土压平衡盾构工法

筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
(2)精心操作，认真量测，及时反馈信息，根据出土量与地表沉降数据对 P0 相应调整；
(3)对已定 P0 进行动态管理，以适应连续推进情况。 5.2.2 排土管理 以土压力为控制目标，通过实测土压力值 P1 与 P0 相比较，依此压差进行相应 的排土管理，其控制流程如下。
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
8.1.5.1 吊运土箱、混疑土管片及其他材料时，井下吊运活动范围严禁人员 停留；
8.1.5.2 起吊重物前应检查索具吊具等有无损伤，发现磨损及时更换； 8.1.5.3 保证机械设备的维修保养，严禁机器带病超负工作； 8.1.5.4 加强电机车安全管理；井下电机车严禁搭乘人员； 8.2 环境保护 8.2.1 施工前，对工作井周围及隧道轴线沿途建筑物、构筑物进行调查，以 便采取对策； 8.2.2 防止噪音，采用低噪音设备，音源配置合理或采用隔音设备； 8.2.3 防止振动； 8.2.4 防止水质污染； 8.2.5 建筑物保护措施。 8.2.5.1 技术措施：采取有效措施，控制地表下沉，尽量减少对沿线建筑物 的影响； 8.2.5.1 求得理解：对沿线居民、厂家单位等事先讲明情况，争取多方面的 理解和支持。 9 劳动力组织 土压平衡式盾构施工技术要求高，专业性较强，要求工种多，且由于其特殊 性，现场需配备土建工程师、机械工程师、电气工程师和测量工程师。
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
作业人员考虑一天 24 小时连续作业，每作业班配备人员见表 4。 表 4 每作业班配备人员 (盾构外径 5～7m)
10 效益分析 土压平衡式盾构诞生和发展的历史过程，已充分显示出其无可比拟的优越性 扣社会、经济价值，随着社会的进步，尤其在发展中国家，在必要的地方修建 各种隧道越来越紧迫，适应较为复杂的地层、保护已有地面建筑物、构筑物和 地下管道管线、不对环境产生公害的土压平衡式盾构巳越来越被人们喜爱和接 受，它以相应的土压和泥土压力平衡正面土体，避免了局部气压盾构丁作面稳 定方面的主要缺点，又以干式出土这一新的排土方式避免了泥水加压式盾构庞 大而且昂贵的泥水处理设备。 EPBS 一般不需要辅助施工法，受环境影响少．能保持连续均衡施工，既缩短 工期又能保证高质量。对施工人员来说，由于其机械化程度高，隧道内噪音低，
1#盾构上行线 730m，均采用自整定拧制器(PID 控制器)。控制模式采用图 2 中的模式，即设定推进速度，以调节螺旋机转速保持进土量与排土量的平衡(控 制流程图)，由于 1#盾构在淤泥质粘土中穿越。盾构机上加泥系统没有使用。沿
线障碍有党校、厂房、沪杭铁路内线、密集的水、电煤气地下管道、管线，居 民宅等，在控制地表沉降技术方面采用同步注浆和补压浆同时进行的措施，尤 其在穿越上海前进塑料厂和铁路期间，土压平衡式盾构在信息化施工条件先取 得很大的效果，地表沉降控制技术达到国际先进水平，这项成果获 1992 年国家 优秀 QC 小组奖。
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
元气压，减轻了劳动强度，有利于施上人员的健康和安全。毋痈质疑，EPBS 在 今后城市建设中．是最有前途的地下掘进设备之一。
1l 工程实例 自 1984 年以来，采用本工法完成的几条各种类型隧道，盾构直径在 3.80～ 6.34m 之间，取得极大成功，较为典型和出色的是上海地铁 1#线区间隧道工程 中上海隧道工程股份有限公司同时承建施工的 1#、2#、3#、7#土压平衡式盾构， 穿越地层从淤泥 粘土到淤泥质粉土到全断面粉质砂土，复杂不一，盾构土要参 数如下： 外径：6.34m；总长 6.54m；千斤顶：22～157t 盾尾：2 道钢丝刷。 土压力控制和排土管理均可实行自动控制，亦可根据实际需要，进行手动控 制（常用 PID 控制器)，具体方式见图 2。
表 2 土压平衡式盾构机械及附属设备
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
7.2 盾构隧道施工一般设备见表 3。 表 3 盾构隧道施工一般设备
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
注意点：①由于盾构机械复杂而且附属设备极多，故要对其进行仔细研究后 在确定供电设备的最大容量；
②防止停电，必须采用双电源或设置自用发电设备。 8 发电与安全保护 8.1 安全、卫生 8.1.1 必须遵循安全第一的原则。由于盾构工作面作业空间狭小，因此即要 确保作业人员安全与健康，还应尽量创造一个舒适的工作环境； 8.1.2 工作环境 应充分考虑地下作业的特殊性，在盾构施工中，确保通风设备、照明设备、 通路的完整和有效，采取措施，消除影响工作人员健康的因素； 8.1.3 劳动防护 井下一切工作人员必须戴安全帽及劳防用品，集中思想操作，防止碰伤和不 必要的安全事故，此外应根据工作环境设置安全标志，配备相应的保护用品； 8.1.4 防止灾害发生 8.1.4.1 一般事故；如坠物、塌落、轨道事故等； 8.1.4.2 特殊事故：如火灾、缺氧、有毒气体中毒等，由于隧道中具有相对 封闭的特性，这些灾害的发生将产生不可估量的损害，为此要遵照预防为主的 原则，相应采取有效措施。 8.1.5 其他方面
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
表 1 制泥材料浓度使用量
5.2.4 注浆管理 5.2.4.1 作用： 5.2.4.1.1 防止土体松驰和下沉，减少地表沉降； 5.2.4.1.2 保持隧道村砌的早期稳定； 5.2.4.1.3 提高衬砌接缝防水性能。 5.2.4.2 材料：应选择符合土体条件及盾构形式的注浆材料。材料应具备以 下特点： 5.2.4.2.1 拌制后浆液不离析； 5.2.4.2.2 压注后凝固收缩小； 5.2.4.2.3 工作度好； 5.2.4.2.4 压注后强度较快大于土体强度； 5.2.4.2.5 具不透水性。 一般常用材料有：水泥砂浆(砂十水泥为主)；水泥+粉煤灰+陶土粉；可塑注 浆材料采用炉渣—石灰类甚至粘土等代替水泥，使浆液具有可塑性。 5.2.4.3 注浆方法：一般从设在管片上的注浆孔进行注浆，特殊的是通过设 置在盾构上的注浆孔进行同步注浆。
土地层中向开挖下来的土砂中加入适量的水或泥浆，添加剂等，通过搅拌以匀 质、具有流动性的土体充填土舱和螺旋机，达到工作面的稳定。 3 工艺原理
土压平衡盾构是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削 下来的土进入刀盘后面的贮留密封舱内，井使舱内具有适当压力与开挖面水土 压力乎衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时 由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。
5.2.3 泥水管理 对加泥或加水式七压平衡式盾构，需在施工前详细了解与分析工程所遇的地 质情况，初步确定盾构推进中加入泥、水，添加剂的浓度和数量，并在施工中 根据工作面稳定情况和螺旋机出土状况对添加材料进行调整，以适应盾构正常 工作的需要。 加入的制泥材料一般有粘土、膨润土等，其浓度及使用量一般如表 1 所示。
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
பைடு நூலகம்
5.2.4.3.1 以不偏压为原则，从下往上对称压注； 5.2.4.3.2 特殊情况下先填充建筑空隙大的部位； 5.2.4.3.3 安装井保护盾尾密封材，按要求压注盾尾密封油脂，定期检查并 更换密封材，防止盾尾跑浆。 注浆压力和数量：注浆压力选择以能充填建筑空隙为原则，根据相应部位的土 压力，水压力、泥浆压力以及衬砌的强度选择合适的压力，一般出口处压力为 0.1～0.3MPa，压浆量考虑到其渗透、加压单侧挤入、脱水、超挖等因素，多取 为建筑空隙的 150%~250%，对注浆的管理一般结合地表沉降进行压力与数量的综 合管理。 5.3 其他操作要领 5.3.l 对隧道施工所需的主要材料及制品应进行必要的试验和检查，确认其 质量、形状，尺寸、强度等与说明书或质保书相符合之后使用； 5.3.2 盾构推进中千斤顶及其所产生的推力的选择，既不应使工作面受到损 害，又不应使衬砌等后方结构受到损伤，井使盾构在设计轴线上准确推进； 5.3.3 推进测量是为了使隧道误差在容许范围内，在推进时使拼装好的衬砌 和盾构在设计位置上，及早掌握其偏差，并及时严格纠正。原则上海环盾构姿 态、衬砌位置各测-次，并将结果在下一环推进之前反馈给施工管理人员和盾构 司机；
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
5.3.4 对管片运输、储存要加强管理，在运输过程中防止管片受到损伤，在 现场的临时堆放应能适应盾构施工进度且有一定的富余量；
5.3.5 本工法采用干式出土，因此隧道运输的合理安排和调度是保证盾构推 进进度的重要因素。
6 质量标准 由于盾构隧道工程技术难度高，施工风险大，工程中不可预测因素多，且一 般均为百年大计(如越江隧道、地铁隧道)，又具有不可返修性，故此对质量要 求极高．按照 xx 市市政工程管理局颁发的《xx 市政工程质量检验评定标准》第 五分册，隧道工程标准要求进行施工。 地铁工程质量要求为： 盾构推进圆环高程和平面允许偏差±100mm。 管片拼装相邻管片允许高差为 15mm。 7 机具设备 盾构隧道工程的机具设备包括两大部分，一是盾构机械本身及其附属设备， 另一是隧道施工常用设备。 7．1 土压平衡式盾构机械及附属设备见表 2。
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
土压平衡盾构工法
1 特点 EPBS 是在局部气压式盾构和泥水加压式盾构基础上发展起来的一种适用于
饱和含水软弱地层中施工的新型盾构，其施工方法是为了保持开挖面的稳定， 在切削刀盘后的密封腔内充填开挖下来的土砂，并保持一定压力的一种方法。
本工法主要特点有： 1.1 施工中基本不使用土体加固等辅助施工措施，节省进洞技术措施费，并 对环境无污染： 1.2 据土压变化调整出土和盾构推进速度，易达到工作面的稳定，减少了地 表下沉： 1.3 对掘进土量和排土量能形成自动控制管理．机械自动化程度高、施工速 度快； 2 适用范围 本工法一般不需辅助技术措施．本身具备改善土体的性能，因此能适应多种 环境和地层的要求。可在砂砾、砂、粉砂、粘土等压密程度低，软、硬相间的 地层，以及砾层、砂层等封闭式府构无法适应的地层中使用。土压平衡式盾构 可以分为两类，一类是在粘性土地层中将开挖下来的土体直接充填在切削腔内， 用螺旋输送机调整土压。使土舱内土体与开挖面水土压平衡；另一类是在砂性
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
4 工艺程序
图－1 土压平衡式盾构基本原理图
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
5 施工要点 施工时，应不断对日常操作等活动进行管理。随时注意开挖面的状态，隧道 中心线偏移量，一次衬砌环状况，注浆状况以及对地表变形的影响等。 5.1 初始推进段施工 盾构从竖井出发后一般需有一段距离作为推进试验阶段，在这期间施工人员 的任务： 5.1.1 熟悉并热练掌握 EPBS 的性能和工作状况； 5.1.2 确定适合于本工程和盾构的施工管理的要素； 5.1.3 摸索出此盾构施工中地表变形的一般规律。
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM
在试验段推进中，结合地表变形量测情况和工程质量、盾构设备的要求，对 施工参数反复量测、分析、调整，进一步优化。对于土压平衡式盾构而言，一 般选定以下几个施工管理参数：
5.1.3.1 上舱土压力； 5.1.3.2 推进速度(千斤顶行程速度)； 5.1.3.3 总推力； 5.1.3.4 刀盘扭矩； 5.1.3.5 出土量； 5.1.3.6 注浆状况(数量、压力等)。 5．2 地表变形控制 EPBS 在初始段推进中摸索出变形一般规律及有效的防治措施后，还需根据沿 途环境情况设置要求不同的量测段，作更深入，具体的地表沉降值、土压力、 孔隙水压力及添加剂量，注浆状况等方面的量测和管理工作。 5.2.1 土压力管理 土压力一般通过装置在密封土舱内的土压计检测读出，通常较为合适的土压 力 P0 范围是： (水压力十主动土压力) < P0< (水压力+被动土压力)。P0 以相应的静止土压 力为中心在此范围内作波动。土压力 P0 设定与管理方法为： (1)理论估算，经验判断，确定一个较理想的 P0 值；