【铁路实务】陈士甲 教材精讲班课件 27-第5章-5.7-隧道盾构法施工-5.10-隧道施工辅助作业

5.7隧道盾构法施工5.7隧道盾构法施工5.7隧道盾构法施工5.7.1盾构选型及组装调试1.盾构法施工基本概念盾构法是使用“盾构”机械施工方法，在岩土中推进，一边防止土砂崩坍，一边在其内部进行开挖、衬砌作业修建隧道的施工方法。越江、海底、城市浅埋及对周边环境控制要求高的隧道可采用盾构法。5.7隧道盾构法施工盾构法隧道施工应根据各个阶段施工特点编制包括设备进场运输、吊装、组装及调试、端头加固、始发、试掘进、特殊地段、到达、解体等专项施工方案。5.7隧道盾构法施工土压平衡盾构适用于冲积黏土、洪积黏土、砂质土、砂砾、卵石等土层及其互层。泥水平衡盾构适用于冲积洪积的砂砾、砂、粉质黏土、黏土层或多水互层的土层，有涌水工作面不稳定的土层，上部有河川、湖沼、海洋等水压高、水量大的地层。复合盾构适用于地质条件复杂、软硬不均的混合地层。5.7隧道盾构法施工5.7.2盾构施工1.盾构掘进（1）盾构法施工应在始发后进行50～100m试掘进，掌握、验证盾构机适应性能。（2）复合盾构机应根据工程地质、水文地质条件、地表沉降控制要求等选择土压平衡、敞开式或半敞开式掘进模式。5.7隧道盾构法施工模式选择应符合下列要求：①当隧道围岩稳定性差和有较大涌水时，宜选用土压平衡模式。②当隧道围岩稳定性良好或地下水位低时，宜选用敞开模式。③当隧道围岩软硬不均或具有一定自稳能力，且地下水压不高时，宜选用半敞开模式。5.7隧道盾构法施工（3）盾构掘进应随时监测和控制盾构姿态，使隧道轴线控制在设计允许偏差范围内。实施纠偏应逐环、小量纠偏，防止过量纠偏损坏已拼管片和盾尾密封。5.7隧道盾构法施工（4）盾构机接收应符合以下要求①从到达前100m开始，对盾构机轴线应加密测量频率并及时调整。②从到达前10m开始，盾构机应降低掘进速度、调整整仓压力。③到达前，管片拼装环缝应挤压密实，防水符合设计要求。④到达后，应及时填充并密封洞口环管片背后的间隙。5.7隧道盾构法施工2.管片制作与拼装（1）管片应先进行试生产，并随机抽取3环管片进行水平拼装检验（确保管片的质量和拼装精度），合格后方可正式生产。5.7隧道盾构法施工（2）钢筋混凝土管片不得有内外贯通裂缝和宽度大于0.2mm的裂缝及混凝土剥落现象。3.壁后注浆盾构机掘进应进行同步注浆作业，为提高背衬注浆层的防水性及密实度，还应在同步注浆结束后进行补充注浆，注浆材料性能应符合设计要求。5.8隧道掘进机法施工5.8隧道掘进机法施工5.8隧道掘进机法施工5.8.1掘进机选型及组装调试1.掘进机选型隧道掘进机（TBM）可选用开敞式、单护盾形式、双护盾形式，主要根据工程地质和水文地质条件、隧道设计要求、支护与衬砌形式等综合分析后确定。围岩条件以岩石为主的长及特长隧道可采用掘进机（TBM）法。5.8隧道掘进机法施工开敞式TBM适用于整体较完整、有较好自稳性的围岩；单护盾TBM（由于掘进和安装管片不能同时进行）适用于当隧道以软弱围岩为主、抗压强度较低时；双护盾TBM（由于掘进和安装管片能同时进行）：当围岩有软有硬，同时又有较多的断层破碎带时；5.8隧道掘进机法施工2.组装调试TBM洞内组装分三个阶段进行：第一阶段，组装主机、连接桥及后配套设备台车；第二阶段，组装余下的设备台车，并开始整机调试，同时主机逐步进到始发洞；第三阶段，在后配套组装洞室安装连续皮带机，同时完成整机调试。5.8隧道掘进机法施工组装总体顺序如下：主机→连接桥→后配套及辅助设备。主机与连接桥安装按照从前至后、先内后外、先下后上的原则进行。“从前至后”的原则避免在安装过程中出现混乱或遗漏；“先内后外”的原则强调了在安装过程中优先考虑内部结构和部件。5.8隧道掘进机法施工5.8.2掘进机施工一、开敞式TBM掘进施工工艺5.9隧道防排水施工5.9隧道防排水施工5.9隧道防排水施工5.9.1一般规定一、施工防排水原则为避免和减少水的危害，铁路隧道施工坚持“防、排、堵、截相结合，因地制宜，综合治理”防排水原则。对水资源保护有严格要求的隧道，防排水应采用“以堵为主，限量排放”原则。对地表水和地下水应做妥善处理，使洞内外形成一个完整防排水系统。5.9隧道防排水施工5.9.2防水排水施工一、施工防排水措施隧道工程由地表处理、围岩防渗处理、衬砌结构构成隧道防水系统。隧道侧沟、中央排水沟（管）排水盲管、泄水孔和泄水槽组成排水系统。5.9隧道防排水施工2.洞内施工排水应符合下列要求：（1）顺坡排水沟断面及坡度应能满足施工排水需要，围岩松软地段应铺砌水沟或用管槽代替，排水沟应经常清理。（2）洞内反坡排水应设集水坑接力排出洞外，配备抽水机的能力应大于排水量20%,并应有备用设备。（3）隧道水流应设横排水沟并汇入侧沟。5.9隧道防排水施工二、结构防排水措施1.基面出现股状涌水时，宜采用局部注浆、围截注浆法进行封堵，封堵后的剩余水量可用排水盲管或排水板集中将水引入洞内排水沟排出。2.排水盲管施工：衬砌背后设置纵、横、环向排水盲管应符合设计要求，可根据渗漏水情况适当增设、调整。通向水沟泄水管应有足够的排水坡度。5.9隧道防排水施工3.隧道防水板应采用分离式，先铺缓冲层，再铺防水板。防水板铺设应符合下列要求：（1）防水板铺设应超前衬砌施工，并应与开挖工作面保持一定安全距离。（2）缓冲层铺设时，应用射钉或膨胀螺栓将热塑性垫圈和缓冲层固定在基面上。5.9隧道防排水施工（3）环向铺设时，下部防水板应压住上部防水板，防水板纵向搭接与环向搭接应采用丁字接头，除正常施工外，应再覆盖一层同类配料防水板材，用热熔焊接法焊接。5.9隧道防排水施工（4）搭接宽度不应小于15cm，分段铺设防水板边缘部位应预留至少60cm搭接余量。搭接缝应采用热熔双焊缝，单条焊缝有效焊接宽度不应小于15mm，不得焊焦焊穿。搭接缝焊接质量按充气法检查，发现漏气及时修补。防水板搭接缝与施工缝错开1.0~2.0m。5.9隧道防排水施工（5）防水混凝土抗渗等级应符合设计要求，防水混凝土施工配合比设计抗渗等级宜比设计要求提高0.2MPa。（6）施工缝通常采用背贴式止水带、遇水膨胀止水条、中埋式止水带的单一或复合防水方式。5.9隧道防排水施工①环向施工缝应避开地下水和裂隙水较多地段，并宜与变形缝相结合。②浇筑混凝土前，纵向施工缝表面应凿毛，冲洗干净，保持湿润，然后涂刷混凝土界面剂或铺一层厚25～30mm的水泥砂浆，设置止水条或止水带。5.9隧道防排水施工（7）中心排水管（沟）施工①开挖断面应符合设计要求，宜超挖10cm，并用与回填层同强度等级混凝土回填，中心排水沟开挖宜与洞身开挖同步进行。5.9隧道防排水施工②有仰拱地段中心排水管直接埋设于仰拱填充混凝土中，无仰拱地段的中心排水管应安设在混凝土管座上。③每50m及交叉、转弯、变坡处，应设置检查井，检查井底部应设沉沙池，井口应设活动盖板。④管路安设好后，应进行通水试验，发现漏水、积水，立即处理。5.9隧道防排水施工三、注浆防水措施1.方案选择（1）掌子面前方存在较高水压富水区，具有较大可能、较大规模涌水、突水且围岩结构软弱，自稳能力差，开挖后可能导致掌子面失稳而诱发突水、突泥者，宜采用全断面帷幕注浆或周边注浆。5.9隧道防排水施工（2）掌子面前方围岩基本稳定，但局部存在一定水流，开挖后可能导致掌子面大量渗漏水而无法施作初期支护时，宜采用超前局部注浆。（3）围岩有一定自稳能力，开挖后水压和水量较小,但出水量超过设计允许排放量时，宜采用径向注浆。5.9隧道防排水施工2.注浆防水宜根据工程地质和水文地质情况，注浆工艺和设备等因素，考虑浆液流动性、可注性和稳定性等，并结合经济性选择采用水泥浆液、超细水泥浆、水泥—水玻璃等材料。3.注浆防水施工应符合下列要求：（1）注浆压力应根据水文地质条件合理确定，宜比静水压力大0.5～1.5MPa。（2）钻孔注浆顺序应由下往上、由少水处到多水处、隔孔钻注。5.10隧道施工辅助作业5.10隧道施工辅助作业5.10隧道施工辅助作业5.10.1施工供水、供电一、施工供水1.由于凿岩、防尘、浇筑衬砌及混凝土养护、洞外空压机冷却等工作都需要大量用水,施工人员生活也需要用水，因此要设置相应供水设施。施工供水主要应考虑水质要求、水量大小、水压及供水设施等几个方面问题。5.10隧道施工辅助作业2.供水设备贮水池一般修建在隧道附近上方，但应避免设在隧道顶上或其他可能危及隧道安全部位，其高差应能保证最高用水点水压要求。水池容积一般为20～30m³；如水源流量小于用水量，则需根据相关最大用水量并考虑必要贮备来计算水池容积。5.10隧道施工辅助作业二、施工供电1.供电方式隧道施工供电方式有自设发电站供电和地方电网供电两种。2.变压器选择一般根据估算施工总用电量来选择变压器，其容量应等于

或略大于施工总用电量，且在使用过程中，一般使变压器用电

负荷达到额定容量60%左右为佳。变压器位置确定应考虑便于运输、运行和检修，同时应选择安全可靠地方。5.10隧道施工辅助作业3.供电线路布置隧道供电电压，一般是三相五线（3根相线加一根地线一根零线）400/230V。（1）长大隧道可用6～10kV,（2）动力机械电压标准是380V；（3）成洞地段照明可采用220V，（4）工作地段照明和手持电动工具按规定选用安全电压36V。5.10隧道施工辅助作业5.10.2施工通风、防尘一、施工通风1.隧道施工作业环境要求按照有关规定，隧道施工作业环境必须符合以下卫生标准：（1）氧气含量按体积计，不得低于20%。（2）有害气体一氧化碳（CO）浓度不大于30mg/m³,当作业时间少于30min时，一氧化碳（CO）浓度可放宽到100mg/m³。（3）空气温度不得超过28℃；噪声不得大于90dB。5.10隧道施工辅助作业2.通风方式隧道施工通风方式应根据隧道长度、掘进坑道断面大小、施工方法和设备条件等诸多因素来确定。机械通风方式可分为管道通风和巷道通风（长隧道）两大类。5.10隧道施工辅助作业而管道通风根据隧道内空气流向的不同，又可分为压入式、吸出式和混合式三种。5.10隧道施工辅助作业（1）压入式通风能将新鲜空气直接输送至工作面，有利于工作面施工，但污浊空气将流经整个坑道。若采用大功率、大管径，其适用范围较广。（2）吸出式通风风流方向与压入式相反，但其排烟速度慢，且易在工作面形成炮烟停滞区，故一般很少单独使用。