盾构施工技术.ppt

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1、1 1、盾构机的原理、盾构机的原理2 2、盾构施工的关键技术和注意事项、盾构施工的关键技术和注意事项3 3、盾构施工的发展方向、盾构施工的发展方向 盾构机主要由开挖系统、推进系统、排土系统、管片拼装系统、油压、电气、控制系统、姿态控制装置、导向系统、壁后注浆装置、后方台车、集中润滑装置、超前钻机及预注浆、铰接装置、通风装置、土碴改良装置及其他一些重要装置如盾壳、稳定翼、人闸等组成。 盾构机全长74.3米，全重500吨，从前往后依次为盾构本体（刀盘、前体、中体、盾尾三部分）、连接桥架、15台车。 盾构本体（刀盘、前盾、中盾、盾尾组成）盾构本体（刀盘、前盾、中盾、盾尾组成） 连接桥架连接桥架 1#

2、1#台车台车 2#2#台车台车 3#3#台车台车 5#5#台车台车 4#4#台车台车 盾壳支承着围岩并保护着刀盘旋转，在盾壳支承着围岩并保护着刀盘旋转，在千斤顶推力的作用下，刀盘上被切割、破千斤顶推力的作用下，刀盘上被切割、破碎的碴土，经过开口进入密闭室，当密闭碎的碴土，经过开口进入密闭室，当密闭室内的泥土压力与开挖面压力取得平衡的室内的泥土压力与开挖面压力取得平衡的同时，端部伸入密闭室下部的螺旋输送机同时，端部伸入密闭室下部的螺旋输送机开机排土，控制螺旋输送机的转速或者盾开机排土，控制螺旋输送机的转速或者盾构机的推进速度，达到密闭室内的泥土压构机的推进速度，达到密闭室内的泥土压力与开挖面压力

3、的动态平衡。碴土通过配力与开挖面压力的动态平衡。碴土通过配套的运输设备运至洞外。套的运输设备运至洞外。盾构机原理演盾构机原理演示示.wmv 盾构法施工是在隧道某段的一端建造工盾构法施工是在隧道某段的一端建造工作井以供盾构机安置就位，盾构机从工作作井以供盾构机安置就位，盾构机从工作井的墙壁开孔处出发，沿着设计轴线向另井的墙壁开孔处出发，沿着设计轴线向另一端掘进，盾构总体施工流程为：始发井一端掘进，盾构总体施工流程为：始发井交付使用交付使用盾构托架就位盾构托架就位盾构机下井、盾构机下井、安装、调试安装、调试初始掘进（初始掘进（L=80100m）负环拆除及其它调整负环拆除及其它调整正常掘进正常掘进盾

4、构盾构机到达中间站机到达中间站盾构机通过中间站盾构机通过中间站盾构盾构机再次安装、调试机再次安装、调试盾构机再次初始掘进盾构机再次初始掘进正常掘进正常掘进盾构机到达终点站盾构机到达终点站盾构机盾构机解体外运解体外运隧道清理准备验收隧道清理准备验收 盾构机在进出洞时，工作面将处于开放状态，这种开盾构机在进出洞时，工作面将处于开放状态，这种开放状态将持续较长时间。如果处理不当，地下水、流砂、放状态将持续较长时间。如果处理不当，地下水、流砂、涌泥等就会进入工作井，严重情况下会引起洞门塌方。涌泥等就会进入工作井，严重情况下会引起洞门塌方。 加固的目的：提高端头土体强度，堵塞颗粒的间隙和加固的目的：提高

5、端头土体强度，堵塞颗粒的间隙和地层的水，确保盾构机始发和到达的安全。地层的水，确保盾构机始发和到达的安全。 （1）、控制地表沉降，端头不坍塌。（洞门破除期间，）、控制地表沉降，端头不坍塌。（洞门破除期间，始发阶段）始发阶段） （2）、盾构始发进入加固体，或盾构到达穿过加固体）、盾构始发进入加固体，或盾构到达穿过加固体时水土不大量流失。时水土不大量流失。 （3）、重型机械作用时土体的承载力。（主要指盾构）、重型机械作用时土体的承载力。（主要指盾构吊装期间）吊装期间） 加固的要求：（加固的要求：（1）、洞门破除后能有效的抵挡洞门处）、洞门破除后能有效的抵挡洞门处的水土压力；的水土压力； （2）、能

6、有效的封堵洞门围护结构侧的渗水；）、能有效的封堵洞门围护结构侧的渗水； （3）、盾构能较易破除加固体；）、盾构能较易破除加固体；盾构始发时图片盾构始发时图片 端头加固可以单独采用一种工法或多种工法相端头加固可以单独采用一种工法或多种工法相结合的加固手段，主要取决于地质情况、地下水、结合的加固手段，主要取决于地质情况、地下水、覆盖层厚度、盾构机直径、盾构机型、施工环境等覆盖层厚度、盾构机直径、盾构机型、施工环境等因素。同时考虑安全性、施工性方便、经济性、进因素。同时考虑安全性、施工性方便、经济性、进度等。度等。 搅拌桩工法：搅拌桩工法：通过搅拌桩使端头土体凝聚力和内通过搅拌桩使端头土体凝聚力和内

7、摩擦角改变，主要适用于淤泥、粘土层和砂层，但摩擦角改变，主要适用于淤泥、粘土层和砂层，但在砂层加固效果差，须与旋喷桩等工法配合使用。在砂层加固效果差，须与旋喷桩等工法配合使用。该方法受国产设备性能限制，一般在该方法受国产设备性能限制，一般在14m深度以下深度以下加固效果很差。它的优点是工程造价低。易出问题：加固效果很差。它的优点是工程造价低。易出问题：加固不连续，加固体强度偏低，吊钻头。加固不连续，加固体强度偏低，吊钻头。 旋喷桩工法旋喷桩工法（单重管、双重管、三重（单重管、双重管、三重管）：对于砂层改良效果好，也适用于淤管）：对于砂层改良效果好，也适用于淤泥、粉土、粘土层，但砂砾地基和粘着力

8、泥、粉土、粘土层，但砂砾地基和粘着力大的粘土有时不能形成满意的改良桩，施大的粘土有时不能形成满意的改良桩，施工深度在工深度在40m以下时，效果较差。以下时，效果较差。 注浆工法：注浆工法：主要适用于深度较深的砂主要适用于深度较深的砂质地层、砂砾层，地层较好的地段或与搅质地层、砂砾层，地层较好的地段或与搅拌桩等工法相结合，对于水量不大的地段拌桩等工法相结合，对于水量不大的地段进行加固止水。可进行单液和双液注浆，进行加固止水。可进行单液和双液注浆，同时可进行跟踪注浆。同时可进行跟踪注浆。（1）、选择合理的端头加固的方法（决定加固是否成）、选择合理的端头加固的方法（决定加固是否成功的关键）功的关键）

9、（2）、做好加固前的准备工作（必须充分理解工作井）、做好加固前的准备工作（必须充分理解工作井洞口周围地层的土质情况，掌握各层土的主要物理洞口周围地层的土质情况，掌握各层土的主要物理力学性能指标、所影响区域的地面；地下建筑物、力学性能指标、所影响区域的地面；地下建筑物、构筑物、公众设施、地下管线等的构筑物、公众设施、地下管线等的 调查）调查）（3）、桩身垂直度不够，桩身偏斜，加固体不连续，）、桩身垂直度不够，桩身偏斜，加固体不连续，桩间不咬合；桩间不咬合；（4）、）、 砂层中施工参数选取不合理，达不到预想的砂层中施工参数选取不合理，达不到预想的加固效果。可通过试桩和调整施工工艺解决。加固效果。可

10、通过试桩和调整施工工艺解决。（5）、夹层的处理措施不当；）、夹层的处理措施不当；（6）、端头加固的实施时间、完成时间尽可能提前；）、端头加固的实施时间、完成时间尽可能提前；（7）、抽芯后未回灌砂浆密实；）、抽芯后未回灌砂浆密实； 盾构始发是盾构施工的关键环节之一。盾构始发是盾构施工的关键环节之一。其主要内容包括：盾构机始发托架的定位其主要内容包括：盾构机始发托架的定位安装、盾构机及后续台车的下井安装及调安装、盾构机及后续台车的下井安装及调试、安装密封胶圈、安装负环管片、盾构试、安装密封胶圈、安装负环管片、盾构机试运转、拆除洞门临时墙、盾构机加压机试运转、拆除洞门临时墙、盾构机加压和掘进等。和掘

11、进等。 在盾构机始发之前一定要掌握盾构机操在盾构机始发之前一定要掌握盾构机操作规程，严格按规程操作。作规程，严格按规程操作。拖架拖架拖架拖架密封圈密封圈洞门破除洞门破除盾体组装盾体组装 （1）、破洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失，）、破洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失，其主要原因就是端头加固不好所致。在小范围的情况下，可其主要原因就是端头加固不好所致。在小范围的情况下，可边破除洞门砼，边喷素砼的办法对土体临空面进行封闭。对边破除洞门砼，边喷素砼的办法对土体临空面进行封闭。对于坍塌失稳情况严重，只有封闭洞门，重新加固。于坍塌失稳情况严重，只有封闭洞门，重新加固。 （2）、洞门密封的主

12、要目的是减少土体流失，其主要）、洞门密封的主要目的是减少土体流失，其主要原因也是端头加固不好和洞门密封安装精度不高所致。在始原因也是端头加固不好和洞门密封安装精度不高所致。在始发过程中发现洞门密封效果不好时，及时通过调整配合比，发过程中发现洞门密封效果不好时，及时通过调整配合比，使注浆后及早封闭，也可以采用在洞门密封外侧向洞门内部使注浆后及早封闭，也可以采用在洞门密封外侧向洞门内部注快凝的双液浆的办法来解决。注快凝的双液浆的办法来解决。 （3）始发推进过程，在盾构刀盘到达掌子面及脱离加）始发推进过程，在盾构刀盘到达掌子面及脱离加固区时，容易出现盾构机固区时，容易出现盾构机“磕头磕头”现象，根据

13、地质条件的不现象，根据地质条件的不同，有可能出现超限的情况。为此，通常采用抬高盾构机的同，有可能出现超限的情况。为此，通常采用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的办法尽量避免始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的办法尽量避免“磕头磕头”或减小或减小“磕头磕头”的影响。的影响。 采用德国采用德国VMT公司生产的公司生产的SLS-T自动导向系统自动导向系统进行控制，该系统是目前世界上在地铁盾构法施工进行控制，该系统是目前世界上在地铁盾构法施工领域最为先进的隧道掘进机自动导向系统。加强了领域最为先进的隧道掘进机自动导向系统。加强了施工过程中的管理水平和提高工程自动化控制程度，施工过

14、程中的管理水平和提高工程自动化控制程度，减轻了人工测量的劳动强度，提高盾构施工的速度，减轻了人工测量的劳动强度，提高盾构施工的速度，其主要目的就是为了确定各相关点的坐标，通过系其主要目的就是为了确定各相关点的坐标，通过系统在盾构机操作室的电脑上显示前后参考点的水平统在盾构机操作室的电脑上显示前后参考点的水平和垂直偏离值、里程。使用该系统可以满足盾构法和垂直偏离值、里程。使用该系统可以满足盾构法施工测量的需要。施工测量的需要。SLS-T导向系统主要由激光全站导向系统主要由激光全站仪、仪、ELS激光系统、个人电脑、调制解调器、电源、激光系统、个人电脑、调制解调器、电源、PLC、测斜仪、软件等部分组

15、成。、测斜仪、软件等部分组成。VMT系统软件主界面系统软件主界面 整个系统的组成情况及各个部件之间的相互关整个系统的组成情况及各个部件之间的相互关联如下图所示联如下图所示ELS接 收 靶激 光 全 站 仪黄 盒 子电 脑控 制 盒调 制 解 调 器电 缆 线 为了控制盾构机自动导向系统的精度，为了控制盾构机自动导向系统的精度，确保隧道的准确贯通，需定期利用洞内的确保隧道的准确贯通，需定期利用洞内的控制导线，来校核和调整激光全站仪的坐控制导线，来校核和调整激光全站仪的坐标及人工测定盾构机的位置与标及人工测定盾构机的位置与SLS-T自动导自动导向系统显示的盾构机的位置是否一致，而向系统显示的盾构机

16、的位置是否一致，而对盾构机自动导向系统进行调试。调试工对盾构机自动导向系统进行调试。调试工作主要是确保测量控制点稳定、可靠，避作主要是确保测量控制点稳定、可靠，避免因吊篮控制点位移或导向系统本身的误免因吊篮控制点位移或导向系统本身的误差引起偏差。差引起偏差。 管片作为隧道施工的支护结构，是主要管片作为隧道施工的支护结构，是主要的受力结构，也直接关系到防水效果的好坏。的受力结构，也直接关系到防水效果的好坏。因此管片安装质量的好坏不仅直接关系到成因此管片安装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。有着直接的影响。 管片选型要适合隧道设计线路管片选型要适合隧道设计线路：根据隧：根据隧道的埋深和地质状况，管片的选型严格依据道的埋深和地质状况，管片的选型严格依据设计图纸的要求。设计图纸的要求。 管片选型要适应盾构机的姿态：管片选型要适应盾构机的姿态：管片管片三种型号，标准环、左转环、右转环。管三种型号，标准环、左转环、右转环。管片是在盾尾内拼装，所以不可避免的受到片是在盾尾内拼装，所以不可避免的受到盾构机姿态的约制。管