盾构隧道施工技术及工程质量安全控制.docx

《盾构隧道施工技术及工程质量安全控制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《盾构隧道施工技术及工程质量安全控制.docx（53页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、盾构隧道施工技术及工程质量平安限制傅德明书目1、 盾构法隧道技术发展概述1.1 盾构法隧道基本概念及发展历史1.2 我国盾构法隧道技术的应用和现状2、 盾构掘进机类型及地层适应性2.1 盾构掘进机的构造及分类2.2 土压盾构及适应地层2.3 泥水盾构及适应地层2.4 复合盾构及适应地层3、 盾构隧道衬砌结构和管片制作技术3.1 盾构隧道衬砌分类和特点3.2 高精度混凝土管片制作和质量限制4、 盾构进出洞技术及平安4.1 盾构进出洞口的地基加固方法和质量限制4.2 大直径大深度盾构进出洞风险限制5、 盾构掘进施工技术及工程质量限制5.1 盾构开挖面稳定和工作参数优化5.2 盾构在困难地层条件下的

2、施工及技术措施5.3 盾构纠偏和姿态限制5.4 管片拼装和隧道工程质量限制6、 盾构穿越建筑物及爱护技术6.1 盾构掘进施工对地层的影响及沉降限制6.2 盾构隧道施工监测技术6.3 盾构穿越建筑物及爱护技术6.4 盾构下穿运营地铁隧道施工及监护7、 盾构隧道工程事故实例分析8、 盾构隧道工程技术新发展上海申通地铁集团傅德明2008-101、 盾构法隧道技术发展概述1.1 盾构法隧道基本概念及发展历史盾构是一个横断面外形及隧道横断面外形一样、尺寸稍大，内藏挖土、排土机具，自身设有爱护外壳的暗挖隧道的机械。以盾构为核心的一整套完成的隧道施工方法称为盾构工法，概况如图1所示。盾构法施工的优点:场地作

3、业少，隐藏性好，因噪音、振动引起的环境影响小；隧道施工的费用和技术难度基本不受覆土深浅的影响，相宜于建立覆土深的隧道；穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候的影响；穿越地面建筑群和地下管线密集区时，四周可不受施工影响；自动化程度高、劳动强度低、施工速度较快。图1盾构工法概念图盾构工法的设想19世纪初产生于英国，1818年Brunei视察了小虫腐蚀木船底板成洞的经过，从而得到启示在此基础上提出了盾构工法，取得了专利，并于1823年拟定了穿越伦敦泰晤土河道路隧道的支配。工程于1825年动工,隧道长458m,隧道断面为114m68。工程因地层发生了5次涌水事故，致使工程被迫中止。Bnm

4、e1总结了失败的教训对盾构做了7年的改进，后于1834年工程再次开工，又经过7年的经心施工，最终在1841年贯穿隧道。1869年建立横贯泰晤士河上的第二条隧道，首次采纳圆形隧道，外径2.18m,长402m。1887年南伦敦铁道隧道施工中运用了盾构和气压组合工法获得胜利。19世纪末到20世纪中叶盾构工法相继传入美国、法国、德国、日本、苏联等国，并得以不同程度的发展。20世纪6080年头盾构隧道技术接着发展完善。1960年英国伦敦起先运用滚筒式挖掘机；1964年日本埼玉隧道中最先运用泥水盾构；1969年日本在东京首次实施泥水加压盾构施工；1972年日本开发土压盾构胜利；1975年日本推出泥土加压盾

5、构;1978年日本开发高浓度泥水盾构；1981年日本开发气泡盾构；1982年日本开发EC1工法胜利；1988年日本开发泥水式双圆盾构工法胜利。1990年2003年,英法两国共同建立的英吉利海峡隧道（长48km）采纳8.8m的土压盾构工法于1993年竣工；日本东京湾隧道（长9.2km）采纳8台14.14m泥水盾构于1996年竣工；丹麦斯多贝尔特海峡隧道（长7.9km）采纳8.5m土压盾构工法于1996年竣工；德国易北河第4条隧道采纳复合盾构（14.2m）于2003年竣工；荷兰格累恩哈特隧道（14.87i泥水式）于2004年竣工。从断面形态方面讲出现了矩形、马蹄形、椭圆形、多圆形等多种异圆断面盾构

6、；从功能上讲出现了球体盾构、母子盾构、扩径盾构、变径盾构、分岔盾构、途中更换刀具盾构、障碍物干脆切除盾构等特种盾构；从盾构机的掘削方式上看出现了摇动、摇摆掘削方式的盾构，打破了以往的传统的旋转掘削方式。施工设备出现了管片供应、运送、组装自动扮装置；盾构机掘进中的方向、姿态自动限制系统；施工信息化、自动化的管理系统及施工故障自诊断系统。1.2 我国隧道掘进机技术的发展历史和现状50年头，东北阜新煤矿首次采纳直径2.6m手掘式盾构施工巷道。1957年，北京市政工程局采纳2台直径2.Om和2.6m手掘式盾构进行城市下水道施工。1963年，上海结合软土地层对盾构掘进机、预制钢混凝土衬砌、隧道掘进施工参

7、数，隧道接缝防水进行了系统的试验探讨。研制了1台直径4.2m的手掘式盾构进行浅埋和深埋隧道掘进试验，隧道掘进长度68m。1966年，上海打浦路越江道路隧道工程1322m主隧道采纳由上海隧道工程设地院设计、江南造船厂制造的我国第一台直径10.2m超大型网格格挤压盾构掘进机施工,辅以气压稳定开挖面,在黄浦江底顺当掘进隧道。1987年上海隧道工程公司研制胜利了我国第一台4.35m加泥式土压平衡盾构掘进机，用于市南站过江电缆隧道工程。1990年，上海地铁1号线工程全线开工，18km区间隧道采纳7台由法国FCB公司、上海隧道工程公司、上海隧道工程设计院、上海船厂联合制造的6.34m土压平衡盾构掘进机。1

8、996年，上海延安东路隧道南线工程1300m圆形主隧道采纳从日本引进的11.22m泥水加压平衡盾构掘进机施工。1996年，广州地铁1号线8.8km区间隧道由日本青木建设施工，采纳2台6.14m泥水加压平衡盾构和1台6.14m土压平衡盾构。2001年以来，广州地铁2号线、南京地铁1号线、深圳地铁1号线、北京地铁5号线、天津地铁1号线先后从德国、日本引进14台6.14m6.34的土压盾构和复合型土压盾构，掘进地铁隧道50kmo盾构法隧道已经成为我国城市地铁隧道的主要施工方法。2003年，上海地铁8号线首次采纳双圆隧道新技术，从日本引进2台6520XwII120双圆型土压盾构，掘进黄兴路站一一开鲁路

9、站2.6km区间隧道。2004年，天津地铁1号线采纳2台德国海瑞克06.20m土压平衡盾构掘进区间隧道。2006年,沈阳地铁1号线砂砾地层采纳盾构法掘进区间隧道。成都地铁1号线砂卵地层采构法掘进区间隧道。2007年，西安地铁2号线湿现性黄土地层采纳盾构法掘进区间隧道。2008年，武汉地铁2号线、杭州地铁1号线、苏州地铁1号线也采纳盾构法掘进区间隧道。今年，在全国12个城市地铁隧道工程中有200余台盾构掘进机施工约300公里区间隧道。2005年，上海上中路隧道引进1台14.89m超大直径泥水盾构掘进2条长1250m的4来4去双层道路隧道。2006年9月，二来二去的武汉长江越江隧道工程2条长233

10、8m11.2m的圆形主隧道采纳2台中In115泥水加压盾构掘进施工。2006年9月，三来三去的上海长江口越江隧道2条长7.9km的圆形主隧道采纳2台15.44m泥水加压盾构掘进施工,为目前世界上最大断面的盾构隧道。2007年11月，三来三去的南京长江隧道2条长3.9km的圆形主隧道采纳2台14.9m泥水盾构掘进施工。2、 盾构掘进机类型及地层适应性2.1 盾构掘进机的构造及分类按挖掘土体的方式，盾构可分手掘式盾构、半机械式盾构及机械式盾构三种。手掘式盾构：即掘削和出土均靠人工操作进行的方式。 半机械盾构：即大部分掘削和出土作业由机械装置完成，但另一部分仍靠人工完成。 机械式盾构：即掘削和出土等

11、作业均由机械装备完成。按掘削面的挡土形式，盾构可分为开放式、部分开放式、封闭式三种。开放式：即掘削面放开，并可干脆看到掘削面的掘削方式。部分开放式：即掘削面不完全放开，而是部分放开的掘削方式。封闭式：即掘削面封闭不能干脆看到掘削面，而是靠各种装置间接地驾驭掘削面的方式。按加压稳定掘削面的形式，盾构可分为压气式、泥水加压式,削土加压式，加水式，加泥式，泥浆式六种。按盾构切削断面形态，盾构可分为圆形、非圆形两大类。圆形又可分为单圆形、半圆形、双圆搭接形、三圆搭接形。非圆形又分为马蹄形、矩形（长方形、正方形、凹、凸矩形）、椭圆形（纵向椭圆形、横向椭圆形）。2.2 土压盾构及适应地层土压平衡盾构依靠大

12、刀回旋转切削开挖面土体，土砂切削后进入刀盘后的密封土舱，并通过土舱下部的螺旋输送机把土砂送至盾构机后部，见图1所示。通过调整刀盘转速、推动速度、螺旋机转速来调整切削土量和出土量并保持土舱压力，使之及开挖面水土压力保持平衡。土压平衡原理图土压平衡盾构适用于各种粘性地层、砂性地层、砂砾土层。对于风化岩地层、软土及软岩的混合地层，可采纳复合型的土压平衡盾构。在砂性、砂砾、软岩地层采纳土压盾构掘进施工，应在土舱、螺旋机内以及刀盘上注入润滑泥浆或泡沫，以改良土砂的塑流性能。土压平衡盾构掘进机复合型土压盾构2.3 泥水盾构及适应地层在盾构内设一道密封隔舱板，在泥水舱内充以压力泥浆支护开挖面土层，平衡开挖面

13、土层水、土压，形成不透水泥膜，泥土经刀盘切削搅拌和搅拌机搅拌后，形成厚泥浆，用管道向地面处理场排送。泥水加压盾构适用土层范围很广，从懦弱粘土、砂土到砂砾层都可适用。泥水加压式盾构适用于冲积形成砂砾、砂、粉砂、粘土层、弱固结的互层地基以及含水率高开挖面不稳定的地层；洪积形成的砂砾、砂、粉砂、粘土层以及含水很高固结松散易于发生涌水破坏的地层，是一种适用于多种土质条件的盾构型式。但是对于难以维持开挖面稳定性的高透水性地基、砾石在基，有时也要考虑采纳协助施工方法。3、盾构隧道衬砌结构和管片制作技术3.1 盾构隧道衬砌分类和特点按衬砌材料分：（1） .铸铁管片（2） .钢管片.钢筋混凝土管片（RC管片）

14、复合管片按施工方法分：（1） .拼装式管片（2） .压注混凝土衬砌（3） .二次衬砌钢筋碎管片分类1箱型管片2 .平板型管片管片宽度：0.7M2.0M管片厚度：0.0.06D管片分块：410块3 .2高精度混凝土管片制作和质量限制管片生产常采纳工厂化流水作业，管片生产需具备材料及产品堆场、钢筋笼生产车间、搅拌站（点）、试验室、管片浇捣车间、锅炉房（或蒸汽热网）、管片水中养护池、管片抗渗试验台架、管片精度测试台。3.2.1钢筋笼生产钢筋笼必需采纳电焊焊接成形，主筋节点间采纳E50型焊条或采纳焊缝强度及钢筋相当的焊条，构造筋间或构造筋及主筋间可采纳结E43型焊条。焊点不得有损伤主筋的“吃肉”现象。

15、除节点外，任何钢筋的长度方向均不得采纳焊接。钢筋笼应按先成片（由焊接台生产）后成笼（由焊接台车生产）的生产依次作流水作业。钢笼网片圆弧方向的定位精度应限制在O.5mm以内；焊接台车的限制限位板应严格按钢模尺寸制作；钢筋笼的整体制作精度必需限制在2mm以内；整个生产过程中，钢筋笼不得粘有任何油渍。3.2.2管片浇捣管片浇捣宜采纳插入式振捣器，若采纳振动台或附着式振捣器生产时，因管片表面的气泡直径及气泡量难以满意要求。因此,应采纳插入式振捣器在钢模侧壁部进行复振。生产管片的混凝土坍落度应限制在4cm以内（外掺减水剂）。考虑到冬季施工收水慢等因素，需作真空吸水时，在标准真空度条件下的吸水时间宜限制在8min以内。管片生产采纳插入式振捣，且坍落度为3cm时的每立方米混凝振捣时间宜限制在7min左右。辅以目测（条件下），确认已振捣密实。不宜过振，当然也不能漏振。蒸汽养护管片宜采纳蒸汽养护方式生产。蒸汽养护除需满意一般蒸养操作规程外，还应留意以下几点：管片振捣结束后，宜静养23h,然后实施蒸汽养护。升温速度宜限制在15Ch以内。降温速率宜限制在10Ch以内。蒸养温度宜限制在6080。车间温度高于30。C时，静养阶段的管片宜用养护罩保