大直径长距离盾构隧道施工技术.ppt

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1、大直径长距离盾构隧道施工技术大直径长距离盾构隧道施工技术小组成员小组成员:霍思逊（霍思逊（ppt制作）制作）刘一鸣（讲解）刘一鸣（讲解）王春天（回答问题王春天（回答问题）总述不管是大直径长距离盾构施工隧道还是常不管是大直径长距离盾构施工隧道还是常规的隧道开挖，他们的工艺流程上是大体规的隧道开挖，他们的工艺流程上是大体相同的，只是在个别的环节上，例如：精相同的，只是在个别的环节上，例如：精度，安全级别，设备的功能提出了更高的度，安全级别，设备的功能提出了更高的要求。要求。下面首先来分大直径和长距离两个方面来下面首先来分大直径和长距离两个方面来分析盾构法施工的部分主要特征。分析盾构法施工的部分主要

2、特征。适于大直径掘进的施工技术特征适于大直径掘进的施工技术特征大直径隧道是指直径大于大直径隧道是指直径大于12m的隧道。的隧道。从盾构机来看，一般对于大直径的隧道、采用从盾构机来看，一般对于大直径的隧道、采用独立中心刀盘的基本原理，通过内刀盘和外刀独立中心刀盘的基本原理，通过内刀盘和外刀盘以不同的方向旋转，实现与部分转矩补偿相盘以不同的方向旋转，实现与部分转矩补偿相关的额外效应。关的额外效应。但构造上考虑应采取防止拉大内侧刀盘，外侧但构造上考虑应采取防止拉大内侧刀盘，外侧刀盘转速差的措施。刀盘转速差的措施。对大断面土压盾构而言，外侧刀盘的形状应以挡对大断面土压盾构而言，外侧刀盘的形状应以挡土作

3、用为主，多选用面板形；内侧刀盘的形状，土作用为主，多选用面板形；内侧刀盘的形状，应考虑减少粘性土的黏附作用和减少土压方面，应考虑减少粘性土的黏附作用和减少土压方面，故多选用辐条形。故多选用辐条形。大直径盾构机实例大直径盾构机实例如西班牙马德里如西班牙马德里M30工程采用的直径为工程采用的直径为15.2m的土压平衡盾构。的土压平衡盾构。适于大直径掘进的施工技术特征适于大直径掘进的施工技术特征由于大断面施工的要求，机内千斤顶，电动机，由于大断面施工的要求，机内千斤顶，电动机，液压设备，以及外部的电源，运输设备都大型化，液压设备，以及外部的电源，运输设备都大型化，高压化。高压化。由于断面尺寸大，对盾

4、构机的组装精度要求提由于断面尺寸大，对盾构机的组装精度要求提高。特别是刀盘承力轴的分解组装的精度提高。高。特别是刀盘承力轴的分解组装的精度提高。由于截面尺寸大，掘进中出现的尾隙容易塌陷，由于截面尺寸大，掘进中出现的尾隙容易塌陷，需要瞬时填充。故背后注入装置应可对尾部上需要瞬时填充。故背后注入装置应可对尾部上侧的侧的3个注入点、两侧的个注入点、两侧的2个注入点共计个注入点共计5个注个注入点进行同步注入。入点进行同步注入。适于长距离盾构的施工技术特征适于长距离盾构的施工技术特征盾构机的耐久性要好。刀盘、刀具（碳化钨类盾构机的耐久性要好。刀盘、刀具（碳化钨类E2、E3材料）、面板、盾尾封口、土砂仓入

5、口、材料）、面板、盾尾封口、土砂仓入口、输泥管、压泥泵等构件的耐磨性要好，刀具的输泥管、压泥泵等构件的耐磨性要好，刀具的数量及在刀盘上的布设方法等均应考虑对长距数量及在刀盘上的布设方法等均应考虑对长距离挖掘有利的原则，特别是选用耐磨刀具和设离挖掘有利的原则，特别是选用耐磨刀具和设置机内刀具更换装置尤为重要。置机内刀具更换装置尤为重要。盾构机要安装制冷装置。由于连续长距离掘进，盾构机要安装制冷装置。由于连续长距离掘进，刀具、刀盘等机内设备发热，故机内应考虑设置刀具、刀盘等机内设备发热，故机内应考虑设置制冷装置，以冷却刀具、刀盘及机内各种发热装制冷装置，以冷却刀具、刀盘及机内各种发热装置。置。适于

6、长距离盾构的施工技术特征适于长距离盾构的施工技术特征由于掘进距离长，须充分考察挖掘线路上的土由于掘进距离长，须充分考察挖掘线路上的土质情况，综合考虑后选择适合和挖掘路线，提质情况，综合考虑后选择适合和挖掘路线，提前制定好应对复杂地形的方案，选用适应多种前制定好应对复杂地形的方案，选用适应多种土质的掘削刀具。应设置可以更换面板的装置，土质的掘削刀具。应设置可以更换面板的装置，或增加插入型超前刀具（长短刀交替挖掘）。或增加插入型超前刀具（长短刀交替挖掘）。提高施工测量精度。由于长距离施工，所以要提高施工测量精度。由于长距离施工，所以要求隧道的轴线测量精度、盾构机的位置和方向求隧道的轴线测量精度、盾

7、构机的位置和方向的控制精度及管片的拼装要有一个较大的提高。的控制精度及管片的拼装要有一个较大的提高。如果才用盾构机相向开挖，则要控制贯通误差，如果才用盾构机相向开挖，则要控制贯通误差，尤其是横向贯通误差。这就需要用到更精密的尤其是横向贯通误差。这就需要用到更精密的仪器，如陀螺仪，高精度的仪器，如陀螺仪，高精度的GPS等。等。工程案例工程案例上海崇明越江通道长江隧道工程是上海崇明越江通道长江隧道工程是2010年年前后世界最大直径（衬砌外径前后世界最大直径（衬砌外径15.0m）、特）、特长距离（盾构段长约长距离（盾构段长约7.5km）、埋深（最大）、埋深（最大埋深约埋深约55m）的水底盾构法隧道）

8、的水底盾构法隧道.通过对上海长江隧道工程的部分施工工艺通过对上海长江隧道工程的部分施工工艺的概述，向同学们展示大直径，超长隧道的概述，向同学们展示大直径，超长隧道的部分工艺。的部分工艺。隧道横截面图隧道横截面图工程案例工程案例采用采用2台德国海瑞克公司制造的直径为台德国海瑞克公司制造的直径为15.43m的大型泥水加压混合式盾构进行掘的大型泥水加压混合式盾构进行掘进施工，泥水加压控制采用气泡控制方法，进施工，泥水加压控制采用气泡控制方法，能够有效保证开挖面的稳定。盾构机全长能够有效保证开挖面的稳定。盾构机全长约约134m，包括盾构机本体和后配套车架系，包括盾构机本体和后配套车架系统总重约统总重约

9、3250t。工程案例工程案例上海长江隧道采用上海长江隧道采用2台盾构机先后从浦东工台盾构机先后从浦东工作井出发（上行线盾构先行，下行线盾构作井出发（上行线盾构先行，下行线盾构滞后约滞后约3个月出发），以长兴岛工作经为盾个月出发），以长兴岛工作经为盾构接收井。构接收井。主要的施工工艺主要的施工工艺盾构出洞前井外地基加固、出洞时盾构后盾构出洞前井外地基加固、出洞时盾构后盾管片设置及洞圈的处理。（洞门止水等）。盾管片设置及洞圈的处理。（洞门止水等）。同步施工流水作业的实施。在隧道施工阶同步施工流水作业的实施。在隧道施工阶段，在盾构车架后方段，在盾构车架后方200-250m处即开展隧处即开展隧道内道路

10、的同步施工，并适时开展烟道板道内道路的同步施工，并适时开展烟道板搁置牛腿、烟道板架设和连接通道的施工，搁置牛腿、烟道板架设和连接通道的施工，其间以道路同步施工为主。用于施工期的其间以道路同步施工为主。用于施工期的道路的道路的“口口”型钩件，同时也是正常使用型钩件，同时也是正常使用阶段车道板结构的一部分。阶段车道板结构的一部分。同步施工作业面布置图同步施工作业面布置图主要的施工工艺主要的施工工艺拼装系统：管片拼装机为中心支撑式，采用真空拼装系统：管片拼装机为中心支撑式，采用真空吸盘抓取方式，回转角度为吸盘抓取方式，回转角度为200。管片内弧面开。管片内弧面开孔面积大小与所需吸力相协调。孔面积大小

11、与所需吸力相协调。推进系统：盾构的推进由推进油缸完成，管片推进系统：盾构的推进由推进油缸完成，管片拼装是，千斤顶撑靴着力于管片环面，每拼装是，千斤顶撑靴着力于管片环面，每3个个千斤顶为千斤顶为1组，共组，共19组，分为组，分为6个区域。推进时，个区域。推进时，6个区域千斤顶订立可各自独立调节，额定总个区域千斤顶订立可各自独立调节，额定总推力约推力约188562kN，每组千斤顶顶力为，每组千斤顶顶力为10000kN。主要的施工工艺主要的施工工艺同步注浆点：同步注浆管路为内置式，全环压同步注浆点：同步注浆管路为内置式，全环压浆点浆点6个。施工时推进和注浆联动，用注浆压个。施工时推进和注浆联动，用注

12、浆压力和注浆量两参数来保证盾尾和管片间隙的填力和注浆量两参数来保证盾尾和管片间隙的填充效果，单管注浆压力以盾尾处水土压力控制。充效果，单管注浆压力以盾尾处水土压力控制。盾构水中进洞要求：为了确保盾构进洞安全，除盾构水中进洞要求：为了确保盾构进洞安全，除在长兴岛接收井盾构进洞侧进行地基加固外，尚在长兴岛接收井盾构进洞侧进行地基加固外，尚须在工作井洞圈范围采用盾构刀盘可直接切削的须在工作井洞圈范围采用盾构刀盘可直接切削的玻璃纤维筋混凝土、接收井底板上铺设玻璃纤维筋混凝土、接收井底板上铺设M5水泥砂水泥砂浆（作为盾构接受基座），并在接收井与暗埋段浆（作为盾构接受基座），并在接收井与暗埋段之间、井内上下行线间设置临时混凝土隔墙，避之间、井内上下行线间设置临时混凝土隔墙，避免盾构进洞时的泥水溢出。免盾构进洞时的泥水溢出。主要的施工工艺主要的施工工艺衬砌结构型式：采用有一定接头刚度的单衬砌结构型式：采用有一定接头刚度的单层钢筋混凝土柔性衬砌是合理的、成功的。层钢筋混凝土柔性衬砌是合理的、成功的。施工工艺简单，工程实施周期短、投资省。施工工艺简单，工程实施周期短、投资省。谢谢！谢谢！