隧道施工技術模塊13其他隧道施工方法13.1

盾構法施工13.2

沉管法施工13.1盾構法施工盾構法概述13.1.1盾構法的基本概念1.盾構機標準的名稱為盾構。在歐洲，其統稱為TBM(tunnelboringmachine）。日本則稱用于城市軟土地層施工的TBM為盾構。古代兵器“盾”是用于防護的，故而用于隧道生產的設備就稱為盾構。我國對盾構的叫法與日本是一樣的，其中，適用于軟土隧道開挖的設備稱為盾構，適用于硬巖或軟巖隧道開挖的設備稱為隧道掘進機（TBM）。13.1盾構法施工

盾構法的基本原理是：先在隧道某段的一端建造豎井（始發井）或基坑，以供盾構安裝就位。盾構從豎井或基坑的墻壁預留孔處出發，在地層中沿著設計軸線，向另一豎井（到達井）或基坑的設計預留孔洞推進。盾構推進中所受到的地層阻力通過盾構千斤頂傳至盾構尾部已拼裝的預制襯砌，再傳到豎井或基坑的后靠壁上。盾構是一個能支承地層壓力，又能在地層中推進的圓形、矩形、馬蹄形及其他特殊形狀的鋼筒結構，其直徑稍大于隧道襯砌的直徑，在鋼筒的前面設置各種類型的支承和開挖土體的裝置，在鋼筒中段周圈內安裝頂進所需的千斤頂，鋼筒尾部是具有一定空間的殼體，在盾尾內可以安置由數環拼成的隧道襯砌環。盾構每推進一環距離，就在盾尾支護下拼裝一環襯砌，并及時向盾尾后面的襯砌環外周的空隙中壓注足夠的漿體，以防止隧道及地面下沉。盾構在推進過程中不斷從開挖面排出適量的土方。13.1盾構法施工盾構法的優點2.（1）除豎井施工外，施工作業均在地下進行，既不影響地面交通，又可減少對附近居民的噪聲和振動影響。（2）盾構推進、出土、拼裝襯砌等主要工序循環進行，施工易于管理，施工人員也較少,勞動強度低,生產效率高。（3）土方量較少。（4）隧道穿越河道時不影響航運13.1盾構法施工

（5）施工不受風雨等氣候條件影響。（6）在土質差、水位高的地方建設的埋深較大的隧道，盾構法有較高的技術經濟優越性。（7）修筑的隧道抗震性能較好。（8）盾構法對地層的適應性廣，對軟土、砂卵石、軟巖等巖層均可適用。13.1盾構法施工盾構法的缺點3.（1）當隧道曲線半徑過小時，施工較為困難。（2）在陸地建造隧道時，如隧道覆土太淺，則盾構法施工困難很大，而在水下施工時，如覆土太淺則盾構法施工不夠安全。（3）當盾構施工中采用全氣壓方法（在氣壓覆蓋區下進行施工）疏干和穩定地層時，對勞動保護要求較高，施工條件差。（4）采用盾構法時隧道上方一定范圍內的地表沉陷尚難完全防止，特別在飽和含水松軟的地層中，要采取嚴密的技術措施才能把沉陷限制在很小的范圍內。（5）在飽和含水層中，盾構法施工所用的拼裝襯砌對達到整體結構防水性的技術要求較高。13.1盾構法施工盾構的分類13.1.2盾構的分類方法較多，可按挖掘方式、擋土方式、穩定掘削面的加壓方式、斷面形狀、尺寸大小等多種方式進行分類。目前，國內外使用的都是全敞開式的盾構，也即通常所說的TBM。另外，還有密閉式的土壓盾構和泥水盾構，這些盾構屬于盾構初期的雛形，現在已很少采用。13.1盾構法施工按挖掘方式分類1.

（2）半機械式盾構。

（1）手掘式盾構。

（3）機械式盾構。13.1盾構法施工按擋土方式分類2.（1）開放式盾構。（2）部分開放式盾構。（3）封閉式盾構。13.1盾盾構法施工工

封閉式盾構是一種設置封閉隔板的機械式盾構。掘削土砂是從位于掘削面和隔板之間的土艙取出的，利用外加泥水壓或者泥土壓與掘削面上的土壓平衡來維持掘削面的穩定，所以封閉式盾構有泥水平衡式和土壓平衡式兩種。土壓平衡式盾構又可分為純土壓平衡式和加泥型土壓平衡式。加泥型土壓平衡式盾構又可分為加泥和加泥漿兩種方式。13.1盾盾構法施工工按穩定掘削面面的加壓方式式分類3.（1）壓氣式盾構。（2）泥水加壓式盾構。（3）削土加壓式盾構。（4）加水式盾構。（5）泥漿式盾構。（6）加泥式盾構。13.1盾盾構法施工工按斷面形狀分分類4.（1）圓形盾構。（2）非圓形盾構。13.1盾盾構法施工工按尺寸大小分分類5.（1）超小型盾構。（2）小型盾構。（3）中型盾構。（4）大型盾構。（5）特大型盾構。（6）超特大型盾構。13.1盾盾構法施工工盾構法施工簡簡介13.1.3盾構是一種集施工開挖、支護、推進、襯砌、出土等作業于一體的大型暗挖隧道施工機械。其主要的施工方法有以下幾步：盾構施工的準備工作、盾構的開挖及推進、襯砌施工、襯砌防水和向襯砌避后注漿等。13.1盾盾構法施工工盾構施工的準準備工作1.

盾構施工的準備工作主要有盾構豎井的修建、盾構拼裝和拆卸的檢查、配合盾構施工附屬設施的準備、盾構的始發與到達等。以下主要介紹盾構豎井的修建、盾構拼裝、盾構施工附屬設施的準備。13.1盾盾構法施工工盾構豎井的修修建是盾構隧隧道工法中必必不可少的關關鍵施工環節節。豎井的構構筑通常采用用開挖法。但但這里應當指指出的是，隧隧道豎井的開開挖與一般方方法的差異較較大。豎井的的開挖深度相相當于隧道的的深度，在一一般情況下，，豎井的開挖挖屬于深層開開挖，開挖時時間較長，作作業較為集中中。豎井的設設計應在滿足足各項技術指指標的前提下下盡量考慮對對盾構隧道施施工方便、有有利的原則。。近年來，關關于豎井的施施工方法主要要有勁性水泥泥土攪拌樁法法、地下連續續墻法、地錨錨反力壓入法法、自動化開開口沉井法、、自動回收土土機械的無人人壓氣沉箱法法、球體盾構構豎井構筑法法等。1）盾構豎井的修建13.1盾盾構法施工工豎井在盾構工法中有以下兩個功能：（1）豎井是作為施工作業基地使用的，盾構的搬入與搬出、組裝或解體、始發或到達，管片等隧道構筑原材料、施工設備等物資的運入和運出，掘削下來的土砂運出等作業均在豎井內完成。（2）在隧道構筑結束后，可把豎井空間作為通風井、排水井使用。按使用目的的不同，可將豎井分為始發豎井、到達豎井、中間豎井。13.1盾盾構法施工工2）盾構拼裝

盾構的拼裝一般在拼裝井底部的拼裝臺上進行，小型盾構也可以在地面上拼裝好之后，采取整體吊裝進入豎井內。盾構拼裝必須按照盾構安裝說明書進行，拼裝完畢的盾構必須按要求進行技術檢查，驗收合格后方可投入使用。13.1盾盾構法施工工盾構施工的附屬設施主要有供電照明設備、通風及空壓機房、排水泵房、充電間、涂料棚、出土有軌運輸系統及工作井垂直運輸系統等（若為管道運輸還有泥水處理系統等），一般根據盾構類型和地質水文地質條件不同而不同。盾構施工附屬設備分為洞內設備和洞外設備兩部分。3）盾構施工附屬設施的準備13.1盾盾構法施工工盾構開挖及推推進2.1）盾構開挖盾構開挖方法法因盾構機的的種類不同而而不同，可分分為擠壓式開開挖、敞胸式式開挖、封閉閉式開挖、切切削式開挖。。這里著重介介紹擠壓式開開挖。擠壓式開挖可可分為全擠式式和局部擠壓壓式兩種。由于擠壓推進進不出土或少少出土，對地地層擾動較大大，故在隧道道軸線設計時時，必須避開開地面建筑物物，這樣也就就限制了這種種施工方法的的適用范圍，，其一般常用用于曠野郊區區灘涂處的排排水工程。

在擠壓施工時，盾構在一定范圍內將周圍土體擠壓密實，使正面土體向四周運動，由于上部自由度大，所以大部分土體被擠向地表面，造成盾構推進軸線上方地面土體拱起，也有部分土體被擠向盾尾及下部。13.1盾盾構法施工工13.1盾盾構法施工工盾構脫離始發井的導軌進入地層后，隨著工作面的不斷開挖，盾構也不斷向前推進。在盾構推進過程中應將其中軸線與隧道設計中心線的偏差控制在規定范圍內。2）盾構推進13.1盾盾構法施工工導致盾構中軸軸線偏離隧道道設計中心線線的因素有很很多，如土質質不均勻，地地層中有孤石石等障礙物，，這將造成開開挖面四周阻阻力不一致，，盾構伸出的的千斤頂的頂頂力不一致，，盾構重心偏偏于一側；閉閉胸擠壓式盾盾構有明顯上上浮，盾構下下部土體流失失過多造成盾盾構叩頭下沉沉；還有因襯襯砌環縫的防防水材料壓密密度不一致等等，累積起來來會導致后座座面不平整等等。這些因素素會使盾構推推擠軌跡變成成蛇形一樣，，左右產生偏偏差或時有起起伏等。因此此，在盾構推推進過程中要要隨時精確測測量，了解偏偏差量并及時時糾偏。由于于盾構是一個個很笨重的機機具，所以糾糾偏盾構的位位置是一個較較復雜的問題題。13.1盾盾構法施工工（4）控制盾構自轉，防止盾構旋轉。（3）調整開挖面的阻力。（2）盾構推進縱坡和曲線控制。（1）正確調整盾構千斤頂的工作組合。13.1盾盾構法施工工另外，用擠壓壓式盾構開挖挖時，會產生生盾構后退現現象而導致地地表沉降，因因此施工時務務必采取有效效措施防止盾盾構后退。根根據實踐經驗驗，在每環推推進結束后采采取維持頂力力的方法，使使盾構不前進進，保持5～～10min，一般可可以有效地防防止盾構后退退。在盾構尾尾部拼裝襯砌砌管片時，使使一定數量的的千斤頂軸對對稱地輪流維維持頂力，也也可以獲得防防止盾構后退退的效果。13.1盾盾構法施工工盾構襯砌施工工、襯砌防水水及向襯砌避避后注漿3.1）盾構襯砌施工盾構法修建隧道常用的襯砌有預制裝配式襯砌、擠壓混凝土襯砌、預制裝配式襯砌和模筑鋼筋混凝土整體式襯砌相結合的復合式襯砌，其中，預制裝配式襯砌采用的最多。所以，下面重點介紹預制裝配式襯砌的施工。

預制裝配式襯砌是采用預制管片，隨著盾構的推進，在盾構尾部盾殼保護下的空間內進行管片襯砌拼裝，即在盾尾依次拼裝襯砌環，由襯砌環縱向依次連接而成隧道的襯砌結構。13.1盾盾構法施工工13.1盾盾構法施工工管片通縫拼裝裝施工方便，，但受力較差差；錯縫拼裝裝較麻煩，但但受力較好。。管片拼裝主主要應解決管管片或砌塊的的運送、就位位、成環及襯襯砌防水等。。為此，首先先應做好準備備工作和檢查查工作，如舉舉重臂的安全全檢查、管片片質量檢查（（檢查外觀、、形狀、裂紋紋、破損、止止水槽有無異異物，尺寸誤誤差是否符合合要求等）、、拼裝車架的的配合、盾構構底部的清洗洗、防止盾構構拼裝時的后后退、有關材材料（如螺栓栓、螺帽、墊墊圈及扳手））的準備等，，并按預定位位置放好，以以提高拼裝襯襯砌的施工速速度。13.1盾盾構法施工工先環后縱的施施工程序是：：在管片一次次安裝成環后后，盾構千斤斤頂一齊伸出出，將襯砌環環推向已完成成的隧道襯砌砌，進行縱向向連接。先環環后縱法較少少采用，尤其其在推進阻力力較大，盾構構后退的情況況下更不宜采采用。管片拼拼裝結束后，，應擰緊每個個連接螺栓和和檢查安裝好好的襯砌環是是否為真圓，，必要時用真真圓保持器進進行調整，以以保證下一拼拼裝工序順利利進行。盾構構推進時的推推力反復作用用在臨近幾個個襯砌環上容容易引起已擰擰緊的螺栓松松動，必須對對因推力影響響消失的襯砌砌環進行第二二次螺栓擰緊緊工作，以保保證管片的緊緊密連接及防防水要求。13.1盾盾構法施工工2）隧道襯砌防水隧道襯砌的結構，除應滿足強度、剛度和穩定性的要求之外，還應注意解決防水問題，以保證隧道在運營期間具有良好的工作環境，否則會因為襯砌漏水而導致結構破壞、設備銹蝕、照明減弱、危害行車安全和影響外觀等。引起隧道滲漏水的主要原因是由防水材質不良或違反操作規程。盾構法隧道滲漏水容易出現在管片自身小裂縫、管片的接縫、注漿孔和首孔等處，其中，管片自身小裂縫和管片的接縫處滲漏水較多。因此，盾構法隧道防水主要是解決襯砌管片本身的防水和管片接縫的防水問題。13.1盾盾構法施工工（1）襯砌管片自身的防水。（2）管片接縫處的防水。13.1盾盾構法施工工對于彈性密封封墊防水，要要求彈性密封封墊能承受的的壓力為實際際最大水壓的的3倍，襯砌砌環縫的密封封墊還應在襯襯砌產生縱向向變形時保持持在規定水壓壓力作用下不不漏水；同時時，還要求密密封墊傳給密密封槽接觸面面的應力大于于設計水壓力力。實踐證明明，密封墊的的材料性能能能較大地影響響接縫防水的的短期或長期期效果，尤其其是對防水功功能的耐久性性的影響，因因此要求密封封墊能長期保保持接觸面應應力不松弛。。彈性密封墊墊還應滿足耐耐水性、耐疲疲勞性、耐干干濕疲勞性、、耐化學腐蝕蝕性等耐久性性的要求。密密封墊材料之之間、密封材材料與管片之之間應有足夠夠的黏結性，，而且不能影影響管片的拼拼裝精度，還還應方便施工工。

管片上的螺栓孔也易漏水，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。13.1盾盾構法法施工13.1盾盾構法法施工3）隧道的二次襯砌當管片的上述接縫防水措施不能完全滿足止水要求時，可在外層裝配式襯砌已趨于基本穩定時，在其內側再澆筑一層素混凝土或鋼筋混凝土二次襯砌，構成雙層襯砌。二次襯砌的防水等級應較第一層襯砌的防水等級提高1～2級。二次襯砌混凝土應采用滿足抗滲壓力大于0.8MPa的防水混凝土。

二次襯砌的做法各異，主要做法為直接在環片內側澆筑混凝土內襯砌?？梢栽诠芷瑑缺砻嫦葒娨粚?5～20mm厚的找平層后，粘貼油氈、橡膠瀝青、合成橡膠或塑料類防水卷材，再在防水卷材內側澆筑混凝土內襯?；炷羶纫r的厚度應根據防水及施工需要確定，一般為150～300mm。13.1盾盾構法法施工13.1盾盾構法法施工

（2）貼服式防水帶。

（1）嵌縫式防水帶。

（3）埋入式防水帶。13.1盾盾構法法施工4）向襯砌壁后注漿隨著盾構的推進，在管片和土體之間會出現建筑空隙，如果不及時填充這些空隙，地層就會發生變形，進而對鄰近的地面構筑物造成破壞性影響。填充這些空隙的有效途徑就是進行壁后注漿，壁后注漿的好壞直接影響對地層變形的控制。因此，襯砌壁后注漿是盾構法施工的一個必不可少的工序。13.1盾盾構法法施工（1）注漿漿的作用。。注漿除了了可防止和和減小地表表變形外，，還可減少少隧道的沉沉降量，增增加襯砌接接縫的防水水性能，改改善襯砌的的受力狀況況，用注漿漿的壓力來來調整管片片與盾構的的相對位置置，有利于于盾構的推推進糾偏。。（2）注漿漿漿液的選選擇。盾構構壁后注入入材料主要要有水泥、、石灰膏、、黏土、粉粉煤灰、水水玻璃、黃黃沙等。（3）注漿漿時機和注注漿方法。。壁后注漿漿的最佳時時機應在盾盾構推進的的同時進行行注入或推推進后立即即注入，注注入的要求求是必須完完全填充空空隙。13.1盾盾構法法施工（4）注入入量和注入入壓力。注注入量必須須能很好地地填充尾隙隙。（5）漿液液滲漏的處處理。壁后后注入時必必須采取防防止壁后注注入漿液從從尾部、工工作面、管管片接頭等等部位滲漏漏到其他部部位（無須須注漿的部部位）的措措施。（6）二次次注入。以以下幾種情情況需要進進行二次注注入：①一次注注入后未充充填到的部部位的補充充注入。②一次注注入漿液的的體積縮減減部分需要要補充注入入。③為了提提高抗滲透