高职院校轻轨与地铁施工技术课件04盾构法修建广州客-大区间隧道

项目四盾构法修建广州客——大区间隧道城市轨道交通学院

工程项目的工作过程13项目简介及任务分解2项目能力目标工程项目的工作过程盾构机的始发盾构施工盾构机到达→→能力目标项目的能力目标1、盾构机结构识图能力；2、盾构机操作的能力；3、管片拼装、壁后注浆和防水的能力；4、盾构机隧道施工的能力；5、与人沟通和团队协作的能力。项目简介及任务分解项目简介广州轨道交通三号线客大盾构区间隧道采用一台盾构机从大塘站北端头右线盾构工作井下井拼装始发，向北掘进，通过扩大段矿山法隧道，继续向北掘进，在客大区间暗挖段调头后向南掘进，通过扩大段矿山法隧道，继续向南掘进，在大塘站北端头盾构工作井解体吊出，全长3016.933m。大塘站北端头地层由上而下依次为：1杂填土、2淤泥及淤泥质土层、3冲洪积土层、4可塑或稍密状残积土层、5硬塑或中密状残积土层、6全风化泥岩、7强风化粉砂岩等地层，其中盾构隧道穿越地层为：4、5、6等地层。盾构隧道覆土厚度约9.6m。任务分解任务五案例教学2学时任务四盾构到达2学时任务三盾构施工6学时任务二盾构始发2学时任务一盾构施工方法2学时项目四盾构施工技术……任务一

盾构施工方法

….能力目标了解盾构施工技术概况和盾构机的工作原理熟悉盾构机的构造掌握盾构机工作过程知识目标任务一的能力目标识别盾构机的种类和构造组成的能力任务分解子任务三：盾构机工作过程演示子任务二：盾构机的构造、工作原理子任务一：了解盾构施工方法任务一：

盾构施工方法

引出子任务一正在修建的盾构车站___了解盾构施工方法1、国内盾构隧道走过的历程1952年1966年1984年1994年手掘式盾构网格式式盾构土压平衡式盾构泥水平衡式盾构路南线隧道上海延安东一号线上海地铁路隧道上海打浦盾构输水巷道阜新Φ2.6m2003年杨浦线上海地铁双圆盾构2、学生看图片后总结--盾构机的类型1).按照平衡开挖面的方式2).按照机械化程度3).按照施工过程中的运输方式4).按照掌子面敞开程度5).按断面形式

半封闭的网格挤压盾构机全封闭盾构机深化（加深对职业能力目标的体会）

布置子任务二：盾构机的构造、工作原理教师模型演示模型演示后将学生分四组分组拆装盾构模型

子任务二盾构机的构造、工作原理

刀盘前盾

中盾盾尾盾构机构造

连接桥架

1#台车

2#台车

3#台车

盾构机构造

4#台车

5#台车

盾构机构造盾构机结构----分组教学教师模型演示学生分成四组分组拆装盾构模型3、盾构机的工作原理学生总结盾构机原理视频演示4、泥水加压式盾构机提问学生回答观看视頻：1、泥水加压式盾构机主要结构

2、泥水加压式盾构机工作原理演示学生归纳观看视頻1、盾构机工作过程视频演示

子任务三盾构机工作过程演示……训练项目一：武汉长江隧道施工现场视频播放训练训练项目二：广州轨道交通五号线盾构区间工程项目教师总结、课业布置

教师总结课业布置：网上查阅搜集有关盾构机资料并整理分类.盾构始发技术任务2能力目标任务的能力目标1、通过该项技术来检验整个施工系统的运转是否正常的能力2、检验盾构机后配套辅助系统、洞外辅助系统与盾构机的适应性的能力3、确保盾构机姿态以及隧道洞门结构位置的正确性的能力。观看图片，讨论问题，教师总结：1、请同学们观看广州轨道交通五号线草淘盾构区间施工图片2、让学生分组讨论盾构始发在盾构施工中的地位3、教师进行总结，完成子任务一,了解盾构始发

1请学生总结盾构始发内容操练：（掌握初步和基本技能）布置总任务二：盾构始发工作内容总体方案施工录像2请学生叙述始发工艺流程盾构始发的工作内容盾构始发主要内容始发端头的土体加固盾构始发基座的安装盾构机下井安装及调试洞口防水密封的安装反力设施的安装负环管片的安装盾构机试运转洞门破除盾构始发工艺流程

布置子任务三：盾构始发施工技术观看施工视频资料学生点评深化（加深对职业能力目标的体会）归纳（知识和能力）1、盾构始发的内容2、盾构始发施工工艺流程训练训练1：沈阳地铁一号线第四合同段洪-重区间训练3：北京地铁四号线训练2：广州轨道交通五号线盾构区间工程项目托架密封圈洞门破除盾体组装沈阳地铁一号线第四合同段洪---重区间广州轨道交通五号线盾构区间工程项目盾构进洞前凿除封门（地下墙）广州轨道交通五号线盾构区间工程项目盾构进洞

北京地铁四号线盾构进洞盾尾进洞任务三：

盾构法施工技术(1)

DiscussionTBMConstruction任务分解子任务二管片制作、拼装子任务三管片背后注浆与隧道防水子任务一盾构的开挖与推进任务三盾构法施工技术告知:子任务一子任务一盾构的开挖与推进1.操作----盾构机的开挖推进模式2.操作----盾构开挖与推进的方法及注意事项能力目标熟悉盾构机的开挖与推进模式；掌握盾构开挖与推进的方法及注意事项知识目标子任务一的教学目标….具有盾构机开挖与推进施工能力，指导施工能力，具有一定的专业外语能力，具有一定的归纳总结能力EPB模式1、土压平衡式Open模式2、敞开模式盾构机切削下来的碴土进入土仓内，即刻被螺旋输送机排出。土仓内仅有极少量碴土，基本处于清空状态，掘进中刀盘和螺旋输送机所受的反扭力较小。Semi-Open模式3、半敞开模式教师归纳观看视頻：总体方案：观看土压平衡盾构施工的视频演示。深化（加深对职业能力目标的体会）1.到现场如何操作2.盾构开挖与推进事故预见及防范盾构开挖与推进事故预见及防范1、选择适合地层条件的盾构掘进机类型至关重要。2、及时预报前方地质和地面环境情况，根据前方地质和地面状态选择合适的掘进模式和参数，制定掘进计划。3、盾构机操作人员的敬业精神和现场应变能力，是盾构掘进安全、可靠的前提。4、严格按盾构操作程序，保证盾构设备的完好，切忌盲目施工。小任务一：盾构机的开挖推进模式操作小任务二：盾构开挖与推进的方法及注意事项操作(掌握基本能力)操作目的巩固知识1盾构机的开挖与推进模式2盾构开挖与推进的方法拓展能力1与人沟通能力2团队协作能力检验效果1知识2能力操作开始教师总结、课业布置

教师总结：学生在操作中掌握了盾构土压平衡开挖和推进模式施工技术课业布置：写本次操作课程总结材料（包括盾构机的开挖与推进模式，盾构开挖与推进的注意事项）任务三：

盾构法施工技术(2)

DiscussionTBMConstruction告知:子任务二子任务二管片制作、拼装小任务一：高精度、高强度、优质管片制作流程小任务二：操作——管片的制作小任务三：操作——管片的拼装能力目标知识目标子任务二的能力目标具有管片制作、拼装的能力。1、了解高精度、高强度、优质管片制作流程；2、熟悉管片的制作；3、掌握管片的拼装技术

图片展示高精度、高强度、优质管片制作流程操练(掌握初步和基本技能)高精度高强度优质管片制作流程图钢筋：质保书有效、复试合格、分类堆放标识清楚预埋件：合格证齐全制作质量符合要求钢模板：无残浆、隔离剂均匀，尺寸检测合格钢筋骨架入模：钢筋笼、预埋件位置、焊接检查钢筋半成品：断料尺寸、成型检查堆放标识清楚钢筋骨架：钢筋规格、间距、焊接检查堆放标识清楚混凝土浇筑：分层布料、规范振捣、收水光洁水泥、砂、石子、外加剂：有质保书、复试合格证混凝土配合比：每天根据天气情况微调配合比混凝土搅拌控制：原材料计量、搅拌时间混凝土质量：及时测坍落度、制作试块、控制管片起吊强度混凝土养护质量：控制蒸汽养护程序及温度开模起吊强度：根据试块强度控制能否开模起吊管片开模、起吊：开模规范，起吊平稳，防止损伤管片质量检查：外观质量检查评定、管片尺寸检测管片的车间修补：配置修补剂、控制修补质量及色差管片入堆场：防止翻身及起吊时损伤，堆放整齐，标识统一管片水养：及时换水，足天养护管片出厂：所有资料齐全加盖合格章签发出厂合格证管片的堆场修补：将在养护及吊运过程中损伤的管片及时修补混凝土强度评定：进行抗渗、抗压试验，检漏试验，并进行数理统计管片现场验收：有合格证，无破损，起吊平稳，堆放整齐途中运输：控制每车运输量，防止剧烈颠簸教师归纳观看视頻、图片动画演示

深化（加深对能力目标的体会）到现场如何操作小任务二：参与管片的制作操作小任务三：参与管片的拼装操作(掌握初步能力)操作目的巩固知识1管片制作

2管片拼装拓展能力1与人沟通能力2团队协作能力检验效果1知识2能力操作开始教师总结\课业布置

教师总结：学生在操作中掌握了盾构机的管片制作与安装技术课业布置：写本次现场操作总结材料任务三：

盾构法施工技术(3)

DiscussionTBMConstruction告知:子任务三子任务三

管片背后注浆隧道防水小任务一：管片背后回填注浆操作小任务二：管片接缝防水操作能力目标知识目标能力目标

具有管片背后回填注浆、管片接缝防水施工作业的能力1、管片背后注浆2、管片接缝防水

演示管片背后回填注浆、管片接缝防水工作流程操练(掌握初步能力)管片接缝防水工作流程教师归纳观看视频、图片动画演示

深化（加深对能力目标的体会）

到现场如何操作小任务二：管片背后回填注浆操作操作小任务三：管片接缝防水操作操作任务操作目的巩固知识

1管片背后回填注浆操作

2管片接缝防水操作拓展能力1与人沟通能力2团队协作能力检验效果1知识2能力去现场操作教师总结：学生在操作中掌握管片背后回填注浆、管片接缝防水操作技术课业布置：写本次现场操作的总结材料教师总结、课业布置初期支护在地铁隧道中的应用城市轨道交通学院告知引入问题操练项目知识深化

归纳巩固训练总结课业布置教学内容教学目的告知教学内容一、锚杆支护技术二、喷射混凝土技术三、钢拱架四、预支护及辅助稳定措施教学目的结合案例中工程实际情况，会制定初期支护方案1、地铁隧道在开挖完成闭合断面后，判断（验算）隧道是否稳定？

引入问题

2、浅埋暗挖法施工中常用的初期支护方法是什么？

提示锚杆支护技术方法1、端头锚固式2、全长粘结式3、摩擦式4、混合式影音

锚杆支护在地铁工程领域内应用广泛。锚杆种类按其与支护体锚固形式可分为：喷射混凝土支护技术方法1、干喷和潮喷2、湿喷3、混合喷射

喷射混凝土技术是使用混凝土喷射机，按一定的混合程序，将掺有速凝剂的细石混凝土，喷射到岩壁表面上，并迅速固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。

喷射工艺种类有干喷、潮喷、湿喷和混合喷四种。其主要区别是各工艺的投料程序不同，尤其是加水和速凝剂的时间不同。目前常用的初期支护形式是：锚杆加喷射混凝土。影音钢拱架

钢拱架是锚喷复合衬砌的再加强，可形成初期复合衬砌。

钢拱架的构造可以采用型钢、工字钢、钢管或钢筋制成。

现场以钢筋制作的格栅钢架较多。总结视频资料钢筋格栅拱架钢格栅安装工艺1钢格栅安装工艺2钢格栅安装工艺3钢格栅安装工艺4钢格栅安装工艺5对于软弱破碎围岩，需采取一些辅助稳定措施。1、超前锚杆和超前小导管2、管棚3、超前小导管注浆辅助稳定措施常用的辅助稳定措施：

竖井综合进度指标：1.0m/天；横通道综合进度指标1.0m/天；区间隧道开挖支护进度指标：1.5m/天×每断面操练操练工程概况

北京地铁五号线四标段包括一站一区间，即磁器口车站和天坛东门站~磁器口站区间。起止里程K4＋983.6～

K6＋159.19。长度1178.04m。其中磁器口车站全长180米,天~磁区间全长995.59米。北京地铁五号线四标段

—天坛东门-磁器口站操练项目施工进度起点：天坛东门站终点：磁器口站区间施工竖井西南竖井东北竖井地理位置图天-磁区间工程概况竖井及横通道与七号线联络线节点段长67m人防段区间起点里程K4+984迂回风道迂回风道区间终点里程K5+979.19区间标准断面图形式马蹄形断面区间隧道共计挖方6.8万方，混凝土1.4万方，消耗钢材4100吨。区间地质情况

人工杂填土层细砂层、粉细砂层粉细砂层粉质粘土层粉土层粉质粘土层区间隧道埋深为15~17m。上层滞水潜水水位28.93承压水位20.29

结合案例中地质水文情况，工程进度，施工方法确定北京地铁五号线磁器口区间的初期支护方案。

操练项目初衬喷射C20砼

钢格栅拱架

钢筋网

初衬背后注水泥浆方案区间隧道初期支护工序框图施工准备拱部打超前小导管、注浆上台阶开挖初喷混凝土挂钢筋网格栅钢架锁脚锚管上部复喷混凝土上台阶开挖、支护上台阶开挖初喷混凝土挂钢筋网格栅钢架复喷砼初支背后注浆结束一循环下台阶开挖、支护初期支护方案实施时注意事项讨论在熟悉工程地质情况与水文地质情况的前提下，注意以下事项：(1)科学合理安排隧道开挖与初期支护程序，分块分步尺寸适当，并严格遵从“管超前，严注浆，短开挖，强支护，早封闭，早成环，环套环，勤量测”原则进行施工。(2)处理好残余水，创造无水作业条件。(3)施作大管棚和超前小导管注浆预支护，确保开挖作业安全，开挖前通过小导管对拱部土体预注改性水玻璃加固地层。(4)及时进行初期支护与围岩间回填注浆。(5)拆除初期支护合理，并注意时间效应，加强监控量测，通过量测信息反馈及时调整拆除初期支护顺序，同时根据情况加设临时支撑。锚杆支护技术方法的优缺点喷射混凝土支护技术方法的优缺点

归纳实例总结以小组为单位动手训练:混凝土拌和物性能试验按设计方案制作钢筋格栅拱架。巩固训练以小组为单位了解熟悉掌握掌握全长粘结式锚杆技术混合喷射混凝土支护技术干喷潮喷混凝土支护技术湿喷混凝土支护技术总结课业布置使用锚杆拉力计，测锚杆拉力

（在实训室完成）盾构到达任务4能力目标任务4的能力目标1、盾构到达施工能力2、预防和处理盾构到达工序中常见问题的能力引入（盾构到达常用的施工方法）1、盾构到达后拆除接收井的围护结构再推进2、事先对接收井端头进行地基改良后，盾构到达前拆除接收井的围护结构再到达3、利用接收井自身结构施工的条件，在接口处设置素砼挡土墙，盾构直接破除观看图片，分组讨论，教师总结：1、请同学们观看广州地铁三号线盾构到达施工图片2、让学生分组讨论盾构到达工作内容3、让学生分组讨论盾构到达施工工艺流程4、教师总结操练（掌握初步或基本能力）盾构到达破除洞门安装接收基座安装洞门密封圈设备洞门处理地层加固盾构机定位及接收洞门位置复核测量盾构到达施工内容盾构到达工作内容盾构到达施工流程图深化（加深对职业能力目标的领会）观看资料1、通过资料讨论盾构到达的主要施工技术。2、请同学讨论施工中的事故预见3、请学生讨论预见事故的处理方法4、盾构机到达注意事项学生分组讨论观看施工资料布置任务客——大盾构区间的到达实例

广州轨道交通三号线客大盾构区间隧道采用一台盾构机从大塘站北端头右线盾构工作井下井拼装始发，向北掘进，通过扩大段矿山法隧道，继续向北掘进，在客大区间暗挖段调头后向南掘进，通过扩大段矿山法隧道，继续向南掘进，在大塘站北端头盾构工作井解体吊出，全长3016.933m。盾构到达施工中的事故预见

1、洞门失稳表现：土体坍塌、水土流失。处理：（1）情况轻微：边破除洞门砼，边喷素砼对土体临空面进行封闭。（2）情况严重：封闭洞门，重新加固。2、密封效果不好目的：减少土体