第四讲-盾构TBM施工方法PPT课件.ppt

第四讲盾构 TBM法隧道施工方法 1 主要内容 与传统盾构法相关的主要参数及问题与TBM法相关的主要参数及问题MixedFace的相关参数及问题其它问题 2 0前言盾构 ShieldDriving Open EPB Slurry TBM TunnelBoringMachine Shielded 顶管 PipeJacking当前的趋势 盾构和TBM越来越密切结合 特别是城市地下工程的大力发展 导致MixedFace和Mixshield的出现已经成为不可避免 顶管工程的最大直径和最大尺寸问题也已经多次提到议事日程 3 盾构 ShieldDriving Open EPB Slurry 1 1就盾构而言 不论是敞开式 土压平衡式还是泥水平衡式盾构 Shielding是不可或缺的 SegmentLining是必须的 1 2敞开式盾构易于发展异型盾构 而土压平衡式和泥水平衡式盾构可以发展似圆异型盾构 1 3异型盾构能够发挥其特性 从而满足各种不同功能的要求1 4异型盾构多发源于日本 我国上海已经成功应用 1 5SmartSolutionProjectinKualaLumpur Malaysia是用圆形盾构解决隧道多功能问题的成功途径 1 6EPB SlurryTBM是城市地下工程中广泛采用的方式 尤其是对于愈来愈复杂的城市地下环境而言 4 我国上海成功应用异型盾构的例子 异型管片 异型盾构隧道 5 6 SmartSolutionProjectinKualaLumpur MalaysiaLimestonestrataarethekeyquestiontobesolved 7 上海复兴路双层隧道 8 1 7怎样选择合适的盾构机型 敞开式适合于稳定地层 无地下水的地质条件且对地表沉降的要求不高情况下 cm 对于土压平衡或泥水平衡盾构 则需要考虑诸多因素的复合作用 尤其是对混合地层条件下盾构机选型问题 需要特别值得重视 新加坡DTSST 05和T 06项目 经验教训值得参考和借鉴 混合地层是指 土和砂砾石的混合 土岩混合或者岩石强度差别很大的隧道断面并伴有地下水存在的情况 9 Dr Herrenknecht提供的德国常用的土压与泥水平衡盾构选择应考虑的颗粒尺寸因素 10 土体颗粒影响曲线 中文译文 11 盾构选型应考虑的三个重要土层参数 稠度指数Ic 渗透系数K和容重r 12 土层的粘稠度指标Ic和渗透系数以及弃土土体容重等参数对盾构机选型的影响 中文译文 13 14 最适合于土压平衡盾构的流塑性土层 15 1 8盾构选型应考虑的主要土层参数1 8 1土体的颗粒大小分配结果 1 8 2土体的粘稠度指标Ic 包括土体的液限 塑限等 1 8 3渗透系数 实际中应考虑地下水的情况 1 8 4弃土容重 16 1 9参数探讨土体的颗粒级配 渗透系数 和弃土容重 是我们已有的岩土工程勘察报告中比较容易获得的数据 且易于理解和使用 土体的粘稠度指标Ic 包括土体的液限 塑限等 的基本概念如下 Ic 1 ILIL W WL WL WP IP WL WPIc ConsistencyIndex 粘稠度指数IL LiquidationIndex 液性指数IP PlasticityIndex 塑性指数 17 IC 1 1 IC 0 75 0 75 IC 0 25 0 25 IC 0 IC 0 Ic 粘稠度指数与和IL 液性指数与土体状态之间的关系 18 土体的含水量界限图 19 2 TBM TunnelBoringMachine 2 1岩石的基本构成 火成岩 IgneousRocks沉积岩 SedimentaryRocks变质岩 MetamorphicRocks 岩石与矿物地层结构 20 三种岩石的相互转换示意图 火成岩 沉积物 沉积岩 变质岩 岩浆 21 2 2常见火成岩的分类 酸性的 中性的 碱性的 超碱性的 深成的 半深成的 火山的 22 2 3常见的沉积岩分类 砾质的 砂质的 钙质的 粘土质的 铁质的 23 2 4常见的变质岩分类 角闪岩 石英岩 大理岩 片麻岩 板岩 千枚岩 片岩 长英片麻岩 24 2 5岩体的不连续性 节理 裂隙 化岩体 岩土工程解译 节理面 原岩石 25 2 6岩石的基本力学特性指标Strength Resistanceto bulk failureunderelementarystressessuchascompression tensionorshear Effectofconfiningpressure temperature strainrate pore liquidpressure specmensize etc onstrengthproperties 强度 单位应力 压缩 拉伸或剪切 作用下岩石抵抗破坏的能力围压 温度 应变速率 空隙液体压力 试件尺寸等影响强度特性 Deformability Resistancetochangeofshapeorvolume变形特性 岩石抵抗形状或体积改变的特性 Hardness Resistancetoalocal surface failurebyindentationorscratching硬度 岩石抵抗由于压入或刮入而带来的局部 表面 破坏的特性Fracturetoughness Resistancetofracturepropagation断裂粗糟度 岩石抵抗裂缝扩展的特性 26 Coefficientoffriction Resistancetoslidingoftwobodieswithplanarsurfaceinincontact摩擦系数 紧密接触的两岩石面间抵抗滑动的能力Crushabilityandmillability Resistancetocomminution reductionofasubstancetoapower Extractability Resistancetofragmentationanddisruptionbydifferentextractionprocessessuchasrockcuttability drillability balstabilityofblast rockandpumpabilityofcuttingsundercertain idealized orstandardoperatingconditions 岩石抵抗破碎或扰动的能力 Abrasivity Abilityofrocktoinducewearonmechanicaltoolsandaparatus岩石抵抗机械工具或设备侵入的能力Boreability ThevalueofTBMpenetrationratedividedbyforceonsingledisc隧道的可开挖性 TBM的惯入度 mm 与单个滚刀上所受的平均力 吨 的比值 27 2 7岩体可开挖性的量化Rockmasscuttabilityanddrillabilityis initssimplestform definedasafactorproportionaltonetcuttingornetpenetrationrates Ormoreprecisely definitionforrockcuttabilityisrockresistancetotoolindentationforanunitdepthofcut suchasthecriticalnormalforceFninroller diskcutting 28 29 2 8岩石的磨损性能 刀具寿命RockAbracivity Toolservicelife 螺旋输送机的磨损 30 单刀磨损 单平台磨损 多平台磨损 31 刮刀磨损情况 32 双刀磨损情况 33 岩石切削工具的磨损过程 34 35 三种不同结构的岩体造成的冲击对刀具有重要影响 36 材料磨损破坏的四种基本模式 37 刀具磨损速率随材料硬度比的变化曲线 38 刀具速度与磨损速率的关系曲线 39 2 9岩石的磨损指标 CAI CERCHARAbracivityIndex 典型岩石的CAI值 40 描述岩石磨损性能的其它参数与CAI值之间的关系 41 CAIVersusUCSCurve 42 一些岩石的相关参数统计资料 43 2 10TBM隧道中重要的岩石参数UCS UnconfinedCompressiveStrength 单轴抗压强度TS TensileStrength 抗拉强度CAI CERCHARAbracivityIndex CERCHAR磨损指数Contentsofabrasiveminerals 磨损矿物的含量2 11岩体分类RMR RockmassratingsystemRQD RockqualitydesignationQ system Rockmassquality 44 3 复合 混合地层 MixedFace 的相关参数及问题 3 1复合地层的概念 参见鞠世健先生的有关讲义 但应注意以下问题 隧道横断面复合及其形式 隧道纵断面复合 土和沙 砾石的符合 北京地铁问题 3 2盾构 TBM的推进速度的估算与折算将在隧道的可掘性中讨论