盾構法施工特點、施工工藝流程與質(zhì)量控制

1、盾構法施工特點、施工工藝流程與質(zhì)量控制盾構法施工的概念 指使用盾構機，一邊保持開挖面及圍巖穩(wěn)定，一邊進行隧道掘進、出渣，并在盾尾內(nèi)拼裝管片形成襯砌，及時實施注漿，從而在盡可能不擾動圍巖條件下修建隧道的方法。 “盾”“保護、庇護” ，指刀盤、盾殼； “構”“構筑、修建”，即管片拼裝和注漿。土壓式泥土加壓式泥漿式泥水式盾構機圖片2多圓盾構圖矩形盾構圖片盾構法施工原理特點及優(yōu)點和缺點盾構法施工的工作原理盾構法施工的特點盾構法施工的優(yōu)點盾構法施工的缺點土壓平衡盾構工作原理如下 盾構法施工的特點 (1) 地下施工，必須面對復雜的地質(zhì)條件和 敏感 的地面環(huán)境。(2)所用設備集成度高，技術含量高，對人的要求

2、較高。(3)涉及的專業(yè)領域較多，對復合型人才有較多需求。盾構法施工的優(yōu)點 作業(yè)環(huán)境好，噪音和振動低，安全性高; 機械化程度高，施工人員少，施工速度快; 預制襯砌，質(zhì)量易于控制，隧道質(zhì)量高; 對周圍環(huán)境影響小，地表沉降易于控制； 不影響地面交通，也不影響航運； 適應范圍廣，不受風雨等氣候條件影響； 盾構法施工的缺點（1）當隧道曲線半徑過小時，施工 較為困難；（2）如隧道覆土太淺，則盾構法施工 難度很大；（3）盾構機制造周期長，設備投入較大；（4）施工過程變化斷面尺寸困難；（5）只能前進，不能后退。中國中鐵股份有限公司中鐵一局集團有限公司6250mm土壓平衡盾構掘進機型號TM625 PMM用于哈爾

3、濱地鐵技 術 規(guī) 格 書株式會社小松制作所地下建機事業(yè)本部小松(中國)投資有限公司2008年11月哈爾濱地鐵項目選用的盾構機主要部件規(guī)格盾構機規(guī)格 盾構機殼體直徑6250mm長度9230mm盾尾密封鋼絲刷型 3道掘進速度08.5cm/min(22只推進油缸伸出)總推力37730KN 3850tf鉸接角度上下10、左右1.50管片拼裝機形式盤式環(huán)型 油馬達驅(qū)動回轉(zhuǎn)角度速度左 右 200o 0.2 / 1.2 rpm提升行程平移行程0700 mm01000 mm推力提升力216kN 22tf222kN 22.6tf管片拼裝機切削刀盤形式半弧拱輻條面板式中間支撐變頻電動機驅(qū)動頻率11.3 Hz26

4、Hz41 Hz60 Hz83 Hz轉(zhuǎn)速0.3 rpm0.7 rpm1.1 rpm1.6rpm2.2 rpm力矩100%5733 kN-m 585 tf-m =23.55733 kN-m 585 tf-m =23.55493 kN-m 561 tf-m =22.54190 kN-m 428 tf-m =17.22625 kN-m 268 tf-m =10.8120%6880 kN-m 702 tf-m =28.26880 kN-m 702 tf-m =28.26592 kN-m 673 tf-m =27.05028 kN-m 514 tf-m =20.63150 kN-m 322 tf-m =1

5、3.0開口率42%刮刀超挖刀滾刀邊緣刮刀刮刀齒刀（1）刮刀刮刀用來對付各種砂土、粘土等較松散的地層及全風化的巖層等其它未固結(jié)的土體，刮刀上裝有碳化鎢刀刃，目的是為了更好的防止掘進過程中產(chǎn)生的磨損。 （2）滾刀（滾刀設計最大破巖能力為80Mpa）滾刀用來破碎各種強、中、微風化巖。（3）齒刀（4）邊緣刮刀用來校準盾構的開挖直徑。 （5）超挖刀用于盾構曲線施工時的超挖及盾構姿態(tài)調(diào)整，由液壓油缸操縱伸縮，其行程為050mm。 后續(xù)臺車臺車號長度安裝設備名稱1#6500 mm左）同步注漿注入設備（A液、B液） 右）操縱室、操作盤2#6100 mm左）加泥設備 右）電控柜3#7100 mm左）液壓泵單元、

6、液壓閥單元、水箱、冷卻水泵等右）盾尾油脂泵、集中潤滑設備、泡沫設備4#7500 mm左）液壓泵單元、油箱右）變壓器5#7500 mm左）空壓機、 右）電纜儲存6#4000 mm儲風管桶、廢水箱后備臺車施工中主要配套設施一列或兩列編組電瓶車；一臺45T龍門吊；一臺16T龍門吊；地面砂漿拌和站；電瓶充電房和冷卻池；風機。編組電瓶車用于地下水平運輸渣土車砂漿車管片車配套設施與盾構施工關系圖盾構施工編組列車風機拌和站45T龍門吊15T龍門吊充電機、冷卻池盾構隧道漿車1號土車2號土車3號土車4號土車牽引車頭15T45T施工演示漿車補漿放漿盾構始發(fā)設施安裝盾構機下井組裝一、始發(fā)設施安裝1.概述 盾構始發(fā)設

7、施主要包括始發(fā)托架和反力架。始發(fā)托架一方面承載盾構主機，另一方面保證盾構主機的精確定位，使盾構機能夠沿著設計線路順利掘進；反力架主要為始發(fā)階段盾構機提供前進的支撐力，盾構始發(fā)時產(chǎn)生的推力達1000噸左右，所以要求反力架有足夠的強度。2. 始發(fā)托架2.1結(jié)構形式 始發(fā)托架主要由型鋼、槽鋼、鋼板及鋼軌焊接而成，結(jié)構形式見下圖：始發(fā)托架結(jié)構形式2.2 始發(fā)托架定位、安裝 在始發(fā)井底板上預埋10塊(500*500mm)鋼板，以固定始發(fā)托架。始發(fā)托架的定位主要控制其高程及水平位置，盾構機始發(fā)進洞后由于地質(zhì)條件突變，即由洞門進入比較堅硬的攪拌樁加固區(qū)，再到軟土層，這個過程盾構機會出現(xiàn)“低頭”現(xiàn)象，所以盾構

8、始發(fā)時一般將盾構機比隧道設計中線抬高2cm左右，根據(jù)盾構機和始發(fā)托架的結(jié)構尺寸，始發(fā)托架位置如下圖所示：始發(fā)托架安裝（一）始發(fā)托架安裝（二）始發(fā)托架安裝（三）始發(fā)托架安裝（四）3.反力架安裝3.1 反力架結(jié)構形式 反力架是由鋼板等焊接而成的框架結(jié)構，本標段反力架是用現(xiàn)場的鋼箱梁制作的。 3.2 反力架安裝 在始發(fā)井底板預埋兩塊鋼板以固定反力架。為方便盾構機組裝，反力架分為上下兩部分，盾構組裝前把反力架下半部分安放到既定位置，盾構組裝結(jié)束后再安裝上半部分。反力架安裝（一）反力架安裝（二）二、盾構機下井組裝1.主要部件安裝流程 1）五節(jié)臺車下井； 2）臺車至主機部分皮帶機架下井，放在管片車上，拉進

9、車站； 3）雙梁下井，一端與1#臺車連接固定，另一端放在管片車的鋼支架上，然后隨1#臺車拉進車站； 4）螺旋輸送機下井，放在管片車上，拉進車站； 5）拆除始發(fā)井處的橋架和軌道，安裝始發(fā)托架； 6）中盾下井； 7）前盾下井； 8）刀盤下井并安裝； 9）前盾與刀盤整體前移，刀盤距洞門1.2米； 10）中盾前移，與前盾連接； 11）盾尾下部分下井安裝定位； 12）螺旋輸送機安裝； 13）工作平臺安裝，整圓器安裝； 14）雙梁與工作平臺連接； 15）皮帶機架安裝。2.盾構機下井組裝過程）軌道鋪設）臺車下井臺車下井臺車下井臺車下井臺車下井）管片車下井）皮帶機架下井）皮帶機架拉進車站6）雙梁下井安裝（一）

10、6）雙梁下井安裝（二）6）雙梁下井安裝（三）6）雙梁下井安裝（四）7）螺旋輸送機下井1#臺車2#臺車3#臺車橋 架）拆除始發(fā)井的橋架和軌道）安裝反力架下半部分10）安裝始發(fā)托架始發(fā)托架定位11）中盾下井中盾起吊中盾翻身中盾下井中盾下井中盾下井12）前盾下井13）刀盤下井、安裝14）前盾于刀盤前移（刀盤距洞門1.2米）15）中盾與前盾連接16）盾尾下半部分下井、定位17）安裝螺旋輸送機17）螺旋輸送機安裝17）螺旋輸送機安裝17）螺旋輸送機安裝17）螺旋輸送機安裝18）工作平臺、整圓器安裝19）雙梁與工作平臺連接20）安裝盾尾上半部分21）安裝雙梁下的皮帶機架皮帶機架安裝22）連接五節(jié)臺車；焊接

11、盾尾。23）管線連接；切除盾體上的吊環(huán)。24）安裝同步注漿系統(tǒng)。25）安裝皮帶輸送機皮帶。切除吊環(huán)管線連接安裝同步注漿系統(tǒng)（一）安裝同步注漿系統(tǒng)（二）安裝同步注漿系統(tǒng)盾構管片知識管片設計和生產(chǎn)管片選型和拼裝管片概述 和管片發(fā)展趨向管片生產(chǎn)工藝流程和質(zhì)量控制手段管片相關試驗和檢測規(guī)程介紹 管片選型 管片拼裝管片選型的原則和要點管片選型案例分析管片拼裝過程和注意事項拼裝中常見問題分析主要內(nèi)容關鍵詞：分塊 錯縫 螺栓錯接頭襯砌管片 順接頭襯砌管片 設計內(nèi)容外觀尺寸設計拼裝形式設計管片防水設計特殊管片設計襯砌類型設計連接構造設計盾構管片設計實例防水設計(S12)接縫：三元乙丙橡膠條螺栓孔：密封墊圈嵌縫

12、：氯丁膠乳水泥盾構管片設計實例特殊管片和洞門環(huán)設計環(huán)與環(huán)間以10根M24的縱向螺栓連接環(huán)縱縫及連接構造設計聯(lián)絡通道管片和洞門防水管片塊與塊之間以12根M24的環(huán)向螺栓相連外側(cè)設有彈性密封墊槽，內(nèi)側(cè)設嵌縫槽襯砌及拼裝形式設計5+1模式錯縫拼裝左、右彎及標準環(huán)三種襯砌環(huán)形式管片生產(chǎn)：生產(chǎn)工藝流程脫模清模組模鋼筋籠制作鋼筋籠吊裝混凝土配比振搗光面養(yǎng)護廢棄管片模具清理10min模具校核 10min涂脫模劑5min鋼筋籠安裝10min砼澆灌 20min光面60min（管片靜養(yǎng)）鋼筋開料鋼筋籠制作鋼筋籠檢查砼檢查廢棄砼砼攪拌砼試件養(yǎng)護8-10h拆模10min無壓蒸養(yǎng)1.5h(升溫)1h(恒溫)1.5h降溫

13、工地場內(nèi)貯存水池養(yǎng)護標記管片管片檢查管片修整生產(chǎn)工藝流程之一：模具準備拆模中嚴禁錘打、敲擊等野蠻操作。脫模必須使用專用吊具。組模前清理模具，清潔后的模具內(nèi)表面的任何部位，不得有砼殘積物。噴涂脫模油，先使用霧狀噴霧器薄涂，然后用拖布均勻抹。組模的順序，嚴禁反順序操作以免導致模具變形精度損失。 技術要點生產(chǎn)工藝流程之二：鋼筋籠制作鋼筋制作應嚴格按設計圖紙要求斷料和彎曲成型。鋼筋進入彎弧機時應保持平衡，防止平面翹曲，成型后表面不得有裂縫。鋼筋骨架焊接成型時必須在符合設計要求的靠模上制作。骨架首先必須先安裝在6套模具上，經(jīng)測量調(diào)整和檢驗各項尺寸都符合要求，可作為定型尺寸開料和彎曲成型。鋼筋骨架焊接成型

14、時焊接位置要準確，嚴格掌握好鋼筋骨架的焊接質(zhì)量。 技術要點生產(chǎn)工藝流程之三：混凝土配比澆筑灌漿孔螺栓和PVC管等預埋件不能損壞，安裝位置要正確。坍落度在6020mm范圍內(nèi)的符合設計級配要求的混凝土方可用于管片生產(chǎn)。振動時間長短的判別是觀察混凝土與側(cè)板接觸處，如不再有噴射狀氣、水泡并能均勻起伏為適當時間?；炷烈謱哟喂嘧?，要注意使砼在模具內(nèi)勻布。澆制順序為模具的兩端 -模具的中段。技術要點生產(chǎn)工藝流程之四：管片養(yǎng)護蒸汽養(yǎng)護水體養(yǎng)護 砼澆注2小時內(nèi)養(yǎng)護溫度不超過60度，每小時溫度增加不可超過20度。此后溫度控制在6080度之間，直至達到養(yǎng)護強度。 砼強度達到規(guī)定強度的60以后，拆模、起吊。脫模后

15、的管片進行水養(yǎng)護，時間為7天。技術要點生產(chǎn)工藝流程之六：管片存放和保護管片在養(yǎng)護到期后方可運至堆放場存放，管片堆放場應堅實平整。管片應擱置在柔性墊條上，管片與管片之間必須要有柔性墊條相隔，墊條擺放的位置應均勻，厚度要一致。管片應堆放整齊，管片的疊放不能超過五層。技術要點三環(huán)試拼裝試驗管片質(zhì)量檢驗和試驗之一200環(huán)一次 示范襯砌 過程襯砌 序號內(nèi)容檢驗要求檢測方法允許誤差（mm）1環(huán)縫間隙每環(huán)測三點插片22縱縫間隙每條縫測三點插片23成環(huán)后內(nèi)徑測4條（不放襯墊）鋼卷尺2 24成環(huán)后外徑測4條（不放襯墊）鋼卷尺2 65縱環(huán)向螺栓部穿進螺栓與孔間隙插鋼絲（d孔d螺-2）試生產(chǎn)期間 管片相關的檢驗和試

16、驗精度和外觀質(zhì)量檢驗管片質(zhì)量檢驗和試驗之二項目單位允許偏差(mm)備注管片寬度mm1每塊測三點弧長、弦長mm1.0每塊測三點內(nèi)半徑mm1.0設計要求管片厚度mm-1+3每塊測三點環(huán)、縱向螺栓孔mm1.0每塊檢驗環(huán)面間隙mm1.0三環(huán)整環(huán)拼裝縱縫間隙mm2-4三環(huán)整環(huán)拼裝管片表面應光潔平整、無蜂窩、露筋、無裂紋、缺角、無氣泡水泡；注漿孔應完整、PVC管內(nèi)無水泥漿等雜物；止水帶附近不允許有缺陷；外觀要求成品精度管片質(zhì)量檢驗和試驗之三抗彎試驗當加荷到壓力表讀數(shù)不能再上升，百分表讀數(shù)突然增大時，說明此時管片鋼筋已達到屈服強度，此時加荷值即為破壞荷載試驗標準從50KN開始加荷，加荷等級10KN管片質(zhì)量試

17、驗和檢驗之四抗?jié)B試驗管片側(cè)向厚度的方向的滲水高度h水h/5，（h為管片厚度），則說明抗?jié)B合格試驗標準：50環(huán)一次水壓力按P水=Wi +0.2MPa (穩(wěn)壓兩小時)，Wi取1.2MPa檢漏試驗的水壓施加在實際工程的迎水面一側(cè)或高水壓一側(cè)管片質(zhì)量試驗和檢驗之五抗拔試驗壓力不能再上升，百分表讀數(shù)突然增大時，說明灌漿螺栓管承受的拉力已超出極限被破壞，以此值為灌漿螺栓管的破壞值試驗標準當千斤頂軸心升起時，拉力架帶動螺桿向下拉，灌漿螺桿受力，百分表的讀數(shù)顯示螺標的位移量管片質(zhì)量控制主要措施管片模具定期檢查，保證管片尺寸精度；鋼筋綁扎合格，保證保護層厚度均勻，以免產(chǎn)生有力開裂現(xiàn)象；吊裝孔材質(zhì)優(yōu)良，連接牢固，

18、保證起吊安全；橡膠止水條安裝均勻、牢固，保證止水效果；成品嚴格按照規(guī)范養(yǎng)護。管片選型管片選型錯誤會導致以下問題。 1）管片錯臺、破損及裂縫等缺陷。 2）隧道滲漏水。 3）管片走向與盾構機掘進方向不協(xié)調(diào)，盾尾間隙過小，盾構機操作困難和管片安裝困難。 4）損壞盾尾尾刷。 選擇正確的管片必須綜合考慮以下因素： A）線路特點 B）推進千斤頂?shù)男谐滩睿ㄗ笥液蜕舷拢?C）盾尾間隙（上、下、左、右） D）鉸接油缸的行程差。 E）盾構機掘進方向與設計軸線的相對關系 F）錯縫拼裝 之一：選型重要性及考慮因素管片選型 管片選型合理正確主要體現(xiàn)在以下幾個方面：A）隧道軸線偏差很小，管片拼裝的外觀質(zhì)量很好。B）上下左右的盾尾間隙比較均勻。C）推進千斤頂?shù)男谐滩钶^小。之二：選型正確的判斷標準管片選型 之三：根據(jù)線路特點管片預排版轉(zhuǎn)彎環(huán)偏轉(zhuǎn)角：=2=2arctg/D線路曲線圓心角：180L/R ，將曲線半徑R代入，得出L值L值表示含有1環(huán)轉(zhuǎn)彎環(huán)時的曲線段弧長管片選型 之四：根據(jù)實測盾尾間隙人工選型上大下小左大右小 L2、L1右大左小 R9、R8左-右10m