盾构法隧道施工技术及应用.doc

1盾构法隧道概论 1.1盾构法隧道的起源及发展史 1825-1911早期 Mare Isambard Brunel构思注册了盾构专利，并在1825-1843伦敦泰晤士河下隧道工程中首次应用 1866首次使用shield这一术语 1886Janes Heary Greathead创建了压缩空气与盾构掘进相组合使用的格瑞海德盾构法 1876第一个机械化盾构专利 1896Price机械化盾构首次应用到具体工程 1959Elmer C Gardner提出液体泥水支撑隧道工作面 1960Schneidereit注册膨润土浆来稳定隧道工作面的专利 1963日本Sato Kogyo公司开发了土压平衡盾构方案 1964英国申请了泥水加压平衡盾构掘进机原理专利 1966中国第一条盾构隧道——打浦路隧道 1974年第一台土压平衡盾构在东京被采用 1978全自动化泥水加压盾构机Thixshield在德国应用 1985注册了混合盾构的组合盾构专利 1986日本研制世界上第一台双圆泥水加压式盾构 1987-1994英法海峡隧道工程 1992日本研制第一台三圆泥水加压式盾构机 2001年全球最大的隧道直径14.87米，荷兰绿心隧道 2003年中国最大的隧道直径11.36米，上海翔殷路隧道 1.2盾构法隧道基本原理及特点 盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。这个钢质组件被称为盾构。隧道拱内圈的空洞由盾构本体防护，同时还需要其他辅助措施对工作面进行支护，盾构法隧道主要有以下几种支护土体方法和与之相匹配的盾构类型及盾构掘进机的支护面板：自然支撑、机械支撑、压缩空气支撑、泥浆支撑、土压平衡支撑 2盾构分类及选型 2.1盾构的构造 盾构的形状就是断面形状 盾构材料要具有足够的强度和刚度 盾构壳体：切口环：盾构的最前端，用于开挖和挡土 支承环：主体结构，承受作用于盾构上全部荷载 盾尾：掩护隧道管片衬砌的安装工作，薄壳体、设有密封装置 推进机构：靠液压系统带动若干个千斤顶组成 管片拼装机：举重臂或真空吸盘装置 真圆保持器：保证既成环不变形 盾构的基本参数：盾构直径：管片外径、盾尾空隙、盾尾钢板厚度 盾构长度：切口环、支承环、盾尾组成 盾构灵敏度：盾壳总长与盾构外径支比 盾构的推力：克服盾构外壁周边与土体之间的摩擦力或粘结阻力 推进中切口插入土壤的贯入阻力 工作面正面阻力：支护阻力、刀盘切削推进阻力 管片与盾尾摩擦力 变向阻力：曲线施工、纠偏 后方台车牵引阻力 2.2盾构分类 敞口式盾构/普通盾构 普通闭胸式盾构/普通挤压式盾构/半机械化盾构 机械式闭胸盾构：局部气压盾构、泥水（加压）平衡盾构、（加泥）土压平衡盾构 TBM盾构 2.3盾构选型 盾构掘进机选型程序流程图 4.隧道通用施工技术措施 4.1常见的门洞结构形式及进出洞土体加固技术 盾构的进出洞施工要确保洞口暴露后正面土体的稳定，使洞口处的土体不流失，不坍塌 工作井：沉井法施工、地下连续墙、钻孔灌注桩、SMW工法 外封门形式：出洞施工 内封门形式：进洞施工 井内外封门形式：筒套+钢板桩封口，出洞施工 SMW工法施工洞口封门：拔出H型钢 地下连续墙施工洞口封门 钻孔灌注桩施工洞口封门 土体稳定施工技术： SMW工法（深层搅拌桩+H型钢）：SMW工法是指通过深层搅拌机器搅拌，使水泥类悬浊 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钢或板桩等作为 加强基材，待水泥土固结后，形成复合的连续挡土墙的技术 对周围地基影响小、止水性高、环境污染小 测量放样、定位——清除围护施工区域地下障碍物——导墙施工——深层搅拌桩 机就位、校正水平——拌浆机拌浆、压浆泵送浆——搅拌桩二喷二搅施工——固 定H钢插入的定位设备——将涂刷过隔离剂的H钢就位——将H钢插入刚施工 结束的搅拌桩——SMW一组桩施工结束——结构施工结束后，拔起H钢——H 钢整形、重复使用 高压旋喷桩：利用工程钻机钻孔到设计深度，将一定压力的水泥浆液和空气，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。喷射的同 时，旋转并以一定速度提升注浆管，即在土体中形成直径明显的拌和加固体 钻机就位、钻孔插管、旋喷提升、机具清理 深层搅拌桩 降水法：轻型