第七章区间隧道施工

区间隧道特征1）断面形状：矩形断面、拱形断面、圆形断面2）线路组成：直线和曲线；3）防杂散电流腐蚀：对主体结构钢筋及金属管线结构；4）环境要求：降低噪声和减少振动；5）限界要求：车辆限界、设备限界和建筑限界6）防水要求：不得有线流和漏泥沙。第一页，共81页。第一页，共81页。施工方法地铁区间施工方法：1）明挖施工法；2）盖挖施工法；3）暗挖施工法（包括矿山法、盾构法、掘进机法、顶管法、新奥法、沉管法）；4）混合法。第二页，共81页。第二页，共81页。第一节盾构法盾构隧道开挖优点：1）大部分施工作业均在地下进行，对环境影响小；2）土方量较少；3）盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工速度快，施工人员少；4）施工不受气候影响。第三页，共81页。第三页，共81页。1.1盾构的发展历程1.国外盾构施工技术发展概述：1）人工开挖盾构的发明；2）机械化盾构的问世；3）削土密封式压力平衡盾构的出现；4）盾构技术的新发展；2.中国盾构施工技术发展简述：3.盾构法隧道技术现状：第四页，共81页。第四页，共81页。1.2盾构的外形1）盾构的外形；2）制造盾构的材料；3）盾构的基本构造：外壳（包括切口、支承、盾尾、尾封）、中折装置、推进机构、挡土机构、掘削机构、排土机构。第五页，共81页。第五页，共81页。土压平衡盾构机第六页，共81页。第六页，共81页。6.14m土压平衡盾构第七页，共81页。第七页，共81页。盾构设备主要组成部分示意图第八页，共81页。第八页，共81页。土压平衡盾构机直径6190mm；主机长度8100mm；整机全长57m；铰接;推进千斤顶:16对;推进速度:0~8mm/min;螺旋输送机直径700mm.第九页，共81页。第九页，共81页。土压平衡盾构机后备台车第十页，共81页。第十页，共81页。1.3盾构的分类1）按挖掘土体的方式分类：手掘式盾构、半机械式盾构、机械式盾构；2）按掘削面的挡土形式分类：开放式、部分开放式、封闭式；3）按加压稳定掘削面的形式分类：压气式、泥水加压式、削土加压式、加水式、泥浆式、加泥式；第十一页，共81页。第十一页，共81页。1.3盾构的分类4）组合分类法：封闭型、开放型；5）按盾构切削面形状分类：圆形和非圆形；6）按盾构机的尺寸大小分类：超小型、小型、中型、大型、特大型、超特大型；7）按适用土分类：软土盾构、硬岩盾构及复合盾构。第十二页，共81页。第十二页，共81页。1.4盾构的选型1）盾构选型的原则：“安全适应性、技术先进性、经济性”。2）盾构选型的依据：工程地质、水文地质条件；隧道长度、隧道平纵断面及横断面形状和尺寸等设计参数；周围环境条件；隧道施工工程筹划及节点工期要求；宜用的辅助工法；技术经济比较。3）盾构选型的主要步骤：第十三页，共81页。第十三页，共81页。1.4盾构的选型4）盾构选型的主要方法：a、根据地层的渗透系数减小选型；b、根据地层的颗粒级配进行选型；c、根据地下水压进行选型；d、盾构选型时必须考虑的特殊因素:环保因素、工程地质因素、安全因素。第十四页，共81页。第十四页，共81页。1.4盾构的选型5）盾构形式的选择：a、土压平衡盾构：主要适用于粉土、粉质粘土、淤泥质粉土、粉砂层等粘稠土壤的施工。b、泥水盾构：比较适合于河底、江底等高水压条件下的隧道施工。c、其他盾构。第十五页，共81页。第十五页，共81页。

泥水盾构设备第十六页，共81页。第十六页，共81页。第十七页，共81页。第十七页，共81页。处于始发状态的盾构机盾构竖井第十八页，共81页。第十八页，共81页。盾构机始发盾构机始发台第十九页，共81页。第十九页，共81页。盾构机反力台第二十页，共81页。第二十页，共81页。入口的垫衬第二十一页，共81页。第二十一页，共81页。排泥桨泵第二十二页，共81页。第二十二页，共81页。送泥浆泵送泥浆管第二十三页，共81页。第二十三页，共81页。破碎机第二十四页，共81页。第二十四页，共81页。阀门第二十五页，共81页。第二十五页，共81页。1.5刀盘结构形式和驱动方式的选择1）刀盘的主要功能：开挖功能、稳定功能、搅拌功能；2）刀盘的结构形式：面板式和辐条式；3）刀具的种类：滚刀（齿形和盘形）、先行刀、周边刮刀、仿形刀；4）刀盘驱动形式的选择：一是变频电动驱动；二是液压驱动；三是定速电动驱动。第二十六页，共81页。第二十六页，共81页。1.6主要技术参数的计算1）盾构外径；2）刀盘开挖直径；3）盾壳长度；4）盾构重量；5）盾构推力：盾构推进时的周边反力，刀盘面板的推进阻力，管片与盾尾间的摩擦阻力，切口环贯入地层的贯入阻力，转向阻力，牵引后配套拖车的牵引阻力；6）主驱动功率；7）推进系统效率。第二十七页，共81页。第二十七页，共81页。1.7盾构法施工基本原理1）土压平衡盾构工作原理；2）泥水平衡盾构工作原理；第二十八页，共81页。第二十八页，共81页。1.8盾构法施工程序1）建造盾构工作井；2）盾构机安装就位；3）出洞口土体加固处理；4）初推段盾构掘进施工（初始掘进）；5）隧道正常连续掘进施工；6）盾构接收井栋口的土体加固处理；7）盾构进入接收井解析吊出。第二十九页，共81页。第二十九页，共81页。1.9盾构法施工准备1）基本要求：2）前期调查；3）技术准备；4）设备、设施准备；5）作业准备：工作竖井施工、工作竖井洞口外土体加固和洞圈密封、土压平衡盾构施工准备。第三十页，共81页。第三十页，共81页。1.10盾构法的始发与接收1）洞口土体加固技术：洞口土体加固必要性、洞口土体加固目的、确定加固方案的方法、加固方法（注浆法、高压喷射搅拌法、冻结工法）；2）盾构始发施工技术：盾构始发特点、始发段长度的确定、始发主要技术要点；3）盾构接收施工技术要点：4）钢套筒接收、土中接收、箱体接收；第三十一页，共81页。第三十一页，共81页。1.10盾构法的始发与接收5）始发常见问题处理简介：加固效果不好、开洞门时失稳、始发后盾构机“叩头”、密封效果不好、盾尾失圆、支撑系统失稳、地面沉降较大。第三十二页，共81页。第三十二页，共81页。1.10盾构法的始发与接收第三十三页，共81页。第三十三页，共81页。1.11盾构掘进1）盾构掘进终止；2）特殊地段及发展电子条件施工：a、浅覆土层施工；b、小半径曲线施工；c、地下管线段施工；d、地下障碍物处理；第三十四页，共81页。第三十四页，共81页。1.11盾构掘进e、穿越建（构）筑物施工、砂性地层中盾构推进：开挖面失稳；盾构推进时周围土体发生液化导致土体沉降；密封舱内砂土积聚，切削推进困难；舱内泥砂“结饼”；排土口喷涌，污染盾构作业面。第三十五页，共81页。第三十五页，共81页。1.12管片拼装1）管片选型的原则：管片选型要适合隧道设计线路，管片选型要适应盾构机姿态；2）管片选型：管片的拼装点位，根据盾尾间隙进行管片选型，根据油缸行程差进行管片选型，盾构间隙与油缸行程之间的关系；3）影响管片选型的其他因素：铰接油缸行程的差值，盾构机掘进；4）管片拼装：第三十六页，共81页。第三十六页，共81页。管片放置场（坑内）第三十七页，共81页。第三十七页，共81页。管片搬运台车第三十八页，共81页。第三十八页，共81页。1.12管片拼装第三十九页，共81页。第三十九页，共81页。1.13盾构同步注浆1）同步注浆原理：2）同步注浆的目的：3）同步注浆系统：4）注浆材料：良好的和易性，适当的初凝时间，较高的早期强度，收缩率要小。5）配套设备：拌浆设备、输浆设备、泵送设备、电气控制设备。第四十页，共81页。第四十页，共81页。1.13盾构同步注浆6）注浆参数控制：注浆压力、注浆量、注浆速度。7）注浆工艺：盾构始发段同步注浆，盾构掘进正常段同步注浆，盾构掘进小半径曲线段同步注浆，盾构掘进浅覆土段同步注浆，盾构掘进大坡度段同步注浆，盾构穿越建筑物及重要管线同步注浆，盾构掘进进洞段同步注浆，壁后二次注浆。第四十一页，共81页。第四十一页，共81页。1.13盾构同步注浆8）同步注浆常见问题及解决措施：浆液质量不符合质量标准，沿隧道轴线地层变形量大，单液注浆浆管堵塞，双液浆管堵塞。第四十二页，共81页。第四十二页，共81页。1.13盾构同步注浆第四十三页，共81页。第四十三页，共81页。2.1浅埋暗挖法的定义与原理⒈矿山法深埋于坚硬岩体中的区间隧道，采用传统钻爆法或悬臂式和门架式多臂凿岩车钻眼爆破，使用人工或装渣机出渣，大型自卸柴油车运输的开挖方法。又称钻爆法。a.基本工序：钻孔﹑装药﹑放炮散烟﹑出渣﹑支护﹑衬砌。b.辅助工序：测量放线﹑通风﹑排水﹑监测等。第四十四页，共81页。第四十四页，共81页。第二节浅埋暗挖法2.1浅埋暗挖法的定义与原理2.2基本要求2.3单跨隧道浅埋暗挖方法2.4浅埋暗挖法常用的配套技术2.5喷射混凝土2.6钢支撑与钢筋网2.7防水工程2.8二次衬砌及混凝土结构第四十五页，共81页。第四十五页，共81页。2.1浅埋暗挖法的定义与原理2.特点：浅埋暗挖法不允许带水作业，要求开挖面具有一定的自立性和稳定性，必须辅之与其他配套技术（如地层加固、降水等），并注重施工方法的选择。3.与“新奥法”的关系：4.与明（盖）挖及盾构的关系：第四十六页，共81页。第四十六页，共81页。2.2基本要求原则：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”第四十七页，共81页。第四十七页，共81页。2.3单跨隧道浅埋暗挖方法1）全断面开挖法：适用于较好围岩，施工速度快、工序少；第四十八页，共81页。第四十八页，共81页。2.3单跨隧道浅埋暗挖方法2）台阶法：a、台阶分类（长台阶、中台阶、短台阶、微台阶）；b、辅助施工方法：环状开挖留核心土并设锁脚锚管，初次支护背后注浆，减少围岩的收敛和拱顶的下沉。第四十九页，共81页。第四十九页，共81页。台阶法：第五十页，共81页。第五十页，共81页。CD法和CRD法（中隔墙法和交叉中隔墙法）1）中隔墙法也称CD工法，主要适用于地层较差和不稳定岩体，且地面沉降要求严格的地下工程施工。当CD工法仍不能满足要求时，可在CD工法的基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔墙法（也称CRD工法）。2）CD法和CRD法以台阶法为基础，将隧道断面从中间分成4～6个部分，使上下台阶左右各分成2～3个部分，每一部分开挖并支护后形成独立的闭合单元第五十一页，共81页。第五十一页，共81页。CD法和CRD法（中隔墙法和交叉中隔墙法）第五十二页，共81页。第五十二页，共81页。大断面暗挖方法大断面暗挖主要集中在地铁车站及渡线段。主要工法为：1）洞柱法（PBA法）；2）中洞法；3）侧洞法等。第五十三页，共81页。第五十三页，共81页。洞柱法（PBA法）第五十四页，共81页。第五十四页，共81页。中洞法第五十五页，共81页。第五十五页，共81页。侧洞法第五十六页，共81页。第五十六页，共81页。双侧壁导坑法双侧壁导洞法以台阶法为基础，将隧道断面分成双侧壁导洞和上、下台阶4部分，将大跨度分成3个小跨度进行作业，其双侧壁导洞尺寸以满足机械设备和施工条件为主确定。第五十七页，共81页。第五十七页，共81页。第五十八页，共81页。第五十八页，共81页。2.4浅埋暗挖法常用的配套技术1）超前小钢管棚；2）大管棚；3）小导管注浆：4）水平旋喷法：5）地表降水及洞内水处理方法：6）冻结法：7）深孔注浆第五十九页，共81页。第五十九页，共81页。2.5喷射混凝土1）施工机具选择；2）喷射混凝土施工：3）喷层厚度和强度；4）回弹量控制：5）配合比及外加剂：第六十页，共81页。第六十页，共81页。第六十一页，共81页。第六十一页，共81页。2.6钢支撑与钢筋网1）钢支撑：钢支撑的选材与制作；钢支撑的运输与安装；2）钢筋网：选材、制作、安装。第六十二页，共81页。第六十二页，共81页。2.7防水工程1）水泥砂浆防水层2）防水混凝土结构3）变形缝（或沉降缝）4）细部处理第六十三页，共81页。第六十三页，共81页。第六十四页，共81页。第六十四页，共81页。2.8二次衬砌及混凝土结构1）模板：足够的强度、刚度和稳定性，且接缝严密、不得漏浆；2）二次衬砌：3）二次衬砌的浇筑：4）施工缝的留置与处理：5）混凝土结构；6）二次衬砌有害裂缝的处理；7）养护：混凝土养护期不得少于7d，防水混凝土不得少于14d。第六十五页，共81页。第六十五页，共81页。二次衬砌第六十六页，共81页。第六十六页，共81页。第三节盾构区间附属结构施工3.1联络通道施工第六十七页，共81页。第六十七页，共81页。3.1联络通道施工1）施工方法：“隧道内水平冻结加固土体、隧道内矿山法开挖构筑”的全隧道内施工方案。2）技术要点：3）施工流程：冻结孔施工、冻结施工和开挖构筑物施工；4）冻结加固设计：冻结帷幕的设计要求，冻结孔布置，测温孔布置，卸压孔布置，制冷设计；第六十八页，共81页。第六十八页，共81页。3.1联络通道施工5）准备工作：设备吊运及管线铺设，螺栓复紧6）冻结孔施工：冻结孔施工顺序、冻结孔的定位，冻结孔开孔及孔口密封装置，冻结孔钻进与冻结管设置，钻孔质量技术要求。7）冷冻站安装：冻结站布置与设备安装，管路连接、保温；8）积极冻结与维护冻结：冻结系统试运转与积极冻结，维护冻结，冻结施工参数，冻结质量控制程序；第六十