盾构始发与到达端头加固技术.pptx

会计学1盾构始发与到达盾构始发与到达(dod)端头加固技术端头加固技术第一页，共45页。1.为什么要进行端头加固？2.端头加固的理论计算方法是什么？3.端头加固的基本(jbn)要求是什么？4.常用的加固方法及其优缺点和适用范围。讨论的主要讨论的主要(zhyo)(zhyo)内容内容第1页/共46页第二页，共45页。端头加固的目的与意义端头加固的目的与意义满足土体强度的要求满足土体强度的要求满足土体稳定性的要求满足土体稳定性的要求 加固土体的静态稳定，加固土体的静态稳定，包括施工期稳定性和长期稳定包括施工期稳定性和长期稳定性。性。加固土体的扰动影响，加固土体的扰动影响，破洞门振动过大对土体的扰动破洞门振动过大对土体的扰动等。等。满足加固（土体）的渗透性满足加固（土体）的渗透性要求（特别是水要求（特别是水+沙沙+压力的情压力的情况）况）满足加固（土体）的变形满足加固（土体）的变形(bin xng)(bin xng)特征的要求特征的要求 （土（土压建立前和土压消失后）压建立前和土压消失后）1 1、为什么要进行、为什么要进行(jnxng)(jnxng)端头加固？端头加固？第2页/共46页第三页，共45页。需要注意的问题需要注意的问题强度和稳定性强度和稳定性 参数的选取，特别是土参数的选取，特别是土体的抗拉强度和水土压力；体的抗拉强度和水土压力；稳定性验算只适合于粘稳定性验算只适合于粘性土（滑移失稳理论）；性土（滑移失稳理论）；长期稳定性问题没有解长期稳定性问题没有解决；决；加固土体的扰动问题没加固土体的扰动问题没有解决；有解决；渗透性问题渗透性问题 渗透系数渗透系数10-710-7的根据？的根据？水水+沙沙+压力对加固长度压力对加固长度的要求的要求变形特征变形特征(tzhng)(tzhng)保持在土压建立起来之保持在土压建立起来之前（盾构始发）和消失之后前（盾构始发）和消失之后（盾构到（盾构到 达）的一段时间里达）的一段时间里，上覆土体变形的可控。，上覆土体变形的可控。1.1.为什么要进行为什么要进行(jnxng)(jnxng)端头加固？端头加固？第3页/共46页第四页，共45页。n n传统的端头加传统的端头加固固(ji(ji )计算计算方法方法n n新的研究结果新的研究结果n n n n 2.2.端头加固端头加固(ji)(ji)的理论计算方法的理论计算方法第4页/共46页第五页，共45页。加固土体强度要求加固土体强度要求加固土体强度要求加固土体强度要求(yoqi)(yoqi)(yoqi)(yoqi)：薄板弯曲理论计算加：薄板弯曲理论计算加：薄板弯曲理论计算加：薄板弯曲理论计算加固体厚度固体厚度固体厚度固体厚度传统传统(chuntng)(chuntng)端头加固的理论计算方法端头加固的理论计算方法薄板理论计算(j sun)模型图加固土体加固土体第5页/共46页第六页，共45页。强度计算公式强度计算公式强度计算公式强度计算公式国外国外国外国外:日本日本日本日本JET GROUT JET GROUT JET GROUT JET GROUT 协会（协会（协会（协会（JJGAJJGAJJGAJJGA）规范的计算公式，）规范的计算公式，）规范的计算公式，）规范的计算公式，加固厚度为：加固厚度为：加固厚度为：加固厚度为：其中：其中：其中：其中：P :P :P :P :洞门中心处的水土合力；洞门中心处的水土合力；洞门中心处的水土合力；洞门中心处的水土合力；D D D D ：封门直径；：封门直径；：封门直径；：封门直径；t t t t：加固土体的极限抗拉强度：加固土体的极限抗拉强度：加固土体的极限抗拉强度：加固土体的极限抗拉强度(kn l qin(kn l qin(kn l qin(kn l qin d)d)d)d)；安全系数安全系数安全系数安全系数KO KO KO KO 取取取取1.51.51.51.52.02.02.02.0，计算系数，计算系数，计算系数，计算系数取取取取1.21.21.21.2。传统传统(chuntng)(chuntng)端头加固的理论计算方法端头加固的理论计算方法第6页/共46页第七页，共45页。l l国内：（静力学理论）国内：（静力学理论）国内：（静力学理论）国内：（静力学理论）l l最大弯曲应力（中心最大弯曲应力（中心最大弯曲应力（中心最大弯曲应力（中心(zhngxn)(zhngxn)(zhngxn)(zhngxn)处）：处）：处）：处）：l l最大剪力（支座处）：最大剪力（支座处）：最大剪力（支座处）：最大剪力（支座处）：传统传统(chuntng)(chuntng)端头加固的理论计算方法端头加固的理论计算方法第7页/共46页第八页，共45页。强度验算(yn sun)要求第8页/共46页第九页，共45页。整体(zhngt)稳定性验算图传统端头加固传统端头加固(ji)(ji)的理论计算方法的理论计算方法第9页/共46页第十页，共45页。稳定性计算公式稳定性计算公式稳定性计算公式稳定性计算公式纵向加固范围（粘性土滑移失稳理论纵向加固范围（粘性土滑移失稳理论纵向加固范围（粘性土滑移失稳理论纵向加固范围（粘性土滑移失稳理论(l(l(l(lln)ln)ln)ln)）抗滑安全要求：抗滑安全要求：抗滑安全要求：抗滑安全要求：其中：其中：其中：其中：M M M M：滑动力矩；滑动力矩；滑动力矩；滑动力矩；M M M M抗：抗滑力矩；抗：抗滑力矩；抗：抗滑力矩；抗：抗滑力矩；C C C C：加固前土体的粘结力；加固前土体的粘结力；加固前土体的粘结力；加固前土体的粘结力；C C C C：加固后土体的粘结力；：加固后土体的粘结力；：加固后土体的粘结力；：加固后土体的粘结力；H H H H：上覆土体的厚度；上覆土体的厚度；上覆土体的厚度；上覆土体的厚度；P1 P1 P1 P1：地面荷载地面荷载地面荷载地面荷载传统传统(chuntng)(chuntng)端头加固的理论计算方法端头加固的理论计算方法第10页/共46页第十一页，共45页。l l横向加固范围横向加固范围横向加固范围横向加固范围(fnwi)(fnwi)(fnwi)(fnwi)（土体扰动极限平衡理论）（土体扰动极限平衡理论）（土体扰动极限平衡理论）（土体扰动极限平衡理论）l l l l 式中式中式中式中l l R:R:R:R:松动圈半径；松动圈半径；松动圈半径；松动圈半径；l l a:a:a:a:盾构隧道半径。盾构隧道半径。盾构隧道半径。盾构隧道半径。传统传统(chuntng)(chuntng)端头加固的理论计算方法端头加固的理论计算方法松动松动(sngd(sngdng)ng)圈圈隧道隧道第11页/共46页第十二页，共45页。l l横向加固横向加固横向加固横向加固(ji(ji(ji(ji )范围计范围计范围计范围计算公式算公式算公式算公式传统传统(chuntng)(chuntng)端头加固的理论计算方法端头加固的理论计算方法第12页/共46页第十三页，共45页。加固(ji)范围的确定第13页/共46页第十四页，共45页。端头加固端头加固(ji)(ji)计算方法的新结果计算方法的新结果第14页/共46页第十五页，共45页。计计算算模模型型水土合力水土合力(hl)(hl)梯形荷载梯形荷载矩形矩形(jxng)(jxng)均布荷载均布荷载三角形反对三角形反对(fndu)(fndu)称荷载称荷载弹性薄板理论弹性薄板理论弹性薄板理论弹性薄板理论叠加后梯形荷载作用下加固土体内力叠加后梯形荷载作用下加固土体内力加固土体纵向加固厚度加固土体纵向加固厚度剪应力理论剪应力理论拉应力理论拉应力理论荷载等效荷载等效内力叠加内力叠加第15页/共46页第十六页，共45页。加固计算示意图：加固计算示意图：加固计算示意图：加固计算示意图：端头土体纵向端头土体纵向端头土体纵向端头土体纵向(zn(zn(zn(zn xin xin xin xin )加固厚度：加固厚度：加固厚度：加固厚度：端头加固端头加固(ji)(ji)计算方法的新结果计算方法的新结果第16页/共46页第十七页，共45页。最大拉应力理论最大拉应力理论最大拉应力理论最大拉应力理论(l(l(l(lln)ln)ln)ln)径向弯曲应力径向弯曲应力径向弯曲应力径向弯曲应力当当当当 时，时，时，时，取取取取纵向加固厚度：纵向加固厚度：纵向加固厚度：纵向加固厚度：端头加固端头加固(ji)(ji)计算方法的新结果计算方法的新结果第17页/共46页第十八页，共45页。最大拉应力理论最大拉应力理论最大拉应力理论最大拉应力理论(l(l(l(lln)ln)ln)ln)环向弯曲应力环向弯曲应力环向弯曲应力环向弯曲应力当当当当 时，时，时，时，取取取取纵向加固厚度：纵向加固厚度：纵向加固厚度：纵向加固厚度：端头加固端头加固(ji)(ji)计算方法的新结果计算方法的新结果第18页/共46页第十九页，共45页。最大剪应力理论最大剪应力理论最大剪应力理论最大剪应力理论(l(l(l(lln)ln)ln)ln)当当当当 时时时时纵向加固厚度：纵向加固厚度：纵向加固厚度：纵向加固厚度：端头加固端头加固(ji)(ji)计算方法的新结果计算方法的新结果第19页/共46页第二十页，共45页。端头土体纵向加固端头土体纵向加固端头土体纵向加固端头土体纵向加固(ji)(ji)长度要求长度要求长度要求长度要求盾构始发盾构始发盾构始发盾构始发 无水无水无水无水 有水（特别是水有水（特别是水有水（特别是水有水（特别是水+沙沙沙沙+压力）压力）压力）压力）盾构到达盾构到达盾构到达盾构到达 无水无水无水无水 有水（特别是水有水（特别是水有水（特别是水有水（特别是水+沙沙沙沙+压力）压力）压力）压力）3.3.端头加固基本端头加固基本(jbn)(jbn)的设计要求的设计要求 第20页/共46页第二十一页，共45页。满足条件：强度满足条件：强度+稳定性稳定性+变形变形(bin xng)(bin xng)特征（土压特征（土压建立前）建立前）盾构始发端头加固盾构始发端头加固(ji)(ji)长度（无地下水）长度（无地下水）无水始发 第21页/共46页第二十二页，共45页。满足条件：满足条件：强度强度(qingd)+(qingd)+稳定性稳定性+变形特征（土压建立前）变形特征（土压建立前）+渗透性（水渗透性（水+沙沙+压力）压力）盾构始发端头加固盾构始发端头加固(ji)(ji)长度（有地下水）长度（有地下水）有水始发 第22页/共46页第二十三页，共45页。满足条件：满足条件：地层条件较差：必须加固地层条件较差：必须加固端头土体，加固土体满足强端头土体，加固土体满足强度度+稳定性稳定性+变形特征要求变形特征要求（土压消失后）。（土压消失后）。地层条件较好：可以不加地层条件较好：可以不加固或者局部加固端头土体，固或者局部加固端头土体，但必须采取相应措施，如合但必须采取相应措施，如合理控制理控制(kngzh)(kngzh)盾构到达盾构到达时掘进参数，增加封门处喷时掘进参数，增加封门处喷射混凝土厚度，待盾构刀盘射混凝土厚度，待盾构刀盘顶至围护桩时再破除洞门等。顶至围护桩时再破除洞门等。盾构到达盾构到达(dod)(dod)端头加固长度（无端头加固长度（无地下水）地下水）无水到达(dod)第23页/共46页第二十四页，共45页。满足条件：满足条件：强度强度+稳定性稳定性+变形变形(bin xng)(bin xng)可控特征（土压消失后）可控特征（土压消失后）+渗透性（水渗透性（水+沙沙+压力）压力）盾构到达端头加固盾构到达端头加固(ji)(ji)长度（有地长度（有地下水）下水）有水到达(dod)第24页/共46页第二十五页，共45页。直径/m范围/mD11D33D55D8简图B1.01.01.52.0H11.01.52.02.5H21.01.01.01.0端头土体横向加固要求端头土体横向加固要求(yoqi)(yoqi)土体横向加固最小尺寸表土体横向加固最小尺寸表3 3、端头加固设计基本、端头加固设计基本(jbn)(jbn)要求要求第25页/共46页第二十六页，共45页。旋喷桩加固旋喷桩加固(ji(ji )袖阀管注浆袖阀管注浆加固加固(ji(ji )水平注浆加水平注浆加固固(ji(ji )4.典型加固(ji)方法及其优缺点和适用范围垂直垂直(chuzh)(chuzh)袖阀管袖阀管水平袖阀管水平袖阀管前进式注浆前进式注浆后退式注浆后退式注浆第26页/共46页第二十七页，共45页。关于旋喷和搅拌(jiobn)加固问题 旋喷加固提高土体的强度:0.8-1.2Mpa，0.5-1.0Mpa，旋喷范围内是没有问题的；土体的标惯值N：目前的旋喷技术很难达到设计的旋喷加固范围！旋喷垂直度误差问题-1%：建筑桩基技术规范垂直度1%（适合于设计和施工）20米0.2米建筑基坑支护技术规程 垂直度0.5%（适合于设计和施工）20米 0.1米旋喷加固降低土体的渗透系数,理论上可以,由于上述(shngsh)误差的存在，实施起来困难，因此不建议在深度超过20米时还采用旋喷或搅拌加固方法，深度在15-20 米之间应慎用！盾构开挖引起的震动仍能对加固土体的渗透系数和强度产生劣化影响；当水沙压力大于1.5Bar时，目前土压平衡盾构采用的普通橡胶帘布和压板 在下部有可能损坏的情况下，是很难发挥作用的！关于冻结法：是一种不得已的办法，但仍需充分考虑盾构设备本身的要求。搅拌加固的问题与旋喷类似，在此不再赘述第27页/共46页第二十八页，共45页。旋喷桩加固(ji)效果图（搭接良好）旋喷桩布置图旋喷桩布置图搭接搭接(d ji)(d ji)详图详图第28页/共46页第二十九页，共45页。旋喷桩加固效果图（搭接(d ji)一般）旋喷桩布置图旋喷桩布置图搭接搭接(d ji)(d ji)详图详图第29页/共46页第三十页，共45页。旋喷桩加固(ji)效果图（无搭接）旋喷桩布置图旋喷桩布置图搭接搭接(d ji)(d ji)详图详图第30页/共46页第三十一页，共45页。掉落的旋喷桩掉落的旋喷桩第31页/共46页第三十二页，共45页。盾构到达盾构到达(dod)(dod)时的旋喷桩时的旋喷桩盾构始发时的旋喷桩盾构始发时的旋喷桩第32页/共46页第三十三页，共45页。优点：优点：设用地层较广、设备轻便机设用地层较广、设备轻便机动性强。动性强。旋喷加固范围旋喷加固范围(fnwi)(fnwi)较大，较大，最大可达到最大可达到1010倍孔径。倍孔径。加固体本身止水效果明显。加固体本身止水效果明显。缺点：缺点：操作不当容易造成桩与桩间操作不当容易造成桩与桩间搭接不连续，不紧密，达不搭接不连续，不紧密，达不到理想的止水效果，整体止到理想的止水效果，整体止水效果欠佳。水效果欠佳。有些土体不容易旋喷成桩。有些土体不容易旋喷成桩。旋喷加固(ji)优缺点和适用范围第33页/共46页第三十四页，共45页。垂直垂直(chuzh)(chuzh)袖阀管袖阀管浆液浆液(ji(jingyngy)土体土体浆液浆液(ji(jingyngy)底部注浆底部注浆二次注浆二次注浆注浆注浆第34页/共46页第三十五页，共45页。水水平平袖袖阀阀管管一次注浆一次注浆二次注浆二次注浆第35页/共46页第三十六页，共45页。优点：优点：根据需要可分段式注浆，重根据需要可分段式注浆，重复注浆；复注浆；冒浆液、串浆可能性小；冒浆液、串浆可能性小；一根注浆管内可采用不同的一根注浆管内可采用不同的注浆材料注浆材料,选用不同的注浆选用不同的注浆参数进行注浆施工。参数进行注浆施工。缺点：缺点：注浆工法封孔工艺复杂注浆工法封孔工艺复杂 ；控制不当容易堵孔、卡管，控制不当容易堵孔、卡管，而且是端头加固中最常见的而且是端头加固中最常见的弊病，加固效果差，导致始弊病，加固效果差，导致始发与到达失败发与到达失败(shbi)(shbi)。适用地层：适用地层：砂层、粉土、淤泥层，广砂层、粉土、淤泥层，广深地区应用较多。深地区应用较多。袖阀管注浆加固(ji)优缺点和适用范围第36页/共46页第三十七页，共45页。水平(shupng)注浆加固注浆孔注浆孔注浆孔布置注浆孔布置(bzh)(bzh)示意图示意图第37页/共46页第三十八页，共45页。前进(qinjn)式水平注浆流程图第38页/共46页第三十九页，共45页。后退(hutu)式水平注浆流程图第39页/共46页第四十页，共45页。优点优点(yudi(yudin)n)：施工设备简单、成本较低；施工设备简单、成本较低；工期短、见效快；工期短、见效快；对施工场地要求低、对环境对施工场地要求低、对环境影响较小；影响较小；注浆深度可深可浅，容易控注浆深度可深可浅，容易控制。制。缺点：缺点：控制不好容易出现漏浆、串控制不好容易出现漏浆、串浆现象。浆现象。水平(shupng)注浆加固优缺点和适用范围第40页/共46页第四十一页，共45页。几个水平(shupng)注浆的例子（水+沙+压力共同作用下）天津(tin jn)地铁2号线（铁三局）盾构始发天津(tin jn)地铁2号线（铁三局）盾构到达天津地铁2号线第41页/共46页第四十二页，共45页。天津(tin jn)快轨线深圳地铁(dti)2号线天津(tin jn)快轨线盾构到达（铁一局）深圳地铁2号线盾构始发（铁六局）第42页/共46页第四十三页，共45页。深圳地铁(dti)2号线深圳地铁(dti)2号线盾构到达（铁六局）深圳地铁(dti)2号线（联络通道）深圳地铁2号线联络通道（铁六局）第43页/共46页第四十四页，共45页。广州地铁(dti)3号线北延线浅埋暗挖注浆加固(ji)（铁一局）袖阀管注浆的问题(wnt)（铁一局）第44页/共46页第四十五页，共45页。