一级市政-盾构施工方法.ppt
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1、盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHNIQUE,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,1 盾构概论 2 典型盾构介绍 3 盾构在我国的发展与应用 4 盾构的市场前景,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,1 盾构概论,隧道及地下空间的大发展,促进了盾构法施工技术的进步。盾构施工的历史,始于英国,发展于日本德国。自从1825年布鲁诺尔在伦敦泰晤士河下使用矩形盾构开始修建第一条盾构法隧道以来,盾构法施工已有180多年的历史。我国自20世纪50年代开始涉足盾构法修建隧道和管道工程,最近十年开始大规模应用。虽然
2、起步较晚,但由于主意吸收和采用先进技术和工艺、参考和借鉴国外成功的经验和失败的教训,所以发展较快,但与国外先进国家仍存在较大差距。,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,1.1 盾构及其工作原理,概念:是一种用于软土隧道暗挖施工、具有金属外壳、壳内装有整机及辅助设备,在其掩护下进行土体开挖、土渣排运、整机推进和管片安装等作业,而使隧道一次成型的工作机械。盾构是一种隧道掘进的专用工程机械,现代盾构集机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土渣、拼装隧道衬砌、量测导向纠偏等功能。,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQU
3、E,盾构的三大要素:1、开挖面稳定2、掘进及排土3、管片衬砌及壁后注浆。,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,盾构与硬岩掘进机(TBM)的区别:TBM不具备泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能。2.盾构通过盾尾千斤顶支顶已安装好的管片来获得反力;TBM通过支在岩壁上的支撑靴的弯矩和扭力获得反力。,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,1.2 盾构分类,按断面形状分类按支护地层的形式分类按开挖面与作业室之间隔板的构造分类,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,1.2.1 按断面形状分类,单圆盾构
4、、复圆盾构(多圆盾构)、非圆盾构。异形盾构包括复圆盾构(双圆和三圆)和非圆盾构(椭圆形盾构、矩形、马蹄形、半圆形),盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,双圆和多圆盾构,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,自然支护式 机械支护式 压缩空气支护式 泥浆支护式 土压平衡式,按支护地层的 形式分类,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,手掘式盾构 全敞开式 半机械式盾构 机械式盾构 敞开式 部分敞开式 挤压式盾构 盾构 压气式 压缩空气盾构 闭胸式 泥水式 土压平衡盾构 土压平衡盾构 土压式 加泥
5、式土压平衡盾构,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,3 典型盾构介绍,敞开式盾构压缩空气盾构泥水盾构土压平衡盾构复合盾构,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,3.1敞开式盾构,(Open face shield OF盾构)1 全敞开式:手掘式(砂性土和黏性土地层均能适用,便于观察地层,清除障碍,易于纠偏)2 半地机械(部分断面开挖盾构适用于良好层:反铲式和铣削头式)3 机械式(全断面开挖)OF盾构自稳性强的围岩,各种非黏性和黏性地层在地下水位以下地层或渗漏地层掘进时,必须用井点降水降低地下水位。,盾构施工技术SHIELD
6、CONSTRUCTION TECHINQUE,敞开式盾构,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,半机械式盾构,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,反铲式盾构,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,机械式盾构,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,4 挤压式盾构(Blind type shield 盲式盾构)对底层的扰动较大,地面易产生较大的隆陷变化,在地面有建筑物地区不宜使用。仅适用于自稳性很差,流动很大的软黏土和粉砂质围岩,不适用于含砂率高的围岩和硬质围岩
7、。盖板式挤压盾构 利用隔板将开挖面全部封闭,只在一部分上设面积可调的排土盖板,盾构正面向前推进,使贯入部位土砂呈塑性化流动,由盖板部位出土。通过调节盖板开口的大小和排土阻力使千斤顶推力和开挖面土压力达到平衡。,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,螺旋出土式挤压盾构 利用封板将开挖面封闭,盾构正面贯入围岩向前推进,使贯入部位土砂呈塑性化流动,由螺旋输送机进行排土。通过调节 螺旋输送机的速度和土闸门打开度,来实现千斤顶推力和开挖面土压力的平衡,以稳定掌子面。网格挤压盾构 在上海软土地层中常常被采用,进土量接近或等于全部隧道其出土量,且往往带有局部挤压性质,盾构正
8、面装钢板网格,在推进中可以且学土体,而在停止推进时可以起到稳定开挖面的作用。可有效控制地表变形。,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,网格挤压式盾构,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,3.2压缩空气盾构,(air pressure balance APB 盾构)适用于黏土,黏砂土,多水松软地层原理:空气压力与地下水的静压力保持平衡,土压由自 然或机械的支撑承受。要保证压力平衡,否则顶部过剩的压力“喷发”的危险 已被泥水盾构取代,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,3.3泥水盾构,(sl
9、urry pressure balance shield SPB 盾构)泥水盾构的构成:一边利用刀盘挖掘整个开挖面、一边推进盾构掘进系统可调整泥浆物性,并将其送到开挖面,保持开挖面稳定的泥水循环系统综合管理送排泥状态、泥水压力及泥水处理设备运转状况的综合管理系统泥水分离处理系统壁后同步注浆系统,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,目前最大的泥水盾构,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,目前最大的泥水盾构,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,日本泥水盾构 土压平衡盾构 德国泥水盾构 混合型
10、盾构 日本体系:泥水仓全是泥水,直接控制型泥水盾构,调节控制阀来开度,来进行泥浆压力控制。德国体系:泥水仓中设置了气压仓,间接控制型泥水盾构,气压复合模式,调节空气压力来进行泥浆压力控制,液位传感器根据液位的高低来调整液位。,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,泥水盾构,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,1开挖面稳定机理 2泥膜形成机理 泥膜形成的基本要素(泥水的密度、含砂率、泥水的黏性、泥水压力:土压力、水压力、预留压力)尽快形成不透水的泥膜。掘进速度与泥膜的关系:高质量泥水成膜时间1-2秒 3地质适用范围 1.黏性土
11、层2.砂层3.砾石层4.贝壳层,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,3.4 土压平衡盾构,(earth pressure balance EPB盾构)一.基本配置1.刀盘 刀具的三大功能:开挖功能、稳定功能、搅拌功能 土压平衡式盾构的刀盘有两种形式:面板式和辐条式,其中面板式安全性高,但易堵塞;辐条式开口率大,不易堵塞,但不能安装滚刀,安全性差,费用高,需加固土体。2.刀盘的驱动方式:变频电机驱动、液压驱动、定速电机驱动3.刀盘支承:中心支承方式(中小型盾构)、中间支承方式(中大型)、周边支承方式(小型盾构),盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTIO
12、N TECHINQUE,土压平衡盾构(面板式和辐条式),盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,4.膨胀土添加系统和泡沫系统5.螺旋输送机6.皮带输送机7.同步注浆系统(作用:防地表沉降、防水、与围岩一体)8.盾尾密封系统铰接式盾构:铰接密封、盾尾密封9.管片安装机:机械抓取式、真空吸盘式10.数据采集系统11.导向系统(VUT导向系统和PPS导向系统),盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,目前最大的土压平衡盾构,盾构施工技术SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE,二.开挖面稳定机理 刀盘切削下来的土渣与螺
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