盾构法隧道施工技术PPT课件

1、Charpter1 隧道施工工法的选择隧道施工工法的选择及盾构机的分类及盾构机的分类Section1 常用隧道施工工法比较Section2 盾构工法的发展Section3 盾构机的分类第1页/共80页浅埋暗挖法明挖法第2页/共80页矿山法盾构法顶管法第3页/共80页岩石掘进机沉管法第4页/共80页Section1 隧道施工工法的对比隧道施工工法的对比表 1第5页/共80页续表1Section1 隧道施工工法的对比隧道施工工法的对比第6页/共80页Section2 盾构法隧道的发展盾构法隧道的发展1974年土压平衡盾构EPB1976年铰接式盾构1981年压注混凝土衬砌工法ECL19861988年

2、复圆、多圆断面盾构MF1993年球体盾构、扩径盾构1825年盾构机首次使用1830年使用气压的半机械式盾构1840年能够壁后注浆的机械式盾构1865年圆形挤压式盾构1966年泥水加压盾构第7页/共80页中国盾构法隧道走过的历程中国盾构法隧道走过的历程1952年1966年1984年1994年手掘式盾构网格式式盾构土压平衡式盾构泥水平衡式盾构路南线隧道上海延安东一号线上海地铁路隧道上海打浦盾构输水巷道阜新2.6m2003年杨浦线上海地铁双圆盾构第8页/共80页Section3 盾构机的分类盾构机的分类1、按照平衡开挖面的方式进行分类 A、插板式 B、挤压网格式 C、土压平衡式 D、泥水平衡式 第9

3、页/共80页第10页/共80页第11页/共80页第12页/共80页第13页/共80页第14页/共80页第15页/共80页2、按照断面形状进行分类 A、单圆 B、双圆 C、三圆 D、矩形 E、球形盾构机的分类盾构机的分类 之二之二第16页/共80页第17页/共80页第18页/共80页第19页/共80页第20页/共80页盾构机的分类盾构机的分类 之三之三3、按照适用地层进行分类 A、软土盾构机 B、复合式盾构机 C、硬岩掘进机第21页/共80页Charpter2 盾构机构造盾构机构造第22页/共80页第23页/共80页盾构机的主要组成部分 1）盾构机壳体，主要起支护周围土体的作用。一般分为切口环、

4、支承环和盾尾环三部分。 2）土体开挖系统，包括切削装置和驱动装置。 3）正面密封系统。 4）推进系统，包括推进千斤顶和液压系统。 5）衬砌拼装系统，包括拼装机和真圆保持器。 6）注浆系统，包括注浆泵和注浆管路。 7）盾尾密封系统，包括盾尾钢丝刷和盾尾油脂注入装置。 8）排土系统。土压平衡盾构机的排土系统包括螺旋输送机和皮带运输机，泥水平衡盾构机的排土系统包括吸泥口、管路和泥浆泵。 9 ）控制系统。第24页/共80页挖土运输系统挖土运输系统 土压平衡盾构土压平衡盾构第25页/共80页挖土运输系统挖土运输系统 泥水平衡盾构泥水平衡盾构第26页/共80页管片拼装系统管片拼装系统第27页/共80页Ch

5、arpter3 第28页/共80页卸泥箱20t行车出泥斗第29页/共80页拼装管片（1）：落地块位置千斤顶回缩，拼装落地块盾构推进：在保持正面压力平衡条件下，边推进边出渣，顶进一环拼装管片（4）：拼装封顶块拼装管片（2）：标准块位置千斤顶回缩，拼装标准块管片现场堆放：检查修补破损，粘贴止水橡胶条、传力衬垫拼装管片（3）：邻接块位置千斤顶回缩，拼装邻接块管片垂直运输：用龙门架将管片装运到电瓶车上管片水平运输（1）：用电瓶车将管片运至盾构机内千斤顶顶进：千斤顶顶进一环环宽距离泥浆注入：在保持正面压力一定的情况下，不断注入新鲜泥浆管片水平运输（2）：用单轨葫芦吊沿导梁将管片运至工作面泥浆运输：用泥浆

6、排送管路将泥浆运送至泥浆处理设备,处理排放穿连接螺栓及嵌缝：将管片连成整体隧道衬砌,并做嵌缝堵漏处理.壁后注浆：用惰性或活性浆液填塞管片壁后空隙，并用以防水封堵手孔：用同色混凝土封堵手孔，防止穿孔螺栓生锈腐蚀二次紧固穿孔螺栓：将螺栓拧紧，增加隧道刚性铺设道轨及管路：盾构机前进同步铺设电瓶车及机架道轨以及相应管路二次注浆：对局部隧道渗漏点进行二次注浆防水预拌注浆浆液：在工作井附近拌制壁后注浆浆液壁后注浆浆液运输：用管路将浆液运至注浆桶盾构施工工艺流程图第30页/共80页Charpter3 盾构施工工艺环节盾构施工工艺环节Section1 盾构机的选型、订货、组装及调试Section2 管片制作施

7、工 Section3 施工现场前期准备施工 Section4 进、出洞口土体加固施工Section5 盾构机现场组装施工Section6 反力支撑系统安装施工 Section7 盾构进出洞施工 Section8 盾构推进施工第31页/共80页Section1 盾构的选型、订货、安装及盾构的选型、订货、安装及调试调试盾构机选型及定购的依据第32页/共80页 地上、地下建筑物 埋设物 水井、废井 旧建筑物、临时建筑 其它计 划环境条件障碍物 噪声、振动 地基变形 地下水利用 施工垃圾处理 住房、文物等调查项目周围条件 土地利用状况 将来计划 道路种类、交通状况 施工用地状况 河川、湖沼等的状况地质

8、条件 地层构成 地下水位（头）分布 缺氧气体、有害气体的有无 各层的工程性质（强度特性、变形特性、透水性）设计条件整理断面形状尺寸延长覆土线路工期盾构机选型流程图盾构机选型流程图第33页/共80页第34页/共80页Section2 管片制作、检验及耐久性管片制作、检验及耐久性控制控制高精度管片制作管片防水第35页/共80页成型钢筋笼堆放第36页/共80页合笼后钢模尺寸检查第37页/共80页钢筋笼吊装入模第38页/共80页表面压实第39页/共80页管片入养护池养护第40页/共80页三环试拼装及接缝测量第41页/共80页管片堆场堆放第42页/共80页管片的防水管片的防水防水材料第43页/共80页优

9、质止水橡胶条优质止水橡胶条第44页/共80页Section3 施工现场前期准备施工 （1）平整场地，搭建好生产、办公临时设施、试验室及仓库等。 （2）将施工用电源、水源接入施工现场，布置好施工现场的各用电点及施工区域的照明，做好生活废水和施工范围内的排水工作。 （3）现场门吊安装。 （4）泥浆搅拌机安装就位，泥浆搅拌车间搭设。 （5）现场集土箱、管片堆场等设施建造。 （6）施工材料、机具、设备准备齐全，管片、连接件有足够的储备量。 （7）井上、井下建立测量控制网，经施工监理和测量监理复核认可。 第45页/共80页主要方法 深层搅拌、旋喷桩、SMW、注浆、降水、冻结Section4 进、出洞口土

10、体加固施工第46页/共80页Section5 盾构机现场组装施工 盾构机本体部分安装顺序 注浆设备安装切口环下井定位安装人行闸、旋转接头、电机支撑环下井定位支撑环和切口环联接下部盾尾环安装螺旋机安装定位安装后方作业台安装电动葫芦横梁安装整圆器安装上部盾尾环壳体焊接配管、配线补漆、管路、线路检查第47页/共80页第48页/共80页Section6 反力支撑系统安装施工第49页/共80页Section7 盾构进出洞施工第50页/共80页盾构进出洞施工流程及要点盾构进出洞施工流程及要点洞口设置出洞台架设置组装盾构机临时管片拼装盾构机试运转存在有设想的地层条件和实际偏差的可能性实施原位地质调查钻孔角度

11、的确认利用测斜计等硬化材料的吐出量异常时停下来检查提升速度是否妥当确认确实的加固制定充分的拆除方案和涌水对策。（需要采用根据钻孔取样来确认加固效果等十分致密的方案）拆除挡土墙的时候不能产生大的震动。掘削面加压时，监视洞口衬垫的状况（有无翻开断开）同时监视加压管的动作情况充分监视推力，不能勉强推进，设定合适的掘进速度（15mm/min）由于泥水压力会在挡土墙或洞口衬垫上施加过大的力，对泥水压力的管理将其控制在形成泥水循环所必须的最低限度。在通过高压旋喷工法加固的区间时，加固后地基的碎片会阻塞管道，因此要进行清洗的循环进洞时到达隔墙内时，必须确认有无漏水、涌水后才能进行解体施工要点 工作井构筑施工

12、 地基加固施工临时墙（挡土墙）拆除盾构机出洞或进洞掘削面加压（或减压）掘进涌水保护方案 施工流程 第51页/共80页封门制作沉井：钢板桩；蛭石、珍珠岩膨胀水泥混凝土、砖砌体、泡沫混凝土连续墙：墙中预留轻质低强混凝土塞、局部浇注GFRP玻璃纤维和树脂热融合的玻璃纤维筋、碳纤维筋代替普通混凝土封门的破除：手工、爆破封门封门第52页/共80页盾构进出洞门止水密封装置盾构进出洞门止水密封装置第53页/共80页盾构进洞第54页/共80页盾尾进洞第55页/共80页Section8 盾构推进施工1、盾构推进时隧道内运输 2 5 t 电 瓶 车管 片 车泥 斗 车剖 面 图平 面 图（ A 液 ）储 浆 车（

13、 B 液 ）管 片 车泥 斗 车泥 斗 车注 浆 材 料 车管 片 车管 片 车泥 斗 车泥 斗 车泥 斗 车注 浆 材 料 车2 5 t 电 瓶 车钢轨24Kg/m防出轨装置Y型固定式道叉X型固定式道叉运输车辆编组示意图 道岔设置示意图 第56页/共80页 2、隧道内施工布置 1）运输钢轨布置2）人行走道3）隧道照明4）隧道给排水5）隧道通讯联络、数据传输和视频监视6）隧道通风第57页/共80页3、推进参数设定1）推进时正面土压力设定盾构掘进应保持掘进过程中的开挖面的稳定，将对周边天然土层的扰动影响控制在最小限度。开挖面的稳定是通过管理开挖面土仓内泥土压力来保证的。2）推进时出土量控制盾构机

14、上设置出土量计测装置，就是在螺旋机的排土口处进行泥斗车重量计量的装置，本装置具有计测精度高、可实时计量、计量速度快等特征。3）掘进速度控制推进时速度不宜过快，正常情况下推进速度保持24cmmin，当穿越重要建筑物和管线时降低推进速度。第58页/共80页 4、盾构掘进轴线控制合理调整每个区域千斤顶的液压压力差即能调整盾构机的上下左右点的行程差，进而使盾构机沿着设计轴线推进。1）盾构平面控制（左右方向）利用左、右两侧千斤顶的行程差使盾构机左右方向得到控制。2）盾构高程控制（上下方向）盾构的高程控制和平面控制的机理是一样的，利用上、下两侧千斤顶的行程差产生偏转力矩进行控制。为防止盾构机在软土内的“磕

15、头”现象，盾构机下部千斤顶的额定功率应大于其它区域千斤顶的额定功率。第59页/共80页5、保持盾尾的密封盾构推进时必须保持盾尾的密封，否则水、土和同步注浆浆液将从盾尾进入盾构机内部，一方面污染盾构工作面，另一方面将造成盾尾后部土体的变形。为保持盾尾的密封，在盾构推进时必须适时、适量地压注盾尾油脂。 水、土压力止水性润滑油脂止水刷注油脂管同步连续注浆管 固定装置管片第60页/共80页 6、盾构推进姿态测量（1）地面测量控制网的设置（2）井上、井下控制点的传递1）平面控制点的传递2）高程控制点的传递（3）盾构推进中的定位测量第61页/共80页 7、盾构推进同步注浆（1）同步注浆的目的。（2）同步注

16、浆材料的选定。（3）注浆量（注入率）（4）注入压力第62页/共80页8、管片拼装系统、管片拼装系统水平运输吊运就位固定第63页/共80页Charpter4 盾构施工关键技术 Section1 地面沉降控制技术 Section2 灾害地质、障碍物探测和施工技术第64页/共80页Section1 沉降控制技术沉降控制技术第65页/共80页引起沉降的原因引起沉降的原因 盾构施工中地层变形的直观表现为地表的沉降，其产生的基本原因为盾构施工引起的地层损失、隧道周围土体受扰动或破坏后的固结及施工过程中周围土体受震动的影响等三方面，其中前两方面的原因是主要的。 1）盾构施工引起的地层损失 盾构施工引起的地层

17、损失可以分为三类： （a）正常地层损失。 （b）灾害性地层损失。 （c）非正常地层损失。 2）隧道周围土体受扰动或破坏后的固结 3）周围土体受振动影响。第66页/共80页变形规律变形规律1 1）横向沉降分布：S S(x)(x)为沉降量(m)(m)；x x为距离隧道中心线的距离(m)(m)；i i为沉降槽宽度系数。)2exp(222)(ixiVSxiViVS5 . 22max第67页/共80页2）横向沉降分布：yf=yf-L； yi=yi-LS(y)为沿隧道纵轴线分布的沉降量（m）；y为盾构推进起始点距离坐标原点O的距离（m）；yi为盾构开挖面距离坐标原点O的距离（m） ；L 盾构机的长度（m）

18、 ；Vl1为盾构开挖面引起的地层损失（m3/m）；Vl2为施工因素引起的地层损失（m3/m）；i为沉降槽宽度系数。iyyiyyiViyyiyyiVSfilfily21)(22变形规律变形规律第68页/共80页（1）优化盾构掘进参数（2）注浆材料优化和注浆量的控制（3）二次注浆（4）推进速度宜控制在24cm/min之间，过建筑物时推进速度宜控制在1cm/min。第69页/共80页Section2 灾害地质、障碍物探测灾害地质、障碍物探测和施工技术和施工技术 流砂地层及破碎带软硬岩交互地层（上下重叠）障碍物处理 （桩、孤石、沉船）第70页/共80页流砂地层、破碎带等不良地质施工技术流砂地层、破碎带等不良地质施工技术快速调节泥水压力及时调整泥浆配比和性能，调节泥水压力，有效地控制流砂、管涌及承压水