盾构机掘进及土工安全问题总结讲解
49页1、,盾构机介绍及盾构掘进土工问题,地铁分站,目录,盾构机的介绍,盾构机施工中的土工安全问题,一、盾构机介绍,盾构机的机型 1.敞开式盾构(采用自然支护和机械支护) 2.压缩盾构(压缩空气支护式) 3.泥水盾构(泥水支护式) 4.土压平衡盾构(土压平衡支护式),盾构选型依据,粒度分布、抗压强度、含水率、砾径、液限、塑限、内摩擦角、土粒相对密度、孔隙比等。.,地上地下建筑物分布、管线分布,河流、交通、气候、水电等等。.,易用性、适用性,盾构类 型选择,工程地质、水文、隧道长度,周围环境、工程筹划、工期,宜用的辅助工法、技术经济,二、盾构施工过程中的土工安全问题,小推广:由于南昌地铁主要选用土压平衡盾构,现先讨论土压平衡盾构: 开挖面稳定机理:使刀具切下的土砂呈塑性流动,充满于土仓内以控制开挖面,用螺旋输送机和排土调整装置来调整排土,使之与切削土量保持平衡,并使土仓内的圭砂有一定压力,以抵抗开挖面的土压力、水压力;用土仓内和螺旋输送机内的土砂获得止水效果。,一、 盾构掘进时开挖面稳定问题 为什么会有稳定问题:由于地质条件和施工工艺的限制,很难避免盾构推进时对环境的扰动及过大地面沉降。这种环境的
2、破坏主要取决于盾构开挖面的稳定性。 盾构稳定开挖面方式:1、敞开式。2、闭胸式。 目前95%采用闭胸式,敞开式不加多述。,NO.1 泥水盾构开挖面稳定: (一)机理: 1、以泥水压力来抵搞抗开挖面的土压力和水压力以保持开挖面稳定,同时,挖制开挖面变形和地基沉降。 2、在开挖面形成弱透水性泥膜,保持泥水压力有效作用于开挖面。,(二)为保证开挖面稳定,泥水需具用的特性: 为了保持开挖面稳定,泥水和开挖面交界处必须可靠面迅速地形泥膜!泥水应具有以下特性。 1、泥水密度:理论上讲密度越靠近开挖土体密度越好。但对开挖效率不利。故需找到一个最佳的泥水密度,一般为1.05-1.30g/平方厘米。 2、含砂量:因为开挖表面相当于有一个筛子,分3种情况:1、筛孔大(相当于砂砾土)泥水全部向开挖面渗,不形成泥膜。2、筛孔中等(砂质土)泥水部分向开挖面渗,部分形成泥膜。3、筛孔小(黏性土层),泥水全部形成泥膜。,小推广: 透水性土体中:泥膜形成快慢与掺入泥水中砂粒的最大粒径及含砂量(砂粒重/黏土颗粒重)有关。 砂粒有填堵土体孔隙作用。 砂粒应比土体孔隙大且含量适中。先确定土体渗透系数,再确定最佳确定最大砂粒
3、,并确定含砂量。 (砂质土等渗透系数大的要重视最大砂粒径),3、泥水黏性:适当黏性有下列效果: a、防止泥水中的黏土、砂粒在泥水室内沉积,保持开挖面稳定。 b、提高黏性,增大阻力,防止逸泥。 c、使开挖下来的弃土以流体输送,经后处理设备滤除废渣,将泥水分离。 泥水属宾汉体,有屈服值YV。YV测定很复杂,现场用“范内尔黏性值”代替。 方法500mL泥浆自漏斗状容器中完全流出所用的时间。和范内尔值表作对比即可。 4、具有抑制土体塌方和泥水劣化的优越机能。 5、对于温度和压力的稳定性高。 6、不易受盐分和水泥等电解质影响。 7、对细菌和有机物具有免疫、不变化等性质。,(三) 压力取值 由水压力、土压力、预留荷载决定。 1、 水压力:即开挖面孔隙水压力(地质勘察得到)。 2、 土压力:目前无固定方法。最好是用“太沙基”松弛土压力公式计算。先求出竖直压力,再换算成水平土压力。现在用电算较快。 3、 预留压力:因为前面讲了,有部分泥水难免会渗入前面土体,这样土仓内压力会下降。所以还预留10-20KPa压力。,NO.2 土压平衡盾构开挖面稳定: (一)机理:使刀具切下的土砂呈流塑性流动,充满土仓以控
4、制开挖面;用螺旋输送机和排土调整装置来调整排土,使之与切下来土量保持平衡,并使土仓内有一定压力,以抵抗开挖面的土压力、水压力;用土仓内和螺旋输送机内的土砂获得止水效果。,(二)保证开挖面稳定机理 怎么让开挖面稳定?要看土质。一般分:黏性土、砂质土。 a.黏性土:一般都有流塑性,只要保证土仓内泥土流动速率在控制范围内保证一定压力即可,相应方法不多述。 b.砂性土层:砂性土内摩擦角大,难以获得良好流动性,方法:加注外加剂、加装搅拌棒。 主要目的也是保证土压力。,(三)土压的控制 和泥水盾构一样:即土压、地下水压、预留压力决定。 1、土压力:方法和前面不同,分深埋隧道、浅埋隧道两种情况讨论。 (深埋隧道、浅埋隧道区别:以H=(2-2.5)h公式区分。) 深埋隧道,其次:如果是深埋,用下面公式:,首先:判断深埋、浅埋。,如果是深埋:,最后:竖向力换算成水平应力,用下表就OK:,浅埋隧道 1、原状静止土:水平应力为,其中:,2、压力不够,土下滑发生沉降(主动土压力):,3、压力过大,土体上滑发生隆起(被动土压力):,(四)水压的控制,计算公式和以前所学水压强一样。 在计算时,刀盘后部的水压力和刀
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