盾构施工技术(施工工艺与控制要点)ppt课件.ppt

盾构施工技术盾构施工技术第二部分：施工工艺及控制要点第二部分：施工工艺及控制要点 目目 录录一、盾构始发施工技术一、盾构始发施工技术二、盾构到达施工技术二、盾构到达施工技术三、盾构掘进施工技术三、盾构掘进施工技术四、事故案例简介四、事故案例简介 1.1盾构始发定义1 盾构始发施工 盾构始发，是指在盾构始发工作竖井内利用反力架和临时组装的负环管片等设备或设施，将处于始发基座上的盾构推入端头加固土体，然后进入地层原状土区段，并沿着设计线路掘进的一系列作业过程 盾构始发现场图 条件要求：车站站台层结构施工完成的长度能够容纳整机摆放的空间，一般须75米另外离端头75米左右处预留出土口地面提供管片堆放和出土吊机行走的场地 整机始发指盾构机整机均放在车站底板上组装并连接，始发掘进时整机整体向前移动的方式始发阶段管片、材料、渣土均从出土口吊运 整机始发和延长管线始发两种模式 盾构始发模式盾构始发模式 始发和正常掘进阶段管片、材料、渣土均从盾构井吊运施工效率低，费用高，在没有整机始发的条件时才不得不采用延长管线始发延长管线始发模式：始发时将后配套车架放在地面，主机吊放到井下，通过主机和车架之间的延长管线提供主机前进的电、气、液等动力。

待掘进约60环后，拆除延长管线和负环管片，将后配套车架和连接桥吊放到洞内和主机连接，进入正常掘进状态始发场地布置形式1 1、渣土池前置式、渣土池前置式中空翻中空翻中侧翻中侧翻2 2、渣土池侧置式、渣土池侧置式地侧翻地侧翻2022/5/9 盾构始发施工工艺流程图盾构始发施工工艺流程图 1.2盾构始发施工工艺盾构始发施工工艺1.3始发前端头加固 软土地层不能自稳，加固一是保证始发时围护结构凿除后掌子面土体能够保持自稳，二是在盾尾进入洞门密封装置前防止洞口地层涌砂涌水地基加固应满足进出洞时土体在一定时间内的自立性地基加固应满足进出洞时土体在一定时间内的自立性和隔水性和隔水性常用的具体处理方法有： 1 1、深层搅拌桩；、深层搅拌桩；2 2、高压旋喷桩；、高压旋喷桩； 3 3、降水法；、降水法； 4 4、冷冻法；、冷冻法； 5 5、化学注浆法；、化学注浆法； 6 6、SMWSMW工法；工法； 在选择加固方法时要综合考虑各种影响因素，如 1 1、地基土的类别；、地基土的类别； 2 2、加固深度；、加固深度；3 3、周围环境条件；、周围环境条件；4 4、施工、施工工期；工期；5 5、施工队伍技术素质与施工技术条件；、施工队伍技术素质与施工技术条件；6 6、设备状况和经济、设备状况和经济指标等。

指标等尤其对地基条件复杂、还要详细调查施工区内地形及地质成因、地基层状况、软弱土层厚度及不均匀性的分布范围、地下水情况及地基土的物理和力学性质等相关资料端头加固加固范围加固范围以包裹盾构主机并预留一定的封堵渗漏通道的区域为原则结合上海、南京、苏州等长三角软土地层加固范围一般为隧道纵向方向为8m（到达端头9米），横向为隧道轮廓线外3m旋喷桩加固，以石家庄地铁为例，加固区尺寸为：长旋喷桩加固，以石家庄地铁为例，加固区尺寸为：长6m6m、宽、宽12m12m、旋喷深度、旋喷深度12m12m地基加固需重点加强水泥的掺量、桩位的位置、地基加固需重点加强水泥的掺量、桩位的位置、垂直度、两侧包角和搭接情况控制垂直度、两侧包角和搭接情况控制检查内容检查内容控制指标要求控制指标要求钻孔取芯钻孔取芯试验试验28d28d无侧限抗压强度达到无侧限抗压强度达到0.5mpa-0.8mpa渗透系数渗透系数1010-7-7cm/scm/s水平探孔水平探孔检查是否有水喷出或较大水流检查是否有水喷出或较大水流 端头加固质量控制参数表端头加固质量控制参数表地基加固检测：地基加固强度、抗渗指标等必须按规范经过现场取样进行地基加固检测：地基加固强度、抗渗指标等必须按规范经过现场取样进行复试（包括抗压试块、取芯、渗透系数），复试指标、复试频率必须满足复试（包括抗压试块、取芯、渗透系数），复试指标、复试频率必须满足设计等要求。

设计等要求施工现场取芯施工现场取芯 在洞门破除之前需打设水平探孔，若发现透水现象，应立即在洞门破除之前需打设水平探孔，若发现透水现象，应立即将探水孔塞住，并进行盾构始发端头加固处理将探水孔塞住，并进行盾构始发端头加固处理1.41.4洞门凿除洞门凿除 为保证始发井或接收井支护结构的稳定，凿洞分两阶段进行为保证始发井或接收井支护结构的稳定，凿洞分两阶段进行第一阶段在端头井土体加固检验合格、水平探孔打设后开始凿第一阶段在端头井土体加固检验合格、水平探孔打设后开始凿除，盾构始发设施下井前完成第二阶段在盾构机组装调试好除，盾构始发设施下井前完成第二阶段在盾构机组装调试好和其他始发准备完成后快速进行和其他始发准备完成后快速进行 开凿前，搭设双排脚手架，由上往下分层凿除，洞门凿除顺开凿前，搭设双排脚手架，由上往下分层凿除，洞门凿除顺序：首先将开挖面钢筋凿出裸露并用氧焊切割掉，然后继续凿序：首先将开挖面钢筋凿出裸露并用氧焊切割掉，然后继续凿至迎土面钢筋外露为止当盾构机刀盘抵达混凝土桩前约至迎土面钢筋外露为止当盾构机刀盘抵达混凝土桩前约0.5m0.5m时停止掘进，然后再将余下的钢筋割掉，打穿剩余围护结构，时停止掘进，然后再将余下的钢筋割掉，打穿剩余围护结构，并检查确定无钢筋。

并检查确定无钢筋洞门凿除顺序图洞门凿除顺序图始发架的作用：始发架的作用：1 1、为盾构机提供井内支托；、为盾构机提供井内支托；2 2、导向：确保盾构中心、隧道中心、洞口密封中心、三心合一导向：确保盾构中心、隧道中心、洞口密封中心、三心合一3 3、为负环管片提供约束和支撑为负环管片提供约束和支撑1.51.5盾构基座安装盾构基座安装 始发托架按照隧道设计轴线安装定位好并对始发托架两侧用始发托架按照隧道设计轴线安装定位好并对始发托架两侧用H型型钢进行加固若盾构始发段处于曲线段，加设半径为钢进行加固若盾构始发段处于曲线段，加设半径为1200米的曲线米的曲线段，始发时反力架、负环管片及始发基座难以配合曲线线路设置成段，始发时反力架、负环管片及始发基座难以配合曲线线路设置成曲线，在始发时需采取割线始发，以减小始发段轴线偏差从始发曲线，在始发时需采取割线始发，以减小始发段轴线偏差从始发洞门开始其中心路径前洞门开始其中心路径前10m沿隧道设计中心线（沿隧道设计中心线（1200m曲线）的内弦曲线）的内弦线推进，待盾尾脱离基座后逐步调整盾构姿态使盾构沿隧道设计线线推进，待盾尾脱离基座后逐步调整盾构姿态使盾构沿隧道设计线路推进。

路推进盾构沿内弦线掘进最大偏移量：盾构机轴线与始发井轴线夹角：=arcsin(5/(1200-0.0224)=0.238度(设计曲线内偏移量为22.4mm)曲线始发示意图始发基座平剖面图始发基座平剖面图始发基座安装图始发基座安装图1.6 洞口密封安装洞口密封的作用：洞口密封的作用：1 1、在始发时在盾构机外壳与混凝土洞口之间形成一个柔性止水密封在始发时在盾构机外壳与混凝土洞口之间形成一个柔性止水密封2 2、在试掘进阶段，在管片与混凝土洞口之间形成止水、止浆密封在试掘进阶段，在管片与混凝土洞口之间形成止水、止浆密封洞口密封结构图洞口密封结构图始发洞口密封原理图始发洞口密封原理图 折叶式密封环折叶式密封环 洞门防水装置安装顺序为：洞门圈预埋钢环帘布橡胶板折页压板垫圈螺母 在安装帘布橡胶板前先检查螺栓丝扣，同时必须确保螺栓栓结牢固；螺栓检查后，安装帘布橡胶板；帘布橡胶板安装完成后安装折页压板，折页压板外侧加垫圈并以螺母栓结固定折页压板，施工时必须确保螺母栓结牢固，防止盾构始发后同步注浆的浆液泄露为防止盾构机推进时，刀盘损伤帘布橡胶板，在盾构向前推进前应在帘布橡胶板外侧及边刀上涂抹黄油1.71.7反力架安装反力架安装 反力架的作用：1、传递盾构推进反力到井体或车站结构上。

2、提供盾构后配套台车（或系统）通行空间3、标准环定位反力架立面布置图反力架立面布置图1反力架立面布置图反力架立面布置图2 盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装反力架端面应与始发台水平轴垂直反力架与竖井结构上预埋的钢板焊接牢固，保证反力架脚板安全稳定 反力架的型式 反力架的加固反力架计算有限元模型反力架计算有限元模型 1.空载调试 盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试主要调试内容为：液压系统，润滑系统，冷却系统，配电系统，注浆系统，以及各种仪表的校正着重观测刀盘转动和端面跳动是否符合要求 2.负载调试 空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负荷调试负荷调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力;使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态通常试掘进时间即为对设备负载调试时间负荷调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、质量和隧道线型1.81.8盾构机调试盾构机调试1.9 1.9 始发条件验收始发条件验收始发条件验收主要内容：a、各项方案已编制并审批，已向工班交底；b、加固体强度、渗透系数测试满足设计要求；c、洞门、控制点已经三方复测并满足施工设计要求；d、反力架、始发架结构已通过验算并固定牢固；e、盾构机及配套设备到位并通过验收；f、各项物资、材料（包括应急物资）已到位并已通过质量检测；g、地表和建筑物/管线监测点已布置并取得初始值；h、沿线建筑物、管线已调查并制定了相应的保护措施。

2022/5/92022/5/91.10 1.10 负环拼装负环拼装负环的作用：负环的作用：1 1、传递盾构推进反力到反力架、传递盾构推进反力到反力架-推进垫块推进垫块2 2、盾构推进导向盾构推进导向盾构始发阶段盾构始发阶段 盾构始发时负环管片周围没有约束，必须在管片四周尽可能地加上各种支撑，保证盾构机向前推进时负环管片不会失稳1.111.11 盾构试掘进盾构试掘进特点：特点：内容多、空间小、时间长、内容多、空间小、时间长、效率低、风险大效率低、风险大试掘进还需要解决的问题：1、临时出土口和出渣运输；2、管片运输和负环拼装；3、台车与车站的空间干涉；4、临时管线布置；5、电瓶机车编制；盾构试掘进是指盾构机的适应性掘进盾构试掘进是指盾构机的适应性掘进在试掘进阶段主要是在试掘进阶段主要是四个适应四个适应：1 1、盾构机控制系统、机械结构相互间的磨合，、盾构机控制系统、机械结构相互间的磨合，设备自适应性设备自适应性2 2、操作人员与盾构机操作功能系统使用的磨合，、操作人员与盾构机操作功能系统使用的磨合，人机适应性人机适应性3 3、盾构机功能系统对地质的适应性简称地适、盾构机功能系统对地质的适应性。

简称地适应性4 4、盾构设备全功能与环境空间的适应性盾构设备全功能与环境空间的适应性盾构试掘进地质是基础地质是基础 设备是关键设备是关键 人员是根本人员是根本完成盾构试掘进的标志完成盾构试掘进的标志: :1 1、基本掌握盾构机在当前地层的掘进技术，清晰掘进、基本掌握盾构机在当前地层的掘进技术，清晰掘进参数的设置和相互关系能够通过掘进参数来调控盾参数的设置和相互关系能够通过掘进参数来调控盾构姿态、隧道偏差、地面沉降、管片姿态构姿态、隧道偏差、地面沉降、管片姿态 -控制条件控制条件2 2、盾构机的所有系统设备负载运行和功能正常盾构机的所有系统设备负载运行和功能正常 -功能条件功能条件3 3、盾构机的推进力反力完全由隧道管片与土体摩阻力、盾构机的推进力反力完全由隧道管片与土体摩阻力承担反力架不受推力的反作用反力架不受推力的反作用 -受力条件受力条件4 4、盾构机及后配套台车完全进入隧道内机车编制完、盾构机及后配套台车完全进入隧道内机车编制完成成-空间条件空间条件初始掘进参数设定：盾构掘进参数表盾构掘进参数表（砂层）（砂层）序号序号项目项目始发接收掘进始发接收掘进正常掘进正常掘进风险源掘进风险源掘进1 1推力推力600-800t600-80。