关宝树_地下工程_第三章节

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1、刘俊新(西南科技大学土木工程与建筑学院)地下工程第三篇盾构法修建的地下工程2.1盾构的类型与构造1)类型（一般分为：开放式、部分开放式和封闭式）开放式：手掘式、半机械式、机械式；部分开放式：网格式；封闭式：泥水平衡式、土压平衡式（泥土式、加泥式）第一节　盾构法的发展历程第二节　盾构法的基本概念第一章盾构法发展历史及基本概念2)构造盾构的标准为园形，也有矩形、椭园形、马蹄形、半园形、双环及多环形等特殊形状，但其基本构造则由：钢壳、推进机系统、衬砌拼装系统三部分构成。盾构钢壳：由切口环、支承环和盾尾三部分组成。盾构推进系统：由液压设备和盾构千斤顶组

2、成。衬砌拼装系统：拼装器－它把管片按设计形状，安全迅速地进行拼装，具有夹钳、使管片位置伸缩、前后滑动、旋转等功能。隧道施工的盾构机大型盾构机椭圆式盾构机盾构施工盾构施工3)盾构工法的选择（1）掌握各种盾构机的特征；（2）了解地层地质情况；（3）了解地上、地下环境情况；（4）考虑工期和成本。4)盾构施工中的衬砌技术在软土地层施工隧道，衬砌支护是非常关键。盾构施工多采用预制拼装衬砌形式，对于防护要求高的隧道也有采用整体浇筑混凝土支护、复合式衬砌等。预制拼装衬砌特点：施工快可立即承受荷载（保证掘进速度）、易于机械化施工易、保证施工质量，并可附加专门的

3、防水装置。。预制拼装衬砌园环一般由标准块、邻接块和封顶块在盾尾拼装而成。标准块是在工厂按设计要求专门加工，一般10m左右大直径隧道，每个衬砌环园采用8~10块标准块；6m左右中直径隧道采用6~8块标准块；3m左右小直径隧道采用4块标准块。园环的拼装形式有通缝和错缝两种，一般采用错缝形式―它具有刚度均匀、接缝变形小、防水性能好等许多优点。圆环衬砌片联结盾构片盾构片填加2.2盾构法施工步骤：①在盾构隧道的始发端和到达端各修建一个竖井。②盾构在始发竖井内安装就位。③依靠千斤顶（作用在已拼装好的衬砌环上），将盾构从始发竖井内始发。④盾构在地层中沿着设计

4、轴线掘进，同时不断出土和安装衬砌管片环，并及时向盾尾空隙内注浆，防止地层下沉。⑤盾构进入到达竖井后拆除。1.盾构法施工的概貌2.盾构法施工的衬砌结构主要解决以下问题：（1）满足结构强度和刚度要求；（2）提高管片自身抗渗性和制作精度；（3）解决接头的密封问题。1.竖井竖井是用于盾构设备的运入、运出、转向、组装、解体，出碴，以及设备、材料的运入运出，施工人员的出入，供电、给排水、通风等的作业坑道。2.衬砌衬砌是承受盾构隧道周围的土压力、水压力以确保隧道净空的结构物。衬砌分为一次衬砌和二次衬砌。在盾构隧道中，一次衬砌通常采用的是装配式管片环，二次衬砌

5、是在一次衬砌内侧现浇的混凝土，一般而言，盾构法隧道中，管片衬砌为隧道的主体结构，用于承受外部荷载，而二次衬砌多用于管片衬砌防蚀、防渗、校正中心线偏离、使表面光洁和隧道内部装饰等。3.壁后注浆壁后注浆是指在盾构隧道的管片衬砌与围岩之间的空隙（盾尾空隙）内注入填充材料的施工过程。壁后注浆的目的为防止地层变形、防止管片漏水确保管片环的早期稳定及防止隧道的蛇行等。4.二次注浆二次注浆是对壁后注浆的补充注浆。有三种情况需要进行二次注浆：一是一次注浆后未完全填充；二是一次注浆的体积缩减部分的补充注入；三是为了提高抗渗透等施工效果而进行的二次注浆。2.3盾构

6、法施工的主要优点是：①除竖井施工外，隧道施工作业均在地下进行，不影响地面交通，可减少对地面环境的影响，包括噪声和振动等。②隧道的施工费用几乎不受埋深的影响。③盾构掘进、出土、拼装管片衬砌等主要工序都靠机械完成，施工人员较少，施工易于管理。④隧道越江、河和海时，采用盾构法施工不影响航道。⑤施工不受风雨等气候条件影响。⑥在地质差和水位高的条件下修建埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。⑦适用地层范围广，从软土、砂卵土、软岩直到岩层均可适用。2.4盾构法修建隧道也存在一定的技术问题：①隧道曲线半径过小时，施工较为困难，但从目前的盾构设备来看，

7、曲线半径大于10m的隧道施工已不存在问题。②如隧道埋深太浅，则盾构法施工困难很大，地面沉降很难控制；在水下施工时，如覆土太浅，则盾构法隧道施工不够安全，容易产生渗漏和喷涌现象。③盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定地层时，施工条件差，对施工技术人员的身体影响大，全气压法目前已很少采用。第二章盾构设备类型及其选型第一节　盾构设备的组成随着盾构技术发展，盾构设备的种类也越来越多。从主体结构方面讲，盾构设备由盾构外壳、开挖系统、掘进系统、管片拼装系统和控制系统等组成。1.1盾构外壳一台盾构设备的外壳沿纵向从开挖面开始，依次分为切口环、支承环和盾尾三部

8、分。1.切口环切口环可保持开挖面的稳定，在该部位装有切削机械和挡土设备，故又称切削挡土部。在敞开式盾构中，切口环上装有挡土支护装置。通常采用阶梯形、斜