4. 盾构施工技术.ppt

盾构法施工地面沉降机理、预测和防治 (1)地面沉降原因 地面沉降的基本原因是在盾构掘进时所引起的地层损失和隧道周围地层受到扰动或剪切破坏的再固结。 地层损失是指盾构施工中实际开挖的土体体积与竣工隧道体积之差。 派克纵向沉降分布公式 式中 S(y)——地面沉降量(m)； y ——沉降点至坐标原点的距离(m)； yi ——盾构推进起点处盾构开挖面至坐标原点的距离(m)； yl ——盾构开挖面至坐标原点距离(m)； Z ——盾构长度； φ ——正态分布函数。 横向最大沉降量的估算公式： 在砂砾土中： 在砂性土中： 在粘性土中： 沉降影响范围估算公式： 式中 Z——地面至开挖面中心距离(m)； R——隧道外半径(m)； OFS——简单超载系数； K、n——系数。 施工阶段的地面沉降大致发生在5个阶段：盾构到达前、盾构到达时、盾构通过后、管片脱出盾尾时及长期变形。 (2)地表沉降的控制 ①减少对开挖面地层的挠动 a．施工中采取灵活合理的正面支撑或适当的土压值来防止土体坍塌，保持开挖面土体的稳定。 b．在盾构掘进时，严格控制开挖面的出土量，防止超挖即使对地层挠动较大的局部挤压盾构。 c．控制盾构推进一环的纠偏量，以减少盾构在地层中的摆动和对土体的挠动。同时尽量减少纠偏需要的开挖面局部超挖。 d．提高施工速度和连续性。 ②做好盾尾建筑空隙的充填压浆 a．确保压注工作的及时性，尽可能缩短衬砌脱出盾尾的暴露时间，以防止地层坍塌。 b．确保压浆数量，控制注浆压力。 c．改进压浆材料的性能。 《地下工程》讲稿 * * 《地下工程》讲稿 * * 间接控制型泥水加压盾构泥浆压力控制系统 空气管 半隔板 间接控制型泥水加压盾构泥浆自动控制 在盾构推进时，由于泥浆流失或盾构推进速度变化，进、出泥浆量将会失去平衡，空气和泥浆接触面的位置就会发生上下波动现象。通过液位传感器，即可根据液位变化来控制供泥浆泵的转速和流量，使液位恢复到设定位置，以保持开挖面支护压力的稳定。当液位达到最高极限位置时，供泥浆泵自动停止；当液位达到最低极限位置时，排泥浆泵则自动停止。 间接控制型泥水加压盾构的优点 密封舱空气室的空气压力是根据开挖面需要的支护泥浆压力而确定的。不论盾构是否掘进或液面位置产生波动，空气压力终究可以通过空气调节阀使压力保持恒定。 空气缓冲层有弹性作用，在液位波动时，也不会影响开挖面的支护液压。 和直接控制型泥水加压式盾构相比，控制系统更为简化，对开挖面地层的支护更为稳定，即使在盾构推进时，支护压力也不会产生脉动变化，对地面沉降的控制更为有利。 混合盾构 混合盾构是近几年在欧洲发展起来的一种新型盾构。这种盾构本机可以构成一台泥水加压式盾构、气压式盾构或土压平衡式盾构，当地层条件变化时，可更换刀具和调整面板的开口率。 既能适用于土层，又能适用于风化岩层。 多圆盾构 多圆盾构是近年日本开发的新型盾构，其中的双圆盾构可以用来修建区间隧道，一次开挖完成双线区间隧道，可以比两个单独的圆形隧道降低工程成本工10%，减少开挖面积15%。三圆盾构既可用来修建地铁车站隧道，拆下中间盾构后又成为两个单独盾构，可以修建区间隧道。 盾构掘进机选型依据 土质条件、岩性（抗压、抗拉、粒径、成层等各参数） 开挖面稳定（自立性能） 隧道埋深、地下水位 设计隧道的断面 环境条件、沿线场地（附近管线和建筑物及其结构特性） 衬砌类型 工期 造价 辅助工法 设计线路、线形、坡度 电器等其他设备条件 盾构掘进机选型的一般程序 盾构掘进机的选型首先考虑开挖面的稳定，其次才考虑环境、工期、造价等限制因素，同时考虑宜用的辅助工法。 根据地质条件选择盾构掘进机类型 对砂质土类等自立性能较差的地层，应尽量使用密闭型的盾构施工； 地下水较丰富且透水性较好的砂质土，则应优先考虑使用泥水平衡盾构； 对粘性土，则可首先考虑土压平衡盾构； 砂砾和软岩等强度较高的地层自立性能较好，应考虑半机械式或敞口机械式盾构施工。 根据地质条件选择盾构掘进机类型（续） 针对地下水条件，若其压力值较高（大于0.1MPa），就应优先考虑使用密封型的盾构，条件许可也可采用降水或气压等辅助方法。 对于砾径较小的地层，可以考虑各种盾构的使用。若砾径较大，除自立性能较好的地层可考虑采用手掘式或半机械式盾构外，一般应使用土压平衡盾构，若需采用泥水平衡盾构，须增加一个碎石机，在输出泥浆前，先将大石块粉碎。 工期条件的制约 手掘式与半机械式盾构掘进机使用人工较多，机械化程度低，施工进度慢。 其余各类型盾构掘进机都是机械化掘进和运输，掘进速度快。 造价因