盾构施工技术说明小结

盾构施工技术说明小结,陳和2010.12,基本设计条件盾构机的概要2-1.推进机构2-2.管片拼装、选型盾构机技术上的考虑点3-1.硬岩层的对策3-2.软岩层的对策3-3.对复合地层的对策同步注浆设备关联5.端头加固技术,基本设计条件,1）管片条件：外径6000(厚300mm)，宽1500(轴向插入)6分块,2.盾构机的概要,2-1.推进机构,盾构千斤顶,2000KN(20根)40000KN(1303KN/m2),铰接千斤顶,2500KN(16根),V型铰接(左右、上下),钢丝刷道配备逆流板,盾尾油脂自动给脂(处)埋入型同步注浆装置(处),管片拼装机,刀盘减速马达,刀盘体,刀盘驱动,盾尾部,2.盾构机的概要,切口环,人行闸12502700L,10英寸送泥管,12英寸排泥管,2英寸注入管（根）,可排出粒径300mm,中心回转接头,刀盘的配置,硬岩层地盘掘削,中硬岩软岩层地盘掘削,利于切削性,利于取土性,2.盾构机的概要,2.盾构机的概要,硬岩层地层(约150MPa),一般软土,硬岩刀盘,中硬岩刀盘,中硬岩地层（中风化岩）(约70MPa),软岩层地层（强风化岩）(约50MPa),2-2.管片拼装、选型,2-2.管片拼装、选型,2-2.管片拼装、选型,2-2.管片拼装、选型,2-2.管片拼装、选型,2-2.管片拼装、选型,2-2.管片拼装、选型,2-2.管片拼装、选型,3.对盾构机技术上的考虑点,3-1.对应硬岩层地层3-2.对应软岩层地层3-3.对应复合地层,）刀盘：配置17英寸滚刀40把单滚刀，刀间距：90100mm。,3-硬岩层的对策,采用弧形刀盘采用中间支撑的方式充分考虑了弯曲确保架体的强度,此三种刀具应在何种地层使用？,普通滚刀：硬岩层掘削,嵌入钨合金钢块：软岩层掘削,嵌入钨合金钢及加强块：寿命加长约2倍,3-硬岩层的对策,2.滚刀,3-硬岩层的对策,强化型滚刀,3.主轴承：寿命时间10000小时以上,200kW(总功率1200KW)变频器马达6台,主轴承密封：高耐力长寿命排列,3-硬岩层的对策,4.刀盘驱动部：装备液压驱动马达或200kW变频器马达（6台）,主动搅拌棒,被动搅拌棒,关于刀盘规格比较表,扭矩系数,3-1硬岩层的对策,硬岩层地层掘进时(150MPa),3-1硬岩层的对策,5.地下水压的对策,a.刀盘密封,b.盾尾密封,耐压10kg/cm2,耐压10kg/cm2,钢丝刷段自动供脂,3-硬岩层的对策,6.前体固定夹锁,a)控制振动,b)抑制自转,3-1硬岩层的对策,7.方向控制铰接机构,水平方向：,垂直方向：1,3-硬岩层的对策,8.超挖机构,由最外周滚刀来进行超挖,单边25mm,单轴抗压强度和掘削速度贯入度的关系,计算条件,17英寸R/C40个,装备扭矩2686KN-(4.2rpm),装备扭矩4297KN-(2.6rpm),地质砂岩页岩花岗岩(150MPa),一律,高转速低扭矩模式,低转速高扭矩模式,一律,单轴抗压强度和更换距离容许磨耗量设定,容许磨耗量:,30MPa50MPa,20mm,50MPa200MPa,10mm,3-2软岩层的对策,1.刀具配置(1/2),硬岩刀盘,软岩刀盘,须考虑刀盘、刀具的互换性,重视硬岩(150MPa)切削能力,3-2软岩层的对策,2)刀头配置(2/2),中硬岩层掘进,软岩层掘进,考虑刀盘、刀具的安装互换性,中硬岩用(70MPa)重视出渣,关于刀盘规格比较表,扭矩系数,3-2软岩层的对策,软岩层掘进时(50MPa以下),3-2软岩层的对策,3)防止结泥饼,a.开口率的确保,b.开口宽250mm,c.开口率24%,c.开口率28%,3-3复合地层的对策,地质强度不均一(硬岩软岩层),考虑点,集中负荷,偏负荷偏磨耗的产生,方向控制性,机器的蛇行,取土量管理,地盘下沉,3-3复合地层的对策,1.集中负荷的影响,b）采用英寸单刃滚刀,a）考虑了偏荷重的情况主旋转环的选定,轴力耐力KN,材质SNCM439,密封耐压0.3MPa,空转扭矩N,2.方向控制,3-3复合地层的对策,铰接机构,采用能优秀控制方向的V型铰接装置,装备2500KN16根,为更换滚刀而采用V型铰接装置,在地层变化时的姿态控制,3-3复合地层的对策,3-3复合地层的对策,3-3复合地层的对策,4.盾构千斤顶的辅助装置,微速回路的追加装备,低负荷追踪回路,盾构机千斤顶高速缩回,3-3复合地层的对策,隔板注浆管,装备六根,可以从机内进行注浆或加固,5)辅助的装置（机内化学注浆）,10M,4.同步注浆设备,1)盾尾,盾构机壳体埋入式同步注浆装置,带逆止板装置,洗浄中,清洗水,注浆材料,同步注浆,4.同步注浆设备,2)盾尾部同步注浆装置流程图,从管片注入（补充注浆）,从注浆装置注入（同步注浆）,可采用同步注浆壁后注浆切换方式,5.端头加固技术,5.1冻结施工是将自然状态下不均匀的地基通过冻结变成具有均匀力学性质的材料。分为盐水冷冻方式（间接冻结）和液氮冷冻方式（直接冻结）。5.2盐水方式使用冷冻机将盐水冷却到2040，用循环泵将冷却的盐水输送到冻结管，冷却周围的地基，因地基内的热量、盐水温度上升，便再次用冷冻机冷却。通过冷冻装置使冷却的盐水在冷却管内循环，使地基冻结固化。5.3盾构工程的冻结规模大，一般广泛采用的是盐水方式。5.4液氮冷冻方式需要油罐车从工厂运到施工现场，再通过在冻结管中气化而使冷冻管周围地层的土壤冻结，气化后的氮气放入大气，液氮会在大气中释放损耗，只限于冻土量为150m3，以下的小规模工程。,加固范围,始发、到达前往往需要凿除洞口井壁的混凝土，割断钢筋，以满足盾构顺利进出洞，而洞口的井壁混凝土有时要达到800mm或更厚，凿除时间长，要避免凿除过程发生坍塌，更要避免因开挖面暴露时间过长而坍塌或造成过大地表沉降。加固长度、宽度、加固方法的选择，还必须考虑经济合理，加固方法是否风险性过大，或过于保守，加固范围过大，等等。目前大多数的承包商往往在端头加固的一项的报价较低，如何采取经济合理、安全可靠的加固方法，是我们共同面对的一个课题。,盾构到达的一般性工序控制1、口字止加固体水帷幕加上主加固体全长超过了盾构机长，将可能发生的涌水涌砂限制在一定范围内。2、当盾构的刀盘抵达洞门前沿的加固体时，盾尾已穿过了纵向第一道旋喷桩止水帷幕，暂停盾构掘进，通过管片吊装孔对盾尾后的5环管片注双液浆，确保止水帷幕外的泥水再没有通道进入井字帷幕内。3、待注浆的强度达到终凝后，迅速把洞门的钢筋砼破除，安装洞门密封，盾构迅速向车站内推进，刀盘进入车站时可能盾构与洞门之间的缝隙有喷砂水的现象，须立即收紧钢丝绳压紧洞门密封，喷涌严重时采用遇水膨胀的聚胺酯封堵（专业压注），如不是很厉害，可迅速把盾构往前推，盾尾到达3米范围的加固体内时再通过同步注浆，管片壁后注浆封堵。4、尾刷完全进入全截面加固体2米后，盾构机暂停两天，使注的浆液形成强度，此时盾构再最终进站。,1、除了工程地质勘探报告外，采用补充勘探的方法对端头土体的以下特性进行了解：土体强度（c、N值）、渗透系数（水平、竖直），土质情况（砂粒、粘粒、粉粒含量）2、盾构工作井施工期间暴露的全断面土体情况，观察和详细了解，掌握土壤分类分层的确切位置，为盾构进、出洞施工方案提供可靠的工程地质依据。3、所影响区域的地面、地下建筑物、构筑物、公众设施、地下管线等。通过实地调查了解，并与相关单位密切联系，以控制沉降量和制定相应监护措施。（危房的鉴定工作）。4、非正常性的地下水来源非正常性的地下水源对洞口土体稳定不利，会引起土体流失。主要是由于地下上下水道管线破裂及非正常的地