大直径泥水盾构施工技术指南

超大直径盾构施工关键技术综述

王华伟

（中铁十四局集团有限公司）

一、工程概况

1.1地理位置

南京长江隧道工程位于南京长江大桥与三桥之间，连接河西新城区-梅子洲-浦口区，是南京市跨江发展战略的重要标志性工程，它的建成将彻底改变目前南京市长江单一的桥梁过江交通方式，对于缓解跨江交通压力，促进沿江经济发展，造福百姓，具有十分重要的意义。

南京长江隧道 1.2水文和地质条件

盾构隧道穿越的江面宽度约2600m，最大水深约28.8m，最大水压力为6.5kg/cm2，江中最小覆土厚度为10.49m（0.7D）。

隧道所穿越的主要地层包括：填土和淤泥质粉质粘土、粉土、粉砂、粉细砂、砾砂、圆砾以及少量强风化粉砂质泥岩。其中盾构穿越强透水地层（渗透系数达10-2-10-3cm/s）2672m，占盾构段总长度的88.4%，对刀具磨损严重、造成掘进困难的砾砂、圆砾复合地层地段长1325m，占整个隧道长度的43.8％。

1.3设计情况

南京长江隧道工程全长5853m，按双向6车道快速通道规模建设，设计车速80公里/小时。其中左线盾构施工段长3022m，右线盾构施工段长3015m。隧道施工采用两台直径14.93m的泥水平衡盾构机，由江北工作井始发向江心洲接收井同向掘

大直径盾构隧道工程实例

1 东京湾道路隧道工程

1.1. 工程概况:

横贯东京湾道路于1997年12月18日建成运营，这是一条将神奈川县川崎市和千叶县木更津市进行连接的汽车专用道路。在全长15km的长度中，从川崎一侧起10km是水底隧道构造部分；而从木更津市一侧起约5km则成为桥梁结构部分(图-1)。

图-1 横段东京湾道路总体布置概况图

隧道的中央部分筑有川崎人工岛，此人工岛接界川崎侧为川崎隧道，在木更津侧为中央隧道，分别设有北线、南线隧道。隧道的施工以川崎人工岛为中心，分成8条盾构机施工隧道，在海底地下4处所作地下接合。隧道平面线形在浮岛附近R=1650～1800m的曲线，确保平行的隧道之间有1D的间隔距离。纵断面线形在隧道两端的浮岛部分和木更津人工岛部分有4%坡度的斜道、其长度约900m，斜道部分以下到川崎人工岛为止、按0.2%的缓和坡度，川崎人工岛处便成为最深的部分。

本道路的设计位置的海底、整体地呈现了极为缓和的船底型地形，中央部分的最大水深约在28m。从川崎一侧的浮岛起、直到湾的中央部分，堆积有软弱冲积性粘性土层(有乐町层)，层厚在20～30m之间。 TP-80～-90m

盾构法隧道轴线测量及控制技术

徐伟忠 岳秀平

(上海市第二市政工程有限公司 上海 200065)

摘 要：本文论述了大直径盾构隧道衬砌环的轴线测量方法，分析推导了不同线形的实际轴线偏差计算公式，并据此对上海市复兴东路越江隧道工程施工过程中的隧道轴线监测数据进行分析,总结出的实际经验为今后同类工程提供了有价值的参考。 关键词：隧道；轴线测量；盾构姿态；管片姿态；监测；隧道上浮

Abstract: The article comments on axis line survey method for the lining in large diameter shield driven tunnel, by analyzing and deriving calculation formula for actual axis line deviation applicable to different tunnel profiles. Then, based on the formula, analyses were made to monitored data of tunnel axis line in Fuxing Dong

第一章 绪 论 第一节 概述

第二节 泥水加压平衡盾构的发展 第三节 泥水加压平衡盾构分类

盾构法始于英国，自1925年布鲁诺尔(Brunel)在伦敦泰晤士河下首次用一台矩形盾构开挖水底隧道以来，已有170余年历史。在一百多年中，世界各国制造了数以千计的各种类型、各种直径的盾构，盾构掘进机从低级发展到高级，从手工操作到计算机监控机械化施工，使盾构掘进机及其施工技术得到了不断发展和完善。至今，盾构已发展成为软土地层修建隧道的一种专用施工机械，盾构施工法也已成为当今城市隧道和地铁工程中不可缺少的一种施工法。

为了满足城市隧道建设的地表沉降控制和加快施工速度，人们对盾构法不断提出新的要求，20世纪60年代开始先后在英国、日本和德国研究开发了泥水加压式盾构，一改以往传统的盾构施工法大多有赖于气压施工技术来对付不稳定地层的局面。泥水加压式盾构用泥浆代替气压，用管道输送代替轨道出土，加快了掘进速度，改善了劳动条件和施工环境，能较好地稳定开挖面和防止地表隆陷，成为当今一种划时代的盾构新技术。

日本东京湾海底道路隧道采用八台直径14.14m泥水加压式盾构掘进施工并实现海底盾构对接，大阪三连体泥水加压式盾构完成地铁车站施工，标志着当今国际泥水

盾构法施工技术

1 盾构法

1.1 盾构法简介

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。盾构（Shield）是一个既可以支承地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需千斤顶；钢筒尾部可以拼装预制工或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，应在盾尾支护下拼装（或现浇）一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先修建一竖井，在竖井处安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。盾构法施工工艺见图1所示。

图1 盾构法施工示意

1.2盾构法施工的优点及适用范围

盾构施工法所具有的优点：

一、可地盾构支护下安全地开挖、衬砌。

二、掘进速度快。盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现机械化、自动化作业，施工

劳动强度低。

三、施工时不影响地面交通与设施，穿越河道时不影响航运。 四、施工中不受季节，风雨等气候条件影响。

五、施工中没有噪声和振动，对周围环境没有干扰。

六、在松软含水在层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。

盾构施工法最适于在松软含水地层中修建隧道，在江河中修建水底隧道，在城市中修建在下铁道及

一、管片拼装工艺流程

盾构管片拼装的施工流程： 管片进场检查 粘贴防水材料 由技术人员和质检员检查防水材料粘贴情况 吊装下井 电瓶车将管片运至盾尾 盾尾清理 缩回安装位置油缸 管片就位 拼装管片 管片螺栓连接 二、管片安装施工要点 1、盾构管片现场验收

管片脱离盾尾后 二次紧固螺栓。

管片到达施工场地后，进场验收，主要的检验项目有：管片出厂合格证是否齐全有效；管片外表是否清洁；止水条、缓冲垫是否贴牢完好；管片标识（包括管片型号、模具编号、生产日期、生产厂家、合格状态）是否齐全和完整；管片是否有崩角、破损、砂眼或裂缝等；吊装孔螺栓孔是否完好，孔内是否有异物。然后由地面工程师对进场管片负责签收，并对每环管片做好标识，做到有据可查。卸货后由地面工班黏贴止水条。

2、管片拼装施工措施

管片拼装是盾构法施工的重要环节，其拼装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。因此，管片在拼装前仍要进行一次检查，再次确认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫黏结无脱落，管片的吊装孔预埋位置正确，封堵盖完好无损，以及其他主要预埋件和混凝土的握裹牢固，管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后，才允许拼装。每环

深圳复杂地质条件下盾构法隧道快速施工技术

中铁十六局集团有限公司 陈广亮 吴煊鹏 王大海 唐检军

［摘要］ 本文通过对深圳地铁一期工程第7标段华强站－岗厦站区间隧道盾构施工快速掘进进行了分析及总结。盾构快速施工技术包括盾构选型技术、盾构衬砌技术、系统配置技术、洞内与地面运输组织、盾构操作技术、盾构施工筹划、盾构施工项目管理等。只有整个盾构施工系统选型正确配套设施匹配，配备优秀的技术人员和操作维护人员，做到超前技术准备，精心的施工管理及掌控工程重难点的技术措施，才能实现盾构快速施工。本文主要是实践经验总结，文中所述技术、方法和措施，可供类似盾构工程施工参考。

［关键词］ 复杂地质 盾构 快速施工 技术

1、工程概况

1.1 工程简介

深圳地铁一期工程第7标段华强站－岗厦站区间隧道盾构工程位于深圳市福田区，隧道从华强路站西端顺深南中路向西延伸，下穿福田河，经过一片荔枝园，过福华立交桥和福华新村后到达岗厦站，全长3471.6米，为双线隧道，其中左线1743.5米，右线1728.1米。合同工期24个月，2001年3月31日至2003年3月31日。

盾构隧道最小水平曲线半径300m，最小垂直曲线半径3000m，最大坡度30‰。盾构管片设

. . .

《盾构法隧道施工技术及应用》试题(x以外均为正确) 一、是非题：

1、 大型盾构一般是到现场进行就位安装，部件的连接一般采用定位销定位、螺栓连接，

最后焊接成型的方法。 （ ） 2、 所有盾构的形式，其本体从工作面开始均可分为切口环、支撑环和盾尾三部分。

（ ） 3、 切口环的形状、尺寸主要取决于盾构正面支撑、开挖的方法。（ ⅹ ）

4、 支撑环的长度应不小于固定盾构千斤顶所需的长度。 （ ） 5、 盾构千斤顶活塞的前端必须安装顶块，顶块必须采用球面接头，以便将推力均匀分

布在管片的环面。 （ ）

6、 注浆量主要是指同步注浆和壁后注浆，一般同步浆液量按建筑空隙的200%~250%计

算，壁后注浆按实际情况确定。 （ ⅹ ）

介绍瓦斯抽放钢丝软管最大直径和用途

矿用连接软管（聚氯乙烯瓦斯抽放连接软管）

一、概述 青科恒安生产的煤矿井下抽放瓦斯用聚氯乙烯瓦斯抽放连接软管采用聚氯乙烯专用料为主要原料、螺旋钢丝及聚氯乙烯硬条做增强材料，经挤出成型的瓦斯抽放用聚氯乙烯瓦斯抽放连接软管。 产品执行标准： MT558.2-2005

矿用连接软管（聚氯乙烯瓦斯抽放连接软管）主要特点如下：

1、阻燃抗静电 青科恒安生产的煤矿井下抽放瓦斯用聚氯乙烯瓦斯抽放连接软管采用独特的配方设计，使该产品的抗静电、阻燃性能达到

MT558.2-2005标准规定的技术指标，抗静电和阻燃成分不会因使用时间长而析出，双抗性能恒定、持久，适用于煤矿井下抽放瓦斯硬管之间的连接。

2、使用寿命长

利用未增塑聚氯乙烯硬条作为软管的骨架层，内、外表面和两相连硬条之间通过挤出机包覆上软质聚氯乙烯材料。硬质聚氯乙烯骨架层因其具有较高的弹性模量，可大幅度提高软管承受内压的能力，与钢丝、钢丝网等金属材料作为“骨架层”的增强软管相比，不会因金属材料于软质塑料之间蠕变系数、热胀冷缩系数相差很大而产生分离现象，可大大增加管材的使用寿命。

3、耐腐蚀、不结垢

介绍瓦斯抽放钢丝软管最大直径和用途

煤矿井下抽放瓦斯用聚氯乙烯瓦斯抽放连接软管耐腐蚀性强

小半径曲线盾构施工技术

1．前言

1.1盾构小半径曲线施工概述

目前，我国正处于大规模建设时期，基础设施，尤其是交通设施建设如火如荼。在城市中，以地铁为龙头的地下空间综合利用和建设，受既有建（构）筑物和有限空间的限制，出现了大量复杂线型（如小半径、大纵坡）或复合近接（小净距、下穿铁路、立交、叠交）的隧道工程。

小半径曲线盾构施工时盾构对外侧地层是挤压的状态，因盾尾空隙的发生会使地层向隧道内侧位移，回填压注压力也会使隧道产生位移，同时由于在小曲线地段的盾构，是用管片和地层反力掘进的，因此推进力的反力会使隧道向曲线外侧位移，如果隧道的纵向刚度和地层的刚度过小，可能引起管片和其外地层的过大位移，以及使土压超过土体的被动压力而过大扰动。因此小半径曲线地段的轴线控制难度较大，同时管片向外侧扭曲而挤压地层使地层和管片结构均受到复杂的影响。

1.2适用范围

适用于软土地区土压平衡式盾构机小半径曲线掘进。

2．盾构小半径曲线施工工艺

2.1工艺流程图

工艺流程如图2-1所示

施工准备盾构机选型初设盾构参数管片选择轴线预偏设置辅助措施管片注浆加固纵向设加劲肋加强螺栓复紧满足小半径曲线掘进要求掘 进监测隧道（沉降、位移、收敛）No优化盾构施工参数小于基准Yes小