盾構(gòu)法隧道穿越施工及相關(guān)技術(shù)

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1、徐州地鐵盾構(gòu)隧道施工技術(shù)講座盾構(gòu)穿越施工風(fēng)險(xiǎn)與控制技術(shù)概要同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院地下建筑與工程系廖少明教授/博導(dǎo)2016.11.6于徐州地鐵1同濟(jì)大學(xué)廖少明教授指導(dǎo)思想城市環(huán)境地質(zhì)環(huán)境環(huán)境施工結(jié)構(gòu)控制控制控制問(wèn)題問(wèn)題問(wèn)題1盾構(gòu)掘進(jìn)施工控制2隧道結(jié)構(gòu)狀態(tài)與安全2同濟(jì)大學(xué)廖少明教授指導(dǎo)思想地下結(jié)構(gòu)是通過(guò)特定建造過(guò)程形成而處于擾動(dòng)后的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的巖土環(huán)境之中。3同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)施工控制基本原理盾殼摩擦、擺動(dòng)擠壓地層水土壓注漿支承力正面?zhèn)认騞D水土壓盾尾環(huán)形間隙L切口地層損失盾體地層損失盾尾地層損失正面支護(hù)，出土控制姿態(tài)控制，摩擦控制盾尾注漿（填充與支護(hù)）4同濟(jì)大學(xué)

2、廖少明教授盾構(gòu)機(jī)的選型影響因素：1）地層適應(yīng)性（含地層改良）2）環(huán)境條件3）工期成本要求4）施工技術(shù)要求0.0755同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)關(guān)鍵施工參數(shù)兩個(gè)平缺一不可衡6控制精度：0.05bar-0.1bar（5-10kPa)同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)關(guān)鍵施工參數(shù)不軟粘土地層：壓力控制同砂土地層：壓力控制+土量控制地層砂卵石地層：土量控制控制重點(diǎn)7同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)關(guān)鍵施工參數(shù)同步注漿與推進(jìn)速度推進(jìn)速度下限：5mm/min頂部注漿壓力上限：0.4MPa8同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)穿越復(fù)雜地層盾構(gòu)刀盤選型刀盤形式開口率適用地層備注砂卵石地層無(wú)水黏土地當(dāng)卵石最大粒徑超過(guò)螺旋輸

3、送機(jī)排輻條式刀盤60%~70%層渣能力時(shí)謹(jǐn)慎使用輻條面板式（含應(yīng)用范圍最廣泛，土壓平衡盾構(gòu)和25%~45%復(fù)合地層普通黏土復(fù)合刀盤）泥水平衡盾構(gòu)均采用富水淤泥地層粉細(xì)砂地面板式刀盤10%~20%通常僅用于泥水盾構(gòu)層9同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)穿越復(fù)雜地層盾構(gòu)刀盤廣州地鐵面板式刀盤上海、南京地鐵面板式刀盤天津地鐵幅板式刀盤選型采用滾刀配置失敗北京地鐵輻條式刀盤武漢長(zhǎng)江隧道幅板式刀盤成都地鐵幅板式刀盤10含砂率15%～20%含砂率同濟(jì)大學(xué)50%～60%廖少明教授盾構(gòu)穿越復(fù)雜地層(1)帶式螺旋與軸式螺旋(2)單螺旋與多螺旋：大直徑盾構(gòu)、高壓力維螺持（大于4bar）或困難/復(fù)合

4、地層下，單roddscrewD螺旋不適應(yīng)，應(yīng)采用多螺旋出土系統(tǒng)或間旋斷排土方式機(jī)(3)螺旋長(zhǎng)度(10m-12m)參(4)螺旋機(jī)直徑（地鐵750-900）(5)螺旋葉片間距(軸式螺旋0.8D)screw數(shù)D(6)螺旋機(jī)前端閘門配(7)可伸縮螺桿置11同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)穿越復(fù)雜地層螺旋機(jī)堵塞后，拆卸或開啟檢查孔導(dǎo)致螺旋機(jī)失螺壓致噴涌旋機(jī)堵（1）土艙內(nèi)添加劑：泡塞沫等高分子材料，沙鹽、乙醇故（2）電滲法障（3）螺旋機(jī)前端閘門（4）可伸縮螺桿12同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)穿越復(fù)雜地層Pv與n的關(guān)系1514螺1312旋11機(jī)109參8n數(shù)76配5n=1.15×p×v4置321

5、00123456789101112131415p×vn與P×v關(guān)系圖n=?×P×v13同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)穿越復(fù)雜地層螺旋機(jī)堵塞后，拆卸或開啟檢查孔導(dǎo)致螺旋機(jī)失壓致噴涌螺旋機(jī)（1）土艙內(nèi)添加劑：泡堵沫等高分子材料，塞沙鹽、乙醇故（2）電滲法障（3）螺旋機(jī)前端閘門（4）可伸縮螺桿14同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)穿越復(fù)雜地層盾靈敏度（St>4）構(gòu)管線環(huán)寬BLi每小段長(zhǎng)度超固結(jié)比(OCR)B穿含水量(w>50%)n越孔隙比(e>1.3)Q超挖量V△糾偏量高結(jié)構(gòu)性D=6200(盾構(gòu)機(jī)直徑）靈盾構(gòu)超挖后隧洞直徑R有機(jī)質(zhì)含量（>5%）L=（盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)）2敏V2LDB隧道軸線半徑nR度

6、盾構(gòu)微擾動(dòng)施工：軟“微擾動(dòng)32字方針”：土地慢慢的推，分小段推；慢慢的轉(zhuǎn)，均勻的轉(zhuǎn)；頂住正面，調(diào)整壓力；封住盾尾，合理注漿。層15同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)穿越復(fù)雜地層砂土的流動(dòng)性：水力破壞，破壞流動(dòng)性、磨損性及出渣流動(dòng)性粒徑：粉砂、細(xì)沙、中粗砂及礫砂；盾滲透性；10-4，10-3，10-2，10-1cm/s構(gòu)密實(shí)度（孔隙比e）：松散砂（e>0.85~0.95）、密實(shí)砂(e<0.6~0.7)）穿越粉盾構(gòu)類型：泥水、土壓砂刀盤刀具磨損：石英含量地螺旋機(jī)配置：長(zhǎng)度、防噴涌裝置,防磨損層平衡方式：壓力平衡，土量控制土方計(jì)量：調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速（甚至反轉(zhuǎn)）或閘門開度控制出土量

7、；采取逐斗控制出土量的方法控制。渣土改良：添加劑類型及其配方16同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)穿越復(fù)雜地層盾構(gòu)穿越粉砂地層17同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)穿越復(fù)雜地層北京地2007年3月北京地鐵10號(hào)線2標(biāo)段蘇州街車站出入口工程鐵發(fā)生重大坍方事故,6名工人被埋事故10號(hào)線5次坍塌18同濟(jì)大學(xué)廖少明教授盾構(gòu)穿越復(fù)雜地層廣州2008年09月07日廣州白云區(qū)金沙洲鳳岐里村前的沙鳳一路地突然出現(xiàn)5米深大坑鐵52008年1月18日號(hào)線坍塌上百平方二號(hào)聯(lián)絡(luò)通道在施工在施工中突然涌水發(fā)生塌方，造成雙橋路旁邊花圃內(nèi)的地面100平方米塌方，深約5米，事故過(guò)程沒(méi)有人員傷亡米19同濟(jì)大學(xué)廖少明教授