盾構(gòu)施工技術(shù)(工法介紹)ppt

1、 一、盾構(gòu)法隧道技術(shù)介紹 1、盾構(gòu)法隧道基本概念 盾構(gòu)法是在盾構(gòu)保護(hù)下修筑隧道的一類施工方法。這類方法的特點是地層掘進(jìn)、出土運輸、襯砌拼裝、接縫防水和盾尾間隙注漿充填等作業(yè)都在盾構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行，并需隨時排除地下水和控制地面沉降，因而是工藝技術(shù)要求高、綜合性強的一類施工方法。盾構(gòu)機(復(fù)合盾構(gòu)土壓平衡)盾構(gòu)法主要施工程序1、建造盾構(gòu)工作井2、盾構(gòu)掘進(jìn)機安裝就位4、初推段掘進(jìn)施工5、掘進(jìn)機設(shè)備轉(zhuǎn)換6、盾構(gòu)連續(xù)掘進(jìn)施工8、盾構(gòu)進(jìn)入接收井，并運出地面7、接收井洞口土體加固3、出洞口土體加固2、盾構(gòu)法施工的優(yōu)點（1）、場地作業(yè)少，隱蔽性好，因噪音、振動引起的環(huán)境影響小；（2）、隧道施工的費用和技術(shù)難度基本不

2、受覆土深淺的影響，適宜于建造覆土深的隧道；（3）、穿越河底或海底時，隧道施工不影響航道，也完全不受氣候的影響；（4）、穿越地面建筑群和地下管線密集區(qū)時，周圍可不受施工影響；（5）、自動化程度高、勞動強度低、施工速度較快。3、盾構(gòu)法施工的缺點 （1）施工設(shè)備費用較高；（2）覆土較淺時，地表沉降較難控制；（3）用于施工小曲率半徑隧道時，掘進(jìn)較困難。4、盾構(gòu)法施工的適用范圍 適用于各類軟土地層和軟巖、硬巖地層的隧道掘進(jìn)，尤其適用于城市地下隧道工程。 水底公路隧道； 地鐵區(qū)間隧道； 排水污水隧道； 引水隧道； 公用管線隧道。 盾構(gòu)隧道的斷面形狀一般為圓形，也可采用矩形、馬蹄形、橢圓形、雙圓形、多圓形等

3、。圓形隧道最大直徑已達(dá)14.14m。5、盾構(gòu)隧道斷面形狀盾構(gòu)的分類和適用范圍1、盾構(gòu)掘進(jìn)機的構(gòu)造 6、盾構(gòu)掘進(jìn)機構(gòu)造盾殼： 分為切口環(huán)、支承環(huán)和盾尾三部分；開挖面切削和支護(hù)結(jié)構(gòu)：* 敞開式：前瞻千斤頂、支撐千斤頂、平臺千斤頂* 網(wǎng)格式：開胸率、折裝式和開啟式* 刀盤式：面板式和條幅式；小刀盤和大刀盤；泥水 平衡和土壓平衡推進(jìn)千斤頂：盾尾周圈布置，一般單臺推力，1000kn2000kn，行程比管片寬度長10cm20cm。管片拼裝機：舉重臂和真圓保持器7、盾構(gòu)掘進(jìn)機的分類（1）土壓平衡盾構(gòu)（2）復(fù)合型土壓平衡盾構(gòu)（3）泥水加壓盾構(gòu)二、盾構(gòu)施工技術(shù)1、 施工工藝流程到達(dá)掘進(jìn)盾構(gòu)機下井盾構(gòu)機就位調(diào)試初

4、始掘進(jìn)設(shè)備調(diào)整正常掘進(jìn) 盾構(gòu)進(jìn)站、解體吊出圍護(hù)結(jié)構(gòu)鑿除洞門密封圈安裝盾構(gòu)機接收托架始發(fā)井端頭加固始發(fā)反力架安裝洞門密封圈安裝始發(fā)井端頭圍護(hù)樁鑿除盾構(gòu)施工工藝流程盾構(gòu)施工工藝流程(1)端頭加固為了確保盾構(gòu)始發(fā)和到達(dá)時施工安全，確保地層穩(wěn)定，以防端頭地層發(fā)生坍塌或涌漏水等意外情況，根據(jù)各始發(fā)和到達(dá)端頭工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和端頭結(jié)構(gòu)等綜合分析與評價，決定是否對洞門端頭地層進(jìn)行加固處理。端頭加固有高壓旋噴樁、攪拌樁、靜壓注漿等多種形式。 2、施工工藝(2)洞門破除始發(fā)前將車站洞門部位的端頭圍護(hù)樁進(jìn)行鑿除，采用油炮+人工施工作方式進(jìn)行鑿除，先沿洞四周鑿除采用油炮A部分，再用人工持風(fēng)鎬鑿除B部分。鑿除時圍護(hù)

5、樁內(nèi)層鋼筋先不割除，待盾構(gòu)進(jìn)洞或出洞時再迅速割除。2、施工工藝介紹 (3)始發(fā)設(shè)施的安裝 始發(fā)托架的安裝1)始發(fā)托架安裝洞門鑿除完成之后，依據(jù)隧道設(shè)計軸線定出盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)的空間位置，然后反推出始發(fā)臺的空間位置。由于始發(fā)臺在盾構(gòu)始發(fā)時要承受縱向、橫向的推力以及約束盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的扭矩。所以在盾構(gòu)始發(fā)之前，先對始發(fā)臺兩側(cè)進(jìn)行加固。 2)反力架安裝在盾構(gòu)主機與后配套連接之前，開始進(jìn)行反力架的安裝。由于反力架為盾構(gòu)始發(fā)時提供反推力，在安裝反力架時，反力架端面與始發(fā)臺水平軸垂直，以便盾構(gòu)軸線與隧道設(shè)計軸線保持平行。安裝時反力架與盾構(gòu)始發(fā)井結(jié)構(gòu)連接部位的間隙要墊實，以保證反力架腳板有足夠的抗壓強度 。3)洞門密

6、封及止水裝置的安裝洞口密封采用右圖所示的折葉式密封壓板。其施工分兩步進(jìn)行施工，第一步在始發(fā)端墻施工過程中，做好始發(fā)洞門預(yù)埋件的埋設(shè)工作。在埋設(shè)過程中預(yù)埋件與端墻結(jié)構(gòu)鋼筋連接在一起。第二步在盾構(gòu)正式始發(fā)之前，清理完洞口的碴土后及時安裝洞口密封壓板及橡膠簾布板。(4)負(fù)環(huán)管片安裝按設(shè)計要求經(jīng)精確測量定位后，組裝反力架和負(fù)環(huán)管片，為盾構(gòu)推進(jìn)提供后座反力。反力架和負(fù)環(huán)管片的布置，靠近反力架的一環(huán)為基準(zhǔn)環(huán)，基準(zhǔn)環(huán)為鋼管片，其余負(fù)環(huán)管片為與隧道管片相同的混凝土管片。為利于洞門施工，0環(huán)伸入洞內(nèi)0.40.8m，在洞門施工時再將這環(huán)管片鑿除，負(fù)環(huán)管片組裝采用錯縫拼裝 。（5）盾構(gòu)掘進(jìn)1)試驗段（始發(fā)段）掘進(jìn):

7、盾構(gòu)始發(fā)井始發(fā)，始發(fā)掘進(jìn)長度為80100米定義為試驗段掘進(jìn)。 盾構(gòu)機與后續(xù)臺車的長度（80m）； 始發(fā)井內(nèi)洞口處布置雙線道岔所需長度； 管片與土體之間的摩擦力足以支撐盾構(gòu)機的正常掘進(jìn)；的準(zhǔn)確性。 （5）盾構(gòu)掘進(jìn)2)盾構(gòu)正常段掘進(jìn):盾構(gòu)機正常掘進(jìn)范圍為除初始掘進(jìn)80m和、到達(dá)掘進(jìn)50m外的長度。盾構(gòu)機在完成試驗段掘進(jìn)后，對始發(fā)設(shè)施進(jìn)行必要的調(diào)整，為正常掘進(jìn)準(zhǔn)備條件，調(diào)整工作包括：拆除負(fù)環(huán)管片、始發(fā)基座和反力架；在站內(nèi)鋪設(shè)雙線軌道；其他各種管線的延伸和連接。盾構(gòu)機正常掘進(jìn)段根據(jù)隧道穿過不同的地層情況，選定不同的盾構(gòu)機掘進(jìn)模式如下：A、類圍巖及地表有建筑物的地段：地層自穩(wěn)性較差，盾構(gòu)機切削土體以刮刀

8、為主，采用土壓平衡模式掘進(jìn)。刀盤緊貼開挖面，土倉所設(shè)壓力與開挖面水土壓力相平衡，嚴(yán)格控制出土量。B、類圍巖：巖石組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體破碎，遇水易崩解，地層有一定的自穩(wěn)性，采用半敞開掘進(jìn)模式掘進(jìn)，在土倉內(nèi)注入高壓空氣，以穩(wěn)定掌子面土體和排水，并向開挖面注入泡沫等改良劑，改良切削土體的和易性和流塑性，防止在刀盤上和土倉內(nèi)形成泥餅。C、 、類圍巖：地層巖石組織結(jié)構(gòu)部分破壞，巖質(zhì)堅硬，地層穩(wěn)定性較好，采用敞開掘進(jìn)模式掘進(jìn)，向掌子面注入泡沫或水，減少對滾刀的磨損?？陀^上在同一施工區(qū)間地層變化也比較突然，上下不均、球狀風(fēng)化體、孤石等不良地質(zhì)經(jīng)常存在，給盾構(gòu)的施工組織管理和掘進(jìn)技術(shù)帶來很

9、大難度，在施工中需要采用較多的輔助工法并且經(jīng)常調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)甚至轉(zhuǎn)換掘進(jìn)模式以適應(yīng)變化的地層。掘進(jìn)參數(shù)是指：土倉壓力、刀盤推力及扭矩、刀盤轉(zhuǎn)速、螺旋機轉(zhuǎn)速等一些通過盾構(gòu)機操作或PLC設(shè)置達(dá)到正常掘進(jìn)保證施工安全的技術(shù)指標(biāo)。 盾構(gòu)機的掘進(jìn)參數(shù)土倉壓力：是土壓平衡或泥水平衡掘進(jìn)中最能體現(xiàn)掌子面穩(wěn)定狀況的一項操作指標(biāo)，是利用刀盤的一系列操作（推力、轉(zhuǎn)速及貫入度等）與螺旋輸送機的轉(zhuǎn)速合理匹配來完成的一種動態(tài)的平衡。其數(shù)據(jù)是通過土倉壁上的土壓傳感器采集反饋的。一般以最上方的傳感器數(shù)據(jù)作為控制指標(biāo)，在實際土壓平衡模式操作過程中，土倉壓力設(shè)置宜略高于掌子面的水土壓力（理論計算值）。刀盤推力：刀盤推力：是所有推

10、進(jìn)千斤頂推力的總和，通過千斤頂是所有推進(jìn)千斤頂推力的總和，通過千斤頂?shù)墓ぷ饔蛪阂约巴七M(jìn)速度旋鈕來控制，但主要以前者控制的工作油壓以及推進(jìn)速度旋鈕來控制，但主要以前者控制為主。除了推力本身以外，在操作面板上能體現(xiàn)刀盤推力為主。除了推力本身以外，在操作面板上能體現(xiàn)刀盤推力大小大小是否適當(dāng)是否適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)有：貫入度、扭矩的指標(biāo)有：貫入度、扭矩，甚至推進(jìn)速度甚至推進(jìn)速度在在一定程度上也能反映推力的合理性。一定程度上也能反映推力的合理性。刀盤扭矩：刀盤扭矩：取決于主軸承直徑大小，在取決于主軸承直徑大小，在5 5號線使用的海號線使用的海瑞克瑞克62506250復(fù)合盾構(gòu)機主軸承直徑復(fù)合盾構(gòu)機主軸承直徑2.6m

11、2.6m，工作扭矩，工作扭矩45450t.m0t.m，最大脫困扭矩最大脫困扭矩540t.m540t.m。在在PLCPLC顯示屏上體現(xiàn)扭矩指標(biāo)的參顯示屏上體現(xiàn)扭矩指標(biāo)的參數(shù)有扭矩和刀盤工作油壓，而且后者是最能體現(xiàn)刀盤的旋數(shù)有扭矩和刀盤工作油壓，而且后者是最能體現(xiàn)刀盤的旋轉(zhuǎn)工況。轉(zhuǎn)工況。刀盤轉(zhuǎn)速與刀具的貫入度：是造成掌子面土體乃至更大范圍土體擾動的最直接的參數(shù)。另外，在巖層中掘進(jìn)時，也是及時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)的有效依據(jù)。另外，還要指出的是：由于土壓平衡模式實際上是一種通過螺旋機的旋轉(zhuǎn)出土形成的動態(tài)平衡，所以在實際操作作程中螺旋機的轉(zhuǎn)速和壓力也要引起足夠重視，同時在掘進(jìn)過程中需要根據(jù)具體的監(jiān)測情況進(jìn)行調(diào)整

12、的還有同步注漿量和注漿壓力。盾構(gòu)機掘進(jìn)操作管片洞內(nèi)運輸管片拼裝螺旋輸送機出土土箱運土井口土箱吊運（5）盾構(gòu)掘進(jìn)3)到達(dá)段掘進(jìn):在盾構(gòu)機距離端頭墻50m時，即進(jìn)入到達(dá)掘進(jìn)階段，在此階段，增加測量次數(shù)，不斷校準(zhǔn)盾構(gòu)機掘進(jìn)方向，確保盾構(gòu)機掘進(jìn)方向的準(zhǔn)確性。盾構(gòu)到達(dá)時由于正面土體壓力降低，千斤頂推力逐漸減小及盾尾密封刷與管片之間的摩擦，將管片帶動使管片之間的縱縫變大。為保證已安裝的管片環(huán)與環(huán)之間連接緊密，盾構(gòu)機到達(dá)掘進(jìn)階段時，及時緊固螺栓，并在管片環(huán)間加型鋼將管片拉緊，用角鋼固定。(6)管片安裝 1）管片在預(yù)制工廠通過質(zhì)檢后，由專門的平板運輸車將其運輸至施工現(xiàn)場臨時存放，在施工現(xiàn)場場地粘貼三元乙丙防水

13、橡膠條并編號。管片由龍門吊吊入井下。洞內(nèi)采用二節(jié)專用平車運輸管片，每節(jié)平車可裝運3片。安裝采用能夠左右旋轉(zhuǎn)220全自動安裝機。拼裝形式采用錯縫拼裝，當(dāng)盾構(gòu)向前推進(jìn)一環(huán)管片長度1.5m時，即可安裝一環(huán)管片。管片安裝前先進(jìn)行防水處理，并將管片、連接件備齊，盾尾雜物清理干凈，檢查管片拼裝機的舉重臂等設(shè)備運轉(zhuǎn)正常后方可進(jìn)行管片安裝。管片安裝順序先就位底部管片，再自下而上左右交叉安裝，每環(huán)相鄰管片控制環(huán)面平整度和封口尺寸，最后插入封頂管片成環(huán)。2）管片拼裝可采用錯縫及通縫拼裝，由于錯縫比通縫拼裝最大正、負(fù)彎矩增加，對應(yīng)的軸力則減少，單點變形量錯縫比通縫拼裝減少。而錯縫拼裝由于縱向接頭引起襯砌圓環(huán)的咬合作

14、用，剛度增強而產(chǎn)生的變形被相鄰管片約束，內(nèi)力加大，空間剛度加大，襯砌圓環(huán)變形量減小，對隧道防水有利。管片拼裝采用先縱后環(huán)法，錯縫安裝管片，錯縫方式見下圖 ：掘進(jìn)方向圖 8.8-1 盾 構(gòu) 管 片 錯 縫 安 裝 布 置 展 開 示 意 圖高精度鋼筋 混凝土管片管片堆放及防水條、襯墊管片吊運下井管片水平運輸管片試拼裝隧道拼裝作業(yè)3、 盾構(gòu)掘進(jìn)施工的豎井和配套設(shè)備(1)盾構(gòu)掘進(jìn)施工的豎井始發(fā)工作井: 滿足盾構(gòu)掘進(jìn)機安裝和出洞施工的要求接收工作井: 盾構(gòu)隧道掘進(jìn)完成后進(jìn)入接收井,滿足盾 構(gòu)拆卸或轉(zhuǎn)場吊裝移位的工作空間要求豎井施工方法: 沉井法、地下連續(xù)墻圍護(hù)、鋼板樁圍護(hù)。井下安裝盾構(gòu)（始發(fā)井）盾構(gòu)推進(jìn)進(jìn)洞（接收井）(2)同步注漿和壁后注漿設(shè)備充填盾尾空隙的方法:1) 同步注漿:在盾構(gòu)尾部外殼上設(shè)26根同步 注漿管, 在盾構(gòu)推進(jìn)的同時進(jìn)行注漿充 填空隙2) 壁后注漿:在管片上留有注漿孔,隨時可進(jìn) 行壁后注漿盾尾建筑空隙 = 盾構(gòu)外徑 - 隧道外徑盾尾同步注漿管和壁后注漿孔示意圖注漿材料（應(yīng)根據(jù)施工環(huán)境、地層條件選擇，并進(jìn)行配方試驗和泵壓試驗）：1) 單液惰性漿液：由砂、粉煤灰、膨潤