案例－砂卵石地层盾构隧道关键施工技术孔恒学习教案

1、会计学1案例案例(n l)砂卵石地层盾构隧道关键施工砂卵石地层盾构隧道关键施工技术孔恒技术孔恒第一页，共23页。2 2）隧道埋深浅，一般）隧道埋深浅，一般6m6m左右，地层稳定性控制困难。左右，地层稳定性控制困难。3 3）曲线段掘进频繁，有）曲线段掘进频繁，有9 9段曲线，掘进姿态及施工难度大。段曲线，掘进姿态及施工难度大。4 4）3 3次穿越干线铁路，次穿越干线铁路，4 4次穿越城市主道路，增加了施工风险性。次穿越城市主道路，增加了施工风险性。5 5）地表现况环境复杂，需多次穿越地面建（构）筑物和地下管线，地表沉降控制要求高。）地表现况环境复杂，需多次穿越地面建（构）筑物和地下管线，地表沉降

2、控制要求高。 2 2 工程的技术难点工程的技术难点1 1）工作面的稳定性控制问题）工作面的稳定性控制问题(wnt)(wnt)；2 2）刀具磨损问题）刀具磨损问题(wnt)(wnt)；3 3）盾构姿态调整问题）盾构姿态调整问题(wnt)(wnt)；4 4）土体塑流化改造问题）土体塑流化改造问题(wnt)(wnt)；5 5）建（构）筑物的沉降控制与保护问题）建（构）筑物的沉降控制与保护问题(wnt)(wnt)。市政集团 forANSYS交通大学第1页/共23页第二页，共23页。3.64m 盾构机盾构机第2页/共23页第三页，共23页。3.33m 盾构机盾构机第3页/共23页第四页，共23页。市政集

3、团 forANSYS交通大学二、砂卵石地层盾构开挖面的稳定性控制原理二、砂卵石地层盾构开挖面的稳定性控制原理1 1）力学特点与表现）力学特点与表现(bioxin)(bioxin)粘结力粘结力c=0c=0，孔隙比大，含砂率小于，孔隙比大，含砂率小于2020，开挖扰，开挖扰动范围大，易坍塌，沉降难以控制。动范围大，易坍塌，沉降难以控制。盾 构 机切 削 刀 盘扰扰 动动 范范 围围 扩扩 大大 状状 况况砂卵石砂卵石(lunsh)地层开挖状况地层开挖状况第4页/共23页第五页，共23页。市政集团 forANSYS交通大学轻、中亚粘土重亚砂土、轻亚粘土卵石、圆砾石卵石、圆砾石隧道塌落区松动区塌落区松

4、动区无水砂卵石地层盾构开挖面的失稳模式无水砂卵石地层盾构开挖面的失稳模式(msh) (msh) 全断面无水砂卵石地层全断面无水砂卵石地层 第5页/共23页第六页，共23页。市政集团 forANSYS交通大学轻、中亚粘土重亚砂土、轻亚粘土卵石、圆砾石隧道塌落区松动区塌落区松动区细砂、中砂无水砂卵石无水砂卵石(lunsh)(lunsh)地层盾构开挖面的失稳模式地层盾构开挖面的失稳模式 部分断面无水砂卵石部分断面无水砂卵石(lunsh)(lunsh)地层地层 第6页/共23页第七页，共23页。市政集团 forANSYS交通大学盾构机切削刀盘扰动范围减小加泥、加泡沫改善层卵砾石传力效果改善砂卵石地层盾

5、构开挖砂卵石地层盾构开挖(ki w)面的稳定机理面的稳定机理1）薄膜效应(xioyng)。点到面；2）拱效应(xioyng)。刀盘的水平推力以及土仓内的竖向抗力的作用；3）盾构的推进速度，利于应力的及时转嫁；4）粘结力和摩擦角增大。加泥、加泡沫对开挖加泥、加泡沫对开挖(ki w)面土体的改善面土体的改善第7页/共23页第八页，共23页。市政集团 forANSYS交通大学 自主研究开发了加泥、加泡沫自主研究开发了加泥、加泡沫(pom)(pom)工艺、设备和工艺、设备和控制技术，并使刀具磨耗寿命提高控制技术，并使刀具磨耗寿命提高1 1倍。倍。研究开发研究开发(kif)(kif)的加泥式土压平衡盾构

6、机泡沫系统的加泥式土压平衡盾构机泡沫系统第8页/共23页第九页，共23页。市政集团 forANSYS交通大学泡沫试验在刀盘的搅拌作用下迅速渗透到地层中，将砂层的砂砾颗粒泡沫试验在刀盘的搅拌作用下迅速渗透到地层中，将砂层的砂砾颗粒(kl)(kl)包裹起来，降低了土体的密实度，改善了土体的塑流性。包裹起来，降低了土体的密实度，改善了土体的塑流性。 第9页/共23页第十页，共23页。市政集团 forANSYS交通大学序号序号参数参数单独加泥单独加泥混合使用混合使用备注备注1 1刀盘油压刀盘油压(Mpa)(Mpa)11118 810102 2推力（推力（t t）8008005005006506503

7、3螺旋输送机油压螺旋输送机油压(Mpa)(Mpa)995 57 74 4加泥量加泥量(L)(L)35003500150015005 5加泡沫量加泡沫量(L)(L)0 02525原液原液6 6地表沉降地表沉降(mm)(mm)10105 510107 7刀盘磨损情况刀盘磨损情况较重较重较轻较轻开挖后观察开挖后观察8 8刀盘抱死发生频率刀盘抱死发生频率较多较多极少极少第10页/共23页第十一页，共23页。市政集团 forANSYS交通大学第11页/共23页第十二页，共23页。管 片管 片f1f5rf4f5f2CBf3qf5pf3AABBf2pqB -B截 面A -A截 面C -C截 面模拟隧道开挖盾

8、尾空隙衬砌管片盾构数学解析盾构数学解析(ji x)模型模型盾构数值模拟盾构数值模拟(mn)模型模型盾构间隙参数确定模型盾构间隙参数确定模型第12页/共23页第十三页，共23页。市政集团 forANSYS交通大学第13页/共23页第十四页，共23页。市政集团 forANSYS交通大学第14页/共23页第十五页，共23页。市政集团 forANSYS交通大学-30-25-20-15-10-505500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700沉 降 量 （ m m ）环一般(ybn)地段过渡地段过铁路地段-30-25-20-15-10-505-20-100102

9、03040沉 降 量 （ m m ）与 掌 子 面 间 距 （ d）第15页/共23页第十六页，共23页。市政集团 forANSYS交通大学- 7- 6- 5- 4- 3- 2- 10- 6- 4- 202埋 深 （ m ）竖 向 位 移（ m m ）第16页/共23页第十七页，共23页。市政集团 forANSYS交通大学- 2 0- 1 6- 1 2- 8- 40- 0 . 500 . 511 . 522 . 5位 移（ m m ）埋 深 （ m ）为盾构的超前影响15m、为盾构掌子面通过时、盾尾脱出(tu ch)后、稳定时 第17页/共23页第十八页，共23页。核心关键技术；市政集团 forANSYS交通大学第18页/共23页第十九页，共23页。机与围岩相互作用关系、加泥、加