地下实习报告

实习是大学教学中的一个不可分割的有机组成部分，是大学学习中的一个非常重要的环节，也是加强专业知识认识和完善拓展知识的一个重要途径。

土木工程专业作为一门实践性很强的专业，建立正确的专业思想，树立正确的专业知识学习态度有极其重要的影响作用，这些凸现了实习的必要性。鉴于此，我们于2009年4月18日来到北京轨道交通大兴线01号标段黄村火车站义和庄站进行第一次土木工程专业认识实习。

作为一名接触专业知识不久的大二学生来说，这次认识实习对我很有启发意义。来到大学两年了，我没能对专业产生一种感性认识，更准确地说缺乏一种专业归属感，只是盲目的学习，不知道我们将来会干什么，或许以前知道，但是都是道听途说的，缺乏实践性。我时常问自己的现在学的东西有用吗，如果有用，会在实际工程建设中怎么应用，带着一系列这样的疑问的我是迷茫的，虽然学习成绩还好，但是总是感觉缺少些什么，没有学习的动力与方向。这次土木工程专业认识实习让我第一次近距离感受工程建设，这次实习让我找到了专业归属感，找到了努力的方向，同时我也更加了解我们应该怎样的进行专业学习，去学习一门课的知识，而不是去拿一门课的分数。

（实习工地）

正 文

【工程简介】

1.1 北京地铁大兴线概况

大兴线起点在4号线马家楼站南侧，线路沿途经过丰台区南苑地区、大兴区西红门地区、大兴新城主城区、生物医药产业基地，终点位于大兴新城南部建设区边缘的南兆路；线路全长约22.51km，总投资80亿元。 1.2 线路概况

地下线 11.78km，高架线8.47km，地面线1.29km，路堑段0.97km。 1.3 经过车站

沿线共设11座车站，其中高架站一座，是西红门站(后来调整规划，改为地下站）；地下站十座，分别是新宫站、高米店北站、高米店南站、枣园站、清源路站、黄村西大街站、黄村火车站、义和庄站、韩园子站、天宫院站。

1.4 开工时间和通车时间

开工时间：2007年12月15日 通车时间：2010年12月28日 【施工分析】

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2008年12月1号10时，随着北京住总集团的“天盾三号”盾构机刀盘被徐徐吊入北京轨道交通大兴线01号标段黄村火车站义和庄站工地地井中，地铁大兴线首台盾构机顺利进入预定位置，开始隧道施工作业。工程采用的是目前世界领先的盾构技术，具有工作效率高、施工安全等特点。以下我将对盾构技术进行着重讲解。

2 盾构与盾构机

盾构是在软岩和土体中进行隧道施工的专门机具，使用盾构机开挖隧道的方法就是盾构法。

北京轨道交通大兴线01号标段使用的天盾三号盾构机属于土压式复合盾构机。土压式复合盾构机是把土料作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。土压式复合盾构机在结构一般由盾构壳、刀盘、人舱、螺旋输送机、皮带机、管片安装机、管片小车和后配套拖车等装置组成。

土压式复合盾构机在功能上包括主驱动系统、开挖系统、推进系统、出碴系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、激光导向系统及通风、供水、供电系统等。 2.1刀盘与刀具

本区间始发井下所使用的盾构机，外径为6250㎜、开挖直径为6280㎜。刀

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盘上的刀具布置为：9把单刃滚刀、8把双刃滚刀、4把三刃中心滚刀、68把齿刀、8把周边刮刀。盾构机的刀盘上还安装了一个仿形刀，当盾构机需要调整姿态或较大转弯时可以进行局部超挖。此外，盾尾和中前体的连接为铰接方式，能够适应最小为400m的转弯半径。这样就增加了盾构机挖掘的灵活性。 刀盘包括焊接结构件和刀架。刀盘表面焊接有耐磨层，圆周区域焊接有三道耐磨条。通过刀盘旋转，挖出的碴土从布置在刀盘上的8个开口导入土仓。焊接的搅拌臂可以使碴土改良添加剂和挖出的碴土在刀盘后面进行充分的搅拌。另外，所有的刀具都可以在刀盘背后进行换装。

在后来询问当班工作人员时了解到本区段地层结构相对简单，没有出现大型砾石层，当然这种担心也是多余的，因为盾构机的刀盘的硬度完全可以破岩，这是基于前期的工程探测，根据探测结果决定刀盘的选取。后来我查了一下盾构机刀具的破岩机理，即：盾构机采用滚刀进行破岩，其破岩开工属于滚压破碎岩石。滚压破碎岩石是和一种破碎量大、速度快的机械破岩方法，其特点是靠工具滚动产生冲击压碎和剪切碾碎的作用达到破碎岩石的目的。

2.2 出碴系统

有了刀盘上刀具的强大破岩能力，所产出的碴土显然是巨大的，这就需要盾构机有强有力的出碴系统给予支持。

螺旋输送机：从上斜伸到盾构机前体底部的是螺旋输送机，它从隔板到拖车沿中心线的上仰角约23°。在掘进时，开挖的碴土在底部，螺旋输送机伸往渣

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舱的一段为可更换的耐磨片。螺旋输送机内部为一个带轴的螺杆，螺旋输送机的螺旋片能够在碴土中伸缩。螺旋输送机的螺旋片分为两段，中间部分有一段没有螺旋片，这样可以在软土中形成土塞，以有效防止喷涌现象的发生。螺旋输送机通过一个液压马达和一个减速机驱动，其转速范围可以在一定范围内无级调速，从而也可以很好的控制出土量。同时，调节螺旋输送机的出土速度也是控制土仓压力的重要方法之一。

皮带机：皮带机用于将螺旋输送机输出的碴土传送到盾构后配套的碴车上，布置在后配套拖车的上面。皮带输送机主要由以下部件组成：皮带、卸料部件、张紧装置。

除此之外，还有保压泵碴装置、防喷涌装置、碴土称量装置。各装置相互协调配合共同完成碴土的顺利出仓。

2.3 铰接系统

为了减少盾构的长径比，使盾构在掘进时能够灵活地调整姿态，尤其是为了能够顺利通过较小的线路弯道，盾尾通过铰接系统和中体相连接。在直线段掘进时铰接油缸一般处于锁定位置，盾尾在主机的拖动下被动前进。当盾构需要转弯时，将油缸处于浮动位置，盾尾可以根据掘进方向的需要自动调整位置。 2.4 管片安装机构

安装在盾尾，由一对举重油缸、大回转机构、抓取机构和平移机构等组成。管片安装机的控制方式有遥控和线控两种方式，均可对每个动作进行单独灵活的

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操作控制。管片安装机通过这些机构的协同工作把管片安装到准确的位置。施工人员跟我们讲述了，安装管片的过程“安装管片应该从底部开始，定位好，装上螺栓，对称拼装上面部分，最后湿封顶部分，接着就是装上螺栓，从横纵方向。另外每一品之间的缝是错开的，也就是说，相邻两品盾构片的摆放顺序是不同的，这样保证了整体的牢固性。盾构片装好之后，为了防止片与外围土体出现裂缝，会在之间充入混凝土，以填充空隙。

2.5 碴土改良系统

盾构机配有两套碴土改良系统：泡沫系统和膨润土系统。 2.6 注脂系统

注脂系统包括三大部分：主轴承密封系统，盾尾密封系统和主机润滑系统。三部分都以压缩空气为动力源，靠油脂泵油缸的往复运动将油脂输送到各个部位。

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2.7 注浆系统

注浆系统分为同步注浆和二次注浆两种： 1、同步注浆

盾构机采用同步注浆系统，这样可以使管片后面的间隙及时得到充填，有效的保证隧道的施工质量及防止地面下沉。 2、二次注浆

当盾构机掘进遇地下水较多，易造成喷涌进，就必须采取二次注浆措施，以阻挡盾尾后方来水。（下图为注浆孔）

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2.8 液压系统

盾构的液压系统包括主驱动、推进系统（包括铰接系统）、螺旋输送机、管片安装机及辅助液压系统。 2.9 SLS-T激光导向系统

盾构机安装了一套VMT公司的SLS-T APD导向系统。该系统能够对盾构在掘进中的各种姿态、以及盾构的线路和位置关系进行精确的测量和显示。操作人员可以及时地根据导向系统提供的信息，快速、实时地对盾构的掘进方向及姿态进行调整，保证盾构掘进方向的正确性。

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2.10 盾构选“型”与选“模”

盾构选型应从安全性、可靠性、经济性等方面综合考虑，所选择的机型要能尽量减少辅助施工法并确保施工安全可靠。不同类型的盾构适应的地质范围不同，盾构选型的主要依据是土质条件、岩性，要确保选择的盾构能适应地质条件，保持开挖面稳定，前面我也提到根据前期工程探测结果进行刀盘的选择。

盾构的“模”则是根据掘进过程中不同地层、地质等多种综合因素合理选择的结果。

盾构的开挖有三种工作模式，即土压平衡模式（EPB）、敞开式（OPEN）和半敞开式（SEMI-OPEN）。 1、土压平衡式：

土压平衡式就是在盾构开挖时，利用土仓内的土压或加注辅助材料产生的压力来平衡开挖面的土压及地下水压力，以避免掌子面坍塌或地层失水过多而引起地表下沉的一种盾构掘进模式。 2、敞开式：

敞开式掘进就是在土仓内不需要保持任何压力的一种盾构掘进模式。当盾构通过的地层自稳性好，不含地下水或者含地下水很少时，盾构可以采用敞开模式进行掘进。 3、半敞开模式：

在盾构掘进时存在这样一种情况：掌子面虽然有一定的自稳性，但是不能完全自稳，或是虽然稳定但由于存在一定量的地下水，需要在掌子面建立一定的压力来防止地下水进入土仓，减少水土流失。这种情况下为了减少刀盘转动的扭矩，通常我们只需要在土仓内保持少量的碴土（通常1/2左右），然后向土仓内注入压缩空气或泡沫来辅助进行开挖，这种开挖模式我们称之为半敞开模式。 本区间采用了土压平衡式盾构机，就是基于当地的地质条件的选择。 【相关拓展】

盾构的分类较多，可按盾构切削面的形状、盾构自身构造的特征、尺寸的大小、功能，挖掘土体的方式，掘削面的挡土形式，稳定掘削面的加压方式，施工方法，适用土质的状况多种方式分类。下面我们按照盾构组合命名分类阐述。

3.1全敞开式盾构机（全敞开式盾构机的特点是掘削面敞露，故挖掘状态时

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干态状，所以出土效率高。适用于掘削面稳定的性好的地层，对于自稳定性差的冲积地层应辅以压气、降水、注浆加固等措施） 3.1.1 手掘式盾构机

手工掘削盾构机的前面是敞开的，所以盾构的顶部装有防止掘削面顶端坍塌的活动前檐和使其伸缩的千斤顶。掘削面上每隔2-3m设有一道工作平台，即分割间隔为2-3m。另外，在支撑环柱上安装有正面支撑千斤顶。掘削面从上往下，掘削时按顺序调换正面支撑千斤顶，掘削下来的沙土从下部通过皮带传输机输给出土台车。掘削工具多为鹤嘴锄、风镐、铁锹等。 3.1.2 半机械式盾构机

半机械式盾构机是在人工式盾构机的基础上安装掘土机械和出土装置，以代替人工作业。掘土装置有铲斗、掘削头及两者兼备三种形式。具体装备形式为A.铲斗、掘削头等装置设在掘削面的下部。B.铲斗装在掘削面的上半部，掘削头在下半部。C.掘削头装在掘削面的中心。D.铲斗装在掘削面的中心。 3.1.3 机械式盾构机

盾构机的前部装有旋转刀盘，故掘削能力大增。掘削下来的砂土由装在掘削刀盘上的旋转铲斗，经过斜槽送到输送机。由于掘削和排土连续进行，故工期缩短，作业人员减少。

3.2 部分开放式盾构机（即挤压式盾构机，其构造简单、造价低。挤压盾构适用于流塑性高、无自立性的软粘土层和粉砂层） 3.2.1 半挤压式盾构机（局部挤压式盾构机）

在盾构的前端用胸板封闭以挡住土体，使不致发生地层坍塌和水土涌入盾构内部的危险。盾构向前推进时，胸板挤压土层，土体从胸板上的局部开口处挤入盾构内，因此可不必开挖，使掘进效率提高，劳动条件改善。这种盾构称为半挤压式盾构，或局部挤压式盾构。 3.2.2 全挤压式盾构机

在特殊条件下,可将胸板全部封闭而不开口放土，构成全挤压式盾构。 3.2.3 网格式盾构机

在挤压式盾构的基础上加以改进，可形成一种胸板为网格的网格式盾构, 其构造是在盾构切口环的前端设置网格梁，与隔板组成许多小格子的

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胸板；借土的凝聚力，用网格胸板对开挖面土体起支撑作用。当盾构推进时，土体克服网格阻力从网格内挤入，把土体切成许多条状土块，在网格的后面设有提土转盘，将土块提升到盾构中心的刮板运输机上并运出盾构，然后装箱外运。 3.3 封闭式盾构机 3.3.1 泥水式盾构机

是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。 3.3.2 土压式盾构机

是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。它又可细分为削土加压盾构、加水土压盾构、加泥土压盾构和复合土压盾构 【工程现场】

作为一名工程人员的我们不但要了解施工技术，同时也对现场进行工地环境进行了考察，维持好施工现场的秩序，保证工程建设的安全是不可回避的责任。当我们到达集合地点时，我看到同学们头上都戴着工程帽，同时工地的生活区与施工区的门上也写着：不戴安全帽者不得进如施工现场；当然在施工现场结构主体外面的防护网上也写着标语：安全责任，重于泰山；由此可见在建筑施工当中首先要注意的问题就是安全问题。过去由于生产企业不重视民工安全造成了很多工伤和死亡事故，这些事故给工人和企业带来了很大的损害！同时，为了确保施工能顺利进行和施工的安全，工地是要用砖墙围护起来的，只有建筑施工的各种车辆和内部人员才可以出入，我们实习也要经过他们的同意呢！

进到施工区，我们一眼就看到了满是管片的施工现场，当时感觉这样的隧道施工其实也没什么难度，不想房屋建筑那样，结构主体给我的感觉就是一个“圆柱形”。这个可能是因为我把它与农村里打井钻井联系在一起的缘故吧。隧道上面，这个场地是堆放建筑材料用的，可以看到所堆放的建材主要是管片，没有水泥、砂、石之类的建材，这是因为现在已经都采用了成品混凝土来浇筑结构了。

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这样可以保证混凝土的质量，减少施工浪费和降低生产成本。

【实习小结】

半天的时间转眼即逝，在这半天的认识实习过程中我的体会很多。现代城市轨道交通的迅速发展，地铁作为其中的一种交通工具，在高速发展的现代化大都市中日前所具有的不可替代的积极作用，作为一名土木工程的学生去了解工程建设是十分必要的，通过这次实习以及后期的查阅资料熟悉了盾构施工方法及盾构机的主要组成部件及其主要设备的工作原理。其实实习给我们提供了一个人开阔视野的平台，给我们起一定的引导作用，实习本身不一定有很多有价值的东西，但是可以启发去我们思考问题，激发我们学习热情，对于我而言，实习给我提供一个机会去寻找专业归属感，在这样的一个平台上我去约束自己了解更多东西。本次是我们学校组织的第一次学生去外边认识实习，而且还有老师有多经验和非常高的专业知识讲解，帮助我们现场解答疑惑，感谢老师不管困难而非常热情地给我们讲解，同时我也十分期待其他几个方向的认识实习。

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