盾構(gòu)隧道施工原理及方法ppt課件.ppt

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1、盾構(gòu)隧道施工原理及方法石家莊鐵道學(xué)院土木分院地下工程系朱永全1.盾構(gòu)法的基本含義盾構(gòu)施工法是“使用盾構(gòu)機在地下掘進，在護盾的保護下，在機內(nèi)安全的進行開挖和襯砌作業(yè)，從而構(gòu)筑成隧道的施工方法”。按照這個定義，盾構(gòu)施工法是由穩(wěn)定開挖面、盾構(gòu)機掘進和襯砌三大部分組成。一、盾構(gòu)法施工的原理及方法盾構(gòu)法施工的概貌如圖5-5-1所示。在隧道的一端建造豎井或基坑，將盾構(gòu)安裝就位，盾構(gòu)從豎井或基坑的墻壁開孔出發(fā)，在地層中沿著設(shè)計軸線，向另一豎井或基坑的孔壁推進。圖5-5-1盾構(gòu)法施工概貌圖車站碴土儲艙和料斗龍門吊車泥漿

2、處理設(shè)備豎井皮帶運輸機盾構(gòu)機螺旋輸送機管片運輸車泥漿注入車斗車電瓶車2.盾構(gòu)法施工的原理和過程3.密封式(平衡)盾構(gòu)機的組成盾構(gòu)機組成(2)壓力艙壓力測試攪拌系統(tǒng)壓力控制加漿系統(tǒng)(3)排土、排泥系統(tǒng)排土器排漿管路攪拌裝置加漿裝置(4)推進裝置千斤頂選型和配置工作速度安全鎖總推力千斤頂行程壓力墊盾構(gòu)機通用裝置軸承止水帶(1)刀盤超挖裝置刀盤開口旋轉(zhuǎn)速度形式潤滑裝置刀頭旋轉(zhuǎn)力矩支承方式(6)附屬裝置盾尾止水裝置壁后注漿裝置開挖面崩壞探測裝置鎖定裝置測量裝置后方臺車接頭裝置起重臂真圓保護(5)管片組裝裝置油壓

3、機油油壓機油壓管路(7)油壓裝置KBBA管片AAA管片的組裝順序K管片(封頂塊)的嵌入半徑方向插入型BKKBBB盾構(gòu)機是根據(jù)每一施工區(qū)段設(shè)計的專用設(shè)備盾構(gòu)施工不可退后對施工的要求精度高機械化程度高對周圍環(huán)境的影響較小2.盾構(gòu)施工的特點初期的盾構(gòu)法是簡易護盾下的人工掘進或機械開挖的形式，機械化程度低,不能穩(wěn)定開挖面。經(jīng)過多年對盾構(gòu)技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用，已演變成現(xiàn)在非常盛行的泥水平衡式和土壓平衡式兩種盾構(gòu)機。這兩種機型的最大優(yōu)點是在開挖功能中考慮了穩(wěn)定開挖面的措施，將盾構(gòu)施工法中的三大要素的前兩者聯(lián)系融為一

4、體，無需輔助施工措施。并通過使用不同類型的刀具，就能適應(yīng)地質(zhì)情況變化范圍較廣的地質(zhì)條件。5.盾構(gòu)機和盾構(gòu)法的發(fā)展史礫石、巖石等硬質(zhì)圍巖時的刀頭大礫石、巖石時多采用刀輪式刀頭刀頭的固定方式焊接螺栓式插入式焊接式穩(wěn)定開挖面技術(shù)的歷史，是從“無”到“氣”,再演變到泥水式的“水”和土壓式的“土”。“開挖面穩(wěn)定”和“盾構(gòu)開挖”的技術(shù)已達到較完善的地步。目前盾構(gòu)一般指密封式泥水平衡式和土壓平衡式盾構(gòu)。盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展動向：超大斷面盾構(gòu)、多圓盾構(gòu)、異型盾構(gòu)，加上在襯砌和開挖方面使用了擠壓混凝土襯砌技術(shù)，以及自動測量技術(shù)

5、，計算機自動管理系統(tǒng)等。1.盾構(gòu)機的種類按開挖面與作業(yè)室之間的隔墻構(gòu)造分為：全開敞式、半開敞式及密封式三種。二、盾構(gòu)機的種類和構(gòu)造(1)全開敞式全開敞式盾構(gòu)機是指沒有隔墻、開挖面敞露狀態(tài)的盾構(gòu)機。根據(jù)開挖方式的不同，又分為手掘式、半機械化式及機械式三種。這種盾構(gòu)機適用于開挖面自穩(wěn)性好的圍巖。在遇到開挖面不能自穩(wěn)的地層時，則需進行地層超前加固等輔助施工方法，以防止開挖面坍塌。a.手掘式盾構(gòu)機手掘式盾構(gòu)機的正面是開敞的，通常設(shè)置防止開挖頂面塌陷的活動前檐及上承千斤頂、工作面千斤頂及防止開挖面塌陷的擋土千斤頂

6、。開挖采用鐵鍬、鎬、碎石機等開挖工具，人工進行。圖5-5-2手掘式盾構(gòu)構(gòu)造b.半機械式盾構(gòu)機半機械式盾構(gòu)機進行開挖及裝運石碴都采用專用機械，配備液壓鏟土機、臂式刀盤等挖掘機械和皮帶運輸機等出碴機械，或配備具有開挖與出碴雙重功能的機械。圖5-5-3半機械式盾構(gòu)構(gòu)造c.機械式盾構(gòu)機機械式盾構(gòu)機前面裝備有旋轉(zhuǎn)式刀盤，增大了盾構(gòu)機的挖掘能力，開挖的土砂通過旋轉(zhuǎn)鏟斗和排土可以連續(xù)進行，縮短了工期，減少了作業(yè)人員。圖5-5-4機械式盾構(gòu)構(gòu)造(2)半開敞式是指擠壓式盾構(gòu)機，它是在開放型盾構(gòu)的切口環(huán)與支撐環(huán)之間設(shè)置胸板

7、，以支擋正面土體，但在胸板上有一些開口，當(dāng)盾構(gòu)向前推進時，需要排出的土體將從開口處擠入盾構(gòu)內(nèi)，然后裝車外運，見圖5-5-5。這種盾構(gòu)適用于軟弱粘土層，在推進過程中要引起較大的地面隆起。圖5-5-5部分開放型盾構(gòu)構(gòu)造(3)密封式是指在機械開挖式盾構(gòu)機內(nèi)設(shè)置隔墻，進入刀盤與隔墻土倉的土體，由泥水壓力或土壓提供足以使開挖面保持穩(wěn)定的壓力。密封式盾構(gòu)機根據(jù)倉內(nèi)壓力平很衡的形式又分成局部氣壓式、泥水平衡和土壓平衡式幾種。①局部氣壓式盾構(gòu)在機械式盾構(gòu)支承環(huán)的前邊裝上隔板，使切口環(huán)成為一個密封艙，其中充滿壓縮空氣，達

8、到疏干和穩(wěn)定開挖面土體的作用，見圖5-5-6。圖5-5-6局部氣壓式盾構(gòu)構(gòu)造由于這種盾構(gòu)是靠壓縮空氣對開挖面進行密封，故要求地層透水性小，滲透系數(shù)K小于1×10-5m/s。另外，這種盾構(gòu)在密封艙、盾尾及管片接縫處易產(chǎn)生漏氣，引起工作面土體坍塌，造成地面降陷。②土壓平衡式盾構(gòu)土壓平衡式盾構(gòu)又稱削土密封式或泥土加壓式盾構(gòu)。它的前端有一個全斷面切削刀盤，在它后面有一個貯留切削土體的密封艙，在其中心處或下方裝有長筒形的螺旋輸送機，在密封艙和螺旋輸送