盾构法施工简介.docx
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1、盾构法施工简介第一节 盾构法概述盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。盾构是与隧道形状一致的盾构外壳内,装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌机构等部件的隧道开挖专用机械。采用此法建造隧道,其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制。近年来由于盾构法在施工技术上的不断改进,机械化程度越来越强,对地层的适应性也越来越好。城市市区建筑公用设施密集,交通繁忙,明挖隧道施工对城市生活干扰严重,特别在市中心,若隧道埋深较大,地质又复杂时,用明挖法建造隧道则很难实现。而盾构法施工城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。盾构法是一项综合性的施
2、工技术。盾构法施工的概貌如图51所示。构成盾构法的主要内容是:先在隧道某段的一端建造竖井或基坑,以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发,在地层中沿着设计轴线,向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。盾构推进中所受到的地层阻力,通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌,再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构是一个能支承地层压力,又能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形及其他特殊形状的钢筒结构,其直径稍大于隧道衬砌的直径,在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置,在钢筒中段周圈内安装顶进所需的千斤顶,钢筒尾部是具有一定空间的壳体,在盾尾内可以安置数环拼成的隧道衬砌环。盾构每推进一环距离,就
3、在盾尾支护下拼装一环衬砌,并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体,以防止隧道及地面下沉,在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。盾构是进行土方开挖正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具,它还需要其它施工技术密切配合才能顺利施工。主要有:地下水的降低;稳定地层、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施;隧道衬砌结构的制造;地层的开挖;隧道内的运输;衬砌与地层间的充填;衬砌的防水与堵漏;开挖土方的运输及处理方法;配合施工的测量、监测技术;合理的施工布置等。第二节 本工程基本概况本标段盾构施工范围是南京南站站岔路口站区间隧道,起止里程为:K6+048.417K8+108.711,全长4079.76米
4、。其中设中间风井一座及联络通道二座,里程为:中间风井K6+950、联络通道K6+600、K7+545.5。我标段从岔路口站始发,向南京南站掘进,区间主要从大片新近砌建的厂房、仓库,宁南工业园厂区、工厂、住宅小区及商铺下穿行。拟建场地地形稍有起伏,总体中部稍高,场地吴淞高程9.2313.34m。线路线间距在13m34m之间。线路最大坡度为25.093,最小坡度为2,线路埋深在10m20m之间。隧道断面均为标准的单线单洞区间隧道。南京南站站岔路口站区间隧道通过的围岩为-2b4淤泥质粉质粘土层、-3b2-3粉质粘土层、-3-1b1-2粉质粘土层、J3 x-1强风化泥质粉砂岩层、J3 x-2中风化泥质
5、粉砂岩层。隧道断面内大部分都附存-3-1b1-2粉质粘土层、J3 x-1强风化泥质粉砂岩层、J3 x-2中风化泥质粉砂岩层,岩层所占比例较大。概括来讲,盾构掘进断面大部分在泥质粉砂岩层中。本区间场地地下水主要为孔隙潜水,赋存于层填土和层新近沉积土中,而层粘性土为相对隔水层,水位埋深标高约为8.709.00m,所以本段区间盾构断面内基本无地下水。区间平面图1-1: 图1-1南京南站站岔路口站区间平面图第三节 盾构机型号及组成 根据隧道所经过的地层地质及地面构筑物情况、施工进度、经济性等条件进行盾构选型,我标段采用新购置的二台德国海瑞克公司生产的铰接型复合式土压平衡盾构机分左右线掘进,该型号盾构机
6、配备了泡沫及泥浆注射系统,可以有效地处理淤泥质粉质粘土及中风化泥质粉砂岩等软硬变化较大的不良地质,同时还配备了自动导向系统和同步注浆系统,施工中可较好的控制掘进方向并减少地层沉陷。刀盘切削刀具及开口率适用于淤泥质粉质粘土、中风化泥质粉砂岩层、可硬塑状粉质粘土等地层,扭矩及推力也有较大储备。1、该型号盾构机基本介绍:刀盘: 开口率28%、滚刀19把、铲刀68把、边刮刀8把、泡沫孔5个、超挖刀1把。前盾:刀盘驱动马达及减速箱8组、主轴承、人闸、齿轮油散热器等。中盾:推进油缸、控制阀、拼装机等。盾尾:交接油缸、注浆孔、盾尾密封装置等。桥架:泡沫发生器、管线、皮带输送机前端、管片吊机等。1号车架:控制
7、室、砂浆箱等。2号车架:液压泵站、膨润土箱等。3号车架:配电柜、盾尾及主轴承油脂泵等。4号车架:空压机、水泵、变压器、电缆卷盘等。5号车架:水管卷盘、皮带输送机后端出土口等。2、 盾构机主要单件的重量尺寸表序号名称数量尺寸重量(T)长(mm)宽(mm)高(mm)1刀盘1642064202600572前盾1639063901790803中盾1638063802795904盾尾1637063703575245螺旋输送机11000012501500206管片拼装机1550042003650227连接桥与管片输送机11350045003455188车架111150047503500289车架21115
8、00455035003710车架3111500450035002711车架4111500490035002312车架518200475035001913车架5(尾部框架)15000475041003第四节 盾构掘进施工准备 1、始发井土建结构完成盾构的始发井土建结构完成后方可进行盾构施工,始发井内须预留盾构出洞的洞门,洞圈一般为钢结构,以便安装盾构出洞的止水装置。盾构出洞前洞门须由钢板、钢板桩或地下连续墙围护。本区间岔路口北端头地层加固原设计采用850三轴搅拌桩结合800高压旋喷桩方式加固。由于加固区右线在原设计三轴搅拌桩第22排进行过试桩,只能施工至地表下16米处,不能满足设计18.266米
9、的要求,且第3排和第9排都做过试桩,不能达到设计要求,故将右线原设计调整为素混凝土桩加高压旋喷桩的方式加固,以确保在盾构始发时,凿除车站围护桩后前方土体自稳和很好的防水性能。洞门凿除分两次进行,首先第一步:在后配套拖车下井完成后、盾构机吊装下井前,先破除洞圈范围内围护桩桩身钢筋混凝土,破除砼直到露出靠外侧围护桩主筋为止;然后第二步:在盾构机组装完成,具备始发条件后,割除围护桩剩下的钢筋,钢筋割除后,盾构机迅速靠上洞门土体,以防土体因暴露时间过长引起坍方、涌水现象。负环管片采用错缝拼装,封顶块选择安装在11点位位置,每环管片脱出盾尾后采用木楔与立架紧固。2、管片生产根据管片设计图纸及技术要求,设
10、计出制造管片钢模的图纸,加工钢模,然后进行管片生产。由于管片钢模,加工工艺复杂,故加工周期较长。我标段委托南京力高管片厂生产管片,内径为5500毫米,外径6200毫米,宽1200毫米。在盾构出洞之前,必须生产一定数量的管片,以满足施工需要。 3、熟悉施工图纸和有关的设计资料学习工程建设单位提供的工程图纸设计和有关的地质资料、施工验收规范和有关的技术规定,通过学习充分了解和掌握设计人员的设计意图、结构特点和技术要求,在开工前或分项工程实施前应有设计单位进行设计交底。4、了解隧道沿线的地下管线、构筑物及地质情况对地下管线及地下构筑物,需要了解管线种类结构、类型、埋深等,与隧道的相互关系等情况,对于
11、地面建筑物,需要了解建筑物的种类、结构、基础埋深与隧道的相互关系等情况,然后采取相应的保护措施。5、编制施工组织设计编制施工组织设计是施工准备工作的重要组成部分,隧道施工的施组编写要求根据隧道施工的特点,确定各个关键工序的施工技术,合理地布置施工场地,科学地制定施工方案。在隧道施工的施组中,以下工序必须明确:(1)施工现场总平面布置;(2)盾构基座及后靠布置形式;(3)盾构出洞时洞门密封的方式;(4)盾构出洞地基加固方式;(5)材料垂直、水平运输的方式及隧道断面布置;(6)盾构推进的方案、工艺流程;(7)隧道注浆方法及控制地面沉降的技术措施;(8)经过特殊路段的施工技术措施;(9)盾构进洞地基
12、加固方案及盾构进洞方案;(10)测量方法等。编写规范的施组还应包括以下内容:(1)组织管理体系;(2)质量标准及质量保证措施;(3)安全生产措施;(4)文明施工措施;(5)工程用料及施工用料使用计划;(6)劳动力使用计划;(7)施工进度计划。6、生产物资的准备生产物资主要包括材料、构件、施工机械。材料的准备主要是根据图纸和施组的有关要求,并按施工进度、材料名称、规格、数量、使用时间、消耗量编制出材料需要量计划,组织货源、运输、仓储、现场堆放及运输,保证施工顺利进行。构件的准备主要指管片的预生产,并落实运输、堆放,保证按时按量供应。施工机械的准备,根据所采用的施工方案、施工进度,确定施工机械的类
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