1、地下建筑結構主講教師 ： xx第10章 盾構法隧道結構第10章 盾構法隧道結構盾構法 (shield method ) 采用盾構為施工機具，在地層中修建隧道和大型管道的一種暗挖式施工方法。施工時在盾構前端切口環的掩護下開挖土體，在盾尾的掩護下拼裝襯砌（管片或砌塊）。在挖去盾構前面土體后，用盾構千斤頂頂住拼裝好襯砌，將盾構推進到挖去土體空間內，在盾構推進距離達到一環襯砌寬度后，縮回盾構千斤頂活塞桿，然后進行襯砌拼裝，再將開挖面挖至新的進程。如此循環交替，逐步延伸而建成隧道。 第10章 盾構法隧道結構 歷史和發展 用盾構法修建隧道已有 150余年的歷史。最早進行研究的是法國工程師M.I.布律內爾，

2、他由觀察船蛆在船的木頭中鉆洞，并從體內排出一種粘液加固洞穴的現象得到啟發，在1818年開始研究盾構法施工，并于1825年在英國倫敦泰晤士河下，用一個矩形盾構建造世界上第一條水底隧道(寬11.4米、高6.8米)。 在修建過程中遇到很大的困難，兩次被河水淹沒，直至1835年，使用了改良后的盾構，才于1843年完工。其后P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底,用一個直徑2.2米的圓形盾構建造隧道。1847年在英國倫敦地下鐵道城南線施工中，英國人J.H.格雷特黑德第一次在粘土層和含水砂層中采用氣壓盾構法施工，并第一次在襯砌背后壓漿來填補盾尾和襯砌之間的空隙，創造了比較完整的氣壓盾構法施工工藝，為現代化盾

3、構法施工奠定了基礎，促進了盾構法施工的發展。 第10章 盾構法隧道結構 20世紀3040年代，僅美國紐約就采用氣壓盾構法成功地建造了19條水底的道路隧道、地下鐵道隧道、煤氣管道和給水排水管道等。從18971980年，在世界范圍內用盾構法修建的水底道路隧道已有21條。德、日、法、蘇等國把盾構法廣泛使用于地下鐵道和各種大型地下管道的施工。1969年起，在英、日和西歐各國開始發展一種微型盾構施工法，盾構直徑最小的只有1米左右,適用于城市給水排水管道、煤氣管道、電力和通信電纜等管道的施工。 第10章 盾構法隧道結構 中國于第一個五年計劃期間，首先在遼寧阜新煤礦，用直徑 2.6米的手掘式盾構進行了疏水巷

4、道的施工。中國自行設計、制造的盾構，直徑最大為11.26米，最小為3.0米。正在修建的第二條黃浦江水底道路隧道，水下段和部分岸邊深埋段也采用盾構法施工，盾構的千斤頂總推力為108兆牛，采用水力機械開挖掘進。在上海地區用盾構法修建的隧道，除水底道路隧道外，還有地鐵區間隧道、通向河海的排水隧洞和取水管道、街坊的地下通道等。 第10章 盾構法隧道結構 盾構法的優越性 盾構法施工得到廣泛使用，因其具有明顯的優越性；在盾構的掩護下進行開挖和襯砌作業，有足夠的施工安全性；地下施工不影響地面交通,在河底下施工不影響河道通航；施工操作不受氣候條件的影響；產生的振動、噪聲等環境危害較小；對地面建筑物及地下管線的

5、影響較小。 第10章 盾構法隧道結構 盾構隧道適用于軟土地區埋深大的隧道工程， 可穿越江河、湖泊、海底、地面建筑物和地下管線密集區的下部。盾構是這種施工方法中 最主要的施工機具，它是一個既能支撐地層壓力又能在地層中推進的鋼筒結構體隧道掘 進機。目前，盾構法建造的隧道主要用于水底公路隧道、地鐵區間隧道、電力電訊隧道、市政管線隧道和進水排水隧道等地下工程。 第10章 盾構法隧道結構圖10.1 盾構隧道示意圖盾構機圖片附1：武漢長江隧道工程 武漢長江隧道工程位于武漢長江大橋、長江二橋之間，建成后將成為連通武漢市長江兩岸中心城區的過江交通主干道。隧道起于漢口大智路銘新街平交口，止 于武昌友誼大道東側，

6、與規劃的沙湖路銜接。總建筑長度3630米，其中東線隧道長3295米，西線隧道長3303.6米，每線各設2車道，寬7米。并在漢口端設勝利街右進隧道匝道、天津路右出隧道匝道，在武昌端設友誼大道南北方向右進匝道和右出匝道各兩條，疏解交通車流。附1：武漢長江隧道工程 工程概算總投資20.486億。隧道的越江段為兩條各長約2537米的圓形斷面隧道，內徑10米，采用盾構法施工，兩臺盾構機均由武昌工作井始發向漢口方向掘進；兩岸段為雙線矩形斷面，兩端引道段為U形斷面，采用明挖法施工。附1：武漢長江隧道工程 武漢長江隧道于2004年11月開工，預計2008年8月建成通車。工程采用并肩的東線、西線兩臺盾構機，按安

7、全間距分先后從江南向江北掘進。東線的“長江一號”盾構機率先投入使用，進入長達2538米的盾構施工段。 “長江一號”盾構機為高性能復合式泥水平衡盾構機，直徑11.38米、長57米、重1100噸，是目前世界上最先進的隧道掘進機。“長江一號”盾構機將穿越寬約1400米的高水壓、強透水的長江江底地層，最深施工處在水下近60米，施工難度堪稱國內之最。 長江隧道北出口 長江隧道南出口 武漢長江隧道工程開挖現場 掘進中的長江隧道工程 第10章 盾構法隧道結構 盾構法隧道的設計內容基本上可以分為三個階段進行： 第一階段為隧道的方案設計，以確定隧道的線路、線形、埋置深度以及隧道的橫斷面形狀與尺寸等； 第二階段為

8、襯砌結構與構造設計，其中包括管片的分類、厚度、分塊、接頭形式、管片孔洞、螺孔等； 第三階段為管片內力的計算及斷面設計。第10章 盾構法隧道結構 本章主要介紹以下內容：1.盾構的構造、分類與選型及適用范圍；2.盾構隧道襯砌斷面的型式與選型、襯砌分類、襯砌防水；3.盾構施工的準備工作，盾構的推進、隧道襯砌的拼裝及襯砌壁后的壓漿；4.盾構掘進中的輔助施工方法；5.工程實例。第10章 盾構法隧道結構圖10.210.1 盾構的構造、分類和選型10.1.1 盾構的基本構造一盾構的外形和材料1.盾構的外形 盾構的外形就是指盾構的斷面形狀，有圓形、雙圓、三圓、矩形、馬蹄形、半圓形或與隧道斷面相似的特殊形狀等。

9、2.制造盾構的材料 盾構主要用鋼板（單層厚板或多層薄板）制成，鋼板一般用A3鋼。鋼板間連接可采用焊接和鉚接兩種方法，大型盾構考慮到水平運輸和垂直吊裝的困難，可制成分體式，到現場進行就位拼裝，部件的連接一般采用定位銷定位，高強度螺栓聯接，最后焊接成型。10.1 盾構的構造、分類和選型二、盾構的基本構造（一）盾殼 盾構的殼體由切口環、支撐環和盾尾三部分構成，外殼采用鋼板焊接成整體，如圖所示。1.切口環部分它位于盾構的最前端，用于開挖和擋土，施工時切入地層并掩護開挖作業。切口環前端設有刃口，以減少切土時對地層的擾動。切口環的長度主要取決于支撐、開挖方法以及挖土機具和操作人員的工作回旋余地。2.支撐環

10、部分它是盾構的主體，內部裝有千斤頂、舉重臂、真圓保護器等各種設備，它緊接于切口環后，位于盾構的中部，是一個剛性較好的圓環結構。地層土壓力、所以千斤頂的頂力以及切口、盾尾、襯砌拼裝時傳來的施工荷載均由支撐環承擔。 3.盾尾部分盾尾一般由盾構外殼鋼板延長構成，主要用于掩護隧道襯砌的安裝工作。盾尾末端設有密封裝置，以防止水、土及注漿材料從盾尾與襯砌之間進入盾構內。盾尾鋼殼厚度從結構上考慮盡可能減薄，但它除承受土壓力外，遇到糾偏及彎道施工時，還有難以估計的施工荷載，受力復雜，所以其厚度應綜合考慮上述因素。10.1 盾構的構造、分類和選型 （二）推進系統 盾構的推進系統由液壓設備和盾構千斤頂組成。千斤頂

11、數量由設計總推力和千斤頂類型確定，其直徑宜小不宜大，故采用高壓液壓系統提供動力，其位置應均勻地安裝在盾殼支撐環的內周，方向與隧道軸線平行。 （三）正面支撐系統 開挖面支撐系統類型有千斤頂類、刀盤面板類和網格類。此外，采用氣壓法施工時由壓縮空氣提供的壓力也可使開挖面保持穩定。開挖面支撐上常設有土壓計，以監測開挖面土體的穩定性。（四）襯砌拼裝系統 襯砌拼裝系統的主要設備為襯砌拼裝器（俗稱舉重臂）和真圓保持器。襯砌拼裝器是一種專用的機械手，用于鉗住管片并使其平轉、升舉和 旋轉，使管片能按預定的位置就位，并安全、迅速地拼裝成環。一般設置在盾尾或支撐環內，也可安裝在車架上。真圓保持器是使隧道管片保持真圓

12、的裝置。10.1 盾構的構造、分類和選型 （五）液壓系統 液壓系統由高壓油泵、油馬達、油箱、液壓閥及管路等組成，為千斤頂、舉重臂和大刀盤等提供動力。一般油泵和油箱設在盾構后面的車架上。（六）操作系統 操作系統控制盾構掘進機的工作狀態。10.1 盾構的構造、分類和選型10.1.2 盾構的分類和適用范圍 盾構可按開挖方式、擋土方式及其工作加壓的方式分類，如下表所示： 按開挖方式分類按擋土形式分類按工作面加壓方式分類1. 手掘式盾構2. 半機械式盾構3. 機械式盾構1. 開放式2. 密閉式1. 氣壓式2. 泥水加壓式3. 削土加壓式4. 加水式5. 加泥式6. 高濃度泥水加壓式10.1 盾構的構造、

13、分類和選型一、 手掘系統盾構1.手掘式盾構 手掘盾構是最原始的一類盾構，其構造簡單，配備較少，造價低，目前在地質條件較好的工程中仍廣泛使用。盾構頂部有活動前檐以支護上部土體。挖土由人工從上往下進行，每隔23m設一作業平臺，可適應各種復雜地層，開挖面可根據地質條件全部敞開，也可采用正面支撐，隨開挖隨支撐。施工人員可觀察到地層變化情況，遇到樁、孤石等地下障礙物時，比較容易處理，容易進行盾構糾偏，也便于在曲線段施工。10.1 盾構的構造、分類和選型2.擠壓式盾構 擠壓式盾構分為全擠壓及半擠壓兩種，前者將手掘式盾構的開挖工作面用胸板封閉起來，把土層擋在胸板外，沒有水土涌入及土體坍塌的危險，并省去了出土

14、工序。后者在封閉胸板上局部開孔，土體從孔中擠入盾構，裝車外運，省去了人工開挖，勞動條件比手掘式盾構大為改善，效率也成倍提高。擠壓式盾構僅適用于軟弱可塑的粘性土層。10.1 盾構的構造、分類和選型3.網格式盾構 網格式盾構在開挖面裝有鋼制的開口格柵，當盾構向前推進時，土被網格切成條狀，進入盾構后運走，當盾構停止推進時，網格起到擋土的作用，有效地防止開挖面坍塌。這種盾構對土體的擠壓作用比擠壓式小，因而引起的地表變形也小些。網格式盾構只適用于軟弱可塑的粘性土層，當地層含水時，尚需要輔以降水、氣壓等措施。10.1 盾構的構造、分類和選型二、 半機械式盾構 在手掘式盾構正面裝上挖土機械和出土裝置，即成為

15、半機械式盾構。挖土裝置有鏟斗式、切削式和混合式三種形式。鏟土式適用于粘土和砂礫混合層，切削式適用于硬粘土和硬砂土層，混合式適用于自立性較好的土層。如遇土質堅硬可安裝軟巖掘進機的切削頭子。其適用范圍基本上與手掘式盾構一樣。10.1 盾構的構造、分類和選型三、 機械系統盾構1.機械式盾構 在手掘式盾構的切口環部分，安裝與盾構直徑大小相同的旋轉大刀盤，對土體進行全斷面開挖的盾構，稱為機械式盾構。它適用于各類土層，尤其適用于極易坍塌的砂性土層中的長隧道，可連續掘進挖土。由刀盤切削產生的土經過刀盤上的預留槽口進入土艙，提升和流入漏斗后，再通過傳送帶運人出土車。這類盾構有作業環境好、省力、省時、省工、效率

16、高、后續設備多、發生偏差時難糾偏、造價高等特點。10.1 盾構的構造、分類和選型2.泥水加壓盾構 泥水加壓盾構就是在機械式盾構大刀盤后面設置一道隔板，隔板與刀盤之間作為泥水室，在開挖面和泥水室中充滿加壓的泥水，通過加壓作用，保證開挖面土體的穩定。盾構推進時開挖下來的土體進入泥水室，由攪拌裝置進行攪拌，攪拌后的高濃度泥水用流體輸送系統送出地面，把送出的濃泥水進行水土分離，然后把分離后的泥水再送入泥水室，不斷循環使用，其全部工程均由中央控制臺綜合管理，可實現施工自動化。其適用于以砂性土為主的洪積地層，也較適用于以粘性土為主的沖擊地層，但泥水處理費用較高。 10.1 盾構的構造、分類和選型3.土壓平

17、衡盾構 土壓平衡盾構前端有一個全斷面切削刀盤，盾構的中心或下部有長筒形螺旋運輸機的進土口，其出土口在密封艙外。所謂土壓平衡，就是用刀盤切削下來的土，如同壓縮空氣或泥水一樣充滿整個密封艙，并保持一定壓力來平衡開挖面的土壓力。其適用于變形較大的淤泥、軟弱粘土、粘土、粉質粘土、粉砂、粉細砂等土層。10.1 盾構的構造、分類和選型10.1.3 盾構隧道襯砌一、襯砌斷面的形式與選型（一）斷面形式根據隧道的使用要求、施工技術的可能、外圍土層的特性、隧道受力等因素，其斷面一般有圓形、矩形、半圓形、馬蹄形等多種形式，最常用襯砌的斷面形式是圓形。因為圓形隧道襯砌斷面有以下優點：（1） 可以等同地承受各方向的外部

18、壓力。尤其是在飽和含水軟土地層中修建地下隧道，由于頂壓、側壓較為接近、更可顯示出圓形隧道斷面的優越性。（2） 施工中易于盾構推進。（3） 便于管片的制作、拼裝。（4） 盾構即使發生轉動，對斷面的利用也毫無妨礙。10.1 盾構的構造、分類和選型（二） 內部使用限界的確定 隧道內部輪廓的凈尺寸應根據建筑限界或工藝要求并考慮曲線影響及盾構施工偏差和隧道不均勻沉降來決定。對于地鐵，為了確保列車安全運行，凡接近地鐵線路的各種建筑物（隧道襯砌、站臺）及設備、管線，必須與線路保持一定距離。因此，應根據線路上運行的車輛在橫斷面上所占有的一定空間，正確決定內部使用限界。1.車輛限界 車輛限界是在平、直線路上運行

19、中的車輛可能達到的最大運動包跡線，就是車輛在運行中橫斷面的極限位置，車輛任何部分都不得超出這個限界。2.建筑限界 建筑限界是決定隧道內輪廓尺寸的依據，是在車輛限界以外一個形狀類似的限界。任何固定的結構、設備、管線都不得侵入這個限界以內。建筑限界是由車輛限界外增加適量安全間隙來求得的，其值一般為150200mm。10.1 盾構的構造、分類和選型三） 單雙層襯砌的選用 應根據隧道的功能、外圍土層的特點、隧道受力等條件，分別選用單層裝配式襯砌，或在單層裝配式襯砌內再澆筑整體式混凝土、鋼筋混凝土內襯的雙層襯砌。雙層襯砌施工周期長，造價貴，且它的止水效果在很大程度上還是取決于外層襯砌的施工質量、滲漏情況

20、，所以只有當隧道功能有特殊要求時，才選用雙層襯砌。通常在滿足工程使用要求的前提下，應優先選用單層裝配式鋼筋混凝土襯砌。單層預制裝配式鋼筋混凝土襯砌的施工工藝簡單，工程施工周期短，節省投資。10.1 盾構的構造、分類和選型二、襯砌分類1.鑄鐵管片 鑄鐵管片強度高，易鑄成薄壁結構，管片重量輕，搬運安裝方便，管片精度高外形準確，防水性能好。但加工設備要求高，造價大。該管片需翻砂成型后用大型金屬切削機械加工。10.1 盾構的構造、分類和選型圖10.3 鑄鐵管片10.1 盾構的構造、分類和選型2.鋼管片 主要用型鋼或鋼板焊接加工而成，其強度高、延性好、運輸安裝方便，精度稍低于鑄鐵管片。但在施工應力作用下

21、易變形，在地層內也易銹蝕。10.1 盾構的構造、分類和選型3.鋼筋混凝土管片 該種材料制作而成的管片有一定強度，加工制作比較容易，耐腐蝕，造價低，是最常用的管片形式。但較笨重，在運輸、安裝施工工程中易損壞。10.1 盾構的構造、分類和選型圖10.4 鋼筋混凝土管片10.1 盾構的構造、分類和選型4.擠壓混凝土襯砌 這是一類新工藝，盾尾后部設有相連接的滑模臺車，盾構推進時混凝土泵同時向盾尾連續壓注混凝土，形成襯砌，并兼作盾構推進的后座。這類襯砌的施工速度比拼裝襯砌快，防水效果更好，造價也低。10.1 盾構的構造、分類和選型三、襯砌防水（一）襯砌管片自身防水 管片自身防水主要靠提高混凝土抗滲能力和

22、管片制作精度實現。鋼筋混凝土管片的抗滲等級應根據隧道埋深及地下水壓力確定，一般要求達到S4S8，混凝土級配需選用干硬性密實級配，且可摻入塑化劑，調整級配，增加混凝土的和易性，嚴格控制水灰比，一般不大于0.4。澆筑、養護、堆放和運輸中應嚴格執行質量管理。近年來研制成功的滲透型外防水涂料，可用于改善管片混凝土的抗滲性能。10.1 盾構的構造、分類和選型（二） 拼裝接縫防水1. 密封墊防水目前已普遍使用彈性密封橡膠條防水，并以粘結力強、延伸性好、耐久、能適應一定量變形的防水材料嵌縫。彈性密封墊防水條由天然橡膠、合成橡膠等制作，近年來又采用了防水性能好的遇水膨脹橡膠。防水條在管片拼裝前粘貼于接縫面的預

23、留溝槽內。10.1 盾構的構造、分類和選型 2. 嵌縫放水 嵌縫防水作業一般在管片拼裝完成和變形已達到相對穩定時進行。管片內弧面邊緣留有嵌縫槽，嵌縫材料可選用乳膠水泥、環氧樹脂和焦油聚氨酯材料等。最近研制成功的遇水膨脹嵌縫膏是一種較好的嵌縫材料。3. 螺栓孔防水 管片上的螺栓孔也易滲漏水，需要采取措施加以密封。常見的做法是在螺栓上穿上由合成樹脂或合成橡膠類材料制作的圓環形密封墊，然后擰緊螺母，使其充填或覆蓋螺孔壁與螺桿之間的空隙，堵塞漏水通道。10.2 隧道法施工 盾構法施工是在盾構保護下建造隧道的一種施工方法。其特點是掘進地層、出土運輸、襯砌拼裝、接縫防水和盾尾間隙注漿充填等主要作業都在盾構

24、保護下進行，同時需要隨時排除地下水和控制地面沉降，因而盾構法施工是一項施工工藝技術要求高、綜合性強的施工方法。盾構法施工的主要施工程序：（1）建造豎井或基坑，作為盾構施工的工作井；（2）盾構掘進機安裝就位；（3）盾構出洞口處的土體加固處理；（4）初推段盾構掘進施工，即包括推進、出土、運土、襯砌拼裝、盾尾注漿、軸線測量等；（5）盾構掘進機設備轉換，即增加裝有動力、電器、輔助工藝設備的后車駕； （6）隧道連續掘進施工；（7）盾構接收井洞口的土體加固處理；（8）盾構進入接收井，并運出地面。10.2 隧道法施工10.2.1 盾構法施工的準備工作一、 盾構拼裝和拆卸的工作井 在盾構施工段的始端和終端，要

25、建造豎井或基坑，用以進行盾構安裝和拆卸。如果盾構推進線路特別長時，還應設置檢修工作井。這些豎井或基坑都應盡量結合隧道規劃線路上的通風井、設備井、地鐵車站、排水泵房、立體交叉、平面交叉、施工方法轉換處等需要來設置。作為拼裝和拆卸用的豎井，其建筑尺寸應根據盾構裝、拆及施工來確定。盾構拆卸井要滿足起吊、拆卸工作的方便，其要求一般比拼裝稍低，但應考慮留有進行洞門與隧道外徑間空隙充填工作的余地。10.2 隧道法施工二、 盾構基座盾構基座在井內用作安裝及穩妥地擱置盾構，更重要的是通過設在基座上的導軌使盾構在施工前獲得正確的導向。因此，導軌需要根據隧道設計、施工要求定出的平面及高程位置進行測量定位。基座可以

26、采用現澆鋼筋混凝土或鋼結構。導軌一般布置在盾構下部的90o范圍內，由兩根或多根鋼軌組成。基座除受盾構自重外，還應考慮盾構切入地層后，進行糾偏時產生的集中荷載。10.2 隧道法施工三、 盾構進出洞技術 盾構進出洞是盾構法施工的重要環節，涉及到豎井洞門的形式和盾構切口內設備的布置，對地面沉降及隧道的防水都有很大的影響。進出洞問題處理的好，能減少許多后患，保證施工速度和安全。1.盾構進出洞方法a.臨時基坑法b.逐步掘進法c.工作井進出洞法2.臨時封門的構造形式a.鋼結構封門b.磚石或混凝土封門10.2 隧道法施工四、 盾構后座 盾構剛開始掘進時，其推力要靠工作井井壁來承擔。因此，在盾構與井壁之間需要

27、傳力設施，此設施稱為后座。通常采用隧道襯砌管片或專用頂塊與頂撐作后座。后座襯砌與后座井壁之間的空隙，一般采用澆筑低標號混凝土來填平，使盾構推力均勻地傳給后座壁，將來拆除后座襯砌也較方便。當盾構向前掘進達到一定距離，盾構頂力可由隧道襯砌與地層間摩阻力來承擔時，后座即可拆除。10.2 隧道法施工10.2.2 盾構推進一、 盾構開挖方法1.敞開式開挖 手掘式及半機械式盾構均為敞開式開挖。這種方式適用于地質條件好，開挖面在掘進中能維持穩定或在有輔助措施時能維持穩定的情況。其開挖程序一般是從頂部開始逐層向下挖掘。若土質較差，還可以借助支撐千斤頂加撐板對開挖面進行臨時支撐。根據其切口長度，每環可分幾次開挖

28、和推進。2.網格式開挖網格式開挖由網格梁與隔板將開挖面分成許多格子。開挖面的支撐作用時由土的粘聚力和網格厚度范圍內的阻力產生的。當盾構推進時，克服這項阻力，土體就從格子里呈條狀擠出來。要根據土的性質，調節網格的開挖面積。采用網格式開挖時，在所有千斤頂縮回之后，會產生較大的盾構后退現象，導致地表沉降，因此施工時要防止盾構后退。10.2 隧道法施工 3.擠壓式開挖 全擠壓式和局部擠壓式開挖，由于不出土或只部分出土，對土層有較大的擾動，在考慮施工軸線時，應盡量避開地面建筑物。局部擠壓施工時，要嚴格控制出土量，以減少和控制地表變形。全擠壓施工時，盾構把四周一定范圍內的土體擠壓密，由于只有上部有自由面，

29、所以大部分土體被擠向地表，部分則擠向盾尾及盾構下部，建筑空隙自然得到充填。4.機械切削開挖 使用機械式盾構進行開挖，它適用于各類土層，尤其適用于極易坍塌的砂性土層的長隧道，可連續掘進挖土。由旋轉刀盤切削產生的渣土經過刀盤上的預留槽口進入土艙，提升和流入漏斗后，在通過傳送帶運人出土車。目前采用的泥水加壓盾構、土壓平衡盾構是這種開挖方式的典型例子。10.2 隧道法施工 二、 施工管理1.土壓平衡式盾構 土壓平衡式盾構的施工管理是通過排土機構的機械控制方式進行，這種排土機構可以調整排土量，使之與挖土量保持平衡，以避免地面沉降或對附近構筑物造成影響。2.加泥式或加泥漿式盾構 加泥或加泥漿式盾構為了確保

30、開挖面的穩，在盾構推進時進行排土量管理和土壓管理。排土量管理以使掘進量和排土量之間取得平衡為目的；土壓管理以通過土壓計測出密封艙內的泥土壓力來保持土壓力平衡為目的。10.2 隧道法施工 3.加水式盾構 加水式盾構施工法的開挖面穩定管理有兩種方式：一是不間斷地掌握盾構掘進中的掘土量和排土量之間的關系，從而將密封艙內的切削土的積存量保持在最佳狀態的排土率管理；二是保證同地下水壓力取得平衡的附加水壓力管理。 4.泥水加壓平衡式盾構 泥水加壓式盾構一面要保持泥水壓力來平衡作用于開挖面的外部壓力，一面又要向前推進，所以要對開挖面泥水壓力、密封艙內的土壓力，以及同掘土量平衡的出土量等進行必要的檢測和管理。

31、10.2 隧道法施工三、 盾構操縱與糾偏1.盾構的操縱與偏向 盾構操縱，主要是使盾構運動軌跡始終在設計軸線容許偏差值范圍內，達到隧道襯砌拼裝在理想的位置上的目的。盾構在地層中推進時，導致偏向的因素很多，主要有：a.地質條件的因素 由于地層土質不均勻，以及地層有卵石或其它障礙物，造成正面及四周的阻力不一致。b.機械設備的因素 各千斤頂工作不同步，由于加工精度誤差造成伸出阻力不一致，盾構外殼形狀誤差、設備在盾構內安置偏重于某一側，千斤頂安裝后軸線不平行。c.施工操作的因素 部分千斤頂使用頻率過高，導致襯砌環縫的防水材料壓密量不一致，累積后使推進后座面不正，擠壓式盾構推進時有明顯上浮；盾構下部土體如

32、有過量流失，引起盾構下沉。 10.2 隧道法施工2.盾構的糾偏a.千斤頂編組的調整 通過調整千斤頂的編組，使其千斤頂合力位置與外力合力位置組成一個有利于糾偏的力偶，從而調整高程位置及平面位置。b.盾構縱坡的控制 通過變坡法或穩坡法控制縱坡來調整盾構高程，以及盾構與已成管片端面間的間隙。c.開挖面阻力的調整 當利用千斤頂編組無法達到糾偏目的時，可采用調整開挖面阻力，也就是人為地改變阻力的合力位置，從而得到一個理想的糾偏力偶，來達到控制盾構軸線的目的。d.盾構自傳的控制 當盾構有少量自轉時，可用盾構內的舉重臂、轉盤等大型旋轉設備的使用地方來糾正；當自轉量較大時，采用壓重的方法，使其形成一個糾旋轉力

33、偶。10.2 隧道法施工四、襯砌管片的拼裝 目前采用的基本的接頭結構有螺栓接頭、鉸接頭、銷插入式接頭、楔形接頭、榫接頭等。 （一）螺栓接頭圖 彎螺栓連接形式10.2 隧道法施工圖10.5 直螺栓連接形式 圖10.6 斜彎螺栓連接形式10.2 隧道法施工（二）鉸接頭 作為多鉸環的環向接頭，一般多為轉向接頭結構，在地基條件良好的英國和俄羅斯得到廣泛應用。由于幾乎不產生彎曲，軸向壓力占主導地位，在良好地基條件下是一種合理的結構，但對于地基軟弱，地下水位又高的日本幾乎未被采用。為了防止從管片組裝到壁后注漿硬化為止這段時間內的變形，最好在采用不損壞其結構特性的接頭的同時，也采取防止變形的輔助手段。另外，

34、此類接頭般緊固力不大，所以對于地下水位以下的隧道，對防水要作特殊的考慮。10.2 隧道法施工（三）銷插入式接頭結構 這也可以作為環向接頭來使用(圖10-7)，但主要是作為縱向接頭使用的接頭結構(圖10-8)。 圖10-7 暗銷接頭 圖10-8 縱向銷接頭10.2 隧道法施工 (四)楔形接頭 這是環向接頭和縱向接頭都可使用的結構，是利用楔作用將管片拉合緊固的接頭，以混凝土平板型管片為對象開發使用。由于其難以變形的結構特征，所以使用在會受到強制變位的隧道的環向接頭時應特別注意。 (五)榫接頭 這也可以作為環向接頭來使用，但主要是作為縱向接頭使用的接頭結構。接頭部分設有凹凸，通過凹凸部位的嚙合作用進

35、行的力傳遞。用于接頭時，環的組裝精度高，反過來，從其結構上講需要有很好的施工管理。還有，從確保隧道軸向的連續性和防水的觀點出發，一般都要同時使用有緊固力的接頭結構。10.2 隧道法施工五、 襯砌壁后壓漿 為防止地表沉降，必須將盾尾和襯砌之間的建筑空隙及時壓漿充填，壓漿還可以改善隧道襯砌的受力狀態，增強襯砌的防水效能，有利于盾構推進糾偏，因此是盾構施工的關鍵工序。1.壓漿方法a.二次壓注 當盾構推進一環后，立即用風動壓注機通過襯砌管片的壓注孔，向襯砌壁后的建筑空隙注入豆粒砂，防止地層的坍塌。繼續推進58環后，再用壓漿泵將水泥類漿體灌入砂間空隙，使之固結。二次壓注法施工繁瑣，壓注豆粒砂不易保證密實

36、，尤其是拱頂部分，此外灌注水泥漿時也難填滿。地表沉降略大，后期常需進行補充壓漿，但對保護盾尾密封裝置有利。 b.一次壓注 若地層條件較差，盾尾空隙一出現就會發生坍塌時，則希望盾尾空隙內始終保持一定的壓力。在這種情況下尾宜采取一次壓注法，即隨著盾尾空隙的出現，立即壓注水泥砂漿，并保持一定壓力。一旦出現壓漿故障，盾構也要暫停推進。這種工藝對盾尾密封裝置要求較高，容易產生盾尾漏漿，須準備采取有效的堵漏措施。10.2 隧道法施工 2.壓漿材料壓漿的常用材料拌制成漿體要滿足下列要求：a.和易性要好b.凝結時間要合適c.要有一定的強度d.收縮率要小e.具有一定的抗滲能力目前通常采用無水泥的壓漿材料，它是以

37、石灰、膨潤土（或粘土）、磨細粉煤灰和砂配置而成。 3.壓漿設備隧道內的壓漿設備由壓漿泵、軟管、連接管片壓漿孔的旋塞注漿嘴、管路接頭、閥門等組成。目前施工壓漿泵一般采用活塞式壓漿泵或自吸式壓漿泵。10.2 隧道法施工周圍環境保護措施 (一) 積極保護法的概念 所謂積極保護法，是指對盾構推進的施工過程進行優化設計，盡量減少對現有工程進行事先拆遷或加固的工程量，以及在施工過程中依據監測結果隨時調整，以使在工程施工結束后用于修復受影響的建筑物和設施的費用盡量減少。10.2 隧道法施工（二） 積極保護法的主要內容1.對隧道沿線建筑物和公用設施較多的地段進行詳細勘探，力求確切了解土質特性、地下水情況和建筑

38、設施的特點，明確對地面沉降的控制要求，并通過綜合分析確定合理的盾構選型及施工工藝。一般說來，合理的盾構選型是滿足環境保護要求的關鍵。2.制定施工組織設計和操作規程，并在施工工程中嚴格地予以執行。重點內容為：a.根據地質材料、盾構選型及覆土條件等提出施工總體安排、施工細節規定和風險段的施工設計；b.進行地表沉降預測和提出減少沉降量的技術措施；c.制定明確的施工管理、施工記錄和實施施工監測的制度。3.進行施工監測。先依據設定的施工參數提出監測方案，然后在經過初始試驗段的監測實踐后加以修改和完善。監測結果出現異常情況時，隨時提出可供采用的施工方法改進措施或應變措施。10.2 隧道法施工10.2.2 盾構法施工監測一、 監測的作用1. 監測和判斷各種施工因素對地表變形的影響，提供改進施 工的方法和減少地面沉降的重要依據；2. 根據前一段的觀測結果，預測下一段的地表沉降和對周圍建筑物及其它設施的影響；3. 檢驗施工方法是否達到控制地面沉降和隧道沉降的要求；4. 研究土壤特性、地下水條件、施工方法與地表沉降的關系，作為將來設計的參考依據；5. 通