地下铁道施工方法的选择 及对周围环境的影响 【 续 】

1. 地下铁道施工方法的选择 及对周围环境的影响【续】 主讲：刘 勇 博士教授

2. 开挖竖井 安装盾构机 开孔出发 盾构推进 拼装管片、注浆 到达另一竖井 五 盾构法 1、方法概述

3. 五 盾构法 施工流程

4. 五 盾构法 2、优点 ①可在盾构支护下安全开挖、衬砌； ②掘进速度快，劳动强度低； ③不影响地面交通或航运； ④不受季节、气候影响； ⑤无噪声和振动； ⑥在松软含水地层中修建埋深较大长隧道具有技术、经济优势。

5. 五 盾构法 3、缺点 ①价格昂贵；(4-8千万元人民币) ②机械设备复杂； ③工艺繁琐，需专业队伍。

6. 全开敞式 半开敞式 泥水式 密封式 土压式 第一部分 施工方法选择 五 盾构法 4、分类 5、适用范围 最适用于松软含水地层长隧道，及江河中的水底隧道。

7. 盾构法施工概念 （一）什么是盾构法施工？ “使用盾构机在地下掘进，在护盾的保护下，在机内安全的进行开挖和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工方法”。 从它的定义可以看出：盾构施工法由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大部分组成。 在闹市区或软弱地层中，盾构法是修建地铁的主要施工方法之一。 使用的主要机械就是盾构机。

8. 盾构法施工概念 双护盾盾构机 单护盾盾构机

9. 盾构机 （一）盾构机种类-密封式盾构机 　 是指在机械开挖式盾构机内设置隔墙，进入刀盘与隔墙土仓的土体，由泥水压力或土压提供足以使开挖面保持稳定的压力。密封式盾构机又分成局部气压式、土压平衡式和泥水平衡式几种。

10. 盾构机 （一）盾构机种类-密封式盾构机 (1)局部气压式盾构 在机械式盾构支承环的前边装上隔板，使切口环成为一个密封舱，其中充满压缩空气，达到疏干和稳定开挖面土体的作用。

11. 盾构机 （一）盾构机种类-密封式盾构机 (2) 土压平衡式盾构 前端是全断面切削刀盘； 后面有贮留切削土体的密封舱； 在中心处或下方装有长筒形的螺旋输送机； 在密封舱和螺旋输送机，以及在盾壳四周装设的土压传感装置； 还可装设塑流化材料的注入设备——改善切削土体流动性。

12. 盾构机刀盘(花板型）

13. 盾构机刀盘(辐条型）

14. 盾构机刀盘(砾石破碎型）

15. 盾构机刀盘(辐条型）

16. 加注泡沫

17. 二 盾构机 （一）盾构机种类-密封式盾构机-土压平衡式盾构 •土压平衡式盾构适用条件： 从理论上讲，通过注入塑流化添加剂和强力搅拌能将各种土质改良成土压平衡式盾构工作所需的塑流体，故这种盾构能适用于各种围岩条件。 但在含水的砂层或砾砂层，尤其在高水压的条件下，土压平衡式盾构在稳定开挖面土体、防止和减少地面沉降、避免土体移动和土体流失等方面都较难达到理想的控制。 进行地层改良后可采用泥水加压式盾构。

18. 压缩空气 连通管 压缩空气 泥模形成区 泥浆 地 层 排泥管 刀盘 进泥管 二 盾构机 （一）盾构机种类-密封式盾构机 (3)泥水加压式盾构 泥水加压式盾构的总体构造与土压平衡式盾构相似，仅支护开挖面方法和排碴方式有所不同。

19. 二 盾构机 （一）盾构机种类-密封式盾构机-泥水加压式盾构 •支护开挖面方法：密封舱内充满特殊配制的压力泥浆，刀盘(花板型)浸没在泥浆中工作。通常是泥浆压力和刀盘面板共同对开挖面支护，泥浆压力主要是在掘进中起支护作用，刀盘面板主要是在停止掘进时起支护作用。 •排碴方式：刀盘切削下的碴土在密封舱内与泥浆混合后，用排泥泵及管道输送至地面处理，处理后的泥浆再由供泥泵和管道送回盾构重复使用。 所以，采用泥水加压式盾构时，还需配备一套泥浆处理系统。

20. 盾尾 切口环 支承环 二 盾构机 (二)盾构的组成 从纵向可将盾构分为：切口环、支承环和盾尾。 切口环：是盾构的前导部分，在其内部和前方可以设置各种类型的开挖和支撑地层的装置； 支承环：是盾构的主要承载结构，沿其内周边均匀地安装有推进盾构前进的千斤顶，以及开挖机械的驱动装置和排土装置； 盾尾：主要是进行衬砌作业的场所，其内部设置衬砌拼装机，尾部有盾尾密封刷、同步注浆管和盾尾密封油膏注入管等。

21. 出洞前破除洞门 盾构机安装示意图 四 盾构法施工 （一）盾构法施工的主要步骤 (1)在盾构法隧道的起始端和终端各建一个工作竖井； (2)盾构机在始发井内安装就位； (3)依靠盾构千斤顶推力将盾构从始发井的墙壁开孔处（封门）推出。 (4)盾构在地层中沿隧道设计轴线推进，同时不断出土和安装衬砌管片；视频1视频2 (5)及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环的位置；视频3视频4 (6)盾构进入到达井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。

22. 盾构机掘进实况 盾构操作室 司机操作 盾构机掘进

23. 运送管片 运送碴土

24. 皮带输送机上出土现况 土斗吊运现况

25. 道岔 龙门吊

26. 混凝土浇筑 模具清理 管片从模具内吊出 管片生产过程

27. 管片存放 拼装试验 抗压检测 养护池内养护

29. 管片模型及三环试拼装

30. 管片拼装

31. 第一部分 施工方法选择 五 盾构法

32. 预制场制作管段 拖运至隧址 沟槽浚挖、支座设置 沉放管段 管段水下连接 覆土回填 内部设备安装 第一部分 施工方法选择 六 沉管法 1、方法概述 (又称预制管段沉放法)

33. 六 沉埋法施工 （一）沉埋法定义及发展状况 • 目前，世界上已有100余条沉管隧道。 • 规模最大：荷兰德雷赫德隧道，宽49.04m，4孔8车道 • 我国第一条沉管-上海外环线隧道工程，8车道，2003年建成。

34. 二 沉埋法施工 （一）沉埋法定义及发展状况 • 在建的天津滨海新区中央大道海河隧道。位于滨海新区于家堡中心商务区东南侧。拟建隧道总长2883.4m，暗埋段2168m，沉管段240m，敞开段475m。断面宽度32.5m(两孔三管廊)，设计行车速度60km/h。工程总投资约26亿元。

35. 二 沉埋法施工 （一）沉埋法定义及发展状况 • 南岸是滨海未来的金融中心于家堡，南岸是临港工业区。 • 三节沉管：高9.8m，宽36.6m，长85m，由钢筋混凝土做成的箱体。 • 干坞：5.4万平方米，深10m。沉管在22m水下精确拼接。

36. 二 沉埋法施工 （一）沉埋法定义及发展状况

37. 第五节　沉埋法施工 二 沉埋法施工 （一）沉埋法定义及发展状况

38. 二 沉埋法施工 （一）沉埋法定义及发展状况 视频

39. 第一部分 施工方法选择 六 沉管法 2、优点 ①可制作出质量均匀且防水性能良好的隧道结构。 ②由于沉放隧道的密度小，地层的承载力几乎不成问题。 ③隧道可以埋在最小限度的深度上，从而使隧道的全长缩短至最小限度。 ④因为管段制作采用的是预制方式，且浮运与沉放的机械装置大型化，这样对施工安全与大断面隧道的施工都较有利，且大大缩短了工期。

40. 第一部分 施工方法选择 六 沉管法 3、缺点 ①管段的浮运、沉放以及沟槽的疏浚、基础作业等依靠机械来完成，需考虑管段的稳定、航道的影响等。 ②对于沉放管段底面与基础密贴的施工方法还应继续改进，以免沉陷与不均匀沉降的产生。 ③不均匀沉降和防水等问题须进一步研究。

41. 第一部分 施工方法选择 六 沉管法 4、适用范围 适用于跨越江河湖海，软地基。 5、发展方向 1)大型涵管制作及驳运技术； 2)地下定位对接、防水技术。

42. 第一部分 施工方法选择 七 掘进机法 适用于硬岩地层，速度快，造价高，机械化程度高，安全，对地面无干扰。

43. 第一部分 施工方法选择 八 顶进法 用于穿越交通繁忙道路、铁路、地下管网等障碍物，不中断交通。

44. 九 石家庄地铁1、3号线概况及施工方案选择 全线明挖车站10座，盖挖逆作法车站1座（人民广场站），局部盖挖半逆作车站4座（和平医院站、体育场站、北宋站、谈固站），局部盖挖顺作法（铺盖法）车站3座（时光街站、烈士陵园站、白佛站）；两端明挖中间单层暗挖车站2座（长城桥站、平安大街站）。 全线区间共21处，区间全长约21千米，其中盾构区间长度约13.3公里，约占全线区间的67%；矿山法区间约为9公里，明挖区间约为1公里。

45. 九 石家庄地铁1、3号线概况及施工方案选择 3号线一期工程设17个车站，18个区间。 车站均为地下站，暗挖法1个，盖挖法2个，明、暗结合1个，明挖法13个。 全长15.847km，盾构区间15个，长度约13.318km，占84%；矿山法1151.14m，占7.3%；明挖法1378.13m，占8.7%。

46. 第二部分 地铁施工对环境的影响及保护措施

47. 国内部分城市地铁工程事故实例 某地铁隧道推进引起地表发生塌陷破坏 广州地铁三号线滑坡事故(2004年4月)

48. 台湾某地铁工程施工事故及新闻报道

49. 不同施工方法对施工安全的影响 • 地铁安全事故的原因类型与所在工程采用的施工方法对事故的影响问题是交叉存在的，换言之，引起地铁安全事故的原因与工程采用的施工方法密切相关，后者在很大程度上决定了事故发生的特点。 • 在城市地铁施工中，采用不同施工方法所发生事故各有特点。因此，应分析不同工法下潜在事故的风险大小、事故的特点和后果等，从而得出不同施工方法条件下事故相应的防控措施。

50. 各种工法的风险比较分析 • 基坑事故主要表现为侧壁坍塌，既有施工条件及环境等客观原因，也有因管理不到位、操作不当等人为因素造成的事故。 • 暗挖施工受掌子面周边土层状况的影响最大，地层条件的好坏对暗挖施工是否安全进行起到决定性作用，这其中包括土质本身条件及稳定性如何，是否存在各类管线、管线数量多少及如何分布，尤其是否存在不明空洞及水囊等各种不良地质体。这些因素决定了暗挖施工的风险性较大，个别突发事件难于防控；而且由于施工机械化程度不高，一旦出现事故极易造成人员伤亡的严重后果。 • 盾构法施工出现重大事故的可能性要小一些，事故的可控性较好，后果也相对较轻。