盾构始发与到达施工技术PPT课件

1、 城市地铁盾构施工具有快速、安全、对地面建筑物影响小等城市地铁盾构施工具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，已经被越来越多的人们所认可。随着技术进步、认识提诸多优点，已经被越来越多的人们所认可。随着技术进步、认识提高、综合国力的增强，特别是随着该施工技术所显现的优势，盾构高、综合国力的增强，特别是随着该施工技术所显现的优势，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受，北京、上海、广州、南京、深法越来越多地被国内地铁界所接受，北京、上海、广州、南京、深圳、天津、西安、成都、沈阳、杭州等城市都使用这种方法。虽然圳、天津、西安、成都、沈阳、杭州等城市都使用这种方法。虽然盾构有许多成功的工程实例，但是

2、使用这种方法也有较大的风险。盾构有许多成功的工程实例，但是使用这种方法也有较大的风险。如盾构在隧道内只能前进，不可后退，一旦盾构本身出现致命的故如盾构在隧道内只能前进，不可后退，一旦盾构本身出现致命的故障，可能就会产生灾难性的后果。而且使用盾构在对洞口进行加固障，可能就会产生灾难性的后果。而且使用盾构在对洞口进行加固处理的始发时阶段出问题的概率很高，即使是非常有经验的承包商处理的始发时阶段出问题的概率很高，即使是非常有经验的承包商也常会发生类似事故。也常会发生类似事故。第1页/共141页盾构始发和到达一般在竖井内进行。第2页/共141页第3页/共141页 盾构始发是指在始发竖井内利用临时组装的

3、管片、始盾构始发是指在始发竖井内利用临时组装的管片、始发基座、反力架等设备，使始发基座上的盾构向前推进，发基座、反力架等设备，使始发基座上的盾构向前推进，从井壁上的到达口处贯入地层，并沿着规定路线掘进的一从井壁上的到达口处贯入地层，并沿着规定路线掘进的一系列作业。系列作业。盾构到达是指盾构推进到达竖井的井壁处，从井内侧盾构到达是指盾构推进到达竖井的井壁处，从井内侧把井壁上的到达口挡土墙拆除，随后盾构推进进入井内接把井壁上的到达口挡土墙拆除，随后盾构推进进入井内接收架上的一系列作业。收架上的一系列作业。始发和到达作业是盾构掘进施工中最容易产生事故的始发和到达作业是盾构掘进施工中最容易产生事故的两

4、道工序，也是最关键的一道工序。盾构机型不同，竖井两道工序，也是最关键的一道工序。盾构机型不同，竖井井壁始发口、到达口的构造不同，始发、到达的作业也不井壁始发口、到达口的构造不同，始发、到达的作业也不同。同。第4页/共141页第5页/共141页根据拆除临时挡土墙方法和防止掘削面地层坍塌方法的不同，始发工法有以下几种类型：第6页/共141页第7页/共141页第8页/共141页第9页/共141页第10页/共141页第11页/共141页第12页/共141页第13页/共141页第14页/共141页第15页/共141页第16页/共141页第17页/共141页第18页/共141页第19页/共141页第20页

5、/共141页第21页/共141页第22页/共141页第23页/共141页第24页/共141页第25页/共141页第26页/共141页第27页/共141页第28页/共141页第29页/共141页第30页/共141页第31页/共141页第32页/共141页第33页/共141页计算模型(高压喷射注浆法)第34页/共141页第35页/共141页第36页/共141页采用高压喷射注浆法所形成的直径，随施工地层的性质和施工深度而变化，一般是根据地层的N值进行设定。砂砾地层和粘聚力大的粘土层，有时不能形成满意的加固桩。另外，在施工深度超过40m时，应谨慎设定。第37页/共141页第38页/共141页第39页/

6、共141页第40页/共141页第41页/共141页第42页/共141页第43页/共141页由于在始发阶段存在以下几种特殊情况： 1）始发推进前需凿除车站的围护结构，凿除围护结构后的土体在一定的时间段内必须保持自稳，不能有水土流失； 2）始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进行调向； 3）始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难； 4）始发期间一些设备如管片小车、管片吊机，包括出渣都不能正常使用。有时也会存在盾构机因为车站结构的原因而不能整机始发。第44页/共141页第45页/共141页第46页/共141页第47页/共141页第48页/共141页第49页/共141页第50页/共141页第5

7、1页/共141页第52页/共141页第53页/共141页第54页/共141页第55页/共141页第56页/共141页第57页/共141页第58页/共141页第59页/共141页第60页/共141页第61页/共141页第62页/共141页 盾构始发土体加固 第63页/共141页第64页/共141页洞口密封 洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先

8、清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。 在泥水盾构的使用过程又采用密封水箱的方式进行洞口密封加强。第65页/共141页第66页/共141页第67页/共141页 洞口始发导轨的安装 在围护结构破除后，盾构始发台端部距离洞口围岩必然产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“低头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨，以防止盾构在始发时不产生前倾现象。在安设始发导轨时应注意，在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。第68页/共141页第69页/共141页车站边墙盾构主机始发台盾构防扭装置三角支撑支撑管片横梁第70页/共141页盾 尾 尾

9、 刷管 片 支 撑 方 木盾 壳管 片推 进 油 缸第71页/共141页b）负环管片后移 第一环负环管片拼装成圆后，用45组油缸完成管片的后移。 管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于10MM。在管片的后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的方木（或型钢）上滑落。第72页/共141页c）负环管片与负环钢管片的连接 负环管片的最终位置要以推进油缸的行程进行控制，在负环管片与负环钢管片之间的空隙用早强砂浆或钢板填满。第73页/共141页d）负环管片的拼装类型 在安装井内的负环管片的拼装类型一般采取通缝拼装，主要的优点是保证能及时、快速的拆除负环管片，在施工过程中

10、要利用此井进行出渣、进管片。在中间竖井内一般采取错缝拼装，以提高管片拼装的成圆度和管片拼装施工的安全。第74页/共141页盾构始发a）空载推进 盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。 要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生，确保盾构安全的向前推进。第75页/共141页b）始发时盾构姿态的控制 盾构在始发台上向前推进时，一般通过控制推进油缸行程使盾构机基本沿始发台向前推进。在保证盾构正常推进的情况下，稍微降低总推力和刀盘扭矩。 一般不进行姿态调整，如盾构出现较大的偏差时，可以通过适当的调整推进油缸行程进行合

11、理的纠偏，纠偏趋势值原则上不大于2。第76页/共141页c）始发时盾构推进参数的控制 在始发掘进，严格控制盾构的各组油缸压力不大于70bar，盾构总推力小于600T，刀盘扭矩小于90bar。第77页/共141页洞口注浆 在盾尾完全进入洞体后，调整洞口密封，进行洞口注浆。浆液不但要求顺利注入，而且要有早期强度。常用的注浆采用速凝型砂浆，砂浆凝结时间小于4小时，砂浆强度大于10MPa。洞口注浆压力大于0.6bar，小于1.5bar。第78页/共141页第79页/共141页第80页/共141页第81页/共141页序号名称型号数量备注1空压机10m/min1台2风镐4把3电焊机2台4管片运输车1辆5砂

12、浆运输车6m31辆6出渣矿车16m33辆7机车1辆8门吊40T1台9始发台1个10反力架1付11负环钢管片1环12洞门密封1套第82页/共141页序号工种班次人数备注1主司机2班1人2管片司机“3人3注浆司机“1人4调车员“1人5机车司机“1人6门吊司机“1人7材料供应“2人8搅拌司机“2人9值班工程师“1人10工班长“1人第83页/共141页第84页/共141页第85页/共141页第86页/共141页第87页/共141页第88页/共141页第89页/共141页第90页/共141页第91页/共141页第92页/共141页第93页/共141页第94页/共141页95工程范围示意图工程范围示意图崇

13、文门前门宣武门天宁寺桥北京站北京西站第95页/共141页第96页/共141页 端头加固范围为：隧道掘进方向地下连续墙外边缘起12m范围，隧道轮廓线上下各6米，左右各4米范围。围档600雨水管新改移1500污水管架空电缆入地，覆土1.2米铸铁水泥管 覆土4.5米1500污水管新改移300煤气管素桩第97页/共141页玻璃纤维片PVC注浆管第98页/共141页第99页/共141页11212第100页/共141页3-50注浆管6-50注浆管止水箱外洞门压板内洞门压板螺栓M24 90第101页/共141页第102页/共141页第103页/共141页 根据盾构主机长度、负环管片宽度以及洞门结构宽度等综合

14、确定反力架位置。反力架位置为DK6+800.6。DK6+795.6负8环负7环负6环负5环负4环负3环负2环负1环护盾焊接位置DK6+800.6第104页/共141页始发辅助架始发辅助架竖井井壁竖井井壁导轨垫块垫块R5800R5250120第105页/共141页第106页/共141页第107页/共141页第108页/共141页同步注浆系统在调试结束后应将注浆孔（包括备用孔）用油脂充填密实； 同步注浆一定要在通过两道密封后再实施，避免同步注浆污染破坏两道密封间的油脂，从而降低洞门密封的效果。在始发阶段同步注浆应选择凝结时间较短、与土体固结快的浆液。 始发阶段由于盾构掘进速度相对较慢，且浆液凝结时

15、间相对较快，需间隔一段的时间后对注浆管路进行清洗疏通，避免浆液凝结堵塞注浆孔。 第109页/共141页第110页/共141页第111页/共141页第112页/共141页第113页/共141页 （1）到站阶段工作内容 在盾构到站期间，要完成区间隧道贯通前的控制点测量与复测、测量误差调整；预留洞口岩壁的处理或加固；以及必要的洞门处理。 （2）到站时的工作流程 洞口地层处理洞口维护结构的处理洞口测量复测洞内控制点复测盾构到站姿态调整到站地段管片的互相连接隧道贯通洞口维护结构的清理接收小车的定位与安装到站导轨的定位与安装盾构推进最后一环特殊背衬注浆盾构主机出洞第114页/共141页（3）洞门准备 1）

16、洞口加固 盾构到站之前要根据洞口地层的调查情况对地层稳定性进行评价，并采取有针对性的加固措施。地层加固一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”、“浇注混凝土岩墙”、“增加斜撑”等措施进行洞门加固处理。 第115页/共141页2）洞口围护桩的处理 根据经验，在盾构到达前最少一个月，开始着手进行洞口维护桩的凿除。整个施工分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的最内层钢筋和钢筋保护层，在盾构到站后将最内层钢筋割除。在割除完最后一排钢筋之后，要及时的检查到站洞口的净空尺寸，确保没有钢筋侵入设计轮廓范围之内。 第116页/共141页3）到站导轨的安装 隧道贯通后、盾构刀盘露出洞口后

17、，清除洞口碴土，根据刀盘与接收小车之间的距离与高差情况，安设盾构到站接收导轨。第117页/共141页第118页/共141页主机盾壳盾构到站导轨盾构接收小车盾构到站导轨主机盾壳第119页/共141页（4）到站接收小车的准备 在隧道贯通后，迅速清除洞口的碴土，然后开始安装到站接收小车。根据隧道贯通时刀盘的姿态确定出接收小车的中心位置，根据刀盘的高度和线路坡度情况确定出接收小车的高度和小车坡度。第120页/共141页（5）到站时的掘进1）贯通前测量与盾构姿态的调整 盾构到站前50m，要对洞内所有的测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复测，对所有控制点的座标进行精密、准确的平差计算。在盾构到站前的

18、最后一次测量系统搬站中，以精密测设并经过平差的地面导线点和水准点为基准，测量测站、后视点的座标和高程（测量经纬仪和后视棱镜的座标和高程），每一测量点的测量不少于4个测回。 第121页/共141页第122页/共141页第123页/共141页第124页/共141页第125页/共141页第126页/共141页（6）盾构在到站端头位置的处理 在盾构刀盘距离贯通面小于5米时，在条件允许的情况下，由盾壳上的预留孔向盾壳外部注入化学聚合物或膨润土，用于阻止盾构后部管片上部水向洞口流动。第127页/共141页第128页/共141页到站过程所需用的主要机具与材料如下表：序号名称型号数量备注1空压机10m/min1台2风镐4把3电焊机2台4管片运输车1辆5砂浆运输车6m31辆6出渣矿车16m33辆7机车1辆8门吊40T1台9始发台1个10反力架1付11负环钢管片1环12洞门密封