盾构法隧道施工培训课件224页图文丰富[详细]

1、盾构施工技术,主讲人：顾惠斌,一 发展史：,最早是在1818年由英国工程师布鲁诺尔(M.I , Brunel)发明的，他是从船的木板中，有一种蛀虫钻出孔道，并用它分泌的粘液加固洞穴得到启发而研制出的，并于1825年开始用一个宽11.58m、高6.7m的矩形盾构，在英国伦教的泰晤出河下面修建世界第一条水底隧道。施工中遇到泥水涌入隧道的极大困难，两次被淹，直至1835年对后构作了改良.用压气辅助施工，才于1843年完工。隧道全长458m。,18881890年间用盾构法在美国和加拿大间的圣克莱(St,Clair)河下建成了一条直径为6.40 m，长为1870m的萨尔尼亚(Sarnia)水底隧道，为盾

2、构法修建隧道开拓了更为广阔地发展前景。 20世纪初，盾构法施工已在美、英、法、俄等国开始推广，已用在水底公路隧道、地下铁道、上下水道、电力、通讯煤气等市政公用地下设施管道。 1932年原苏联开始用直径为6.69.5m的盾构先后在其斯科、列宁格勒、基辅等城市修建地下铁道的区间隧道及车站。,1922年日本开始用盾构法修筑国铁奥羽线折渡隧道。 1953年东北阜新煤矿用直径2.6米手掘式盾构修建疏水管道,盾构机主要由壳体 推进系统 拼装系统 出土系统组成 设置盾构外壳的目的是保护掘削、排土、推进、施工衬砌等所有作业设备、装置的安全，故整个外壳用钢板制作，并用环形梁加固支承。 1 ，盾构壳体从工作面开始

3、可分为切口环、支承环和盾尾三部分。,二 盾构机的结构,盾构机,盾构机,盾构纵剖图,切口环：是盾构的前导部分，在其内部和前方可以设置各种类型的开挖和支承地层的装置 支承环：是盾构的主要承载结构，沿其内周边均匀地装有推动盾构前进的千斤顶，以及开挖机械的驱动装置和排土装置 盾尾：是衬砌作业的场所，其内部设置衬砌拼装机 盾构灵敏度：L/D，越小越灵敏,盾构纵剖图,切口环：是盾构的前导部分，在其内部和前方可以设置各种类型的开挖和支承地层的装置 支承环：是盾构的主要承载结构，沿其内周边均匀地装有推动盾构前进的千斤顶，以及开挖机械的驱动装置和排土装置 盾尾：是衬砌作业的场所，其内部设置衬砌拼装机 盾构灵敏度

4、：L/D，越小越灵敏,公穿铁箱涵顶进施工,控制室,控制台,2， 盾构推进系统,(一)盾构的推力 盾构的前进和方向调整是靠千斤顶推进实现的。因此，要求盾构千斤顶有足够力可用以克服盾构推进过程中所遇到的各种阻力。决定盾构的推力主要有如下因素。 （1）盾构壳体与土之间的摩擦力； （2）工作面推进阻力； （3）推进中切口插入土中的阻力； （4）管片与盾尾摩擦阻力等。 除了考虑以上因素外，还有转向、纠偏、防偏转的稳定装置，挡板等的阻力和后车架的牵引阻力等。 一般来说，把考虑以上因素的计算值再乘以安全系数2所得的数值作为盾构的推力。,螺旋输送机出土,土箱运土,井口土箱吊运,出土,出土,盾构法 是使用所谓的

5、“盾构”机械，在围岩中推进，一边防止土砂的崩坍，一边 在其内部进行开挖、衬砌作业修建隧道的方法。,三 盾构法的主要优缺点,除竖井施工外，施工作业均在地下进行，噪音、振动引起的公害小，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪音和振动影响。 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，施工人员也较少，劳动强度低，生产效率高。 土方量外运较少。 穿越河道时不影响航运。,中日两国盾构隧道各项成本费用构成,施工不受风雨等气候条件影响。 隧道的施工费用不受覆土量多少影响，适宜于建造覆土较深的隧道。在土质差水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较好的技术经济优越性。 当隧道穿过河底或其他建筑

6、物时，不影响施工。 只要设法使盾构的开挖面稳定，则隧道越深、地基越差、土中影响施工的埋设物等越多，与明挖法相比，经济上、施工进度上越有利。,当隧道曲线半径过小时，施工较为困难。 在陆地建造隧道时，如隧道覆土太浅，开挖面稳定甚为困难，甚至不能施工，而在水下时，如覆土太浅则盾构法施工不够安全，要确保一定厚度的覆土。 竖井中长期有噪声和振动，要有解决的措施。 盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定地层时，对劳动保护要求较高，施工条件差。,盾构法存在的不足,盾构法隧道上方一定范围内的地表沉陷尚难完全防止，特别在饱和含水松软的土层中，要采取严密的技术措施才能把沉陷限制在很小的限度内，目前还不能完全防止以盾

7、构正上方为中心土层的地表沉降。 在饱和含水地层中，盾构法施工所用的拼装衬砌，对达到整体结构防水性的技术要求较高。,伦敦泰晤士河塔桥,伦敦泰晤士河塔桥,悉尼海港大桥,法国米洛高架桥,江阴大桥,南京长江三桥,大胜关京沪高铁大桥,大胜关京沪高铁大桥,重庆江津长江大桥,上海长江大桥,上海长江大桥,南京赛虹桥立交,上海天目路立交桥,盾构隧道的断面形状一般为圆形，也可采用矩形、马蹄形、椭圆形、双圆形、多圆形等。圆形隧道最大直径已达14.14m。,四 盾构隧道断面形状,盾构的分类方法较多，可按盾构切削断面的形状；盾构自身构造的特征、尺寸的大小、功能；挖掘土体的方式；掘削面的挡土形式；稳定掘削面的加压方式；施

8、工方法；适用土质的状况等多种方式分类。,五 盾构机的种类,盾构机（Shield）,敞开式盾构,复合盾构,插刀盾构,网格式盾构,全气压盾构,半敞开式盾构,密闭式盾构,土压平衡盾构,泥水平衡盾构,机械开挖盾构,手掘式盾构,（1）土压平衡盾构,土压平衡盾构,定义：土压平衡式盾构机用开挖出的土料作为支撑开挖面 稳定的介质， 适用条件：土料具有良好的塑性变形，软稠度，内摩擦角小及渗透率小。 由于一般土壤不能完全满足这些特性，所以要进行改良。改良的方法通常为：加水，膨润土，粘土，聚合物和泡沫等， 根据土质情况选用。通过这些改良措施，扩大了土压平衡式盾构机的应用范围。,土压平衡式盾构,土压平衡盾构,土压平衡

9、盾构是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。它又可细分为削土加压盾构、加泥土压盾构和复合土压盾构。,4号线施工地面泡沫,地铁十号线施工地面泡沫,土压平衡式盾构,土压平衡式盾构机的主要部件土压平衡盾构机的基本装置是切削刀盘，开挖室以及螺旋输送机等。,1切削刀盘 切割开挖面上的土壤和在开挖室内搅拌使之变成可塑的泥土浆。切削刀盘前面一般布置有添加土壤改良剂料的灌注口，对开挖面上的土壤进行改良处理。切削刀盘盘面有封闭

10、式和敞开式两种。 封闭式切削刀盘是用于开挖面不稳定的土层类型，这样可以避免在开挖面有大量的土壤松动。 缺点：是在开挖面上支撑压力的分布不均匀。承压隔板上测得的土压值不一定就是真实值，它还和刀盘的位置和转向有关。敞开式切削刀盘（敞开式星形设计），一般不会发生阻塞，此时开挖面支撑压力分布均匀且送到螺旋输送机上的土料流动稳定。 缺点：是由于缺乏机械支撑，进入压缩空气下的开挖室的危险较大。此外，长时间运行时，在覆土浅时易造成沉降，稳定性和刀盘的强度降低。,土压平衡式盾构,2开挖室（密封舱） 切削刀盘与后面的承压隔板之间所形成的一个空间。 用于存储被刀盘削切下来的土体，并加以搅拌使其成为不透水的，具有适

11、当流动性的塑流体，使其能及时充满密封舱和螺旋输送机的全部空间，对开挖面进行封闭，以维持开挖面的稳定性，同时也便于将其排出。,土压平衡式盾构,3 螺旋输送机 功能：用来将密封舱内的塑流状土体排出盾构外，并在排土过程中，利用螺旋桨叶片与土体间的摩擦和土体阻塞所产生的压力损失，将螺旋输送机排出口的泥土压力降至一个大气压，使其不发生喷漏现象。 螺旋输送机的圆柱形壳体有一段是可以伸缩的。它伸到开挖室内部, 可以改善土料的供应。由于存在摩擦，在壳体内的土料不能旋转，只能作轴向移动。螺旋输送机的安装位置较低时更好用，因为土料是利用其自身重量压入螺旋输送机开口中的。当螺旋输送机位于中心时，必须将在开挖室下部的

12、土料向上压送以克服重力作用。若螺旋输送机位于更低的位置，使用压缩空气将开挖室内的土料向低位压送没什么问题，因此压缩空气气室的位置越高越好。,土压平衡式盾构,（2）复合型土压平衡盾构,复合式盾构机,（3）泥水加压盾构,泥水平衡盾构,泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，在机械式盾构的刀盘的后侧，其刀盘后面有一个密封隔板，把水、粘土及其添加剂混合制成的泥水，经输送管道压入泥水仓，待泥水充满整个泥水仓，并具有一定压力，形成泥水压力室，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。通过泥水的加压作用和压力保持开挖工作面的稳定。盾构推进时，旋转刀盘切削下

13、来的土砂经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地面泥水分离系统，将碴土、水分离后重新送回泥水仓，这就是泥水加压平衡式盾构法的主要特征。因为是泥水压力使掘削面稳定平衡的，故得名泥水加压平衡盾构，简称泥水盾构。,泥水盾构,67,泥浆制备与分离,废弃浆液的处理,68,六 盾构机选型的主要内容,盾构机基本类型的选择 土压盾构、泥水盾构 盾构刀盘与刀具的选择 幅条式刀盘、面板式刀盘 滚刀、切刀、先行刀、超挖刀 主要功能的配置 渣土改良、防沉淀冲刷 主要参数设计 扭矩、推力、排渣能力等等,69,环境因素：建构筑物、场地环境、工程投资 作为控制地层变形能力评判，泥水盾构优于土压盾构；但是由于泥水

14、处理系统的需要，工作场地要求大。 从工程投资角度考虑，一般泥水盾构施工的成本高于土压盾构的1520%；且泥水处理系统会造成噪音污染。,盾构选型的地质与环境适应性,70,选型的原则： “掘得进、排得出、稳得住、耐得久” 地质影响因素：软土地层、岩石地层 一般来说对于土层或淤泥质地层，选择土压平衡盾构；而富水砂层且环境敏感选择泥水盾构；对于岩石地层或复合地层选择土压盾构； 主要因素有：地层的渗透系数、岩土层的颗粒分布与组份、岩石的强度、岩石的RQD指标、地质构造。,盾构选型的地质与环境适应性,71,盾构及TBM是一种特殊的隧道专用设备，一般来讲它是根据某一具体工程 “量体裁衣”设计的大型隧道施工机

15、械，集机、电、液、气一体化，其灵活性较差，不具备通用性，因此在盾构与TBM使用和选择方面应当做到风险分析到位、科学论证充分。,七 盾构和TBM特性机及差异,72,高科技性 盾构涉及多学科、多理论，综合交叉； 主要专业：土木、机械、电气、液压、测量、环控等；,动画来源于“863”计划项目,73,小型盾构约2000万元， 中型盾构约4500万元，TBM约1.2亿元 大型盾构约1.4亿元，TBM约23亿元 超大型盾构约3亿多元。,高投入性,八 盾构施工技术,1、 施工工艺流程,盾构工作井,竖井施工,在盾构法隧道的起始端和终端各建一个工作井； 盾构在起始端工作井内安装就位； 依靠盾构千斤顶推力（作用在

16、新拼装好的衬砌和工作井后壁上）将盾构从起始工作井的壁墙开孔处推出； 盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片；,盾构法施工步骤,及时地向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环的位置； 盾构进入终端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。,盾构法施工步骤,刀盘吊运,(1)端头加固,为了确保盾构始发和到达时施工安全，确保地层稳定，以防端头地层发生坍塌或涌漏水等意外情况，根据各始发和到达端头工程地质、水文地质和端头结构等综合分析与评价，决定是否对洞门端头地层进行加固处理。端头加固有高压旋喷桩、搅拌桩、静压注浆等多种形式。,2、施工工艺,(2)洞门破除,始发

17、前将车站洞门部位的端头围护桩进行凿除，采用油炮+人工施工作方式进行凿除，先沿洞四周凿除采用油炮A部分，再用人工持风镐凿除B部分。凿除时围护桩内层钢筋先不割除，待盾构进洞或出洞时再迅速割除。,2、施工工艺介绍,盾构进洞,(3)始发设施的安装,始发托架的安装,1)始发托架安装 洞门凿除完成之后，依据隧道设计轴线定出盾构始发姿态的空间位置，然后反推出始发台的空间位置。由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩。所以在盾构始发之前，先对始发台两侧进行加固。,2)反力架安装 在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。由于反力架为盾构始发时提供反推力，在安装反力架时，反力架

18、端面与始发台水平轴垂直，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持平行。安装时反力架与盾构始发井结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度 。,3)洞门密封及止水装置的安装 洞口密封采用右图所示的折叶式密封压板。其施工分两步进行施工，第一步在始发端墙施工过程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作。在埋设过程中预埋件与端墙结构钢筋连接在一起。第二步在盾构正式始发之前，清理完洞口的碴土后及时安装洞口密封压板及橡胶帘布板。,(4)负环管片安装 按设计要求经精确测量定位后，组装反力架和负环管片，为盾构推进提供后座反力。反力架和负环管片的布置，靠近反力架的一环为基准环，基准环为钢管片，其余负环管片为与隧道

19、管片相同的混凝土管片。为利于洞门施工，0环伸入洞内0.40.8m，在洞门施工时再将这环管片凿除，负环管片组装采用错缝拼装 。,负管片安装,工作井施工,井下安装盾构（始发井）,盾构推进进洞（接收井）,（5）盾构掘进,1)试验段（始发段）掘进:盾构始发井始发，始发掘进长度为80100米定义为试验段掘进。 盾构机与后续台车的长度（80m）； 始发井内洞口处布置双线道岔所需长度； 管片与土体之间的摩擦力足以支撑盾构机的正常掘进； 的准确性。,（5）盾构掘进,2)盾构正常段掘进:盾构机正常掘进范围为除初始掘进80m和、到达掘进50m外的长度。盾构机在完成试验段掘进后，对始发设施进行必要的调整，为正常掘进

20、准备条件，调整工作包括：拆除负环管片、始发基座和反力架；在站内铺设双线轨道；其他各种管线的延伸和连接。 盾构机正常掘进段根据隧道穿过不同的地层情况，选定不同的盾构机掘进模式如下： A、类围岩及地表有建筑物的地段：地层自稳性较差，盾构机切削土体以刮刀为主，采用土压平衡模式掘进。刀盘紧贴开挖面，土仓所设压力与开挖面水土压力相平衡，严格控制出土量。 B、类围岩：岩石组织结构已大部分破坏，风化裂隙发育，岩体破碎，遇水易崩解，地层有一定的自稳性，采用半敞开掘进模式掘进，在土仓内注入高压空气，以稳定掌子面土体和排水，并向开挖面注入泡沫等改良剂，改良切削土体的和易性和流塑性，防止在刀盘上和土仓内形成泥饼。

21、C、 、类围岩：地层岩石组织结构部分破坏，岩质坚硬，地层稳定性较好，采用敞开掘进模式掘进，向掌子面注入泡沫或水，减少对滚刀的磨损。,客观上在同一施工区间地层变化也比较突然，上下不均、球状风化体、孤石等不良地质经常存在，给盾构的施工组织管理和掘进技术带来很大难度，在施工中需要采用较多的辅助工法并且经常调整掘进参数甚至转换掘进模式以适应变化的地层。 掘进参数是指：土仓压力、刀盘推力及扭矩、刀盘转速、螺旋机转速等一些通过盾构机操作或PLC设置达到正常掘进保证施工安全的技术指标。,盾构机的掘进参数,土仓压力：是土压平衡或泥水平衡掘进中最能体现掌子面稳定状况的一项操作指标，是利用刀盘的一系列操作（推力、

22、转速及贯入度等）与螺旋输送机的转速合理匹配来完成的一种动态的平衡。其数据是通过土仓壁上的土压传感器采集反馈的。一般以最上方的传感器数据作为控制指标，在实际土压平衡模式操作过程中，土仓压力设置宜略高于掌子面的水土压力（理论计算值）。,刀盘推力：是所有推进千斤顶推力的总和，通过千斤顶的工作油压以及推进速度旋钮来控制，但主要以前者控制为主。除了推力本身以外，在操作面板上能体现刀盘推力大小是否适当的指标有：贯入度、扭矩，甚至推进速度在一定程度上也能反映推力的合理性。 刀盘扭矩：取决于主轴承直径大小，在5号线使用的海瑞克6250复合盾构机主轴承直径2.6m，工作扭矩450t.m，最大脱困扭矩540t.m

23、。在PLC显示屏上体现扭矩指标的参数有扭矩和刀盘工作油压，而且后者是最能体现刀盘的旋转工况。,刀盘转速与刀具的贯入度：是造成掌子面土体乃至更大范围土体扰动的最直接的参数。另外，在岩层中掘进时，也是及时调整掘进参数的有效依据。 另外，还要指出的是：由于土压平衡模式实际上是一种通过螺旋机的旋转出土形成的动态平衡，所以在实际操作作程中螺旋机的转速和压力也要引起足够重视，同时在掘进过程中需要根据具体的监测情况进行调整的还有同步注浆量和注浆压力。,盾构机掘进操作,管片洞内运输,管片拼装,（5）盾构掘进,3)到达段掘进:在盾构机距离端头墙50m时，即进入到达掘进阶段，在此阶段，增加测量次数，不断校准盾构机

24、掘进方向，确保盾构机掘进方向的准确性。盾构到达时由于正面土体压力降低，千斤顶推力逐渐减小及盾尾密封刷与管片之间的摩擦，将管片带动使管片之间的纵缝变大。为保证已安装的管片环与环之间连接紧密，盾构机到达掘进阶段时，及时紧固螺栓，并在管片环间加型钢将管片拉紧，用角钢固定。,南京地铁三号线施工影响颐和南园小区,南京地铁三号线施工影响颐和南园小区,南京地铁三号线施工影响颐和南园小区,南京地铁三号线施工影响颐和南园小区,南京地铁三号线施工影响颐和南园小区,(6)管片安装 1）管片在预制工厂通过质检后，由专门的平板运输车将其运输至施工现场临时存放，在施工现场场地粘贴三元乙丙防水橡胶条并编号。管片由龙门吊吊入

25、井下。洞内采用二节专用平车运输管片，每节平车可装运3片。安装采用能够左右旋转220全自动安装机。拼装形式采用错缝拼装，当盾构向前推进一环管片长度1.5m时，即可安装一环管片。管片安装前先进行防水处理，并将管片、连接件备齐，盾尾杂物清理干净，检查管片拼装机的举重臂等设备运转正常后方可进行管片安装。管片安装顺序先就位底部管片，再自下而上左右交叉安装，每环相邻管片控制环面平整度和封口尺寸，最后插入封顶管片成环。 2）管片拼装可采用错缝及通缝拼装，由于错缝比通缝拼装最大正、负弯矩增加，对应的轴力则减少，单点变形量错缝比通缝拼装减少。而错缝拼装由于纵向接头引起衬砌圆环的咬合作用，刚度增强而产生的变形被相

26、邻管片约束，内力加大，空间刚度加大，衬砌圆环变形量减小，对隧道防水有利。管片拼装采用先纵后环法，错缝安装管片，错缝方式见下图 ：,高精度钢筋 混凝土管片,管片堆放及 防水条、衬垫,管片与管片之间可以采用螺栓连接或无螺栓连接形式。,5 管片的拼装,螺栓连接,无螺栓连接,管片吊运下井,管片水平运输,管片试压实验,管片试拼装,隧道拼装作业,冷冻超前注浆,2号线轨道隆起,卵砾石开挖面,(2)同步注浆和壁后注浆设备,充填盾尾空隙的方法: 1) 同步注浆:在盾构尾部外壳上设26根同步 注浆管,在盾构推进的同时进行注浆充填空隙 2) 壁后注浆:在管片上留有注浆孔,随时可进行壁后 注浆,盾尾建筑空隙 = 盾构

27、外径 - 隧道外径,同步注浆,二次注浆示意图,注浆顺序,盾尾同步注浆管和壁后注浆孔示意图,注浆设备： 压浆可用往复活塞泵、单轴螺杆泵等。 注浆泵、储浆泵等均放在盾构后车架。,盾构后车架上的注浆设备,成昆线,成昆线,成昆线,成昆线,成昆线,成昆线,成昆线,成昆线,成昆线,成昆线,成昆线,成昆线,3、 盾构掘进施工的竖井和配套设备,(1)盾构掘进施工的竖井 始发工作井: 满足盾构掘进机安装和出洞施工的要求 接收工作井: 盾构隧道掘进完成后进入接收井,满足盾 构拆卸或转场吊装移位的工作空间要求 竖井施工方法: 沉井法、地下连续墙围护、钢板桩围护。,托架施工,盾构出洞中,盾构出洞中,盾构机出仓,盾构机

28、出洞,出洞中,安全出洞,盾构机下线仪式,盾构出洞,31路公交大行宫站,南京31路公交车沉陷,公交车沉陷处理现场,红楼梦第八回中这样写道:“转过花幛，则见青溪前阻，众人诧异:这股水又是从何而来？贾珍遥指道:原从那闸起流至那洞口，从东北山坳里引到那村庄里，又开一道岔口，引到西南上，共总流到这里，仍旧合在一起，从那墙下出去。,防水环节,(2)同步注浆和壁后注浆设备,充填盾尾空隙的方法: 1) 同步注浆:在盾构尾部外壳上设26根同步 注浆管,在盾构推进的同时进行注浆充填空隙 2) 壁后注浆:在管片上留有注浆孔,随时可进行壁后 注浆,盾尾建筑空隙 = 盾构外径 - 隧道外径,同步注浆,二次注浆示意图,注

29、浆顺序,盾尾同步注浆管和壁后注浆孔示意图,注浆材料（应根据施工环境、地层条件选择，并进行配方试验和泵压试验）：,1) 单液惰性浆液：由砂、粉煤灰、膨润土 组成。 2) 单液结硬性浆液：由水泥、砂、粉煤灰、 膨润土组成。 3) 双液结硬性浆液：由水泥、砂、粉煤灰、 水玻璃组成。,注浆设备： 压浆可用往复活塞泵、单轴螺杆泵等。 注浆泵、储浆泵等均放在盾构后车架。,盾构后车架上的注浆设备,(3) 隧道衬砌,1)衬砌构造(圆形隧道管片拼装图),管片拼装图,二次衬砌的实例,南京1号线南延线,167,掘得进 排得出 稳得住 耐得久,九 盾构施工“四得”关键技术,168,滚刀破岩原理图,刀具与破岩方式,1

30、“掘得进”的技术关键,切刀破岩模型图,刀盘,刀盘,刀盘,滚刀和切刀,切刀,174,刀具与破岩方式,175,刀具的布置,176,工程案例 广州地铁四号线某区间工程,“掘得进”的技术关键,177,刀具更换技术,“掘得进”的技术关键,带压换刀技术,常压换刀技术,178,特殊地层的探测与预报 利用RTK（RealTime Kinematic)系统，采取高频高密度地震波，密点距多道多次CDP（共反射点）叠加技术进行物探，确定基岩顶面或孤石，并在条件许可下进行钻探验证。,“掘得进”的技术关键,179,物探结果,掘得进”的技术关键,180,沉积效应泥饼,2 “排得出”的技术关键,技术对策 泡沫剂,181,离

31、散效应喷涌,2 “排得出”的技术关键,技术对策 高分子聚合物 添加膨润土或泥土,182,泥水盾构滞排效应 降低掘进效率 二次磨耗,3 “排得出”的技术关键,卵石地层的工作面,岩石地层排泥管进口的堵塞,183,泥水盾构环流系统,3 “排得出”的技术关键,悬浮液理论的适用性,184,泥浆制备与分离,3 “排得出”的技术关键,废弃浆液的处理,185,工作面的稳定,3“稳得住”的技术关键,186,平衡压力的问题,(kpa),3“稳得住”的技术关键,187,进出洞的稳定,3 “稳得住”的关键技术,土仓压力：是土压平衡或泥水平衡掘进中最能体现掌子面稳定状况的一项操作指标，是利用刀盘的一系列操作（推力、转速

32、及贯入度等）与螺旋输送机的转速合理匹配来完成的一种动态的平衡。其数据是通过土仓壁上的土压传感器采集反馈的。一般以最上方的传感器数据作为控制指标，在实际土压平衡模式操作过程中，土仓压力设置宜略高于掌子面的水土压力（理论计算值）。,189,同步注浆,3 “稳得住”的技术关键,190,二次注浆 通过多个工程的试验，在标贯击数N6的软土地层中，及时进行二次注浆可以大大减少地层沉降。,3“稳得住”的技术关键,191,方向控制问题,3 稳得住”的技术关键,动画来源于“863”计划项目,192,管片结构,4 “耐得久”的技术关键,设计荷载的取值问题 周边抗力失衡的问题 强度高、变形小,配筋量与厚度的比较：普

33、遍厚5cm;配筋量80-120kgm3，国内为140-180kgm3 。,193,管片环向接缝应力,4 “耐得久”的技术关键,194,管片内外钢筋受力,5 “耐得久”的技术关键,换算钢筋最大应力仅为38.6MPa。,195,接缝的防水材料与变形的适应性,5 “耐得久”的技术关键,九 盾构法“四得”技术关键,软硬不均地层 孤石地层 卵砾石地层,1 几种特殊的地层,十 当前盾构的主要难题与对策,软硬不均地层,孤石地层,卵砾石地层,盾构负载变化频繁 刀具磨损大、更换难 施工效率很低,2 软硬不均地层的问题,动画来源于“863”计划项目,强度差异大，破碎困难 孤石漂移，刀具破损 排渣困难，易堵塞,3

34、孤石地层的主要问题,刀具磨耗速度快 强胶结时易损刀盘 排渣难度大,4 卵砾石地层的问题,预处理技术 人工清除（钻爆法施工） 洞内弱化处理（超前钻蜂窝孔） 地面破碎处理（地面冲孔、爆破） 直接掘进 重型滚刀破岩 带压更换刀具,5 软硬不均地层的处理方法,预处理技术 人工清除（竖井清除） 洞内处理（爆破或胀裂） 地面处理（冲消或爆破） 直接掘进 大刀具、全覆盖 人工进仓搬运,6 孤石的处理方法,孤石爆破示意图,主要技术措施 加大刀盘开口率 采用耐磨撕裂刀切割 采用带式螺旋输送机 采用针对性的冲浮设计,7 卵砾石地层的处理方法,隧道的二次衬砌,盾构隧道施工时，在盾尾内组装的管片或现浇的混凝土叫一次衬砌，而把其后施工的衬砌称二次衬砌或内衬。二次衬砌多用于管片补强、防蚀、防渗、矫正中心线偏离、防震、使内表面光洁和隧道内部装饰等。根据隧道使用要求，可分成：浇筑底板混凝土，浇筑120下拱混凝土，浇筑240下拱混凝土和浇筑360全内衬混凝土四种形式 。,(3) 隧道衬砌,1)衬砌构造(圆形隧道管片拼装图),管片拼装图,二次衬砌的实例,A.铸铁管片 B.钢管片 C.钢筋混凝土管片(RC管片) D.复合管片,2)