地下工程_盾构法

2020/2/8第四章第四节盾构法1§4-5盾构法一、概述1、盾构法：是使用盾构机械，在围岩中推进，一边防止土砂的崩坍，一边在其内部进行开挖、衬砌作业，来修建隧道的方法。2020/2/8第四章第四节盾构法22、基本过程（1）在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。（2）盾构从竖井或基坑的墙壁开孔出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的孔洞推进。盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的隧道衬砌结构上，再传到竖井或基坑的后靠壁上。（3）盾构①它既能支承地层荷载而又能在地层中推进②为圆形、矩形、马蹄形等特殊形状的钢筒结构。2020/2/8第四章第四节盾构法3③在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置④在钢筒中段周圈内面安装顶进所需的千斤顶，⑤钢筒尾部是具有一定空间的壳体——盾尾。⑥盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时注浆、出碴。2020/2/8第四章第四节盾构法4二、施工特点：1、优点（１）除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪音和振动影响；（２）隧道的施工费用不受埋深的很大影响；（３）盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，易于管理，施工人员较少；（４）穿越江、河、海道时，不影响航运，且施工不受风雨等气候条件影响；（５）在土质差。水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性；（６）土方量较少。2020/2/8第四章第四节盾构法52、主要问题：（１）当隧道曲线半径过小时，施工较为困难，（２）在陆地建造隧道时，如隧道埋深太浅，则盾构法施工困难很大，而在水下时，如覆土太浅，则盾构法不够安全；（３）盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定地层时，对劳动保护要求较高，施工条件差，目前已多用局部气压代替；（４）盾构施工过程中引起的隧道上方一定范围内的地表下沉较难完全防止；（５）盾构法施工所用的拼装衬砌，防水困难。2020/2/8第四章第四节盾构法6三、盾构机具钢壳部分由外壳板和加劲材料所组成，分为切口环、支承环及盾尾三部分。（１）切口环切口环位于盾构的前方，作为挖土和挡土部分，要求切口环的形状、尺寸必须与围岩条件相适合；刃脚必须是坚固，易贯入地层的结构。2020/2/8第四章第四节盾构法7（２）支承环支承环是切口环与盾尾的连接部分，内部为安装切削刀盘的驱动装置、排土装置、盾构千斤顶等的空间和进行推进操作的场所。支承环是盾构的主体结构，承受作用于盾构上的全部荷载。（３）盾尾盾构法隧道衬砌的拼装是在盾尾的保护下进行的。因此要求盾尾的长度必须根据管片宽度和形状确定，最小长度必须保证衬砌组装工作的进行，同时应考虑在衬砌组装后因破损而需更换管片、修盾构千斤顶和在曲线段进行施工等条件，使其具有一些余裕量。2020/2/8第四章第四节盾构法82020/2/8第四章第四节盾构法9（三）盾构隧道衬砌的基本类型盾构隧道的衬砌，通常分为一次衬砌和二次衬砌。1、一次衬砌是由管片组装成的环形结构；一次衬砌应能立即承受施工荷载和永久荷载，并且有足够的刚度和强度；不透水、耐腐蚀，具有足够的耐久性能；装配成环的衬砌一般由数块管片，彼此之间用螺栓连接。环与环之间一般是错缝拼装。2、二次衬砌是在一次衬砌内侧灌注的混凝土结构。2020/2/8第四章第四节盾构法10（四）盾构法施工盾构法施工的内容包括盾构的出发和到达，盾构的掘进、衬砌，压浆和防水等。１．盾构的出发和到达（１）竖井①在出发和到达时，需要有拼装和拆卸盾构用的竖井②当盾构需要调转方向或线路在急曲线的部位，需要设置中间竖井和方向变换竖井。2020/2/8第四章第四节盾构法11（２）出发和到达①出发口是利用在出发竖井内临时设置的管片等作为后背向前推进的，从出发口进入地层，沿所定的线路方向向前推进。开始推进的方法，有保护工作面稳定：①化学注浆法，②替换法（泥浆固化法）③冻结法，④竖井压气法利用钢板桩：⑤双层钢板桩施工法开挖临时隔墙：⑥开挖，回填施工法⑦开挖、临时隔墙施工法2020/2/8第四章第四节盾构法12②到达口所谓到达就是在保持围岩稳定的同时，把盾构沿着所定的路线推进到竖井的到达面，然后从预先准备的开口面将盾构推出，或者是直到到达面的所定位置为止所进行的一连串作业。2020/2/8第四章第四节盾构法13２．盾构的推进盾构推进时必须根据围岩条件，保证工作面的稳定，适当地调整千斤顶的行程和推力，沿所定路线方向准确地进行推进。2020/2/8第四章第四节盾构法14３．气压施工在含水砂土和软弱粘土地层中用盾构法施工时，会发生开挖面涌水和土层坍塌等情况，从而影响盾构的推进。在这类地层中施工，须同时使用稳定地基的辅助工法。迄今为止，气压或局部气压施工，是一种常用的稳定地基施工法，气压施工对开挖面的作用有：阻止开挖面涌水，防止坍塌，稳定开挖面以及压缩空气可使地层发生脱水作用而增大土的抗剪强度等。2020/2/8第四章第四节盾构法15４．衬砌、压注及防水（１）一次衬砌一般是在推进完了后将几块管片组成环状，使盾构处于可随时进行下一次推进的状态。一次装配式衬砌的施工是依照组装管片的顺序从下部开始逐次收回千斤顶，管片的环向接头一般均错缝拼装。组装前彻底清扫，防止产生错台和存有杂物，管片间应互相密贴。2020/2/8第四章第四节盾构法16（２）回填注浆在盾构推进的同时或其后立即进行注浆，将衬砌背后的空隙全部填实，防止围岩松弛和下沉、防止衬砌漏水、漏气，以及保持衬砌环早期稳定的作用。（３）衬砌防水衬砌防水分为密封、嵌缝、螺栓孔防水三种。2020/2/8第四章第四节盾构法17①密封密封是在管片接头表面进行喷涂或粘贴胶条的方法。②螺栓孔防水螺栓孔防水是在螺栓垫圈及螺栓孔间放入环形衬垫，在紧固螺栓时，此衬垫的一部分产生变形，填满在螺栓孔壁和垫圈表面间形成的空隙中，防止从螺栓孔中漏水。③嵌缝嵌缝指预先在管片的内侧边缘留有嵌缝糟，以后用嵌缝材料填塞。2020/2/8第四章第四节盾构法18（４）二次衬砌二次衬砌须在一次衬砌防水，清扫等作业完全结束后进行。依设计条件的不同，二次衬砌可用无筋或有筋混凝土浇注，有时也用砂浆、喷射混凝土。