盾构法施工方法
盾构法施工主要施工步骤
盾构法施工主要施工步骤为:
1.在盾构法隧道的起始端和终结端各建一个工作井,城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井;
2.盾构在始发工作井内安装就位;
3.依靠盾构千斤顶推力(作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上)将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出;
4.盾构在地层中沿着设计轴线推进,在推进的同时不断出土(泥)和安装衬砌管片;
5.及时向衬砌背后的空隙注浆,防止地层移动和固定衬砌环位置;
6.盾构进入到达工作井并被拆除,如施工需要,也可穿越工作井再向前推进。
盾构掘进由始发工作井始发来源到隧道贯通、盾构机进入到达工作井,一般经过始发、初始掘进、转换、正常掘进、到达掘进五个阶段。
盾构掘进控制的目的是确保开挖面稳定的同时,构筑隧道结构、维持隧道线形、及早填充盾尾空隙。
因此,开挖控制、一次衬砌、线形控制和注浆构成了盾构掘进控制"四要素"。
盾构法施工方案
盾构法施工方案1. 引言盾构法施工是一种用于地下隧道开挖的高效、安全的方法。
本文档旨在介绍盾构法施工方案,包括施工流程、设备要求、施工安全措施等。
2. 施工流程盾构法施工可分为以下步骤:2.1. 盾构机的组装和调试在施工现场准备好后,需要将盾构机的各个部件进行组装。
组装完成后,对盾构机进行调试,确保其正常运行。
2.2. 隧道入口准备工作在盾构机正式启动前,需要对隧道入口进行一些准备工作。
这包括清理现场、搭建施工平台、设置施工标志等。
2.3. 盾构施工盾构机启动后,开始进行隧道的开挖。
在施工过程中,盾构机会不断前进,同时支护管片进行安装。
施工人员需要密切监控盾构机的状态,保证施工的顺利进行。
2.4. 支护系统安装在盾构机过去后,需要对隧道进行支护。
这包括安装预制的支护管片、注浆加固等工作,确保隧道的稳定和安全。
2.5. 后续工程隧道开挖完成后,需要进行一些后续工程,如排水系统的安装、道路修复等。
3. 设备要求进行盾构法施工需要准备以下设备:•盾构机:根据具体的施工需求选择盾构机的类型和规格。
•运输设备:提供运输盾构机和施工材料的设备,如运输车辆和起重机等。
•施工平台:提供施工人员操作盾构机和支护系统的工作平台。
4. 施工安全措施为确保盾构法施工的安全性,需要采取以下措施:•施工人员需穿戴符合规定的安全装备,包括头盔、工作服、安全鞋等。
•盾构机操作人员需经过专门培训,熟悉操作规程和安全注意事项。
•监测系统需及时监测盾构机的运行状态、地质情况等,并及时作出相应调整。
•在施工现场设置安全警示标志,以提醒人员注意安全。
5. 总结盾构法施工方案是一种高效、安全的地下隧道开挖方法。
本文档对其施工流程、设备要求和安全措施进行了详细介绍。
在实际施工中,请严格按照相关规程和标准进行操作,确保施工的顺利进行和人员的安全。
盾构法施工
盾构法施工一、盾构法施工的原理及方法1. 盾构法的基本含义盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进,在护盾的保护下,在机内安全的进行开挖和衬砌作业,从而构筑成隧道的施工方法”。
按照这个定义,盾构施工法是由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大部分组成。
盾构法施工的概貌如图5-5-1所示。
在隧道的一端建造竖井或基坑,将盾构安装就位,盾构从竖井或基坑的墙壁开孔出发,在地层中沿着设计轴线,向另一竖井或基坑的孔壁推进。
盾构推进中所受到的地层阻力,通过盾构千斤顶传至盾构尾部已经拼装好的衬砌管片上。
盾构机是这种施工方法中主要的施工机具。
碴土储舱和料斗图5-5-1 盾构法施工概貌图2. 盾构法施工的原理和过程调录像3. 密封式(平衡)盾构机的组成插盾构机组成及管片两个图4. 盾构法的特点a. 地下铁道盾构法施工是在城市浅埋地下作业,不影响地面交通,减少对附近居民的噪音和振动影响;b. 施工费用不受埋深的影响,有较高的技术经济优越性;c. 盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行,易于管理,施工人员较少;d. 穿越江、河、海时,不影响航运,施工不受风雨等气候条件的影响;e. 但尺寸大小不能改变;f. 盾构施工不可后退。
5. 盾构机和盾构法的发展史初期的盾构法是用手掘式或机械开挖式盾构机,结合使用压气施工方法保证开挖面稳定,进行开挖,在地下水较丰富的地区,用注浆法进行止漏,而对软弱地层,则采用掌子面封闭式施工。
经过多年对盾构技术的研究开发和应用,已演变成现在非常盛行的泥水平衡式和土压平衡式两种盾构机。
这两种机型的最大优点是在开挖功能中考虑了稳定开挖面的措施,将盾构施工法中的三大要素的前两者联系融为一体,无需辅助施工措施。
并通过使用不同类型的刀具,就能适应地质情况变化范围较广的地质条件。
插刀具图盾构法施工开挖面稳定技术的历史,是从压气施工法的“气”演变到泥水式的“水”和土压式的“土”。
“开挖面稳定”和“盾构开挖”的技术已达到较完善的地步。
盾构法施工
第 6 章盾构施工技术第一节概述一、基本原理盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。
先在隧道的一端建造竖井或基坑,以供盾构安装就位。
盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发,在地层中沿着设计轴线,向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。
盾构推进中所受到的地层阻力,通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌、再传到竖井或基坑的后靠壁上。
●盾构是进行土方开挖、正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具●盾构是一个既能支承地层压力,又能在地层中推进的钢筒结构●钢筒的前面设置各种支撑和挖土装置钢筒的中段周圈内安装顶进千斤顶钢筒的尾部可安置数环隧道衬砌●盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装一环衬砌,并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体,以防止隧道及地面下沉,在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
二、国外盾构施工技术发展概述1. 人工开挖盾构的发明世界上第一条人工开挖盾构隧道是由Mare Brunel和他的儿子—起在伦敦泰晤士河下建成的。
该盾构呈矩形(11.6m宽,7m高),总共只有366m长的隧道耗时20年左右,曾经历很大困难,出现过五次以上涌水。
1869年,James Henry Greathhead采用圆形敞开式盾构在泰晤士河下再建了一条外径为2.18m的行人隧道,该隧道衬砌是铸铁管片,隧道在不透水的粘土层中掘进,无地下水威胁,因此进展相当顺利。
1886年,Greathead在建造伦敦地铁时首次使用了压缩空气盾构,解决了在含水地层中修建隧道的问题。
2.机械化盾构的问世1876年:第一台机械化盾构的专利出现。
第一台机械化盾构的设想是用由几块板构成的半球状刀盘旋转切削土体,然后靠径向转动的土斗将切削下来的土体运到皮带输送机上。
1896年,J.Price的专利比第一台盾构有较大改进,刀盘由若干轮辐构成,电动驱动由长轴传递,其外形也与现代盾构较为接近。
早期的盾构技术在英国发明并得到发展并不是偶然的事件,由于19世纪和20世纪上半叶,英国是全球最强盛的工业化国家,而对隧道掘进来讲,伦敦的粘土可说是地球上较理想的土层,因此,由当时最发达的国家率先在较理想的土层中发展盾构技术是合乎技术发展的逻辑的。
盾构施工工法大全
第五章盾构法施工第一节概述盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。
盾构是与隧道形状一致的盾构外壳内,装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌机构等部件的隧道开挖专用机械。
采用此法建造隧道,其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制。
近年来由于盾构法在施工技术上的不断改进,机械化程度越来越强,对地层的适应性也越来越好。
城市市区建筑公用设施密集,交通繁忙,明挖隧道施工对城市生活干扰严重,特别在市中心,若隧道埋深较大,地质又复杂时,用明挖法建造隧道则很难实现。
而盾构法施工城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。
此外,在建造水下公路和铁路隧道或水工隧道中,盾构法也往往以其经济合理而得到采用。
盾构法是一项综合性的施工技术。
盾构法施工的概貌如图5-1所示。
构成盾构法的主要内容是:先在隧道某段的一端建造竖井或基坑,以供盾构安装就位。
盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发,在地层中沿着设计轴线,向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。
盾构推进中所受到的地层阻力,通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌,再传到竖井或基坑的后靠壁上。
盾构是一个能支承地层压力,又能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形及其他特殊形状的钢筒结构,其直径稍大于隧道衬砌的直径,在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置,在钢筒中段周圈内安装顶进所需的千斤顶,钢筒尾部是具有一定空间的壳体,在盾尾内可以安置数环拼成的隧道衬砌环。
盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装一环衬砌,并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体,以防止隧道及地面下沉,在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
盾构是进行土方开挖正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具,它还需要其它施工技术密切配合才能顺利施工。
主要有:地下水的降低;稳定地层、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施;隧道衬砌结构的制造;地层的开挖;隧道内的运输;衬砌与地层间的充填;衬砌的防水与堵漏;开挖土方的运输及处理方法;配合施工的测量、监测技术;合理的施工布置等。
盾构法施工方案
盾构法施工方案1. 引言盾构法是一种用于地下隧道施工的先进技术。
它通过在地下钻孔的同时进行支护和开挖,以实现地下隧道的建设。
本文档将介绍盾构法的施工方案,包括工程准备、钻探和注浆、安装和拆卸盾构机以及隧道段的施工等内容。
2. 工程准备在进行盾构法施工前,需要进行一系列的工程准备工作。
2.1 勘察与设计首先,需要进行勘察与设计工作。
通过地质勘察和地下水勘察,确定隧道的地质条件和地下水情况。
然后,根据勘察结果,进行隧道的设计,确定隧道的尺寸、线路和曲线半径等参数。
2.2 装备和材料准备接下来,需要准备所需的施工装备和材料。
包括盾构机、支护设备、注浆设备、运输设备等。
同时,还需要准备合适的工程材料,如隧道段预制体、混凝土和钢筋等。
2.3 安全措施在进行盾构法施工前,需制定和实施安全措施。
包括制定施工安全规范、安排施工人员培训、落实施工现场安全管理等。
3. 钻探与注浆在盾构法施工过程中,钻探与注浆是关键步骤,用于确定地层情况和进行地层加固。
3.1 钻探钻探是为了了解隧道地质条件以及确定隧道地层的稳定性。
在钻探过程中,需要使用钻机进行钻孔,并获取钻孔岩芯样本进行地质分析。
3.2 注浆注浆是为了加固地层,提高地质的稳定性。
在盾构法施工中,常使用水泥浆或化学浆液进行注浆。
通过注浆,可以填充地层空隙,提高地层的强度。
4. 盾构机安装与拆卸在钻探和注浆完成后,需要安装盾构机进行隧道的开挖。
4.1 盾构机安装盾构机安装是将盾构机拖入盾构坑并进行组装。
在安装过程中,需要注意确保盾构机的稳定性和正确性。
同时,还需要连接电源、控制系统和输送设备等。
4.2 盾构机拆卸隧道开挖完成后,需要拆卸盾构机。
拆卸盾构机时,需要注意保存好各个组件,以备下一次施工使用。
5. 隧道段施工在盾构机安装完成后,可以进行隧道段的施工。
5.1 预制体安装首先,将预制的隧道段安装在盾构机前方。
通过盾构机的推进和土层的螺旋输送,将隧道段送入到掘进面。
盾构法施工实施方案
盾构法施工实施方案一、施工前准备工作。
在进行盾构法施工之前,首先需要进行周密的施工前准备工作。
这包括对施工现场的勘察和分析,确定盾构机的选择和配置,以及制定详细的施工计划和方案。
同时,还需要进行相关设备和材料的采购,以及对施工人员的培训和技术指导工作。
二、施工现场准备。
在确定了施工现场之后,需要对施工现场进行准备工作。
这包括清理施工现场,确保施工现场的平整和安全,同时还需要进行相关的防护措施,确保施工过程中的安全和顺利进行。
三、盾构机的安装和调试。
盾构机是盾构法施工的关键设备,其安装和调试工作至关重要。
在安装盾构机的过程中,需要确保其稳固和安全,同时还需要对盾构机进行严格的调试和检测,确保其各项功能和性能符合施工要求。
四、隧道掘进施工。
在进行盾构法施工时,需要根据实际情况制定详细的隧道掘进施工方案。
这包括盾构机的操作和控制,隧道内的支护和排水工作,以及施工过程中的监测和调整。
同时,还需要对施工过程中可能出现的问题和风险进行充分的预案和措施。
五、施工结束及验收。
随着隧道掘进施工的完成,需要进行相关的收尾工作和验收工作。
这包括对隧道结构和质量的检查和评估,同时还需要进行相关的安全和环保工作,确保施工过程中的各项指标和要求得到满足。
六、施工总结和改进。
在完成盾构法施工之后,需要对整个施工过程进行总结和评估。
这包括对施工过程中出现的问题和不足进行分析和改进,同时还需要对施工技术和工艺进行总结和提升,以便在今后的施工中能够更加高效和安全地进行盾构法施工。
七、安全生产和环保工作。
在整个盾构法施工过程中,安全生产和环保工作是至关重要的。
需要严格遵守相关的安全和环保法规,确保施工过程中的安全和环保工作得到落实,同时还需要对施工现场进行定期的检查和评估,以便及时发现和解决可能存在的安全隐患和环境污染问题。
八、施工后维护和管理。
在完成盾构法施工之后,需要对隧道结构和设备进行相关的维护和管理工作。
这包括隧道的定期检查和维护,盾构机和相关设备的保养和维修,以及隧道使用过程中的管理和保养工作,以确保隧道的安全和可靠运行。
盾构具体施工流程
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盾构法
盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法,它是将盾构机械在地中推进,通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构的一种机械化施工方法。
1简介2条件3特点优点缺点4施工步骤5施工工序▪土层开挖▪推进纠偏▪衬砌拼装▪衬砌压注6发展简介【shield tunnelling method】指的是利用盾构进行隧道开挖,衬砌等作业的施工方法。
用盾构在软质地基或破碎岩层中掘进隧洞的施工方法。
盾构是一种带有护罩的专用设备,利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进,用刀盘切割土体,同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。
盾构是1874年发明,首先用的是气压盾构。
开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。
[1] 盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式,以水力式居多。
水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。
澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力,又用作输送排出土体的介质。
盾构既是一种施工机具,也是一种强有力的临时支撑结构。
盾构机外形上看是一个大的钢管机,较隧道部分略大,它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的。
它包括三部分:前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。
大多数盾构的形状为圆形,也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形等其他形式。
盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点,适合在软土地基段施工。
例如深圳地铁一期工程初步设计有三处采用盾构法施工,即罗湖-国贸区间,皇岗-福民区间,福民-金田区间。
这几处均为软土地段,且具备盾构法施工的基本条件。
2条件在松软含水地层,或地下线路等设施埋深达到10m或更深时,可以采用盾构法,即,1、线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井;2、隧道要有足够的埋深,覆土深度宜不小于6m且不小于盾构直径;[2]3、相对均质的地质条件;4、如果是单洞则要有足够的线间距,洞与洞及洞与其它建(构)筑物之间所夹土(岩)体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m,竖直方向1.5m;5、从经济角度讲,连续的施工长度不小于300m。
盾构施工技术(工法介绍)ppt
◢井下安装盾构(始发井)
盾构推进进洞(接收井)◣
(2)同步注浆和壁后注浆设备
盾尾建筑空隙 = 盾构外径 - 隧道外径 充填盾尾空隙的方法:
1) 同步注浆:在盾构尾部外壳上设2~6根同步
注浆管, 在盾构推进的同时进行注浆充 填空隙 2) 壁后注浆:在管片上留有注浆孔,随时可进 行壁后注浆
盾尾同步注浆管和壁后注浆孔示意图
3)洞门密封及止水装置的安装 洞口密封采用右图所示的折叶 式密封压板。其施工分两步进 行施工,第一步在始发端墙施 工过程中,做好始发洞门预埋 件的埋设工作。在埋设过程中 预埋件与端墙结构钢筋连接在 一起。第二步在盾构正式始发 之前,清理完洞口的碴土后及 时安装洞口密封压板及橡胶帘 布板。
(4)负环管片安装
保证施工安全的技术指标。
土仓压力:是土压平衡或泥水平衡掘进中最能体
现掌子面稳定状况的一项操作指标,是利用刀盘的
一系列操作(推力、转速及贯入度等)与螺旋输送
机的转速合理匹配来完成的一种动态的平衡。其数
据是通过土仓壁上的土压传感器采集反馈的。一般 以最上方的传感器数据作为控制指标,在实际土压 平衡模式操作过程中,土仓压力设置宜略高于掌子 面的水土压力(理论计算值)。
4、盾构法施工的适用范围
适用于各类软土地层和软岩、硬岩地层的隧道 掘进,尤其适用于城市地下隧道工程。 水底公路隧道;
地铁区间隧道;
排水污水隧道; 引水隧道; 公用管线隧道。
5、盾构隧道断面形状
盾构隧道的断面形状一般为 圆形,也可采用矩形、马蹄形、 椭圆形、双圆形、多圆形等。 圆形隧道最大直径已达14.14m。
盾构后车架上的注浆设备
(3) 隧道衬砌
1)衬砌构造(圆形隧道管片拼装图)
盾构法施工方法加固方案及强度计算
(b)刀盘正面的侧向土压力
(4)盾构在地层中沿设计轴线推进,在推进的同时不 断出土和安装衬砌管片; (5)及时的向衬砌背后的空隙注浆,防止地层移动和 固定衬砌环的位置; (6)盾构进入终端工作井并被拆除,如施工需要,也 可穿越工作井再向前推进。
碴土储舱和料斗 龙门吊车
泥浆处理设备
车站
竖井
皮带运输机
盾构机
电瓶车 斗车 泥浆注入车 管片运输车螺旋输送机
盾构法施工方法、加固方案及强度计算
一、概述
盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进,在护盾 的保护下,在机内安全的进行开挖和衬砌作业,从 而构筑成隧道的施工方法”。 其施工主要步骤为: (1)在盾构法隧道的起始端和终端各建一个工作井; (2)盾构在起始端工作井内安装就位; (3)依靠盾构千斤顶推力将盾构从起始工作井的墙 壁开孔处推出。
2 0
Cu Dd
D
Cu
D
2
(
2
)
M 3 ——滑移圆弧线CD段的抗滑力矩
M 3
0
Cut Dd
D
CutD 2
式中 Cu ——加固前土体地粘结力; Cut ——加固后土体地粘结力; H ——上覆土体的高度;
sin 1 t
D
抗滑移的安全系数K2
K2
M M
1.5
2.盾构的掘进 (1)盾构千斤顶总推力与刀盘扭矩计算 ①土压平衡式盾构 a.盾构千斤顶总推力 推进土压平衡式盾构所需克服的阻力有:
泥水加压式盾构按泥浆系统压力控制方式可分为 直接控制型(日本型)和间接控制型(德国型)两种 基本类型。 ①直接控制型(日本型)泥水加压式盾构的泥浆压 力控制由一套自动控制泥浆平衡的装置来实现。
清水槽
P1 泥浆调整槽
盾构法的施工步骤及应用
盾构法的施工步骤及应用盾构法是应用于地下工程中的一种特殊的施工方法,它的基本原理是利用盾构机来推进和掘进地下隧道。
盾构法的施工步骤主要包括前期准备、盾构机的组装和调试、施工过程、施工完成等。
下面我将详细介绍盾构法的施工步骤及应用。
盾构法施工步骤:1. 前期准备:确定施工地点及工程要求,进行土壤勘察和地质探测,评估地层情况并设计盾构机的参数。
同时制定施工方案,包括施工路线、预计施工时间及工期安排。
2. 盾构机的组装和调试:将盾构机运至施工现场,并进行机械组装和调试,确保各个系统的正常运行。
这包括控制系统、推进系统、排土系统等的安装和调试。
3. 施工过程:在实际施工前,先进行预控开挖,即通过其他方法在地下开凿一个较大的空间,为盾构机提供足够的施工空间。
然后,启动盾构机,推进盾构机向前掘进。
在掘进过程中,盾构机会同时进行掘进和支护,以确保隧道的稳定性。
同时,通过控制盾构机的推进速度、土壤的排出和同步注浆,以及监测地下的沉降情况等,来保证施工过程的安全和稳定。
4. 施工完成:当盾构机掘进至目标点时,施工即可结束。
在完成施工后,需要进行隧道的修补和补充支护工作。
同时,对盾构机进行检修和保养,以备下次使用。
盾构法的应用:1. 地铁、轨道交通项目:盾构法常被应用于地铁、轨道交通等地下隧道的施工。
由于盾构法具有控制沉降、减少地面开挖的优势,可以有效降低对地面交通和建筑物的影响。
2. 城市供水、给排水系统:在城市供水、给排水系统的建设中,盾构法可以用于隧道的施工。
通过盾构法施工的隧道可以连接不同地点的供水和排水设施,提高城市的供水和排水效率。
3. 河道、海底隧道:在河道和海底的隧道工程中,盾构法也被广泛应用。
由于河道和海底的地质条件较为复杂,盾构法可以更好地应对地下水压力和软弱地层等问题,确保施工的安全和稳定。
4. 管道工程:在城市的管道工程中,盾构法可以用于铺设各种管道,包括自来水管道、天然气管道等。
盾构法可以减少地面开挖,降低对居民生活的影响,提高施工效率。
盾构法施工技术
盾构法施工技术4.1 盾构法的概念及特点4.1.1 盾构法的概念盾构法是地下暗挖施工中一种全机械化的施工方法,在我国和日本,习惯上将用于软土地层的全断面隧道掘进机称为盾构机,它由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大部分组成。
盾构法施工是将盾构机械在地中推进,通过盾构机外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构的一种机械化施工方法。
盾构机与TBM的主要区别就是具备泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能。
盾构施工主要由稳定开挖面、掘进及排土、管片衬砌及壁后注浆三大要素组成,其中开挖面的稳定方法是盾构机工作原理的主要方面,也是盾构机区别于TBM的主要方面。
4.1.2 盾构法施工技术发展史4.1.2.1 国外盾构法施工技术发展史盾构法修建隧道已有150余年的历史。
最早研究盾构法施工的是法国工程师M.I.布律内尔,他由观察船蛆在船的木头中钻洞,并从体内排出一种黏液加固洞穴的现象得到启发,在1818年开始研究盾构法施工,并于1825年在英国伦敦泰晤士河下,用一个矩形盾构机建造了世界上第一条水底隧道(宽11.4m、高6.8m)。
该水底隧道在修建过程中遇到很大困难,两次被河水淹没,直至1835年使用了改良后的盾构机,才于1843年完工。
其后P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底,用一个直径2.2m的圆形盾构机建造隧道。
1847年,在英国伦敦地下铁道城南线施工中,英国人J.H.格雷特黑德第一次在黏土层和含水砂层中采用气压盾构法施工,并第一次在衬砌背后压浆来填补盾尾和衬砌之间的空隙,创造了比较完整的气压盾构法施工工艺,为现代化盾构法施工奠定了基础,促进了盾构法施工的发展。
20世纪30—40年代,仅美国纽约就采用气压盾构法成功建造了19条水底道路隧道、地下铁道隧道、煤气管道和给水排水管道等。
从1897—1980年,世界范围内采用盾构法修建的水底道路隧道已有21条,德、日、法、苏等国把盾构法广泛应用于地下铁道和各种大型地下管道施工。
盾构法施工工艺流程
盾构法施工工艺流程概述盾构法是一种用于施工地下隧道的现代化方法之一。
它可以在减小地面震动和噪声影响的同时,提高隧道施工的安全性、可靠性和效率。
本文将详细介绍盾构法施工的工艺流程,以帮助读者更好地了解盾构法的施工方法和特点。
工艺流程盾构法的工艺流程通常包括以下几个步骤:步骤一:洞口设置在进行盾构法隧道施工前,需要先进行洞口设置。
通常选用地面的平台或井口设置口,以方便将盾构机和材料等物品运入洞内。
在进行洞口设置时,需要注意选址、测量和设计以及环境保护等方面的问题。
步骤二:盾构机组装盾构机是盾构法施工中最重要的施工设备之一。
在进行盾构施工前,需要先对盾构机进行组装,包括主要设备和辅助设备的安装和调试,以确保其正常运行。
盾构机的各部件应按照要求进行连接和定位,各管路的安装和排列要合理。
步骤三:地面开挖地面开挖是盾构法隧道施工的第一步,也是最为基础的工作环节。
在地面开挖时,需要严格按照设计要求进行开挖,注意与周围环境的协调统一,避免对周围建筑物和地下设施产生不利影响。
同时也要注意排放采矿中的毒性气体和粉尘等有害物质,以免对施工场地和周围环境造成污染。
步骤四:成型壁件安装在地面开挖后,需要对隧道进行支护,避免隧道失稳和坍塌。
成型壁件是支护隧道的主要设备之一,它可以在盾构机前面成型,支撑隧道的开挖面。
在进行成型壁件安装时,需要注意壁面的质量和厚度,以及安装位置和角度,避免产生变形和裂缝。
步骤五:管片组装管片是盾构法隧道的主要建筑材料之一,可以将成型壁件组成完整的隧道结构。
管片通常由钢筋混凝土制成,具有较强的耐久性和承载能力。
在进行管片组装时,需要注意选料、质量、尺寸和连接方式等方面的问题,以确保管片结构的强度和稳定性。
步骤六:支架回收随着盾构机不断前进,成型壁件和管片仍需要进行支撑,避免隧道失稳。
支架是支撑隧道的主要设备之一,可以通过液压系统进行伸缩和旋转,适应不同的地形和环境。
在支架过程中,需要配合盾构机前进的速度,进行合理的操作和调节,避免支架崩塌和损坏。
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盾构法施工方法
11级土木一班严承涛20114092048
采用盾构法施工时,首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井,用作盾构及其设
备的拼装井(室)和拆卸井(室),特别长的隧道,还应设置中间检修工作井(室)。
拼装和拆卸用的工作井,其建筑尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定。
拼装井的井壁上设有盾构
出洞口,井内设有盾构基座和盾构推进的后座。
井的宽度一般应比盾构直径大 1.6〜2.0米,以满足铆、焊等操作的要求。
当采用整体吊装的小盾构时,则井宽可酌量减小。
井的长度,除了满足盾构内安装设备的要求外,还要考虑盾构推进出洞时,拆除洞门封板和在盾构后面
设置后座,以及垂直运输所需的空间。
中、小型盾构的拼装井长度,还要照顾设备车架转换的方便。
盾构在拼装井内拼装就绪,经运转调试后,就可拆除出洞口封板,盾构推出工作井
后即开始隧道掘进施工。
盾构拆卸井设有盾构进口,井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。
其他施工主要有土层开挖、盾构推进操纵与纠偏、衬砌拼装、衬砌背后压注等。
这些工序均应
及时而迅速地进行,决不能长时间停顿,以免增加地层的扰动和对地面、地下构筑物的影响。
土层开挖在盾构开挖土层的过程中,为了安全并减少对地层的扰动,一般先将盾构前面的切
口贯入土体,然后在切口内进行土层开挖,开挖方式有:①敞开式开挖。
适用于地质条件较
好、掘进时能保持开挖面稳定的地层。
由顶部开始逐层向下开挖,可按每环衬砌的宽度分数
次完成。
②机械切削式开挖。
用装有全断面切削大刀盘的机械化盾构开挖土层。
大刀盘可分
为刀架间无封板的和有封板的两种,分别在土质较好的和较差的条件下使用。
在含水不稳定
的地层中,可采用泥水加压盾构和土压平衡式盾构进行开挖。
③挤压式开挖。
使用挤压式盾
构的开挖方式,又有全挤压和局部挤压之分。
前者由于掘进时不出土或部分出土,对地层有较大的扰动,使地表隆起变形,因此隧道位置应尽量避开地下管线和地面建筑物。
此种盾构不适用于城市道路和街坊下的施工,仅能用于江河、湖底或郊外空旷地区。
用局部挤压方式
施工时,要根据地表变形情况,严格控制出土量,务使地层的扰动和地表的变形减少到最低限度。
④网格式开挖。
使用网格式盾构开挖时,要掌握网格的开孔面积。
格子过大会丧失支撑作用,过小会产生对地层的挤压扰动等不利影响。
在饱和含水的软塑土层中,这种掘进方
式具有出土效率高、劳动强度低、安全性好等优点。
推进操纵与纠偏推进纠偏推进过程中,主要采取编组调整千斤顶的推力、调整开挖面压力以及控制盾构推进的纵坡等方法,来操纵盾构位置和顶进方向。
一般按照测量结果提供的偏离设计轴线的高程和平面位置值,确定下一次推进时须有若干千斤顶开动及推力的大小,用以纠正方向。
此外,调整的方法也随盾构
开挖方式有所不同:如敞开式盾构,可用超挖或欠挖来调整;机械切削开挖,可用超挖刀进行局部超挖来纠正;挤压式开挖,可用改变进土孔位置和开孔率来调整。
衬砌拼装常用液压
传动的拼装机进行衬砌(管片或砌块)拼装。
拼装方法根据结构受力要求,可分为通缝拼装
和错缝拼装。
通缝拼装是使管片的纵缝环环对齐,拼装较为方便,容易定位,衬砌圆环的施
工应力较小,但其缺点是环面不平整的误差容易积累。
错缝拼装是使相邻衬砌圆环的纵缝错
开管片长度的1/2〜1/3。
错缝拼装的衬砌整体性好,但当环面不平整时,容易引起较大的施工应力。
衬砌拼装方法按拼装顺序,又可分为先环后纵和先纵后环两种。
先环后纵法是先将
管片(或砌块)拼成圆环,然后用盾构千斤顶将衬砌圆环纵向顶紧。
先纵后环法是将管片逐
块先与上一环管片拼接好,最后封顶成环。
这种拼装顺序,可轮流缩回和伸出千斤顶活塞杆以防止盾构后退,减少开挖面土体的走动。
而先环后纵的拼装顺序,在拼装时须使千斤顶活塞杆全部缩回,极易产生盾构后退,故不宜采用。
衬砌压注为了防止地表沉降,必须将盾尾和衬砌之间的空隙及时压注充填。
压注后还可改善衬砌受力状态,并增进衬砌的防水效果。
压注的方法有二次压注和一次压注。
二次压注是在盾构推进一环后,立即用风动压注机通过
衬砌上的预留孔,向衬砌背后的空隙内压入豆粒砂,以防止地层坍塌;在继续推进数环后,再用压浆泵将水泥类浆体压入砂间空隙,使之凝固。
因压注豆粒砂不易密实,压浆也难充满
砂间空隙,不能防止地表沉降,已趋于淘汰。
一次压注是随着盾构推进,当盾尾和衬砌之间出现空隙时,立即通过预留孔压注水泥类砂浆,并保持一定的压力,使之充满空隙。
压浆时要对称进行,并尽量避免单点超压注浆,以减少对衬砌的不均匀施工荷载;一旦压浆出现故障,应立即暂停盾构的推进。
盾构法施工时,还须配合进行垂直运输和水平运输,以及配备通风、供电、给水和排水等辅助设施,以保证工程质量和施工进度,同时还须准备安全设施
与相应的设备。