰动而导致后期地层沉降及隧道自身日勺沉降，并易导致跑浆；而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，会使地表变形增大，一般同步注浆压力一般为1.11.2倍的静止土压力，为保证对环向孔隙的有效填充以及设备自身的保护，压力控制在O.25MPaO.35MPa。（7）注浆次序：同步注浆通过管片预留注浆孔在盾构推进B同步压注，在每个注浆孔出口设置压力传感器，以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制，从而实现对管片背后的对称均匀压注。为防止注浆使管片受力不均产生偏压导致管片错位导致错台及破损，同步注浆时
14、对称均匀的注入十分重要。（8）注浆量：同步注浆量理论上是充填盾尾建筑空隙，但同步要考虑盾构推进过程中日勺纠偏、浆液渗透（与地质状况有关）及注浆材料固结收缩等原因。根据本标段日勺地质及线路状况，注浆量一般为理论注浆量日勺1.52.O倍，并应通过地面变形观测来调整，注浆量控制在3.54m（9）注浆速度及时间：同步注浆通过管片预留注浆孔在盾构推进的同步压注，在每个注浆孔出口设置压力传感器，以便对各注浆孔0注浆压力和注浆量进行检测与控制，从而实现对管片背后日勺对称均匀压注。为防止注浆使管片受力不均产生偏压导致管片错位导致错台及破损，同步注浆时对称均匀的注入十分重要。（IO）注浆结束原则：同步注浆采用注
15、浆压力和注浆量双指标控制原则，即当注浆压力到达设定值时，注浆量到达设计值的85%以上时，即可认为到达了质量规定。补强注浆一般状况下则以压力控制，到达设计注浆压力则结束注浆，视注浆效果可再次进行注浆。（ID出现B重要问题：（1）堵管出现堵管的状况，其原因重要是如下几方面：砂浆配比不好，以致砂浆初凝时间太短、砂浆易沉淀离析、砂浆流动性差原材料不好，如砂太粗盾尾浆管回砂长时间停注前未注射膨润土液洗管(2)漏浆重要原因及处理措施：盾尾间隙过大。控制好盾构机姿态，选择合适H管片，以保持良好日勺盾尾间隙尾刷损坏。在管片迎水面垫厚约15cm左右0海绵或者更换尾刷。盾尾油脂注入量不够。加大油脂注入量。2.2.
16、2二次注浆二次注浆一般在管片与岩壁间日勺空隙充填密实性差，致使地表沉降得不到有效控制或管片衬砌出现较严重渗漏日勺状况下实行；同步根据盾构区间设计，通过二次注浆对砂层进行压密处理以及通过浆液日勺渗透固结作用，提高砂层日勺抗液化强度。二次注浆在同步注浆后具有条件时及时进行。(1)注浆材料、浆液配比及性能指数二次注浆采用双液浆作为注浆材料，能对同步注浆起到深入补充和加强作用。同步也是对管片周围B地层起到充填和加固作用。表2双液浆浆液配比表浆液名称水玻璃水灰比稳定剂减水剂A、B液混合体积比双液浆35Be,0.81.02%6%0-1.5%1：1-1：0.3注：水泥采用425#一般硅酸盐水泥。当地下水尤其
17、丰富时，需要对地下水封堵。同步为了及早建立起浆液的高粘度,以便在浆液向空隙中充填aJ同步将地下水疏干(将地下水压入地层深处)，获得最佳充填效果，这时需要将浆液日勺凝胶时间调整至14min,必要时二次注浆可采用水泥-水玻璃双液浆。双液浆日勺初步配比见表2,浆液性能指标如下表3。表3浆液性能指标表性能指标注浆方式稠度(cm)比重(g/cm3)结石率(%)凝胶时间(h)1天抗压(Mpa)28天抗压(Mpa)二次注浆12.513.01.43-1.55970.34.52.3管片拼装2.3.1管片型号的选择一般重要根据盾尾间隙、线路特点、推进千斤顶行程来确定管片型号。选择合适B管片可以有效地调整盾尾间隙，
18、保证盾尾间隙和千斤顶行程比较均匀，有助于管片B受力。若盾尾间隙过小，则也许导致管片难以安装、管片迎水面被盾尾压崩、盾尾尾刷损坏、千斤顶撑靴与管片严重错台导致管片止水条损坏和管片崩缺等问题。2.3.2拼装环节及措施管片安装环节见图1。详细措施如下:（1）管片进场。管片除进行出场质量控制外，还需由专人进行进场管片质量验收。（2）防水材料粘贴。由管片供应组人员进行衬垫、止水条粘贴。以垂直和水平运送系统进行管片运送。（3）安装区清理。清理管片安装区内用J水及硝土等。（4）收油缸。根据管片安装需要收回油缸，以满足安装一块管片为准。（5）管片安装。安装区域的油缸所有收到位后，可进行管片就位、安装。管片安装
19、次序为先拼原则块，然后拼装邻接块，最终安装封顶块，管片安装时由下至上左右对称进行。图1替片专结环节示意困（6）顶伸油缸。管片就位后，将油缸以低油压顶推支撑在管片上。（7）螺栓紧固。每块管片安装就位后，立即进行环纵向螺栓连接，并进行初紧。2.3.3管片安装质量保证措施（1）加强对拼装管片操作人员日勺培训，管片安装机操作人员为纯熟工人。（2）严格检查进场的管片，检查合格的管片方可使用。（3）止水条及软木衬垫粘贴前，应将管片进行彻底清洁，以保证其粘贴稳定牢固。施工现场管片堆放区应有防雨淋设施。（4）下井吊装管片和运送管片时应注意保护管片和止水条，防止损坏。（5）管片安装前应对管片安装区、管片邻接面进
20、行清理，同步还需要对所安装日勺管片进行二次复检，重点对止水条、软木衬垫及管片有无运送破损进行检查，不符合规定的严禁使用。（6）封顶块安装前，应对斜边止水条进行润滑处理以减小摩擦，防止止水条拉断或由于角部止水条严重挤压和拉伸而影响角部防水。（7）严禁非管片安装位置时推进油缸与管片安装位置时推进油缸同步收缩。（8）综合考虑隧道线路规定及盾尾间隙、油缸形成规定。合理进行管片选型,保证管片错缝拼装。（9）管片推出盾尾后要及时进行管片连接螺栓的复紧工作。（10）根据招标文献及有关技术规范，管片的拼装精度见表4。此外，规定管片表面不得出现裂缝、破损、掉角等现象。表4管片拼装精度规定序号项目容许偏差备注1管
21、片成环后，直径变化量须不不小于12mm2相邻环管片间隙1mm3相邻环管片容许高差4mm4管片成环后椭圆度20mm6环缝张开1mm7纵缝张开2mm2. 3.4管片防水有关管片防水分为管片自防水、管片接缝防水、管片外防水、隧道接口防水四类。（1）管片混凝土构造自防水通过采用耐久性好BB高性能混凝土，通过掺加外掺剂提高混凝土的抗渗性，混凝土管片抗渗等级2S10,中等腐蚀性介质的地层中，管片外弧面涂刷外涂环氧聚氨脂防水层，管片混凝土渗透系数W8X10%s,氯离子扩散系数2X10%/s。（2）管片接缝防水.密封垫防水在管片密封垫沟槽内粘贴三元乙丙橡胶弹性密封垫，通过其被压缩挤密来防水。嵌缝防水盾构进出洞
22、25环纵缝整环嵌缝，其他嵌缝范围为：拱底90,拱顶环缝嵌缝范围为45,保证拱底不漏泥砂，凡衬砌变形缝均以高模量聚氨脂密封胶嵌填，其他（除衬砌变形缝外日勺环纵缝）采用氯丁胶乳水泥填充。节点防水采用水膨胀橡胶密封圈作为螺栓孔密封圈，加强螺孔防水；管片角部采用未硫化的丁基橡胶薄片加强角部防水；采用水膨胀橡胶止水圈，加强注浆孔与管片混凝土间的密封防水。（3）管片外防水管片壁后注浆采用通过同步注浆技术及时充填管片与围岩之间日勺空隙，以到达防水及控制地层沉降的效果；根据管片裂缝、接缝渗漏水的状况，运用管片吊装孔强化二次注浆。在中等腐蚀性介质地层中，需在管片外弧面涂刷环氧聚氨脂外防水涂料。（4）隧道接口防水
23、联络通道与盾构管片之间B过渡处理采用自粘式卷材进行封闭，同步在自粘式卷材在钢管片表面收口部位的端部，设置二道水膨胀嵌缝胶。在盾构隧道与联络通道接口处初衬中预埋一圈环向小导管注射，并在初衬和二衬之间设置50环向软式透水管，二衬与管片之间设置缓膨型遇水膨胀缝胶。（5）有关管片防水验收原则及检查措施盾构区间隧道防水等级为二级，顶部不容许滴漏，其他不容许漏水，构造表面可有少许湿渍，隧道漏水量不超过0.1升/平方米/天，同步总湿渍总面积不不小于总防水面积日勺6/1000；任意100平方米隧道内表面上B湿渍不超过4处，单一湿渍日勺最大总面积不不小于02平方米，衬砌接头不容许漏泥沙和滴漏，拱底部分在嵌缝作业
24、后不容许有渗水。漏水量与湿渍的测定措施：用储水坝测一昼夜积聚水的J措施用尺度测量湿渍面积的措施等来测算渗漏量和湿渍面积。2.3.5管片修补尽管在施工过程中采用多种控制措施，但仍不可防止的存在少许渗漏水和管片碎裂B状况，针对渗漏水和管片破损B状况，采用如下B措施：（1）对场地上有轻微缺损日勺管片进行修补，配例如下:丁苯乳胶：水泥：砂：水=1：3：1.5：适量(2)防止隧道下部渗漏水。在拼装过程中，先要清理洁净盾尾盾壳内的杂物,防止密封垫表面沾污、沾泥。(3)如出现贯穿性0裂缝，裂缝宽度NO.2mm的压注亲水性环氧浆液。对的选定布孔位置与深度，避开主筋。(4)环纵缝渗漏水处理。明显漏点处打穿回填注
25、浆孔，压注双液浆，在隧道日勺外部形成环箍。注意压浆位置日勺选择，防止已成环隧道整体变形。对于轻微漏点处则用快硬水泥封缝埋管引水。(5)管片缺角掉边，则将碎裂部分予以凿除后，用双快水泥进行修补，做到边角齐整。2.3.6常见质量问题(1)、管片在拼装前一般要先检查管片与否完好、型号与否对时、缓冲垫和止水条与否贴牢。在拼装过程中一定要注意对止水条时保护，若止水条损坏严重则很也许出现渗漏水日勺质量问题。(2)、千斤顶撑靴正常状况下应当不会同步顶在两块管片B角上，但假如隧道管片发生扭转，则也许会出现这种状况，那么要尤其注意拼管片或掘进时会管片发生崩裂。(3)、管片扭转：假如拼装管片时，盾构机的滚动角较大
26、并且一直朝同一种方向，则也许会发生隧道管片扭转的状况。因此应当通过调整刀盘的旋转方向来减小盾构机在拼装时日勺滚动角。(4)、管片错台：在小半径曲线(本工程最小曲线半径R=350m)线路施工时，因推进千斤顶对管片有环向分力而导致管片环向错台。处理措施是在推进后及时复紧管片连接螺栓约束管片日勺环向位移，或者在拼装时人为地将管片拼成与转弯方向一致的错台。3盾构始发与抵达(1)、抵达前要做好如下工作：校核盾构机姿态及位置，盾构机轴线应较洞门轴线稍微高3cm洞门临时挡土墙凿除盾构机接受平台的铺设洞门环板、压板日勺设置抢险物资设备I付准备(2)、始发时要做好如下工作：盾构机、始发架、反力架的安装、测量定位
27、洞门临时挡土墙凿除洞门环板、压板的设置抢险物资设备B准备4、施工管理4.1人员配置以日本小松土压平衡盾构机为例：(1)、技术管理人员隧道领班工程师兼盾构机操作手1人机电工程师3人(机械、电气、液压各1人)(2)、劳务工人岗位班长兼管片拼装手配合管片拼装双轨梁操作手同步注浆出土兼千斤顶操作电1：机修工合计人数1312113124.2材料、设备配置(1)平常消耗材料主轴承密封油脂、润滑油脂、盾尾密封油脂、发泡剂、隧道照明材料(照明灯、电线、线架)、通信材料、轨道、轨枕、排污水管、编织(2)平常工具、设备电焊机、气割、潜水泵、千斤顶、葫芦、扳手、铁锤.5结束语:在隧道施工的全过程中,通过采用上述措施
28、,保证了设计规定0各项技术指标,对左线隧道起到了很好的加固作用,保障了右线隧道及建筑群的安全。基于以上对现场工作的简介和对监测资料的分析,可以得出如下结论：（1）刀具的选择和推进参数的控制对掘进进速度、轴线偏差、地面沉降以及对机械的损耗起决定性作用。（2）在地铁隧道施工的状况下对该线隧道采用同步注浆和二次注浆加固措施是必要日勺。（3）管片拼装直接影响隧道质量以及隧道端头的安全。应此在施工过程中要严格规定及不定期的检查，保证施工安全。（4）从天津地铁第七协议段（吴昆区间）协议段的顺利出洞经验来看，只要措施合理,地铁隧道的施工也是可行的J,可以为类似隧道的设计和施工提供可靠的J根据。6参照文献1天津地铁3号线第七协议段施工方案2天津地铁3号线第七协议段试掘进施工方案7作者简介贾占辉，1991年5月11日出生，男.2023年初中毕业,2023年下六个月到中遂集团中等专业学校就学机电工程专业，2023年毕业到中遂集团3处天津地铁3号线工作至今。
