轨道交通盾构施工技术教案课件.pptx

1、轨道交通盾构施工技术第一章第一章端头地基加固一.端头加固方法及应用范围二.各方法的施工技术措施第1页/共112页 SMW SMW工法(深层搅桩+H+H型钢)1 1、SMWSMW工法的原理工法的原理2 2、SMWSMW工法的特点工法的特点*对周围地基影响小 止水性高 环境污染小3 3、SMWSMW工法的施工要点工法的施工要点第2页/共112页一、端头加固方案 高压旋喷桩 1、高压旋喷桩工法的原理2、高压旋喷桩工法的特点*可加固指定地层*可加固细颗粒沙土层*可形成隔水帷幕*使用灵活方便*环保(回收利用排除泥浆)3、高压旋喷桩工法的适用范围第3页/共112页高压旋喷桩施工高压旋喷施工示意图第4页/共

2、112页 深层搅拌桩深层搅拌桩 1、深层搅拌桩工法的原理2、深层搅拌桩工法的特点*固化桩与地基构成复合地基*可独立支护挡土*形成隔水帷幕*环境污染小*操作简单方便、造价底3、深层搅拌桩工法的适用范围第5页/共112页一、端头加固方案 降水法地基加固1 1、降水法的原理、降水法的原理 人工降低地下水位使工作面土体始终保持干燥，从根本上防止流沙的发生，同时，减小动水压力使土体竖直面更稳定。2 2、降水的方法种类、降水的方法种类*轻型井点 *喷射 *井点 电渗井点 *深井井点 3 3、适用范围、适用范围*盾构工作井施工中发生喷涌、流沙时；*盾构开挖面发生漏泥、漏水时；*进出洞施工。第6页/共112页

3、 冷冻法地基加固冷冻法地基加固 1 1、冷冻法的原理、冷冻法的原理 冷冻法是将不稳定的含水地层进行冷冻，冷冻后形成强度很高的冻土体，能形成完整的防水屏蔽，起到防水、挡土的作用。2 2、特点、特点工期长 造价高 风险大 3 3、适用范围、适用范围*富水的软弱地层第7页/共112页第二章 盾构始发一、盾构始发的工艺流程二、盾构始发的施工技术三、常见问题的预防或处理第8页/共112页一、盾构始发流程第9页/共112页二、盾构始发的施工技术始发洞口维护结构的切除洞口密封反力架、始发基座的安装盾构的始发始发试掘进技术要点第10页/共112页洞口密封 洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种

4、类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。第11页/共112页反力架的安装第12页/共112页负环管片的安装负环管片的作用 为盾构始发时提供临时的反推力和初始的盾构姿态第13页/共112页始发基座的安装第14页/共112页 三、常见问题的预防或处理 （盾构机始发.doc）加固效果不好 始发后盾构机“叩头”密封效果不好支撑系统失稳第15页/共112页 第三章 盾

5、构断面、线形及管片选型（盾构线形和管片选型.doc）盾构隧道断面 1、圆形断面 2、矩形断面 3、双圆搭接端面 4、三圆搭接断面盾构隧道的线形 1、竖曲线(坡度)2、平曲线第16页/共112页 第三章 盾构断面、线形及管片选型（盾构线形和管片选型.doc）盾构姿态的控制、纠偏和管片选型 1、盾构姿态的控制 2、盾构姿态的纠偏 3、管片选型 管片与隧道线路 盾尾与管片选型 管片与盾构机姿态 工程地质与管片选型 第17页/共112页第三章 盾构断面、线形及管片选型 管片与隧道线路 曲线地段应根据线路的曲线要素、纵向坡度的大小、不同衬砌环的组合特征（楔形量、锥度、偏移量等）来决定要安装的管片类型。线

6、路所要求提供的圆心角：180L180LRR 式中：LL一段线路中心线的长度；RR线路曲线半径。K K块（封顶块）不同位置时管片锥度的计算：水平方向的锥度角2arctg(2arctg(coscos2D)2D)注:竖直方向的锥度角为:2arctg(sin2D)第18页/共112页第三章 盾构断面、线形及管片选型KK块位置块位置 1010：00 00 1111：00 00 1212：00 00 1 1：00 00 2 2：00 00 7272 36360 0 -36-36 -72-72 式中:管片成环后的锥度。标准环为0 0。转弯环楔形量，即转弯环管片1212：0000时 水平方向内外宽度差。DD管

7、片外径。KK块所在位置对应的角度。我们追求的是在几环不同类型的管片的组合提供的锥度和这几环管片长线路所需要的圆心角相等。第19页/共112页第三章 盾构断面、线形及管片选型第20页/共112页 第四章 盾构过站 （盾构机过站.doc）过站方案简介 分体式过站 整体式过站 调头过站第21页/共112页第四章 盾构过站（分体式过站）分体式过站具体施工程序盾构接收基座的安装、固定盾构步进至接收基座上主机与后配套解体主机和基座横移就位固定主机准备顶推盾构机过站设备检修及部件更换盾构机横移始发就位铺设后配套行走轨道后配套过站连接盾构机及后配套盾构机过站完成第22页/共112页第四章 盾构过站（分体式过站

8、）盾构机盾体横移1、车站地板垫平2、盾构机和托架顶升3、横移第23页/共112页第四章 盾构过站（分体式过站）盾体纵移 千斤顶将盾体顶升20cm 在托架下穿入四条钢轨 利用85T千斤顶将盾构机延隧道方向顶推纵移。第24页/共112页第四章 盾构过站（分体式过站）纵移运输轨道 第25页/共112页第四章 盾构过站（分体式过站）后配套过站 在盾体过站后，在车站底板上铺设后配套台车走行轨道，该轨道与隧道内台车走行轨道对正连接在一起。后配套台车通过电瓶机车将其牵引就位。盾构机检修 后配套系统就位后，将其与主机重新连接好，开始对整机进行检修，具体检修内容包括刀盘检修、拼装机检修、盾尾密封刷检修、注浆泵及

9、注浆管路检修、液压系统检修、电气系统检修等。在检修的同时着手进行二次始发的准备工作，如准备反力架、钢支撑等。第26页/共112页第四章 盾构过站（整体式过站）整体式过站 整体式过站可以减少对盾构机的拆装次数，减少转场环节，还可以大大加快施工速度、缩短施工的工期，提高地铁隧道施工的效率，而且还可以节省吊装运输盾构机等设备所需的大笔费用，从而降低了施工成本。1、整体过站的准备工作 掌握整个车站的构筑物情况，并确定整体过站的线形，过站线形的选择要满足盾构机及后配套整体过站的要求，一般情况下过站线形呈“S”形布置。2、“u”型导槽的施工 导槽的中心线与盾构机的中心线在水平投影上要相符，导槽的圆弧度要与

10、盾构机外壳的圆弧度相符，导槽施作的示意图如下图8所示：第27页/共112页第四章 盾构过站（整体式过站）盾构机导槽预埋导向轨预埋支撑轨钢精混凝土结构 整体过站导槽施作示意图整体式过站第28页/共112页第四章 盾构过站（整体式过站）3、在洞门密封装置安装好以及洞门凿除后，盾构机出洞并推上接受井内的导槽上；4、在过站期间，在导槽上面只拼装拱底块管片，为盾构机及后配套过站提供反力。拱底块管片的轴线与导槽的轴线在水平投影上要相一致，在线路转弯时可用木楔子楔在管片的环缝之间，使管片达到转向的目的。5、盾构机检修 在盾构机过站期间可对整机进行检修，具体检修内容包括刀盘检修、拼装机检修、盾尾密封刷检修、注

11、浆泵及注浆管路检修、液压系统检修、电气系统检修等。在检修的同时着手进行二次始发的准备工作，如准备反力架、钢支撑等。第29页/共112页第四章 盾构过站（调头式过站）调头过站 调头的准备工作 盾构机调头场地必须平整，钢板锚固必须牢固，接缝焊接必须打磨平 调头方法 利用千斤顶顶推托架，使托架和盾构机一起平移、旋转到预定的位置。调头步骤 1、场地找平 2、铺钢板、摸黄油 3、盾构机平移上托架 4、在钢板上焊接反力支座第30页/共112页第四章 盾构过站（调头式过站）调头过站调头过站第31页/共112页第四章 盾构过站（调头式过站）调头过站调头过站第32页/共112页第四章 盾构过站（调头式过站）调头

12、过站调头过站第33页/共112页第四章 盾构过站（调头式过站）第34页/共112页第四章 盾构过站（调头式过站）第35页/共112页第四章 盾构过站（调头式过站）第36页/共112页第四章 盾构过站（调头式过站）第37页/共112页第四章 盾构过站（调头式过站）第38页/共112页第四章 盾构过站（调头式过站）第39页/共112页第四章 盾构过站（调头式过站）第40页/共112页第四章 盾构过站（调头式过站）第41页/共112页 第五章盾构到达 （盾构机到达施工方案.doc）盾构到达的准备工作 洞门破除 洞门密封装置的安装 接收基座的安装第42页/共112页 盾构到达施工流程 第43页/共11

13、2页 第五章盾构到达 （盾构机到达施工方案.doc）盾构到达 盾构机的掘进姿态及参数 盾构机到达地表监控 洞内外的信息畅通 进洞注浆 拉紧装置第44页/共112页第五章盾构到达 洞门密封装置安装的示意图一第45页/共112页第五章盾构到达 洞门密封装置安装的示意图二第46页/共112页第五章盾构到达盾构到达施工注意事项1、到达前，在洞口内侧准备好砂袋、水泵、水管、方木、风炮等应急物资和工具。2、准备洞内、洞外的通讯联络工具和洞内的照明设备。3、增加地表沉降监测的频次，并及时反馈监测结果指导施工。4、在盾构机刀盘距洞门掌子面0.5m时应尽量出空土仓中的碴土，减小对洞门及端墙的挤压以保证凿除洞门混

14、凝土施工的安全。5、在盾构贯通后安装的几环管片，一定要保证注浆饱满密实，并且一定要及时拉紧，防止引起管片下沉、错台和漏水。第47页/共112页第六章 盾构施工防水 防水标准 防水等级渗漏标准工程部位二级 顶部不允许滴漏，其它不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不应大于总防水面积的6/1000；任意100m2湿渍面积不能超过4处，单个湿渍面积不大于0.2m2。区间隧道、联络通道、洞门第48页/共112页第六章 盾构施工防水 防水原则 防水施工质量是地铁工程施工的关键，在本工程的每一步施工过程中都将把防水施工质量当作重中之重来抓。结合工程特点、施工方法、使用要求和地质条件等因素，区间防水工

15、作以砼自防水、管片接缝防水及接口防水为重点，同时遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则，制定各项防水施工措施。第49页/共112页盾构隧道防水 管片的自防水 管片接缝的防水 嵌缝密封防水 螺栓孔防水 吊装孔的防水措施 管片与地层空隙防水措施第50页/共112页盾构隧道防水 管片的自防水 管片砼采用高抗渗高强度（C50）等级的混凝土，抗渗等级为S12。为达到管片砼的自防水，管片的生产主抓三个方面：砼密实度、抗裂性能和制作精度。第51页/共112页盾构隧道防水 管片接缝的防水 在管片的环缝、纵缝面设有一道弹性密封垫槽及嵌缝槽，采用三元乙丙橡胶弹性密封垫。防水机理 第52页/

16、共112页盾构隧道防水 嵌缝密封防水 第53页/共112页盾构隧道防水 接缝螺栓孔防水 第54页/共112页 盾构隧道防水 （防水工程施工.doc）吊装孔的防水措施填入腻子型膨胀止水密封材料，然后用防水砂浆封固孔口，盖上螺旋盖.管片与地层空隙防水措施 盾尾空隙在围岩坍落前及时进行注浆，可防止地面沉降.管片裂缝漏水 埋设注浆管注浆 打孔注环氧树脂，表面开一细缝，环氧树脂等材料粘结 表面处理平整光洁、颜色一致 管片表面涂刷一层水泥基渗透结晶防水涂料。第55页/共112页联络隧道及废水泵房的防水施工 联络通道防水结构图 第56页/共112页 联络隧道及废水泵房的防水施工（防水工程施工.doc）初期支

17、护防水 防水夹层防水 结构自防水 第57页/共112页联络隧道及废水泵房的防水施工 通道主体结构防水图 第58页/共112页联络隧道及废水泵房的防水施工 混凝土结构自防水 混凝土结构自防水和接缝防水处理是结构防水的基本环节。混凝土结构自防水主要是由防水混凝土依靠其自身的憎水性和密实性来达到防水效果、提高混凝土的抗渗性就是提高其密实度，抑制孔隙。在广州的各种建筑施工中，由于一般都采用商品混凝土，所以在质量把握方面要从商品混凝土质量检查、浇注把关。第59页/共112页特殊部位的防水施工 联络通道与主隧道接口的防水第60页/共112页 第七章 测量与监测 （施工测量和监测.doc）盾构施工测量 地面

18、控制测量 联系测量 地下控制测量 掘进施工测量 贯通测量 竣工测量第61页/共112页 第七章 测量与监测 （施工测量和监测.doc）施工中控制网的布置 地面控制网的布置 精密导线的布设 等水准线路的布设 联系测量点的布设 端头导线点的埋设 精密水准仪配合检定钢尺传递高程 地下施工控制导线的布设 1、直线段每150200m 左右布设一个控制导线点，曲线段每100150m布设一个控制导线点;2、地下水准点控制点随着盾构的推进,平均约200 m布设一个；3、施工导线平均边长约50m左右,视设计的线路情况调整施工导线的边长;4、地下施工水准点，可单独布设，平均每50m布设一点。第62页/共112页第

19、七章 测量与监测 隧道内VMT导向系统测量 VMT简介1、VMT导向系统自动测量盾构机当前位置，实时提供盾构姿态，是主司机控制掘进方向的依据。2、VMT是专为隧道开发掘进导向系统和提供测量服务的测量技术公司，成立于1994年，现在主要的产品是SLS-T APD 导向系统。3、SLS-T APD 导向系统和隧道掘进软件全天侯提供盾构机的三维坐标和定向的连续的动态信息。第63页/共112页第七章 测量与监测VMTVMT工作原理 由激光经纬仪发射出一束可见红色激光束，激光束照射到ELS靶,光束相对于ELS靶的位置已精确测定,水平角是由激光经纬仪照射到ELS靶的入射角决定的.在ELS靶内部安装有一个监

20、测ELS靶倾角和转角的双轴传感器,可以分别测ELS靶的上下倾角(yaw angle)、左右倾角（pitch）和入射点相对于ELS靶的中心线的旋转角（roll）。激光照射到ELS靶的间距由TCA全站仪的EMD测定。这样,当测站坐标和后视坐标确定后,ELS靶的方位和坐标就确定下来了。根据ELS靶的中心和盾构机的主机轴线平面几何关系,就可以确定盾构机的轴线。再把隧道设计中心线(DTA)的坐标(米/个)输入隧道掘进软件,就可以全天候的动态显示盾构机主机和隧道设计中心线(DTA)的关系。第64页/共112页第七章 测量与监测LASERTarget Board 2Target Board 1导向原理示意图

21、第65页/共112页盾构机激光导向系统原理 盾构机激光导向系统涉及的坐标系盾构机激光导向系统涉及的坐标系 第66页/共112页第七章 测量与监测 为了阐明激光导向系统的原理，首先介绍一些与盾构机及隧道有关为了阐明激光导向系统的原理，首先介绍一些与盾构机及隧道有关的坐标系（见图的坐标系（见图4）：）：地面直角坐标系（O-XYZ）：简称地面坐标系，根据隧道中线设计而定，一般为地方坐标系。洞内(外)控制点、测站点、后视点以及隧道中线坐标，均用该系坐标表示。盾构机坐标系（F-xyz）：在盾构机水平放置且未发生旋转的情况下，以盾构机刀头中心前端切点为原点，以盾构机中心纵轴为x轴，由盾尾指向刀头为正向；以

22、竖直向上的方向线为z轴，y轴沿水平方向与x、z轴构成左手系。盾构机坐标系是连同盾构机一起运动的独立直角坐标系。盾构机尾部中心参考点、盾构机棱镜等相对盾构机的位置都以此系坐标表示，这些坐标由盾构机制造商测定并给出。棱镜中心坐标系（P-xyz）：原点为安装在盾构机尾部的棱镜的中心，与盾构机坐标系平行。第67页/共112页第七章 测量与监测刀头、盾尾中心的地面坐标系三维坐标解算：将盾构机坐标转化为棱镜中心坐标：设刀头中心F、盾尾中心B及棱镜中心在盾构机坐标系 中的坐标分别为（0,0,0）（xB,yB，zB）和（xP,yP,zP）则三点在棱镜坐标系中的坐标为（-xP,-yP,-zP）、（xB-xP,y

23、B-yP,zB-zP）和（0,0,0）。刀头、盾尾中心地面坐标解算：刀头中心在地面坐标系中的三维坐标为第68页/共112页第七章 测量与监测第69页/共112页第七章 测量与监测 （施工测量和监测.doc）MONITORINDUSTRIAL PCPurpose built for tunnel conditionsTBM Control CabinLASER THEODOLITEREFERENCE TARGETYELLOW BOXARTICULATION RAMEXTENSION MEASUREMENTG 1G 2G 4G 3G.nMAIN RAMEXTENSION MEASUREMENTV

24、1V 2V 4V 3V.nCONTROLLER UNIT-SLUMTAIL-SKIN CLEARANCE MEASUREMENTDisto1Disto2Disto4Disto3Disto5MODEM LINKTO OFFICETunnel segmentTBMSPS-TBM PLCCONTROL BOXELS TARGET第70页/共112页第七章 测量与监测 主控室内导向系统主界面第71页/共112页第七章 测量与监测第72页/共112页第七章 测量与监测第73页/共112页第七章 测量与监测第74页/共112页第七章 测量与监测第75页/共112页第七章 测量与监测第76页/共112页第七

25、章 测量与监测第77页/共112页第七章 测量与监测第78页/共112页第七章 测量与监测第79页/共112页第七章 测量与监测第80页/共112页第七章 测量与监测第81页/共112页第七章 测量与监测第82页/共112页第七章 测量与监测第83页/共112页第七章 测量与监测第84页/共112页第七章 测量与监测第85页/共112页第七章 测量与监测第86页/共112页第七章 测量与监测第87页/共112页第七章 测量与监测第88页/共112页第七章 测量与监测第89页/共112页第七章 测量与监测第90页/共112页第七章 测量与监测第91页/共112页第七章 测量与监测第92页/共11

26、2页第七章 测量与监测第93页/共112页第七章 测量与监测第94页/共112页第七章 测量与监测第95页/共112页第七章 测量与监测第96页/共112页第七章 测量与监测第97页/共112页第七章 测量与监测第98页/共112页第八章 管片安装程序第99页/共112页第八章 管片安装程序一、计算一、计算第100页/共112页第八章 管片安装程序第101页/共112页第八章 管片安装程序第102页/共112页第八章 管片安装程序第103页/共112页第八章 管片安装程序第104页/共112页第八章 管片安装程序第105页/共112页第八章 管片安装程序后续管片后续管片 F6第106页/共11

27、2页第八章 管片安装程序固定管片固定管片第107页/共112页 第九章 联络通道施工（联络通道施工11.doc）施工方案 联络通道采用在盾构隧道内开口并进行正台阶非爆破开挖，复合式衬砌。施工步骤是：联络通道处地表加固（盾构通过前已加固）施工工艺同盾构进出洞洞口加固盾构区间隧道加固联络通道开口联络通道开挖支护联络通道防水施工联络通道二次衬砌施工第108页/共112页第八章 联络通道施工联络通道开口方法1、测量放线：准确测量出联络通道洞门四边边线和联络通道的中线，并在管片上明确标出。2、采用新的砼拆除技术 使用高速切割机。该切割机可切割较厚，强度高的钢筋砼，速度快，噪音小，粉尘少，可以进行横向、竖

28、向切割。先安装高速切割机的行驶轨道。配备专业人员进行管片切割作业，切割下来的管片利用区间内行驶的机车运走。第109页/共112页第八章 联络通道施工3、联络通道开口主要技术措施（1）为保证联络通道开口位置正确，需对测量放线的基准点进行复核。（2）根据联络通道处管片的配筋情况，避开钢筋，准确的进行钻孔注浆固结土体堵水。（3）对切割机轨道方向、标高、倾斜度的进行准确定位，确保切割机的行驶轨道安装准确，切割切口符合要求。（4）为减少切割时对角部的破坏（多切），在四个角预先进行钻孔。（5）为掌握注浆过程的管片位移情况，全过程进行管片变形观察和监控第110页/共112页 谢 谢!The end !第111页/共112页感谢您的观看。第112页/共112页