盾构尺寸和盾构千斤顶推力的确定

盾构构尺尺寸寸和和盾盾构构千千斤斤顶顶推推力力的的确确定定第四四节节盾盾构构尺尺寸寸和和盾盾构构千千斤斤顶顶推推力力的的确确定定盾构构是是针针对对性性很很强强的的专专用用施施工工机机械械。。每个个盾盾构构法法施施工工的的隧隧道道要要根根据据地地质质水水文文条条件件、、隧隧道道断断面面尺尺寸寸、、建建筑筑限限界界、、衬衬砌砌厚厚度度、、衬衬砌砌拼拼装装方方式式等等专专门门设设计计制制造造专专用用盾盾构构。。盾构构设设计计内内容容：1、盾盾构构的的几几何何尺尺寸寸：：盾盾构构外外径径D、盾盾构构本本体体长长度度Lm、盾盾构构灵灵敏敏度度Lm/D；2、千千斤斤顶顶的的推推力力。。一、、盾盾构构外外径径D盾构构外外径径D根据据管管片片外外径径、、盾盾尾尾空空隙隙、、盾盾尾尾板板厚厚确确定定。。D=D0+2(x+t)式中中D0———管片片外外径径；；t————盾尾尾钢钢板板厚厚度度，，根根据据经经验验公公式式选选用用t=0.02+0.01(D-4),当D＜4m时，，第第二二项项为为0；即即当当D＜4m时，，t=20mm；当当D=10m时，，t=80mm。x————盾尾尾空空隙隙。。管管片片组组装装时时富富裕裕量量，，x=0.01D0～0.008D0，根据据日日本本经经验验，，x=20～30mm。二、、盾盾构构长长度度L盾构构长长度度L————盾构构前前端端至至后后端端的的最最大大距距离离，，即全全长长。。盾构构本本体体长长Lm————盾构构壳壳体体范范围围内内的的盾盾构构长长度度。。Lm=LH+LG+Lr式中中LH———切口口环环长长度度，，LH=L1+L2L1———切口口环环前前檐檐长长度度，，取取300～500mm。L2———开挖挖所所需需长长度度，，（（能能容容纳纳开开挖挖机机具具））一般般小小于于2m。LG———支撑撑环环长长度度，，取取决决于于千千斤斤顶顶长长度度（与与管管片片宽宽度度b有关关））；；LG=b+(200～300mm)，200～300mm————为便便于于维维修修千千斤斤顶顶的的富富余余量量。。Lr————盾尾长度度，Lr=kb+m+c式中k——盾尾遮盖盖衬砌长长度系数数，取1.3～2.5；m——千斤顶尾尾座长度度；c——管片安装装富余量量，取200～300mm。三、盾构构灵敏度度Lm/D盾构灵敏敏度——从盾构结结构上保保持或改改变掘进进方向的难易程程度。采采用Lm/D表示。保证盾构构灵敏度度和推进进稳定性性的经验验数据（灵敏度度）:小型盾构构：D=2～3m时，Lm/D=1.5中型盾构构：D=3～6m时，Lm/D=1.0大型盾构：：D=6～9m时，Lm/D=0.75特大型盾构构：D=9～12m时，Lm/D=0.45～0.75四、千斤顶顶推力的确确定千斤顶群推推力应足以以克服盾构构推进所遇遇阻力。设计推力——盾构推进所所遇各种阻阻力总和。。装备推力——各种推进阻阻力总和以以及富裕量量。1、推进阻力力主要包括括：1）盾构壳体体与地层间间的摩擦力力或粘结力力F1；2）切口环切切入土层产产生的贯入入阻力F2；3）开挖面正正面阻力F3：对机械化化开挖盾构构，F3为作用于刀刀盘的推进进阻力；4）曲线施工工、纠偏时时的变向阻阻力F4；5）盾尾板与与衬砌间的的摩擦阻力力F5；6）盾构后面面平台车的的牵引阻力力F6；2、设计推力力盾构千斤顶顶推进阻力力总和∑F∑F=F1+F2+F3+F4+F5+F6砂性土；粘土。——钢与土的摩摩擦系数；；——钢与钢或砼砼的摩擦系系数；——车轮与钢轨轨间的摩擦擦系数；G1——盾构重量；；G2——衬砌重量；；G3——平台车重量量；Pm——作用在盾构构上的平均均土压力；；Pf——开挖面正面面阻力；C——土的粘结力力；Kp——被动土压力力系数；R——地层抗力；；u——开挖面周长长；t——切环刀口贯贯入深度；；S——阻力板（与与盾构推进进方向垂直直伸出的板板，以控制制盾构方向向）在推进进方向的投投影面积。。可用F1+F3定义设计推推力因为，F1、F3占总推力的的95—99%。3、装备推力力Fe盾构装备推推力必须大大于各种推推进阻力总总和(即设计推力力)。（1）根据设计计推力和安安全系数确确定FeFe=A·∑FA——安全系数，，通常取2。（2）经验估算算法根据盾构外外经和经验验推力估算算。Fe=0.25πD2P式中：P——开挖面单位位面积经验验推力。P=700KN/m2~1100KN/m2(人工、半机机械化)P=1000KN/m2~1300KN/m2(闭胸式，土土压、泥水加压平平衡式)4、千斤顶数数量、每个个千斤顶推推力与断面大小小有关。千斤顶数量量N估算公式N=(D/0.3)+(2~3)中小断面：：20~30台，600~1500KN/台大断面：31~40台，1600~2500KN/台例：（1）上海打浦路路隧道D=10.2m，重量400t，40台，2000KN/台，总推力力8000t；（2）上海延安东东路隧道D=11.26m，重量480t，40台，2200KN/台，总推力力8800t。第五节隧隧道衬砌一、衬砌砌结构根据隧道功功能、外围围土层特点点、隧道受受力等条件件，隧道衬衬砌结构分分为：11等分管片拼拼装图单层结构双层结构1、单层结构构预制管片装装配式，隧隧道掘进时时，随掘随随装。施工工艺简简单，施工工周期短，，投资省。。优先采用用。二次衬砌的的实例2、双层结构构在管片衬砌砌内再整体体套砌一层层混凝土（（或钢筋混混凝土）内内衬（二次次衬砌）。。多用于管片片补强、防防蚀、防渗渗、矫正中中心线偏离离、防震、、使内表面面光洁、隧隧道内部装装饰。按隧道使用用要求，二二次衬砌分分为：浇注底板混混凝土浇注1200下拱混凝土土浇注2400下拱混凝土土浇注全内衬衬混凝土。。二、隧道道衬砌管片片类型1、按管片材材料分类（1）铸铁管片片——成本高、脆脆。应用少少。（2）钢管片——成本高、易易锈蚀、变变形。做临时衬砌砌（主隧与与旁侧通道道相接处））。（3）钢筋混凝凝土管片(RC管片)——易加工、耐耐腐蚀、造造价低、运运输安装易易损坏。广广泛应用。。C40以上。（4）复合管片片——钢壳混凝土土管片(SSPC)扁钢加筋混混凝土管片片(FBRC)用于矩形、、椭圆形等等特殊断面面。（5）挤压混凝凝土衬砌——盾尾现浇混混凝土衬砌砌。施工速度快快、防水效效果好、造造价低。应应用少，发发展方向。。2、按管片位位置不同分分类标准管片——若干块，两两侧直边。。邻接管片——封顶管片两两侧各1块，标准管片侧侧直边，封封顶管片侧斜边边封顶管片——1块，两侧均均为斜边楔形管片——转弯时用上海地铁隧隧道外径6.2m，环宽1m，管片厚0.35m，由6块管片拼装装而成。平板式管片片（标准片片）平板式管片片（封顶管管片、邻接接管片）3、按形状分分类（1）箱型管片片——由主肋、接接头板或纵纵向肋构成成的凹形管片片。（2）平板型管管片——具有实心断断面的弧板板状管片。。三、钢筋混凝土土管片尺寸寸与制作1、管片几何何尺寸考虑虑因素（1）运输能力力——水平运输、、垂直运输输（2）拼装机举举重臂能力力（3）盾构千斤斤顶行程大大小2、管片宽度度（衬砌环环宽度）BB=750~1500mm，1000mm左右3、管片厚度度δ根据隧道直直径、埋深深、围岩荷荷载、施工工荷载、材材质等因素素确定。一般δ=0.04~0.06D当D≤6m时，δ=250~350mm当D＞6m时，δ=350~600mm4、管片最大大弧弦长度度：小于4m◢管片钢筋笼笼制作高精度管片片钢模◣◢高精度钢筋筋混凝土管片片管片堆放及及防水条、衬衬垫◣四、衬砌环环管片数量量与隧道直径径D有关。小直径D=3m左右，4块中直径D=6m左右，6~8块大直径D=10m左右，8~10块五、管片拼拼装形式1、通缝拼装装——施工简单，，用于主隧隧道完工后后需建旁侧侧通道，便便于拆卸管管片。常用用。2、错缝拼装装——空间刚度好好，结构变变形小，应应优先采用用。但应用用较少。上海地铁隧隧道直缝拼拼装南京长江隧隧道错缝拼拼装南京长江隧隧道错缝拼拼装武汉长江隧隧道错缝拼拼装武汉长江隧隧道错缝拼拼装◢管片试拼装装隧道拼装作作业◣9.4双圆隧道结结构试验第六节盾盾尾建筑筑空隙注浆浆盾尾建筑空空隙=管片和土体体之间的建建筑空隙一、注浆的的作用1、防止和减减少地面沉沉降；2、改善衬砌砌受力状态态；3、提高衬砌砌防水抗渗渗能力。二、注浆浆浆液的选择择1、壁后注注浆主要材材料水泥、石灰灰膏、黏土土、粉煤灰灰、黄沙、、水玻璃等。。2、浆液选择择考虑的因因素土质条件、、工法的种种类、施工工条件、价价格等因素素。应在掌握浆浆液特性的的基础上，，按实际条条件选用最最合适的浆浆液材料。。（1）双液型浆浆液——根据施工经经验，在地地层不稳定定、易塌方方的砂砾层层和的砂层层时，同步步注浆，60%使用双双液型型浆液液（瞬瞬凝型型浆液液）；；淤泥层层、黏黏土层层中使使用双双液型型浆液液的小小于50%；砂层、、淤泥泥层，，使用用砂浆浆中添添加纸纸浆纤纤维的的浆液液比例例占10%（速凝凝）。。（2）单液液型浆浆液——土体稳稳定，，无须须壁后后注浆浆一定定与掘掘进同同时进进行。。对于于砂砾砾层地地下水水含量量大的的地层层来说说，应应选定定不易易被水水稀释释的浆浆液。。目前施施工中中使用用最多多的石石灰膏膏浆液液材料料配合合比见见表注浆材材料配配合比比(体积比比)序号石灰膏黏土磨细粉煤灰黄砂原状粉煤灰水玻璃111～23～44～50.04～0.08214～54～5310.62.620.125三、注注入时时期和和注入入方法法1、壁后后注浆浆的最最佳注注人时时期应在盾盾构推推进的的同时时进行行注入入或者者推进进后立立即注注入；；2、注入入的宗宗旨必须完完全填填充空空隙；；3、确定定注人人工法法的先先决条条件地层的的土质质条件件。对易坍坍塌的的均粒粒系数数小的的砂质质土和和含黏黏性土土少的的砂、、砂砾砾及软软黏土土，必必须在在尾隙隙产生生的同同时，，对其其进行行壁后后注浆浆。当地层层土质质坚固固、尾尾隙的的维持持时间间较长长时，，不一一定在在产生生尾隙隙的同同时进进行壁壁后注注浆。。四、充充填盾盾尾空空隙的的注浆浆方法法1、同同步注注浆：在盾盾构尾尾部外外壳上上设2~6根同步步注浆浆管,在盾构构推进进的同同时进进行注注浆充充填空空隙。。2、壁壁后注注浆：在管管片上上留有有注浆浆孔,随时可可进行行壁后注浆浆。自下而而上，，左右右对称称，避避免单单孔超超压注注浆。。盾尾同同步注注浆管管和壁壁后注注浆孔孔示意意图五、注注入量量和注注入压压力1、注入入量——使用双双液型型浆液液时，，注入入量多多为理理论空空隙量量的150%～200%，也少少量有有超过过250%的情况况。注入量量原则则——必须能能很好好地填填充尾尾隙。。壁后注注入量量影响响因素素——渗漏损损失、、压力力大小小、土土层性性质、、超挖挖、壁壁后注注浆的的种类类等，，这些些因素素的影影响程程度目目前尚尚不明明确。。施工中中如果果发现现注入入量持持续增增多，，必须须检查查超挖挖、漏漏失等等因素素。而而注入入量低低于预预定注注入量量时可可能是是注入入浆液液的配配比、、注入入时期期、注注入地地点、、诸如如机械械不当当或出出现故故障所所致，，必须须认真真检查查并采采用相相应的的措施施。2、壁后后注浆浆压力力——大致等等于地地层阻阻力强强度加加上0.1～0.2Mpa，一般般为0.2～0.4Mpa。二次注注浆的的压力力要比比先期期一次次注入入的压压力大大0.05～0.1Mpa，并以以此作作为压压力管管理的的标准准。地层阻阻力强强度是是地层层的固固有值值，它它是浆浆液可可以注注入地地层的的压力力最小小值。。地层层阻力力强度度因土土层条条件及及掘削削条件件的不不同而而不同同，通通常在在0.1～0.2Mpa以下，，但也也有高高到0.4Mpa的情形形。六、二二次注注浆需要进进行二二次注注入的的情形形主要要有：：①一一次注注入后后未充充填到到部位位的完完全充充填；；②一一次注注入浆浆液的的体积积缩减减部分分的补补充注注入；；③为为了提提高抗抗渗透透等施施工效效果而而进行行的注注入。。七、注注浆设设备壁后注注浆设设备——材料储储存设设备、、计量量设备备、搅搅拌机机、贮贮浆槽槽（料料斗、、搅拌拌器））、注注浆泵泵（压压送泵泵、注注入泵泵）、、注入入输浆浆管、、注入入控制制装置置、记记录装装置等等构成成，随随注入入方式式的不不同其其构成成也不不同。注浆设设备：：压浆可可用往往复活活塞泵泵、单单轴螺螺杆泵泵等。。注浆泵泵、储储浆泵泵等均均放在在盾构构后车车架。。盾构后后车架架上的的注浆浆设备备第七节节盾盾构法法施工工的出出洞进进洞技技术出洞——盾构机机从始始发工工作井井开始始向隧隧道内内推进时叫叫出洞洞；进洞——盾构机机从隧隧道内内到达达接收收井时时叫进进洞；；盾构机机出洞洞、进进洞是是盾构构法施施工的的重要要环节节。需确定定的技技术方方案包括：：工作井井设计计与施施工工作井井洞门门的形形式洞门的的加固固洞内设设备布布置等等.盾构进进洞盾构出出洞一、盾盾构构机工工作井井1、工作作井为便于于进行行盾构构安装装和拆拆卸，，在盾盾构施施工段段的始始端和和终端端，建建造的的竖井井或基基坑。。始发工工作井井在盾构构施工工的始始端，，满足足盾构构掘进进机安安装和和出洞洞施工工的要要求，，并用用于运运送人人员、、管片片、材材料、、设备备、出出渣。。接收工工作井井在盾构构施工工的终终端，，盾构构隧道道掘进进完成成后进进入接接收井井,满足盾盾构拆拆卸或或转场场吊装装移位位的工工作空空间要要求。。井下安安装盾盾构盾构推推进进进洞2、工作作井建建筑尺尺寸作为拼拼装和和拆卸卸用的的竖井井，其其建筑筑尺寸寸应根根据盾盾构拼拼装、、拆卸卸及施施工来来确定定，满满足盾盾构装装、拆拆的施施工工工艺要要求。。始发工工作井井井宽B=D+1.5~2.0，D为盾构构直径径；井长A=(1.5~2.0)Lm，主主要考考虑盾盾构设设备安安装余余地，，以及及盾构构出洞洞施工工所需需最小小尺寸寸（初初始出出渣等等所需需空间间）。。接收工工作井井盾构拆拆卸井井要满满足起起吊、、拆卸卸工作作的方方便，，其要要求一一般比比拼装装井稍稍低。。3、盾构构基座座位置——置于工工作井井的底底板上上。作用——安装及及搁置置盾构构；通过基基座上上的导导轨为为盾构构出洞洞导向向。基基座结结构——钢筋混混凝土土(现浇或或预制制)；钢结构构（常常用））。导轨夹夹角——一般为为60°°～90°°。钢结构构基座座盾构基基座布布置示示意图图4、盾构构后座座（后后盾））盾构后后座——盾构刚刚开始始向前前推进进(出洞)时，其其推力力要靠靠工作作井后后井壁壁来承承担，，盾构构与后后井壁壁之间间的传传力设设施称称为后后座。。后座形形式——通常由由隧道道衬砌砌管片片或专专用顶顶块和和顶撑撑作后后座。。专用工工作井井的后后座形形式——由后盾盾环和和细石石混凝凝土组组成，，盾构构掘进进的轴轴向力力由其其传递递至井井壁上上。利用地地铁车车站作作为工工作井井的后后座形形式——由后盾盾环、、3榀56#工字钢钢柱和和609mm钢管支支撑组组成，，盾构构掘进进的轴轴向力力由其其传递递至站站台的的顶板板、底底板上上。专用工工作井井时的的后座座形式式1--工作井井井壁壁；2—盾构后后座管管片；；3--盾构基基座；；4--盾构利用地地铁车车站时时的盾盾构后后座形形式后座特特点——不能是是整环环，应应有开开口，，以作垂垂直运运输通通口；；开口尺尺寸由由盾构构施工工的时时进出设设备材材料尺尺寸决决定；；在第一一环(闭口环环)上都增增加后盾支支撑，，确保保盾构构顶力力传至后井井壁。后座拆除除——当盾构向向前掘进进达到一一定距离离（一般般不小于于200m），盾构构顶力可可由隧道道衬砌与与地层间间摩阻力力来承担担时，后后座即可可拆除。。二、盾构构出洞、、进洞方方式临时基坑坑法、逐逐步掘进进法、工工作井法法。1、临时基基坑法在采用板板桩或大大开挖施施工建成成的基坑坑内，先先将盾构构安装、、后座施施工及垂垂直运输输出入通通道的构构筑完成成，然后后把基坑坑全部回回填，将将盾构埋埋置回填填土中，，仅留出出垂直运运输出入入通道口口，并拔拔除原基基坑施工工的板桩桩，盾构构就在土土中进行行推进施施工。此种方法法没有洞洞门拆除除等问题题，一般般只适用用于埋置置较浅的的盾构始始发端。。2、逐步掘掘进法用盾构法法进行纵纵坡较大大的、与与地面有有直接连连通的斜斜隧道施施工时，，其后座座依靠已已建敞开开式引道道来承担担，盾构构由浅入入深进行行掘进，，直至盾盾构全部部进入土土层。这种方法法并没有有盾构出出洞、进进洞的技技术问题题，技术关键键是盾构在在逐渐变变化深度度中，施施工的轴线控制制。3、工作井井法在垂直工工作井上上预留洞洞口及临临时封门门，盾构构在井内内安装就就位。所所有掘进进准备工工作结束束后，即即可拆除除临时封封门，使使盾构进进入地层层。目前使用用较多。。竖井施工工方法——沉井法、、地下连连续墙围围护、钢钢板桩围围护、高高压旋喷喷桩围护护、冻结结法。竖井或基基坑位置置——应尽量结结合隧道道规划线线路上的的通风井井、设备备井、地地铁车站站、排水水泵房、、立体交交叉、平平面交叉叉、施工工方法转转换处等等需要来来设置。。三、临时时封门临时洞门门——盾构施工工隧道时时，为确确保洞口口暴露后后正面土土体的稳稳定和盾盾构能够够准确进进洞、出出洞，在在工作井井施工的的同时，，预留出出来的隧隧道口，，叫做临临时洞门门。临时封门门——临时封闭闭的洞门门。常用的临临时封门门形式按设置位位置分有有内封门门和外封封门；按结构形形式分有有钢结构构形式和和砌体形形式。四、洞门门土体加加固盾构出洞洞、进洞洞门的施施工，合理选用用洞门结结构形式式；洞外土体体加固（（直径大大、土质质差、隧隧道深））。洞外土体体自立稳稳定时，，可不进进行加固固，盾构构进出洞洞前拆除除封门即即可；洞外土体体不稳定定时，应应提前加加固洞口口土体，，防止泥泥水涌入入。1、土体加加固方法法土体常用用加固方方法——深层搅拌拌桩法、、降水法法、冻结结法和注注浆法等等。（1）搅拌桩桩法——是软土地地基加固固和深基基坑围护护中的常常用方法法。施工工机具简简单、操操作方便便、造价价低，尤尤其适用用于施工工场地较较小的地地方。（2）注浆法法——将水泥浆浆液或化化学浆液液注入地地层进行行加固的的方法，，对含水水丰富的的砂土层层较为有有效。（3）降水法法——是一种比比较有效效的、经经常采用用的加固固方法。。比较适适用于含含水丰富富的流沙沙质土体体。降水水法对地地面沉降降影响较较大，故故在地面面建筑密密集的地地方不宜宜采用。。（4）冻结法法——用冻结法法加固盾盾构进出出洞洞口口时，一一般采用用垂直冻冻结法，，即在盾盾构进出出洞口上上部的土土体内布布置一定定数量的的冻结孔孔，经冻冻结后，，在洞门门处形成成板墙状状冻土帷帷幕来抵抵御盾构构进出洞洞破壁时时的水土土压力，，防止土土层塌落落和泥水水涌入工工作井内内。盾构进、、出洞冻冻结加固固模拟试试验2、土体加加固范围围应为盾构构推进过过程中，，周围