地铁结构与设计课程报告--盾构机接收施工技术研究

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1、地铁结构与设计课程报告标题盾构机接收施工技术研究姓名学号班级2016年7月8日盾构机接收施工技术研究154811030乐永飞1盾构机接收施工技术1.1工程概况长沙市地铁1号线一期工程5标段包括一站（侯家塘站）四区间（五一广场站～黄兴广场站、黄兴广场站～南门口站、南门口站～侯家塘站、侯家塘站～南湖路站。侯家塘站主体沿劳动西路东西向布置，位于贺龙体育馆广场前方，车站大小里程两端均为盾构始发井，车站主体采用明挖顺作法施工。区间均采用加泥式土压平衡盾构机施工。盾构由侯家塘站东端始发向东沿劳动西路至侯家塘，再右转向南沿芙蓉路进入南湖路站，区间施工完成

2、后在南湖路站东端接收后吊出转场至侯家塘车站西端重新始发，沿劳动西路向西至劳动广场再右转沿黄兴南路到南门口站，站内过南门口站，然后从南门口站北段始发井始发，向北沿黄兴南路步行街进入黄兴广场站，在黄兴广场站南端通过钢套筒实现接收。见图1黄南区间盾构掘进平面图。图1黄南区间盾构掘进平面图-13-1.2钢套筒接收施工方案黄兴广场站南部端头结构为盾构机接收的工作井，由于南端头接收段地质条件复杂，上部为砂卵石地层，地面管线较多且迁改困难，无法进行地面加固，先期在接收井内采用水平加固也因为地下水充沛且压过大，导致无法达到加固要求，水平加固的方式也宣告失败

3、。始发井地质情及地面管线情况与接收井相同，同样面临无法加固的难题。后经过多次的论证，接收井采用玻璃纤维筋混凝土墙结合钢套筒接收方案。通过此方案，可以在未进行端头加固的情况下，保证接收过程中土体的稳定及周边管线的安全；同时收集钢套筒接收盾构机的相应参数，为今后钢套筒接收提供更多的技术支持。盾构机常规接收为对前方土体进行注浆或旋喷加固，使其达到始发强度及止水作用。采用的方法通常为两种，地表垂直加固和掌子面水平加固。见图2。图2盾构始发端头土体加固示意图在黄兴广场站南端头接收端采用地表旋喷加固必须将地表的管线改移完毕后方可进行；由于该处为12局施

4、工场地，比较狭小，无法进行地面施工；同时管线改移数量极多，工期较长的同时增加成本。为此采用掌子面水平注浆加固，在实施过程中，由于长沙地下水随着湘江水系产生季节性流动，日流速达到20米，注浆加固效果不明显，达不到盾构机始发条件。为此采用钢套筒模拟原始地层实现盾构接收。（1）钢套筒总体设计盾构机到达时土舱压力约为0.15-0.2MPa，钢套筒设计耐压0.5Mpa，。钢板选择：Q235B，板厚δ=16mm。整个钢套筒结构由过渡环、筒体、环梁等部分组成。钢套筒由专业制作厂家按专利图纸设计制作，并提供相应合格证书。-13-钢套筒主体部分，总长9600

5、mm，直径（内径）6500mm，外径6840mm。共分成三段，每段3200mm，每段又分为上下两个半圆。筒体采用钢板卷制而成。每段筒体的外周焊接纵、环向筋板以保证筒体刚度，纵向筋板与环向筋板形成的块状分隔形状。如照片所示。每段筒体的端头和上下两半圆接合面均焊接圆法兰，筒体纵向及上下均采用法兰连接，用高强度螺栓连接紧固。另外，每节钢套筒分别于顶部设置4个起吊用吊耳，1个直径600mm的加料口，底部设置3个3寸的排浆管，2组顶推托轮组。见图3钢套筒照片。图3钢套筒照片（2）钢套筒支撑钢套筒横向支撑安装平面图见图4，钢套筒横向支撑安装立面图见图5

6、。图4钢套筒横向支撑安装平面图-13-图5钢套筒横向支撑安装立面图钢套筒横向支撑在车站侧墙需埋设钢板。钢板埋设高度为500mm。车站中部侧可改成斜撑形式。并成车站底部相应位置焊接钢板。（3）钢套筒与洞门钢环连接反力架与后端盖板的关系图见图6图6反力架与后端盖板的关系图洞门钢环是预埋在车站主体结构上，通过已经焊接好的锚固筋与主体结构钢筋连接。钢套筒后端连接法兰与过渡连接板通过螺栓连接，然后将过渡连接板与洞门钢环进行焊接。见图7钢套筒与洞门钢环的关系图：-13-图7钢套筒与洞门钢环的关系图（4）钢套筒接收流程（图8）图8钢套筒接收施工流程图右线

7、盾构机钢套筒接收后可直接吊出，左线需平移至右线盾构吊出口吊出。2盾构机接收数值计算2.1计算模型及参数根据长沙市地铁1号线黄兴广场南端盾构接收的地质剖面图显示的地质情况和计算需要，经过一定的简化建立的钢套筒模拟原始地层进行盾构机接收的模型如图9所示，隧道模型截面图如图10。-13-图9三维计算模型网格划分图10隧道模型截面图-13-模型尺寸为宽60m×长45m×高15m。共划分网格域（zone）25500个、节点（grid-points）28030个。盾构隧道围岩、注浆加固区及钢套筒单元本构模型（见图11）均采用Mohr-Coulomb理想

8、弹塑性模型。渗流模型采用各向同性流体，孔隙水压力是根据水平面位置自动计算得到。图11注浆加固区及钢套筒模型横截面图在参考长沙市地铁1号线黄兴广场南端盾构接收地段有关地质资料并结合