盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)要點(diǎn)PPT(44頁)

1、 1.1盾構(gòu)始發(fā)定義盾構(gòu)始發(fā)施工 盾構(gòu)始發(fā)，是指在盾構(gòu)始發(fā)工作豎井內(nèi)利用反力架和臨時組裝的負(fù)環(huán)管片等設(shè)備或設(shè)施，將處于始發(fā)基座上的盾構(gòu)推入端頭加固土體，然后進(jìn)入地層原狀土區(qū)段，并沿著設(shè)計線路掘進(jìn)的一系列作業(yè)過程。 盾構(gòu)始發(fā)現(xiàn)場圖 條件要求：車站站臺層結(jié)構(gòu)施工完成的長度能夠容納整機(jī)擺放的空間，一般須75米。另外離端頭75米左右處預(yù)留出土口。地面提供管片堆放和出土吊機(jī)行走的場地。 整機(jī)始發(fā)指盾構(gòu)機(jī)整機(jī)均放在車站底板上組裝并連接，始發(fā)掘進(jìn)時整機(jī)整體向前移動的方式。始發(fā)階段管片、材料、渣土均從出土口吊運(yùn)。 整機(jī)始發(fā)和延長管線始發(fā)兩種模式 盾構(gòu)始發(fā)模式盾構(gòu)始發(fā)模式 始發(fā)和正常掘進(jìn)階段管片、材料、渣土均從

2、盾構(gòu)井吊運(yùn)。施工效率低，費(fèi)用高，在沒有整機(jī)始發(fā)的條件時才不得不采用。延長管線始發(fā)延長管線始發(fā)模式：始發(fā)時將后配套車架放在地面，主機(jī)吊放到井下，通過主機(jī)和車架之間的延長管線提供主機(jī)前進(jìn)的電、氣、液等動力。待掘進(jìn)約60環(huán)后，拆除延長管線和負(fù)環(huán)管片，將后配套車架和連接橋吊放到洞內(nèi)和主機(jī)連接，進(jìn)入正常掘進(jìn)狀態(tài)。始發(fā)場地布置形式1、渣土池前置式中空翻中側(cè)翻2、渣土池側(cè)置式地側(cè)翻2022/7/23 盾構(gòu)始發(fā)施工工藝流程圖 1.2盾構(gòu)始發(fā)施工工藝1.3始發(fā)前端頭加固 軟土地層不能自穩(wěn)，加固一是保證始發(fā)時圍護(hù)結(jié)構(gòu)鑿除后掌子面土體能夠保持自穩(wěn)，二是在盾尾進(jìn)入洞門密封裝置前防止洞口地層涌砂涌水。地基加固應(yīng)滿足進(jìn)出

3、洞時土體在一定時間內(nèi)的自立性和隔水性。常用的具體處理方法有： 1、深層攪拌樁；2、高壓旋噴樁； 3、降水法； 4、冷凍法； 5、化學(xué)注漿法； 6、SMW工法； 在選擇加固方法時要綜合考慮各種影響因素，如 1、地基土的類別； 2、加固深度；3、周圍環(huán)境條件；4、施工工期；5、施工隊伍技術(shù)素質(zhì)與施工技術(shù)條件；6、設(shè)備狀況和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。尤其對地基條件復(fù)雜、還要詳細(xì)調(diào)查施工區(qū)內(nèi)地形及地質(zhì)成因、地基層狀況、軟弱土層厚度及不均勻性的分布范圍、地下水情況及地基土的物理和力學(xué)性質(zhì)等相關(guān)資料。端頭加固加固范圍加固范圍以包裹盾構(gòu)主機(jī)并預(yù)留一定的封堵滲漏通道的區(qū)域?yàn)樵瓌t。結(jié)合上海、南京、蘇州等長三角軟土地層加固范圍

4、一般為隧道縱向方向?yàn)?m（到達(dá)端頭9米），橫向?yàn)樗淼垒喞€外3m。旋噴樁加固，以石家莊地鐵為例，加固區(qū)尺寸為：長6m、寬12m、旋噴深度12m。地基加固需重點(diǎn)加強(qiáng)水泥的摻量、樁位的位置、垂直度、兩側(cè)包角和搭接情況控制。檢查內(nèi)容控制指標(biāo)要求鉆孔取芯試驗(yàn)28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到0.5mpa-0.8mpa滲透系數(shù)10-7cm/s水平探孔檢查是否有水噴出或較大水流 端頭加固質(zhì)量控制參數(shù)表地基加固檢測：地基加固強(qiáng)度、抗?jié)B指標(biāo)等必須按規(guī)范經(jīng)過現(xiàn)場取樣進(jìn)行復(fù)試（包括抗壓試塊、取芯、滲透系數(shù)），復(fù)試指標(biāo)、復(fù)試頻率必須滿足設(shè)計等要求。施工現(xiàn)場取芯 在洞門破除之前需打設(shè)水平探孔，若發(fā)現(xiàn)透水現(xiàn)象，應(yīng)立即將探水孔塞住

5、，并進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)端頭加固處理。1.4洞門鑿除 為保證始發(fā)井或接收井支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，鑿洞分兩階段進(jìn)行。第一階段在端頭井土體加固檢驗(yàn)合格、水平探孔打設(shè)后開始鑿除，盾構(gòu)始發(fā)設(shè)施下井前完成。第二階段在盾構(gòu)機(jī)組裝調(diào)試好和其他始發(fā)準(zhǔn)備完成后快速進(jìn)行。 開鑿前，搭設(shè)雙排腳手架，由上往下分層鑿除，洞門鑿除順序：首先將開挖面鋼筋鑿出裸露并用氧焊切割掉，然后繼續(xù)鑿至迎土面鋼筋外露為止。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)刀盤抵達(dá)混凝土樁前約0.5m時停止掘進(jìn)，然后再將余下的鋼筋割掉，打穿剩余圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并檢查確定無鋼筋。洞門鑿除順序圖始發(fā)架的作用：1、為盾構(gòu)機(jī)提供井內(nèi)支托；2、導(dǎo)向：確保盾構(gòu)中心、隧道中心、洞口密封中心、三心合一。3、為負(fù)環(huán)管

6、片提供約束和支撐。1.5盾構(gòu)基座安裝 始發(fā)托架按照隧道設(shè)計軸線安裝定位好并對始發(fā)托架兩側(cè)用H型鋼進(jìn)行加固。若盾構(gòu)始發(fā)段處于曲線段，加設(shè)半徑為1200米的曲線段，始發(fā)時反力架、負(fù)環(huán)管片及始發(fā)基座難以配合曲線線路設(shè)置成曲線，在始發(fā)時需采取割線始發(fā)，以減小始發(fā)段軸線偏差。從始發(fā)洞門開始其中心路徑前10m沿隧道設(shè)計中心線（1200m曲線）的內(nèi)弦線推進(jìn)，待盾尾脫離基座后逐步調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)使盾構(gòu)沿隧道設(shè)計線路推進(jìn)。盾構(gòu)沿內(nèi)弦線掘進(jìn)最大偏移量：盾構(gòu)機(jī)軸線與始發(fā)井軸線夾角：=arcsin(5/(1200-0.0224)=0.238度(設(shè)計曲線內(nèi)偏移量為22.4mm)。曲線始發(fā)示意圖始發(fā)基座平剖面圖始發(fā)基座安裝圖

7、1.6 洞口密封安裝洞口密封的作用：1、在始發(fā)時在盾構(gòu)機(jī)外殼與混凝土洞口之間形成一個柔性止水密封。2、在試掘進(jìn)階段，在管片與混凝土洞口之間形成止水、止?jié){密封。洞口密封結(jié)構(gòu)圖始發(fā)洞口密封原理圖 折葉式密封環(huán) 洞門防水裝置安裝順序?yàn)椋憾撮T圈預(yù)埋鋼環(huán)簾布橡膠板折頁壓板墊圈螺母。 在安裝簾布橡膠板前先檢查螺栓絲扣，同時必須確保螺栓栓結(jié)牢固；螺栓檢查后，安裝簾布橡膠板；簾布橡膠板安裝完成后安裝折頁壓板，折頁壓板外側(cè)加墊圈并以螺母栓結(jié)固定折頁壓板，施工時必須確保螺母栓結(jié)牢固，防止盾構(gòu)始發(fā)后同步注漿的漿液泄露。為防止盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時，刀盤損傷簾布橡膠板，在盾構(gòu)向前推進(jìn)前應(yīng)在簾布橡膠板外側(cè)及邊刀上涂抹黃油。1.7

8、反力架安裝 反力架的作用：1、傳遞盾構(gòu)推進(jìn)反力到井體或車站結(jié)構(gòu)上。2、提供盾構(gòu)后配套臺車（或系統(tǒng)）通行空間。3、標(biāo)準(zhǔn)環(huán)定位。反力架立面布置圖1反力架立面布置圖2 盾構(gòu)主機(jī)與后配套連接之前，開始進(jìn)行反力架的安裝。反力架端面應(yīng)與始發(fā)臺水平軸垂直。反力架與豎井結(jié)構(gòu)上預(yù)埋的鋼板焊接牢固，保證反力架腳板安全穩(wěn)定。 反力架的型式 反力架的加固反力架計算有限元模型 1.空載調(diào)試 盾構(gòu)機(jī)組裝和連接完畢后，即可進(jìn)行空載調(diào)試。主要調(diào)試內(nèi)容為：液壓系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，配電系統(tǒng)，注漿系統(tǒng)，以及各種儀表的校正。著重觀測刀盤轉(zhuǎn)動和端面跳動是否符合要求。 2.負(fù)載調(diào)試 空載調(diào)試證明盾構(gòu)機(jī)具有工作能力后即可進(jìn)行負(fù)荷調(diào)試

9、。負(fù)荷調(diào)試的主要目的是檢查各種管線及密封的負(fù)載能力;使盾構(gòu)機(jī)的各個工作系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)達(dá)到滿足正常生產(chǎn)要求的工作狀態(tài)。通常試掘進(jìn)時間即為對設(shè)備負(fù)載調(diào)試時間。負(fù)荷調(diào)試時將采取嚴(yán)格的技術(shù)和管理措施保證工程安全、質(zhì)量和隧道線型。1.8盾構(gòu)機(jī)調(diào)試1.9 始發(fā)條件驗(yàn)收 始發(fā)條件驗(yàn)收主要內(nèi)容：a、各項方案已編制并審批，已向工班交底；b、加固體強(qiáng)度、滲透系數(shù)測試滿足設(shè)計要求；c、洞門、控制點(diǎn)已經(jīng)三方復(fù)測并滿足施工設(shè)計要求；d、反力架、始發(fā)架結(jié)構(gòu)已通過驗(yàn)算并固定牢固；e、盾構(gòu)機(jī)及配套設(shè)備到位并通過驗(yàn)收；f、各項物資、材料（包括應(yīng)急物資）已到位并已通過質(zhì)量檢測；g、地表和建筑物/管線監(jiān)測點(diǎn)已布置并取得初始值；h、

10、沿線建筑物、管線已調(diào)查并制定了相應(yīng)的保護(hù)措施。2022/7/232022/7/231.10 負(fù)環(huán)拼裝負(fù)環(huán)的作用：1、傳遞盾構(gòu)推進(jìn)反力到反力架-推進(jìn)墊塊。2、盾構(gòu)推進(jìn)導(dǎo)向。盾構(gòu)始發(fā)階段 盾構(gòu)始發(fā)時負(fù)環(huán)管片周圍沒有約束，必須在管片四周盡可能地加上各種支撐，保證盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)時負(fù)環(huán)管片不會失穩(wěn)。1.11 盾構(gòu)試掘進(jìn)特點(diǎn)：內(nèi)容多、空間小、時間長、效率低、風(fēng)險大試掘進(jìn)還需要解決的問題：1、臨時出土口和出渣運(yùn)輸；2、管片運(yùn)輸和負(fù)環(huán)拼裝；3、臺車與車站的空間干涉；4、臨時管線布置；5、電瓶機(jī)車編制；盾構(gòu)試掘進(jìn)是指盾構(gòu)機(jī)的適應(yīng)性掘進(jìn)。在試掘進(jìn)階段主要是四個適應(yīng)：1、盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)相互間的磨合，設(shè)備自

11、適應(yīng)性。2、操作人員與盾構(gòu)機(jī)操作功能系統(tǒng)使用的磨合，人機(jī)適應(yīng)性。3、盾構(gòu)機(jī)功能系統(tǒng)對地質(zhì)的適應(yīng)性。簡稱地適應(yīng)性。4、盾構(gòu)設(shè)備全功能與環(huán)境空間的適應(yīng)性。盾構(gòu)試掘進(jìn)地質(zhì)是基礎(chǔ) 設(shè)備是關(guān)鍵 人員是根本完成盾構(gòu)試掘進(jìn)的標(biāo)志:1、基本掌握盾構(gòu)機(jī)在當(dāng)前地層的掘進(jìn)技術(shù)，清晰掘進(jìn)參數(shù)的設(shè)置和相互關(guān)系。能夠通過掘進(jìn)參數(shù)來調(diào)控盾構(gòu)姿態(tài)、隧道偏差、地面沉降、管片姿態(tài)。 -控制條件2、盾構(gòu)機(jī)的所有系統(tǒng)設(shè)備負(fù)載運(yùn)行和功能正常。 -功能條件3、盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)力反力完全由隧道管片與土體摩阻力承擔(dān)。反力架不受推力的反作用。 -受力條件4、盾構(gòu)機(jī)及后配套臺車完全進(jìn)入隧道內(nèi)。機(jī)車編制完成-空間條件初始掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定：盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)表（

12、砂層）序號項目始發(fā)接收掘進(jìn)正常掘進(jìn)風(fēng)險源掘進(jìn)1推力600-800t1000-1500t500-800t2掘進(jìn)速度15-35mm20-60mm15-25mm3注漿量3.2-4m3.2-4.8m3.5-4.2m4刀盤扭矩1200-1500KN/m1500-1800KN/m1200-1500KN/m5刀盤轉(zhuǎn)速1-1.2rpm1-1.5rpm1-1.2rpm6土壓力0.08-0.15mpa0.1-0.25mp0.06-0.1mpa備注：掘進(jìn)施工時具體參數(shù)根據(jù)地層情況做相應(yīng)調(diào)整。 盾構(gòu)機(jī)在完成試掘進(jìn)后，將對掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整，為后續(xù)的正常掘進(jìn)提供條件。并做好施工記錄，記錄內(nèi)容有: 隧道掘進(jìn) 施工進(jìn)度

13、 油缸行程、掘進(jìn)速度 盾構(gòu)推力、土壓力 刀盤、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速 盾構(gòu)內(nèi)壁與管片外側(cè)環(huán)形空隙（上、下、左、右） 同步注漿 注漿壓力、數(shù)量、稠度 注漿材料配比、注漿試塊強(qiáng)度（每天取樣試驗(yàn)） 測量 盾構(gòu)傾斜度 隧道橢圓度 推進(jìn)總距離 隧道每環(huán)襯砌環(huán)軸心的確切位置（X、Y、Z）試掘進(jìn)參數(shù)的選擇分析： 1、反力架：反力架安裝前要有計算書，技術(shù)交底時要細(xì)化到每一側(cè)支撐的根數(shù)、規(guī)格、焊接標(biāo)準(zhǔn)。 2、始發(fā)架定位：高程比中心線高20mm以上,但不得超過50mm。平面定位與隧道軸線以模擬掘進(jìn)9m處與設(shè)計偏差不大于4cm為宜，始發(fā)架與反力架夾角小于2。 3、負(fù)環(huán)拼裝：負(fù)環(huán)管片安裝后，在其管片與始發(fā)托架之間每側(cè)加設(shè)兩個木楔；負(fù)環(huán)管片緊固鋼絲繩要拉緊。 4、防扭塊：盾構(gòu)外殼上安設(shè)防扭塊，隨掘進(jìn)時切除。 5、導(dǎo)軌及墊條：始發(fā)推進(jìn)前抬高盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)姿態(tài)，在洞門圈底部合理安裝始發(fā)導(dǎo)軌，推進(jìn)過程中加強(qiáng)盾構(gòu)姿態(tài)控制，盡量避免盾構(gòu)栽頭，導(dǎo)軌的長度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行計算確定，始發(fā)架定位一般前端略高2cm。開始安裝負(fù)環(huán)之前，需要在盾構(gòu)下部安裝4根墊條，防止負(fù)環(huán)管片下沉。