4隧道与洞室工程盾构施工的准备与推进.pptx
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1、盾构隧道剖面图1-进风道;2-进风口;3-排风口;4-排风道;5-路面(下拉杆);6-天棚(上拉杆);7-吊杆;8-照明灯;9-灭火器;10-消防栓;11-电缆;12-排水管;13-给水管;14-纵向螺栓;15-环向螺栓n盾构法施工的主要施工程序:(1)建造竖井或基坑,作为盾构施工的工作井;(2)盾构掘进机安装就位;(3)盾构出洞口处的土体加固处理;(4)初推段盾构掘进施工,即包括推进、出土、运土、衬砌拼装、盾尾注浆、轴线测量等;n(5)盾构掘进机设备转换,即增加装有动力、电器、辅助工艺设备的后车驾;n(6)隧道连续掘进施工;n(7)盾构接收井洞口的土体加固处理;n(8)盾构进入接收井,并运出
2、地面。n一、盾构拼装和拆卸的工作井n盾构施工段的始端和终端,要建造竖井或基坑,用以进行盾构安装和拆卸。如果盾构推进线路特别长时,还应设置检修工作井。n这些竖井或基坑都应尽量结合隧道规划线路上的通风井、设备井、地铁车站、排水泵房、立体交叉、平面交叉、施工方法转换处等需要来设置。作为拼装和拆卸用的竖井,其建筑尺寸应根据盾构装、拆及施工来确定。盾构拆卸井要满足起吊、拆卸工作的方便,其要求一般比拼装稍低,但应考虑留有进行洞门与隧道外径间空隙充填工作的余地。n位于南京长江大桥和南京长江三桥之间,南起河西滨江大道,北至浦口新市区,全长三千零三十二米。n利用江心洲,所以南北掘进的隧道都要在这个小岛上出洞,减
3、少了整个隧道在水下的长度。n号称中国“水下施工第一难”。n深达六十五米的水下穿越长江,隧道每平方厘米所承受的水压高达六点五公斤。n施工中击穿冒顶、江底沉降、透水坍塌等风险巨大。n二、盾构基座n盾构基座在井内用作安装及稳妥地搁置盾构,更重要的是通过设在基座上的导轨使盾构在施工前获得正确的导向。n因此,导轨需要根据隧道设计、施工要求定出的平面及高程位置进行测量定位。n基座可以采用现浇钢筋混凝土或钢结构n导轨布置在盾构下部,由两根或多根钢轨组成n基座除受盾构自重外,还应考虑盾构切入地层后,进行纠偏时产生的集中荷载。n三、盾构进出洞技术n盾构进出洞是盾构法施工的重要环节,涉及到竖井洞门的形式和盾构切口
4、内设备的布置,对地面沉降及隧道的防水都有很大的影响。n进出洞问题处理的好,能减少许多后患,保证施工速度和安全。上海长江隧道直径15.43m盾构日前顺利出洞 2006-9n1.盾构进出洞方法na.临时基坑法b.逐步掘进法c.工作井进出洞法n2.临时封门的构造形式na.钢结构封门b.砖石或混凝土封门n四、盾构后座n盾构刚开始掘进时,其推力要靠工作井井壁来承担n因此,在盾构与井壁之间需要传力设施,此设施称为后座n通常采用隧道衬砌管片或专用顶块与顶撑作后座。n后座衬砌与后座井壁之间的空隙,一般采用浇筑低标号混凝土来填平,使盾构推力均匀地传给后座壁,将来拆除后座衬砌也较方便。n当盾构向前掘进达到一定距离
5、,盾构顶力可由隧道衬砌与地层间摩阻力来承担时,后座即可拆除。工作井工作井 n工作井工作井n盾构始发盾构始发n盾构接受盾构接受n盾构调头盾构调头n盾构过站盾构过站n站内过站、站外过站站内过站、站外过站 工作井工作井 n洞门密封洞门密封n洞圈与盾构外径有一定的间隙洞圈与盾构外径有一定的间隙n防防止止盾盾构构出出洞洞时时及及施施工工期期间间土土体体及及浆液从该间隙中流失浆液从该间隙中流失n在在洞洞圈圈周周围围安安装装由由橡橡胶胶帘帘布布、扇扇形形压板等组成的密封装置。压板等组成的密封装置。n端头加固端头加固n目的目的n控制地下水压力控制地下水压力n防止盾构掘进时由超挖而引起的土砂流入。防止盾构掘进时
6、由超挖而引起的土砂流入。n方式方式n高压旋喷桩、搅拌桩、灌浆高压旋喷桩、搅拌桩、灌浆 工作井工作井 联络通道联络通道 n联络通道设置联络通道设置n距离距离n间距不大于间距不大于600 mn方式方式n独立联络通道独立联络通道n联络通道与泵房合建联络通道与泵房合建 联络通道联络通道 n特殊衬砌环特殊衬砌环n特殊钢管片特殊钢管片n局部拆除局部拆除n钢筋混凝土管片钢筋混凝土管片 n局部切割局部切割n采用特殊的配筋设计采用特殊的配筋设计 联络通道联络通道 n施工方法施工方法n矿山法施工矿山法施工n地基加固地基加固 n冻结法冻结法n高压旋喷高压旋喷n地面注浆地面注浆n一、盾构开挖方法一、盾构开挖方法1.敞
7、开式开挖手掘式及半机械式盾构均为敞开式开挖。这种方式适用于地质条件好,开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施时能维持稳定的情况。n其开挖程序一般是从顶部开始逐层向下挖掘。n若土质较差,还可以借助支撑千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。n根据其切口长度,每环可分几次开挖和推进。2 盾构的推进盾构的推进 n2.网格式开挖网格式开挖由网格梁与隔板将开挖面分成许多格子。开挖面的支撑作用时由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力产生的。当盾构推进时,克服这项阻力,土体就从格子里呈条状挤出来。要根据土的性质,调节网格的开挖面积。n采用网格式开挖时,在所有千斤顶缩回之后,会产生较大的盾构后退现象,导致地表沉降,因此
8、施工时要防止盾构后退。n3.挤压式开挖全挤压式和局部挤压式开挖,由于不出土或只部分出土,对土层有较大的扰动,在考虑施工轴线时,应尽量避开地面建筑物。局部挤压施工时,要严格控制出土量,以减少和控制地表变形。n全挤压施工时,盾构把四周一定范围内的土体挤压密,由于只有上部有自由面,所以大部分土体被挤向地表,部分则挤向盾尾及盾构下部,建筑空隙自然得到充填。n4.机械切削开挖使用机械式盾构进行开挖,它适用于各类土层,尤其适用于极易坍塌的砂性土层的长隧道,可连续掘进挖土。n由旋转刀盘切削产生的渣土经过刀盘上的预留槽口进入土舱,提升和流入漏斗后,在通过传送带运人出土车。目前采用的泥水加压盾构、土压平衡盾构是
9、这种开挖方式的典型例子。n二、盾构始发技术二、盾构始发技术n盾构在初始阶段的施工难度很大。因此,盾构隧道始发技术是盾构法施工技术的关键,也是盾构施工成败的一个标志,必须要全力做好。n始发阶段存在以下几种特殊情况:n1)始发推进前需凿除车站的围护结构(主要是处理钢筋砼结构),凿除围护结构后的土体在一定的时间段内必须保持自稳,不能有水土流失;n2)始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进行调向;n 3)始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难;n4)始发期间一些设备如管片小车、管片吊机,包括出渣都不能正常使用。有时也会存在盾构机因为车站结构的原因而不能整机始发。n始发技术包括洞口端头处理(在软
10、土无自稳能力的地层中)、洞门砼凿除(主要针对钢筋砼围护结构)、盾构始发基座的设计加工、定位安装;始发用反力架的设计加工、就位;n支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、技术准备等,直到始发推进。始发施工技术始发施工技术7点点na)始发洞口的地层处理n根据洞口地层的稳定情况评价地层,并采取有针对性的处理措施。n地层处理一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”等措施进行地层加固处理。n选择加固措施的基本条件为加固后的地层要具备最少一周的侧向自稳能力,且不能有地下水的损失。nb)始发洞口维护结构的切除n根据经验,一般在始发前至少一个月开始洞口维护结构的切除
11、。n整个施工一般分两次进行,第一次先将围护结构主体凿除,只保留维护结构的钢筋保护层,在盾构始发前将保护层混凝土凿除。n在凿除完最后一层混凝土之后,要及时检查始发洞口的净空尺寸,确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。nc)洞口密封n洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用,按种类分有压板式和折叶式两种,其中折叶式越来越被人们所认可。n洞口密封的施工分两步进行施工,第一步是在车站结构的施工工程中,做好始发洞门预埋件的埋设工作,要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起;第二步在盾构正式始发之前,应先清理完洞口的碴土,再完成洞口密封的安装。nd)洞口始发导轨的安装n在围
12、护结构破除后,盾构始发台端部距离洞口围岩必然会产生一定的空隙,为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“叩头”现象,需要在始发洞内安设洞口始发导轨。n安设始发导轨时应在导轨的末端预留足够的空间,以保证盾构在始发时,不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。ne)反力架、始发台的安装n反力架、负环管片位置、环数的确定等n目的:确定反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态nf)盾构的始发n(1)空载推进n盾构在空载向前推进时,主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。n要在盾构向前推进的同时,检查盾构是否与始发台、始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生,确保盾构安全
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