盾构法隧道课件.ppt

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1、同济大学2018年4月10日盾构法隧道1盾构法隧道（ShieldTunnel）1.概述地铁隧道已成为解决城市交通拥挤最有效手段之一。我国经济发达的中心城市相继开展地铁建设。盾构工法已成为城市地下隧道的主要修建方法之一。2.盾构法主要施工工序出发竖井中间竖井接收竖井盾构机2.盾构法主要施工工序1、建造盾构工作井2、盾构掘进机安装就位3、出洞口土体加固4、初推段掘进施工5、掘进机设备转换6、盾构连续掘进施工7、接收井洞口土体加固8、盾构进入接收井，并运出地面盾构吊装就位盾构设备车架盾构设备车架盾构准确进入接收井3.1盾构机基本构造盾构机是一种既能承受地层压

2、力、又能在地层中掘进的施工机具。盾构机由通用机械（外壳、掘削机构、挡土机构、推进机构、管片组装机构等）和专用机构组成（如土压盾构的排土机构、添加材注入机构；泥水盾构的送排泥机构、搅拌机构）。3.盾构机(ShieldMachine)3.1盾构机基本构造3.盾构机(ShieldMachine)面板式辐条式3.2盾构机类型（1）按断面形式分：圆形、椭圆形、马蹄形、矩形、双圆搭接形、三圆搭接形。3.盾构机(ShieldMachine)圆形椭圆马蹄形矩形3.2盾构机类型（1）按断面形式分：圆形、椭圆形、马蹄形、矩形、双圆搭接形、三圆搭接形。3.盾构机(Shiel

3、dMachine)三圆搭接双圆形3.2盾构机类型（2）按出土器械的机械化程度分：手掘式、半机械掘削式、机械掘削式。3.盾构机(ShieldMachine)半机械式手掘式机械式3.3常用盾构机类型及其施工原理（3）按掘削面敞开程度分：全部敞开式、部分敞开式（网格式）、封闭式（泥水式、土压式）。3.盾构机(ShieldMachine)土压式敞开式泥水式网格挤压式3.3常用盾构机类型及其施工原理（4）按掘削面加压稳定方式分：气压式、泥水式、土压式，其中以泥水平衡和土压平衡两种最为常用。3.盾构机(ShieldMachine)土压式气压式泥水式3.3常用盾构机

4、类型及其施工原理泥水平衡原理：把水、粘土及添加剂混合制成的泥水，经输送管道压入泥水舱，待泥水充满整个泥水舱后，盾构机的推进系统工作，则推进力经舱内泥水传递到掘削面的土体上，刀盘掘削下来的土砂进入泥水舱，经搅拌后含掘削土砂的高浓度泥水，经泥浆泵送到地表的泥水分离系统。3.盾构机(ShieldMachine)3.3常用盾构机类型及其施工原理土压平衡原理：盾构推进时前端刀盘旋转掘削土体，掘削下来的土体涌入土舱。当掘削土体充满土舱时，由于盾构的推进作用，致使掘削土体即对掘削面加压。当该加压压力与掘削地层的土压+水压相等，随后若能维持螺旋输送机的排土量与刀盘的掘

5、土量相等，把这种稳定的出土状态称为掘削面土压平衡状态。3.盾构机(ShieldMachine)4.1地层变位的影响因素1.地层损失地层损失是指盾构施工过程中实际开挖土体体积与竣工隧道体积之差。（1）开挖面的土体移动。（2）土体挤入盾尾间隙。（3）盾构推进过程中推进方向的改变、盾尾纠偏、曲线推进、仰头推进或叩头推进，实际开挖断面不是圆形而是椭圆形，从而引起地层损失。（4）盾构外壳移动与地层间的摩擦与剪切作用，引起地层损失。（5）在水土压力作用下，隧道衬砌产生变形而引起少量的地层损失。4.盾构法施工引起的地层变位4.1地层变位的影响因素2.受扰动土体的再固

6、结盾构隧道周围土体受到盾构施工扰动后，便在盾构隧道周围形成超孔隙水压力区。当盾构离开该处地层后，由于土体表面的应力释放，隧道周围的孔隙水压力便下降。在孔隙水压下降过程中，孔隙水排出，引起地层移动和地面沉降。地层因孔隙水压力变化而产生的地面沉降，称之为主固结沉降。土体受到扰动后，土体骨架还发生持续很长时间的压缩变形。在此土体蠕变过程中产生的地面沉降称为次固结沉降。4.盾构法施工引起的地层变位4.2地层变位的模式1.地表横向沉降Peck（1969）通过对大量地表沉陷数据及工程资料分析后，首先提出地表沉降槽正态分布的概念，并认为施工引起的地面沉降是在不排水条

7、件下发生的，所以沉降槽的体积应等于地层损失的体积。此法假定地层损失在隧道长度上均匀分布，地面沉降的横向分布似正态分布函数。4.盾构法施工引起的地层变位4.2地层变位的模式1.地表纵向沉降刘建航（1991）在Peck法的基础上，总结了上海地铁隧道纵向沉降分布的一般规律。4.盾构法施工引起的地层变位5.1衬砌结构的作用（1）在施工阶段中，作为施工临时支撑用，并承受盾构千斤顶项力以及其它施工荷重。（2）竣工后作为隧道永久性支撑结构。（3）防止泥、水渗入。（4）内衬具有防水、防钢筋腐蚀、修正施工误差和内部装饰等作用。5.衬砌的形式和构造5.2衬砌结构的选型（1

8、）依据隧道的使用目的，围岩条件以及施工方法，合理选择衬砌的强度、结构形式和种类等。（2）根据隧