沉阳院士行盾构工程的技术进步PPT课件

1、1 盾构机选型盾构机选型 盾构进、出洞段的地基加固盾构进、出洞段的地基加固 盾构掘进开挖面稳定（舱压、出土量）盾构掘进开挖面稳定（舱压、出土量） 管片运输与安装管片运输与安装 盾尾密封与壁后注浆盾尾密封与壁后注浆 盾构掘进姿态控制与纠偏盾构掘进姿态控制与纠偏 泥水处理系统泥水处理系统 盾构工作竖井施工（始发井、接收井）盾构工作竖井施工（始发井、接收井）第第1页页/共共47页页2 1. 盾构机的基本概况盾构机的基本概况 2. 土压平衡系列盾构机选型土压平衡系列盾构机选型 普通型土压平衡盾构普通型土压平衡盾构 加泥式土压平衡盾构加泥式土压平衡盾构 泥水加压式盾构泥水加压式盾构 泥浆型土压平衡盾构泥

2、浆型土压平衡盾构 3. 盾构机的工作原理盾构机的工作原理第第2页页/共共47页页3第第3页页/共共47页页4泥水供入泥浆排放刀盘（控制舱压）密封泥浆仓泥浆泥浆加水稀释出土加压泥水螺旋输送机第第4页页/共共47页页5第第5页页/共共47页页6 第第6页页/共共47页页7泥土舱土压设定PO 排土速度设定 推进土压计Pi降 以低 减螺 少旋 排机 土速 量度 提 以高 增螺 加旋 排机 土速 量度继续推进POPi PO=Pi POPi PO=Pi POP i 开挖量控制模式框图开挖量控制模式框图iP0P实际的舱压值；设定的舱压值； (外边土、水压）第第8页页/共共47页页9项项 目目泥水式盾构泥水式

3、盾构土压平衡盾构土压平衡盾构工作面稳定工作面稳定 腔里的泥水压腔里的泥水压腔里的泥土压腔里的泥土压开挖料排除开挖料排除 流体输送流体输送(泥浆管泥浆管)机车输送机车输送(运输带）运输带）盾盾构构结结构构主体主体由罩部、梁架部和尾部组成由罩部、梁架部和尾部组成铣头铣头面板式面板式辐射式或面板式辐射式或面板式推进机构推进机构布置于梁架部的盾构千斤顶布置于梁架部的盾构千斤顶段组装结构段组装结构设置于尾部的安装器和圆度支承装置设置于尾部的安装器和圆度支承装置附属机构附属机构位置测定、形位测定测量装置及其工段所需装置位置测定、形位测定测量装置及其工段所需装置排泥、排土机构排泥、排土机构 泥水循环流体输送

4、泥水循环流体输送螺旋输送机螺旋输送机搅拌、混合搅拌搅拌、混合搅拌 搅拌器搅拌泥水搅拌器搅拌泥水搅拌器混合搅拌泥砂土搅拌器混合搅拌泥砂土添加材料注入装置添加材料注入装置没有没有有有 适用土质适用土质饱水松软粘土层、砂质土、饱水松软粘土层、砂质土、砂砾和泥岩砂砾和泥岩粉质粘土层，当用于砂土时，粉质粘土层，当用于砂土时，需考虑辅助施工法需考虑辅助施工法耐水压性耐水压性无需采取对策，较土压平衡盾无需采取对策，较土压平衡盾构有利构有利需要机械挡水机构需要机械挡水机构刀盘耐久性刀盘耐久性较土压平衡盾构寿命长较土压平衡盾构寿命长比泥水式差比泥水式差泥水式盾构与土压平衡盾构的特征比较表泥水式盾构与土压平衡盾构

5、的特征比较表第第9页页/共共47页页10泥水盾构施工的开挖参数和地层特性（以穿黄隧洞为例）泥水盾构施工的开挖参数和地层特性（以穿黄隧洞为例）特特 性性参参 数数隧洞开挖直径隧洞开挖直径8.82m（盾构外径）（盾构外径）盾构机开挖推进速率盾构机开挖推进速率2（4）cm/min每小时开挖量每小时开挖量100.3 m3 /h土层孔隙比土层孔隙比38%开挖土体的比重开挖土体的比重1.64 t/ m3开挖土体的颗粒比重开挖土体的颗粒比重2.658 t/ m3盾构机穿过的地层盾构机穿过的地层Q42-1 、 Q41-4盾构机穿过地层的土质盾构机穿过地层的土质亚粘土、中砂、粉细砂、细砂、亚粘土、中砂、粉细砂、

6、细砂、黄土状粉质壤土黄土状粉质壤土第第10页页/共共47页页11盾构机主要技术参数盾构机主要技术参数项项 目目单单 位位指指 标标1.外型尺寸外型尺寸 外径外径mm8.82内径内径mm8.7长度长度m8.52.推进系统推进系统 总推力总推力kN115000推进速度推进速度cm/min243.刀盘刀盘 转速转速转转/min00.6扭矩扭矩kNm120004.管片拼装机管片拼装机 型式型式 环式环式转动范围转动范围 +210提升能力提升能力t12盾尾密封盾尾密封环环44 . 盾构机主要技术参数盾构机主要技术参数 第第11页页/共共47页页125. 泥水加压盾构的掘进、开挖技术泥水加压盾构的掘进、开

7、挖技术 开挖面稳定机理开挖面稳定机理 泥浆的主要性能指标泥浆的主要性能指标泥浆密度、粘泥浆密度、粘度和泥浆压力度和泥浆压力 开挖稳定判别与保证开挖稳定判别与保证土砂掘削量控土砂掘削量控制、溢水量和土体崩塌检查、地表沉降制、溢水量和土体崩塌检查、地表沉降隆隆起预测与信息反馈起预测与信息反馈 开挖面稳定的施工技术管理开挖面稳定的施工技术管理 泥水特性和泥水分离处理泥水特性和泥水分离处理第第12页页/共共47页页13 泥水盾构施工泥水特性一览表泥水盾构施工泥水特性一览表 （以穿黄隧洞为例）（以穿黄隧洞为例）序序 号号泥浆特性泥浆特性符符 号号单单 位位数数 值值备备 注注1表观粘度表观粘度Va厘泊厘

8、泊1020 2塑性粘度塑性粘度Vp厘泊厘泊510 3屈服点屈服点Yp帕斯卡帕斯卡510 4失水量失水量 ml1530 5泥团（实验泥团（实验室）室） mm15 6马氏粘度马氏粘度Vm秒秒3550 7密度密度 t/ m31.021.2 8PH值值 710 9砂率砂率 %15 第第13页页/共共47页页14泥水分离式处理系统主要技术指标泥水分离式处理系统主要技术指标序序 号号项项 目目单单 位位指指 标标备备 注注1粗筛处理能力粗筛处理能力m3 /h800 2二次除砂处理能力二次除砂处理能力m3 / h120 3弃渣量弃渣量t / h165 4泥水回收利用率泥水回收利用率%75 第第14页页/共共

9、47页页15 6. 盾尾密封与止水盾尾密封与止水 7. 盾构掘进姿态控制与纠偏盾构掘进姿态控制与纠偏 8. 同步注浆与注浆材料同步注浆与注浆材料 9. 盾构长距离掘进的可靠性保证盾构长距离掘进的可靠性保证 10. 盾构进、出洞段的地基加固盾构进、出洞段的地基加固 高压旋喷法高压旋喷法 深层搅拌桩法深层搅拌桩法 化学灌浆法化学灌浆法 冻结法冻结法 对盾构进出洞段施工的难点和重点对盾构进出洞段施工的难点和重点第第15页页/共共47页页16第第16页页/共共47页页17加气乳剂砂 类 粘土类 化学物类其 它砂类 粘土类 化学物类 其它 无空气 有机类 -泡沫有空气 有空气 无空气 水泥类 非水泥类

10、无机类 壁后注浆缓凝型瞬凝型 固结型可塑型 水玻璃类 铝类-可塑 双液型 单液型-悬浊液 壁后注浆 壁后注浆图壁后注浆图1）按注浆材料特性分类）按注浆材料特性分类2）按浆液状态分类）按浆液状态分类第第17页页/共共47页页18调整后的调整后的A、B浆液配合比浆液配合比A 液液B 液液水水水泥水泥（kg）膨润土膨润土（kg）稳定剂稳定剂（kg）水玻璃水玻璃（l）785275553.677第第18页页/共共47页页1911. 盾构出洞段施工要点盾构出洞段施工要点 第第19页页/共共47页页20第第20页页/共共47页页2112. 盾构出洞后的上浮盾构出洞后的上浮13. 出洞段的地面沉降控制（浅复土

11、条件）出洞段的地面沉降控制（浅复土条件）第第21页页/共共47页页22 1. 盾构掘进施工流程（图）盾构掘进施工流程（图） 2. 盾构机械的工作特征与掘进操作控制盾构机械的工作特征与掘进操作控制 3. 制约盾构施工的工程地质条件制约盾构施工的工程地质条件 对泥水盾构掘进施工对泥水盾构掘进施工 对土压平衡盾构施工对土压平衡盾构施工第第22页页/共共47页页23盾构工作井施工盾构起始工作台设置盾构机组 装安装回填注浆设备、反力座和后继设备的设置管片制作、运输拼装试环管片盾构机试运转 拆除临时封门、盾构机贯入开挖面泥水加压、掘进泥水系统运转北岸始发段地基加固检查开挖面稳定 、地表隆/沉掘进试运转正常

12、掘进管片安装壁后注浆下一掘进循环盾构完成掘进并拆除隧洞二次衬砌南岸到达段地基加固掘进速度、舱压、出土量、盾尾注浆压力调整盾构掘进施工流程图：盾构掘进施工流程图：试推进检验试推进检验中继井中继井出入口段出入口段出井口出井口第第23页页/共共47页页24 1. 关于盾构穿越深厚砂性土层的掘进施工关于盾构穿越深厚砂性土层的掘进施工 土舱压力设定土舱压力设定 砂性土改良砂性土改良 螺旋机出口螺旋机出口“喷发喷发” 2. 管片通缝和错缝拼装管片通缝和错缝拼装 3. 盾构刀盘与刀具盾构刀盘与刀具第第24页页/共共47页页254. 关于含水松散地层中盾构隧道的不均匀沉降及关于含水松散地层中盾构隧道的不均匀沉

13、降及因水土流失导致施工中隧道沿纵向弯曲断裂问因水土流失导致施工中隧道沿纵向弯曲断裂问题题 5. 隧道纵向接头构造中的变形缝设置隧道纵向接头构造中的变形缝设置管片管片防水密封垫、竖井与隧道间的柔性接合防水密封垫、竖井与隧道间的柔性接合 第第25页页/共共47页页26（以上海市经验为例）（以上海市经验为例）第第26页页/共共47页页27第第27页页/共共47页页28第第28页页/共共47页页297 7号盾构吊装就位号盾构吊装就位2 2号盾构设备车架号盾构设备车架盾构设备车架盾构设备车架盾构操纵室盾构操纵室第第29页页/共共47页页30盾构出土盾构出土隧道运输隧道运输管片吊下管片吊下管片拼装管片拼装

14、第第30页页/共共47页页31盾盾 构构 进进 洞洞隧隧 道道 全全 景景第第31页页/共共47页页32延安路隧道建成通车延安路隧道建成通车盾构施工盾构施工中央控制室中央控制室第第32页页/共共47页页33u管片宽度管片宽度 1.5m1.5mu管片厚度管片厚度 0.48m0.48mu衬砌分块衬砌分块 8 8块块u双车道宽度双车道宽度 3.75m3.75m2 2u净高净高 4.5m4.5m第第33页页/共共47页页3411.22m11.22m泥水盾构井下安装泥水盾构井下安装第第34页页/共共47页页35洞口冻结加固洞口冻结加固第第35页页/共共47页页36第第36页页/共共47页页37上海地铁盾构上海地铁盾构广州地铁盾构广州地铁盾构南京地铁盾构南京地铁盾构北京地铁盾构北京地铁盾构第第37页页/共共47页页38大连路隧道大连路隧道11.22m泥水平衡盾构安装、施工泥水平衡盾构安装、施工第第38页页/共共47页页39加拿大加拿大LOVATLOVAT公司的复合公司的复合型土压平衡盾构型土压平衡盾构日本最新的日本最新的14.14m14.14m泥泥水平衡盾构水平衡盾构第第39页页/共共47页页40日本的矩形