土压平衡盾构隧道施工工艺简介(讲一).ppt
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1、土压平衡盾构隧道施工 工艺简介,一、盾构的介绍,盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。构成盾构法的主要内容是:先在隧道某段的一端建造竖井或基坑,以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发,在地层中沿着设计轴线,向另一竖井或基坑的设计预留孔推进。盾构推进中所受到的地层阻力,通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌,再传到竖井或基坑的后靠壁上。 盾构是于隧道形状一致的钢制外壳内,装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌机构等部件的隧道开挖专用机械。盾构是一个既能支承地层压力,又能在地层推进的圆形、矩形、马蹄形及其它特殊形状的钢筒结构,其直径稍大于隧道衬砌的
2、直径,在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置,在钢筒中段周圈内安装顶进所需的千斤顶,钢筒尾部是具有一定空间的壳体,在盾尾可以安置数环拼成的隧道衬砌环。,盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装一环衬砌,并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体,以防止隧道及地面下沉,在盾构推进过程中不断从盾构开挖面排出适量的土体。 盾构是进行土体开挖、正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具,它还需要其它施工技术密切配合才能顺利施工。主要有:地下水的降低,稳定地层,防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施,隧道衬砌结构的制造,地层的开挖,隧道内运输,衬砌与地层间的填充,衬砌的防水与堵漏,开挖土方的运输及处理方法,
3、配合施工的测量、监测技术,合理的施工布置等。此外,采用气压施工时,还涉及到医学上的一些问题和防护措施等。,盾构法施工主要过程示意图,土压平衡式盾构掘进机,盾构刀盘结构,盾构盾尾结构,二、盾构法施工准备,1、井下准备 工作井施工、基座安装、出洞装置安装、洞门拆除、正面加泥、洞门土体加固 2、井上准备 管片生产、地面行车、集土坑、施工用料准备、测量 3、施工情况了解 了解隧道轴线、沿线土质、建筑物、管线等形式 4、隧道断面布置形式,1、井下准备:工作井施工,1、井下准备:基座安装,盾构基座为钢结构预制成榀,盾构基座位置按设计轴线准确放样,安装时按照测量放样的基线,吊入井下就位焊接。两根轨道中心线与
4、基座上的盾构必须对准洞门中心且与隧道设计轴线一致,并对基座加设支撑加固。,1、井下准备:出洞装置安装,由于工作井洞圈直径与盾构外径存有一定的间隙,为了防止盾构出洞时及施工期间土体从该间隙中流失,在洞圈周围安装橡胶帘布带、环板、铰链板、弧型插板等组成的密封装置,并设置注浆孔,作为洞口防水堵漏的预防措施。,1、井下准备:洞门拆除,在洞圈内搭设钢制脚手架(见左图:洞圈内脚手架布置图)。,在洞门中心凿一个孔,用来观察外部土体情况,然后分九块凿除洞门混凝土(见右图:混凝土分块图),首先暴露出内、外排钢筋,割去内排钢筋,保留外排钢筋,并在每块混凝土中间凿出一个吊装孔,清理干净落在洞圈底部的混凝土碎块,然后
5、按照先下后上的顺序逐块割断外排钢筋,吊出混凝土。,1、井下准备:正面加泥,当盾构安装、调试结束并一切正常后,进入出洞状态,刀盘鼻尖距深层搅拌桩20cm时,停止推进。在盾构前土仓内利用螺旋机反转的方式填充粘土。,1、井下准备:洞门土体加固,例如:盾构出洞时,隧道主要埋置于灰色淤泥质粘土层,灰色粘土1层中,为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的管线和建筑物,盾构出洞前需对洞口土体进行加固。对盾构出洞区域采用深层搅拌桩地基加固,加固范围:深度24m,长度为洞圈向外延伸1m的距离,宽度为6m。,2、井上准备:管片生产,2、井上准备:地面行车,一般井口上面布置15T、5T行车各一辆,15T行车用于
6、井下至地面的垂直运输,包括盾构出土、管片运输等。5T行车用于管片制作和堆放等。,2、井上准备:集土坑,在紧靠端头井一侧设钢制集土坑,集土坑内设置土箱翻转架以满足倒土之需。,2、井上准备:施工 用料准备,轨道、轨枕、走道板等堆场以及涂料和材料仓库根据场地情况布置。,2、井上准备:测量,平面测量 (1)地面 为确保两井之间相互顺利贯通,宜建立两井之间互相通视平面控制点。,连测一般采用WILD T2仪器的六测回,按测回差9、2C差13、归零差6控制测角精度,边长用2mm+2PPm全站仪测往返成果。,2、井上准备:测量,平面测量 (2)地面与井下连测 定向测量采用几何定向法。在井口X设站,传递至隧道内
7、的固定边(固定边宜在150M200M左右)整个施工期间不得少于三次定向,三次定向成果最大之差应810,横向误差3mm5mm。 (3) 井下导线 以定向测量结果为井下导线的起始边,尽量使导线布设为等边直伸导线,井下边长一般以200m左右为宜,井下导线测角68测回,分别测左右角各一半,圆周角闭合差3,重复测导线水平角总和不得大于3”n1/2 (n为测站数),边长测定需正倒镜各测4次,且应往返测边。,2、井上准备:测量,高程测量 (1)地面 以城市等导线点的两点为起始依据,在两井附近各建立二个以上的固定水准点(整个施工期间不得破坏),按城市等水准规范往返测定。 (2)地面和井下连接 高程传递采用悬挂
8、钢尺进行连接。采用2台水准仪同步观测,一般测68个结果,误差不大于2mm即可,传递至井下水准点上作为井下高程起算点。 (3)井下 井下水准点一般以100m左右埋设固定水准点一点,水准尺必须用装气泡的水准尺,以便减少水准尺的倾斜而造成系统误差。 井下水准测量按城市等水准操作及工程测量GB5002693规范执行。应采用往返测,往返固定点之间高差3mm,全线往返3mmn1/2 。(n为测站数),3、施工情况了解,例如:本区间段盾构将穿越第、层淤泥质粘土层,至第1、2层灰色粘土、粉质粘土层,盾构推进穿过第层暗绿色硬土层直至江边第1层草黄色砂质粉土,盾构转入垂直同向推进时将穿过第2层含砂量较高的灰色粉质
9、粘土。盾构穿越地下桩基、地下管线以及地面建筑物的情况都要在施工前摸清。,4、隧道断面布置形式,三、盾构进出洞技术,1、封门形式 钢结构、混凝土结构、砖墙 2、洞门土体加固 注浆、降水、冻结,三、盾构进出洞技术,1、封门形式,以混凝土结构为例,2、洞门土体加固,以冻结为例,四、盾构推进,1、参数设定 2、盾尾注浆 3、管片拼装 4、管片姿态控制 5、盾构姿态测量 6、接缝防水 7、地层损失因素,四、盾构推进,1、参数设定,(1)平衡压力值的设定原则 根据地质情况及隧道埋深情况理论计算切口平衡压力得到: 正面平衡压力:P=k0h P: 平衡压力(包括地下水) :土体的平均重度,取17.8KN/cm
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