机械法联络通道技术课件.pptx
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- 机械 联络 通道 技术 课件
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1、机械法联络通道技机械法联络通道技术术研发与应研发与应用用Apr 2020目录目录CONTENTS01项目背景项目背景02研究目标研究目标03研究成果研究成果04创新点创新点05示范工程示范工程06技术发展技术发展Research background项目背景项目背景01 项目背景项目背景地下空间趋势地下空间趋势发展趋势发展趋势城市地面空间资源日益匮乏, 地下空间开发以填补、实现 城市功能需求已成共识。目前,地下空间开发逐步发 展为空间化、网络化空间化、网络化地下交通干线地下市政管廊地下商业体地下停车场01 项目背景项目背景研究背景研究背景经经过过岩土岩土工工程程理理论论不断不断完完善善、地地基
2、加基加固固改良技改良技术术不断不断进进步以步以及及掘掘进机进机制制造技造技术术的的不断不断发发展,形展,形式、式、功功能能 各异的施工工各异的施工工艺艺和隧和隧道道掘进装掘进装备备不不断断涌涌现现,使微,使微扰扰动动形形式式实实现地下现地下各各类类空空间间开开发成为发成为了了可可能能。地层变形计算理论地层变形计算理论地下结构计算理论地下结构计算理论微扰动加固微扰动加固MJS加固加固矩形顶管机矩形顶管机类矩形盾构类矩形盾构“阳明号阳明号”01 项目背景项目背景研究背景研究背景地铁隧道联络通道及风地铁隧道联络通道及风井井为实现地下空间网络为实现地下空间网络互互通通, 需要建设大量需要建设大量T接隧
3、接隧道道: 地铁、公路区间联络通道地铁、公路区间联络通道 地铁出入口及风井地铁出入口及风井市政管廊检修井市政管廊检修井长隧道中间风井长隧道中间风井 水务隧道水务隧道连接线连接线该该类类连接工程现多以连接工程现多以矿矿山山 法施工为主。法施工为主。综合管廊出线井综合管廊出线井公路隧道联络通道公路隧道联络通道深隧排水通道深隧排水通道01 项目背景项目背景联络通道工艺现状联络通道工艺现状常常 规规 结结 构构 形形 式式常常 规规 施施 工工 方方 法法传统施工工艺现状传统施工工艺现状目前联络通道普遍采用矿山法开 挖,通过冷冻法、地面加固等工 法对开挖范围进行加固。矿山法开挖工艺矿山法开挖工艺01
4、项目背景项目背景联络通道工艺现状联络通道工艺现状联络通道冻结加固联络通道冻结加固+矿山法施工矿山法施工董家渡联络通道事故董家渡联络通道事故2003年7月1日,上海轨道交通4号线在联络通道施工过程中发生管涌坍 塌事故,大量泥沙、水涌入旁通道,引起隧道结构及周边建构筑物破坏安全隐患安全隐患冷冻效果受多因素影响,效果难以冷冻效果受多因素影响,效果难以控控制;采用矿制;采用矿山山法施工,法施工, 开挖面存在安全隐患。开挖面存在安全隐患。 质量质量隐患隐患施工期长施工期长01 项目背景项目背景联络通道工艺现状联络通道工艺现状采用盾构法等全机械工艺取代矿山采用盾构法等全机械工艺取代矿山暗暗挖,是地下挖,是
5、地下隧隧道工艺发展道工艺发展的的趋势;全机趋势;全机械械法联法联络络 通道同样如此,国内外已有研发和通道同样如此,国内外已有研发和工工程案例,程案例,可可大大幅提升掘进幅提升掘进效效率率。顶管法顶管法盾构法盾构法施工方法施工方法工程案例工程案例德国汉堡第四易北 河救援通道墨 西 哥 Emisor Oriente污水隧道联 络通道香港屯门至赤鱲角连 上海二号线陆家嘴至上海二号线陆家嘴至接线联络通道东昌路区间东昌路区间穿越地层穿越地层云母、砂、淤泥 粘土、泥灰砂,粘土花岗岩、沉积岩 砂砾层灰色黏土、灰色粉质灰色黏土、灰色粉质 黏土黏土南京地铁南京地铁1号线珠江号线珠江 日本大阪御筋堂综合路站路站新
6、街口站新街口站管廊粉质粘土粉质粘土砂土、黏土加固情况加固情况/未加固外侧土体注浆加固外侧土体注浆加固进出洞口、后座衬砌进出洞口、后座衬砌 顶管出洞口、后顶进顶管出洞口、后顶进衬砌环外侧土体注浆衬砌环外侧土体注浆 加固加固/功效功效/11天掘进103m20天14天完成天完成12.76m国内外全机械法联络通道装备研发国内外全机械法联络通道装备研发及及工程实践统计工程实践统计01 项目背景项目背景联络通道工艺现状联络通道工艺现状010203地质条件地质条件德国汉堡第四易北河救援通道,墨西哥Emisor Oriente污 水隧道联络通道、日本大阪御筋堂,相比地层条件好,与 宁波地层具有明显的差异 施工
7、工艺差异施工工艺差异上海二号线陆家嘴至东昌路区间、南京地铁1号线珠江路站新街口站,地层软弱但进行了加固处理,无法达到降低造 价的目的; 施工空间差异施工空间差异香港屯门至赤鱲角连接线联络通道,为公路隧道具有较大 的施工空间。既有机械法联络既有机械法联络 通道施工工通道施工工艺艺均均 无法完全解决传无法完全解决传 统工艺在软土地统工艺在软土地 层施工中存在的层施工中存在的 不不足足,但具有一,但具有一 定的借鉴价值。定的借鉴价值。01 项目背景项目背景联络通道工艺现状联络通道工艺现状借鉴既有施工案例提出借鉴既有施工案例提出了了T 接法接法联络通道施工联络通道施工新设新设想想基本特点基本特点全封全
8、封闭闭:套箱始发、接收,实现 施工过程全封闭,提高安全性; 微加微加固固:采用可切削洞门和特殊 结构设计,现实微加固施工; 强支强支护护:采用机械化支撑体系, 确保施工全过程结构安全。集约集约化化:实现狭小空间全全机械 化施工严密封微加固可切削强支护T接技术在联络通道通道应用概接技术在联络通道通道应用概念念图图Research targets研究目标研究目标02 研究目标研究目标 研制满足既有研制满足既有城城市地市地 铁隧道狭小空铁隧道狭小空间间内内快快 速施工、地层速施工、地层微微加固加固 条件下施工要条件下施工要求求,兼,兼 具具盾构、顶管盾构、顶管模模式的式的 掘进机掘进机整机及整机及辅
9、辅助后助后 配套装备配套装备;结构设计结构设计 设计包含联络设计包含联络通通道管道管片片、主隧、主隧 道特殊管片、道特殊管片、T型型接接头、防水头、防水 体系的机械法体系的机械法联联络通络通道道结结构构体体 系系. 揭示结构从施揭示结构从施工工到运到运营营全过程全过程 受荷响应特征受荷响应特征并并提出提出计计算算方方法法 形成机械法联形成机械法联络络通道通道设设计计标标准准01装备研发装备研发0202 研究目标研究目标 揭示机械法联揭示机械法联络络通道通道施施工工 全过程全过程主隧道主隧道变变形规形规律律及及 环境影响规律环境影响规律 提出联络通道提出联络通道施施工工综综合合控控 制理论制理论
10、 建立集建立集掘进、掘进、拼拼装、装、注注浆浆 等的施工技术等的施工技术体体系。系。工程示范工程示范 针对宁波地质针对宁波地质、水文水文和和环境特环境特 点,完成点,完成盾构盾构法法和顶和顶管管法法掘掘进进 联络通道联络通道工程工程示示范范。03施工技术施工技术04为为机械法联络通道技术机械法联络通道技术在城市轨道在城市轨道交交通中的推广通中的推广应应用用 提供理论支撑提供理论支撑Research achievements研究成果研究成果03 研究成果研究成果前期研究成前期研究成果果内置式泵房通过通过空间集约化空间集约化的的集水池设计集水池设计和和高高性性能水泵选型能水泵选型,在在隧道道床范围
11、内隧道道床范围内实现实现满足消防规范满足消防规范要要求求的的区区间泵房间泵房设设置,宁波轨道交通交通开展了专项置,宁波轨道交通交通开展了专项研研究和试验,究和试验,目目前前 该设计已经在该设计已经在3号号线线及后续线路中全面及后续线路中全面应应用。用。区间泵房设计规范要求区间泵房设计规范要求1、区间隧道消防用水量计算原则、区间隧道消防用水量计算原则地铁设计规范地铁设计规范28.3.3-地下区间隧道消火栓给水用水量应为10L/s。消防给水及消火栓系统技术规范表消防给水及消火栓系统技术规范表3.6.2-地下建筑、地铁车站火灾延续时间2.0h。 综上:地下区间隧道消防用水量为36m/h。2、泵的选用
12、原则、泵的选用原则地铁设计规范地铁设计规范14.3.5-区间排水泵站应设两台排水泵,平时应一台工作,必要时应两台同时工作;排水泵的总排水 能力,应按消防时的排水量和结构渗漏水量之和确定。地铁设计规范14.3.5条文说明-为保证区间隧道事故初期结构渗漏水带来的危害,位于水域下的区间排水泵站可采 用两台排水泵,但应加大每台排水泵的排水能力,使得两台排水泵的总排水能力达到三台排水泵的排水要求。3、区间泵站集水池有效容积计算原则、区间泵站集水池有效容积计算原则地铁设计规范14.3.6-区间排水泵站的集水池有效容积不应小不应小于于最大一台排水泵15min20min的出水量。地铁设计规范14.3.6-排水
13、泵为自动控制启动时,水泵每小时启动次数不宜超过6次。集水池容积、泵的选用等设计均需满足相关规集水池容积、泵的选用等设计均需满足相关规范范要求要求03 研究成果研究成果前期研究成前期研究成果果内置式泵房综上可知:综上可知:1、地下地下区区间隧道间隧道消消防用水量防用水量为为36m/h2、水泵水泵数量数量越越多,所多,所需需集集水水池有池有效效容容 积积越越小小,干干管管流流速速越越小小,单单台台泵泵将将废废 水水排排入入车车站站的时间也越长。的时间也越长。3、由于由于管路管路特特性曲线性曲线存存在在一一定坡定坡度度, 并并联联的的水水泵泵台台数数越越多多,对对总总流流量量的的提提 升升贡贡献献越
14、越小小。泵选用台数泵选用台数单台泵流量(单台泵流量(m/h)所需有效容积所需有效容积干管流速干管流速(m/s)2205.00.463153.80.344102.50.235102.50.23水泵选型水泵选型设设计计:水泵数量和流量确定03 研究成果研究成果前期研究成前期研究成果果内置式泵房综上,区间内置废水泵房应选用综上,区间内置废水泵房应选用2台台20 m /h潜污泵。潜污泵。内置式泵剖面布置图03 研究成果研究成果前期研究成前期研究成果果内置式泵房内置泵房设计内置泵房设计:1、“道防分离”:联络通道与泵房分离,可调整 联络通道位置。2、泵房设置于现浇道床中,尺寸14.4*0.6*0.8m3
15、、为提高泵房有效容积,在水泵位置设置特殊管 片(钢结构);4、采用高性能水泵。03 研究成果研究成果结构设计研究结构设计研究主隧道特殊主隧道特殊 管片设计研管片设计研 究究通道管片及通道管片及 管节设计管节设计T型接头设型接头设 计研究计研究足尺接缝及整环试验足尺接缝及整环试验机械法联络通道结构设机械法联络通道结构设计计研究思路研究思路机械法联络通道结构设计关键技机械法联络通道结构设计关键技术术防水试验研防水试验研 究究全环境试验研究全环境试验研究03 研究成果研究成果结构设计研究结构设计研究联络通道结构联络通道结构建筑限界建筑限界设设计计研究研究 断面综合考虑设备可切削性能可切削性能和空空间
16、间利用率利用率,目前采用的圆形圆形断断面面。 人员疏散通行净空为2000mm(高)1400mm(宽); 盾构法通道内径确定为2650mm。03 研究成果研究成果结构设计研究结构设计研究主隧道主隧道特殊管片特殊管片设计设计 主隧道特殊管片结构形式、拼装方式进行设计研究 主隧道特殊管片施工全过程及长期运营状态受力、变形特性研究 复合管片可切削混凝土、螺栓(临时承载性、可切削性) 环宽:1.5m、管片厚度:350mm,外径:6.2m 三环特殊环采用半通缝半通缝形式,统一在标准块设置 可切削特殊管片(钢混复合结构钢混复合结构)特殊衬砌环设计特殊衬砌环设计03 研究成果研究成果结构设计研究结构设计研究主
17、隧道主隧道特殊管片特殊管片设计设计待切削区域待切削区域弯螺栓手孔弯螺栓手孔玻璃纤维筋玻璃纤维筋钢砼分界面开孔钢砼分界面开孔03 研究成果研究成果结构设计研究结构设计研究联络通道管片及管节设联络通道管片及管节设计计联络通道管片结构及管节设计研究联络通道管节快速接头设计研究进出洞特殊钢管片及管节研究管片设计:管片设计:内径2650mm,外径3150mm,环宽0.55m,错缝拼装通用环 楔形量8.66mm分5块:1块封顶,2块邻接,2块标准管片结构设计管片结构设计管节设计管节设计:外径3260mm,厚度250mm,环宽 900mm,纵向采用插销式新型接头,每环10个, 设10个注浆孔和2个吊装孔(腰
18、部)03 研究成果研究成果结构设计研究结构设计研究T型接头受力模拟计算型接头受力模拟计算开展长期荷载下长期荷载下钢结 构焊缝强度及疲劳性能焊缝强度及疲劳性能 模拟计算。开展洞门接头混凝土洞门接头混凝土 环环梁结构梁结构在长期荷载下 的强度、刚度变化强度、刚度变化以及 疲疲劳性能劳性能。03 研究成果研究成果结构设计研究结构设计研究防水设计试验研究防水设计试验研究主隧道复合管片采用常常规规防防水设计。水设计。切削范围内特殊管片,切削面与管片接缝T字形接头 附近进行特殊设计,在径向设置遇遇水水膨膨胀胀止水止水胶胶。洞门接头处防水构造采用注浆+钢板封堵及后浇带防 水设计研究;联络通道管片联络通道管片
19、防水设计研究;洞门接洞门接头头处防水处防水注浆填充钢板封堵钢筋砼环 梁主隧道复合管片主隧道复合管片防水防水注浆填充套筒联络通道管片联络通道管片防水防水03 研究成果研究成果装备研发装备研发机械法联络通道装备研机械法联络通道装备研发发研究思研究思路路空间集约型模空间集约型模块块化化 盾构顶管一体盾构顶管一体化化装装 备集成备集成半自动拼半自动拼 装系统装系统物料运输物料运输 系统系统可切削刀盘可切削刀盘快速支快速支 撑体系撑体系联络通道装备关联络通道装备关 键技术体系键技术体系03 研究成果研究成果装备研发装备研发1.可切削刀盘设计可切削刀盘设计刀盘切削模型试验切削轨迹由中心向周边扩展切削轨迹由
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