第四講 盾構TBM施工方法.ppt

1、第四講 盾構/TBM法隧道施工方法,主要內(nèi)容,與傳統(tǒng)盾構法相關的主要參數(shù)及問題 與TBM法相關的主要參數(shù)及問題 Mixed Face 的相關參數(shù)及問題 其它問題,0 前言 盾構 Shield Driving( Open, EPB, Slurry) TBM Tunnel Boring Machine (Shielded) 頂管 Pipe Jacking 當前的趨勢：盾構和TBM越來越密切結合，特別 是城市地下工程的大力發(fā)展，導致Mixed Face 和 Mixshield 的出現(xiàn)已經(jīng)成為不可避免！頂管工程的最 大直徑和最大尺寸問題也已經(jīng)多次提到議事日程！,盾構 Shield Driving( O

2、pen, EPB, Slurry) 1.1 就盾構而言,不論是敞開式, 土壓平衡式還是泥水平衡式 盾構, Shielding 是不可或缺的！Segment Lining 是必須的 1.2 敞開式盾構易于發(fā)展異型盾構，而土壓平衡式和泥水平 衡式盾構可以發(fā)展似圓異型盾構 1.3 異型盾構能夠發(fā)揮其特性，從而滿足各種不同功能的要求 1.4 異型盾構多發(fā)源于日本，我國上海已經(jīng)成功應用 1.5 Smart Solution Project in Kuala Lumpur / Malaysia 是用 圓形盾構解決隧道多功能問題的成功途徑！ 1.6 EPB 1.8.2 土體的粘稠度指標Ic (包括土體的液限

3、,塑限等); 1.8.3 滲透系數(shù)（實際中應考慮地下水的情況） 1.8.4 棄土容重,1.9 參數(shù)探討 土體的顆粒級配, 滲透系數(shù)和棄土容重是我們已有的巖土工程勘察報告中比較容易獲得的數(shù)據(jù), 且易于理解和使用; 土體的粘稠度指標Ic (包括土體的液限,塑限等)的基本概念如下: Ic = 1-IL IL = (W-WL) / (WL-WP) IP = WL-WP Ic Consistency Index 粘稠度指數(shù) IL - Liquidation Index液性指數(shù) IP Plasticity Index 塑性指數(shù),( IC 1),( 1 IC 0.75),( 0.75 IC 0.25),(

4、0.25 IC 0),( IC 0),Ic 粘稠度指數(shù)與和IL - 液性指數(shù)與土體狀態(tài)之間的關系,土體的含水量界限圖,2 . TBM Tunnel Boring Machine,2.1 巖石的基本構成： 火成巖Igneous Rocks 沉積巖Sedimentary Rocks 變質(zhì)巖Metamorphic Rocks,巖石與礦物地層結構,三種巖石的相互轉(zhuǎn)換示意圖,火成巖,沉積物,沉積巖,變質(zhì)巖,巖漿,2.2 常見火成巖的分類,酸性的,中性的,堿性的,超堿性的,深成的,半深成的,火山的,2.3 常見的沉積巖分類,礫質(zhì)的,砂質(zhì)的,鈣質(zhì)的,粘土質(zhì)的,鐵質(zhì)的,2.4 常見的變質(zhì)巖分類,角閃巖,石英巖

5、,大理巖,片麻巖,板巖,千枚巖,片巖,長英片麻巖,2.5 巖體的不連續(xù)性,節(jié)理(裂隙)化巖體,巖土工程解譯,節(jié)理面,原巖石,2.6 巖石的基本力學特性指標 Strength Resistance to (bulk) failure under elementary stresses such as compression, tension or shear - Effect of confining pressure, temperature， strain rate, pore- liquid pressure, specmen size, etc. on strength properti

6、es. 強度單位應力（壓縮，拉伸或剪切）作用下巖石抵抗破壞的能力 圍壓，溫度，應變速率，空隙液體壓力，試件尺寸等影響強度特性 Deformability Resistance to change of shape or volume 變形特性巖石抵抗形狀或體積改變的特性 Hardness Resistance to a local (surface) failure by indentation or scratching 硬度巖石抵抗由于壓入或刮入而帶來的局部（表面）破壞的特性 Fracture toughness Resistance to fracture propagation 斷裂粗

7、糟度巖石抵抗裂縫擴展的特性,Coefficient of friction Resistance to sliding of two bodies with planar surface in in contact 摩擦系數(shù)緊密接觸的兩巖石面間抵抗滑動的能力 Crushability and millability Resistance to comminution (reduction of a substance to a power) “Extractability” Resistance to fragmentation and disruption by different extr

8、action processes such as rock cuttability, drillability, balstability of blast-rock and pumpability of cuttings under certain “idealized” or standard operating conditions. 巖石抵抗破碎或擾動的能力： Abrasivity Ability of rock to induce wear on mechanical tools and aparatus 巖石抵抗機械工具或設備侵入的能力 Boreability The value

9、of TBM penetration rate divided by force on single disc 隧道的可開挖性TBM的慣入度（mm)與單個滾刀上所受的平均力（噸）的比值,2.7 巖體可開挖性的量化 Rock mass cuttability and drillability is, in its simplest form, defined as a factor proportional to net cutting or net penetration rates; Or more precisely, definition for rock cuttability is

10、rock resistance to tool indentation for an unit depth of cut, such as the critical normal force Fn in roller-disk cutting.,2.8 巖石的磨損性能刀具壽命 Rock Abracivity Tool service life,螺旋輸送機 的磨損,單刀磨損,單平臺磨損,多平臺磨損,刮刀磨損情況,雙刀磨損情況,巖石切削工具的磨損過程,三種不同結構的巖體造成的沖擊對刀具有重要影響,材料磨損破壞的四種基本模式,刀具磨損速率隨材料硬度比的變化曲線,刀具速度與磨損速率的關系曲線,2.9

11、巖石的磨損指標CAI (CERCHAR Abracivity Index),典型巖石的CAI值,描述巖石磨損性能的其它參數(shù)與CAI值之間的關系,CAI Versus UCS Curve,一些巖石的相關參數(shù)統(tǒng)計資料,2.10 TBM隧道中重要的巖石參數(shù) UCS Unconfined Compressive Strength: 單軸抗壓強度 TS Tensile Strength: 抗拉強度 CAI CERCHAR Abracivity Index: CERCHAR磨損指數(shù) Contents of abrasive minerals:磨損礦物的含量 2.11 巖體分類 RMR-Rock mass rating system RQD-Rock quality designation Q-system-Rock mass quality,3. 復合混合地層(Mixed Face)的相關參數(shù)及問題,3.1 復合地層的概念參見鞠世健先生的有關講義， 但應注意以下問題： 隧道橫斷面復合及其形式； 隧道縱斷面復合； 土和沙，礫石的符合（北京地鐵問題）； 3.2 盾構TBM的推進速度的估算與折算 將在隧道的可掘性中討論 3