7-盾構(gòu)法施工ppt課件

1、第六章 盾構(gòu)法施工o6.1 概述o6.2 盾構(gòu)機(jī)的分類與選型o6.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和任務(wù)原理o6.4 盾構(gòu)法施工工藝6.1 概述o1、盾構(gòu)法定義o 盾構(gòu)法隧道施工是利用盾構(gòu)機(jī)在軟巖和土體中進(jìn)展隧道掘進(jìn)，同時(shí)完成隧道永久襯砌鋪設(shè)的一種施工工法。 至至20202020年，我國將完成年，我國將完成60006000公里各類隧道的建立，公里各類隧道的建立，年均年均290290公里公里 ，其中不少是，其中不少是長、大、寬隧道，且很多工長、大、寬隧道，且很多工程均首選盾構(gòu)法。程均首選盾構(gòu)法。 上世紀(jì)上世紀(jì)60年代，上海隧道年代，上海隧道股份設(shè)計(jì)制造中國第一臺(tái)網(wǎng)格式股份設(shè)計(jì)制造中國第一臺(tái)網(wǎng)格式盾構(gòu)，用于上海打

2、浦路隧道建立；盾構(gòu)，用于上海打浦路隧道建立； 上世紀(jì)上世紀(jì)90年代初，自行開發(fā)年代初，自行開發(fā)了我國第一臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)，研了我國第一臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)，研制程度已接近當(dāng)時(shí)的國際程度。制程度已接近當(dāng)時(shí)的國際程度。 40多年來，自行設(shè)計(jì)制造了不多年來，自行設(shè)計(jì)制造了不同類型的盾構(gòu)機(jī)同類型的盾構(gòu)機(jī)60余臺(tái)余臺(tái) 中國當(dāng)前面臨宏大的市場需求中國當(dāng)前面臨宏大的市場需求和良好的開展契機(jī)和良好的開展契機(jī).上海上海6.1 概述6.1 概述o2、盾構(gòu)開展史o1963年上海隧道工程公司研制了1臺(tái)直徑4.2m的手掘式盾構(gòu)；o1965年上海隧道工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、江南造船廠制造的2臺(tái)直徑5.8m的網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)；o198

3、7年上海隧道股份研制勝利了我國第一臺(tái)4.35m加泥式土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī) ；o1990年引進(jìn)法國FCB公司6.34m土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)；o 2019年上海延安東路隧道南線工程1300m圓形主隧道采用從日本引進(jìn)的11.22m泥水加壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。6.1 概述o3 盾構(gòu)法施工的優(yōu)缺陷o優(yōu)點(diǎn)：對(duì)地面干擾小，施工速度快，機(jī)械自動(dòng)化程度高。o缺陷：施工設(shè)備費(fèi)用高；當(dāng)覆土較淺時(shí)，地表沉降較難控制；盾構(gòu)法隧道襯砌和接縫滲漏水，隧道后期沉降過大。18cm23.40m516 517518 519 520521522 523524 525526 527528 529 530531 532533 534535

4、536537 538539 540541 550A反彎點(diǎn)反彎點(diǎn)接縫張開因剪切形成的踏步537環(huán)變形 及裂縫A結(jié)點(diǎn)圖 盾構(gòu)設(shè)計(jì)的兩種主流思想理念：盾構(gòu)設(shè)計(jì)的兩種主流思想理念： 1、日本的設(shè)計(jì)思想、日本的設(shè)計(jì)思想主要根據(jù)工程需求來進(jìn)展選型設(shè)計(jì)，思索的是設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性；代主要根據(jù)工程需求來進(jìn)展選型設(shè)計(jì)，思索的是設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性；代表有日本三菱、表有日本三菱、IHI公司等公司等2、歐美的設(shè)計(jì)思想、歐美的設(shè)計(jì)思想主要思索設(shè)備的高可靠性、高效率，代表有美國羅伯特、德國海主要思索設(shè)備的高可靠性、高效率，代表有美國羅伯特、德國海瑞克公司等。瑞克公司等。 二者量化比較，日本的盾構(gòu)主要部件運(yùn)轉(zhuǎn)二者量化比較，日本的盾構(gòu)主

5、要部件運(yùn)轉(zhuǎn)4000小時(shí)無缺點(diǎn)，歐美的盾構(gòu)機(jī)主要部件運(yùn)小時(shí)無缺點(diǎn)，歐美的盾構(gòu)機(jī)主要部件運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)10000小時(shí)無缺點(diǎn)。小時(shí)無缺點(diǎn)。 既要追求產(chǎn)品既要追求產(chǎn)品的高可靠性和適的高可靠性和適用性用性,又要到達(dá)產(chǎn)又要到達(dá)產(chǎn)品的可維護(hù)性及品的可維護(hù)性及長壽命。長壽命。設(shè)計(jì)原那設(shè)計(jì)原那么么先行號(hào)盾構(gòu)先行號(hào)盾構(gòu)日本產(chǎn)盾構(gòu)日本產(chǎn)盾構(gòu)德國產(chǎn)盾構(gòu)德國產(chǎn)盾構(gòu)0.00.00.50.51.01.01.51.52.02.06.2 盾構(gòu)機(jī)的分類與選型o1 盾構(gòu)機(jī)的分類6.2 盾構(gòu)機(jī)的分類與選型6.2 盾構(gòu)機(jī)的分類與選型6.2 盾構(gòu)機(jī)的分類與選型o泥程度衡式盾構(gòu)：在密封艙內(nèi)通入泥水泥漿以平衡盾構(gòu)前方水土壓力。 6.2 盾構(gòu)機(jī)的分類

6、與選型o土壓平衡式盾構(gòu)：利用刀盤切削下來的土充溢整個(gè)密封艙，并堅(jiān)持一定壓力來平衡開挖面的土壓力。6.2 盾構(gòu)機(jī)的分類與選型o2 盾構(gòu)選型o 盾構(gòu)機(jī)選型的關(guān)鍵在于地質(zhì)與環(huán)境維護(hù)條件、工程規(guī)模、經(jīng)濟(jì)性。o 1在地下水位低的地域，應(yīng)優(yōu)先思索半機(jī)械式盾構(gòu)；o 2) 在地下水位高的軟土地域o 泥程度衡式盾構(gòu)施工引起的沉降可控制在10mm以內(nèi)；o 土壓平衡式盾構(gòu)施工引起的沉降可控制在20mm以內(nèi)。6.2 盾構(gòu)機(jī)的分類與選型o泥水加壓盾構(gòu)地質(zhì)順應(yīng)性條件：o A 在以砂性土為主的堆積層中；o B 在不需求做泥水分別的工程中；o C 在水頭高度很高如大于50m的江川和海峽水底下施工時(shí)；o D 在某些對(duì)地表沉降要

7、求高的地段。 6.2 盾構(gòu)機(jī)的分類與選型o土壓平衡盾構(gòu)地質(zhì)順應(yīng)性條件o A 在脆弱的沖積土層中； o B 在礫石層或砂土層中，需摻入適當(dāng)?shù)哪酀{；o C 當(dāng)任務(wù)面水壓PW 0.4MPa 的軟土地域。6.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和任務(wù)原理o1 根本構(gòu)造o 盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)由盾構(gòu)殼體、推進(jìn)系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)、出土系統(tǒng)四大部分組成。o盾構(gòu)殼體：切口環(huán)、支承環(huán)、盾尾o推進(jìn)系統(tǒng)：盾構(gòu)千斤頂和液壓設(shè)備o拼裝系統(tǒng)：襯砌拼裝器舉重臂o出土系統(tǒng)：有軌、無軌或管道運(yùn)輸6.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和任務(wù)原理o2 盾構(gòu)任務(wù)根本原理o 在盾殼的掩護(hù)下，切削刀盤可以平安地開挖地層，一次掘進(jìn)相當(dāng)于裝配式襯砌一環(huán)的寬度。o 尾部可以裝配與之管片，迅速拼

8、裝成隧道永久襯砌，并將襯砌與土層之間用水泥砂漿填實(shí)，防止周圍地層的變形。o 盾構(gòu)推進(jìn)主要依托盾構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的千斤頂，用千斤頂頂在拼成的襯砌環(huán)上使它推進(jìn)到已挖好的空洞內(nèi)，然后縮回活塞桿，為下一環(huán)襯砌拼裝發(fā)明條件。o 反復(fù)上述過程，不斷開挖，不斷拼裝，并不斷推進(jìn)，完成隧道施工。6.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和任務(wù)原理o3 盾構(gòu)推力的計(jì)算o1) 盾構(gòu)外外表與周圍地層摩阻力F1；o2盾尾內(nèi)殼與襯砌構(gòu)造之間的摩阻力F2；o3開挖面正面阻力F3；o4盾構(gòu)切口部分刃口切入土層阻力F444333226.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和任務(wù)原理o3 盾構(gòu)推力的計(jì)算o1) 盾構(gòu)外外表與周圍地層摩阻力F1o F1=1(2(Pv+Ph)*L*

9、D+W)o1為土與鋼殼摩擦系數(shù)，普通取0.4oPv 為盾構(gòu)中心標(biāo)高垂直土壓力；oPh為盾構(gòu)中心標(biāo)高程度自動(dòng)土壓力；oL為盾構(gòu)全長；D為盾構(gòu)外徑；W為盾構(gòu)總重；o2盾尾內(nèi)殼與襯砌構(gòu)造之間的摩阻力F2；6.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和任務(wù)原理o3 盾構(gòu)推力的計(jì)算o2盾尾內(nèi)殼與襯砌構(gòu)造之間的摩阻力F2o F2=n*2*WSo n為盾尾包裹管片環(huán)數(shù)，普通為3環(huán)；o2為襯砌構(gòu)造與盾尾之間的摩擦系數(shù)，普通年取0.5；oWS為單環(huán)襯砌管片分量；6.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和任務(wù)原理o3開挖面正面阻力F3；o F3=1/4*D2*PHoPH為盾構(gòu)中心標(biāo)高處被動(dòng)土壓力6.3 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和任務(wù)原理o4盾構(gòu)切口部分刃口切入土層阻力F4oF4=*D0*BS*Pv*tgoD0 為切口環(huán)內(nèi)徑；oBS 為