盾构机的出发与到达PPT总结(159页)

1、盾构机的出发与到达Copenhagen Metro盾构机出发、到达也可叫作出洞、进洞，也有叫作进洞、出洞前言盾构机的出发与到达乃盾构法隧道施工的重要环节。顺利的出发和安全地到达可以认为是工程成功的一半。盾构机出发与到达过程中充满风险，各种事故频现，可占盾构法隧道施工中事故概率的半数以上。国内外的业界有着相当丰富的经验与教训，本文拟借以对此题试作简要论述。囿于水平，不当之处在所难免，请原谅。上海地铁08年盾构施工数据统计表 随着城市地铁的发展，盾构进出洞施工的风险日益突出！一、研究现状1.盾构法应用现状 常见的事故洞口涌水,涌泥，乃至坍塌。地表下陷，坍塌。 高雄捷运橘线LUO04隧道 时间：19

2、93年5月29日22：30 地点：大勇路大仁路路口 工况：上行盾构进洞施工 影响情况：洞圈渗漏造成地面沉陷，影响范围约4050m，深度约1.5m，且临近房屋出现倾斜。引 言 时间：2008年6月25日13:40 地点：四平路溧阳路路口 工况：下行线盾构进洞施工 影响情况：洞圈翻板发生渗水漏砂，造成附近地面局部沉降。 引 言上海地铁10号线5.1标工程 时间：2008年7月21日18：50 地点：陕西南路南昌路路口 工况：下行线盾构进洞施工 影响情况：冻结解冻过程中造成地面出现一直径2m、深约5m的陷洞。 引 言上海地铁10号线7标工程南京地铁2号线TA-04标工程中和村站元通站区间隧道 引 言

3、 时间： 2007年11月20日 地点：元通路车站南端头井 工况：盾构进洞施工 影响情况：造成地面塌陷，隧道破损。 南京地铁二号线元通站洞口围岩的土力学当洞门打开，等待盾构机出发或进入的瞬间，镜面（开挖面）是否稳定，是否渗、湧水乃决定安全与否之关键因素。镜面的稳定与否取决于围岩或人为加固后岩土的强度和渗透性等指标。渗透性差的粘土的稳定性取决于粘土的Cu值、洞口直径和暴露时间。加固体有不同的计算理论。 国内外针对盾构进出洞土体加固的设计理论和方法主要分三种，在对盾构进出洞稳定性判断方面多以开挖面稳定性理论为依据。 板块强度分析设计理论 弹塑性静力学理论 粘性土滑移失稳理论 洞口土体加固理论 Ks

4、为安全系数P 封门中心处的水土压力合力D 封门直径 加固土体的极限抗拉强度h 加固体厚度 板块强度分析设计理论3 洞口土体加固理论判别方法一：通过室内实验获得加固土体的抗拉强度曲线，可确定对应的封门中心处的水土压力合力可通过布置测点获得，这样计算可得盾构进!出洞时实际的安全系数大小，作为盾构进出洞安全性等级的判别依据之一。根据弹塑性静力学理论，可将加固土体视为厚度为h的周边自由支撑的弹性圆板（图），在外侧水土压力作用下，板中心处的最大弯曲应力，支座处的最大剪力，可按照弹性力学原理求得。弹性理论 计算模型 弹塑性静力学理论 最大弯曲应力和最大剪应力的计算安全系数 加固体泊松比 P 外侧水土压力

5、弹塑性静力学理论判别方法二：通过室内实验获得加固土体的抗拉强度曲线，可确定对应的和泊松比；外侧水土压力合力可通过布置测点获得，这样计算可得盾构进出洞时实际的安全系数和值，取二者最小值作为盾构进出洞安全性等级的判别依据之二。滑移失稳理论计算模型 对于粘性土加固土体稳定性可采用如图所示模式进行计算 加固土体在地面荷载P和上部土体作用下可能沿某滑动面向洞内整体滑动，假定滑动面以端墙开洞外顶点为圆心，开洞直径为半径的圆弧面。引起的下滑力矩为： 上覆土体自重引起的下滑力矩 滑移圆环线内土体的下滑力矩 土体产生的抵抗下滑力矩为： 土体改良以前的抵抗力矩 土体改良以后增加的抵抗力矩 加固土体的抗滑移安全系数

6、为 粘性土滑移失稳理论洞门构造当采用沉井、沉箱或大开挖方法建造盾构出发及到达井时，通常采用便于拆装的钢结构洞门。当采用先做围护结构，再用明挖法建造工作井时，一般均在内衬结构上留出门洞，出发，到达时凿开围护结构钢结构洞门钢结构洞门可视情况采用竖向或横向排列的各种结构件。钢结构洞门拆除方便，并可重复使用。围护结构作为洞门结构当今普遍将地联墙、钻孔灌注桩、SMW工法桩等围护结构用作为洞门结构。盾构机出发或到达时需破除。采用玻璃纤维代替地联墙或钻孔灌注桩中的钢筋，则可用盾构机直接破墙乃一新工法。当处置不当时可能带来不少麻烦。盾构机切割玻璃纤维加筋地联墙碳纤维地联墙环状封闭锁眼注浆洞口加固加固之目的：止

7、水、增加强度。加固方法：深层搅拌、旋喷、降水、垂直冻结、水平冻结、无钢筋钻孔桩、无钢筋地联墙、SMW、TAM工法等。在目前常用的加固技术出现之前，降水和气压法系传统的办法，前者处理地下水而后者起正面支护作用。TAM工法则二者兼有。深搅和旋喷亦兼有降水和加固的作用。当前加固方法越来越多，固然是好事，但往往因片面追求安全以至多种办法同时使用。形成叠床架屋，既费钱又费时，固然有其安全的一面，但是否过头，值得思量。用何种加固方法、应有科学的依据，针对工程地质、水文地质，对诊下药，切忌盲目跟风、盲目追求所谓的安全可靠。国内外的无数工程实例揭示：出发口加固厚度略大于洞口直径即可，到达口略大于洞口半径足矣，

8、前提是盾构机到达洞口后再开门。加固的目的仅在阻止盾构外壳与洞圈之间的漏水漏泥。因工期而需在盾构到达前就开门时，按出发口处理。上海市轨道交通11号线10标工程 地点：隆德路站北端头井盾构出洞加固 地质：-3a粘质粉土、-3b砂质粉土、淤泥质粘土。 选择依据：场地条件好。 加固范围：盾构出洞厚度为6m，盾构断面位置加固范围为左右各3m，上下各3m。 实施效果：加固质量良好，盾构顺利出洞。现隧道已经贯通。深层搅拌桩法搅拌桩加固区域出洞6米3米3米盾构机到达8m 时间：2008年7月21日18：50 地点：陕西南路南昌路路口 工况：下行线盾构进洞施工 影响情况：冻结解冻过程中造成地面出现一直径2m、深

9、约5m的陷洞。 引 言上海地铁10号线7标工程特殊的盾构机到达模式盾构法与沉管法隧道连接处通常在水下。采用盾构机进入沉管隧道预留的特殊接收口。香港地铁荃湾线在维多利亚海峡下首开此法的先河。最近在土耳其的伊势坦波尔海峡下，用同样方式建成地铁区间隧道。洞口密封装置 洞口直径必须大于盾构外径，更大于管片外径，因而存在着一定的环状间隙。若盾构轴线与洞口中心有偏差时、间隙会更大。当洞口围岩存在水土入侵的可能性时，须设洞口密封装置。密封装置有简有繁，有袜套、箱体、筒体等。盾构机出发与到达时的装置略有不同。泥水盾构机出发时的装置，因需及时为开挖面建立泥水压力而有更高的要求。当前以箱体式居多。袜套式洞口密封装

10、置止水箱体袜套 袜套是盾构出洞常用的止水装置，止水箱体是在袜套基础上的加强装置，多用在对洞圈渗漏要求更高的工况，如泥水盾构出洞。袜套止水箱体三、常见风险及防治3 止水装置 Singapore洞口密封箱体式洞口密封装置止水箱体袜套 袜套是盾构出洞常用的止水装置，止水箱体是在袜套基础上的加强装置，多用在对洞圈渗漏要求更高的工况，如泥水盾构出洞。袜套止水箱体三、常见风险及防治3 止水装置 Copenhagen MetroTBM LaunchSEAL RING逐步拆除地连墙回填加泡沫混凝土筒体式洞口密封装置无洞口密封奘置特殊方法井內垫土,不开挖,土中到达与出发.井內灌水,水中到达.井內灌贫混凝土,在其

11、中到达与出发.无工作井.无反力架.安全闸门、安全套筒。中间对接.盾构穿越未开挖竖井 工程实例：上海轨交9号线3标回灌水土（水）中进洞法三、常见风险及防治1 地基处理 Emergency Shafts3 emergency shafts (Diameter 31 m, depth 40 m)Achthoven, Bent and N11中间对接当隧道过长、单向施工过于困难时，采用二台盾构对向推进，中间对接，往往是选项。英吉利海峡隧道长达50公里，首开中间对接的先河。东京湾海底公路隧道紧随其后，首次实施盾构头头相接。日本有多处中间对接工程实例，大多采用冻结法，亦有采用套接法。在我国，狮子洋铁路隧道

12、首次实施中间对接。二则罕见事故1. 南京地铁二号线元通站盾构到达时，洞口下方涌砂，导致盾构下陷、带动盾尾内拼好的管片跟着下陷，并因纵向螺丝环环相连而产生多米诺骨牌效应，累及后续的既成隧道下陷，长达百米。2. 杭州地铁一号城站站盾构到达时，盾构机已进入11米长的水平冻结加固区，冻结区外地面塌陷。广东省基础工程公司 南京地铁二号线元通站与隧道接合处，当盾构掘进到到达井处（洞门端头墙已凿除），突然出现涌砂，半小时内就引起了地面较大沉降，由于隧道里与地面通信不连通，抢险工作滞后，涌沙持续加大，出现管片严重错台，最大处达15cm，随后造成盾构机和管片脱开，涌沙涌泥十分严重，最后整台盾构机被埋在隧道里，地

13、面出现大面积塌方，塌方坑的长度约100多米，宽约4050米。最深处有5米左右。南京地铁二号线元通站广东省基础工程公司南京地铁盾构施工安全事故实例报告广东省基础工程公司南京地铁盾构施卜工安全事故实例报告地层富有承压水，水压力大到达端地质全断面粉细砂层南京地铁2号线中和村站元通站区间隧道盾构进洞风险事故H.深基坑开挖盾构机头150m 盾构机损坏段隧道，隧道不成形，已完全破坏隧道基本成型，局部裂缝、错台9m95m20m25m管片沉降约2m （螺旋机承托）管片沉降约1.5m元通站管片沉降14cm区区区隧道基本完好中和村站开挖过程中隧道管片破损状况 隧道修复方案实施措施 H.深基坑开挖广东省基础工程公司南京地铁盾构施工安全事故实例报告事故项目到达端头加固平面示意图广东省基础工程公司南京地铁盾构施工安全事故实例报告加固体全包盾构机示意图广东省基础工程公司南京地铁盾构施工安全事故实例报告剖面图11M长水平冻结杭州地铁一号