市政工程管理与实务精品课件：27盾构法施工.ppt

1、盾构法施工 本目内容： 1. 盾构机选型要点 2.盾构施工条件与现场布置 3.盾构施工阶段划分及始发与接收施工技术 4.盾构掘进技术 5.盾构法施工地层变形控制措施,盾构机选型要点 一、盾构类型与适用条件 （一）盾构类型 （1）按开挖面是否封闭划分，可分为密闭式和敞开式两类。,按开挖面是否封闭分类,密闭式,敞开式,土压式(泥土加压式),泥水式,手掘式,半机械挖掘式,机械挖掘式,（2）按平衡开挖面土压与水压的原理不同，密闭式盾构又可分为土压式（常用泥土压式）和泥水式两种。 【补充】泥水式盾构的直径比土压式盾构大过江隧道直径大，多用泥水平衡盾构机；地铁隧道直径小，一般58m，多用土压平衡盾构机。,

2、盾构施工条件与现场布置 一、盾构法施工条件 （一）盾构与盾构法施工 （1）盾构是用来开挖土砂类围岩的隧道机械，由切口环、支撑环及盾尾三部分组成，也称盾构机。,（一）盾构与盾构法施工,（二）盾构法施工适用条件 （1）除硬岩外的相对均质的地质条件。 （2）隧道应有足够的埋深，覆土深度不宜小于1D（洞径）。隧道覆土太浅，盾构法施工难度较大；在水下修建隧道时，覆土太浅盾构施工安全风险较大。 （3）地面上必须有修建用于盾构进出洞和出土进料的工作井位置。,（4）隧道之间或隧道与其他建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m，竖直方向1.5m。 （5）从经济角度讲，连续的盾构施工长度

3、不宜小于300m。,二、盾构施工现场布置 （一）施工现场布置基本要求 （1）在施工用地范围内，对施工现场的道路交通、材料仓库、材料堆场、临时房屋、大型施工设备、集土（泥）坑、拌浆系统、临时水电管线、消防器材等做出合理的规划布置。 【技巧】 除集土（泥）坑、拌浆系统外，其它基本上是各专业通用的。 结合“施工管理”章中“施工现场平面布置”来掌握。,1.施工的现场平面布置 主要包括盾构工作井、工作井防雨棚及防淹墙、垂直运输设备、管片堆场、管片防水处理场、拌浆站、料具间及机修间、两回路的变配电间等设施以及进出通道等。,2.施工现场设置 （1）工作井施工需要采取降水措施时，应设相当规模的降水系统（水泵房

4、）。 （2）采用气压法盾构施工时，施工现场应设置空压机房，以供给足够的压缩空气。 （3）采用泥水平衡盾构施工时，施工现场应设置泥浆处理系统（中央控制室）、泥浆池。 （4）釆用土压平衡盾构施工时，应设置电机车电瓶充电间等设施。,盾构施工阶段划分及始发与接收施工技术 一、盾构施工阶段划分 1.始发（出洞）； 2.正常掘进； 3.接收（进洞）。,一、盾构施工阶段划分 1.始发（出洞） 始发是指盾构自始发工作井内盾构基座上开始 掘进，到完成初始掘进（通常50100m）止，亦可划分为：洞口土体加固段掘进、初始掘进两个阶段。,一、盾构施工阶段划分 1.始发（出洞） 始发是指盾构自始发工作井内盾构基座上开始

5、 掘进，到完成初始掘进（通常50100m）止，亦可划分为：洞口土体加固段掘进、初始掘进两个阶段。,3.接收（进洞） 接收是指自掘进距接收工作井一定距离（通常 50100m）到盾构落到接收工作井内接收基座上止，亦可划分为：到达掘进、接收两个阶段。,二、洞口土体加固技术 【注意】洞口土体加固应有专项方案。 （一）洞口土体加固必要性 （1）盾构从始发工作井进入地层前，首先应拆除盾构掘进开挖洞体范围内的工作井围护结构，以便将盾构推入土层开始掘进；盾构到达接收工作井前，亦应先拆除盾构掘进开挖洞体范围内的工作井围护结构，以便隧道贯通、盾构进入接收工作井。,（一）洞口土体加固必要性,（1）拆除洞口围护结构前

6、必须对洞口土体进行加固，通常在工作井施工过程中实施。 （2）在特定地质条件下（如富水软土地层），洞口围护结构可采用混凝土或纤维混凝土施作。盾构始发或接收施工时，可直接利用盾构刀具切除。,（二）洞口土体加固主要目的 （1）拆除工作井洞口围护结构时，确保洞口土体稳定，防止地下水流入； （2）盾构掘进通过加固区域时，防止盾构周围的地下水及土砂流入工作井； （3）拆除洞口围护结构及盾构掘进通过加固区域时，防止地层变形对施工影响范围内的地面建筑物及地下管线与构筑物等造成破坏。,（四）加固方法【2012选择题】 1.注浆法 （1）渗透注浆法：砂、卵石层； （2）挤密注浆法（或劈裂注浆法）：粉砂等土层。 2

7、.高压喷射搅拌法 3.冻结工法 对软弱地层或含地下水土层实施冻结，冻结的土体具有高强度和止水性，特别适用于软弱地层大断面盾构施工和地下水压高的场合。,三、盾构始发施工技术 （一）初始掘进长度的确定 决定初始掘进长度的两个因素：【2013选择题】 （1）衬砌（即管片）与周围地层的摩擦阻力； （2）后续台车长度。,（二）初始掘进长度的确定 始发结束后要拆除临时管片、临时支撑和反力 架，将后续台车移入隧道内，以便后续正常掘进。,（三）洞口土体加固段掘进技术要点 （1）盾构基座、反力架与管片上部轴向支撑的制作与安装要具备足够的刚度。 （2）安装盾构基座和反力架时，要确保盾构掘进方向符合隧道设计轴线。,

8、（3）由于临时管片（负环管片）的椭圆度直接影响盾构掘进时管片拼装精度，因此安装临时管片时，必须保证其椭圆度，并采取措施防止其受力后旋转、径向位移与开口部位（临时管片安装时通常不形成封闭环，在其上部预留运输通道）变形。,（4）拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果，必要时进行补注浆加固。 （5）盾构盾尾进入洞口后，将洞口密封与封闭环管片贴紧，以防止泥水与注浆浆液从洞门泄漏。,（6）加强监测工作井周围地层变形、盾构基座、反力架、临时管片和轴向支撑的变形与位移。,（四）初始掘进的主要任务 收集盾构掘进数据（推力、刀盘扭矩等）及地层变形量测数据，判断土压（泥水压）、注浆量、注浆压力等设定值是否适当，

9、并通过测量盾构与衬砌的位置，及早把握盾构掘进方向控制特性，为正常掘进控制提供依据。,（1）盾构进入到达掘进阶段前，要暂停掘进，准确测量盾构坐标位置与姿态，确认与隧道设计中心线的偏差值。 （2）根据测量结果制定到达掘进方案。,（3）掘进至接收井洞口加固段时，确认洞口土体加固效果，必要时进行补注浆加固。 （4）进入接收井洞口加固段后，逐渐降低土压（泥水压）设定值至0MPa，降低掘进速度，适时停止加泥、加泡沫（土压式盾构）、停止送泥与排泥（泥水式盾构）、停止注浆，并加强工作井周围地层变形观测，超过预定值时，必须釆取有效措施后，才可继续掘进。,【归纳】逐渐降压、降速、停止加泥加泡沫，停止注浆。,四、盾

10、构接收施工技术要点,（1）拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果，必要时进行注浆加固，以确保拆除洞口围护结构时不发生土体坍塌、地层变形过大。 （2）盾构接收基座的制作与安装要具备足够的刚度，且安装时要对其轴线和高程进行校核，保证盾构顺利、安全接收。,（3）拼装完最后一环管片，千斤顶不要立即回收，及时将洞口段数环管片纵向临时拉紧成整体，拧紧所有管片连接螺栓，防止盾构衬砌与管片脱离时衬砌纵向应力释放。,（4）盾构落到接收基座上后，及时封堵洞口处管片外周与盾构开挖洞体之间的空隙，同时进行填充注浆，控制洞口周围土体沉降。,盾构掘进技术 一、盾构法施工步骤与掘进控制内容 盾构掘进控制：,一、盾构法施工

11、步骤与掘进控制内容 密闭式盾构掘进控制内容构成,【注意】 盾构推进速度排土速度，地表易塌陷； 盾构推进速度排土速度，地表易隆起。,二、开挖控制 开挖控制的根本目的：确保开挖面稳定。 （一）土压（泥水压）控制 （1）土压式盾构 主控内容：土压、塑流性改良； 辅控内容：排土量、盾构参数。 泥水式盾构 主控内容：泥水压、泥浆性能； 辅控内容：排土量。,（2）开挖面的土压（泥水压）控制值P=地下水压（间隙水压）+土压+预备压。 1）“土压”有静止土压、主动土压和松弛土压。 静止土压力松弛土压力主动土压力。 按静止土压设定控制土压，是开挖面不变形的最理想土压值，但控制土压相当大。 2）“预备压”用来补偿施工中的压力损失。,（3）土压（泥水压）控制值 上限值Pmax Pmax=地下水压+静止土压+预备压 下限值Pmin Pmin=地下水压+（主动土压或松弛土压）+预备压 【注意】PminPPmax,