盾构始发与到达端头加固理论与实践ppt课件

1、中国矿业大学北京中国矿业大学北京江玉生江玉生:01257487:盾构始发与到达端头加固实际与实际盾构始发与到达端头加固实际与实际专专 题题 讨讨 论论1.为什么要进展端头加固？2.端头加固的实际计算方法是什么？3.端头加固的根本要求是什么？4.常用的加固方法及其优缺陷和适用范围。端头加固的目的与意义端头加固的目的与意义满足土体强度的要求满足土体强度的要求满足土体稳定性的要求满足土体稳定性的要求 加固土体的静态稳定，包括施工期稳加固土体的静态稳定，包括施工期稳定性和长期稳定性。定性和长期稳定性。 加固土体的扰动影响，破洞门振动过加固土体的扰动影响，破洞门振动过大对土体的扰动等。大对土体的扰动等。

2、满足加固土体的浸透性要求特别是满足加固土体的浸透性要求特别是水水+ +沙沙+ +压力的情况压力的情况满足加固土体的变形特征的要求满足加固土体的变形特征的要求 土土压建立前和土压消逝后压建立前和土压消逝后需求留意的问题需求留意的问题强度和稳定性强度和稳定性 参数的选取，特别是土体的抗拉强参数的选取，特别是土体的抗拉强度和水土压力；度和水土压力； 稳定性验算只适宜于粘性土滑移稳定性验算只适宜于粘性土滑移失稳实际；失稳实际； 长期稳定性问题没有处理；长期稳定性问题没有处理； 加固土体的扰动问题没有处理；加固土体的扰动问题没有处理；浸透性问题浸透性问题 浸透系数浸透系数10-710-7的根据？的根据？

3、 水水+ +沙沙+ +压力对加固长度的要求压力对加固长度的要求变形特征变形特征 坚持在土压建立起来之前盾构始坚持在土压建立起来之前盾构始发和消逝之后盾构到发和消逝之后盾构到 达的一段时达的一段时间里，上覆土体变形的可控。间里，上覆土体变形的可控。传统的端头加固计算方法传统的端头加固计算方法新的研讨结果新的研讨结果 加固土体强度要求：薄板弯曲实际计算加固体厚度加固土体强度要求：薄板弯曲实际计算加固体厚度土压 水压简化薄板实际计算模型图薄板实际计算模型图强度计算公式强度计算公式国外国外: : 日本日本JET GROUT JET GROUT 协会协会JJGAJJGA规范的计算规范的计算公式，加固厚度

4、为：公式，加固厚度为：其中：其中： P : P :洞门中心处的水土合力；洞门中心处的水土合力； D D ：封门直径；：封门直径； t t ：加固土体的极限抗拉强度；：加固土体的极限抗拉强度； 平安系数平安系数KO KO 取取1.51.52.02.0，计算系数，计算系数取取1.21.2。20124tkPDtl国内：静力学实际国内：静力学实际l最大弯曲应力中心处：最大弯曲应力中心处： l最大剪力支座处：最大剪力支座处： 2max211.3238tpDtkmax24cPDtk强度验算要求强度验算要求整体稳定性验算图整体稳定性验算图稳定性计算公式稳定性计算公式纵向加固范围粘性土滑移失稳实际纵向加固范围

5、粘性土滑移失稳实际抗滑平安要求：抗滑平安要求：其中：其中： M M： 滑动力矩；滑动力矩； M M抗：抗滑力矩；抗：抗滑力矩； C C： 加固前土体的粘结加固前土体的粘结力；力； C C：加固后土体的粘结：加固后土体的粘结力；力； H H： 上覆土体的厚度；上覆土体的厚度； P1 P1： 地面荷载地面荷载31.5MkM抗32()sink MMradc DtD 抗l横向加固范围土体扰动极限平衡实际横向加固范围土体扰动极限平衡实际l l 式中式中l R: R:松动圈半径；松动圈半径；l a: a:盾构隧道半径。盾构隧道半径。2sin1 sin1cotmRaCar cos() ()42acaHl横向

6、加固范围计算公式横向加固范围计算公式() cosLa Ha1Hk Ra加固范围确实定加固范围确实定加固计算表示图：加固计算表示图：端头土体纵向加固厚度：端头土体纵向加固厚度：331 122123max, ,1616ttckkktt t t梯形荷载加固土体ayxoatxzqabq极坐标转化最大拉应力实际最大拉应力实际径向弯曲应力径向弯曲应力当当 时，时， 取取纵向加固厚度：纵向加固厚度： 2111111042BBACA1021122max13 3(5)16abbaaqqaqqta1 1116tkt最大拉应力实际最大拉应力实际环向弯曲应力环向弯曲应力当当 时，时， 取取纵向加固厚度：纵向加固厚度：

7、 202222222042BBA CA 2222222222max351 33(1 3 )(1 5 )16163abbaqq aqqatata 22216tkt最大剪应力实际最大剪应力实际当当 时时纵向加固厚度：纵向加固厚度：2max35416243babaabqqqq aqqaattt0a333ckt端头土体纵向加固长度要求端头土体纵向加固长度要求盾构始发盾构始发 无水无水 有水特别是水有水特别是水+沙沙+压力压力盾构到达盾构到达 无水无水 有水特别是水有水特别是水+沙沙+压力压力管片帘布橡胶板车站内衬围护结构加固土体长度同步注浆液无水始发无水始发 加固土体长度挡土墙车站内衬帘布橡胶板管片盾

8、构长度+1.5-2管片帘布橡胶板车站内衬挡土墙加固土体长度沙子+水同步注浆液同步注浆液有水始发有水始发 管 片挡 土 墙车站内衬帘布橡胶板加 固 土 体 长 度无水到达无水到达 管片挡土墙车站内衬沙子+水沙子+水帘布橡胶板帘布橡胶板车站内衬挡土墙管片加固土体长度盾构长度+1.5-2有水到达有水到达 直径/m范围/mD11D33D55D8简图B1.01.01.52.0H11.01.52.02.5H21.01.01.01.0端头土体横向加固要求土体横向加固最小尺寸表旋喷桩加固旋喷桩加固袖阀管注浆加固袖阀管注浆加固程度注浆加固程度注浆加固4.4.典型加固方法及其优缺陷和适用范围典型加固方法及其优缺陷

9、和适用范围关于旋喷和搅拌加固问题关于旋喷和搅拌加固问题 旋喷加固提高土体的强度: 0.8-1.2Mpa，0.5-1.0Mpa，旋喷范围内是没有问题的； 土体的标惯值N：目前的旋喷技术很难到达设计的旋喷加固范围！ 旋喷垂直度误差问题 - 1%：建筑桩基技术规范垂直度1% 适宜于设计和施工20米0.2米建筑基坑支护技术规程 垂直度0.5% 适宜于设计和施工20米 0.1米旋喷加固降低土体的浸透系数,实际上可以,由于上述误差的存在，实施起来困难， 因此不建议在深度超越20米时还采用旋喷或搅拌加固方法，深度在15-20 米之间应慎用！ 盾构开挖引起的震动仍能对加固土体的浸透系数和强度产生劣化影响；当水

10、沙压力大于1.5Bar时，目前土压平衡盾构采用的普通橡胶帘布和压板 在下部有能够损坏的情况下，是很难发扬作用的！ 关于冻结法：是一种不得已的方法，但仍需充分思索盾构设备本身的要求。 搅拌加固的问题与旋喷类似，在此不再赘述旋喷桩加固效果图搭接良好旋喷桩加固效果图搭接良好旋喷桩加固效果图搭接普通旋喷桩加固效果图搭接普通旋喷桩加固效果图无搭接旋喷桩加固效果图无搭接优点：优点：设用地层较广、设备轻便机动性强。设用地层较广、设备轻便机动性强。旋喷加固范围较大，最大可到达旋喷加固范围较大，最大可到达1010倍孔倍孔径。径。加固体本身止水效果明显。加固体本身止水效果明显。缺陷：缺陷：操作不当容易呵斥桩与桩间

11、搭接不延续操作不当容易呵斥桩与桩间搭接不延续，不严密，达不到理想的止水效果，整，不严密，达不到理想的止水效果，整体止水效果欠佳。体止水效果欠佳。有些土体不容易旋喷成桩。有些土体不容易旋喷成桩。旋喷加固优缺陷和适用范围旋喷加固优缺陷和适用范围优点：优点：根据需求可分段式注浆，反复注浆；根据需求可分段式注浆，反复注浆；冒浆液、串浆能够性小；冒浆液、串浆能够性小；一根注浆管内可采用不同的注浆资料一根注浆管内可采用不同的注浆资料 , ,选选用不同的注浆参数进展注浆施工。用不同的注浆参数进展注浆施工。 缺陷：缺陷：注浆工法封孔工艺复杂注浆工法封孔工艺复杂 ；控制不当容易堵孔、卡管，而且是端头控制不当容易

12、堵孔、卡管，而且是端头加固中最常见的弊病，加固效果差，导加固中最常见的弊病，加固效果差，导致始发与到达失败。致始发与到达失败。适用地层：适用地层： 砂层、粉土、淤泥层，广深地域运用砂层、粉土、淤泥层，广深地域运用较多。较多。袖阀管注浆加固优缺陷和适用范围袖阀管注浆加固优缺陷和适用范围程度注浆加固程度注浆加固前进式程度注浆流程图前进式程度注浆流程图(a)第一注浆段(b)第二段注浆过程(c)第三段注浆过程后退式程度注浆流程图后退式程度注浆流程图(a)打 孔(b)下 注 浆 管(c)第 一 注 浆 段(d)第 二 注 浆 段优点：优点：施工设备简单、本钱较低；施工设备简单、本钱较低；工期短、见效快；工期短、见效快；对施工场地要求低、对环境影响较小；对施工场地要求低、对环境影响较小；注浆深度可深可浅，容易控制。注浆深度可深可浅，容易控制。缺陷：缺陷：控制不好容易出现漏浆、串浆景象。控制不好容易出现漏浆、串浆景象。程度注浆加固优缺陷和适用范围程度注浆加固优缺陷和适用范围几个程度注浆的例子水几个程度注浆的例子水+ +沙沙+ +压力共同作用下压力共同作用下天津地铁2号线铁三局盾构始发天津地铁2号线铁三局盾构到达天津地铁2号线天津快轨线天津快轨线深圳地铁深圳地铁2