盾构法隧道穿越施工及相关技术

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1、徐州地铁盾构隧道施工技术讲座盾构穿越施工风险与控制技术概要同济大学土木工程学院地下建筑与工程系廖少明教授/博导2016.11.6于徐州地铁1同济大学廖少明教授指导思想城市环境地质环境环境施工结构控制控制控制问题问题问题1盾构掘进施工控制2隧道结构状态与安全2同济大学廖少明教授指导思想地下结构是通过特定建造过程形成而处于扰动后的复杂应力状态下的岩土环境之中。3同济大学廖少明教授盾构施工控制基本原理盾壳摩擦、摆动挤压地层水土压注浆支承力正面侧向dD水土压盾尾环形间隙L切口地层损失盾体地层损失盾尾地层损失正面支护，出土控制姿态控制，摩擦控制盾尾注浆（填充与支护）4同济大学

2、廖少明教授盾构机的选型影响因素：1）地层适应性（含地层改良）2）环境条件3）工期成本要求4）施工技术要求0.0755同济大学廖少明教授盾构关键施工参数两个平缺一不可衡6控制精度：0.05bar-0.1bar（5-10kPa)同济大学廖少明教授盾构关键施工参数不软粘土地层：压力控制同砂土地层：压力控制+土量控制地层砂卵石地层：土量控制控制重点7同济大学廖少明教授盾构关键施工参数同步注浆与推进速度推进速度下限：5mm/min顶部注浆压力上限：0.4MPa8同济大学廖少明教授盾构穿越复杂地层盾构刀盘选型刀盘形式开口率适用地层备注砂卵石地层无水黏土地当卵石最大粒径超过螺旋输

3、送机排辐条式刀盘60%~70%层渣能力时谨慎使用辐条面板式（含应用范围最广泛，土压平衡盾构和25%~45%复合地层普通黏土复合刀盘）泥水平衡盾构均采用富水淤泥地层粉细砂地面板式刀盘10%~20%通常仅用于泥水盾构层9同济大学廖少明教授盾构穿越复杂地层盾构刀盘广州地铁面板式刀盘上海、南京地铁面板式刀盘天津地铁幅板式刀盘选型采用滚刀配置失败北京地铁辐条式刀盘武汉长江隧道幅板式刀盘成都地铁幅板式刀盘10含砂率15%～20%含砂率同济大学50%～60%廖少明教授盾构穿越复杂地层(1)带式螺旋与轴式螺旋(2)单螺旋与多螺旋：大直径盾构、高压力维螺持（大于4bar）或困难/复合

4、地层下，单roddscrewD螺旋不适应，应采用多螺旋出土系统或间旋断排土方式机(3)螺旋长度(10m-12m)参(4)螺旋机直径（地铁750-900）(5)螺旋叶片间距(轴式螺旋0.8D)screw数D(6)螺旋机前端闸门配(7)可伸缩螺杆置11同济大学廖少明教授盾构穿越复杂地层螺旋机堵塞后，拆卸或开启检查孔导致螺旋机失螺压致喷涌旋机堵（1）土舱内添加剂：泡塞沫等高分子材料，沙盐、乙醇故（2）电渗法障（3）螺旋机前端闸门（4）可伸缩螺杆12同济大学廖少明教授盾构穿越复杂地层Pv与n的关系1514螺1312旋11机109参8n数76配5n=1.15×p×v4置321

5、00123456789101112131415p×vn与P×v关系图n=×P×v13同济大学廖少明教授盾构穿越复杂地层螺旋机堵塞后，拆卸或开启检查孔导致螺旋机失压致喷涌螺旋机（1）土舱内添加剂：泡堵沫等高分子材料，塞沙盐、乙醇故（2）电渗法障（3）螺旋机前端闸门（4）可伸缩螺杆14同济大学廖少明教授盾构穿越复杂地层盾灵敏度（St>4）构管线环宽BLi每小段长度超固结比(OCR)B穿含水量(w>50%)n越孔隙比(e>1.3)Q超挖量V△纠偏量高结构性D=6200(盾构机直径）灵盾构超挖后隧洞直径R有机质含量（>5%）L=（盾构机长）2敏V2LDB隧道轴线半径nR度

6、盾构微扰动施工：软“微扰动32字方针”：土地慢慢的推，分小段推；慢慢的转，均匀的转；顶住正面，调整压力；封住盾尾，合理注浆。层15同济大学廖少明教授盾构穿越复杂地层砂土的流动性：水力破坏，破坏流动性、磨损性及出渣流动性粒径：粉砂、细沙、中粗砂及砾砂；盾渗透性；10-4，10-3，10-2，10-1cm/s构密实度（孔隙比e）：松散砂（e>0.85~0.95）、密实砂(e<0.6~0.7)）穿越粉盾构类型：泥水、土压砂刀盘刀具磨损：石英含量地螺旋机配置：长度、防喷涌装置,防磨损层平衡方式：压力平衡，土量控制土方计量：调节螺旋输送机的转速（甚至反转）或闸门开度控制出土量

7、；采取逐斗控制出土量的方法控制。渣土改良：添加剂类型及其配方16同济大学廖少明教授盾构穿越复杂地层盾构穿越粉砂地层17同济大学廖少明教授盾构穿越复杂地层北京地2007年3月北京地铁10号线2标段苏州街车站出入口工程铁发生重大坍方事故,6名工人被埋事故10号线5次坍塌18同济大学廖少明教授盾构穿越复杂地层广州2008年09月07日广州白云区金沙洲凤岐里村前的沙凤一路地突然出现5米深大坑铁52008年1月18日号线坍塌上百平方二号联络通道在施工在施工中突然涌水发生塌方，造成双桥路旁边花圃内的地面100平方米塌方，深约5米，事故过程没有人员伤亡米19同济大学廖少明教授