盾构隧道施工原理及方法讲课.ppt

盾构隧道施工原理及方法 石家庄铁道学院土木分院地下工程系 朱 永 全 盾构机组成 (2)刀具 刀具的类型有齿刀、刮刀和滚刀等不同型式，齿刀、刮刀用于软土质地层、滚刀用于岩石地层。刀盘上可仅为一种类型的刀具，也可为多种刀具的组合，以适应不同形式的地层。现代盾构机刀盘设计上可进行刀具的更换，可在刀盘背面换刀。 砾石、岩石等硬质围岩时的刀头 大砾石、岩石时多采用刀轮式刀头 刀头的固定方式 焊接 螺栓式 插入式 焊接式 (3)密封舱 用于存贮被刀盘切削下来的土体，并加以搅拌使其成为不透水的，具有适当流动性的塑流体，使其能及时充满密封舱和螺旋输送机的全部空间，对开挖面实行密封，以维持开挖面的稳定性，同时，也便于将其排出。在密封舱后隔板上，一般留有进入舱孔，供人员进出入密封舱和进行维修工作。 压力舱(泥土压盾构) 添加材料注入口 添加材料注入管 搅拌翼 搅拌翼 独立搅拌翼 螺旋排土器 (4)螺旋输送机 用来将密封舱内的塑流状土体排出盾构外，并在排土过程中，利用螺旋叶片与土体间的摩擦和土体阻塞所产生的压力损失，使螺旋输送机排土口的泥土压力降至一个大气压力，使其不发生喷漏现象。通过螺旋输送机排碴量的速度来控制和调解碴舱内的土体压力。 (5)塑流化材料注入器 用来向密封舱、刀盘和螺旋输送机内注人添加剂。因为当土体中的含砂量超过一定限度时，由于其内摩擦角大，流动性差，单靠刀盘的旋转搅动很难使这种土体达到足够的塑流性，一旦在密封舱内贮留，极易产生压密固结，无法对开挖面实行有效的密封和排土。此时，就需要向切削土体内注入一种促使其塑流化的添加剂，经刀盘混合和搅拌后能使固结土成为流动性好、不透水的塑流体。 * 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。 一、盾构法施工的原理及方法 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。 图 5-5-1 盾构法施工概貌图 车站 碴土储舱和料斗 龙门吊车 泥浆处理设备 竖井 皮带运输机 盾构机 螺旋输送机 管片运输车 泥浆注入车 斗车 电瓶车 2. 盾构法施工的原理和过程 3. 密封式(平衡)盾构机的组成 (2) 压力舱 压力测试 搅拌系统 压力控制 加浆系统 (3) 排土、排泥系统 排土器 排浆管路 搅拌装置 加浆装置 (4) 推进装置 千斤顶选 型和配置 工作速度 安全锁 总推力 千斤顶行程 压力垫 盾 构 机 通用装置 轴承止水带 (1) 刀 盘 超挖装置 刀盘开口 旋转速度 形 式 润滑装置 刀 头 旋转力矩 支承方式 (6) 附属装置 盾尾止水装置 壁后注浆装置 开挖面崩坏 探测装置 锁定装置 测量装置 后方台车 接头装置 起重臂 真圆保护 (5) 管片组装装置 油压机油 油压机 油压管路 (7) 油压装置 K B B A 管 片 A A A 管片的组装顺序 K管片(封顶块)的嵌入 半径方向插入型 B K K B B B 盾构机是根据每一施工区段设计的专用设备 盾构施工不可退后 对施工的要求精度高 占用的施工场地小 对邻近建筑物的影响小 对周围环境的影响较小 2.盾构施工的特点 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。 5. 盾构机和盾构法的发展史 砾石、岩石等硬质围岩时的刀头 大砾石、岩石时多采用刀轮式刀头 刀头的固定方式 焊接 螺栓式 插入式 焊接式 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。目前盾构一般指密封式泥水平衡式和土压平衡式盾构。 最近，盾构技术的发展动向是：开发了超大断面的盾构机和MF盾构机以及DOT盾构机等多断面盾构机，加上在衬砌和开挖方面使用了ECL施工法