盾構法隧道課件.ppt

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1、同濟大學2018年4月10日盾構法隧道1盾構法隧道（ShieldTunnel）1.概述地鐵隧道已成為解決城市交通擁擠最有效手段之一。我國經濟發(fā)達的中心城市相繼開展地鐵建設。盾構工法已成為城市地下隧道的主要修建方法之一。2.盾構法主要施工工序出發(fā)豎井中間豎井接收豎井盾構機2.盾構法主要施工工序1、建造盾構工作井2、盾構掘進機安裝就位3、出洞口土體加固4、初推段掘進施工5、掘進機設備轉換6、盾構連續(xù)掘進施工7、接收井洞口土體加固8、盾構進入接收井，并運出地面盾構吊裝就位盾構設備車架盾構設備車架盾構準確進入接收井3.1盾構機基本構造盾構機是一種既能承受地層壓

2、力、又能在地層中掘進的施工機具。盾構機由通用機械（外殼、掘削機構、擋土機構、推進機構、管片組裝機構等）和專用機構組成（如土壓盾構的排土機構、添加材注入機構；泥水盾構的送排泥機構、攪拌機構）。3.盾構機(ShieldMachine)3.1盾構機基本構造3.盾構機(ShieldMachine)面板式輻條式3.2盾構機類型（1）按斷面形式分：圓形、橢圓形、馬蹄形、矩形、雙圓搭接形、三圓搭接形。3.盾構機(ShieldMachine)圓形橢圓馬蹄形矩形3.2盾構機類型（1）按斷面形式分：圓形、橢圓形、馬蹄形、矩形、雙圓搭接形、三圓搭接形。3.盾構機(Shiel

3、dMachine)三圓搭接雙圓形3.2盾構機類型（2）按出土器械的機械化程度分：手掘式、半機械掘削式、機械掘削式。3.盾構機(ShieldMachine)半機械式手掘式機械式3.3常用盾構機類型及其施工原理（3）按掘削面敞開程度分：全部敞開式、部分敞開式（網格式）、封閉式（泥水式、土壓式）。3.盾構機(ShieldMachine)土壓式敞開式泥水式網格擠壓式3.3常用盾構機類型及其施工原理（4）按掘削面加壓穩(wěn)定方式分：氣壓式、泥水式、土壓式，其中以泥水平衡和土壓平衡兩種最為常用。3.盾構機(ShieldMachine)土壓式氣壓式泥水式3.3常用盾構機

4、類型及其施工原理泥水平衡原理：把水、粘土及添加劑混合制成的泥水，經輸送管道壓入泥水艙，待泥水充滿整個泥水艙后，盾構機的推進系統(tǒng)工作，則推進力經艙內泥水傳遞到掘削面的土體上，刀盤掘削下來的土砂進入泥水艙，經攪拌后含掘削土砂的高濃度泥水，經泥漿泵送到地表的泥水分離系統(tǒng)。3.盾構機(ShieldMachine)3.3常用盾構機類型及其施工原理土壓平衡原理：盾構推進時前端刀盤旋轉掘削土體，掘削下來的土體涌入土艙。當掘削土體充滿土艙時，由于盾構的推進作用，致使掘削土體即對掘削面加壓。當該加壓壓力與掘削地層的土壓+水壓相等，隨后若能維持螺旋輸送機的排土量與刀盤的掘

5、土量相等，把這種穩(wěn)定的出土狀態(tài)稱為掘削面土壓平衡狀態(tài)。3.盾構機(ShieldMachine)4.1地層變位的影響因素1.地層損失地層損失是指盾構施工過程中實際開挖土體體積與竣工隧道體積之差。（1）開挖面的土體移動。（2）土體擠入盾尾間隙。（3）盾構推進過程中推進方向的改變、盾尾糾偏、曲線推進、仰頭推進或叩頭推進，實際開挖斷面不是圓形而是橢圓形，從而引起地層損失。（4）盾構外殼移動與地層間的摩擦與剪切作用，引起地層損失。（5）在水土壓力作用下，隧道襯砌產生變形而引起少量的地層損失。4.盾構法施工引起的地層變位4.1地層變位的影響因素2.受擾動土體的再固

6、結盾構隧道周圍土體受到盾構施工擾動后，便在盾構隧道周圍形成超孔隙水壓力區(qū)。當盾構離開該處地層后，由于土體表面的應力釋放，隧道周圍的孔隙水壓力便下降。在孔隙水壓下降過程中，孔隙水排出，引起地層移動和地面沉降。地層因孔隙水壓力變化而產生的地面沉降，稱之為主固結沉降。土體受到擾動后，土體骨架還發(fā)生持續(xù)很長時間的壓縮變形。在此土體蠕變過程中產生的地面沉降稱為次固結沉降。4.盾構法施工引起的地層變位4.2地層變位的模式1.地表橫向沉降Peck（1969）通過對大量地表沉陷數據及工程資料分析后，首先提出地表沉降槽正態(tài)分布的概念，并認為施工引起的地面沉降是在不排水條

7、件下發(fā)生的，所以沉降槽的體積應等于地層損失的體積。此法假定地層損失在隧道長度上均勻分布，地面沉降的橫向分布似正態(tài)分布函數。4.盾構法施工引起的地層變位4.2地層變位的模式1.地表縱向沉降劉建航（1991）在Peck法的基礎上，總結了上海地鐵隧道縱向沉降分布的一般規(guī)律。4.盾構法施工引起的地層變位5.1襯砌結構的作用（1）在施工階段中，作為施工臨時支撐用，并承受盾構千斤頂項力以及其它施工荷重。（2）竣工后作為隧道永久性支撐結構。（3）防止泥、水滲入。（4）內襯具有防水、防鋼筋腐蝕、修正施工誤差和內部裝飾等作用。5.襯砌的形式和構造5.2襯砌結構的選型（1

8、）依據隧道的使用目的，圍巖條件以及施工方法，合理選擇襯砌的強度、結構形式和種類等。（2）根據隧