盾构机与隧道工程技术

    经历了这么多，我学到很多关于盾构机与隧道工程的技术，大概内容分两类，第一类是盾构机的各系统原理，第二类是盾构机隧道施工工法。

    关键词：盾构机,隧道,工程技术,道路桥梁工程技术论文
 

    一、盾构机的各系统工作原理：

    盾构机的掘进是靠液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。

    盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾体、刀盘、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。

    1.盾体,盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体。前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力，这30个千斤顶按上下左右被分成A、B、C、D四组，掘进过程中，在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行，从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量拟合隧道设计轴线。中盾的后边是尾盾，尾盾通过14个被动跟随的铰接油缸和中盾相连。这种铰接连接可以使盾构机易于转向。

    2.刀盘，刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体，不同的地层刀盘的设计会有很大的区别，直径也不会相同，它也是盾构机上直径最大的部分，一个带四根支撑条幅的法兰板用来连接刀盘和刀盘驱动部分，刀盘上可根据被切削土质的软硬而选择安装硬岩刀具或软土刀具，刀盘的外侧还装有一把超挖刀，盾构机在转向掘进时，可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盘的径向方向向外伸出，从而扩大开挖直径，这样易于实现盾构机的转向。刀盘上安装的所有类型的刀具都由螺栓连接，都可以从刀盘后面的泥土仓中进行更换。法兰板的后部安装有一个回转接头，其作用是向刀盘的面板上输入泡沫或膨润土及向超挖刀液压油缸输送液压油。

    3.刀盘驱动，由螺栓牢固地连接在前盾承压隔板上的法兰上，它可以使刀盘在顺时针和逆时针两个方向上实现无级变速。刀盘驱动主要由8组传动副和主齿轮箱组成，每组传动副由一个斜轴式变量轴向柱塞马达和水冷式变速齿轮箱组成，其中一组传动副的变速齿轮箱中带有制动装置，用于制动刀盘。安装在前盾右侧承压隔板上的一台定量螺旋式液压泵驱动主齿轮箱中的齿轮油，用来润滑主齿轮箱，该油路中一个水冷式的齿轮油冷却器用来冷却齿轮油。

    4.双室气闸，双室气闸装在前盾上，包括前室和主室两部分，当掘进过程中刀具磨损工作人员进入到泥土仓检察及更换刀具时，要使用双室气闸。在进入泥土仓时，为了避免开挖面的坍坍，要在泥土仓中建立并保持与该地层深度土压力与水压力相适应的气压，这样工作人员要进出泥土仓时，就存在一个适应泥土仓中压力的问题，通过调整气闸前室和主室的压力，就可以使工作人员可以适应常压和开挖仓压力之间的变化。但要注意，只有通过高压空气检查和受到相应培训有资质的人员，才可以通过气闸进出有压力的泥土仓。现以工作人员从常压的操作环境下进入有压力的泥土仓为例，来说明双室气闸的作用。工作人员甲先从前室进入主室，关闭前室和主室之间的隔离门，按照规定程序给主室加压，直到主室的压力和泥土仓的压力相同时，打开主室和泥土仓之间的闸阀，使两者之间压力平衡，这时打开主室和泥土仓之间的隔离。

    5.管片拼装机,盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。管片拼装机由拼装机大梁、支撑架、旋转架和拼装头组成。拼装机大梁用法兰连接在中盾的后支撑架上，拼装机的支撑架通过左右各两个滚轮安放在拼装机大梁上的行走槽中，一个内圈为齿圈形式滚珠轴承外圈通过法兰与拼装机支撑架相连，内圈通过法兰与旋转架相连，拼装头与旋转支架之间用两个伸缩油缸和一个横梁相连接。

    6.排土机构,盾构机的排土机构主要包括螺旋输送机和皮带输送机。螺旋输送机由斜盘式变量轴向柱塞马达驱动，皮带输送机由电机驱动。碴土由螺旋输送机从泥土仓中运输到皮带输送机上，皮带输送机再将碴土向后运输至第四节台车的尾部，落入等候的碴土车的土箱中，土箱装满后，由电瓶车牵引沿轨道运至竖井，龙门吊将士箱吊至地面，并倒入碴土坑中。螺旋输送机有前后两个闸门，前者关闭可以使泥土仓和螺旋输送机隔断，后者可以在停止掘进或维修时关闭，在整个盾构机断电紧急情况下，此闸门也可由蓄能器贮存的能量自动关闭，以防止开挖仓中的水及渣土在压力作用下进入盾构机。

    7.后配套设备,后配套设备主要由以下几部分组成：管片运输设备、四节后配套台车及其上面安装的盾构机操作所需的操作室、电气部件、液压部件、注浆设备、泡沫设备、膨润土设备、循环水设备及通风设备等。A.管片运输设备管片运输设备包括管片运送小车、运送管片的电动葫芦及其连接桥轨道。管片由龙门吊从地面下至竖井的管片车上，由电瓶车牵引管片车至第一节台车前的电动葫芦—方，由电动葫芦吊起管片向前运送到管片小车上，由管制、车再向前运送，供给管片拼装机使用。B.一号台车及其上的设备一号台车上装有盾构机的操作室及注浆设备。盾构机操作室中有盾构机操作控制台、控制电脑、盾构机PLC自动控制系统、VMT隧道掘进激光导向系统电脑及螺旋输送机后部出土口监视器。C.二号台车及其上的设备二号台车上有包含液压油箱在内的液压泵站、膨润土箱、膨润土泵、盾尾密封油脂泵及润滑油脂泵。液压油箱及液压泵站为刀盘驱动、推进油缸、铰接油缸、管片拼装机、管片运输小车、螺旋输送机、注浆泵等液压设备提供压力油。泵站上装有液压油过滤及冷却回路，液压油冷却器是水冷式。盾尾密封油脂泵在盾构机掘进时将盾尾密封油脂由12条管路压送到三排盾尾密封刷与管片之间形成的两个腔室中，以防止注射到管片背后的浆液进入盾体内。润滑油脂泵将油脂泵送到盾体中的小油脂桶中，盾构机掘进时，电机驱动的小油脂泵将油脂泵送到主驱动齿轮箱、螺旋输送机齿轮箱及刀盘回转接头中。这些油脂起到两个作用，一个作用是被注入到上述三个组件中唇形密封件之间的空间起到润滑唇形密封件工作区域及帮助阻止脏物进入被密封区域内部的作用，对于螺旋输送机齿轮箱还有另外一个作用，就是润滑齿轮箱的球面轴承。D.三号台车及其上的设备三号台车上装有两台打气泵、一个1立方米贮气罐、一组配电柜及一台二次风机。打气泵可提供8Bar的压缩空气并将压缩空气贮存在贮气罐中，压缩空气可以用来驱动盾尾油脂泵、密封油脂泵和气动污水泵，用来给人闸、开挖室加压，用来操作膨润土、盾尾油脂的气动开关，用来与泡沫剂、水混合形成改良土壤的泡沫，用来使用气动工具等。二次风机由11kW的电机驱动，将由中间井输送至第四节台车位置处的新鲜空气，继续向前泵送至盾体附近，以给盾构机提供良好的通风。E.四号台车及其上的设备四号台车上装有变压器、电缆卷筒、水管卷筒、风管盒。铺设在隧道中的两条内径为100mm的水管作为盾构机的进、回水管，将竖井地面的蓄水池与水管卷筒上的水管连接起来，与蓄水池连接的一台高压水泵驱动盾构机用水在蓄水池和盾构机之间循环。通常情况下，进人盾构机水管卷筒水管的水压控制在5Bar左右。正常掘进时，进人盾构机水循环系统的水有以下的用途：对掖压油、主驱动齿轮油、空压机、配电柜中的电器部件及刀盘驱动副变速箱具有冷却功能，为泡沫剂的合成提供用水，提供给盾构机及隧道清洁用水。蓄水池中的水用冷却塔进行循环冷却。风管盒中装有折叠式的风管，风管与竖井地面上的风肌连接，向隧道中的盾构机里提供新鲜空气。新鲜空气通过风管被送至第四节台车的位置。

    8.电气设备盾构机电气设备包括电缆卷筒、主供电电缆、变压器、配电柜、动力电缆、控制电缆、控制系统、操作控制台、现场控制台、螺旋输送机后部出土口监视器、电机、插座、照明、接地等。电器系统最小保护等级为IP5．5。主供电电缆安装在电缆卷筒上，10kV的高压电由地面通过高压电缆沿隧道输送到与之连接的主供电电缆上，接着通过变压器转变成400v，50Hz的低压电进人配电柜，再通过供电电缆和控制电缆供盾构机使用。西门子S7-PLC是控制系统的关键部件，控制系统用于控制盾构机掘进、拼装时的各主要功能。例如盾构机要掘进时，盾构机司机按下操作控制台上的掘进按钮，一个电信号就被传到PLC控制系统，控制系统首先分析推进的条件是否具备(如推进油缸液压油泵是否打开，润滑脂系统是否工作正常等，．如果推进的条件不具备，就不能推进，如果条件具备，控制系统就会使推进按钮指示灯变亮，同时控制系统也会给推进油缸控制阀的电磁阀供电，电磁阀通电打开推进油缸控制阀，盾构机开始向前推进。PLC安装于控制室，在配电柜里装有远程接口，PLC系统也与操作控制台的控制电脑及VMT公司的SLS-T隧道激光导向系统电脑相连。盾构机操作室内的操作控制台和盾构机某些可移动装置旁边的现场控制台(如管片拼装机、管片吊车、管片运送小车等)用来操作盾构机，实现各种功能。操作控制台上有控制系统电脑显示器、实现各种功能的按钮、调整压力和速度的旋钮、显示压力或油缸伸长长度的显示模块及各种钥匙开关等。螺旋输送机后部出土口监视器用来监视螺旋输送机的出土情况。电机为所有液压油泵、皮带机、泡沫剂泵、合成泡沫用水水泵、膨润土泵等提供动力。当电机的功率在30kW以下时，采用直接起动的方式，当电机的功率大于30kW时，为了降低起动电流，采用星形—三角形起动的方式。

    9.辅助设备，辅助设备包括数据采集系统、S1S-T隧道激光导向系统、注浆装置、泡沫装置、膨润土装置。

    A.数据采集系统

    数据采集系统的硬件是一台有一定配置要求的计算机和能使该计算机与隧道中掘进的盾构机保持联络的调制解调器、转换器及电话线等原件。该计算机可以放置在地面的监控室中，并始终与隧道中掘进的盾构机自动控制系统的PLC保持联络，这样数据采集系统就可以和盾构机自动控制系统的PLC具有相同的各种关于盾构机当前状态的信息。数据采集系统按掘进、管片拼装、停止掘进三个不同运行状态段来记录、处理、存储、显示和评判盾构机运行中的所有关键监控参数。通过数据采集系统，地面工作人员就可以在地面监控室中实时监控盾构机各系统的运行状况。数据采集系统还可以完成以下任务：用来查找盾构机以前掘进的档案信息，通过与打印机相连打印各环的掘进报告，修改隧道中盾构机的PLC的程序等等。

    B.隧道掘进激光导向系统

    德国VMT公司的SLS-T隧道掘进激光导向系统主要作用有以下几点：①可以在隧道激光导向系统用电脑显示屏上随时以图形的形式显示盾构机轴线相对于隧道设计轴线的准确位置，这样在盾构机掘进时，操作者就可以依此来调整盾构机掘进的姿态，使盾构机的轴线接近隧道的设计轴线，这样盾构机轴线和隧道设计轴线之间的偏差就可以始终保持在一个很小的数值范围内。②推进一环结束后，隧道掘进激光导向系统从盾构机PLC自动控制系统获得推进油缸和铰接油缸的油缸杆伸长量的数值，并依此计算出上一环管片的管环平面，再综合考虑被手工输入隧道掘进激光导向系统电脑的盾尾间隙等因素，计算并选择这—环适合拼装的管片类型。③可以提供完整的各环掘进姿态及其他相关资料的档案资料。④可以通过标准的隧道设计几何元素计算出隧道的理论轴线。⑤可以通过调制解调器和电话线和地面的一台电脑相连，这样在地面就可以实时监控盾构机的掘进姿态。隧道掘进激光导向系统主要部件有激光经纬仪、带有棱镜的激光靶、黄盒子、控制盒和隧道掘进激光导向系统用电脑。激光经纬仪临时固定在安装好的管片上，随着盾构机的不断向前掘进，激光经纬仪也要不断地向前移动，这被称为移站。激光靶则被固定在中盾的双室气闸上。激光经纬仪发射出激光束照射在激光靶上，激光靶可以判定激光的入射角及折射角，另外激光靶内还有测倾仪，用来测量盾构机的滚动和倾斜角度，再根据激光经纬仪与激光靶之间的距离及各相关点的坐标等数据，隧道掘进激光导向系统就可以计算出当前盾构机轴线的准确位置。控制盒用来组织隧道掘进激光导向系统电脑与激光经纬仪和激光靶之间的联络，并向黄盒子和激光靶供电。黄盒子用来向激光经纬仪供电并传输数据。隧道掘进激光导向系统电脑则是将该系统获得的所有数据进行综合、计算和评估。所得结果可以被以图形或数字的形式显示在显示屏上。

    C.注浆装置

    注浆装置主要包括两个注浆泵、浆液箱及管线。在竖井，浆液被放入浆液车中，电瓶车牵引浆液车至盾构机浆液箱旁，浆液车将浆液泵入浆液箱中。两个注浆泵各有两个出口，这样总共有四个出口，四个出口直接连至盾尾上圆周方向分布的四个注浆管上，盾构机掘进时，山注浆泵泵出的浆液被同步注入隧道管片与土层之间的环隙中，浆液凝固后就可以起到稳定管片和地层的作用。为了适应开挖速度的快慢，注浆装置可根据压力来控制注浆量的大小，可预先选择最小至最大的注浆压力，这样可以达到两个目的，一是盾尾密封不会被损坏，管片不会受过大的压力，二是对周围土层的扰动最小。注浆方式有两种：人工方式和自动方式。人工方式可以任选四根注浆管中的一根，由操作人员在现场操作台上操作按钮启动注浆系统；自动方式则是在注浆现场操作台上预先设定好的，盾构机掘进即启动注浆系统。

    D.泡沫装置

    泡沫系统主要包括泡沫剂罐、泡沫剂泵、水泵、四个溶液计量调节阀、四个空气剂量调节阀个液体流量计、四个气体流量计、泡沫发生器及连接管路。泡沫装置产生泡沫，并向盾构机开挖室中注入泡沫，用于开挖土层的改良，作为支撑介质的土在加入泡沫后，其塑型、流动性、防渗性和弹性都得到改进，盾构机掘进驱动功率就可减少，同时也可减少刀具的磨损。泡沫剂泵将泡沫剂从泡沫剂罐中泵出，并与水泵泵出的水按盾构司机操作指令的比例混合形成溶液，控制系统是通过安装在水泵出水口处的液体流量计测量水泵泵出水的流量，并根据这一流量控制泡沫剂泵的输出量来完成这一混合比例指令的。混合溶液向前输送至盾体中，被分配输送到四条管路中，经过溶液剂量调节阀和液体流量计后，又被分别输送到四个泡沫发生器中，在泡沫发生器中与同时被输入的压缩空气混合产生泡沫，压缩空气进入泡沫发生器前也要先经过气体流量计和空气剂量调节阀。泡沫剂溶液和压缩空气也是按盾构机司机操作指令的比例混合的，这一指令需通过盾构机控制系统接收液体流量计和气体流量计的信息并控制空气剂量调节阀和溶液剂量调节阀来完成。最后，泡沫沿四条管路通过刀盘旋转接头，再通过刀盘上的开口，注入到开挖室中。在控制室，操作人员也可以根据需要从四条管路中任意选择，向开挖室加入泡沫。

    E.膨润土装置

    膨润土装置也是用来改良土质，以利于盾构机的掘进。膨润土装置主要包括膨润土箱、膨润土泵、九个气动膨润土管路控制阀及连接管路。和浆液一样，在竖井，膨润土被放人膨润土车中，电瓶车牵引膨润土车至膨润土箱旁，膨润土车将膨润土泵入膨润土箱中。需要注入膨润土时，膨润土被膨润土泵沿管路向前泵至盾体内，操作人员可根据需要，在控制室的操作控制台上，通过控制气动膨润土管路控制阀的开关，将膨润土加入到开挖室、泥土仓或螺旋输送机中。

    二、盾构机的隧道施工工法：

    1.始发,目前国内各大城市为缓解交通压力积极修建地下轨道交通，盾构施工因其安全高效的优越性被国内外地铁界所青睐。即使使用盾构也有一定的风险。如盾构在隧道掘进时只能前进，不可后退，一旦盾构机本身出现致命的故障，可能会产生灾难性的后果。在始发阶段出问题的概率偏高，即使是非常有经验的承包商也常会在始发时发生事故。

    始发前期准备工作:为保证盾构机顺利始发，需进行一系列的准备工作，主要包括：①端头加固；②洞门凿除及环板安装；③地面相关配套设施安装调试；④盾构机托架及反力架安装；⑤轨道铺设；⑥盾构机下井、组装调试等。

    端头加固:在盾构始发前，一般要对洞口地层的稳定情况进行评价，并采取有针对性的处理措施。端头加固一般采用搅拌桩、旋喷桩、素混凝土连续墙、冻结法、注浆法、SMW工法等。选择哪一种方法要根据具体地层情况来定，并严格控制整个过程。端头加固土体须具有良好的稳定性和防水性，确保盾构机始发时端头土体不坍塌不渗漏。

    洞门凿除:在洞门破除前，需要在洞门范围内梅花型打孔，深度在1.5～2.0m左右，间距约为1m，通过观察有无渗水漏砂来辨别洞门的安全。若无明显渗漏水洞门凿除分区分块自上而下人工凿除。

    地面相关配套系统:地面系统主要包括渣土、管片等运输系统、搅拌站注浆系统、电瓶车充电系统、隧道通风系统、通信系统等。

    托架安装:盾构需以一定的坡度始发，但考虑到盾构在始发掘进过程中，由于盾构机自身重心靠前，始发掘进时容易产生向下的“磕头”现象，托架标高需高于设计标高20～30mm，盾构机托架安装时应根据盾构机计划姿态进行设置，垂直于洞门方向进行摆放，托架由型钢加工而成，现场拼装。

    反力架安装:盾构反力架由钢环、后盾框及钢支撑组成，盾构向前掘进时的反向力，通过反力架传递至主体结构的底板和顶板上，盾构反力架应垂直于托架，即垂直于盾构机姿态摆放。

    轨道铺设:在始发阶段盾构机台车未进入隧道之前，先铺设临时轨道，供电瓶车和台车使用。

    盾构机下井、组装与调试

    盾构机下井

    盾构机由主体和后配套系统组成，主体由刀盘、前体、中体、盾尾4件组成；后置配套设备有连接桥、管片拼装机、螺旋机、1#拖车、2#拖车、3#拖车、4#拖车、5#拖车组成。其主体设备部分大而重，需采用250t履带式起重机作为盾构机主体的主力吊机进行吊装，入井作业顺序是先将拖车、连接桥等后配套设备吊装入井，再将中体、前体、盾尾（拼装机、螺旋机）、刀盘依次吊装入井。

    盾构机调试

    盾构机调试分为空载调试和负载调试。①空载调试：盾构机拼装和连接完毕后，即可进行空载调试，空载调试主要是检查设备是否正常运转。主要调试内容为：液压系统、润滑系统、冷却系统、配电系统、变速系统、管片拼装机以及各种仪表。②负载调试;通常试掘进时间即为对设备负载调试，负载调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和线型精度。

    盾构始发

    始发台两侧的加固

    由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩。所以在盾构始发之前，根据实际情况对始发台两侧进行必要的加固。

    负环管片安装

    负环管片安装准备

    安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏尾盾刷、保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的型钢，以使管片在盾壳内的位置得到保证。

    负环管片后移

    第一环负环管片拼装成圆后，用4～5组油缸完成管片的后移。管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于10mm。在管片的后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的型钢上滑落。

    负环管片的拼装类型

    在安装井内的负环管片的拼装类型通常采取通缝拼装，通缝拼装可以保证及时快速的拆除负环管片。还有一种就是错缝拼接，这种拼接方式很稳固，但是却不易拆除。

    盾构推进

    空载推进

    盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、始发洞相吻合和是否有其他异常事件的发生，检查盾构的轴线是否与设定轴线吻合，确保盾构安全正确的向前推进。始发时盾构姿态的控制主要通过盾构机的推进油缸行程来控制姿态。

    盾构机进入洞门

    完全清除洞门砼后，确认洞门环板、活动压板和橡胶帘板与盾构机刀盘不冲突，盾构机即可向前推进，尽快推进千斤顶使盾构机进入洞门。洞门止水装置包括洞门环板、橡胶帘板和活动压板，当盾构机刀盘进入洞门后，调整止水装置的活动压板位置并固定，不让它妨碍到盾构机的推进。

    盾构机盾尾通过洞门密封

    当盾尾通过洞门密封后，立即调整压板，尽量减少压板和管片之间的间隙，并进行回填注浆，以避免洞门间隙处产生水土流失。在始发掘进过程中，当盾尾完全进入洞门后，橡胶止水布帘及压板和管片外壁接触时，间隙落差瞬时扩大，这时土体若不稳定，盾构掘进将会有一个新的风险点。

    洞口注浆

    在盾尾完全进入洞体后，调整洞口密封，进行洞口注浆。浆液不但要求顺利注入，而且要有早期的强度，注浆压力控制在2bar以内。

    始发风险点控制及应急措施

    盾构始发主要存在以下风险点

    （1）始发洞门处于不稳定性土层中，虽然已经进行了端头加固，但受制于地质条件和加固方式的影响，加固土体难以达到理想效果，且土层遇水后，强度降低，容易崩塌，故人工凿除洞门时存在一定的塌方风险；

    （2）盾构筒体完全进入之前，刀盘已经脱离加固区，在原状土和加固区分界部位，挖掘面的压力会有突变现象，并可能伴有端头加固的块状物剥落、堵塞螺旋出土器出口、土舱压力突变，形成较大的压力波动，造成地表下陷，严重的造成顶部塌方。

    （3）筒体完全进入洞门的瞬间，洞门橡胶帘板和活动压板和筒体之间的距离突然加大，形成了漏水漏砂通道，处理不善，会导致坍塌。

    （4）盾构机托架或反力架变形，导致盾构机无法沿轴线方向进入洞门。

    风险点控制及应对措施

    针对上述的风险点，采取以下相应的措施：

    （1）在人工凿除洞门前，利用预埋的观察孔，提前进行评估，并在洞门范围内梅花型打孔，一般深度为1.5～2.0m，间距为1m，直接观察水量和含砂量辨别洞门的安全性。如果有渗水，可直接在洞门范围内打孔，并插入PVC管进行小导管注浆，给予正面加固。若有喷砂将在底部形成堆积，盾构在顶进时造成底部橡胶止水布帘拉坏，盾构顶进后，底部形成通道，无法形成密封空间，这种情况下可以底部做围蔽，利用素混凝土正面封堵。

    （2）针对土压力波动应采用以下措施：

    a调整刀盘转速和推进速度，尽量减少大块桩体的剥落；

    b调整螺旋出土器的转速，控制出土速度，确保土压的稳定。

    （3）针对筒体完全进入洞门时产生的风险，应采取以下措施：

    a筒体完全进入洞门前应安排专人在盾构机两侧观察洞门情况，以便迅速采取有效应对措施；

    b应尽量避免盾构机在此位置长时间停留，以快速通过为宜；

    c如发现有渗水现象，，可局部调整压板位置，注意此时只能一个个进行调整，以免几个同时调整范围太大导致橡胶帘板反卷；

    d如盾尾完全进入帘板超过1米时，洞门处仍有水渗出，可考虑采用盾尾双液注浆从内部进行封堵。

    （4）针对托架、反力架变形，采取如下措施：

    a采用合适的材料，确保托架和反力架自身设计刚度、强度及稳定性能够满足始发要求；

    b托架定位轴线和盾构机轴线一致，避免侧推力过大，在盾构机吊装时必须实时测量，确保盾构机按确定位置摆放；

    c盾构机推进时合理选择千斤顶，控制盾构机最大推力，且使反力架均匀受力；

    d托架和反力架各连接点应采用有效的连接方式保证连接牢靠，各构件安装要定位精确，并确保连接强度；

    e盾构机吊装时应注意平稳放置在托架上，避免产生较大冲击力，造成托架变形；

    f盾构始发时应安排专人在盾构机两侧随时观察托架及反力架受力和变形情况，如发现异常，应及时通知值班工程师停机，并对反力架或托架进行加固，以及调整推进参数。

    2.盾构机掘进技术，掘进时要随时注意刀盘扭矩、螺旋机扭矩、推进速度、土仓压力、铰接的变化，渣土状况和盾构机姿态等，根据相应的状况及时调整掘进参数。确保刀盘和刀具不超载，掘进方向不超线。

    a、软硬不均地层软硬不均地层就是指盾构机掘进断面的地质不均,断面的上部、中部、下部、左边、右边的围岩强度变化大，如上部是软土层，下部是硬岩层。掘进中刀盘的扭矩变化大，盾构机有较大滚动和震动现象和间断的响声，掘进方向很难控制，渣土中会有较大的石块出现。在此地层中应采用低刀盘转速、低推进速度掘进。因为掌子面地质不均，掘进时，刀盘各部位会受力不均，容易使部分刀具受力过大而不能转动，最终导致偏磨。还有就是当推进速度太快时，刀具的切入量也很大，容易使刀盘扭矩突然上升超过设定值而卡死，甚至使刀圈崩裂脱落。

    b、硬岩地层就是指盾构机掘进断面的各部分围岩强度变化小，整体强度在70MPa以上。掘进中刀盘的扭矩大，推进速度明显减慢，盾构机有较大滚动和震动现象和连续的响声，渣土中会有很多的石块出现。在此地层中应采用高刀盘转速、低推进速度掘进。掘进时要向刀盘和螺旋机多加泡沫，向土仓加水，对刀盘和螺旋机进行冷却、润滑，就是降低刀具和螺旋带的磨损速度。为了防止刀具的超载，不能为了提高推进速度而盲目加大油缸推力。

    c、粘土地层就是指土质比较粘，土的渗水性弱，与水不易混合，容易形成块状。掘进中容易在刀盘上形成泥饼。此种地层中掘进应向刀盘多加泡沫和水，多搅拌，改善渣土的流动性和塑性；防止在刀盘上形成泥饼，裹住刀具使刀具不能转动而偏磨。再有就是掘进中要随时注意刀盘扭矩和究竟速度的变化，当掘进速度明显降低，而刀盘扭矩却增加时，很有可能是刀盘上形成了泥饼，应立即采取措施处理，加泡沫加水搅拌除去泥饼，如地质条件允许，可开仓用水冲洗刀盘，快速除去泥饼。

    d、含砂富水地层此地层自稳性差，含有大量砂粒、砾石，遇水容易坍塌。此时应喷入膨润土，在开挖面上形成泥膜，改善沙土的流塑性，防止涌水流砂和发生喷涌现象，并利于螺旋输送机排土。每环掘进结束前要保证土仓相当的渣土量，让下一环开始掘进时不会因土仓水太多而发生喷涌。掘进应采用土压平衡模式，掘进中要严格控制出渣量；要加大盾尾油脂的注入量和调整好盾构姿态，防止水带沙土从盾尾或铰接密封处进入隧道。

    e、硬岩破碎地层此地层岩石强度较大，但整体结构性差；岩层节理裂隙发育、透水能力强，岩层中含有石英、角砾、硅化角砾。掘进时刀盘扭矩变化大，有较大的振动和响声，对刀具的损伤较大，可能出现较大块岩石的崩落和震断刀圈。掘进中要适当降低刀盘转速和掘进速度，防止刀具因超载而损坏，多加泡沫改善碴土性能，减小对刀具的磨损，提高碴土的流动性和止水性，以防失水；加强盾尾密封油脂的注入，确保盾尾密封效果；加强铰接处的密封检查，及时调节密封压板螺栓，保证其密封效果。随时观察出渣口渣土情况。在地质条件允许的情况下，适当增加检查刀具的频率。

    3.盾构机的到达接收技术，构机到达施工指从盾构机到达接收井前50m,到盾构机进入车站接收井上接收基座的整个施工过程。

    A.端头加固，施工方法和技术与盾构始发的相似。

    B.在接收井准备潜水泵抽水。

    C.人工复核测量:在盾构推进至盾构到达范围时,对盾构机的位置进行准确测量,在到达前200m进行联系测量,到达前50m加强盾构姿态及隧道线形测量,同时对接收洞门位置进行复核测量,确定盾构机的贯通姿态及纠偏计划。盾构贯通前25环最后一次导站时,充分利用贯通前线路复测的结果,用测量二等控制点的办法精确测量测站、后视点的坐标和高程，每一测量点的测量不少。

    D.盾构姿态调整根据人工复核测量结果,制定盾构姿态调整方案,并逐渐将盾构姿态调整至计划的位置。确定盾构贯通姿态时,盾构机姿态必须控制在规定范围内(平面不大于±20mm,高程不大于±20mm,水平偏航角不大于±3mm/m,垂直偏航角不大于3mm/m),避免出现俯角姿态。根据实测洞门位置调整隧道贯通时刀盘位置,避免刀盘卡在洞口。盾构进入到达段后,以“小推力、低刀盘转速,减小扰动”为原则,结合理论计算及经验调整掘进。若停机时间较长,需适当推进油缸将土压提升,以免地面发生较大的沉降;在盾构刀盘距围护桩10m时,将掘进速度控制在15mm/min左右,控制出土量并逐步减小土仓压力,在最后两环采用趋于零土压的掘进模式;在盾构刀盘距围护桩5m时,利用二次注浆孔对盾尾管片进行环箍注浆,以阻止盾构后部的水流向洞口在盾构刀盘距围护桩2m左右时,在洞门中心凿一个300mm直径的孔以较准确确定盾构与洞门的相对位置；最后一环掘进时,要注意减少注浆量,控制在前半环推进时将砂浆注完,后半环改膨润土单液注入,防止堵塞注浆管；进入到达段后,地面监控人员要注意跟踪监测车站主体结构侧墙及地表情况,发现异常时及时与相关人员联系。

    E.管片拼装:隧道贯通后,盾构前方没有了反推力,将造成管片之间环缝连接不紧密,易渗漏,因此将靠近洞口的10环管片用型钢焊接连接纵向拉紧,保证管片间的防水条压缩到位。管片安装完毕后,用风动扳手拧紧环向及纵向螺栓,且在下一环掘进完毕后二次紧固螺栓。

    F.洞门凿除刀盘顶桩后停止掘进,凿除洞口围护桩。为减小破桩振动对端头的影响,采用人工风镐破除。根据以往破桩经验,采用两端破除截断,中间整体吊出的方法。

    G.洞门密封装置安装首先,对洞圈预埋钢环上双头螺栓孔进行攻丝清理,上紧双头螺栓后,再点焊固定。其次,洞门凿除完成后,清理渣土,一次性安装完防水密封装置,并穿好钢丝绳,暂且不拉紧。密封装置安装顺序为:帘布橡胶板→圆环板→钢翻板→垫圈→螺母。防水装置翻板上钢丝绳在盾构出洞时要拉紧一次,等到盾尾拖出之后帘布橡胶板落到管片上时,再完全拉紧翻板上的钢丝绳,以保证洞门密封效果防止水土流失造成洞门坍塌、洞门凿完后,按照预计盾构姿态对接收基座进行初步定位,做好加固材料准备。盾构贯通后根据盾构机实际姿态对接收基座进行准确定位,加固接收基座。盾构机标高宜高出接收架的滑轨面标高20mm~30mm。

    H.盾构主机出洞时盾尾能容纳两环管片,当管片拼装到设计洞门范围内,需要利用千斤顶的推力把盾构主机推出洞口,此时在底部临时安装两块管片作为千斤顶的支点,通过导轨把盾构引上接收基座。

    以上就是我在实习期间学习的技术内容，对于这些技术的学习我的方法主要是看书、看图纸、百度相关的施工视频和资料然后到施工工地隧道里面实地学习，不懂的就百度，百度还不明白的就和同事们讨论讨论，最后再问前辈们的看法。对于一个问题一个技术要从多方面去思考、从简到繁、从局部到整体、集思广益，让自己的思路处在一个最佳模式。

    总结：盾构机与隧道工程关键技术是中国未来城市地下轨道交通发展的关键，运用此技术的关键在于对工程地层情况的详细勘测，然后根据地层设计合适的盾构机，管理人员要清楚的知道地层与盾构机的各方面数据，了解盾构机的各个系统的工作原理，做到心中有数全局掌控。