楔形管片安装在邻接管片之间，为了不发生管片损伤、密封条剥离，必须充分注意正确地插入楔形管片。为方便插入楔形管片，可装备能将邻接管片沿径向向外顶出的千斤顶，以增大插入空间。

　　拼装径向插入型楔形管片时，楔形管片有向内的趋势，在盾构千斤顶推力作用下，其向内的趋势加剧。拼装轴向插入型楔形管片时，管片后端有向内的趋势，而前端有向外的趋势。

　　真圆保持的意义及手段

　　管片拼装呈真圆，并保持真圆状态，对于确保隧道尺寸精度、提高施工速度与止水性以及减少地层沉降非常重要。

　　管片环从盾尾脱出后，到注浆浆体硬化到某种程度的过程中，多采用真圆保持装置。

　　管片破损原因及其控制

　　管片拼装时，若管片间连接面不平行，导致环间连接面不平，则拼装中的管片与已拼管片的角部呈点接触或线接触，在盾构千斤顶推力作用下，发生破损。为此，拼装管片时，各管片连接面要拼接整齐，连接螺栓要充分紧固。

　　另外，盾构掘进方向与管片环方向不一致时，盾构与管片产生干涉，将导致管片损伤或变形。 伴随管片宽度增加，上述情况增多。为防止管片损伤，预先要根据曲线半径与管片宽度对适宜的盾构方向控制方法进行详细研究，施工中对每环管片的盾尾间隙认真检测，并对隧道线形与盾构方向严格控制。在盾构与管片产生干涉的场合，必须迅速改变盾构方向、消除干涉。

　　盾构纠偏应及时连续，过大的偏斜量不能采取一次纠偏的方法，纠偏时不得损坏管片，并保证后一环管片的顺利拼装。

　　楔形环的使用场合

　　在盾构工程中，除曲线施工外，为进行蛇行修正，也可使用楔形环管片。

　　注浆目的

　　管片拼装完成后，随着盾构的推进，管片与洞体之间出现空隙。如不及时充填，地层因应力释放而产生变形，其结果发生地面沉降，邻近建（构）筑物沉降、变形或破坏等。注浆的主要目的就是抑制隧道周边地层松弛，防止地层变形；除此之外还有其他重要目的：

　　1．使管片环及早安定，千斤顶推力能平滑地向地层传递；作用于管片的土压力平均，能减小作用于管片的应力和管片变形，盾构的方向容易控制。

　　2．形成有效的防水层。

　　对注浆材料的性能要求

　　1．流动性好；

　　2．注入时不离析；

　　3．具有均匀的高于地层土压的早期强度；

　　4．良好的充填性；

　　5．注入后体积收缩小；

　　6．阻水性高；

　　7．适当的黏性，以防止从盾尾密封漏浆或向开挖面回流；

　　8．不污染环境。

　　一次注浆的方式及确定依据

　　一次注浆分为同步注浆、即时注浆和后方注浆三种方式，要根据地质条件、盾构直径、环境条件、注浆设备的维护控制、开挖断面的制约与盾尾构造等研究确定。

　　同步注浆的内涵

　　同步注浆是在空隙出现的同时进行注浆、填充空隙的方式，分为从设在盾构的注浆管注入和从管片注浆孔注入两种方式。前者，其注浆管安装在盾构外侧，存在影响盾构姿态控制的可能性，每次注入若不充分洗净注浆管，则可能发生阻塞，但能实现真正意义的同步注浆。后者，管片从盾尾脱出后才能注浆，为与前者区别，可称作半同步注浆。

　　即时注浆的含义

　　一环掘进结束后从管片注浆孔注入的方式。

　　后方注浆的含义

　　掘进数环后从管片注浆孔注入的方式。

　　一次注浆方式的应用场合

　　一般盾构直径大，或在冲积黏性土和砂质土中掘进，多采用同步注浆；而在自稳性好的软岩中，多采取后方注浆方式。

　　二次注浆的含义、作用及所用浆液

　　二次注浆是以弥补一次注浆缺陷为目的进行的注浆。具体作用如下：

　　1．补足一次注浆未充填的部分；

　　2．填充由浆体收缩引起的空隙；

　　3．以防止周围地层松弛范围扩大为目的的补充。

　　以上述1、2为目的的二次注浆，多采用与一次注浆相同的浆液；若以3为目的，多采用化学浆液。

　　注浆控制方法

　　注浆控制分为压力控制与注浆量控制两种。压力控制是保持设定压力不变，注浆量变化的方法。注浆量控制是注浆量一定，压力变化的方法。一般仅采用一种控制方法都不充分，应同时进行压力和注浆量控制。

　　注浆量与注浆压力要经过一定的反复试验，确认注浆效果、对周围地层和建（构）筑物的影响等，并在施工中进行一定范围内的效果确认，反馈其结果指导施工。

　　注浆量的确定

　　注浆量除受浆液向地层渗透和泄漏影响外，还受曲线掘进、超挖和浆液种类等因素影响，不能准确确定。一般基于经验确定。

　　注浆压力的确定

　　注浆压力应根据土压、水压、管片强度、盾构型式与浆液特性综合判断决定，但施工中通常基于施工经验确定。

　　从管片注浆孔注浆，注浆压力一般取100~300kN/㎡（1~3kg/c㎡），或间隙水压+200kN/㎡左右。

　　盾构隧道线形控制的主要任务

　　线形控制的主要任务是通过控制盾构姿态，使构建的衬砌结构几何中心线线形顺滑，且偏离设计中心线的距离在容许误差范围内。

　　盾构掘进控制测量的意义及内容

　　随着盾构掘进，对盾构及衬砌的位置进行测量，以把握其偏离设计中心线的程度。测量项目包括：盾构的横向偏差、竖向偏差、俯仰角、方位角、滚转角和切口行程；盾尾间隙和衬砌环中心坐标、底部高程、水平直径、垂直直径、前端面里程等。基于上述测量结果，作图画出盾构及衬砌与设计中心线的位置关系，这对直接预测下一环盾构掘进偏差十分重要。

　　掘进方向控制的内容和方法

　　掘进过程中，主要对盾构姿态以及拼装管片的位置进行控制。

　　盾构方向修正依靠调整盾构千斤顶使用数量和设定刀盘回转力矩进行。若遇硬地层或曲线掘进，要进行大的方向修正场合，须采用仿形刀向调整方向超挖。此时，盾尾间隙减小，管片拼装困难，为确保盾尾间隙，必须进行方向修正。盾尾间隙大大减小的情况下，要拼装楔形环管片，以确保盾尾间隙。

　　盾构滚转角的修正，可采取刀盘向盾构偏转同一方向旋转方法，利用所产生的回转反力进行修正。

　　盾构法施工现场的设施布置

　　盾构施工要按照施工方案和施工进度的要求，在业主提供的施工用地范围内，对施工现场的道路交通、材料仓库、材料堆场、临时房屋、大型施工设备、集土坑、拌浆系统、临时水电管线、消防器材等做出合理的规划布置，从而在规定的施工区域内正确处理施工期间所需各项设施之间的空间关系。

　　盾构现场的平面布置包括：盾构工作竖井、竖井防雨棚及防淹墙、垂直运输设备、管片堆场、管片防水处理场、拌浆站、料具间及机修间、两回路的变配电间、电机车电瓶充电间等设施以及进出通道。

　　盾构基座置于工作井的底板上，用作安装和放置盾构机，同时作为负环管片的基座，可采用钢筋混凝土结构或钢结构。

　　当盾构掘进采用泥水机械出土和用井点降水施工时，应设相当规模的沉淀池。

　　当采用气压法施工时，应设置空压机房，以供给足够的压缩空气。

　　当采用泥水平衡盾构时隧道的施工平面布置中还须设有泥浆处理系统及中央控制室。

　　当采用土压平衡盾构时还应设有地面出土和堆土设施。

　　停止盾构掘进时应采取的措施

　　盾构掘进一般应均衡组织施工，保持连续作业，以保证工程质量、减小地层的扰动和沉降。当确需停止时应采取防止盾构正面与盾尾土体流入，造成盾构和地面沉降的措施。

　　盾构掘进时，可能会遇到几种情况

　　对地层情况了解不细而遇到障碍物；对水文条件掌握不全面遇到流砂、回填土层、承压水或地层土体软硬不均匀；对盾构自转方向、出土或仪表控制不当；对注浆控制不当；或是盾构处在小半径曲线区间段等情况而出现不良现象。在这种不良现象的状况下，盾构掘进应该十分小心，随时准备应付意外情况

　　停止盾构掘进的几种情况

　　当遇到以下几种情况时，应停止盾构掘进及时处理：

　　（1）盾构前方地层发生坍塌或遇有障碍；

　　（2）盾构本体滚动角不小于3°；

　　（3）盾构轴线偏离隧道轴线不小于50mm；

　　（4）盾构推力与预计值相差较大；

　　（5）管片严重开裂或严重错台；

　　（6）壁后注浆系统发生故障无法注浆；

　　（7）盾构掘进扭矩发生异常波动；

　　（8）动力系统、密封系统、控制系统等发生故障。

　　2K313022 了解盾构机型的选择

　　盾构机的分类

　　盾构机种类繁多，可根据不同的分类方法进行分类。

　　按开挖面是否封闭划分（见图2K313022-1），主要有密闭式和敞开式二类。按平衡开挖面土压与水压的原理不同，密闭式盾构机分为土压平衡式和泥水平衡式两种。敞开式盾构机按开挖方式划分，主要有手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种。

　　按盾构机的断面形状划分，有圆形和异型盾构机二类，其中异型盾构机主要有多圆形、马蹄形和矩形。

　　盾构机选择的意义及要求

　　盾构机是盾构法隧道施工的关键成套设备。盾构机的选择是保证工程项目顺利实施的前提条件与设备保障。盾构机的选择除满足隧道断面形状与外形尺寸外，主要包括盾构机种类、性能、配套设备、辅助工法等。

　　盾构选择思路

　　盾构机的选择主要根据工程地质与水文地质条件、隧道断面形状、隧道外形尺寸、隧道埋深、地下障碍物、地下构筑物、地面建筑物、地表隆沉要求等，经过技术、经济比较后确定。

　　盾构机选择原则

　　盾构机的选择原则主要有：适用性，技术先进性，经济合理性。

　　1．适用性原则

　　盾构机的断面形状与外形尺寸适用于隧道断面形状与外形尺寸，种类与性能适用于工程地质与水文地质条件、隧道埋深、地下障碍物、地下构筑物与地面建筑物安全需要、地表隆沉要求等使用条件。若所选盾构机不能充分满足上述使用条件，应增加适用的辅助工法，如压气工法、注浆工法等，以确保开挖面稳定。

　　由于盾构机具有较长的合理使用寿命，可用于多项施工工程，因此应根据使用寿命期内预计的常用使用条件或最不利使用条件选择盾构机，以便具有较广泛的适用性。

　　2．技术先进性原则

　　技术先进性有两方面含义：一是不同种类盾构机技术先进性不同，二是同一种类盾构机由于设备配置的差异与功能的差异而技术先进性不同。

　　选择技术先进的盾构机，一方面为了更好地适应建设单位当前及今后的工程施工要求，提高施工单位的市场竞争力；另一方面在合理使用寿命期内保持技术先进性。

　　技术先进性要以可靠性为前提，要选择经过工程实践验证、可靠性高的先进技术。

　　当前，技术最先进的盾构机是土压平衡式与泥水平衡式盾构机，随着设计与制造技术的不断完善与提高，其适用范围愈加广泛，已成为盾构隧道施工使用最多的盾构机。

　　3．经济合理性原则

　　经济合理性是指：所选择的盾构机及其辅助工法用于工程项目施工，在满足施工安全、质量标准、环境保护要求和工期要求的前提下，其综合施工成本合理。

　　各种盾构机对地质条件的适用性

　　根据当前盾构机的技术水平，各种盾构机对地质条件的适用性如表2K313022所示。

　　盾构机对地质条件的适用性一览表 表2K313022

盾构机 土质

敞开式

密闭式

手掘式

半机械挖掘式

机械挖掘式

土压平衡式

泥水平衡式

分类

土质

N值

适用性

注意点

适用性

注意点

适用性

注意点

适用性

注意点

适用性

注意点

冲积黏性土

腐植土

0

×

×

×

△

地层变形

△

地层变形

粉土、黏土

0－2

△

地层变形

×

×

○

○

砂质粉土、 砂质黏土

0－5

△

地层变形

×

×

○

○

5－10

△

地层变形

△

地层变形

△

地层变形

○

○

洪积黏性土

亚黏土、黏土

10－20

○

○

△

泥土堵塞

○

○

砂质亚黏土、砂质黏土

15－25

○

○

○

○

○

25以上

△

开挖机械

○

○

○

○

软岩

黏土岩、泥岩

50以上

×

△

地下水压

△

地下水压

△

刀具磨损

△

刀具磨损

砂质土

混有粉土、黏土的砂

10－15

△

地下水压

△

地下水压

△

地下水压

○

○

松散砂

10－30

△

地下水压

×

△

地下水压

○

○

密实砂

30以上

△

地下水压

△

地下水压

△

地下水压

○

○

砂砾 、 卵石

松散砂砾

10－40

△

地下水压

△

地下水压

△

地下水压

○

○

固结砂砾

40以上

△

地下水压

△

地下水压

△

刀盘与刀具磨损、 地下水压

○

刀具磨损

○

刀具磨损

混有卵石的砂砾

－

△

人员安全、 地下水压

△

地下水压、 超挖量

△

刀盘与刀具磨损、 地下水压

○

刀具磨损

△

刀具选择、送泥对策

卵石、巨砾

－

△

砾石破碎、 地下水压

△

地下水压、 超挖量

△

△

刀具与螺旋机选择

△

砾石破碎、送泥对策

注①：表中符号○表示原则上适用；△表示必须进行辅助工法、辅助设备等充分论证后适用；×表示原则上不适用。 注② ： 选择敞开式盾构多同时采用压气、注浆等辅助工法，其适用性要经过充分论证。