kAAA7盾法施工

1、第六章 盾構(gòu)法施工o6.1 概述o6.2 盾構(gòu)機(jī)的分類(lèi)與選型o6.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和工作原理o6.4 盾構(gòu)法施工工藝16.1 概述o1、盾構(gòu)法定義o 盾構(gòu)法隧道施工是利用盾構(gòu)機(jī)在軟巖和土體中進(jìn)行隧道掘進(jìn)，同時(shí)完成隧道永久襯砌鋪設(shè)的一種施工工法。2 至至20202020年，我國(guó)將完成年，我國(guó)將完成60006000公里各類(lèi)隧道的建設(shè)，公里各類(lèi)隧道的建設(shè)，年均年均290290公里公里 ，其中不少是，其中不少是長(zhǎng)、大、寬隧道，且很多工長(zhǎng)、大、寬隧道，且很多工程均首選盾構(gòu)法。程均首選盾構(gòu)法。 上世紀(jì)上世紀(jì)60年代，上海隧道年代，上海隧道股份設(shè)計(jì)制造中國(guó)第一臺(tái)網(wǎng)格式股份設(shè)計(jì)制造中國(guó)第一臺(tái)網(wǎng)格式盾構(gòu)，用于上

2、海打浦路隧道建設(shè)；盾構(gòu)，用于上海打浦路隧道建設(shè)； 上世紀(jì)上世紀(jì)90年代初，自行開(kāi)發(fā)年代初，自行開(kāi)發(fā)了我國(guó)第一臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)，研了我國(guó)第一臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)，研制水平已接近當(dāng)時(shí)的國(guó)際水平。制水平已接近當(dāng)時(shí)的國(guó)際水平。 40多年來(lái)，自行設(shè)計(jì)制造了多年來(lái)，自行設(shè)計(jì)制造了不同類(lèi)型的盾構(gòu)機(jī)不同類(lèi)型的盾構(gòu)機(jī)60余臺(tái)余臺(tái) 中國(guó)當(dāng)前面臨巨大的市場(chǎng)需中國(guó)當(dāng)前面臨巨大的市場(chǎng)需求和良好的發(fā)展契機(jī)求和良好的發(fā)展契機(jī).上海上海36.1 概述46.1 概述o2、盾構(gòu)發(fā)展史o1963年上海隧道工程公司研制了1臺(tái)直徑4.2m的手掘式盾構(gòu)；o1965年上海隧道工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、江南造船廠(chǎng)制造的2臺(tái)直徑5.8m的網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)；

3、o1987年上海隧道股份研制成功了我國(guó)第一臺(tái)4.35m加泥式土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī) ；o1990年引進(jìn)法國(guó)fcb公司6.34m土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)；o 1996年上海延安東路隧道南線(xiàn)工程1300m圓形主隧道采用從日本引進(jìn)的11.22m泥水加壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。566.1 概述o3 盾構(gòu)法施工的優(yōu)缺點(diǎn)o優(yōu)點(diǎn)：對(duì)地面干擾小，施工速度快，機(jī)械自動(dòng)化程度高。o缺點(diǎn)：施工設(shè)備費(fèi)用高；當(dāng)覆土較淺時(shí)，地表沉降較難控制；盾構(gòu)法隧道襯砌和接縫滲漏水，隧道后期沉降過(guò)大。18cm23.40m516 517518 519 520521522 523524 525526 527528 529 530531 532533 5

4、34535 536537 538539 540541 550a反彎點(diǎn)反彎點(diǎn)接縫張開(kāi)因剪切形成的踏步537環(huán)變形 及裂縫a結(jié)點(diǎn)圖7 盾構(gòu)設(shè)計(jì)的兩種主流思想理念：盾構(gòu)設(shè)計(jì)的兩種主流思想理念： 1 1、日本的設(shè)計(jì)思想、日本的設(shè)計(jì)思想主要根據(jù)工程需要來(lái)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，主要根據(jù)工程需要來(lái)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，考慮的是設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性；代表有日本三菱、考慮的是設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性；代表有日本三菱、ihiihi公司等公司等2 2、歐美的設(shè)計(jì)思想、歐美的設(shè)計(jì)思想主要考慮設(shè)備的高可靠性、高效率，主要考慮設(shè)備的高可靠性、高效率，代表有美國(guó)羅伯特、德國(guó)海瑞克公司等。代表有美國(guó)羅伯特、德國(guó)海瑞克公司等。 二者量化比較，日本的盾構(gòu)主要部件運(yùn)

5、行二者量化比較，日本的盾構(gòu)主要部件運(yùn)行40004000小時(shí)無(wú)故小時(shí)無(wú)故障，歐美的盾構(gòu)機(jī)主要部件運(yùn)行障，歐美的盾構(gòu)機(jī)主要部件運(yùn)行1000010000小時(shí)無(wú)故障。小時(shí)無(wú)故障。 既要追求產(chǎn)品既要追求產(chǎn)品的高可靠性和適的高可靠性和適用性用性,又要達(dá)到產(chǎn)又要達(dá)到產(chǎn)品的可維護(hù)性及品的可維護(hù)性及長(zhǎng)壽命。長(zhǎng)壽命。設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則8先行號(hào)盾構(gòu)先行號(hào)盾構(gòu)日本產(chǎn)盾構(gòu)日本產(chǎn)盾構(gòu)德國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)德國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)0.00.00.50.51.01.01.51.52.02.096.2 盾構(gòu)機(jī)的分類(lèi)與選型o1 盾構(gòu)機(jī)的分類(lèi)106.2 盾構(gòu)機(jī)的分類(lèi)與選型116.2 盾構(gòu)機(jī)的分類(lèi)與選型126.2 盾構(gòu)機(jī)的分類(lèi)與選型o泥水平衡式盾構(gòu)：在密封艙內(nèi)

6、通入泥水（泥漿）以平衡盾構(gòu)前方水土壓力。 136.2 盾構(gòu)機(jī)的分類(lèi)與選型o土壓平衡式盾構(gòu)：利用刀盤(pán)切削下來(lái)的土充滿(mǎn)整個(gè)密封艙，并保持一定壓力來(lái)平衡開(kāi)挖面的土壓力。146.2 盾構(gòu)機(jī)的分類(lèi)與選型o2 盾構(gòu)選型o 盾構(gòu)機(jī)選型的關(guān)鍵在于地質(zhì)與環(huán)境保護(hù)條件、工程規(guī)模、經(jīng)濟(jì)性。o 1）在地下水位低的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先考慮半機(jī)械式盾構(gòu)；o 2) 在地下水位高的軟土地區(qū)o 泥水平衡式盾構(gòu)施工引起的沉降可控制在10mm以?xún)?nèi)；o 土壓平衡式盾構(gòu)施工引起的沉降可控制在20mm以?xún)?nèi)。156.2 盾構(gòu)機(jī)的分類(lèi)與選型o泥水加壓盾構(gòu)地質(zhì)適應(yīng)性條件：o a 在以砂性土為主的沉積層中；o b 在不需要做泥水分離的工程中；o c 在

7、水頭高度很高（如大于50m）的江川和海峽水底下施工時(shí)；o d 在某些對(duì)地表沉降要求高的地段。 166.2 盾構(gòu)機(jī)的分類(lèi)與選型o土壓平衡盾構(gòu)地質(zhì)適應(yīng)性條件o a 在軟弱的沖積土層中； o b 在礫石層或砂土層中，需摻入適當(dāng)?shù)哪酀{；o c 當(dāng)工作面水壓pw 0.4mpa 的軟土地區(qū)。176.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和工作原理o1 基本構(gòu)造o 盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)由盾構(gòu)殼體、推進(jìn)系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)、出土系統(tǒng)四大部分組成。o盾構(gòu)殼體：切口環(huán)、支承環(huán)、盾尾o推進(jìn)系統(tǒng)：盾構(gòu)千斤頂和液壓設(shè)備o拼裝系統(tǒng)：襯砌拼裝器（舉重臂）o出土系統(tǒng)：有軌、無(wú)軌或管道運(yùn)輸186.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和工作原理o2 盾構(gòu)工作基本原理o 在盾殼的掩護(hù)下，

8、切削刀盤(pán)可以安全地開(kāi)挖地層，一次掘進(jìn)相當(dāng)于裝配式襯砌一環(huán)的寬度。o 尾部可以裝配與之管片，迅速拼裝成隧道永久襯砌，并將襯砌與土層之間用水泥砂漿填實(shí)，防止周?chē)貙拥淖冃?。o 盾構(gòu)推進(jìn)主要依靠盾構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的千斤頂，用千斤頂頂在拼成的襯砌環(huán)上使它推進(jìn)到已挖好的空洞內(nèi)，然后縮回活塞桿，為下一環(huán)襯砌拼裝創(chuàng)造條件。o 重復(fù)上述過(guò)程，不斷開(kāi)挖，不斷拼裝，并不斷推進(jìn)，完成隧道施工。196.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和工作原理o3 盾構(gòu)推力的計(jì)算o1) 盾構(gòu)外表面與四周地層摩阻力f1；o2）盾尾內(nèi)殼與襯砌結(jié)構(gòu)之間的摩阻力f2；o3）開(kāi)挖面正面阻力f3；o4）盾構(gòu)切口部分刃口切入土層阻力f44433322206.3 盾構(gòu)機(jī)

9、的構(gòu)造和工作原理o3 盾構(gòu)推力的計(jì)算o1) 盾構(gòu)外表面與四周地層摩阻力f1o f1=1(2(pv+ph)*l*d+w)o1為土與鋼殼摩擦系數(shù)，一般取0.4opv 為盾構(gòu)中心標(biāo)高垂直土壓力；oph為盾構(gòu)中心標(biāo)高水平主動(dòng)土壓力；ol為盾構(gòu)全長(zhǎng)；d為盾構(gòu)外徑；w為盾構(gòu)總重；o2）盾尾內(nèi)殼與襯砌結(jié)構(gòu)之間的摩阻力f2；216.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和工作原理o3 盾構(gòu)推力的計(jì)算o2）盾尾內(nèi)殼與襯砌結(jié)構(gòu)之間的摩阻力f2o f2=n*2*wso n為盾尾包裹管片環(huán)數(shù)，一般為3環(huán)；o2為襯砌結(jié)構(gòu)與盾尾之間的摩擦系數(shù)，一般年取0.5；ows為單環(huán)襯砌管片重量；226.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和工作原理o3）開(kāi)挖面正面阻力f3；o f3=1/4*d2*phoph為盾構(gòu)中心標(biāo)高處被動(dòng)土壓力236.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和工作原理o4）盾構(gòu)切口部分刃口切入土層阻力f4of4=*d0*bs*pv*tgod0 為切口環(huán)內(nèi)徑；obs 為切口