《TBM施工方法》課件

盾構(gòu)法(TBM)施工盾構(gòu)法是當(dāng)今城市軌道交通施工中廣泛使用的一種方法。它能夠在復(fù)雜的地質(zhì)條件下高效、安全地推進隧道施工,大大提高了隧道建設(shè)的效率。目錄內(nèi)容概覽本PPT課件將全面介紹TBM施工方法的基本概念、主要類型、掘進系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和施工流程等內(nèi)容。章節(jié)安排從TBM的基礎(chǔ)知識開始,循序漸進地詳細講解TBM掘進的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)和相關(guān)技術(shù)要點。知識梳理通過本課件,學(xué)習(xí)者可以全面掌握TBM施工的整個過程和關(guān)鍵技術(shù),為今后的工程應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。TBM的概念與特點TBM概念隧道掘進機（TunnelBoringMachine，簡稱TBM）是一種專門用于隧道施工的大型機械設(shè)備，能夠在地下自動化地進行開挖、支護、運輸?shù)茸鳂I(yè)。TBM特點高效隧道開挖對地質(zhì)環(huán)境適應(yīng)性強能連續(xù)作業(yè)，提高施工進度環(huán)保節(jié)能，減少對地表的擾動應(yīng)用場景TBM廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、給排水管線等地下基礎(chǔ)設(shè)施的隧道施工中，在復(fù)雜地質(zhì)條件下發(fā)揮著重要作用。TBM的主要類型1Shield型TBM通過機械切割和加壓推進的方式進行隧道施工,適用于軟弱地質(zhì)環(huán)境。2掘進機型TBM采用旋轉(zhuǎn)切割頭進行鉆探,適用于堅硬巖石地質(zhì)環(huán)境的隧道施工。3混合型TBM結(jié)合了shield型和掘進機型的特點,可應(yīng)用于各種復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境。4可變刀具型TBM具備刀具調(diào)整功能,可根據(jù)地質(zhì)變化靈活調(diào)整切割方式。TBM掘進系統(tǒng)結(jié)構(gòu)TBM的主要結(jié)構(gòu)包括掘進系統(tǒng)、推力系統(tǒng)、裝備系統(tǒng)和環(huán)片安裝系統(tǒng)。掘進系統(tǒng)由掘進機頭、切割輪、挖渣系統(tǒng)和噴漿系統(tǒng)組成,用于切割和剝離巖石。推力系統(tǒng)通過液壓推進裝置不斷將TBM向前推進。裝備系統(tǒng)提供電力、壓縮空氣和其他輔助設(shè)備,確保TBM的正常運轉(zhuǎn)。環(huán)片安裝系統(tǒng)則負(fù)責(zé)掘進后的環(huán)片組裝和連接。TBM掘進過程1切割臺系統(tǒng)切割臺安裝在TBM前端,通過牙輪、盾構(gòu)刀具等進行地層切割,將土石分離。2挖泥系統(tǒng)利用刀具和水壓力將切割下的土石塊搬運到后端的運輸系統(tǒng)。3運輸系統(tǒng)將開挖的土石塊運送到隧道外地面的集中處理點。系統(tǒng)包括輸送帶、斗式提升機等。掘進參數(shù)控制開掘速度開掘速度是TBM主要的掘進參數(shù)之一,合理控制開掘速度可以減少機器磨損,提高施工效率。推進力推進力的大小直接影響TBM的切削能力和穿透效果。應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件調(diào)整推進力以確保穩(wěn)定安全的掘進。刀具壓力刀具壓力的控制關(guān)乎切削效果,合理調(diào)整刀具壓力可延長刀具使用壽命,減少維修頻率。掘進扭矩適當(dāng)?shù)木蜻M扭矩可以最大限度地提高切割效率,并降低能耗。監(jiān)測和調(diào)節(jié)扭矩至關(guān)重要。掘進刀具的選擇與維護選擇合適刀具根據(jù)不同地質(zhì)條件,選擇合適的掘進刀具類型和規(guī)格尺寸非常重要,以確保切割效率和安全性。定期檢查保養(yǎng)定期檢查刀具磨損狀況,及時更換已嚴(yán)重磨損的刀具,保持刀具鋒利度和結(jié)構(gòu)完整性。優(yōu)化刀具配置合理調(diào)整刀具排列和數(shù)量,優(yōu)化切割壓力和轉(zhuǎn)速,提高掘進效率并延長刀具使用壽命。環(huán)片制作與安裝鋼環(huán)片制作鋼環(huán)片在下游工廠進行定制制作,嚴(yán)格控制材料質(zhì)量和焊接工藝,確保形狀尺寸精度。現(xiàn)場吊裝采用大型吊裝設(shè)備將鋼環(huán)片一一吊裝到位,并進行臨時固定,確保安裝精度。二次灌漿在鋼環(huán)片與隧道壁之間進行高強度混凝土二次灌漿,填充空隙,提高環(huán)片與支護的整體性。環(huán)片密封系統(tǒng)環(huán)片密封系統(tǒng)是隧道施工中非常關(guān)鍵的一環(huán)。它可以有效防止隧道內(nèi)部漏水,保護隧道結(jié)構(gòu)免受地下水侵蝕。這個系統(tǒng)通常由可膨脹橡膠材料制成,能夠填充環(huán)片之間的縫隙,形成可靠的密封。定期維護和檢查密封系統(tǒng)對于保證隧道長期安全運行至關(guān)重要。推力系統(tǒng)推力系統(tǒng)功能推力系統(tǒng)是TBM施工中的核心部件,負(fù)責(zé)向切頭部施加持續(xù)的推進推力,推動整個TBM穿越地層。推力油缸推力系統(tǒng)由多個大型液壓油缸組成,能夠提供數(shù)千噸的推進推力,確保TBM順利前進。推力控制推力大小需要根據(jù)地層情況進行實時調(diào)整,保持最佳推進狀態(tài),避免卡頓或推力過大造成損壞。鋼筋混凝土初支初期支護在隧道開挖后,立即設(shè)置鋼筋混凝土初支,為后續(xù)的永久襯砌提供初步支撐。初支可快速建造,并有一定的承載能力,能有效防止隧道坍塌。施工工藝鋼筋混凝土初支通常采用噴射混凝土或預(yù)制構(gòu)件等方式施工,結(jié)合錨桿、鋼筋網(wǎng)等進行整體布置,提高初支的整體性和穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)設(shè)計初支斷面設(shè)計需考慮地質(zhì)條件、荷載情況、承載力要求等因素,合理確定截面尺寸、鋼筋用量等參數(shù),保證初支結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。仰拱施工1鋼筋制作根據(jù)設(shè)計要求,制作高質(zhì)量的鋼筋骨架。2鋼筋安裝將鋼筋骨架準(zhǔn)確定位并固定到位。3混凝土澆筑采用高性能混凝土,保證澆筑質(zhì)量。4養(yǎng)護與脫模對仰拱進行適當(dāng)養(yǎng)護,順利脫模。仰拱作為隧道的核心支護結(jié)構(gòu),其施工質(zhì)量直接影響到整個隧道的安全性和使用壽命。仰拱施工需要嚴(yán)格控制鋼筋制作、安裝、混凝土澆筑和養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié),確保最終結(jié)構(gòu)達到設(shè)計要求。同時,還需要采取有效的脫模措施,避免在脫模過程中造成結(jié)構(gòu)損壞。巖土性質(zhì)對TBM影響地質(zhì)條件復(fù)雜隧道施工中常面臨地質(zhì)條件復(fù)雜的問題,如破碎巖體、透水性強等,這些都會對TBM的掘進效率和安全造成嚴(yán)重影響。刀具磨損加快硬質(zhì)或含有大量磨料的巖石會加速TBM刀具的磨損,需要頻繁更換刀具,增加工期和成本。掘進力矩增大遇到堅硬巖層時,TBM所需的推力和扭矩會大幅增加,對機械設(shè)備提出更高的要求。地下水вл?高含水量的軟弱地層會造成嚴(yán)重的地下水滲入,增加隧道襯砌和排水難度。地下水控制抽取排水通過井點降水系統(tǒng)或潛水泵排出隧道周圍的地下水,有效降低地下水位。隧道防水采用防水板、注漿等措施,為隧道結(jié)構(gòu)提供有效的防水保護。排水系統(tǒng)在隧道內(nèi)設(shè)置排水溝渠,收集滲漏的地下水并排至外部。導(dǎo)向測量與隧道對準(zhǔn)1測量定位利用先進的GPS技術(shù)實時監(jiān)測隧道掘進位置2斷面測量精準(zhǔn)測量隧道斷面尺寸,確保結(jié)構(gòu)符合要求3導(dǎo)向調(diào)整根據(jù)實時數(shù)據(jù)調(diào)整掘進方向,確保隧道對準(zhǔn)準(zhǔn)確的導(dǎo)向測量是TBM掘進成功的關(guān)鍵。我們利用全球定位系統(tǒng)和先進的斷面測量技術(shù),實時監(jiān)測隧道掘進位置和斷面尺寸。當(dāng)偏離設(shè)計路線時,我們能及時調(diào)整掘進方向,確保隧道精準(zhǔn)對準(zhǔn)。這一過程需要工程師的精湛技藝和儀器設(shè)備的高度協(xié)作。通風(fēng)系統(tǒng)1確保安全供風(fēng)通風(fēng)系統(tǒng)的主要任務(wù)是為隧道內(nèi)部提供充足的新鮮空氣,確保施工人員及設(shè)備的安全運行。2調(diào)節(jié)溫濕度通風(fēng)系統(tǒng)還需控制隧道內(nèi)部的溫度和濕度,維持舒適的施工環(huán)境。3排出有害氣體及時排出隧道內(nèi)部產(chǎn)生的有害氣體,如一氧化碳、甲烷等,保護施工人員的健康。4應(yīng)對事故情況在發(fā)生火災(zāi)或爆炸等事故時,通風(fēng)系統(tǒng)還能夠快速疏散濃煙和有毒氣體。供電系統(tǒng)1主電源供給TBM需要持續(xù)穩(wěn)定的主電源供電,通常來自隧道外部電網(wǎng)系統(tǒng),需要保證電力供給安全可靠。2備用電源系統(tǒng)為應(yīng)對突發(fā)電力故障,備用發(fā)電機組將作為備用電源,確保TBM主設(shè)備和照明系統(tǒng)不會中斷。3配電系統(tǒng)設(shè)計合理設(shè)計TBM的供電電纜路徑和分布系統(tǒng),確保供電可靠性和安全性。4監(jiān)控與管理實時監(jiān)控供電系統(tǒng)狀態(tài),并配備高效的管理和故障處理機制。施工監(jiān)測與安全實時監(jiān)測全面監(jiān)測隧道施工現(xiàn)場的參數(shù),如地質(zhì)、地下水、變形等,實時掌握施工動態(tài),確保安全.安全防護采取針對性的安全防護措施,包括防坍塌、防水、防毒等,維護施工人員的生命安全.應(yīng)急預(yù)案制定詳細的應(yīng)急預(yù)案,確保一旦發(fā)生險情能快速妥善處理,將損失降到最低.鉆孔注漿加固1鉆孔準(zhǔn)備在需加固的區(qū)域鉆制一系列孔洞,確?？锥瓷疃群烷g距滿足設(shè)計要求。2注漿配比根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇適當(dāng)?shù)淖{材料和配比,以提高漿液的流動性和粘結(jié)力。3注漿施工從最深處開始分層注漿,直到漿液從相鄰孔洞噴出,確保注漿的全覆蓋。隧道病害處理滲漏水處理隧道滲漏水是常見的病害,需要及時修補裂縫、注漿堵漏等措施來解決。采用高壓噴射注漿的方法可以有效地補充裂縫,阻止?jié)B水。裂縫修補隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫會嚴(yán)重影響安全,需要采用植筋或嵌縫等方法進行加固修復(fù)。針對不同類型的裂縫,可選用不同的修補材料與技術(shù)。定期檢測與監(jiān)測定期對隧道進行巡查檢測并建立監(jiān)測系統(tǒng),及時發(fā)現(xiàn)和處理隧道各類病害,確保隧道安全運行。采用先進的監(jiān)測設(shè)備可以全面掌握隧道狀態(tài)。常見問題分析在TBM施工過程中,常見的問題包括:鉆頭磨損過快、掘進效率低下、環(huán)片安裝困難、隧道定向控制不精準(zhǔn)等。這些問題通常源于地質(zhì)條件復(fù)雜、技術(shù)管理不善、設(shè)備維護不當(dāng)?shù)纫蛩?。對?需要采取針對性措施,如優(yōu)化刀具配置、提升掘進參數(shù)控制水平、改善環(huán)片制作工藝,并加強隧道測量和安全監(jiān)控等,確保TBM施工順利進行。TBM掘進進度管理關(guān)鍵因素分析全面分析影響TBM掘進進度的關(guān)鍵因素,如地質(zhì)條件、機械性能、施工團隊等,并采取針對性措施。實時監(jiān)控建立實時監(jiān)控系統(tǒng),實時跟蹤和分析各項掘進參數(shù),及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。進度計劃優(yōu)化根據(jù)實際情況動態(tài)調(diào)整掘進計劃,合理安排人力、物力資源,提高整體施工效率。經(jīng)驗總結(jié)分享建立TBM施工經(jīng)驗庫,分享優(yōu)秀案例,為后續(xù)工程提供參考和借鑒。綠色TBM施工綠色TBM施工注重在隧道建設(shè)的各個環(huán)節(jié)中,最大限度地減少對環(huán)境的影響。這包括采用新型掘進機械,優(yōu)化施工工藝,提高能源利用效率,減少廢棄物排放,以及實施環(huán)境管理等措施。這不僅可以保護好周邊生態(tài)環(huán)境,還能提高施工效率,降低成本。未來綠色TBM施工將成為行業(yè)發(fā)展的重點,需要政府出臺相關(guān)政策支持,企業(yè)持續(xù)創(chuàng)新,共同推動行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型。TBM技術(shù)發(fā)展趨勢自動化和智能化TBM技術(shù)正朝著更高水平的自動化和智能化發(fā)展，利用計算機和傳感器技術(shù)提高掘進效率和安全性。功能增強新型TBM機身設(shè)計、更強勁的驅(qū)動系統(tǒng)和更耐用的掘進部件，大幅提升掘進能力和適應(yīng)性。環(huán)境友好更注重節(jié)能減排和環(huán)境保護，采用綠色施工技術(shù)，減少地下水污染和地面沉降。數(shù)字化管理利用BIM、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段進行全生命周期的數(shù)字化管理，提高工程決策和施工精準(zhǔn)度。案例分析以北京地鐵16號線項目為例,該項目采用了TBM隧道掘進技術(shù)。該隧道穿越復(fù)雜的地質(zhì)條件,含有大量粘性土、砂石、卵石等地層。TBM機施工過程中采取了先導(dǎo)導(dǎo)洞、鉆孔注漿等多項措施,成功克服了地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的挑戰(zhàn)。案例分析表明,合理選擇TBM型號、優(yōu)化掘進參數(shù)設(shè)置、采取有效的地質(zhì)預(yù)報及應(yīng)對措施等,對實現(xiàn)TBM隧道施工的進度和安全至關(guān)重要?？偨Y(jié)與展望總結(jié)關(guān)鍵要點TBM施工涉及諸多復(fù)雜環(huán)節(jié),需要高度協(xié)調(diào)配合。本課程總結(jié)了TBM技術(shù)的關(guān)鍵特點和應(yīng)用場景,為實際工程提供全面指導(dǎo)。展望未來發(fā)展TBM技術(shù)正朝著自動化、智能化、綠色化的方向不斷