毕业设计（论文）-盾构在南京河西地区富水砂层中小半径施工时的隧道质量控制

题目： 盾构在南京河西地区富水砂层中小半径 施工时的隧道质量控制 2014年 7 月20日目 录摘要 . . 01 前言. . 1 1.1盾构法概述. . 1 1.3主要研究内容. 1 2工程概括 . 1 2.1盾构姿态. . 1 2.2工程地质 . 1 2.3盾构机与管片的选取. 33盾构在富水砂层小半径施工时隧道质量存在的问题. 4 3.1盾构姿态 . . 4 3.2隧道成型管片质量. . 5 4 盾构在富水砂层小半径施工时隧道质量控制措施. 6 4.1盾构姿态控制措施 . 6 4.2隧道成型管片质量措施. 75 结论 . . . . 13 摘 要盾构法施工小曲率半径隧道时，掘进施工轴线控制较难，容易造成盾构偏离轴线以及纠偏困难等问题，同时隧道整体质量控制也较为困难。本文以南京河西地区宁和5标隧道施工为研究对象，深入探究盾构在富水砂层小半径转弯施工技术与管片成环质量控制要点。关键词：河西地区, 砂层, ,小半径，盾构推进, 质量控制1前言1.1 盾构法概述盾构法施工在国内的发展已经相当成熟，被大量用于城市建设中，越江过海的项目已经很多，黄浦江上已建成和拟建有18条左右，长江第一条隧道武汉过江隧道已经贯通。据不完全统计，国内大小盾构近300台，应该说盾构法目前在中国多数地层中是首选方法，今后也有很大的发展。因而盾构法施工的质量越来越得到人们的重视。1.2 研究内容 盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。在盾构小半径施工中，常常会遇到隧道管片碎裂，渗漏水，隧道偏离轴线等问题。此类问题除了会影响隧道轴线外，还会引起隧道整体质量，从而给隧道的防水带来隐患。 因此在本文中以南京宁和5标为例主要研究盾构在小半径施工中隧道管片碎裂，渗漏水，隧道偏离轴线控制问题。2 工程概括2.1工程概括南京宁和5标工程位于南京河西地区，是南京宁和城际轨道交通一期工程土建施工的重要组成部分，它由2个区间构成，分别为天河路新梗街站，新梗街站2#盾构井。其中天河路新梗街区间右线长度为775.75m、左线长度为755.24m，区间隧道纵坡为V型坡，最大正坡度21.79，最大负坡度-18。隧道顶部埋深为9.413.14m，最小平面曲线半径350m。本文研究对象为天河路新梗街区间的R350m小半径施工。2.2工程地质 地质是影响盾构掘进的主要因素之一，根据地勘报告，自上而下地层主要为：-1杂填土、-2素填土、-1a2黏土、-2b4淤泥质粉质黏土夹粉砂、-2d3-4粉砂、粉砂夹淤泥质粉质黏土、-3b4粉质黏土夹粉砂、-3d3粉砂、-3d3-4粉砂、-4d2粉砂、-5b3粉质黏土夹粉砂、-5d1粉砂。其中盾构在小半径施工是穿越的砂层主要为-2b4淤泥质粉质黏土夹粉砂、-3d3粉砂、-3b4粉质黏土夹粉砂、-4d2粉砂。表2.3.2-1 土的物理性质指标一览表 层号名称含水量重度孔隙比液限塑限塑性指数液性指数渗透性weWLWPIPIL%kN/m3%-2素填土34.918.50.99639.122.516.60.78不透水-1a2黏土32.819.00.91737.621.815.60.68不透水-2b4淤泥质粉质黏土夹粉砂38.818.11.10434.622.012.81.28弱透水-2d3-4粉砂、粉砂夹淤泥质粉质黏土28.318.90.823中等透水-3b4粉质黏土夹粉砂41.817.51.21035.521.514.01.43弱透水-3d3粉砂28.319.10.798中等透水-3d3-4粉砂26.919.30.764强透水-4d2粉砂26.719.20.787强透水-5b3粉质黏土夹粉砂35.417.61.09233.621.412.21.16弱透水-5d1粉砂25.418.80.784强透水表2.2.1-2小半径施工情况信息表小曲率半径施工段线路环号土层情况建构筑物情况R350m右线51375环-2b4淤泥质粉质黏土夹粉砂、-3d3粉砂、-4d2粉砂无左线43367环-3d3粉砂、-3b4粉质黏土夹粉砂、-4d2粉砂无 由表2.2.1-2与2.2.1-1 可以看出盾构在推进时所处的砂层为良好的富水砂层和透水砂层，而盾构机在富水砂层进行小半径施工时，容易造成管片碎裂，以及渗漏水从而加大了对隧道整体质量的控制难度。2.3盾构机与管片的选取2.3.1盾构机的选取以及技术特点 本工程所采用的盾构机为两台三菱土压平衡式盾构机，外径为6440mm其技术特点主要有： 1、此盾构机为土压平衡盾构机适用于含水的软土、软岩、硬岩及混合地层的隧道掘进。掘进施工可采用土压平衡、气压平衡和敞开三种模式。 2、掘进操作可自动控制、也可半自动控制或手动控制。盾构机配备了自动导向系统，可控制和稳定掘进方向， 具有灵活转向纠偏能力。 3、盾构刀盘结构能满足不同地层的掘进速度要求。 4、盾构配备了同步注浆系统，对控制隧道周围土体沉陷及建筑物保护非常有利。5、盾构配备了泡沫及膨润土注入系统，有利于碴土改良。在本工程中，盾构铰接在施工过程中未开启。表2.3.11 盾构机主要参数汇总表主部件名称细目部件名称参 数综述总长约87.6m(含主机)主机和后配套总重450t刀盘开挖直径6440mm开口率38%换刀方式背装式刀盘驱动驱动型式变频电驱动主轴承直径2950mm转速0.33.0 rpm额定扭矩5631 kNm脱困扭矩7321 kNm主轴承寿命10000 h工作压力5bar主轴承密封形式四唇密封盾壳型式主动铰接式前盾直径、厚度6440mm，45mm中盾直径、厚度6430mm，45mm盾尾直径、厚度6420mm，45mm钢丝刷密封数量3道盾尾间隙30 mm推进系统最大总推力40000 kN油缸数量16根油缸行程2150 mm最大推进速度80 mm/min最大回缩速度1500 mm/min位移传感器数量4只推进油缸分区数量4区2.3.2管片的概括本工程采用的管片为预制钢筋混凝土管片，错缝拼装。管片全环由1块小封顶块（K块）、2块邻接块（B块）、3块标准块（A块）共6块管片构成。管片强度等级C50、抗渗等级为P10。管片纵向和环向均采用曲螺栓连接，管片环与环之间用16根M30的纵向曲螺栓相连接，每环管片块与块间以12根M30的环向曲螺栓连接。管片可选型号为标准环、左转弯环和右转弯环（见附件图1，图2，图3）。其中标准环各点的环宽为1200mm，左曲、右曲管片的各点环宽见下表：表2.3.2-1左曲管片宽度表（单位：mm）位置FEDCJIHGMOPQ内弧面1190.51191.41196.11197.11213.71213.71196.81183.81200.01183.51200.01216.5外弧面1189.51190.31195.61196.11215.51215.51196.41181.11200.01181.41200.01218.6表2.3.2-2右曲管片宽度表（单位：mm）位置FEDCJIHGMOPQ内弧面1197.11196.11191.41190.51183.81196.81213.71213.71200.01216.51200.01183.5外弧面1