地下空間工程 教學(xué)課件 ppt 作者 劉勇 第二十五講

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1、城市地下工程第二十講地下空間工程施工劉劉 勇勇 教授教授石家莊鐵道大學(xué)石家莊鐵道大學(xué) 土木工程學(xué)院土木工程學(xué)院 一、暗挖法工程實(shí)例二、盾構(gòu)法施工概述 一、盾構(gòu)法施工過(guò)程二、盾構(gòu)法施工注意事項(xiàng)二二盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第五節(jié)盾構(gòu)法施工（一）盾構(gòu)機(jī)種類（一）盾構(gòu)機(jī)種類- 土壓平衡式盾構(gòu)維持開(kāi)挖面穩(wěn)定的原理： 是依靠密封艙內(nèi)塑流狀土體作用在開(kāi)挖面上的壓力(P) (它包括泥土自重產(chǎn)生的土壓力與盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中盾構(gòu)千斤頂?shù)耐屏?和盾構(gòu)前方地層的靜止土壓力與地下水壓力(F)相平衡?？刂贫軜?gòu)推進(jìn)過(guò)程中開(kāi)挖面的穩(wěn)定，可以用以下兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：一是控制螺旋輸送機(jī)排土量(調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速)； 二是調(diào)節(jié)盾構(gòu)千斤頂?shù)耐七M(jìn)速度和螺旋輸送

2、機(jī)轉(zhuǎn)速，直接控制密封艙內(nèi)的土壓力P。 不使開(kāi)挖面產(chǎn)生影響的渣土壓力P的波動(dòng)范圍（即較合理的P值）對(duì)于花板型刀盤(pán)，若刀盤(pán)面板開(kāi)口率為x，刀盤(pán)上和密封艙內(nèi)的碴土壓力分別為P1和P2，二二盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第五節(jié)盾構(gòu)法施工（一）盾構(gòu)機(jī)種類（一）盾構(gòu)機(jī)種類-二二盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第五節(jié)盾構(gòu)法施工（一）盾構(gòu)機(jī)種類（一）盾構(gòu)機(jī)種類- 土壓平衡式盾構(gòu)適用條件： 從理論上講，通過(guò)注入塑流化添加劑和強(qiáng)力攪拌能將各種土質(zhì)改良成土壓平衡式盾構(gòu)工作所需的塑流體，故這種盾構(gòu)能適用于各種圍巖條件。 但在含水的砂層或礫砂層，尤其在高水壓的條件下，土壓平衡式盾構(gòu)在穩(wěn)定開(kāi)挖面土體、防止和減少地面沉降、避免土體移動(dòng)和土體流失等方面都較難達(dá)到

3、理想的控制。 進(jìn)行地層改良后可采用泥水加壓式盾構(gòu)。進(jìn)行地層改良后可采用泥水加壓式盾構(gòu)。 泥水加壓式盾構(gòu)的總體構(gòu)造與土壓平衡式盾構(gòu)相似，僅支護(hù)開(kāi)挖面方法和排碴方式有所不同。二二盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第五節(jié)盾構(gòu)法施工（一）盾構(gòu)機(jī)種類（一）盾構(gòu)機(jī)種類- 地地 層層刀盤(pán)刀盤(pán)進(jìn)泥管進(jìn)泥管排泥管排泥管泥漿泥漿壓縮空氣壓縮空氣連通管連通管壓縮空氣壓縮空氣泥模形成區(qū)泥模形成區(qū) 支護(hù)開(kāi)挖面方法：密封艙內(nèi)充滿特殊配制的壓力泥漿，刀盤(pán)(花板型)浸沒(méi)在泥漿中工作。通常是泥漿壓力和刀盤(pán)面板共同對(duì)開(kāi)挖面支護(hù)，泥漿壓力主要是在掘進(jìn)中起支護(hù)作用，刀盤(pán)面板主要是在停止掘進(jìn)時(shí)起支護(hù)作用。 排碴方式：刀盤(pán)切削下的碴土在密封艙內(nèi)與泥漿混合后，

4、用排泥泵及管道輸送至地面處理，處理后的泥漿再由供泥泵和管道送回盾構(gòu)重復(fù)使用。 所以，采用泥水加壓式盾構(gòu)時(shí)，還需配備一套泥漿處理系統(tǒng)。二二盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第五節(jié)盾構(gòu)法施工（一）盾構(gòu)機(jī)種類（一）盾構(gòu)機(jī)種類- 泥水加壓式盾構(gòu)泥漿壓力控制方式分為直接控制型(日本型)和間接控制型(德國(guó)型) 。 直接控制型 盾構(gòu)的泥漿壓力控制由一套自動(dòng)控制泥漿平衡的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。VP2P3P4P1二二盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第五節(jié)盾構(gòu)法施工（一）盾構(gòu)機(jī)種類（一）盾構(gòu)機(jī)種類- 間接控制型(德國(guó)型) 盾構(gòu)泥漿壓力控制由空氣和泥水雙重系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)?？諝夤芸諝夤馨敫舭灏敫舭?氣壓室內(nèi)的空氣壓力，根據(jù)開(kāi)挖面需要的支護(hù)泥漿壓力而確定的。不論盾構(gòu)是否氣壓室

5、內(nèi)的空氣壓力，根據(jù)開(kāi)挖面需要的支護(hù)泥漿壓力而確定的。不論盾構(gòu)是否掘進(jìn)或液面位置產(chǎn)生波動(dòng)，空氣壓力可以通過(guò)空氣調(diào)節(jié)閥保持恒定。掘進(jìn)或液面位置產(chǎn)生波動(dòng)，空氣壓力可以通過(guò)空氣調(diào)節(jié)閥保持恒定。在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，由于泥漿流失或盾構(gòu)推進(jìn)速度變化，進(jìn)、出泥漿量將會(huì)失去平衡，在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，由于泥漿流失或盾構(gòu)推進(jìn)速度變化，進(jìn)、出泥漿量將會(huì)失去平衡，空氣和泥漿接觸面的位置就會(huì)發(fā)生上下波動(dòng)現(xiàn)象。通過(guò)液位傳感器，即可根據(jù)液位變空氣和泥漿接觸面的位置就會(huì)發(fā)生上下波動(dòng)現(xiàn)象。通過(guò)液位傳感器，即可根據(jù)液位變化來(lái)控制供泥漿泵的轉(zhuǎn)速和流量，使液位恢復(fù)到設(shè)定位置，以保持開(kāi)挖面支護(hù)壓力的化來(lái)控制供泥漿泵的轉(zhuǎn)速和流量，使液位恢復(fù)到設(shè)定位置

6、，以保持開(kāi)挖面支護(hù)壓力的穩(wěn)定。當(dāng)液位達(dá)到最高極限位置時(shí)，供泥漿泵自動(dòng)停止；當(dāng)液位達(dá)到最低極限位置時(shí)，穩(wěn)定。當(dāng)液位達(dá)到最高極限位置時(shí)，供泥漿泵自動(dòng)停止；當(dāng)液位達(dá)到最低極限位置時(shí)，排泥漿泵則自動(dòng)停止。排泥漿泵則自動(dòng)停止。 二二盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第五節(jié)盾構(gòu)法施工（一）盾構(gòu)機(jī)種類（一）盾構(gòu)機(jī)種類- 刀盤(pán)刀盤(pán)氣壓艙氣壓艙泥水艙泥水艙P(yáng)2P4P5(二二)盾構(gòu)的組成盾構(gòu)的組成從縱向可將盾構(gòu)分為：切口環(huán)、支承環(huán)和盾尾。 切口環(huán)：是盾構(gòu)的前導(dǎo)部分，在其內(nèi)部和前方可以設(shè)置各種類型的開(kāi)挖和支撐地層的裝置； 支承環(huán)：是盾構(gòu)的主要承載結(jié)構(gòu)，沿其內(nèi)周邊均勻地安裝有推進(jìn)盾構(gòu)前進(jìn)的千斤頂，以及開(kāi)挖機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置和排土裝置； 盾尾：

7、主要是進(jìn)行襯砌作業(yè)的場(chǎng)所，其內(nèi)部設(shè)置襯砌拼裝機(jī)，尾部有盾尾密封刷、同步注漿管和盾尾密封油膏注入管等。 二二盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第五節(jié)盾構(gòu)法施工切口環(huán)切口環(huán)支承環(huán)支承環(huán)盾尾盾尾(三三)盾構(gòu)尺寸盾構(gòu)尺寸盾構(gòu)外徑:取決于管片襯砌外徑、保證管片拼裝方便的裕量、曲線施工以及修正盾構(gòu)蛇行時(shí)的間隙量、盾尾殼體的厚度等因素，一般可用下式計(jì)算：)(20txDDD盾構(gòu)外徑；D0管片襯砌外徑；t盾尾殼體的厚度，一般取3040mm；x盾尾間隙，x=x1+x2；x1為拼裝管片方便的裕量，一般在2040mm；x2曲線施工和修正盾構(gòu)蛇行所需的間隙。 二二盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第五節(jié)盾構(gòu)法施工)2/(4022DRLx盾構(gòu)長(zhǎng)度:應(yīng)根據(jù)圍巖條件、

8、隧道平面形狀、開(kāi)挖方法、運(yùn)轉(zhuǎn)操作、襯砌型式等條件確定，一般按下式計(jì)算：rCHlllllH切口環(huán)長(zhǎng)度，取決于刀盤(pán)和刀盤(pán)支承型式；lC支承環(huán)長(zhǎng)度，取決于盾構(gòu)千斤頂?shù)臎_程長(zhǎng)，即每環(huán)管片的寬度；lr盾尾長(zhǎng)度，取決于盾尾需要覆蓋幾環(huán)管片，一般為1.52.5環(huán)。二二盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第五節(jié)盾構(gòu)法施工(一一)選型依據(jù)選型依據(jù)三三盾構(gòu)機(jī)機(jī)型選擇盾構(gòu)機(jī)機(jī)型選擇第五節(jié)盾構(gòu)法施工(1)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件 隧道沿線地層圍巖分級(jí)、各級(jí)圍巖的工程特性、不良地質(zhì)現(xiàn)象和地層中含瓦斯?fàn)顩r； 地下水位，穿越透水層和含水砂礫透鏡體的水壓力、圍巖的滲透系數(shù)以及地層在動(dòng)水壓力作用下的流動(dòng)性。(一一)選型依據(jù)選型依據(jù)三三盾構(gòu)機(jī)機(jī)型選擇盾構(gòu)

9、機(jī)機(jī)型選擇第五節(jié)盾構(gòu)法施工(2)地層的參數(shù) 地層固有特性的參數(shù)：顆粒級(jí)配、最大土粒粒徑、液限WL、塑限WP、塑性指數(shù)IP(IP=WL-WP)； 地層狀態(tài)的參數(shù)：含水量W、飽和度Sr、液性指數(shù)、孔隙比e、滲透系數(shù)K、濕土容重。 地層強(qiáng)度和變形特性的參數(shù)：不排水抗剪強(qiáng)度Su、粘結(jié)力C、內(nèi)摩擦角、準(zhǔn)貫入度N、壓縮系數(shù)、壓縮模量Es；對(duì)于巖層則有：無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、RQD值等。 e(一一)選型依據(jù)選型依據(jù)三三盾構(gòu)機(jī)機(jī)型選擇盾構(gòu)機(jī)機(jī)型選擇第五節(jié)盾構(gòu)法施工(3)地面環(huán)境、地面和地下建(構(gòu))筑物對(duì)地面沉降的敏感度；(4)隧道尺寸：長(zhǎng)度、直徑、永久襯砌的厚度；(5)工期；(6)造價(jià)；(7)經(jīng)驗(yàn)：承包商的經(jīng)驗(yàn)、有

10、無(wú)同類工程的經(jīng)驗(yàn)。 e(二二)選型方法選型方法三三盾構(gòu)機(jī)機(jī)型選擇盾構(gòu)機(jī)機(jī)型選擇第五節(jié)盾構(gòu)法施工 在綜合分析比較的基礎(chǔ)上，從技術(shù)角度來(lái)探討最適宜的盾構(gòu)型式，最終的選擇仍取決于經(jīng)濟(jì)和企業(yè)的施工能力。e四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工（一）盾構(gòu)法施工的主要步驟（一）盾構(gòu)法施工的主要步驟 (1)在盾構(gòu)法隧道的起始端和終端各建一個(gè)工作豎井； (2)盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)井內(nèi)安裝就位； (3)依靠盾構(gòu)千斤頂推力將盾構(gòu)從始發(fā)井的墻壁開(kāi)孔處（封門(mén)）推出。 (4)盾構(gòu)在地層中沿隧道設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)，同時(shí)不斷出土和安裝襯砌管片；視頻1 視頻2 (5)及時(shí)向襯砌背后的空隙注漿，防止地層移動(dòng)和固定襯砌環(huán)的位置；視頻3 視頻

11、4 (6)盾構(gòu)進(jìn)入到達(dá)井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推進(jìn)。四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) 1、始發(fā)井和接收井 盾構(gòu)工作豎井宜設(shè)置在靠近車站的端頭處，其結(jié)構(gòu)盾構(gòu)工作豎井宜設(shè)置在靠近車站的端頭處，其結(jié)構(gòu)形式根據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件，可選用地下連續(xù)墻、支護(hù)樁形式根據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件，可選用地下連續(xù)墻、支護(hù)樁及沉井等及沉井等 基座道軌盾構(gòu)后座管片L2L1Dh2Lsh3h1Ds(Ls+1000)L2L1W0W0DsD后座管片盾構(gòu)盾構(gòu)拼裝井剖面圖盾構(gòu)拼裝井平面圖四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) 1、始發(fā)井和接收井 始發(fā)工作井的長(zhǎng)度

12、應(yīng)大于盾構(gòu)主機(jī)長(zhǎng)度始發(fā)工作井的長(zhǎng)度應(yīng)大于盾構(gòu)主機(jī)長(zhǎng)度3m3m，寬度應(yīng)大，寬度應(yīng)大于盾構(gòu)直徑于盾構(gòu)直徑3m3m；接收工作井的平面內(nèi)凈尺寸應(yīng)滿足盾構(gòu)接收、解體或接收工作井的平面內(nèi)凈尺寸應(yīng)滿足盾構(gòu)接收、解體或整體移位的要求；接收工作井寬應(yīng)大于盾構(gòu)直徑整體移位的要求；接收工作井寬應(yīng)大于盾構(gòu)直徑1.5m1.5m，工作井的長(zhǎng)度應(yīng)大于盾構(gòu)主機(jī)長(zhǎng)度工作井的長(zhǎng)度應(yīng)大于盾構(gòu)主機(jī)長(zhǎng)度2.0m 2.0m 始發(fā)、接收工作井的井底板宜低于進(jìn)、出洞洞門(mén)底標(biāo)始發(fā)、接收工作井的井底板宜低于進(jìn)、出洞洞門(mén)底標(biāo)高高700mm700mm四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) 1、始發(fā)井和接收井 工作井預(yù)留

13、洞門(mén)直徑工作井預(yù)留洞門(mén)直徑 tan(/cos)SDHDesg H洞門(mén)井壁厚度(m) 隧道軸線與洞門(mén)軸線的夾角()(采取平面或縱坡夾角的值)； D盾構(gòu)的外徑(m)； e設(shè)計(jì)規(guī)定的始發(fā)或接收工作井預(yù)留口直徑大于盾 構(gòu)外徑的差值(m)(通常始發(fā)工作井為0.10m，接收工作井為0.20m) ； s測(cè)量誤差(m)(通常為0.10m) ； g盾構(gòu)基座安裝高程誤差(m)(通常為0.05m)。四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) (1) 封門(mén)類型 鋼筋混凝土封門(mén)鋼筋混凝土封門(mén)鋼板樁封門(mén)鋼板樁封門(mén)預(yù)埋預(yù)埋H H型鋼封門(mén)型鋼封門(mén)四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）盾

14、構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) (2) 盾構(gòu)拼裝 進(jìn)發(fā)座臺(tái)進(jìn)發(fā)座臺(tái)四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) (2) 盾構(gòu)拼裝 反力座反力座四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) (2) 盾構(gòu)拼裝 進(jìn)發(fā)入口密封墊圈進(jìn)發(fā)入口密封墊圈 由于洞圈與盾構(gòu)外徑由于洞圈與盾構(gòu)外徑有一定的間隙，為了防止有一定的間隙，為了防止盾構(gòu)出洞時(shí)及施工期間土盾構(gòu)出洞時(shí)及施工期間土體及漿液從該間隙中流失，體及漿液從該間隙中流失，在洞圈周圍安裝由橡膠簾在洞圈周圍安裝由橡膠簾布、扇形壓板等組成的密布、扇形壓板等組成的密封裝置。封裝置。四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）

15、盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) (2) 盾構(gòu)拼裝 進(jìn)發(fā)入口密封墊圈進(jìn)發(fā)入口密封墊圈四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工臨時(shí)拼裝管環(huán)臨時(shí)拼裝管環(huán)四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) (3) 洞口地層加固 四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) (3) 洞口地層加固 圖18-2-4 土體改良方式密封橡膠圈改良土體井壁密封圈混凝土管片(盾構(gòu)Ls+a)t1預(yù)留孔情況A情況B四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) (3) 洞口地層加固 改良區(qū)壁管注漿盾構(gòu)長(zhǎng)Ls3環(huán)管片改良區(qū)間盾構(gòu)管片 圖18-2-9圖18-2-10改良區(qū)四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)

16、法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá) (4) 破除洞門(mén) 四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)（二）盾構(gòu)的始發(fā)和到達(dá)(5)(5)盾構(gòu)出洞施工中應(yīng)注意事項(xiàng)盾構(gòu)出洞施工中應(yīng)注意事項(xiàng)盾構(gòu)偏轉(zhuǎn)盾構(gòu)偏轉(zhuǎn)盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)時(shí)，切口進(jìn)入加固區(qū)，土體比較硬，因盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)時(shí)，切口進(jìn)入加固區(qū)，土體比較硬，因盾構(gòu)機(jī)沒(méi)有完全進(jìn)入土體，盾構(gòu)機(jī)殼體在發(fā)射架上，盾構(gòu)機(jī)沒(méi)有完全進(jìn)入土體，盾構(gòu)機(jī)殼體在發(fā)射架上，殼體外表面沒(méi)有土壓力，只存在盾構(gòu)機(jī)的自重，刀盤(pán)殼體外表面沒(méi)有土壓力，只存在盾構(gòu)機(jī)的自重，刀盤(pán)在旋轉(zhuǎn)切削土體時(shí)所產(chǎn)生的扭力大于盾構(gòu)機(jī)在發(fā)射架在旋轉(zhuǎn)切削土體時(shí)所產(chǎn)生的扭力大于盾構(gòu)機(jī)在發(fā)射架上得的導(dǎo)軌摩阻力，

17、所以會(huì)產(chǎn)生盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。上得的導(dǎo)軌摩阻力，所以會(huì)產(chǎn)生盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工(1)(1)注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)盾構(gòu)機(jī)切口進(jìn)入加固區(qū)時(shí)，刀盤(pán)切削轉(zhuǎn)速和掘進(jìn)速度盾構(gòu)機(jī)切口進(jìn)入加固區(qū)時(shí)，刀盤(pán)切削轉(zhuǎn)速和掘進(jìn)速度要控制在較低的速度范圍內(nèi)，要均勻掘進(jìn)，不能過(guò)快要控制在較低的速度范圍內(nèi)，要均勻掘進(jìn)，不能過(guò)快 盾構(gòu)機(jī)操控手要控制好盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，一般不能大盾構(gòu)機(jī)操控手要控制好盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，一般不能大于于5 5。盾構(gòu)機(jī)安裝千斤頂時(shí)，要求千斤頂水平直線與盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)安裝千斤頂時(shí)，要求千斤頂水平直線與盾構(gòu)機(jī)軸線平行。軸線平行。(2)(2)預(yù)防措施預(yù)防措施 盾構(gòu)機(jī)在托架導(dǎo)軌上期間，通過(guò)加裝臨時(shí)固定擋

18、塊控盾構(gòu)機(jī)在托架導(dǎo)軌上期間，通過(guò)加裝臨時(shí)固定擋塊控制盾構(gòu)機(jī)的旋轉(zhuǎn)。制盾構(gòu)機(jī)的旋轉(zhuǎn)。根據(jù)掘進(jìn)參數(shù)，判斷并調(diào)整千斤頂水平軸線與盾構(gòu)機(jī)根據(jù)掘進(jìn)參數(shù)，判斷并調(diào)整千斤頂水平軸線與盾構(gòu)機(jī)水平軸線的角度，預(yù)防盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)。水平軸線的角度，預(yù)防盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)。四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工盾構(gòu)機(jī)磕頭與上浮現(xiàn)象的預(yù)防與控制盾構(gòu)機(jī)磕頭與上浮現(xiàn)象的預(yù)防與控制(1)(1)盾構(gòu)機(jī)磕頭原因盾構(gòu)機(jī)磕頭原因盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，正面土體超挖、千斤頂編組不合適盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，正面土體超挖、千斤頂編組不合適以及掘進(jìn)過(guò)程中糾偏量過(guò)大都會(huì)造成盾構(gòu)機(jī)磕頭。以及掘進(jìn)過(guò)程中糾偏量過(guò)大都會(huì)造成盾構(gòu)機(jī)磕頭。(2)(2)預(yù)防措施預(yù)防措施控制好泥水倉(cāng)壓力平

19、衡及各種技術(shù)參數(shù)，防止超挖?？刂坪媚嗨畟}(cāng)壓力平衡及各種技術(shù)參數(shù)，防止超挖。糾偏量一般控制在糾偏量一般控制在lcmlcm3cm3cm左右，防止正面土體過(guò)大擾動(dòng)。左右，防止正面土體過(guò)大擾動(dòng)。盾構(gòu)機(jī)穿越不同土層時(shí)，合理調(diào)整千斤頂編組。盾構(gòu)機(jī)穿越不同土層時(shí)，合理調(diào)整千斤頂編組。 掘進(jìn)過(guò)程中，如因土層突變或遇到障礙物導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)磕掘進(jìn)過(guò)程中，如因土層突變或遇到障礙物導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)磕頭時(shí)，應(yīng)立即停止掘進(jìn)，找出原因處理好后再進(jìn)行掘進(jìn)。頭時(shí)，應(yīng)立即停止掘進(jìn)，找出原因處理好后再進(jìn)行掘進(jìn)。發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)磕頭現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)調(diào)整千斤頂編組，減少出發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)磕頭現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)調(diào)整千斤頂編組，減少出土量，增加正面土體的密實(shí)度。土量，增

20、加正面土體的密實(shí)度。四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工推進(jìn)軸線偏離的預(yù)防推進(jìn)軸線偏離的預(yù)防(1)(1)安裝始發(fā)托架的軸線控制安裝始發(fā)托架的軸線控制始發(fā)托架為鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制成品，盾構(gòu)機(jī)座安裝位置與設(shè)計(jì)始發(fā)托架為鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制成品，盾構(gòu)機(jī)座安裝位置與設(shè)計(jì)軸線準(zhǔn)確放樣，基座安裝時(shí)按照測(cè)量放樣的基線就位。盡軸線準(zhǔn)確放樣，基座安裝時(shí)按照測(cè)量放樣的基線就位。盡量控制在量控制在5mm5mm以內(nèi)，為確保出洞的軸線，基座安裝時(shí)進(jìn)行以內(nèi)，為確保出洞的軸線，基座安裝時(shí)進(jìn)行焊接與加固支撐，確保其剛度和強(qiáng)度。焊接與加固支撐，確保其剛度和強(qiáng)度。盾構(gòu)機(jī)在托架上就位時(shí)，盾構(gòu)機(jī)的垂直中心軸線與設(shè)計(jì)盾構(gòu)機(jī)在托架上就位時(shí)，盾構(gòu)機(jī)的垂直中心軸線與設(shè)計(jì)

21、軸線偏離一般控制在軸線偏離一般控制在5mm5mm，轉(zhuǎn)角一般不超過(guò)，轉(zhuǎn)角一般不超過(guò)1 12 2度左右，度左右，但由于加工、測(cè)量，基座變形等因素，可能會(huì)與理想值有但由于加工、測(cè)量，基座變形等因素，可能會(huì)與理想值有偏差。偏差。四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工推進(jìn)軸線偏離的預(yù)防推進(jìn)軸線偏離的預(yù)防盾構(gòu)機(jī)在發(fā)射架上向前空載推進(jìn)時(shí)，要注意盾構(gòu)機(jī)內(nèi)左盾構(gòu)機(jī)在發(fā)射架上向前空載推進(jìn)時(shí)，要注意盾構(gòu)機(jī)內(nèi)左右千斤項(xiàng)的行程長(zhǎng)短，防止盾構(gòu)機(jī)偏離設(shè)計(jì)軸線右千斤項(xiàng)的行程長(zhǎng)短，防止盾構(gòu)機(jī)偏離設(shè)計(jì)軸線。盾構(gòu)機(jī)在空載推進(jìn)過(guò)程中，正面未建立阻力，千斤頂每盾構(gòu)機(jī)在空載推進(jìn)過(guò)程中，正面未建立阻力，千斤頂每只油缸的內(nèi)摩阻力由于大小不同而產(chǎn)生伸出速度

22、快慢，要只油缸的內(nèi)摩阻力由于大小不同而產(chǎn)生伸出速度快慢，要及時(shí)調(diào)整及時(shí)調(diào)整四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工(2)(2)正負(fù)環(huán)管片過(guò)渡時(shí)的軸線控制正負(fù)環(huán)管片過(guò)渡時(shí)的軸線控制 負(fù)環(huán)管片拼裝完成后，準(zhǔn)備拼裝正環(huán)時(shí)，要調(diào)整好環(huán)面與負(fù)環(huán)管片拼裝完成后，準(zhǔn)備拼裝正環(huán)時(shí)，要調(diào)整好環(huán)面與圓環(huán)軸線，同盾構(gòu)機(jī)軸線和設(shè)計(jì)軸線偏差在允許范圍內(nèi)，如圓環(huán)軸線，同盾構(gòu)機(jī)軸線和設(shè)計(jì)軸線偏差在允許范圍內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)偏差較大，采用軟木襯墊來(lái)調(diào)整，一般不超過(guò)發(fā)現(xiàn)偏差較大，采用軟木襯墊來(lái)調(diào)整，一般不超過(guò)3 34mm4mm。(3)(3)加固區(qū)推進(jìn)的軸線控制加固區(qū)推進(jìn)的軸線控制 盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入出洞加固區(qū)，推進(jìn)速度要慢，通過(guò)測(cè)量及掘進(jìn)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入出洞加固區(qū)

23、，推進(jìn)速度要慢，通過(guò)測(cè)量及掘進(jìn)報(bào)表的反映，盾構(gòu)姿態(tài)偏離設(shè)計(jì)軸線，要采用上下左右千斤報(bào)表的反映，盾構(gòu)姿態(tài)偏離設(shè)計(jì)軸線，要采用上下左右千斤頂?shù)木幗M后，產(chǎn)生的頂力差來(lái)糾偏，初始掘進(jìn)階段，盾構(gòu)機(jī)頂?shù)木幗M后，產(chǎn)生的頂力差來(lái)糾偏，初始掘進(jìn)階段，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的好壞，直接影響進(jìn)入正常推進(jìn)階段的姿態(tài)控制。姿態(tài)的好壞，直接影響進(jìn)入正常推進(jìn)階段的姿態(tài)控制。 盾構(gòu)機(jī)推出加固區(qū)后，進(jìn)入原狀土層內(nèi)施工盾構(gòu)機(jī)推出加固區(qū)后，進(jìn)入原狀土層內(nèi)施工( (加固區(qū)外延加固區(qū)外延) )，此時(shí)盾構(gòu)機(jī)開(kāi)始進(jìn)入正常推進(jìn)階段，通過(guò)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)千斤頂此時(shí)盾構(gòu)機(jī)開(kāi)始進(jìn)入正常推進(jìn)階段，通過(guò)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)千斤頂?shù)慕M合，可以調(diào)整千斤頂?shù)捻斄Ψ植迹瑢?shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的

24、調(diào)的組合，可以調(diào)整千斤頂?shù)捻斄Ψ植?，?shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的調(diào)整整四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工(1)(1)盾構(gòu)進(jìn)洞前盾構(gòu)進(jìn)洞前5050環(huán)進(jìn)行貫通測(cè)量，以確定盾構(gòu)機(jī)的實(shí)際位置和姿環(huán)進(jìn)行貫通測(cè)量，以確定盾構(gòu)機(jī)的實(shí)際位置和姿態(tài)。此后的掘進(jìn)不允許有大的偏差發(fā)生，逐漸按偏差方位調(diào)整姿態(tài)和態(tài)。此后的掘進(jìn)不允許有大的偏差發(fā)生，逐漸按偏差方位調(diào)整姿態(tài)和位置，滿足盾構(gòu)進(jìn)洞尺寸要求。這一調(diào)整應(yīng)在刀盤(pán)進(jìn)入洞前加固土前位置，滿足盾構(gòu)進(jìn)洞尺寸要求。這一調(diào)整應(yīng)在刀盤(pán)進(jìn)入洞前加固土前完成，以避免盾構(gòu)進(jìn)洞發(fā)生意外。完成，以避免盾構(gòu)進(jìn)洞發(fā)生意外。(2)(2)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)井接收架的高低必須經(jīng)最后測(cè)定盾構(gòu)機(jī)的實(shí)際高低來(lái)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)井接收架的高低必須經(jīng)

25、最后測(cè)定盾構(gòu)機(jī)的實(shí)際高低來(lái)調(diào)整。調(diào)整。(3)(3)洞圈內(nèi)混凝土分六塊鑿除，洞門(mén)中心穿孔釋放應(yīng)力。盾構(gòu)機(jī)距洞圈內(nèi)混凝土分六塊鑿除，洞門(mén)中心穿孔釋放應(yīng)力。盾構(gòu)機(jī)距井壁混凝土井壁混凝土5 5米之后掘進(jìn)中逐步降低正面土壓力，最后盾構(gòu)機(jī)頭部貼米之后掘進(jìn)中逐步降低正面土壓力，最后盾構(gòu)機(jī)頭部貼緊井壁時(shí)，正面土壓力降為零。為降低盾構(gòu)正面壓力對(duì)洞門(mén)墻體推力緊井壁時(shí)，正面土壓力降為零。為降低盾構(gòu)正面壓力對(duì)洞門(mén)墻體推力，可適當(dāng)打開(kāi)洞門(mén)中心釋放孔。，可適當(dāng)打開(kāi)洞門(mén)中心釋放孔。(4)(4)在洞門(mén)混凝土分塊吊除后，盾構(gòu)機(jī)應(yīng)盡快連續(xù)推進(jìn)。在洞門(mén)混凝土分塊吊除后，盾構(gòu)機(jī)應(yīng)盡快連續(xù)推進(jìn)。(5)(5)洞圈特殊環(huán)管片脫出盾尾后，將

26、用弧形鋼板與其焊接成一個(gè)整洞圈特殊環(huán)管片脫出盾尾后，將用弧形鋼板與其焊接成一個(gè)整體，并用水硬性漿液將管片和洞圈的間隙進(jìn)行充填，以防止水土流失體，并用水硬性漿液將管片和洞圈的間隙進(jìn)行充填，以防止水土流失，保護(hù)周圍環(huán)境。，保護(hù)周圍環(huán)境。（6 6）盾構(gòu)機(jī)到達(dá)與接收）盾構(gòu)機(jī)到達(dá)與接收四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（五）盾構(gòu)的推進(jìn)（五）盾構(gòu)的推進(jìn) 盾構(gòu)掘進(jìn)由操作司機(jī)在中央控制室內(nèi)進(jìn)行，由工地技盾構(gòu)掘進(jìn)由操作司機(jī)在中央控制室內(nèi)進(jìn)行，由工地技術(shù)人員經(jīng)計(jì)算初設(shè)正面土壓力值。土壓力值根據(jù)隧道埋深、術(shù)人員經(jīng)計(jì)算初設(shè)正面土壓力值。土壓力值根據(jù)隧道埋深、土層性質(zhì)和地面超載計(jì)算。設(shè)定值約為計(jì)算值的土層性質(zhì)和地面超載計(jì)算。設(shè)定

27、值約為計(jì)算值的1.051.051.11.1倍。開(kāi)始施工時(shí)，在盾構(gòu)機(jī)的正面及盾構(gòu)體的上下方設(shè)置土、倍。開(kāi)始施工時(shí)，在盾構(gòu)機(jī)的正面及盾構(gòu)體的上下方設(shè)置土、水壓傳感器監(jiān)控平衡系統(tǒng)，在盾構(gòu)機(jī)前面安裝巖土勘探系統(tǒng)。水壓傳感器監(jiān)控平衡系統(tǒng)，在盾構(gòu)機(jī)前面安裝巖土勘探系統(tǒng)。打開(kāi)出土閘門(mén)，依次開(kāi)啟皮帶輸送機(jī)，螺旋機(jī)和刀盤(pán)，推進(jìn)打開(kāi)出土閘門(mén)，依次開(kāi)啟皮帶輸送機(jī)，螺旋機(jī)和刀盤(pán)，推進(jìn)千斤頂，調(diào)整好各千斤頂工作油壓。此時(shí)刀盤(pán)切削土體，盾千斤頂，調(diào)整好各千斤頂工作油壓。此時(shí)刀盤(pán)切削土體，盾構(gòu)前進(jìn)。構(gòu)前進(jìn)。 四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的掘進(jìn)（二）盾構(gòu)的掘進(jìn) 盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)必須根據(jù)圍巖條件，保證工作面的穩(wěn)

28、定，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整千斤頂?shù)男谐毯屯屏?，沿所定路線方向準(zhǔn)確地進(jìn)行掘進(jìn)。 (1) 盾構(gòu)千斤頂總推力與刀盤(pán)扭矩的計(jì)算 土壓平衡式盾構(gòu)和泥水加壓式盾構(gòu)的開(kāi)挖、支護(hù)方式不盡相同，兩者所需的千斤頂推力和刀盤(pán)扭矩的計(jì)算方法也不同。 四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的掘進(jìn)（二）盾構(gòu)的掘進(jìn) 盾構(gòu)的各種阻力和計(jì)算公式如下：盾構(gòu)的各種阻力和計(jì)算公式如下： 式中，式中，F(xiàn)1盾構(gòu)與地層之間的摩擦力；盾構(gòu)與地層之間的摩擦力； F2刀盤(pán)正面的側(cè)向土壓力刀盤(pán)正面的側(cè)向土壓力 ； F F3 3刀盤(pán)正面的地下水壓力刀盤(pán)正面的地下水壓力 ； F F4 4盾尾內(nèi)部與管片襯砌之間的摩阻力盾尾內(nèi)部與管片襯砌之間的摩阻力；土

29、壓平衡式盾構(gòu)需要的千斤頂推力4321FFFFF0PDLWPP00)(421001PPPPDLF(a) 盾構(gòu)與地層之間的摩擦力四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工(b)刀盤(pán)正面的側(cè)向土壓力dPDF224)(0RKPVdV四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工(c)刀盤(pán)正面的地下水壓力 WPDF234WP(d)盾尾內(nèi)部與管片襯砌之間的摩阻力 SCWF4C30. 0CSW四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工 泥水加壓式盾構(gòu)千斤頂總推力的計(jì)算方法與前述的相同，只是在計(jì)算刀盤(pán)正面?zhèn)认蛲翂毫?F2)時(shí)，要增加泥漿充填壓力Q3(0.0015 MPa) )(4322QPDFd根據(jù)具體情況增加一項(xiàng)后方

30、臺(tái)車的牽引阻力(F5)bbWF5式中 滾動(dòng)阻力系數(shù)，一般取 0.1； Wb 后方臺(tái)車的重量。 bb四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的掘進(jìn)（二）盾構(gòu)的掘進(jìn)泥水加壓式盾構(gòu)需要的千斤頂推力四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的推進(jìn)（二）盾構(gòu)的推進(jìn)土壓平衡式盾構(gòu)需要的扭矩91iiTT 式中，式中，T1； T2； T3 3； T4 4； T5 T6 T7 7 T8 8 T9 9四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的推進(jìn)（二）盾構(gòu)的推進(jìn)泥水加壓式盾構(gòu)需要的扭矩91iiTT 式中，式中，T1； T2； T3 3； T4 4； T5 T6 T7 7 T8 8 T9

31、 9四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的推進(jìn)（二）盾構(gòu)的推進(jìn)盾構(gòu)推力和扭矩的控制標(biāo)準(zhǔn)推薦值F F=1000=10001300kN/m1300kN/m2 2（kNm）kN/m2kN/m23四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的推進(jìn)（二）盾構(gòu)的推進(jìn) (2)盾構(gòu)掘進(jìn)注意事項(xiàng) 正確選擇推進(jìn)千斤頂?shù)膫€(gè)數(shù)與配置，以確保所需的推力。使盾構(gòu)按設(shè)計(jì)的線路方向行走，并能進(jìn)行必要的糾偏； 不得破壞開(kāi)挖面的穩(wěn)定。開(kāi)挖后立即推進(jìn)，或在開(kāi)挖的同時(shí)進(jìn)行推進(jìn)。襯砌組裝完畢后，應(yīng)立即進(jìn)行開(kāi)挖或推進(jìn)，盡量縮短開(kāi)挖面的暴露時(shí)間； 不應(yīng)使襯砌等后方結(jié)構(gòu)受到損害。最好用全部千斤頂來(lái)產(chǎn)生所需推力。在曲線段、

32、上下坡、修正蛇行等情況下，使用局部千斤頂時(shí)，要盡量多增加千斤頂?shù)氖褂门_(tái)數(shù)?？赡軗p壞結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行加固，或者采取措施。 盡量防止橫向、縱向和轉(zhuǎn)動(dòng)偏差的發(fā)生。四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的推進(jìn)（二）盾構(gòu)的推進(jìn) (3)盾構(gòu)掘進(jìn)施工管理 盾構(gòu)掘進(jìn)管理的目的是在保持隧道線形和開(kāi)挖面穩(wěn)定的同時(shí)，盡早進(jìn)行尾隙處理，以防止圍巖松弛和下沉等。 掘進(jìn)管理內(nèi)容可分為四大項(xiàng)：即開(kāi)挖管理、線形管理、注漿管理、管片拼裝管理。 四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工（二）盾構(gòu)的推進(jìn)（二）盾構(gòu)的推進(jìn)四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工（三）襯砌、壓注（三）襯砌、壓注 (1)一次襯砌 一次裝配式襯砌

33、的施工是依照組裝管片的順序從下部開(kāi)始逐次收回千斤頂。管片的環(huán)向接頭一般均錯(cuò)縫拼裝。 保持襯砌環(huán)的真圓度，對(duì)確保隧道斷面尺寸，提高施工速度及防水效果，減少地表下沉等甚為重要。 緊固和再次緊固螺栓，緊固襯砌接頭螺栓必須按規(guī)定執(zhí)行，以不損害組裝好的管片為準(zhǔn)。四四盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工第五節(jié)盾構(gòu)法施工（三）襯砌、壓注（三）襯砌、壓注 (2)回填注漿 目的：回填注漿除可以防止圍巖松弛和地表下沉之外，還有防止襯砌漏水、漏氣，保持襯砌環(huán)早期穩(wěn)定的作用。 注漿材料需具有下列特點(diǎn)：不產(chǎn)生材料離析；具有流動(dòng)性；壓注后體積變化??；壓注后的強(qiáng)度增長(zhǎng)快，保證襯砌與周圍地層的相互作用，減少地層移動(dòng)；具有一定的動(dòng)強(qiáng)度，以滿足抗震要求；具有不透水性等。 注漿材料：水泥砂漿、加氣砂漿、速凝砂漿、小礫石混凝土、纖維砂漿、可塑性注漿材料等。本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容