泥水平衡盾構(gòu)施工

地鐵區(qū)間隧道施工 泥水平衡盾構(gòu),龔 瓏 2015年11月15日,主要內(nèi)容,一、泥水盾構(gòu) 二、盾構(gòu)施工 三、現(xiàn)場(chǎng)巡視 四、問(wèn)題探討,盾構(gòu),1、盾構(gòu)起源,1818年，法國(guó)工程師麥克布魯諾爾（M. I. Brunel）從蛀蟲(chóng)鉆孔得到啟示，最早提出盾構(gòu)掘進(jìn)隧道的設(shè)想。,優(yōu)點(diǎn)： 在松軟含水地層、地面構(gòu)筑物不允許拆遷，施工條件困難地段，采用盾構(gòu)法施工隧道能顯示其優(yōu)越性：機(jī)械化程度高、振動(dòng)小、噪聲低、施工速度快、安全可靠，對(duì)沿線居民、地下和地面構(gòu)筑物及建筑物影響小等。,缺點(diǎn)： （1）盾構(gòu)機(jī)初期投入費(fèi)用高，設(shè)備攤銷費(fèi)用大，對(duì)投標(biāo)企業(yè)資金實(shí)力要求高； （2）盾構(gòu)機(jī)定購(gòu)、制造及運(yùn)輸周期較長(zhǎng)，同時(shí)盾構(gòu)法施工與車站接口協(xié)調(diào)較多，對(duì)工程籌劃要求較高。,2、盾構(gòu)法,3、泥水平衡盾構(gòu),（1）工作原理 在盾構(gòu)開(kāi)挖倉(cāng)內(nèi)注入壓力泥水，通過(guò)泥水加壓和外部壓力平衡，在開(kāi)挖面形成泥膜，產(chǎn)生泥水平衡，使開(kāi)挖面土體穩(wěn)定。盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)刀盤(pán)切削土體表面的泥膜，與泥水混合攪拌后形成高密度泥漿，經(jīng)泥漿泵送至地面，泥漿在地面經(jīng)過(guò)分離，再次進(jìn)入盾構(gòu)的密封艙，不斷地循環(huán)排渣。,泥膜形成：當(dāng)泥水壓力大于地下水壓力時(shí)，泥水滲入土壤，在土壤間隙形成一定比例的懸浮顆粒，被捕獲并集聚于開(kāi)挖面，泥膜就此形成。隨著時(shí)間的推移，泥膜的厚度不斷增加，滲透抵抗力逐漸增強(qiáng)。當(dāng)泥膜抵抗力遠(yuǎn)大于正面土壓時(shí)，產(chǎn)生泥水平衡效果。,（2）結(jié)構(gòu)功能,結(jié)構(gòu)劃分：刀盤(pán)、盾體、人艙、渣土破碎系統(tǒng)、泥水循環(huán)系統(tǒng)、管片安裝機(jī)、管片小車、后配套拖車等。,功能劃分：盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)、掘進(jìn)管理、泥水處理、泥水輸送和同步注漿等5大系統(tǒng)組成。,盾構(gòu)施工,1、端頭加固,常見(jiàn)的土體加固技術(shù)主要有高壓旋噴法、深層攪拌樁、SMW工法、凍結(jié)法等。 深層攪拌樁：利用深層攪拌機(jī)械，用水泥作為固化劑與地基土進(jìn)行原位的強(qiáng)制粉碎拌合，待固化后形成不同形狀的樁、墻體或塊體等。,SMW工法：通過(guò)深層攪拌機(jī)器攪拌，讓水泥類懸濁液在原地層中與土體反復(fù)均勻混合，并根據(jù)一定的間隔插入H型鋼或鋼板樁等作為加強(qiáng)基材，待水泥固結(jié)后，形成的復(fù)合的連續(xù)擋土墻。,冷凍法：將不穩(wěn)定的含水地層采用凍結(jié)的方法，使之形成凍土層，提高其強(qiáng)度和自立性，同時(shí)形成完整的防水屏蔽。,（1）工藝原理 利用工程鉆機(jī)鉆孔到設(shè)計(jì)深度，將一定壓力的水泥漿液和空氣，通過(guò)其端部側(cè)面的特殊噴嘴同時(shí)噴射，并強(qiáng)制與噴射出來(lái)的漿液混合，膠結(jié)硬化。噴射同時(shí)，旋轉(zhuǎn)并以一定速度提升注漿管，能在土體中形成明顯的拌和加固體。,高壓旋噴法,（2）工藝流程,（3）地層加固效果檢查,水文地質(zhì) 開(kāi)挖面位于粉質(zhì)粘土加砂、粉細(xì)砂，地下水豐富、水位高且具有承壓特征。 端頭加固及降水 盾構(gòu)始發(fā)端頭采用高壓旋噴樁加固，始發(fā)前降水至開(kāi)挖面以下1m。,（4）王宗區(qū)間,端頭平面加固區(qū)域12.2m（橫向）12m（縱向），立面加固深度12.2m，加固區(qū)為隧道輪廓上下左右各3m，前方12m，三重管旋噴樁采用800500mm。,3、盾構(gòu)機(jī)安裝與調(diào)試,（1）盾構(gòu)始發(fā)基座 基座結(jié)構(gòu)：基座由兩根工字鋼通過(guò)鋼板焊接在一起，組成箱式結(jié)構(gòu)鋼梁。在鋼梁上設(shè)置鋼軌作為盾構(gòu)導(dǎo)向軌道?；臀缓笸ㄟ^(guò)橫向和斜向進(jìn)行加固，兩邊使用橫梁與始發(fā)洞口的預(yù)埋件進(jìn)行焊接加固。,（2）盾構(gòu)機(jī)組裝與調(diào)試,盾構(gòu)機(jī)空載調(diào)試,主要調(diào)試內(nèi)容：液壓系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，配電系統(tǒng)，注漿系統(tǒng)以及各種儀表的校正。 電氣部分運(yùn)行調(diào)試： 檢查送電檢查電機(jī)分系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置與試運(yùn)行整機(jī)試運(yùn)行整機(jī)再次調(diào)試。 液壓部分運(yùn)行調(diào)試： 推進(jìn)系統(tǒng)管片安裝機(jī)管片吊機(jī)和拖拉小車泥漿系統(tǒng)注漿系統(tǒng)。,（3）反力架及支撐系統(tǒng)安裝,反力架采用組合鋼結(jié)構(gòu)件，盾構(gòu)始發(fā)時(shí)反力支撐約需提供2000噸的反力。,4、洞門(mén)密封、洞門(mén)破除,（1）洞門(mén)密封,洞門(mén)密封裝置由一道橡膠密封與兩道鋼絲刷組成,（1）洞門(mén)破除,洞門(mén)結(jié)構(gòu)形式： 地下連續(xù)墻施工洞口封門(mén)、鉆孔灌注樁施工洞口封門(mén)、SMW工法施工洞口封門(mén)、特殊封門(mén),人工鑿除，鑿除工作分兩步： 第一步：以手持風(fēng)鎬方式從上至下分層鑿除洞門(mén)范圍內(nèi)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)外部混凝土和鋼筋，保留最內(nèi)層鋼筋，對(duì)端頭土體進(jìn)行保護(hù)； 第二步：盾構(gòu)準(zhǔn)備推進(jìn)，割除圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)層鋼筋，刀盤(pán)抵?jǐn)n掌子面。,5、負(fù)環(huán)安裝,第一環(huán)負(fù)環(huán)管片拼裝前，在盾尾管片拼裝區(qū)170度范圍內(nèi)均勻安設(shè)6根長(zhǎng)2m、厚80mm的定位墊塊（盾尾內(nèi)側(cè)與管片外弧面的間隙為85mm），在盾構(gòu)內(nèi)拼裝好整環(huán)后利用盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂將管片緩慢推出，當(dāng)管片推出1700mm后開(kāi)始拼裝第二環(huán)管片（切不可將第一環(huán)管片全部推出墊塊范圍再拼裝第二環(huán)，避免管片下沉）。負(fù)環(huán)管片按照錯(cuò)縫的方式進(jìn)行拼裝。,5、盾構(gòu)掘進(jìn),（1）掘進(jìn)參數(shù),埋深、姿態(tài)、本環(huán)掘進(jìn)量、同步注漿量、推力、扭矩,材料：鑄鐵管片、鋼管片、預(yù)制鋼筋混凝土管片,管片厚度一般為隧道外徑的0.50.6倍，采用300mm或350mm，管片的寬度8001500mm。,環(huán)類型：標(biāo)準(zhǔn)環(huán)左、右楔型環(huán),環(huán)分塊：標(biāo)準(zhǔn)塊+鄰接塊+封頂塊，6塊,拼裝工藝：錯(cuò)縫拼裝，先環(huán)后縱，先下后上，封頂成環(huán),（2）管片拼裝,（3）同步注漿及二次注漿,同步注漿：在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，向脫出盾尾的管片背后同步注入足量的漿液材料充填盾尾環(huán)形建筑空隙，采用盾尾內(nèi)置的注漿管進(jìn)行同步注漿。,二次注漿：一般在管片與圍巖間的空隙充填密實(shí)性差或管片襯砌出現(xiàn)滲漏的情況下，通過(guò)管片注漿孔向管片背后二次注漿。,6、盾構(gòu)接收,（1）端頭加固及降水,（3）洞門(mén)密封、洞門(mén)破除,（4）盾構(gòu)機(jī)拆除,（2）盾構(gòu)接收架安裝,7、盾構(gòu)空推,（1）導(dǎo)臺(tái)施作,（2）盾構(gòu)空推,（3）管片背襯回填,（3）管片背襯回填,噴射米石回填:利用混凝土噴射機(jī)向盾殼外噴射米石（510mm連續(xù)級(jí)配的花崗巖米石），在管片脫離盾尾時(shí)對(duì)管片進(jìn)行支撐，防止管片下沉產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)，并增加盾構(gòu)向前推進(jìn)的摩擦力。,同步注漿,補(bǔ)充注漿：采用二次注漿、地面鉆孔