1、盾构法施工盾构法施工 工程项目的工作过程13项目简介及任务分解2项目能力目标能力目标能力目标项目的能力目项目的能力目标标1 1、盾构机结构识图能力；、盾构机结构识图能力；2 2、盾构机操作的能力；、盾构机操作的能力；3 3、管片拼装、壁后注浆和防、管片拼装、壁后注浆和防 水的能力；水的能力；4 4、盾构机隧道施工的能力；、盾构机隧道施工的能力；5 5、与人沟通和团队协作的能力。、与人沟通和团队协作的能力。项目简介及任务分解项目简介及任务分解o 项目简介项目简介o 广州轨道交通广州轨道交通龙溪站龙溪站中央风井中央风井左线盾构区间隧左线盾构区间隧道采用一台盾构机从龙溪站西端头左线盾构工作井道采用一
2、台盾构机从龙溪站西端头左线盾构工作井下井拼装始发，向西掘进，最后到达弗山一环立交下井拼装始发，向西掘进，最后到达弗山一环立交的中央风井吊出，全长的中央风井吊出，全长1484m1484m。o 龙溪站龙溪站地层由上而下依次为：见附件。盾构隧道覆地层由上而下依次为：见附件。盾构隧道覆土厚度约土厚度约9.6m9.6m。任务分解任务分解任务二任务二盾构机结构盾构机结构2 2学时学时任务三任务三 盾构始发盾构始发 2 2学时学时任务三任务三 盾构施工盾构施工 2 2学时学时任务四任务四盾构到达盾构到达2 2学时学时任务一任务一盾构机类型盾构机类型2 2学时学时项目五盾构施工技术盾构法施工过程盾构法施工过程
3、u 1、在盾构法隧道起始端各修建一个工作井、在盾构法隧道起始端各修建一个工作井u 2、盾构在起始端工作井安装就位、盾构在起始端工作井安装就位u 3、依靠盾构千斤顶将盾构从起始工作井的、依靠盾构千斤顶将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出墙壁开孔处推出u 4、盾构在地层中沿设计轴线推进，在推进、盾构在地层中沿设计轴线推进，在推进同时出土和安装衬砌管片同时出土和安装衬砌管片u 5、及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层、及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置移动和固定衬砌环位置u 6、盾构进入终端工作井并被拆除、盾构进入终端工作井并被拆除工程项目的工作过程工程项目的工作过程o 用途：安装、
4、拆卸盾构；出碴、进料、人员进出的通道；作通风井；可用作盾构调头1、竖井形式、竖井形式（1）盾构始发竖井（端头井）盾构始发竖井（端头井）（2）盾构接受竖井（端头井）盾构接受竖井（端头井）（3）中间竖井：长大隧道，因盾构检修、隧道通风、路线中途改变方向设置的竖井。一、修建竖井一、修建竖井u 2、形状：、形状：u 矩形、圆形、正多边形（横断面）u 柱形、阶梯型、锥形（纵断面）u 3、大小：、大小：一般在盾构两侧留0.75-0.8m空间（一）修建竖井（一）修建竖井4、盾构竖井施工方法：o a、施作竖井围护、施作竖井围护o 方法：方法：挡土墙围护、沉井挡土墙围护、沉井u（1）钢板桩：）钢板桩：适用竖井深
5、度适用竖井深度15m，可，可打入钢板桩地层打入钢板桩地层u（2）钻孔灌注桩）钻孔灌注桩+水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩u（3）地下连续墙）地下连续墙：深竖井深度：深竖井深度H25m，地层范围广地层范围广u（4）SMW工法：工法：适用竖井深度适用竖井深度20m，对含大卵石地层不宜适用对含大卵石地层不宜适用o（5）沉井工法：沉井工法：水中开挖、对岩层不太适对岩层不太适用用4、竖井施工方法：沉井沉井u1.柱形 2.阶梯形 3.锥形16 n 沉井组成沉井组成 刃脚刃脚 井壁井壁 内隔墙内隔墙 井孔（取土孔）井孔（取土孔）凹槽凹槽 封底混凝土封底混凝土 盖板盖板 图图5.3 5.3 沉沉 井井 的的 一一 般
6、般 构构 造造17 b)a)d)c)图图5.12 5.12 除除 土土 下下 沉沉 示示 意意排水下沉：排水下沉：人工挖土人工挖土不排水下沉：机械挖土（不排水下沉：机械挖土（抓土斗、吸泥机抓土斗、吸泥机）o（5）气压沉箱工法：）气压沉箱工法：在刃脚上方一定距离在刃脚上方一定距离设置一道隔板（底板）的井筒称为设置一道隔板（底板）的井筒称为沉箱沉箱。o 原理：向沉箱下部的作业室内压送气压与地原理：向沉箱下部的作业室内压送气压与地下水压相当的压缩空气，阻止地下水渗入作下水压相当的压缩空气，阻止地下水渗入作业室，以保证开挖作业在干涸状态下进行。业室，以保证开挖作业在干涸状态下进行。o 压气压力受限，深
7、度受限o b、竖井开挖、竖井开挖o 设置竖井降水o 竖井基坑底部加固（注浆、搅拌桩、高压旋喷）o 采用边挖边支方式进行（一）修建盾构竖井o C、预留封门o 盾构拼装室的端墙上预留盾构通过的开口，盾构拼装室的端墙上预留盾构通过的开口，称为称为封门。封门。o 作用：挡土、防渗；o 形式：形式：o 现浇钢筋混凝土封门现浇钢筋混凝土封门o 钢板桩封门钢板桩封门o 预埋预埋H H型钢封门型钢封门（二）盾构拼装（二）盾构拼装o 1、设盾构始发台座：设盾构始发台座：钢筋结构、钢筋混凝土结构，台上设导轨导轨o 2、盾构拼装顺序；、盾构拼装顺序；观看视频观看视频o（1）后配套拖车下井）后配套拖车下井o 各节拖车
8、下井顺序：从后往前各节拖车下井顺序：从后往前o 拖车间由连接杆连接拖车间由连接杆连接o（2）连接桥下井）连接桥下井o（3）螺旋输送机下井）螺旋输送机下井u（4）中盾下井）中盾下井u（5）前盾下井）前盾下井u（6）安装刀盘）安装刀盘u（7）主机前移）主机前移u（8）安装管片拼装级）安装管片拼装级u（9）反力及负环钢管片（）反力及负环钢管片（传力管片传力管片）安装）安装北京地铁北京地铁5号线五号线盾构吊装入始号线五号线盾构吊装入始发井场景发井场景盾构机整体吊装照片盾构机整体吊装照片任务任务2能力能力目标目标任务的能力目标1、通过该项技术来检验整个施工、通过该项技术来检验整个施工系统的运转是否正常的
9、能力系统的运转是否正常的能力2、检验盾构机后配套辅助系统、检验盾构机后配套辅助系统、洞外辅助系统与盾构机的适应性洞外辅助系统与盾构机的适应性的能力的能力3、确保盾构机姿态以及隧道洞门、确保盾构机姿态以及隧道洞门结构位置的正确性的能力。结构位置的正确性的能力。三、盾构始发技术三、盾构始发技术o 盾构始发：盾构始发：指利用反力架和负环管片，将始发基座上的盾构，由始发井推入地层，开始沿设计线路掘进的一系列作业。1、请同学们观看广州轨道交通五号线草淘盾构区间施工图片2、让学生分组讨论盾构始发在盾构施工中的地位3、教师进行总结，完成子任务一,了解盾构始发 1 请学生总结盾构始发内容布置总任务二：布置总任
10、务二：盾构始发工作内容盾构始发工作内容总体方案总体方案施工录像施工录像2 请学生叙述始发工艺流程盾构始发主要内容始发始发端头端头的土的土体加体加固固盾构始发基座的安装盾构机下井安装及调试洞口防水密封的安装反力设施的安装负环管片的安装盾构机试运转洞门破除安装反力架、洞门密封洞门第一次凿除盾构掘进与管片安装盾尾通过洞门密封后进行注浆回填安装负环管片与盾构机负荷调试盾构机组装、空载调试安装始发基座始发端头地层加固洞门第二次凿除始发端头加固始发端头加固u 加固目的：防止拆除临时墙时的振动荷载影响，保证围岩自稳及防止地下水流失，防止地表沉降。u 加固方法：深层搅拌法、深层搅拌法、高压旋喷法、冷冻法u 加
11、固范围：加固范围：隧道衬砌轮廓线外左右两侧各3m，顶板以上3m，底板以下2.5m；加固长度按土质而定。u 富水地层加固长度盾构本体长度（刀盘+盾壳）u 加固后检测：钻孔取芯试验测强度，取芯试件无侧限抗压强度1MPa，内聚力0.5MPa；u 钻孔检测渗水量等。洞门凿除洞门凿除o 洞门凿除前，端头加固的土体须达到所设计要求的强度、渗透性、自立性后，方可开始洞口凿除工作。o 洞门壁混凝土采取人工用高压风镐凿除。o 洞门密封：洞门密封：o 目的：防止泥土或地下水从盾壳或洞门的间隙处流目的：防止泥土或地下水从盾壳或洞门的间隙处流出，及盾尾后背衬注浆造成浆液流失。出，及盾尾后背衬注浆造成浆液流失。装置：帘
12、布橡胶、扇形压板、防翻板、垫片和螺栓等装置：帘布橡胶、扇形压板、防翻板、垫片和螺栓等1、盾构始发的内容、盾构始发的内容2、盾构始发施工工艺流程、盾构始发施工工艺流程安装反力架、洞门密封洞门第一次凿除盾构掘进与管片安装盾尾通过洞门密封后进行注浆回填安装负环管片与盾构机负荷调试盾构机组装、空载调试安装始发基座始发端头地层加固洞门第二次凿除训练训练1：沈阳地铁一号线第四合同段洪-重区间训练3：北京地铁四号线 训练2：广州轨道交通五号线盾构区间工程项目托架托架密封圈密封圈洞门破除洞门破除盾体组装盾体组装沈阳地铁一号线第四合同段洪-重区间广州轨道交通五号线盾构区间工程项目盾构进洞前凿除封门（地下墙）盾构
13、进洞前凿除封门（地下墙）广州轨道交通五号线盾构区间工程项目盾构进洞盾构进洞 北京地铁四号线 盾构进洞盾构进洞盾尾进洞u思考：思考：u1、盾构始发时设备有哪些？、盾构始发时设备有哪些？u2、盾构始发的辅助工法有哪些？、盾构始发的辅助工法有哪些？（三）盾构掘进o 1、土压平衡式盾构开挖、土压平衡式盾构开挖o（1）原理）原理o（2）掘进控制）掘进控制o 关键：关键：o 土仓压力土仓压力P=工作面土压工作面土压+水压（水压（P0）地表沉降信息地表沉降信息 工作面状态工作面状态P与与P0关系关系措施措施下沉超过基准下沉超过基准值值工作面坍陷工作面坍陷与失水与失水PmaxP0增大增大P隆起超过基准隆起超过
14、基准值值支撑压力过支撑压力过大，土仓内大，土仓内水进入地层水进入地层PminP0减少减少P土仓压力值土仓压力值P土仓压力值土仓压力值l 如何保持？l 通过维持开挖土量与排土量的平衡实现。l 螺旋输送机排土量Qs=VsNl 掘进速度碴土量Q0=AVn0l 理论排土率K=Qs/Q0l K=1,最佳l K1，增大转速l K1，降低转速碴土性质u 良好的流塑状态u 良好的粘软稠度u 低的内摩擦力u 低的透水性。u 碴土改良：添加泡沫、膨润土、聚合物。碴土改良：添加泡沫、膨润土、聚合物。（3）掘进模式u 敞开式敞开式地层自稳条件好的场合地层自稳条件好的场合u 局部气压式局部气压式大部分围岩稳定，仅个别富
15、大部分围岩稳定，仅个别富含地下水，或破碎带场合含地下水，或破碎带场合u 土压平衡式（土压平衡式（EPB）地层稳定性差、有地层稳定性差、有较多地下水的软质岩层较多地下水的软质岩层南京地铁盾构施工南京地铁盾构施工盾构隧道现场布置图例盾构隧道现场布置图例观看视頻、图片观看视頻、图片（四）管片制作管片生产管片养生管片拼装管片制作流程管片制作流程模具组装模具组装模具调校模具调校钢筋骨架钢筋骨架入模及预埋件安装入模及预埋件安装混凝土浇筑成混凝土浇筑成型型蒸汽养护蒸汽养护脱模脱模成品检成品检验、修补及标志验、修补及标志运至水池养护运至水池养护钢筋：质保书有效、复试合格、分类堆放标识清楚预埋件：合格证齐全制作
16、质量符合要求钢模板：无残浆、隔离剂均匀，尺寸检测合格钢筋骨架入模：钢筋笼、预埋件位置、焊接检查钢筋半成品：断料尺寸、成型检查堆放标识清楚钢筋骨架：钢筋规格、间距、焊接检查堆放标识清楚混凝土浇筑：分层布料、规范振捣、收水光洁水泥、砂、石子、外加剂：有质保书、复试合格证混凝土配合比：每天根据天气情况微调配合比混凝土搅拌控制：原材料计量、搅拌时间混凝土质量：及时测坍落度、制作试块、控制管片起吊强度混凝土养护质量：控制蒸汽养护程序及温度开模起吊强度：根据试块强度控制能否开模起吊管片开模、起吊：开模规范，起吊平稳，防止损伤管片质量检查：外观质量检查评定、管片尺寸检测管片的车间修补：配置修补剂、控制修补质
17、量及色差管片入堆场：防止翻身及起吊时损伤，堆放整齐，标识统一管片水养：及时换水，足天养护管片出厂：所有资料齐全加盖合格章签发出厂合格证管片的堆场修补：将在养护及吊运过程中损伤的管片及时修补混凝土强度评定：进行抗渗、抗压试验，检漏试验，并进行数理统计管片现场验收：有合格证，无破损，起吊平稳，堆放整齐途中运输：控制每车运输量，防止剧烈颠簸管片拼装o 2、管片拼装、管片拼装o（1）从隧道底部标准块开始，依次安装相邻块，）从隧道底部标准块开始，依次安装相邻块，最后安装封顶块。每装一块管片，立即将管片纵环最后安装封顶块。每装一块管片，立即将管片纵环向连接螺栓插入连接，并戴上螺帽用电动扳手紧固。向连接螺栓
18、插入连接，并戴上螺帽用电动扳手紧固。o（2）封顶快安装时，先径向搭接）封顶快安装时，先径向搭接2/3管片宽度，管片宽度，而后纵向顶推。而后纵向顶推。o（3）管片安装到位后，及时伸出相应位置的推进）管片安装到位后，及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，而后移开管片拼装机。油缸顶紧管片，而后移开管片拼装机。拼装后成环隧道拼装后成环隧道o 注意事项：注意事项：o 严格控制管片拼装的垂直度、真圆度o 控制螺栓的扭矩；紧固三次（块、环、移除）o 安装轴线偏差：高程偏差50mm，平面偏差50mmo 管片错台小于3mm，管片接缝开口小于3mm，管片拼装无贯穿裂缝u 3、背后注浆u 注浆方式：注浆方式：u 后方
19、注入式从数环后方的管片上注入浆液u 即时注入式掘进一环后即注入一环u 半同步注入式注浆孔从尾封层处伸出，在推进同时进行跟踪注入u 同步注入式同步注入式在盾构推进过程中进行跟踪注入（从盾尾直接向尾隙注入）（四）管片拼装、壁后注浆管片拼装、壁后注浆o 同步注入法同步注入法o 由安装在盾构机上的注入管直接向尾隙注入方式o 利用管片上的前后两个注浆空交替注入方式o 把管片上的注浆位置设置在管片端头上，边推进边注浆的方式o 注浆压力注浆压力静水压力+土压力，取1.1-1.2倍的静止土压力o 注浆量：注浆量：o 理论：V=/2lDGo 实际注浆量为理论注浆量的120%-180%（四）管片拼装、背后注浆（五
20、）管片接缝防水o 1、弹性密封垫防水、弹性密封垫防水o 要求：能承受最大水压的3倍；密封垫传给密封槽接触面的应力大于设计水压力o 德国：氯丁橡胶4孔形密封垫o 日本密封垫o 国产密封垫形式o 2、接缝嵌缝防水、接缝嵌缝防水o 嵌缝槽：深2cm，宽1.2cmo 要求：水密性好，耐腐蚀、伸缩复原性，硬化时间短、收缩小，方便施工o 材料：环氧类、聚硫橡胶类、尿素树脂类o 3、接缝注浆、接缝注浆o 要求：压注材料流动性好，有膨胀性，固结无收缩（五）管片接缝防水o 4、螺栓孔和压浆孔防水、螺栓孔和压浆孔防水o 密封圈垫：良好的伸缩性、水密性；耐老化性o 塑料螺栓孔套管（五）管片接缝防水盾构到达o 盾构到
21、达：指盾构沿设计线路，在区间隧道贯通100m至车站的整个施工过程。o 思考：o 盾构到达工作内容及设备？安装接收安装接收基座基座安装洞门安装洞门密封圈密封圈设备设备洞门处理洞门处理地层加固地层加固盾构机定盾构机定位及接收位及接收洞门位置洞门位置复核测量复核测量盾构到达盾构到达施工内容施工内容盾构到达破除洞门洞门密封的安装接收托架的安装与固定贯通后步上接收托架到达段的掘进掘进参数的调整碴土的清理掘进方向的控制洞门部分凿除洞门剩余部分凿除客大盾构区间的到达实例 广州轨道交通三号线客大盾构区间隧道采用一台盾构机从大塘站北端头右线盾构工作井下井拼装始发，向北掘进，通过扩大段矿山法隧道，继续向北掘进，在
22、客大区间暗挖段调头后向南掘进，通过扩大段矿山法隧道，继续向南掘进，在大塘站北端头盾构工作井解体吊出，全长3016.933m。1、洞门失稳表现：土体坍塌、水土流失。处理：（1）情况轻微：边破除洞门砼，边喷素砼对土体临空面进行封闭。（2）情况严重：封闭洞门，重新加固。2、密封效果不好 目的：减少土体流失 方法：1、调整配合比，注浆后及早封闭，同时调整紧固钢丝绳，使帘布紧贴管片 2、在洞门密封外侧向洞门内部注快凝的砂浆。3、地面沉降较大原因：土压力太大容易造成前方洞门坍塌，太小容易引起沉降量增大。方法：加大监测频率，并严密注意出土量及土压力情况、控制地面沉降。4、洞门附近管片松弛原因：盾构推力较小，洞门附近的管片环与环之间连接不紧密，容易引起管片松弛。方法：多次紧固螺栓和用槽钢纵向将管片连接整体。
