盾構(gòu)機(jī)的出發(fā)與到達(dá)PPT總結(jié)(159頁(yè))

1、盾構(gòu)機(jī)的出發(fā)與到達(dá)Copenhagen Metro盾構(gòu)機(jī)出發(fā)、到達(dá)也可叫作出洞、進(jìn)洞，也有叫作進(jìn)洞、出洞前言盾構(gòu)機(jī)的出發(fā)與到達(dá)乃盾構(gòu)法隧道施工的重要環(huán)節(jié)。順利的出發(fā)和安全地到達(dá)可以認(rèn)為是工程成功的一半。盾構(gòu)機(jī)出發(fā)與到達(dá)過(guò)程中充滿風(fēng)險(xiǎn)，各種事故頻現(xiàn)，可占盾構(gòu)法隧道施工中事故概率的半數(shù)以上。國(guó)內(nèi)外的業(yè)界有著相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，本文擬借以對(duì)此題試作簡(jiǎn)要論述。囿于水平，不當(dāng)之處在所難免，請(qǐng)?jiān)?。上海地鐵08年盾構(gòu)施工數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 隨著城市地鐵的發(fā)展，盾構(gòu)進(jìn)出洞施工的風(fēng)險(xiǎn)日益突出！一、研究現(xiàn)狀1.盾構(gòu)法應(yīng)用現(xiàn)狀 常見(jiàn)的事故洞口涌水,涌泥，乃至坍塌。地表下陷，坍塌。 高雄捷運(yùn)橘線LUO04隧道 時(shí)間：19

2、93年5月29日22：30 地點(diǎn)：大勇路大仁路路口 工況：上行盾構(gòu)進(jìn)洞施工 影響情況：洞圈滲漏造成地面沉陷，影響范圍約4050m，深度約1.5m，且臨近房屋出現(xiàn)傾斜。引 言 時(shí)間：2008年6月25日13:40 地點(diǎn)：四平路溧陽(yáng)路路口 工況：下行線盾構(gòu)進(jìn)洞施工 影響情況：洞圈翻板發(fā)生滲水漏砂，造成附近地面局部沉降。 引 言上海地鐵10號(hào)線5.1標(biāo)工程 時(shí)間：2008年7月21日18：50 地點(diǎn)：陜西南路南昌路路口 工況：下行線盾構(gòu)進(jìn)洞施工 影響情況：凍結(jié)解凍過(guò)程中造成地面出現(xiàn)一直徑2m、深約5m的陷洞。 引 言上海地鐵10號(hào)線7標(biāo)工程南京地鐵2號(hào)線TA-04標(biāo)工程中和村站元通站區(qū)間隧道 引 言

3、 時(shí)間： 2007年11月20日 地點(diǎn)：元通路車站南端頭井 工況：盾構(gòu)進(jìn)洞施工 影響情況：造成地面塌陷，隧道破損。 南京地鐵二號(hào)線元通站洞口圍巖的土力學(xué)當(dāng)洞門打開(kāi)，等待盾構(gòu)機(jī)出發(fā)或進(jìn)入的瞬間，鏡面（開(kāi)挖面）是否穩(wěn)定，是否滲、湧水乃決定安全與否之關(guān)鍵因素。鏡面的穩(wěn)定與否取決于圍巖或人為加固后巖土的強(qiáng)度和滲透性等指標(biāo)。滲透性差的粘土的穩(wěn)定性取決于粘土的Cu值、洞口直徑和暴露時(shí)間。加固體有不同的計(jì)算理論。 國(guó)內(nèi)外針對(duì)盾構(gòu)進(jìn)出洞土體加固的設(shè)計(jì)理論和方法主要分三種，在對(duì)盾構(gòu)進(jìn)出洞穩(wěn)定性判斷方面多以開(kāi)挖面穩(wěn)定性理論為依據(jù)。 板塊強(qiáng)度分析設(shè)計(jì)理論 彈塑性靜力學(xué)理論 粘性土滑移失穩(wěn)理論 洞口土體加固理論 Ks

4、為安全系數(shù)P 封門中心處的水土壓力合力D 封門直徑 加固土體的極限抗拉強(qiáng)度h 加固體厚度 板塊強(qiáng)度分析設(shè)計(jì)理論3 洞口土體加固理論判別方法一：通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)獲得加固土體的抗拉強(qiáng)度曲線，可確定對(duì)應(yīng)的封門中心處的水土壓力合力可通過(guò)布置測(cè)點(diǎn)獲得，這樣計(jì)算可得盾構(gòu)進(jìn)!出洞時(shí)實(shí)際的安全系數(shù)大小，作為盾構(gòu)進(jìn)出洞安全性等級(jí)的判別依據(jù)之一。根據(jù)彈塑性靜力學(xué)理論，可將加固土體視為厚度為h的周邊自由支撐的彈性圓板（圖），在外側(cè)水土壓力作用下，板中心處的最大彎曲應(yīng)力，支座處的最大剪力，可按照彈性力學(xué)原理求得。彈性理論 計(jì)算模型 彈塑性靜力學(xué)理論 最大彎曲應(yīng)力和最大剪應(yīng)力的計(jì)算安全系數(shù) 加固體泊松比 P 外側(cè)水土壓力

5、彈塑性靜力學(xué)理論判別方法二：通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)獲得加固土體的抗拉強(qiáng)度曲線，可確定對(duì)應(yīng)的和泊松比；外側(cè)水土壓力合力可通過(guò)布置測(cè)點(diǎn)獲得，這樣計(jì)算可得盾構(gòu)進(jìn)出洞時(shí)實(shí)際的安全系數(shù)和值，取二者最小值作為盾構(gòu)進(jìn)出洞安全性等級(jí)的判別依據(jù)之二?；剖Х€(wěn)理論計(jì)算模型 對(duì)于粘性土加固土體穩(wěn)定性可采用如圖所示模式進(jìn)行計(jì)算 加固土體在地面荷載P和上部土體作用下可能沿某滑動(dòng)面向洞內(nèi)整體滑動(dòng)，假定滑動(dòng)面以端墻開(kāi)洞外頂點(diǎn)為圓心，開(kāi)洞直徑為半徑的圓弧面。引起的下滑力矩為： 上覆土體自重引起的下滑力矩 滑移圓環(huán)線內(nèi)土體的下滑力矩 土體產(chǎn)生的抵抗下滑力矩為： 土體改良以前的抵抗力矩 土體改良以后增加的抵抗力矩 加固土體的抗滑移安全系數(shù)

6、為 粘性土滑移失穩(wěn)理論洞門構(gòu)造當(dāng)采用沉井、沉箱或大開(kāi)挖方法建造盾構(gòu)出發(fā)及到達(dá)井時(shí)，通常采用便于拆裝的鋼結(jié)構(gòu)洞門。當(dāng)采用先做圍護(hù)結(jié)構(gòu)，再用明挖法建造工作井時(shí)，一般均在內(nèi)襯結(jié)構(gòu)上留出門洞，出發(fā)，到達(dá)時(shí)鑿開(kāi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)洞門鋼結(jié)構(gòu)洞門可視情況采用豎向或橫向排列的各種結(jié)構(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)洞門拆除方便，并可重復(fù)使用。圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為洞門結(jié)構(gòu)當(dāng)今普遍將地聯(lián)墻、鉆孔灌注樁、SMW工法樁等圍護(hù)結(jié)構(gòu)用作為洞門結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)機(jī)出發(fā)或到達(dá)時(shí)需破除。采用玻璃纖維代替地聯(lián)墻或鉆孔灌注樁中的鋼筋，則可用盾構(gòu)機(jī)直接破墻乃一新工法。當(dāng)處置不當(dāng)時(shí)可能帶來(lái)不少麻煩。盾構(gòu)機(jī)切割玻璃纖維加筋地聯(lián)墻碳纖維地聯(lián)墻環(huán)狀封閉鎖眼注漿洞口加固加固之目的：止

7、水、增加強(qiáng)度。加固方法：深層攪拌、旋噴、降水、垂直凍結(jié)、水平凍結(jié)、無(wú)鋼筋鉆孔樁、無(wú)鋼筋地聯(lián)墻、SMW、TAM工法等。在目前常用的加固技術(shù)出現(xiàn)之前，降水和氣壓法系傳統(tǒng)的辦法，前者處理地下水而后者起正面支護(hù)作用。TAM工法則二者兼有。深攪和旋噴亦兼有降水和加固的作用。當(dāng)前加固方法越來(lái)越多，固然是好事，但往往因片面追求安全以至多種辦法同時(shí)使用。形成疊床架屋，既費(fèi)錢又費(fèi)時(shí)，固然有其安全的一面，但是否過(guò)頭，值得思量。用何種加固方法、應(yīng)有科學(xué)的依據(jù)，針對(duì)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)，對(duì)診下藥，切忌盲目跟風(fēng)、盲目追求所謂的安全可靠。國(guó)內(nèi)外的無(wú)數(shù)工程實(shí)例揭示：出發(fā)口加固厚度略大于洞口直徑即可，到達(dá)口略大于洞口半徑足矣，

8、前提是盾構(gòu)機(jī)到達(dá)洞口后再開(kāi)門。加固的目的僅在阻止盾構(gòu)外殼與洞圈之間的漏水漏泥。因工期而需在盾構(gòu)到達(dá)前就開(kāi)門時(shí)，按出發(fā)口處理。上海市軌道交通11號(hào)線10標(biāo)工程 地點(diǎn)：隆德路站北端頭井盾構(gòu)出洞加固 地質(zhì)：-3a粘質(zhì)粉土、-3b砂質(zhì)粉土、淤泥質(zhì)粘土。 選擇依據(jù)：場(chǎng)地條件好。 加固范圍：盾構(gòu)出洞厚度為6m，盾構(gòu)斷面位置加固范圍為左右各3m，上下各3m。 實(shí)施效果：加固質(zhì)量良好，盾構(gòu)順利出洞。現(xiàn)隧道已經(jīng)貫通。深層攪拌樁法攪拌樁加固區(qū)域出洞6米3米3米盾構(gòu)機(jī)到達(dá)8m 時(shí)間：2008年7月21日18：50 地點(diǎn)：陜西南路南昌路路口 工況：下行線盾構(gòu)進(jìn)洞施工 影響情況：凍結(jié)解凍過(guò)程中造成地面出現(xiàn)一直徑2m、深

9、約5m的陷洞。 引 言上海地鐵10號(hào)線7標(biāo)工程特殊的盾構(gòu)機(jī)到達(dá)模式盾構(gòu)法與沉管法隧道連接處通常在水下。采用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入沉管隧道預(yù)留的特殊接收口。香港地鐵荃灣線在維多利亞海峽下首開(kāi)此法的先河。最近在土耳其的伊勢(shì)坦波爾海峽下，用同樣方式建成地鐵區(qū)間隧道。洞口密封裝置 洞口直徑必須大于盾構(gòu)外徑，更大于管片外徑，因而存在著一定的環(huán)狀間隙。若盾構(gòu)軸線與洞口中心有偏差時(shí)、間隙會(huì)更大。當(dāng)洞口圍巖存在水土入侵的可能性時(shí)，須設(shè)洞口密封裝置。密封裝置有簡(jiǎn)有繁，有襪套、箱體、筒體等。盾構(gòu)機(jī)出發(fā)與到達(dá)時(shí)的裝置略有不同。泥水盾構(gòu)機(jī)出發(fā)時(shí)的裝置，因需及時(shí)為開(kāi)挖面建立泥水壓力而有更高的要求。當(dāng)前以箱體式居多。襪套式洞口密封裝

10、置止水箱體襪套 襪套是盾構(gòu)出洞常用的止水裝置，止水箱體是在襪套基礎(chǔ)上的加強(qiáng)裝置，多用在對(duì)洞圈滲漏要求更高的工況，如泥水盾構(gòu)出洞。襪套止水箱體三、常見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)及防治3 止水裝置 Singapore洞口密封箱體式洞口密封裝置止水箱體襪套 襪套是盾構(gòu)出洞常用的止水裝置，止水箱體是在襪套基礎(chǔ)上的加強(qiáng)裝置，多用在對(duì)洞圈滲漏要求更高的工況，如泥水盾構(gòu)出洞。襪套止水箱體三、常見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)及防治3 止水裝置 Copenhagen MetroTBM LaunchSEAL RING逐步拆除地連墻回填加泡沫混凝土筒體式洞口密封裝置無(wú)洞口密封奘置特殊方法井內(nèi)墊土,不開(kāi)挖,土中到達(dá)與出發(fā).井內(nèi)灌水,水中到達(dá).井內(nèi)灌貧混凝土,在其

11、中到達(dá)與出發(fā).無(wú)工作井.無(wú)反力架.安全閘門、安全套筒。中間對(duì)接.盾構(gòu)穿越未開(kāi)挖豎井 工程實(shí)例：上海軌交9號(hào)線3標(biāo)回灌水土（水）中進(jìn)洞法三、常見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)及防治1 地基處理 Emergency Shafts3 emergency shafts (Diameter 31 m, depth 40 m)Achthoven, Bent and N11中間對(duì)接當(dāng)隧道過(guò)長(zhǎng)、單向施工過(guò)于困難時(shí)，采用二臺(tái)盾構(gòu)對(duì)向推進(jìn)，中間對(duì)接，往往是選項(xiàng)。英吉利海峽隧道長(zhǎng)達(dá)50公里，首開(kāi)中間對(duì)接的先河。東京灣海底公路隧道緊隨其后，首次實(shí)施盾構(gòu)頭頭相接。日本有多處中間對(duì)接工程實(shí)例，大多采用凍結(jié)法，亦有采用套接法。在我國(guó)，獅子洋鐵路隧道

12、首次實(shí)施中間對(duì)接。二則罕見(jiàn)事故1. 南京地鐵二號(hào)線元通站盾構(gòu)到達(dá)時(shí)，洞口下方涌砂，導(dǎo)致盾構(gòu)下陷、帶動(dòng)盾尾內(nèi)拼好的管片跟著下陷，并因縱向螺絲環(huán)環(huán)相連而產(chǎn)生多米諾骨牌效應(yīng)，累及后續(xù)的既成隧道下陷，長(zhǎng)達(dá)百米。2. 杭州地鐵一號(hào)城站站盾構(gòu)到達(dá)時(shí)，盾構(gòu)機(jī)已進(jìn)入11米長(zhǎng)的水平凍結(jié)加固區(qū)，凍結(jié)區(qū)外地面塌陷。廣東省基礎(chǔ)工程公司 南京地鐵二號(hào)線元通站與隧道接合處，當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)到到達(dá)井處（洞門端頭墻已鑿除），突然出現(xiàn)涌砂，半小時(shí)內(nèi)就引起了地面較大沉降，由于隧道里與地面通信不連通，搶險(xiǎn)工作滯后，涌沙持續(xù)加大，出現(xiàn)管片嚴(yán)重錯(cuò)臺(tái)，最大處達(dá)15cm，隨后造成盾構(gòu)機(jī)和管片脫開(kāi)，涌沙涌泥十分嚴(yán)重，最后整臺(tái)盾構(gòu)機(jī)被埋在隧道里，地

13、面出現(xiàn)大面積塌方，塌方坑的長(zhǎng)度約100多米，寬約4050米。最深處有5米左右。南京地鐵二號(hào)線元通站廣東省基礎(chǔ)工程公司南京地鐵盾構(gòu)施工安全事故實(shí)例報(bào)告廣東省基礎(chǔ)工程公司南京地鐵盾構(gòu)施卜工安全事故實(shí)例報(bào)告地層富有承壓水，水壓力大到達(dá)端地質(zhì)全斷面粉細(xì)砂層南京地鐵2號(hào)線中和村站元通站區(qū)間隧道盾構(gòu)進(jìn)洞風(fēng)險(xiǎn)事故H.深基坑開(kāi)挖盾構(gòu)機(jī)頭150m 盾構(gòu)機(jī)損壞段隧道，隧道不成形，已完全破壞隧道基本成型，局部裂縫、錯(cuò)臺(tái)9m95m20m25m管片沉降約2m （螺旋機(jī)承托）管片沉降約1.5m元通站管片沉降14cm區(qū)區(qū)區(qū)隧道基本完好中和村站開(kāi)挖過(guò)程中隧道管片破損狀況 隧道修復(fù)方案實(shí)施措施 H.深基坑開(kāi)挖廣東省基礎(chǔ)工程公司南京地鐵盾構(gòu)施工安全事故實(shí)例報(bào)告事故項(xiàng)目到達(dá)端頭加固平面示意圖廣東省基礎(chǔ)工程公司南京地鐵盾構(gòu)施工安全事故實(shí)例報(bào)告加固體全包盾構(gòu)機(jī)示意圖廣東省基礎(chǔ)工程公司南京地鐵盾構(gòu)施工安全事故實(shí)例報(bào)告剖面圖11M長(zhǎng)水平凍結(jié)杭州地鐵一號(hào)