泥水平衡盾构施工ppt课件
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地铁区间隧道施工
泥水平衡盾构
龚珑
2015年11月115日
主要内容
一、泥水盾构 二、盾构施工 三、现场巡视 四、问题探讨
一
盾构
1、盾构起源
1818年,法国工程师麦克•布鲁诺尔(M. I. Brunel) 从蛀虫钻孔得到启示,最早提出盾构掘进隧道的设想。
2、盾构法
优点:
在松软含水地层、地面构筑物不允许拆迁,施工条件困难地段, 采用盾构法施工隧道能显示其优越性:机械化程度高、振动小、 噪声低、施工速度快、安全可靠,对沿线居民、地下和地面构筑 物及建筑物影响小等。
缺点:
(1)盾构机初期投入费用高,设备摊销费用大,对投标企业资 金实力要求高; (2)盾构机定购、制造及运输周期较长,同时盾构法施工与车 站接口协调较多,对工程筹划要求较高。
3、泥水平衡盾构
(1)工作原理
在盾构开挖仓内注入压力泥水,通过泥水加压和外部压 力平衡,在开挖面形成泥膜,产生泥水平衡,使开挖面土体 稳定。盾构推进时刀盘切削土体表面的泥膜,与泥水混合搅 拌后形成高密度泥浆,经泥浆泵送至地面,泥浆在地面经过 分离,再次进入盾构的密封舱,不断地循环排渣。
SMW工法:通过深层搅拌机器搅拌,让水泥类悬浊液在 原地层中与土体反复均匀混合,并根据一定的间隔插入H 型钢或钢板桩等作为加强基材,待水泥固结后,形成的复 合的连续挡土墙。
冷冻法:将不稳定的含水地层采用冻结的方法,使之形成 冻土层,提高其强度和自立性,同时形成完整的防水屏蔽。
高压旋喷法
(1)工艺原理 利用工程钻机钻孔到设计深度,将一定压力的水泥
钻孔要打穿地 下连续墙
3 加固体匀质性 加固体均匀 利用钻孔取芯进行检查
现场判定
(4)王宗区间
①水文地质 开挖面位于粉质粘土加砂、粉细砂,地下水丰富、
水位高且具有承压特征。
②端头加固及降水 盾构始发端头采用高压旋喷桩加固,始发前降水至
开挖面以下1m。
端头平面加固区域12.2m(横向)×12m(纵向), 立面加固深度12.2m,加固区为隧道轮廓上下左右各3m, 前方12m,三重管旋喷桩采用Φ800@500mm。
避免大的超挖
埋深、姿态、本环掘进量、同步注浆量、推力、扭矩
(2)管片拼装
材料:铸铁管片、钢管片、预制钢筋混凝土管片 管片厚度一般为隧道外径的0.5~0.6倍,采用300mm
或350mm,管片的宽度800~1500mm。 环类型:标准环+左、右楔型环 环分块:标准块+邻接块+封顶块,6块 拼装工艺:错缝拼装,先环后纵,先下后上,封顶成环
电气部分运行调试: 检查送电→检查电机→分系统参数设置与试运行→整机试运行 →整机再次调试。
液压部分运行调试: 推进系统→管片安装机→管片吊机和拖拉小车→泥浆系统→注 浆系统。
(3)反力架及支撑系统安装
钢管支撑
负 环 管 片
工字钢
反力架 钢管支撑
钢垫板
反力架采用组合钢结构件,盾构始发时反力支撑 约需提供2000吨的反力。
负环管片 定位垫块
盾尾壳体
5、盾构掘进
(1)掘进参数
掘进参数
泥水仓中心 压力
进浆比重 进浆粘度 掘进速度 进排泥浆流
量差
设定值
1.2~1.5bar
1.10 19 0~2cm/min 与掘进速度相 匹配
备注 考虑地层土体侧压系数0.4,系数取1.1~
1.3。 始发端处于粉质粘土和粉细砂层
始发端处于粘性土层 最快掘进速度为6cm;避免泥饼产生
第二步:盾构准备推进,割除围护结构内层钢筋, 刀盘抵拢掌子面。
5、负环安装
第一环负环管片拼装前,在盾尾管片拼装区170度范围内均匀 安设6根长2m、厚80mm的定位垫块(盾尾内侧与管片外弧面的间 隙为85mm),在盾构内拼装好整环后利用盾构推进千斤顶将管片 缓慢推出,当管片推出1700mm后开始拼装第二环管片(切不可将 第一环管片全部推出垫块范围再拼装第二环,避免管片下沉)。 负环管片按照错缝的方式进行拼装。
3、盾构机安装与调试
(1)盾构始发基座
基座结构:基座由两根工字钢通过钢板焊接在一起,组成箱式结 构钢梁。在钢梁上设置钢轨作为盾构导向轨道。基座就位后通过横向 和斜向进行加固,两边使用横梁与始发洞口的预埋件进行焊接加固。
(2)盾构机组装与调试
盾构机空载调试
主要调试内容:液压系统,润滑系统,冷却系统,配电系统, 注浆系统以及各种仪表的校正。
泥膜形成:当泥水压力大于地下水压力时,泥水渗入 土壤,在土壤间隙形成一定比例的悬浮颗粒,被捕获并集聚 于开挖面,泥膜就此形成。随着时间的推移,泥膜的厚度不 断增加,渗透抵抗力逐渐增强。当泥膜抵抗力远大于正面土 压时,产生泥水平衡效果。
(2)结构功能
结构划分:刀盘、盾体、人舱、渣土破碎系统、 泥水循环系统、管片安装机、管片小车、后配套 拖车等。
4、洞门密封、洞门破除
(1)洞门密封
洞门密封装置由一道橡胶密封与两道钢丝刷组成
(1)洞门破除
洞门结构形式: 地下连续墙施工洞口封门、钻孔灌注桩施工洞口封门、 SMW工法施工洞口封门、特殊封门
人工凿除,凿除工作分两步:
第一步:以手持风镐方式从上至下分层凿除洞门范 围内的围护结构外部混凝土和钢筋,保留最内层钢 筋,对端头土体进行保护;
浆液和空气,通过其端部侧面的特殊喷嘴同时喷射,并 强制与喷射出来的浆液混合,胶结硬化。喷射同时,旋 转并以一定速度提升注浆管,能在土体中形成明显的拌 和加固体。
(2)工艺流程
测量放线定位
启动空压机送风 启动水泵送水 浆液配制泵送
引钻钻机就位 钻进成孔 下喷射管 高喷作业
观察高喷参数
提升转动
移位回灌
孔内保持满浆
下一循环开始 图 8-2-3 旋喷桩施工工艺流程图
(3)地层加固效果检查
内容 编号
检查 项目
标准
1 加固土体强度 ≥1MPa
检查 方法
Βιβλιοθήκη Baidu
备注
在每条隧道开挖线外侧施工2 个钻孔取芯检查。
(钻孔深度至开挖线底部)
取岩土芯进行 抗压强度试验
2
加固体渗透性
≤1立方/d 在洞门范围上下左右及中心各 不得漏泥砂 施工钻孔1个,检查其渗水量。
功能划分:盾构掘进机、掘进管理、泥水处理、 泥水输送和同步注浆等5大系统组成。
二
盾构施工
1、端头加固
常见的土体加固技术主要有高压旋喷法、深层搅拌桩、 SMW工法、冻结法等。
深层搅拌桩:利用深层搅拌机械,用水泥作为固化剂与地 基土进行原位的强制粉碎拌合,待固化后形成不同形状的 桩、墙体或块体等。
泥水平衡盾构
龚珑
2015年11月115日
主要内容
一、泥水盾构 二、盾构施工 三、现场巡视 四、问题探讨
一
盾构
1、盾构起源
1818年,法国工程师麦克•布鲁诺尔(M. I. Brunel) 从蛀虫钻孔得到启示,最早提出盾构掘进隧道的设想。
2、盾构法
优点:
在松软含水地层、地面构筑物不允许拆迁,施工条件困难地段, 采用盾构法施工隧道能显示其优越性:机械化程度高、振动小、 噪声低、施工速度快、安全可靠,对沿线居民、地下和地面构筑 物及建筑物影响小等。
缺点:
(1)盾构机初期投入费用高,设备摊销费用大,对投标企业资 金实力要求高; (2)盾构机定购、制造及运输周期较长,同时盾构法施工与车 站接口协调较多,对工程筹划要求较高。
3、泥水平衡盾构
(1)工作原理
在盾构开挖仓内注入压力泥水,通过泥水加压和外部压 力平衡,在开挖面形成泥膜,产生泥水平衡,使开挖面土体 稳定。盾构推进时刀盘切削土体表面的泥膜,与泥水混合搅 拌后形成高密度泥浆,经泥浆泵送至地面,泥浆在地面经过 分离,再次进入盾构的密封舱,不断地循环排渣。
SMW工法:通过深层搅拌机器搅拌,让水泥类悬浊液在 原地层中与土体反复均匀混合,并根据一定的间隔插入H 型钢或钢板桩等作为加强基材,待水泥固结后,形成的复 合的连续挡土墙。
冷冻法:将不稳定的含水地层采用冻结的方法,使之形成 冻土层,提高其强度和自立性,同时形成完整的防水屏蔽。
高压旋喷法
(1)工艺原理 利用工程钻机钻孔到设计深度,将一定压力的水泥
钻孔要打穿地 下连续墙
3 加固体匀质性 加固体均匀 利用钻孔取芯进行检查
现场判定
(4)王宗区间
①水文地质 开挖面位于粉质粘土加砂、粉细砂,地下水丰富、
水位高且具有承压特征。
②端头加固及降水 盾构始发端头采用高压旋喷桩加固,始发前降水至
开挖面以下1m。
端头平面加固区域12.2m(横向)×12m(纵向), 立面加固深度12.2m,加固区为隧道轮廓上下左右各3m, 前方12m,三重管旋喷桩采用Φ800@500mm。
避免大的超挖
埋深、姿态、本环掘进量、同步注浆量、推力、扭矩
(2)管片拼装
材料:铸铁管片、钢管片、预制钢筋混凝土管片 管片厚度一般为隧道外径的0.5~0.6倍,采用300mm
或350mm,管片的宽度800~1500mm。 环类型:标准环+左、右楔型环 环分块:标准块+邻接块+封顶块,6块 拼装工艺:错缝拼装,先环后纵,先下后上,封顶成环
电气部分运行调试: 检查送电→检查电机→分系统参数设置与试运行→整机试运行 →整机再次调试。
液压部分运行调试: 推进系统→管片安装机→管片吊机和拖拉小车→泥浆系统→注 浆系统。
(3)反力架及支撑系统安装
钢管支撑
负 环 管 片
工字钢
反力架 钢管支撑
钢垫板
反力架采用组合钢结构件,盾构始发时反力支撑 约需提供2000吨的反力。
负环管片 定位垫块
盾尾壳体
5、盾构掘进
(1)掘进参数
掘进参数
泥水仓中心 压力
进浆比重 进浆粘度 掘进速度 进排泥浆流
量差
设定值
1.2~1.5bar
1.10 19 0~2cm/min 与掘进速度相 匹配
备注 考虑地层土体侧压系数0.4,系数取1.1~
1.3。 始发端处于粉质粘土和粉细砂层
始发端处于粘性土层 最快掘进速度为6cm;避免泥饼产生
第二步:盾构准备推进,割除围护结构内层钢筋, 刀盘抵拢掌子面。
5、负环安装
第一环负环管片拼装前,在盾尾管片拼装区170度范围内均匀 安设6根长2m、厚80mm的定位垫块(盾尾内侧与管片外弧面的间 隙为85mm),在盾构内拼装好整环后利用盾构推进千斤顶将管片 缓慢推出,当管片推出1700mm后开始拼装第二环管片(切不可将 第一环管片全部推出垫块范围再拼装第二环,避免管片下沉)。 负环管片按照错缝的方式进行拼装。
3、盾构机安装与调试
(1)盾构始发基座
基座结构:基座由两根工字钢通过钢板焊接在一起,组成箱式结 构钢梁。在钢梁上设置钢轨作为盾构导向轨道。基座就位后通过横向 和斜向进行加固,两边使用横梁与始发洞口的预埋件进行焊接加固。
(2)盾构机组装与调试
盾构机空载调试
主要调试内容:液压系统,润滑系统,冷却系统,配电系统, 注浆系统以及各种仪表的校正。
泥膜形成:当泥水压力大于地下水压力时,泥水渗入 土壤,在土壤间隙形成一定比例的悬浮颗粒,被捕获并集聚 于开挖面,泥膜就此形成。随着时间的推移,泥膜的厚度不 断增加,渗透抵抗力逐渐增强。当泥膜抵抗力远大于正面土 压时,产生泥水平衡效果。
(2)结构功能
结构划分:刀盘、盾体、人舱、渣土破碎系统、 泥水循环系统、管片安装机、管片小车、后配套 拖车等。
4、洞门密封、洞门破除
(1)洞门密封
洞门密封装置由一道橡胶密封与两道钢丝刷组成
(1)洞门破除
洞门结构形式: 地下连续墙施工洞口封门、钻孔灌注桩施工洞口封门、 SMW工法施工洞口封门、特殊封门
人工凿除,凿除工作分两步:
第一步:以手持风镐方式从上至下分层凿除洞门范 围内的围护结构外部混凝土和钢筋,保留最内层钢 筋,对端头土体进行保护;
浆液和空气,通过其端部侧面的特殊喷嘴同时喷射,并 强制与喷射出来的浆液混合,胶结硬化。喷射同时,旋 转并以一定速度提升注浆管,能在土体中形成明显的拌 和加固体。
(2)工艺流程
测量放线定位
启动空压机送风 启动水泵送水 浆液配制泵送
引钻钻机就位 钻进成孔 下喷射管 高喷作业
观察高喷参数
提升转动
移位回灌
孔内保持满浆
下一循环开始 图 8-2-3 旋喷桩施工工艺流程图
(3)地层加固效果检查
内容 编号
检查 项目
标准
1 加固土体强度 ≥1MPa
检查 方法
Βιβλιοθήκη Baidu
备注
在每条隧道开挖线外侧施工2 个钻孔取芯检查。
(钻孔深度至开挖线底部)
取岩土芯进行 抗压强度试验
2
加固体渗透性
≤1立方/d 在洞门范围上下左右及中心各 不得漏泥砂 施工钻孔1个,检查其渗水量。
功能划分:盾构掘进机、掘进管理、泥水处理、 泥水输送和同步注浆等5大系统组成。
二
盾构施工
1、端头加固
常见的土体加固技术主要有高压旋喷法、深层搅拌桩、 SMW工法、冻结法等。
深层搅拌桩:利用深层搅拌机械,用水泥作为固化剂与地 基土进行原位的强制粉碎拌合,待固化后形成不同形状的 桩、墙体或块体等。