复杂盾构法施工技术

复杂岩溶地层地铁盾构施工影响的关键技术研究发布时间：2023-03-02T06:47:39.205Z 来源：《工程建设标准化》2022年20期作者：丛英学[导读] 本文先从复杂岩溶地层的处理入手，接着分析了盾构施工的技术和注意要点，希望能够帮助施工人员更好开展工作。

丛英学中交隧道工程局有限公司江苏省南京市 211100摘要：本文先从复杂岩溶地层的处理入手，接着分析了盾构施工的技术和注意要点，希望能够帮助施工人员更好开展工作。

关键词：岩溶地层；地铁盾构；施工影响；关键技术1岩溶地层处理1.1处理原则全填充溶洞属于基坑开挖面之外内容，在经过钻孔探测之后，如果填充物是硬塑状黏土，探孔没有渗漏水现象，那就不需要加固并对溶洞注浆，如果填充物是其它类型，那就要对溶洞注浆和加固。

开挖面以内的穿越状全填充型溶洞，如果填充物属于硬塑状黏土，开挖之后没有渗漏水、填充物比较稳定，那就不要清理填充物，只要对一些空洞回填注浆即可；如果填充物是其它物质就要注浆和加固。

盾构法施工过程中，除了建筑物涵盖的地区，其他地区使用地面处理方式，辅之以洞内处理。

1.2不同地区地铁工程的处理措施1.2.1处理措施的相同处我国地铁工程存在岩溶地层，通常使用间歇式注浆法，使用纯水泥浆、水泥砂浆等材料。

划分溶洞的时候需要考虑溶洞、结构距离、溶洞填充种类和溶洞高度等数据。

1.2.2处理措施的不同处一些城市要考虑隔水层，进而确定隧道底部的加固大小。

一些城市会考虑周围的建筑环境，从而更好地把握隧道两边和底部的加固大小。

施工人员选择注浆压力的时候，一些城市会参考地下水压力，根据注浆孔位来判断注浆压力。

结合隧道两边的处理范围，一些城市选择6m的直径盾构。

隧道底部的处理处理直径位于2m-10m之间。

1.3处理要求对于处理结果的要求，不同地区的地铁设计要求不一样，施工人员在具体验证的时候需要花费一些成本，试验的离散性较大。

以下是普遍的岩层地层处理结果要求，受限，岩溶地层在加固之后任意选择钻孔取芯，采取抗压试验，无侧限的抗压强度值大于0.5MPA。

软硬不均复杂地层的盾构施工技术研究摘要：目前我国城市经济不断发展，交通出行的需求不断增加，我国的地铁建设进入了一个高速发展阶段。

在地铁的建设施工过程中，常常遇到的施工环境是具有一定复杂性的施工环境与地质条件。

因此，就需要我们做好一定的规划，保证正确施工技术的选择，使得地铁施工顺利的进行。

关键词：软硬不均；复杂地层；盾构施工技术引言城市交通建设发展过程中，由于受到城市空间限制，以及当下城市交通问题日益严峻，在进行交通建设过程中，朝着地下空间延展。

这样一来，在进行铁路、轨道交通建设过程中，就需要对盾构施工方法进行有效应用。

在盾构施工过程中，地质条件对施工方法限制较大，如何在软土层进行盾构施工，有效地保证地下管线安全，保证施工具有较高质量，成为现阶段铁路施工必须考虑的一个重要议题。

1软硬不均地层盾构掘进面临的问题1.1软硬不均地层中工作面平衡难以建立盾构施工的核心之一就是要建立和维持工作面的掌子面超压在富含黏、粉粒地层中极易出现结泥饼、糊刀盘和刀具异常磨损现象；掌子面欠压则会发生上部软弱地层坍塌、超量出碴和沉降超限等情况。

1.2软硬不均地层中盾构工作状态不佳盾构在软硬不均地层掘进时，刀盘受力复杂，刀具在掌子面上、下部位贯入度相差很大。

刀盘旋转过程中刀具接触岩土分界面产生的撞击易造成刀圈崩刃、开裂和脱落，刀体损坏。

1.3软硬不均地层中滚刀容易过载软硬不均地层中盾构总推力克服盾壳摩擦力、土舱堆碴反力和后配套拖车牵引反力后，剩余的净推力全部作用在接触掌子面硬岩的部分滚刀上面，推力控制稍有不慎，即可造成滚刀过载损坏，引起刀具损坏的多米诺骨牌效应。

1.4软硬不均地层中碴土改良难度大软硬不均地层中掌子面围岩物理力学性状差异大，从松散、流塑、软塑到坚硬石同时存在。

一方面碴土改良的客观难度增加，另一方面掌子面水土平衡对碴土改良的要求更高。

2复杂地质条件中盾构法隧道的施工技术2.1土压式平衡盾构机施工技术要点（1）模式的选择土压式平衡盾构机有三种模式，包括敞开式、半敞开式和土压平衡模式。

地下工程施工技术新进展随着我国城市化进程的加快，地下空间资源的开发和利用逐渐成为了一种趋势。

为了适应这一趋势，地下工程施工技术也在不断创新和进步。

本文将介绍我国地下工程施工技术的新进展。

一、盾构法施工技术盾构法施工技术是一种非开挖地下空间的方法，具有对地面环境影响小、施工速度快、隧道质量高等优点。

近年来，我国盾构法施工技术取得了显著的进展。

1.超大直径盾构装备随着城市地下空间的不断开发，超大直径盾构装备的需求也越来越大。

目前，我国已经成功研制出直径超过16米的超大直径盾构机，能够满足更大型地下空间工程的需求。

2.大直径泥水盾构常压换刀技术大直径泥水盾构常压换刀技术是一种新型换刀技术，能够在不开挖隧道的情况下进行刀具的更换，大大提高了施工效率。

3.多模盾构、类矩形盾构隧道建造技术多模盾构和类矩形盾构是新型盾构机，能够在不同的地质条件下进行施工，具有更高的适应性。

类矩形盾构隧道建造技术能够有效提高隧道空间的利用效率。

4.联络通道机械法施工技术联络通道机械法施工技术是一种用于地铁隧道施工的新型技术，能够在地铁隧道之间快速建造联络通道，提高地铁隧道的运行效率。

二、TBM施工技术TBM（全断面岩石隧道掘进机）施工技术是一种高效、快速的地下空间施工方法。

近年来，我国TBM施工技术也取得了显著的进展。

1.TBM隧道变形、坍塌、突涌、卡机等重大工程问题的解决《TBM设计与施工关键技术》一书的出版，对制约复杂地质TBM隧道施工的关键核心技术进行了全面突破，为我国TBM隧道施工提供了重要的技术支持。

2.TBM隧道施工监测技术随着物联网技术的发展，TBM隧道施工监测技术也取得了很大的进步。

通过在施工现场部署大量的传感器，实时收集施工现场的数据，为施工决策提供依据。

三、基坑开挖技术基坑开挖技术是一种传统的地下工程施工方法，适用于地质条件良好且地面比较平坦开阔的地段。

近年来，基坑开挖技术也在不断创新。

1.基坑围护开挖技术随着基坑工程的规划施工与建筑物设施的距离越来越靠近，基坑的深度不断增加，基坑工程涉及的范围和规模逐渐加大，基坑围护开挖技术得到了大力开发，逐渐发展成熟，并达到国际先进水平。

盾构法隧道施工同步注浆技术1 盾构法隧道施工1.1盾构法隧道施工历史回顾盾构法是在软土地基中修建隧道的一种先进的施工方法，用此法修建隧道在欧洲、美国己有160年的历史。

盾构机最早是由法国工程师M.I.Brunel于1825年从观察蛀虫在木头中钻洞，并从体内排出粘液加固洞穴的现象，从仿生学角度研制发明的。

并于1843年由改进的盾构在英国伦敦泰晤士河下修建了世界上第一条矩形盾构(宽11.4m，高6.8m )隧道，全长458m。

其后，P. W.Bahow于1865年用直径2.2m圆形盾构又在泰晤士河下修建一条圆形截面隧道。

1874年，J.H.Greathead第一次采用气压盾构，并第一次开始在衬砌背后进行压浆，修建了伦敦城南线地铁。

1880～1890年间，用盾构法在美国和加拿大的圣克莱( St.Clair)河下建成一条直径6.4m，长1870m的Sarnia水底隧道。

仅在纽约，从1900年后，使用气压盾构法先后成功地修建了25条重要的水底隧道。

盾构隧道在用于修建地下铁道，污水管道时，得到了广泛的应用。

前苏联自1932年开始用直径6.0m及直径9.5m的盾构前后在莫斯科、列宁格勒等地修建地下铁道的区间隧道及车站。

在德国慕尼黑和法国的巴黎的地下铁道修建中，均使用了盾构掘进法。

日本于1922年开始用盾构法修建国铁羽线折渡隧道。

从六十年代起，盾构法在日本得到了飞速发展，土压平衡盾构就是七十年代发明的。

我国第一个五年计划期间，在东北阜新煤矿，用直径2.6m的盾构进行了疏水巷道的施工。

1957年起在北京市区的下水道工程中采用过直径2.0m 及直径2.6m的盾构。

上海从1960年起开始了用盾构法修建黄浦江水底隧道及地下铁道的实验研究，从1963年开始在第四纪软弱饱和地层中先后用直径 4.2m、5.6m、10.0m、3.6m、3.0m、4.0m、6.2m等十一台盾构机进行了实验隧道，地铁区间隧道扩大实验工程、地下人防通道、引水及排水隧道工程等的施工。

盾构法（含TBM）施工技术要求1一般要求工程所使用的原材料、半成品或成品的质量应符合国家现行的有关标准、设计要求和本规范的规定。

盾构掘进施工必须建立施工测量和监控量测系统。

2前期调查收集了解工程勘察的已有资料，熟悉施域的工程地质、水文地质、地面建（构）筑物、交通流量、地下构筑物及地下管线等情况。

3技术准备3.1 盾构掘进施工前应编制详细的施工组织设计。

3.2 针对特殊地段编制具体施工方案。

3.3 按工程特点和环境条件做好测量及监测的准备工作。

4设备、设施准备盾构及配套设施选型时要充分考虑隧道功能、隧道外径、长度、埋深和地质条件、沿线地形、地面建筑物、地下构筑物、地下管线等环境条件及周围环境对地层变形的控制要求，开挖和衬砌等诸多因素。

5盾构施工测量5.1 盾构施工测量主要内容应包括地面控制测量、竖井联系测量、地下控制测量、掘进施工测量、贯通测量和竣工测量。

5.2 测量工作开始前，应接受和收集相关测量资料，办理测量资料交接手续，并对既有测量控制点进行复测和保护。

5.3 了解盾构结构和自身导向系统的特点、精度，制定科学可行的盾构施工测量方案。

5.4 盾构施工隧道贯通测量中误差应符合以下要求：横向贯通测量中误差（mm）±50高程贯通测量中误差（mm）±256 管片制作6.1 混凝土管片应由具备混凝土预制构件专业承包二级及以上的专业厂家制作完成。

6.2 管片生产厂家应有相应的生产技术标准、健全的质量管理体系及质量控制和质量检验制度。

6.3 管片生产应编制技术方案，并应事先得到审查批准。

6.4 预制成型管片允许偏差应符合相关规范的要求。

7盾构施工7.1 一般规定（1）盾构施工必须根据隧道穿越的地质条件、地表环境等情况，通过试掘进确定合理的掘进参数和碴土改良的方法，确保盾构刀盘前方开挖面的稳定，做好掘进方向的控制，确保隧道轴线符合设计要求。

（2）盾构施工时必须做到：1）盾构掘进中必须确保开挖面土体稳定。

盾构复杂线型上软下硬泥岩地层下穿运营铁路施工技术
盾构法是一种现代化的地下隧道施工方法，在复杂地质条件下，特别是在软弱地层中进行盾构施工是一项技术难题。

本文将重点介绍盾构在复杂线型上软下硬泥岩地层下穿运营铁路施工的技术。

盾构的主要作用是切削地层，将土层挖掘下来，然后通过螺旋输送器将土层送至后方的槽斗中，最后将土层通过输送带或车辆运出隧道。

在软下硬的泥岩地层中，盾构施工面临的主要问题是地层的不稳定性和切削困难。

为了解决地层不稳定性的问题，可以采取以下措施：
1.加固地层：在盾构前方一定距离的地方，先进行地层加固。

可以采用注浆法、灌浆法等方式，将土层固化，增加地层的稳定性。

2.合理布置衬砌：在盾构施工过程中，可以设置衬砌结构，用于加固地层。

常见的衬砌结构包括钢筋混凝土衬砌、纤维增强塑料衬砌等。

在切削困难的泥岩地层中，盾构面临的主要问题是切削力大、切削效果差。

为了解决这个问题，可以采取以下措施：
1.选择合适的刀具：根据地层的特点，选择合适的刀具。

对于泥岩地层，可以选择强力的切削刀具，例如硬质合金刀具。

2.增加滞后曲线：在切削过程中，可以采取增加滞后曲线的方式，减少挤压和抗拔作用，从而减小切削力。

3.调整切削参数：根据地层的特点，调整切削参数，例如刀具转速、进给速度等，以获得最佳的切削效果。

盾构在复杂线型上软下硬泥岩地层下穿运营铁路的施工技术包括加固地层、合理布置衬砌、选择合适的刀具、增加滞后曲线和调整切削参数等措施。

通过这些技术手段，可以有效地解决复杂地质条件下盾构的施工问题，保证施工过程顺利进行。

复杂地质条件下盾构法隧道施工防水、防腐及防迷流技术蔡光伟;蔡文胜【摘要】The technology of shield tunnel is wildly used in metro construction in China. This paper talks about some im- portant points of shield tunnel technology such as the technology of waterproof in shield tunnel, the technology of corrosion resisting, and the technology of stray current resistance. In the end, based on real experience of metro construction in a cit- y, this paper presents some good recommendations for the waterproof problem, the corrosion resisting problem, and the stray current resisting problem of the shield tunnel of a metro construction.%目前盾构法施工广泛用于城市地铁建设过程中，主要介绍长江中下游地区某城市地铁盾构法隧道防水、防腐、防迷流技术措施，为在复杂条件下盾构法隧道防水、防腐、防迷流施工提出合理化建议。

【期刊名称】《铁道建筑技术》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】4页(P64-66,116)【关键词】盾构法;隧道施工;防水;防腐;防迷流【作者】蔡光伟;蔡文胜【作者单位】长沙市轨道交通集团有限公司,长沙410000;中国铁建二十五局集团有限公司,广州510600【正文语种】中文【中图分类】U455.43隧道渗漏、腐蚀、迷流问题长期以来一直困扰着地下工程，尤其是百年大计的地铁工程更是按照高级别防水要求设计，施工中确保达到隧道设计防水级别是隧道防水施工的重点。

盾构法施工技术规定目录1.一般规定2.工作并施工3.配套机械设备选择4.盾构机安装5.盾构掘进施工6.注浆7.量测与监控8.砌块9.盾构法施工质量1、一般规定1.1盾构法施工是采用掘进盾构机进行隧道施工的一种施工方法。

适用于直径2500mm以上的隧道施工，适用于地面拆迁量大、不能降水等特殊要求的长距离隧道施工。

1.2盾构机的选型、设计，应根据工程地质、水文地质，工程结构设计及工程施工要求等条件，经技术经济分析比较后确定。

1.2. 1盾构机应满足施工范围内各种土层的掘进要求；1.2. 2盾构机必须满足施工过程需要的安全保障要求；1.2. 3盾构机壳体的强度与刚度应符合设计要求；1. 2. 4盾构机的推进力、千斤顶的推进速度、输土能力、刀盘切削的切削扭矩等应匹配；密封系统应严密，并符合设计要求。

1. 3盾构法施工组织设计编制应具备以下资料：1. 3. 1盾构机的构造、特性及适用范围；1. 3. 2施工沿线地表环境调查报告；1. 3. 3施工沿线地下障碍物的调查报告；1. 3. 4工程地质与水文地质勘查报告。

隧道沿线探孔间距一般不应大于50m，地质变化地段应加密。

1. 3. 5设计文件对工程的技术要求与规定；1. 4盾构法施工方案、施工组织设计应包括下列内容：1. 4. 1施工现场平面布置图；1. 4. 2盾构机的现场组装、安装及吊装方案；1. 4. 3工作竖井的施工方案与检查井的施工方案：1. 4. 4盾构法施工的临时给水、排水、照明、供电、消防、通风、通讯等设计；1. 4. 5砌块制造、运输、贮存、防水、拼装与一次注浆、二次注浆、补浆方案；1. 4. 6配套辅助施工机械设备的选型、规格、数量与现场及工作井垂直运输及水平运输等机械设备布置；1. 4. 7盾构机的出井（盾构机由始发井进入区间隧道）、穿越土层、进井（盾构机由区间隧道进入接收井）的条件以及掘进与运土方案：1. 4. 8测量与监控方案；1. 4. 9有防漏电、防缺氧、防爆、防毒等安全监测和保护措施；1. 4. 10盾构法施工的供电应设置双路电源及应急自备电源。

盾构法施工技术4.1 盾构法的概念及特点4.1.1 盾构法的概念盾构法是地下暗挖施工中一种全机械化的施工方法,在我国和日本,习惯上将用于软土地层的全断面隧道掘进机称为盾构机,它由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大部分组成。

盾构法施工是将盾构机械在地中推进,通过盾构机外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构的一种机械化施工方法。

盾构机与TBM的主要区别就是具备泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能。

盾构施工主要由稳定开挖面、掘进及排土、管片衬砌及壁后注浆三大要素组成,其中开挖面的稳定方法是盾构机工作原理的主要方面,也是盾构机区别于TBM的主要方面。

4.1.2 盾构法施工技术发展史4.1.2.1 国外盾构法施工技术发展史盾构法修建隧道已有150余年的历史。

最早研究盾构法施工的是法国工程师M.I.布律内尔,他由观察船蛆在船的木头中钻洞,并从体内排出一种黏液加固洞穴的现象得到启发,在1818年开始研究盾构法施工,并于1825年在英国伦敦泰晤士河下,用一个矩形盾构机建造了世界上第一条水底隧道(宽11.4m、高6.8m)。

该水底隧道在修建过程中遇到很大困难,两次被河水淹没,直至1835年使用了改良后的盾构机,才于1843年完工。

其后P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底,用一个直径2.2m的圆形盾构机建造隧道。

1847年,在英国伦敦地下铁道城南线施工中,英国人J.H.格雷特黑德第一次在黏土层和含水砂层中采用气压盾构法施工,并第一次在衬砌背后压浆来填补盾尾和衬砌之间的空隙,创造了比较完整的气压盾构法施工工艺,为现代化盾构法施工奠定了基础,促进了盾构法施工的发展。

20世纪30—40年代,仅美国纽约就采用气压盾构法成功建造了19条水底道路隧道、地下铁道隧道、煤气管道和给水排水管道等。

从1897—1980年,世界范围内采用盾构法修建的水底道路隧道已有21条,德、日、法、苏等国把盾构法广泛应用于地下铁道和各种大型地下管道施工。

盾构法施工工艺流程概述盾构法是一种用于施工地下隧道的现代化方法之一。

它可以在减小地面震动和噪声影响的同时，提高隧道施工的安全性、可靠性和效率。

本文将详细介绍盾构法施工的工艺流程，以帮助读者更好地了解盾构法的施工方法和特点。

工艺流程盾构法的工艺流程通常包括以下几个步骤：步骤一：洞口设置在进行盾构法隧道施工前，需要先进行洞口设置。

通常选用地面的平台或井口设置口，以方便将盾构机和材料等物品运入洞内。

在进行洞口设置时，需要注意选址、测量和设计以及环境保护等方面的问题。

步骤二：盾构机组装盾构机是盾构法施工中最重要的施工设备之一。

在进行盾构施工前，需要先对盾构机进行组装，包括主要设备和辅助设备的安装和调试，以确保其正常运行。

盾构机的各部件应按照要求进行连接和定位，各管路的安装和排列要合理。

步骤三：地面开挖地面开挖是盾构法隧道施工的第一步，也是最为基础的工作环节。

在地面开挖时，需要严格按照设计要求进行开挖，注意与周围环境的协调统一，避免对周围建筑物和地下设施产生不利影响。

同时也要注意排放采矿中的毒性气体和粉尘等有害物质，以免对施工场地和周围环境造成污染。

步骤四：成型壁件安装在地面开挖后，需要对隧道进行支护，避免隧道失稳和坍塌。

成型壁件是支护隧道的主要设备之一，它可以在盾构机前面成型，支撑隧道的开挖面。

在进行成型壁件安装时，需要注意壁面的质量和厚度，以及安装位置和角度，避免产生变形和裂缝。

步骤五：管片组装管片是盾构法隧道的主要建筑材料之一，可以将成型壁件组成完整的隧道结构。

管片通常由钢筋混凝土制成，具有较强的耐久性和承载能力。

在进行管片组装时，需要注意选料、质量、尺寸和连接方式等方面的问题，以确保管片结构的强度和稳定性。

步骤六：支架回收随着盾构机不断前进，成型壁件和管片仍需要进行支撑，避免隧道失稳。

支架是支撑隧道的主要设备之一，可以通过液压系统进行伸缩和旋转，适应不同的地形和环境。

在支架过程中，需要配合盾构机前进的速度，进行合理的操作和调节，避免支架崩塌和损坏。

1.14复杂盾构法施工技术(北崇区间）1盾构机组装调试1。

1盾构刀盘的选型1。

1。

1刀盘主体结构特点为了本工程地质条件的掘进要求,设计了辐条结构四个主刀梁和四个副刀梁刀盘，刀盘具有下列主要特征：1）辐条式刀盘，4根主辐条+4根副辐条+4个支腿。

2）开口率达到50％，开挖面与刀盘之间的阻碍物少，土体更容易进入土仓，其土仓中的土体密度及压力更接近开挖面的土体密度与压力，便于土仓中土压力的控制；刀盘与开挖面之间接触面积小,渣土不易堆积在刀盘与开挖面之间，因此，刀盘不容易产生“泥饼"堵塞现象及减轻刀盘与刀具的磨损，并且能降低刀盘切削扭矩。

3) 耐磨设计,刀盘设计充分考虑了地层对刀盘具有较大的磨损性,因此，在刀盘辐条面板及大圆环前后端面堆焊了大量的网格状耐磨硬质合金，另外刀盘外周也焊有耐磨复合钢板,大大提高了刀盘的耐磨性能，延长其使用寿命。

1。

1。

2 刀具的设计选型及布置本刀盘的设计充分考虑到了本标段的地质情况,配置的初装刀为1把中心鱼尾刀、98把切刀、16把铲刀、66把焊接撕裂刀、1把仿形刀（液压控制）、8把周边保径刀。

刀具选用聊城天工公司生产的镶嵌大块硬质合金刀具.刀盘设计具有以下特点:1) 可实现双向旋转(正/反）。

2) 刀具高低搭配，焊接撕裂刀刀高为110mm，刮刀刀高为90mm，焊接撕裂刀先行开挖松动刮刀前的土体,从而降低对刮刀及面板的直接磨损.3）采用耐磨性能和冲击性能都非常优越的E5(日本标准）类硬质合金刀头。

4）刀具的布置在刀盘分成内、中、外3部分,刀具数量随直径的增大而增多,刀具的磨损基本是均匀的5）中心鱼尾刀呈倒V型结构，其作用可以切削中部位的土层；同时可以起到类似钻头钻尖的定心作用。

6) 最外部布置足够多的铲刀和先行刀，不但可以清理外围开挖的渣土，还可以有效保径及防止刀盘大圆环的直接磨损。

7) 扩挖刀行程为115mm，扩挖半径85mm,可直接在控制室内控制。

8) 4个搅拌棒对土体进行充分的搅拌，提高土体的塑性、流动性。