城市地铁盾构工法介绍

城市地铁盾构工法介绍,提纲,一. 盾构法介绍 二.盾构机的选型与配置 三.盾构施工的主要环节,盾构的发展历程,最早发明盾构的思路是来自于一个有趣的发现. 1806年，法国工程师马克布鲁诺尔（Marc Isambrd Brunel）在伦敦的一艘船上,发现船的木板中，有一种蛀虫钻出孔道，并用它自己分泌的液体涂在孔壁上,在蛀虫钻孔的启示下，布鲁诺尔构思了盾构掘进隧道的原理,并注册了专利。,盾构的发展历程,盾构的问世已有183年的历史。1825年，马克布鲁诺尔第一次在伦敦泰晤士河下用一个断面高 6.8m，宽11.4m 的矩形盾构修建 了第一条盾构法 隧道。,盾构的发展历程,施工中遇到了坍方和水淹，1828年1月12日，第一次出现洪水停工,伦敦地下铁道公司的Callodam曾向布鲁诺尔提出采用压缩空气的建议，然而布鲁诺尔未采纳。在经历了5次特大洪水后，历经18年直到1843年才完成了这条全长458m的隧道。,盾构的发展历程,我国盾构的开发与应用始于1953年，东北阜新煤矿用手掘式盾构修建了直径2.6m的疏水巷道,盾构的发展历程,1965年3月，江南造船厂制造了2台直径5.8m的网格挤压盾构。 1966年5月，中国第一条水底公路隧道上海打浦路越江公路隧道工程由江南造船厂制造的直径10.22m网格挤压盾构施工。,盾构的发展历程,1986年，中铁隧道集团研制出半断面插刀盾构，并经过了工业性试验。,盾构的发展历程,1987年，上海隧道股份研制成功了我国第一台4.35m加泥式土压平衡盾构 。 1990年，上海地铁1号线工程全线开工，18km区间隧道采用7台由法国FCB公司、上海隧道股份、上海隧道工程设计院、沪东造船厂联合制造的6.34m土压平衡盾构。,盾构法具有安全、可靠、快速、环保等优点，目前，该方法已经在我国的地铁建设中得到了迅速的发展。据不完全统计，至今我国各城市地铁采用的盾构机已有近200多台，基本上是土压平衡盾构和泥水平衡盾构两种机型。,一. 盾构法介绍,我国盾构技术的进步表现在4个方面：掌握了盾构机的选型和配套技术，与外国合作设计生产盾构机，配套施工设备包括管片模具完全能够自行设计制造；掌握了盾构隧道的设计和结构计算技术以及防水技术；掌握了盾构掘进控制技术，控制洞内和地面沉降技术。掌握了不同地质条件和复杂环境条件下的施工及相关的施工技术。,一. 盾构法介绍,我国盾构掘进速度最高已达到月进400m以上，平均进度一般为月进160200m，最高平均进度可达月进240m。地表沉降可控制在1030mm以内，可以在距既有建、构筑物不足1m的距离安全掘进隧道，既有建、构筑物的变形量可控制在25mm以下；隧道轴线误差可控制在3050mm以内。,一. 盾构法介绍,1 盾构机选型的主要内容,二,盾构机基本类型的选择 土压盾构、泥水盾构、复合盾构 盾构刀盘与刀具的选择 幅条式刀盘、面板式刀盘 滚刀、切刀、先行刀、超挖刀 主要功能的配置； 土压盾构：加泥装置、泡沫注入装置 泥水盾构：冲洗装置、气垫平衡装置 复合盾构：功能部件更换、多模式平衡功能,二.盾构机的选型与配置,选型的原则： 掘得进、稳得住、出得来、成形快、环保好 地质影响因素：土砂层、岩层 一般来说对于土层或淤泥质地层，选择土压平衡盾构；而砂层或卵石地层选择泥水；岩石地层选择土压盾构；对于复合地层需要综合分析。 主要因素有：地层的渗透系数、岩土层的颗粒分布与组份、岩石的强度、岩石的RQD指标、地质构造。,2 .盾构选型的地质与环境适应性,二.盾构机的选型与配置,环境因素：建构筑物、场地环境、工程投资 作为控制地层变形能力评判，泥水盾构优于土压盾构；但是由于泥水处理系统的需要，工作场地要求大。 从工程投资角度考虑，一般泥水盾构施工的成本高于土压盾构的1520%；且泥水系统会造成噪音污染。,2 盾构选型的地质与环境适应性,二.盾构机的选型与配置,3 刀盘及刀具的选择与应用,刀盘面板的分类 面板式刀盘 辐条式刀盘,二.盾构机的选型与配置,刀盘特性比较,刀盘型式的选择,3 刀盘及刀具的选择与应用,二.盾构机的选型与配置,3 刀盘及刀具的选择与应用,刀具的分类,掘进刀具,切削破岩 刀具,滚压破岩 刀具,齿刀,切刀,球齿滚刀,楔齿滚刀,盘形滚刀,辅助刀具,超挖刀,刮刀,二.盾构机的选型与配置,1 盾构始发,始发端头的地层加固 旋喷、搅拌、冻结 洞门的破除 检查与破除时机 洞门密封 折叠密封、钢护套密封 始发轴线的控制 曲线始发 高层控制,三.盾构施工的主要环节,2 盾构掘进技术,泥水平衡盾构掘进技术 泥水盾构的三大系统： 盾构掘进 环流 泥水处理,三.盾构施工的主要环节,2 盾构掘进技术,土压平衡盾构掘进技术 土压平衡盾构的二大系统： 盾构掘进 渣土排放,三.盾构施工的主要环节,2 盾构掘进技术,土压平衡盾构掘进技术 盾构掘进系统： 刀具的选择 掘进模式 刀具的更换,三.盾构施工的主要环节,2 盾构掘进技术,土压平衡盾构掘进技术 渣土排运： 螺旋输送机 皮带运输 有轨与无轨运输,三.盾构施工的主要环节,3 壁后注浆,同步注浆 通过盾尾内（外）置注浆管与与掘进同步进行 及时注浆 滞后掘进，通过管片预留孔进行注浆 二次注浆 必要时进行,三.盾构施工的主要环节,4 方向控制,自动导向系统 人工移站、自动巡回测量 方向的控制与调整 以适应设计线形为主，适时纠偏，切弃过急过猛 管片以适应盾尾间隙为主，兼顾设计线形,水平方向,盾构机位置 姿态图,盾构机位置 姿态 数据,隧道设计轴线,隧道里程,三.盾构施工的主要环节,5 管片安装,管片安装 运输 安装定位,三.盾构施工的主要环节,6 盾构到达施工,到达施工的安全性 地层加固、端头密封 到达段的防水要求 管片的辅助连接,三.盾构施工的主要环节,盾构法施工具有优点与主要技术问题,