盾构法隧道施工技术.ppt

1、盾构法隧道施工技术,2011年02月,内容提要,Charpter1 隧道施工工法的选择与盾构机的分类 Charpter2 盾构机构造 Charpter3 盾构施工工艺环节 Charpter4 盾构施工关键技术,Charpter1 隧道施工工法的选择及盾构机的分类,Section1 常用隧道施工工法比较 Section2 盾构工法的发展 Section3 盾构机的分类,浅埋暗挖法,明挖法,矿山法,盾构法,顶管法,岩石掘进机,沉管法,Section1 隧道施工工法的对比,表 1,续表1,Section1 隧道施工工法的对比,Section2 盾构法隧道的发展,1825年 盾构机首次使用,中国盾构法

2、隧道走过的历程,Section3 盾构机的分类,1、按照平衡开挖面的方式进行分类 A、插板式 B、挤压网格式 C、土压平衡式 D、泥水平衡式,2、按照断面形状进行分类 A、单圆 B、双圆 C、三圆 D、矩形 E、球形,盾构机的分类 之二,盾构机的分类 之三,3、按照适用地层进行分类 A、软土盾构机 B、复合式盾构机 C、硬岩掘进机,Charpter2 盾构机构造,盾构机的主要组成部分,1）盾构机壳体，主要起支护周围土体的作用。一般分为切口环、支承环和盾尾环三部分。 2）土体开挖系统，包括切削装置和驱动装置。 3）正面密封系统。 4）推进系统，包括推进千斤顶和液压系统。 5）衬砌拼装系统，包括拼

3、装机和真圆保持器。 6）注浆系统，包括注浆泵和注浆管路。 7）盾尾密封系统，包括盾尾钢丝刷和盾尾油脂注入装置。 8）排土系统。土压平衡盾构机的排土系统包括螺旋输送机和皮带运输机，泥水平衡盾构机的排土系统包括吸泥口、管路和泥浆泵。 9 ）控制系统。,挖土运输系统 土压平衡盾构,挖土运输系统 泥水平衡盾构,管片拼装系统,Charpter3 盾构施工工艺环节,盾构施工 工艺流程图,Charpter3 盾构施工工艺环节,Section1 盾构机的选型、订货、组装及调试 Section2 管片制作施工 Section3 施工现场前期准备施工 Section4 进、出洞口土体加固施工 Section5 盾

4、构机现场组装施工 Section6 反力支撑系统安装施工 Section7 盾构进出洞施工 Section8 盾构推进施工,Section1 盾构的选型、订货、安装及调试,盾构机选型及定购的依据,土质条件、岩性 开挖面稳定 隧道埋深、地下水位 设计隧道的断面 环境条件、沿线场地 衬砌类型 工期 造价 辅助工法 设计路线、线形、坡度 电气等其他设备条件,盾构机选型流程图,Section2 管片制作、检验及耐久性控制,高精度管片制作 管片防水,成型钢筋笼堆放,合笼后钢模尺寸检查,钢筋笼吊装入模,表面压实,管片入养护池养护,三环试拼装及接缝测量,管片堆场堆放,管片的防水,优质止水橡胶条,Sectio

5、n3 施工现场前期准备施工,（1）平整场地，搭建好生产、办公临时设施、试验室及仓库等。 （2）将施工用电源、水源接入施工现场，布置好施工现场的各用电点及施工区域的照明，做好生活废水和施工范围内的排水工作。 （3）现场门吊安装。 （4）泥浆搅拌机安装就位，泥浆搅拌车间搭设。 （5）现场集土箱、管片堆场等设施建造。 （6）施工材料、机具、设备准备齐全，管片、连接件有足够的储备量。 （7）井上、井下建立测量控制网，经施工监理和测量监理复核认可。,主要方法 深层搅拌、旋喷桩、SMW、注浆、降水、冻结,Section4 进、出洞口土体加固施工,Section5 盾构机现场组装施工,盾构机本体部分安装顺序

6、,Section6 反力支撑系统安装施工,Section7 盾构进出洞施工,盾构进出洞施工流程及要点,洞口设置出洞台架设置组装盾构机临时管片拼装 盾构机试运转,封门制作 沉井：钢板桩；蛭石、珍珠岩膨胀水泥混凝土、砖砌体、泡沫混凝土 连续墙：墙中预留轻质低强混凝土塞、局部浇注GFRP玻璃纤维和树脂热融合的玻璃纤维筋、碳纤维筋代替普通混凝土 封门的破除：手工、爆破,封门,盾构进出洞门止水密封装置,盾构进洞,盾尾进洞,Section8 盾构推进施工,1、盾构推进时隧道内运输,运输车辆编组示意图,道岔设置示意图,2、隧道内施工布置,1）运输钢轨布置 2）人行走道 3）隧道照明 4）隧道给排水 5）隧道

7、通讯联络、数据传输和视频监视 6）隧道通风,3、推进参数设定 1）推进时正面土压力设定 盾构掘进应保持掘进过程中的开挖面的稳定，将对周边天然土层的扰动影响控制在最小限度。开挖面的稳定是通过管理开挖面土仓内泥土压力来保证的。 2）推进时出土量控制 盾构机上设置出土量计测装置，就是在螺旋机的排土口处进行泥斗车重量计量的装置，本装置具有计测精度高、可实时计量、计量速度快等特征。 3）掘进速度控制 推进时速度不宜过快，正常情况下推进速度保持24cmmin，当穿越重要建筑物和管线时降低推进速度。,4、盾构掘进轴线控制 合理调整每个区域千斤顶的液压压力差即能调整盾构机的上下左右点的行程差，进而使盾构机沿着

8、设计轴线推进。 1）盾构平面控制（左右方向） 利用左、右两侧千斤顶的行程差使盾构机左右方向得到控制。 2）盾构高程控制（上下方向） 盾构的高程控制和平面控制的机理是一样的，利用上、下两侧千斤顶的行程差产生偏转力矩进行控制。为防止盾构机在软土内的“磕头”现象，盾构机下部千斤顶的额定功率应大于其它区域千斤顶的额定功率。,5、保持盾尾的密封 盾构推进时必须保持盾尾的密封，否则水、土和同步注浆浆液将从盾尾进入盾构机内部，一方面污染盾构工作面，另一方面将造成盾尾后部土体的变形。 为保持盾尾的密封，在盾构推进时必须适时、适量地压注盾尾油脂。,6、盾构推进姿态测量 （1）地面测量控制网的设置 （2）井上、井

9、下控制点的传递 1）平面控制点的传递 2）高程控制点的传递 （3）盾构推进中的定位测量,7、盾构推进同步注浆 （1）同步注浆的目的。 （2）同步注浆材料的选定。 （3）注浆量（注入率） （4）注入压力,8、管片拼装系统,水平运输,吊运,就位,固定,Charpter4 盾构施工关键技术,Section1 地面沉降控制技术 Section2 灾害地质、障碍物探测和施工技术,Section1 沉降控制技术,引起沉降的原因,盾构施工中地层变形的直观表现为地表的沉降，其产生的基本原因为盾构施工引起的地层损失、隧道周围土体受扰动或破坏后的固结及施工过程中周围土体受震动的影响等三方面，其中前两方面的原因是主

10、要的。 1）盾构施工引起的地层损失 盾构施工引起的地层损失可以分为三类： （a）正常地层损失。 （b）灾害性地层损失。 （c）非正常地层损失。 2）隧道周围土体受扰动或破坏后的固结 3）周围土体受振动影响。,变形规律,1）横向沉降分布： S(x)为沉降量(m)； x为距离隧道中心线的距离(m)； i为沉降槽宽度系数。,2）横向沉降分布： yf=yf-L； yi=yi-L S(y)为沿隧道纵轴线分布的沉降量（m）； y为盾构推进起始点距离坐标原点O的距离（m）； yi为盾构开挖面距离坐标原点O的距离（m） ； L 盾构机的长度（m） ； Vl1为盾构开挖面引起的地层损失（m3/m）； Vl2为施

11、工因素引起的地层损失（m3/m）； i为沉降槽宽度系数。,变形规律,沉降控制技术,（1）优化盾构掘进参数 （2）注浆材料优化和注浆量的控制 （3）二次注浆 （4）推进速度宜控制在24cm/min之间，过建筑物时推进速度宜控制在1cm/min。,Section2 灾害地质、障碍物探测和施工技术,流砂地层及破碎带 软硬岩交互地层（上下重叠） 障碍物处理 （桩、孤石、沉船）,流砂地层、破碎带等不良地质施工技术,快速调节泥水压力,及时调整泥浆配比和性能，调节泥水压力，有效地控制流砂、管涌及承压水 开挖面土层探测及反馈 电磁流量和射线密度计量测弃土体积,判断土体情况和开挖面稳定状况,（泥水盾构）,流砂地层、破碎带等不良地质施工技术,开挖面注入泡沫剂 填充粘土增加覆土层 控制同步注浆压力，防止注浆上翻 局部气压防止冒顶,（土压盾构）,流砂地层、破碎带等不良地质施工技术,（局部）气压技术,气压舱,软硬岩交叠地质施工技术,在软硬岩交叠地层施工时，除了对刀盘上的刮刀加强外，还需配置用于破碎硬岩的先行刀和滚刀，自动监测刀具磨损，常压或局部气压下更换刀具。,适用于硬岩的刀具,超前预报地下障碍物,岸边探测地下障碍物 通过电磁波波速法来辩识江中地下障碍物,电磁波探测,探头,障碍物显示,