第四讲 盾构TBM施工方法.ppt

1、第四讲 盾构/TBM法隧道施工方法,主要内容,与传统盾构法相关的主要参数及问题 与TBM法相关的主要参数及问题 Mixed Face 的相关参数及问题 其它问题,0 前言 盾构 Shield Driving( Open, EPB, Slurry) TBM Tunnel Boring Machine (Shielded) 顶管 Pipe Jacking 当前的趋势：盾构和TBM越来越密切结合，特别 是城市地下工程的大力发展，导致Mixed Face 和 Mixshield 的出现已经成为不可避免！顶管工程的最 大直径和最大尺寸问题也已经多次提到议事日程！,盾构 Shield Driving( O

2、pen, EPB, Slurry) 1.1 就盾构而言,不论是敞开式, 土压平衡式还是泥水平衡式 盾构, Shielding 是不可或缺的！Segment Lining 是必须的 1.2 敞开式盾构易于发展异型盾构，而土压平衡式和泥水平 衡式盾构可以发展似圆异型盾构 1.3 异型盾构能够发挥其特性，从而满足各种不同功能的要求 1.4 异型盾构多发源于日本，我国上海已经成功应用 1.5 Smart Solution Project in Kuala Lumpur / Malaysia 是用 圆形盾构解决隧道多功能问题的成功途径！ 1.6 EPB 1.8.2 土体的粘稠度指标Ic (包括土体的液限

3、,塑限等); 1.8.3 渗透系数（实际中应考虑地下水的情况） 1.8.4 弃土容重,1.9 参数探讨 土体的颗粒级配, 渗透系数和弃土容重是我们已有的岩土工程勘察报告中比较容易获得的数据, 且易于理解和使用; 土体的粘稠度指标Ic (包括土体的液限,塑限等)的基本概念如下: Ic = 1-IL IL = (W-WL) / (WL-WP) IP = WL-WP Ic Consistency Index 粘稠度指数 IL - Liquidation Index液性指数 IP Plasticity Index 塑性指数,( IC 1),( 1 IC 0.75),( 0.75 IC 0.25),(

4、0.25 IC 0),( IC 0),Ic 粘稠度指数与和IL - 液性指数与土体状态之间的关系,土体的含水量界限图,2 . TBM Tunnel Boring Machine,2.1 岩石的基本构成： 火成岩Igneous Rocks 沉积岩Sedimentary Rocks 变质岩Metamorphic Rocks,岩石与矿物地层结构,三种岩石的相互转换示意图,火成岩,沉积物,沉积岩,变质岩,岩浆,2.2 常见火成岩的分类,酸性的,中性的,碱性的,超碱性的,深成的,半深成的,火山的,2.3 常见的沉积岩分类,砾质的,砂质的,钙质的,粘土质的,铁质的,2.4 常见的变质岩分类,角闪岩,石英岩

5、,大理岩,片麻岩,板岩,千枚岩,片岩,长英片麻岩,2.5 岩体的不连续性,节理(裂隙)化岩体,岩土工程解译,节理面,原岩石,2.6 岩石的基本力学特性指标 Strength Resistance to (bulk) failure under elementary stresses such as compression, tension or shear - Effect of confining pressure, temperature， strain rate, pore- liquid pressure, specmen size, etc. on strength properti

6、es. 强度单位应力（压缩，拉伸或剪切）作用下岩石抵抗破坏的能力 围压，温度，应变速率，空隙液体压力，试件尺寸等影响强度特性 Deformability Resistance to change of shape or volume 变形特性岩石抵抗形状或体积改变的特性 Hardness Resistance to a local (surface) failure by indentation or scratching 硬度岩石抵抗由于压入或刮入而带来的局部（表面）破坏的特性 Fracture toughness Resistance to fracture propagation 断裂粗

7、糟度岩石抵抗裂缝扩展的特性,Coefficient of friction Resistance to sliding of two bodies with planar surface in in contact 摩擦系数紧密接触的两岩石面间抵抗滑动的能力 Crushability and millability Resistance to comminution (reduction of a substance to a power) “Extractability” Resistance to fragmentation and disruption by different extr

8、action processes such as rock cuttability, drillability, balstability of blast-rock and pumpability of cuttings under certain “idealized” or standard operating conditions. 岩石抵抗破碎或扰动的能力： Abrasivity Ability of rock to induce wear on mechanical tools and aparatus 岩石抵抗机械工具或设备侵入的能力 Boreability The value

9、of TBM penetration rate divided by force on single disc 隧道的可开挖性TBM的惯入度（mm)与单个滚刀上所受的平均力（吨）的比值,2.7 岩体可开挖性的量化 Rock mass cuttability and drillability is, in its simplest form, defined as a factor proportional to net cutting or net penetration rates; Or more precisely, definition for rock cuttability is

10、rock resistance to tool indentation for an unit depth of cut, such as the critical normal force Fn in roller-disk cutting.,2.8 岩石的磨损性能刀具寿命 Rock Abracivity Tool service life,螺旋输送机 的磨损,单刀磨损,单平台磨损,多平台磨损,刮刀磨损情况,双刀磨损情况,岩石切削工具的磨损过程,三种不同结构的岩体造成的冲击对刀具有重要影响,材料磨损破坏的四种基本模式,刀具磨损速率随材料硬度比的变化曲线,刀具速度与磨损速率的关系曲线,2.9

11、岩石的磨损指标CAI (CERCHAR Abracivity Index),典型岩石的CAI值,描述岩石磨损性能的其它参数与CAI值之间的关系,CAI Versus UCS Curve,一些岩石的相关参数统计资料,2.10 TBM隧道中重要的岩石参数 UCS Unconfined Compressive Strength: 单轴抗压强度 TS Tensile Strength: 抗拉强度 CAI CERCHAR Abracivity Index: CERCHAR磨损指数 Contents of abrasive minerals:磨损矿物的含量 2.11 岩体分类 RMR-Rock mass rating system RQD-Rock quality designation Q-system-Rock mass quality,3. 复合混合地层(Mixed Face)的相关参数及问题,3.1 复合地层的概念参见鞠世健先生的有关讲义， 但应注意以下问题： 隧道横断面复合及其形式； 隧道纵断面复合； 土和沙，砾石的符合（北京地铁问题）； 3.2 盾构TBM的推进速度的估算与折算 将在隧道的可掘性中讨论 3