《城市地下工程施工技术与工程实例》第四讲课件.ppt
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1、城市地下工程施工技术与工程实例城市地下工程施工技术与工程实例第四讲第四讲盾构法隧道施工技术与工程实例盾构法隧道施工技术与工程实例1 1 盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢质盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。这个组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。这个钢质组件在初步或最终隧道衬砌建成前,主要起钢质组件在初步或最终隧道衬砌建成前,主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用,这个钢质组件被简称为盾构。盾构的全的作用,这个钢质组件被简称为盾构。盾构的另一个作用是能够承受来自地层的压力,防止地另一个作用
2、是能够承受来自地层的压力,防止地下水或流沙的入侵。下水或流沙的入侵。盾构法隧道基本原理盾构法隧道基本原理地下暗挖施工不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、地下暗挖施工不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影响,能较经济合理地保证隧道安全施工。气候等条件的影响,能较经济合理地保证隧道安全施工。盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实行自动化、智能化和盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实行自动化、智能化和施工远程控制信息化,掘进速度较快,施工劳动强度较低。施工远程控制信息化,掘进速度较快,施工劳动强度较低。地面人文自然景观受到良好的保护,周围环境不受盾构施地面人文自然景观受到良好的保护,周围环境不
3、受盾构施工干扰;在松软地层中开挖埋置深度较大的长距离、大直径工干扰;在松软地层中开挖埋置深度较大的长距离、大直径隧道,具有经济、技术、安全、军事等方面的优越性。隧道,具有经济、技术、安全、军事等方面的优越性。盾构法隧道优点盾构法隧道优点盾构机造价较昂贵,隧道的衬砌、运输、拼装、机械安盾构机造价较昂贵,隧道的衬砌、运输、拼装、机械安装等工艺较复杂;在饱和含水的松软地层中施工,地表沉装等工艺较复杂;在饱和含水的松软地层中施工,地表沉陷风险较大。陷风险较大。需要设备制造、气压设备供应、衬砌管片预制、衬砌结需要设备制造、气压设备供应、衬砌管片预制、衬砌结构防水及堵漏、施工测量、场地布置、盾构转移等施工
4、技构防水及堵漏、施工测量、场地布置、盾构转移等施工技术的配合,系统工程协调复杂。术的配合,系统工程协调复杂。建造短于建造短于750m750m的隧道经济性差;当隧道曲线半径过小或的隧道经济性差;当隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时,施工难度较大。隧道埋深较浅时,施工难度较大。盾构法隧道缺点盾构法隧道缺点4 4 地铁隧道土压平衡盾构施工技术地铁隧道土压平衡盾构施工技术一、土压平衡盾构施工技术简介一、土压平衡盾构施工技术简介二、工程简介二、工程简介三、盾构始发准备工作三、盾构始发准备工作四、盾构始发掘进四、盾构始发掘进五、质量控制措施五、质量控制措施六、安全控制措施六、安全控制措施 土压平衡式盾构又称
5、削土密闭式或泥土加压式盾构,土压平衡式盾构又称削土密闭式或泥土加压式盾构,这种盾构是在局部气压盾构和泥水加压盾构的基础上发展这种盾构是在局部气压盾构和泥水加压盾构的基础上发展起来的。该种盾构的前端有一个全断面切削刀盘,在盾构起来的。该种盾构的前端有一个全断面切削刀盘,在盾构中心或下部由长筒形螺旋运输机的进土口,其出口在密封中心或下部由长筒形螺旋运输机的进土口,其出口在密封舱外。其施工方法是保持开挖面的稳定,在切削刀盘后面舱外。其施工方法是保持开挖面的稳定,在切削刀盘后面的密封腔内充满开挖下来的土砂,并保持一定土压力。的密封腔内充满开挖下来的土砂,并保持一定土压力。一一、土压平衡盾构施工技术简介
6、、土压平衡盾构施工技术简介 土压平衡式盾构自土压平衡式盾构自19741974年在日本首次使用以来,以其年在日本首次使用以来,以其独特的优势已广泛应用于世界各地的隧道工程中。目前,独特的优势已广泛应用于世界各地的隧道工程中。目前,土压平衡式盾构在全国地铁、市政、能源等工程建设中得土压平衡式盾构在全国地铁、市政、能源等工程建设中得到了广泛的应用。实践证明,土压平衡式盾构因其能较好到了广泛的应用。实践证明,土压平衡式盾构因其能较好地控制地表沉降、保护环境、适应在市区和建筑密集处施地控制地表沉降、保护环境、适应在市区和建筑密集处施工等优点,在我国正走向普及。工等优点,在我国正走向普及。1 1、设备简介
7、、设备简介 土压平衡式盾构掘进机几乎适应于全部的软弱土层,土压平衡式盾构掘进机几乎适应于全部的软弱土层,并能有效地保持开挖面的稳定和减少地面的沉降,施工的并能有效地保持开挖面的稳定和减少地面的沉降,施工的安全性及可操作性高,其总体性能在上海、广州、南京及安全性及可操作性高,其总体性能在上海、广州、南京及深圳等地铁隧道建设中得到大量工程实践的证明。深圳等地铁隧道建设中得到大量工程实践的证明。土压平衡式盾构主要由以下几部分组成:盾构壳体、土压平衡式盾构主要由以下几部分组成:盾构壳体、刀盘及驱动系统、螺旋输送机、管片拼装机、推进系统、刀盘及驱动系统、螺旋输送机、管片拼装机、推进系统、皮带输送机、人行
8、闸、液压系统、电气控制系统、集中润皮带输送机、人行闸、液压系统、电气控制系统、集中润滑系统、加泥系统、水冷却系统、盾尾密封系统、衬背注滑系统、加泥系统、水冷却系统、盾尾密封系统、衬背注浆系统、车架、双梁吊运机构和单梁吊运机构。浆系统、车架、双梁吊运机构和单梁吊运机构。一一、土压平衡盾构施工技术简介、土压平衡盾构施工技术简介一一、土压平衡盾构施工技术简介、土压平衡盾构施工技术简介土压平衡盾构机主机构造图土压平衡盾构机主机构造图2 2、特点、特点施工中基本不使用土体加固等辅助施工措施,节省技术施工中基本不使用土体加固等辅助施工措施,节省技术措施经费,并对环境无污染。措施经费,并对环境无污染。根据土
9、压变化调整出土和盾构推进速度,易达到工作面根据土压变化调整出土和盾构推进速度,易达到工作面的稳定,减少了地表变形。的稳定,减少了地表变形。对掘进土量和排土量能形成自动控制管理,机械自动化对掘进土量和排土量能形成自动控制管理,机械自动化程度高、施工速度快。程度高、施工速度快。一一、土压平衡盾构施工技术简介、土压平衡盾构施工技术简介3 3、适用范围、适用范围土压平衡盾构掘进机一般不需要辅助技术措施,本身具土压平衡盾构掘进机一般不需要辅助技术措施,本身具有改善土体的性能,通过对各种土体的改良,能适应多种有改善土体的性能,通过对各种土体的改良,能适应多种环境和地层的要求。可在砂砾、砂、粉砂、粘土等压密
10、程环境和地层的要求。可在砂砾、砂、粉砂、粘土等压密程度低、软硬相间的地层以及砾层、砂层等地层中使用。度低、软硬相间的地层以及砾层、砂层等地层中使用。土压平衡式盾构可分为两类:土压平衡式盾构可分为两类:一类是在粘性土地层中将开挖下来的土体直接填充在切削腔内,一类是在粘性土地层中将开挖下来的土体直接填充在切削腔内,用螺旋输送机调整土压,使土舱内土体与开挖面水土压平衡;用螺旋输送机调整土压,使土舱内土体与开挖面水土压平衡;另一类是在砂性土地层中向开挖下来的土砂中加入适量的水或另一类是在砂性土地层中向开挖下来的土砂中加入适量的水或泥浆、添加剂等,通过搅拌以匀质、具有流动性的土体填充土泥浆、添加剂等,通
11、过搅拌以匀质、具有流动性的土体填充土舱和螺旋机,达到工作面的稳定。舱和螺旋机,达到工作面的稳定。一一、土压平衡盾构施工技术简介、土压平衡盾构施工技术简介4 4、工作原理、工作原理 土压平衡式盾构掘进机是利用安装在盾构最前面的全土压平衡式盾构掘进机是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘,将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留断面切削刀盘,将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱内,并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡,密封舱内,并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡,以减少盾构推进对地层土体的扰动,从而控制地表沉降,以减少盾构推进对地层土体的扰动,从而控制地表沉降,在出土时由安装在密封舱下
12、部的螺旋运输机向排土口连续在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续地将土渣排出。地将土渣排出。螺旋运输机是靠转速控制来掌握出土量,出土量要密螺旋运输机是靠转速控制来掌握出土量,出土量要密切配合刀盘切削速度,以保持密封舱内始终充满泥土而又切配合刀盘切削速度,以保持密封舱内始终充满泥土而又不致于过于饱满。这种盾构避免了局部气压盾构的主要缺不致于过于饱满。这种盾构避免了局部气压盾构的主要缺点,也省略了泥水加压盾构投资较大的控制系统、泥水输点,也省略了泥水加压盾构投资较大的控制系统、泥水输送系统和泥水处理等设备。送系统和泥水处理等设备。一一、土压平衡盾构施工技术简介、土压平衡盾构施工技术简介
13、 杭州市地铁杭州市地铁1 1号线号线1616、1717号盾构区间工程包括(九堡号盾构区间工程包括(九堡东站下沙西站)区间单圆盾构隧道、区间风井以及联络东站下沙西站)区间单圆盾构隧道、区间风井以及联络通道、泵站等附属结构;(下沙东站文泽路站)区间单通道、泵站等附属结构;(下沙东站文泽路站)区间单圆盾构隧道、联络通道、泵站等附属结构。圆盾构隧道、联络通道、泵站等附属结构。二、二、工程简介工程简介 1717、1616号盾构机在下沙西站西端头下井组装并始发掘号盾构机在下沙西站西端头下井组装并始发掘进,掘进至九堡东站东端头,盾构机解体、吊出后运至下进,掘进至九堡东站东端头,盾构机解体、吊出后运至下沙东站
14、,在下沙东站东端头二次下井组装并始发掘进,掘沙东站,在下沙东站东端头二次下井组装并始发掘进,掘进至文泽路站西端头,完成掘进,解体吊出。进至文泽路站西端头,完成掘进,解体吊出。v 盾构掘进示意图:盾构掘进示意图:二、二、工程简介工程简介 九堡东站下沙西站区间盾构始发井位于下沙西站西端头,车站九堡东站下沙西站区间盾构始发井位于下沙西站西端头,车站为明挖法车站,为地下二层钢筋混凝土结构;始发井西端基坑围护采为明挖法车站,为地下二层钢筋混凝土结构;始发井西端基坑围护采用连续墙;始发井侧墙、端墙厚度为用连续墙;始发井侧墙、端墙厚度为800mm800mm,底板厚度为,底板厚度为1000mm1000mm;始
15、;始发井中板、顶板均设置发井中板、顶板均设置11.4m11.4m7.2m7.2m的盾构机下井口,用于盾构机和的盾构机下井口,用于盾构机和后配套台车的吊装下井组装。后配套台车的吊装下井组装。二、二、工程简介工程简介 下沙东站文泽路站区间盾构始发井位于下沙东站东端头,车站下沙东站文泽路站区间盾构始发井位于下沙东站东端头,车站为地下二层钢筋混凝土结构,用明挖顺做法施工。始发井位于车站东为地下二层钢筋混凝土结构,用明挖顺做法施工。始发井位于车站东端头,围护结构采用直径端头,围护结构采用直径10001000钻孔灌注桩;始发井端墙厚度为钻孔灌注桩;始发井端墙厚度为750mm750mm,底板厚度为,底板厚度
16、为900mm900mm;始发井中板、顶板均设置;始发井中板、顶板均设置11.4m11.4m7.2m7.2m的盾构机的盾构机下井口,用于盾构机和后配套台车的吊装下井组装。下井口,用于盾构机和后配套台车的吊装下井组装。二、二、工程简介工程简介v盾构机概况盾构机概况 采用两台小松采用两台小松 TM634PMX TM634PMX 土压平衡盾构机先后始发掘进。该盾土压平衡盾构机先后始发掘进。该盾构机适宜在粘质粉土、粉土、局部为粉砂、淤泥质粘土、粉砂、构机适宜在粘质粉土、粉土、局部为粉砂、淤泥质粘土、粉砂、细砂等土层的掘进施工;盾构机掘进最小曲率半径细砂等土层的掘进施工;盾构机掘进最小曲率半径250m25
17、0m,最大坡,最大坡度度3030;盾构机设备总重量约为盾构机设备总重量约为266.2T266.2T,盾体长度为,盾体长度为8.680m8.680m,包括后配,包括后配套总长套总长66.88m66.88m,分为盾构机主机和后配套设备两大部分,后配套,分为盾构机主机和后配套设备两大部分,后配套设备分别安装在设备分别安装在6 6节后续台车上;节后续台车上;盾构机盾尾间隙盾构机盾尾间隙30mm30mm,最大掘进速度,最大掘进速度6cm/min6cm/min,最大推力,最大推力37730KN37730KN;盾构机刀盘直径为盾构机刀盘直径为6.36m6.36m,刀盘的结构为辐条面板型,刀盘开,刀盘的结构为
18、辐条面板型,刀盘开口率为口率为40%40%。在刀盘上配置安装了。在刀盘上配置安装了6666把先行刀及把先行刀及1212把周边先行刀,把周边先行刀,主切削刀配置主切削刀配置7878把,周边刮刀把,周边刮刀1212把。把。2 2、始发流程图、始发流程图三、盾构始发准备工作三、盾构始发准备工作1 1、始发线型及参数、始发线型及参数3 3、周边环境核查、监测、周边环境核查、监测4 4、施工场地布置、施工场地布置5 5、始发端头土体加固、始发端头土体加固6 6、洞门凿除、洞门凿除1 1、始发线型及参数、始发线型及参数 九堡东站下沙西站区间盾构始发的线型是直线:盾九堡东站下沙西站区间盾构始发的线型是直线:
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