盾构法开挖隧道工程.ppt

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1、第十章盾构法隧道工程本章主要内容：盾构法基本原理盾构的组成各阶段施工控制要点第一节盾构法基本原理一、基本概念1.盾构法是在软土地层中修建隧道的一种施工方法。它是以盾构设备在地下掘进，边稳定开挖面边在盾构内安全地进行开挖作业和衬砌作业，从而构筑隧道的施工方法.2.它适用于各类软土地层和软岩地层的隧道施工，尤其适用于城市地下铁道和水底隧道的施工。3.盾构法施工的三大要素组成：稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌。4.盾构法施工的要求程序为：盾构竖井的修建→盾构设备的拼装及附属设施的准备→盾构的开挖与推进→隧道衬砌的拼装→衬砌壁后压浆。二、盾构机的组成一台盾构机的外壳沿纵向从

2、前到后可分为前、中、后三段，通常又把这三段分别称为切口、支承、盾尾三部分，如图5.1.1所示。二、盾构机的组成11．切口该部位装有掘削机械和挡土设备，故又称掘削挡土部。2.支承支承部即盾构的中央部位，是盾构的主体构造部。因为要支承盾构的全部荷载，所以该部位的前方和后方均设有环状梁和支柱，由梁和柱支承其全部荷载。该部位装有推动盾构机体前进的盾构千斤顶或装有刀盘驱动装置、排土装置、盾构千斤顶、中折机构、举重臂支承机构等等诸多设备（封闭式盾构）。二、盾构机的组成23．盾尾盾尾部即盾构的后部。盾尾部为管片拼装空间，该空间内装有拼装管片的举重臂。为了防止周围地层的土砂、地

3、下水及背后注入的填充浆液窜入该部位，特设置尾封装置。泥水平衡式盾构在机械切削式盾构的前部刀盘后侧，设置隔板，它与刀盘之间形成泥水压力室，将加压的泥水送入泥水室，当泥水压力室充满加压的泥水后，通过加压作用和压力保持机构，来谋求开挖面的稳定。盾构推进时有旋转刀盘切削下来的土砂经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地面，这就是泥水加压平衡式盾构法的主要特征。盾构的掘进是通过液压油缸顶推，同时前面刀盘边旋转边切削土体，使盾构向前移动，同时，通过出碴系统（螺旋输送机或泥水输送系统）将刀盘切削下来的碴土排出，当盾构前进到一定距离后，停止推进，将油缸缩回，安装一环

4、衬砌管片，然后再继续推进下一循环。泥水输送系统泥水输送系统具有两个基本功能，一是稳定掌子面，二是通过排泥泵将开挖碴料从泥水仓通过排泥管输送到分离站。掌子面的稳定性靠膨润土泥浆对掌子面的压力以及靠膨润土泥浆的流变特性来确保。泥水循环系统由送排泥泵、送排泥管、延伸管线、辅助设备等组成。送泥泵将调制好的泥水通过送泥管输送到泥水仓；而排泥泵则将携带碴土的泥水排出，通过排泥管输送到地面的泥水处理设备进行分离。出碴系统总体布置示意图出碴系统总体布置示意图泥水平衡式盾构特点a.在易发生流沙的地层中能稳定开挖面，可在正常大气压下施工作业；b.泥水传递速度快而且均匀，开挖面平衡土

5、压力的控制精度高，对开挖面周边土体的干扰少，地面沉降量控制精度高；c.盾构出土，减少了运输车辆，进度快；刀盘、刀具磨损小，适合长距离施工；d.刀盘所受扭矩小，更适合大直径隧道施工；e.适用于软弱的淤泥质粘土层、松散的砂土层、沙砾层、卵石层和硬土的互层等地层。特别适用于地层含水量大、上方有水体的越江隧道和海底隧道。随着施工技术的不断进步，泥水平衡式盾构适用的范围不断扩大，目前该工法被认为几乎适用于所有地层。盾构施工关键技术盾构到达盾构始发管片壁后注浆同步注浆示意图在盾构掘进过程中采取以下注浆方式：①通过盾尾注浆管在掘进的同时进行同步注浆；②必要时，在管片脱出盾尾后

6、，通过管片上预留的注浆孔进行补充的二次注浆。三、盾构法施工主要程序1：（一）盾构法施工主要施工步骤为：1．在盾构法隧道的起始端和终结端各建一个工作井，城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井；2．盾构在始发工作井内安装就位；3．依靠盾构千斤顶推力(作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上)将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出；4．盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土(泥)和安装衬砌管片；5．及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置；6．盾构进入到达工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。第二节盾构施工控制要点一、施工控制

7、要点（1）检查盾构基座的安全性和牢固性，防止盾构基座发生变形，致使盾构掘进轴线偏离设计轴线。（2）检查盾构后背支撑体系的稳定性，防止盾构后背支撑体系在受盾构推进顶力的作用后发生局部变形或位移。（3）洞门凿除施工控制。当土体加固方案不当或加固效果欠佳、地下水丰富、洞门凿除工艺不佳等情况时，洞门凿除后易产生涌土，会影响地面变形、周边建筑物及管线安全，因此，事先应采取必要的防护措施。一、施工控制要点（4）检查洞圈防水橡胶板和铰链板的安装是否得当有效。（5）控制负环的拼装质量。自负环起严格控制环面平整度，应逐环检查，控制相邻管片块的踏步，以免邻接块接缝处管片碎裂。（6）

8、对于开口环出洞，则应检查