第七章 区间隧道施工.ppt

1、1,第七章,区间隧道施工,区间隧道特征,1）断面形状：矩形断面、拱形断面、圆形断面 2）线路组成：直线和曲线； 3）防杂散电流腐蚀：对主体结构钢筋及金属管线结构； 4）环境要求：降低噪声和减少振动； 5）限界要求：车辆限界、设备限界和建筑限界 6）防水要求：不得有线流和漏泥沙。,施工方法,地铁区间施工方法： 1）明挖施工法； 2）盖挖施工法； 3）暗挖施工法（包括矿山法、盾构法、掘进机法、顶管法、新奥法、沉管法）； 4）混合法。,第一节 盾构法,盾构隧道开挖优点： 1）大部分施工作业均在地下进行，对环境影响小； 2）土方量较少； 3）盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施

2、工速度快，施工人员少； 4）施工不受气候影响。,1.1 盾构的发展历程,1.国外盾构施工技术发展概述： 1）人工开挖盾构的发明； 2）机械化盾构的问世； 3）削土密封式压力平衡盾构的出现； 4）盾构技术的新发展； 2.中国盾构施工技术发展简述： 3.盾构法隧道技术现状：,1.2 盾构的外形,1）盾构的外形； 2）制造盾构的材料； 3）盾构的基本构造：外壳（包括切口、支承、盾尾、尾封）、中折装置、推进机构、挡土机构、掘削机构、排土机构。,土压平衡盾构机,6.14m土压平衡盾构,盾构设备主要组成部分示意图,土压平衡盾构机,直径6190mm； 主机长度8100mm； 整机全长57m；,铰接; 推进千

3、斤顶:16对; 推进速度:08mm/min; 螺旋输送机直径700mm.,土压平衡盾构机后备台车,1.3 盾构的分类,1）按挖掘土体的方式分类：手掘式盾构、半机械式盾构、机械式盾构； 2）按掘削面的挡土形式分类：开放式、部分开放式、封闭式； 3）按加压稳定掘削面的形式分类：压气式、泥水加压式、削土加压式、加水式、泥浆式、加泥式；,1.3 盾构的分类,4）组合分类法：封闭型、开放型； 5）按盾构切削面形状分类：圆形和非圆形； 6）按盾构机的尺寸大小分类：超小型、小型、中型、大型、特大型、超特大型； 7）按适用土分类：软土盾构、硬岩盾构及复合盾构。,1.4 盾构的选型,1）盾构选型的原则：“安全适

4、应性、技术先进性、经济性”。 2）盾构选型的依据：工程地质、水文地质条件；隧道长度、隧道平纵断面及横断面形状和尺寸等设计参数；周围环境条件；隧道施工工程筹划及节点工期要求；宜用的辅助工法；技术经济比较。 3）盾构选型的主要步骤：,1.4 盾构的选型,4）盾构选型的主要方法： a、根据地层的渗透系数减小选型； b、根据地层的颗粒级配进行选型； c、根据地下水压进行选型； d、盾构选型时必须考虑的特殊因素:环保因素、工程地质因素、安全因素。,1.4 盾构的选型,5）盾构形式的选择： a、土压平衡盾构：主要适用于粉土、粉质粘土、淤泥质粉土、粉砂层等粘稠土壤的施工。 b、泥水盾构：比较适合于河底、江底

5、等高水压条件下的隧道施工。 c、其他盾构。,泥水盾构设备,处于始发状态的盾构机,盾构竖井,盾构机始发,盾构机始发台,盾构机反力台,入口的垫衬,排泥桨泵,送泥浆泵,送泥浆管,破碎机,阀门,1.5 刀盘结构形式和驱动方式的选择,1）刀盘的主要功能：开挖功能、稳定功能、搅拌功能； 2）刀盘的结构形式：面板式和辐条式； 3）刀具的种类：滚刀（齿形和盘形）、先行刀、周边刮刀、仿形刀； 4）刀盘驱动形式的选择：一是变频电动驱动；二是液压驱动；三是定速电动驱动。,1.6 主要技术参数的计算,1）盾构外径； 2）刀盘开挖直径； 3）盾壳长度； 4）盾构重量； 5）盾构推力：盾构推进时的周边反力，刀盘面板的推进

6、阻力，管片与盾尾间的摩擦阻力，切口环贯入地层的贯入阻力，转向阻力，牵引后配套拖车的牵引阻力； 6）主驱动功率； 7）推进系统效率。,1.7 盾构法施工基本原理,1）土压平衡盾构工作原理； 2）泥水平衡盾构工作原理；,1.8 盾构法施工程序,1）建造盾构工作井； 2）盾构机安装就位； 3）出洞口土体加固处理； 4）初推段盾构掘进施工（初始掘进）； 5）隧道正常连续掘进施工； 6）盾构接收井栋口的土体加固处理； 7）盾构进入接收井解析吊出。,1.9 盾构法施工准备,1）基本要求： 2）前期调查； 3）技术准备； 4）设备、设施准备； 5）作业准备：工作竖井施工、工作竖井洞口外土体加固和洞圈密封、土

7、压平衡盾构施工准备。,1.10 盾构法的始发与接收,1）洞口土体加固技术：洞口土体加固必要性、洞口土体加固目的、确定加固方案的方法、加固方法（注浆法、高压喷射搅拌法、冻结工法）； 2）盾构始发施工技术：盾构始发特点、始发段长度的确定、始发主要技术要点； 3）盾构接收施工技术要点： 4）钢套筒接收、土中接收、箱体接收；,1.10 盾构法的始发与接收,5）始发常见问题处理简介：加固效果不好、开洞门时失稳、始发后盾构机“叩头”、密封效果不好、盾尾失圆、支撑系统失稳、地面沉降较大。,1.10 盾构法的始发与接收,1.11 盾构掘进,1）盾构掘进终止； 2）特殊地段及发展电子条件施工： a、浅覆土层施工

8、； b、小半径曲线施工； c、地下管线段施工； d、地下障碍物处理；,1.11 盾构掘进,e、穿越建（构）筑物施工、砂性地层中盾构推进：开挖面失稳；盾构推进时周围土体发生液化导致土体沉降；密封舱内砂土积聚，切削推进困难；舱内泥砂“结饼”；排土口喷涌，污染盾构作业面。,1.12 管片拼装,1）管片选型的原则：管片选型要适合隧道设计线路，管片选型要适应盾构机姿态； 2）管片选型：管片的拼装点位，根据盾尾间隙进行管片选型，根据油缸行程差进行管片选型，盾构间隙与油缸行程之间的关系； 3）影响管片选型的其他因素：铰接油缸行程的差值，盾构机掘进； 4）管片拼装：,管片放置场（坑内）,管片搬运台车,1.12

9、 管片拼装,1.13 盾构同步注浆,1）同步注浆原理： 2）同步注浆的目的： 3）同步注浆系统： 4）注浆材料：良好的和易性，适当的初凝时间，较高的早期强度，收缩率要小。 5）配套设备：拌浆设备、输浆设备、泵送设备、电气控制设备。,1.13 盾构同步注浆,6）注浆参数控制：注浆压力、注浆量、注浆速度。 7）注浆工艺：盾构始发段同步注浆，盾构掘进正常段同步注浆，盾构掘进小半径曲线段同步注浆，盾构掘进浅覆土段同步注浆，盾构掘进大坡度段同步注浆，盾构穿越建筑物及重要管线同步注浆，盾构掘进进洞段同步注浆，壁后二次注浆。,1.13 盾构同步注浆,8）同步注浆常见问题及解决措施：浆液质量不符合质量标准，沿

10、隧道轴线地层变形量大，单液注浆浆管堵塞，双液浆管堵塞。,1.13 盾构同步注浆,2.1 浅埋暗挖法的定义与原理,矿山法 深埋于坚硬岩体中的区间隧道，采用传统钻爆法或悬臂式和门架式多臂凿岩车钻眼爆破，使用人工或装渣机出渣，大型自卸柴油车运输的开挖方法。又称钻爆法。 a.基本工序：钻孔装药放炮散烟出渣支护衬砌。 b.辅助工序：测量放线通风排水监测等。,第二节 浅埋暗挖法,2.1 浅埋暗挖法的定义与原理 2.2 基本要求 2.3 单跨隧道浅埋暗挖方法 2.4 浅埋暗挖法常用的配套技术 2.5 喷射混凝土 2.6 钢支撑与钢筋网 2.7 防水工程 2.8 二次衬砌及混凝土结构,2.1 浅埋暗挖法的定义

11、与原理,2. 特点：浅埋暗挖法不允许带水作业，要求开挖面具有一定的自立性和稳定性，必须辅之与其他配套技术（如地层加固、降水等），并注重施工方法的选择。 3.与“新奥法”的关系： 4.与明（盖）挖及盾构的关系：,2.2 基本要求,原则：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”,2.3 单跨隧道浅埋暗挖方法,1）全断面开挖法：适用于较好围岩，施工速度快、工序少；,2.3 单跨隧道浅埋暗挖方法,2）台阶法： a、台阶分类（长台阶、中台阶、短台阶、微台阶）； b、辅助施工方法：环状开挖留核心土并设锁脚锚管，初次支护背后注浆，减少围岩的收敛和拱顶的下沉。,台阶法：,CD法和CRD法（中隔墙法和

12、交叉中隔墙法）,1）中隔墙法也称CD工法，主要适用于地层较差和不稳定岩体，且地面沉降要求严格的地下工程施工。当CD工法仍不能满足要求时，可在CD工法的基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔墙法（也称CRD工法）。 2）CD法和CRD法以台阶法为基础，将隧道断面从中间分成46个部分，使上下台阶左右各分成23个部分，每一部分开挖并支护后形成独立的闭合单元,CD法和CRD法（中隔墙法和交叉中隔墙法）,大断面暗挖方法,大断面暗挖主要集中在地铁车站及渡线段。主要工法为： 1）洞柱法（PBA法）； 2）中洞法； 3）侧洞法等。,洞柱法（PBA法）,中洞法,侧洞法,双侧壁导坑法,双侧壁导洞法以台阶法为基础，将

13、隧道断面分成双侧壁导洞和上、下台阶4部分，将大跨度分成3个小跨度进行作业，其双侧壁导洞尺寸以满足机械设备和施工条件为主确定。,2.4 浅埋暗挖法常用的配套技术,1）超前小钢管棚； 2）大管棚； 3）小导管注浆： 4）水平旋喷法： 5）地表降水及洞内水处理方法： 6）冻结法： 7）深孔注浆,2.5 喷射混凝土,1）施工机具选择； 2）喷射混凝土施工： 3）喷层厚度和强度； 4）回弹量控制： 5）配合比及外加剂：,2.6 钢支撑与钢筋网,1）钢支撑：钢支撑的选材与制作；钢支撑的运输与安装； 2）钢筋网：选材、制作、安装。,2.7 防水工程,1）水泥砂浆防水层 2）防水混凝土结构 3）变形缝（或沉降

14、缝） 4）细部处理,2.8 二次衬砌及混凝土结构,1）模板：足够的强度、刚度和稳定性，且接缝严密、不得漏浆； 2）二次衬砌： 3）二次衬砌的浇筑： 4）施工缝的留置与处理： 5）混凝土结构； 6）二次衬砌有害裂缝的处理； 7）养护：混凝土养护期不得少于7d，防水混凝土不得少于14d。,二次衬砌,第三节 盾构区间附属结构施工,3.1 联络通道施工,3.1 联络通道施工,1）施工方法：“隧道内水平冻结加固土体、隧道内矿山法开挖构筑”的全隧道内施工方案。 2）技术要点： 3）施工流程：冻结孔施工、冻结施工和开挖构筑物施工； 4）冻结加固设计：冻结帷幕的设计要求，冻结孔布置，测温孔布置，卸压孔布置，制冷设计；,3.1 联络通道施工,5）准备工作：设备吊运及管线铺设，螺栓复紧 6）冻结孔施工：冻结孔施工顺序、冻结孔的定位，冻结孔开孔及孔口密封装置，冻结孔钻进与冻结管设置，钻孔质量技术要求。 7）冷冻站安装：冻结站布置与设备安装，管路连接、保温； 8）积极冻结与维护冻结：冻结系统试运转与积极冻结，维护冻结，冻结施工参数，冻结质量控制程序；,3.1 联络通道施工,9）开挖与构筑施工：具备开挖冻结技术指标，施工准备（现场准备、钢管片接缝焊接、预应力支架及安全应急门安装），开挖，临时支护，防水层施工，永久支护； 10）收尾工作： 11）融层控制：解冻原则，注浆加固，信息化监测； 12）联络通道的施