盾构施工技术

广州轨道交通二/八号延长线工程盾构5标盾构施工培训第一篇地层加固第二篇管片选型第三篇同步、二次注浆第四篇隧道防水一、地层加固高压旋喷桩1、高压旋喷桩工法的原理2、高压旋喷桩工法的特点*可加固指定地层*可加固细颗粒沙土层*可形成隔水帷幕*使用灵活方便*环保(回收利用排除泥浆)3、高压旋喷桩工法的适用范围高压旋喷桩施工•高压旋喷施工示意图地层加固深层搅拌桩1、深层搅拌桩工法的原理2、深层搅拌桩工法的特点*固化桩与地基构成复合地基*可独立支护挡土*形成隔水帷幕*环境污染小*操作简单方便、造价底3、深层搅拌桩工法的适用范围第二篇管片选型1、管片选型的原则1.1管片选型要适合隧道设计线路依照曲线的圆心角与转弯环产生的偏转角的关系，可以计算出区间线路曲线段的转弯环与标准环的布置方式。转弯环偏转角的计算公式：转弯环偏转角的计算公式：θ=2γ=2arctgδ/D式中：θ―――转弯环的偏转角δ―――转弯环的最大楔形量的一半D―――管片直径第二篇管片选型将数据代入得出θ＝0.3629根据圆心角的计算公式：α＝180L/πR式中：L―――一段线路中心线的长度R―――曲线半径而θ＝α，将之代入，得出L值上式表明，可以算出圆曲线拼装关系，结合线路就可以将管片大致排列出来。第二篇管片选型1.2管片选型要适应盾构机姿态管片是在盾尾内拼装，所以不可避免地受到盾构机姿态的约制。管片平面应尽量垂直于盾构机轴线，也就是盾构机的推进油缸能垂直地推在管片上，这样可以使管片受力均匀，掘进时不会产生管片破损。同时也兼顾管片与盾尾之间地间隙，避免盾构机与管片发生碰撞而损坏管片。在实际掘进过程中，盾构机因为地质不均、推力不均等原因，经常要偏离隧道设计线路。所以当盾构机偏离设计线路或进行纠偏时，都要十分注意管片选型，避免发生重大事故。第二篇管片选型2.1管片的拼装点位转弯环在实际拼装过程中，可以根据不同的拼装点位来控制不同方向上的偏移量。这里所说的拼装点位是管片拼装时K块所在的位置。区间的管片拼装点位为在圆周上按时钟分成12个点，即管片拼装的12个点位，相邻点位的旋转角度为36°。由于是错缝拼装，所以相邻两块管片的点位不能相差2的整数倍。一般情况下，本着有利于隧道防水的要求，都只使用上部6个点位。根据工程实际情况，选择拼装不同点位的转弯环，就可以得到不同方向的楔形量（如左、右、上、下等）。第二篇管片选型2.2根据盾尾间隙进行管片选型通常将盾尾与管片之间的间隙叫盾尾间隙。如果盾尾间隙过小，盾壳上的力直接作用在管片上，则盾构机在掘进过程中盾尾将会与管片发生摩擦、碰撞。轻则增加盾构机向前掘进的阻力，降低掘进速度，重则造成管片错台（在越三盾构工程中，就是通过调整盾构间隙，大大减少管片错台量），盾构一边间隙过小，另一边相应变大，这时盾尾尾刷密封效果降低，在注浆压力作用下，水泥浆很容易渗漏出来，破环盾尾的密封效果。第二篇管片选型2.3根据油缸行程差进行管片选型盾构机是依靠推进油缸顶推在管片上所产生的反力向前掘进的，我们把推进油缸按上、下、左、右四个方向分成四组。而每一个掘进循环这四组油缸的行程的差值反应了盾构机与管片平面之间的空间关系，可以看出下一掘进循环盾尾间隙的变化趋势。由图2可以看出，当管片平面不垂直于盾构机轴线时，各组推进油缸的行程就会有差异，当这个差值过大时，推进油缸的推力就会在管片环的径向产生较大的分力，从而影响已拼装好的隧道管片以及掘进姿态。同时也可以看出如果继续拼装标准环的话，下部的盾尾间隙将会进一步减小。通常我们以各组油缸行程的差值的大小来判断是否应该拼装转弯环，在两个相反的方向上的行程差值超过40mm时，就应该拼装转弯环进行纠偏，拼装一环转弯环对油缸行程的调整量见表1，也就是拼装1环12点左转弯环，可以使左、右两组的油缸行程差缩小38mm。第二篇管片选型2.4、盾构间隙与油缸行程之间的关系在进行管片选型的时候，既要考虑盾尾间隙，又要考虑油缸行程的差值。而油缸行程的差值更能反映盾构机与管片平面的空间关系，通常情况下应把油缸行程的差值作为管片选型的主要依据，只有在盾尾间隙接近于警戒值（25mm）时，才根据盾尾间隙进行管片选型。第三篇同步、二次注浆1.注浆的目的（一）控制地表沉降。注浆的最重要目的就是及时填充施工间隙，防止因间隙的存在导致地层较大变形或坍塌。（二）控制管片的稳定性，提高管片与围岩的共同作用力。用具备一定早期强度的浆液及时填充施工间隙，可以确保管片衬砌早期和后期的稳定。盾构隧道是一种管片衬砌与围岩共同作用的结构稳定的构造物，均匀、迷失地注入和充填管片背面空隙是确保涂鸦均匀作用的前提条件。（三）提高隧道抗渗能力。盾尾注浆液凝固后，一般有一定抗渗性能，可作为隧道的第一道止水防线，提高隧道抗渗性能。（四）预防盾尾水源流入密封土舱而造成的喷涌。在复合地层施工时，如果施工间隙没有得到良好填充，在很长的一段距离内与地下水系连成一体，该水洗通过盾壳与土体之间的缝隙流至开挖面，将对开挖面形成一股较大的水压，造成喷涌。良好的注浆可以截断盾尾水源，减少喷涌发生的机会。第三篇同步、二次注浆2.同步注浆与即时注浆同步注浆是通过同步注浆系统及盾尾的注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行。浆液在盾尾空隙形成的瞬间及时起到充填作用，从而使周围岩体获得及时的支撑，可有效地防止岩体的坍陷，控制地表的沉降。在地层稳定性差，采用EPB模式掘进时，同步注浆的重要意义更为明显。即时注浆是通过管片上注浆孔将浆液注入管片背后的方法。其浆液充填时间滞后于掘进一定的时间。一般运用于自稳能力较强的地层。3.二次注浆为提高背衬注浆层的防水性及密实度，考虑前期注浆效果不佳以及浆液固结率的影响，必要时在同步注浆结束后进行二次注浆。注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差，致使地表沉降得不到有效控制的情况下才实施。根据地表沉降监测的反馈信息，结合洞内超声波探测所得的背衬后空洞情况，综合判断是否需要进行二次注浆。发生的机会。第三篇同步、二次注浆4.注浆时间和速度在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长短。做到“掘进、注浆同步，不注浆、不掘进”，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。注浆量和注浆压力达到设定值后才停止注浆，否则仍需补浆。同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构完成一环掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。注浆结束标准及注浆效果检查。采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设计值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力-注浆量-时间曲线，结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。对拱顶部分采用超声波探测法通过频谱分析进行检查，对未满足要求的部位，进行补充注浆。一、防水标准防水等级渗漏标准工程部位二级顶部不允许滴漏，其它不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不应大于总防水面积的6/1000；任意100m2湿渍面积不能超过4处，单个湿渍面积不大于0.2m2。区间隧道、联络通道、洞门第四篇盾构隧道防水一、管片的自防水管片砼采用高抗渗高强度（C50）等级的混凝土，抗渗等级为S12。为达到管片砼的自防水，管片的生产主抓三个方面：砼密实度、抗裂性能和制作精度。（一）选用符合国家标准的各种原材料，并通过现场检验满足要求；（二）选择合理的防水砼配比，务使砼自身的收缩及空隙率降至最低；（三）选择高精度模板、钢模刚度足以控制施工过程中的各种变形；（四）制作工艺和方法标准化、规范化，并加强生产过程中的质量监督和计量装置的检验校核；第四篇盾构隧道防水（五）加强对振捣质量的管理；（六）管片蒸养后，继续水中养护，水养时间为14天，28天后方可使用；（七）对每个成品管片进行质量检验和制作精度校验；（八）按每两环抽取一块管片进行抽样检漏，抽样不合格的管片严禁出厂；（九）管片出厂前必须通过各道验收程序，包括各道生产工序的检查、抗渗试验、抗压抗渗报告和三环水平拼装验收等，验收合格后在管片内弧面加盖验收合格章和生产日期；（十）加强管片堆放、运输中的管理检查，防止管片产生附加应力而开裂或在运输中碰掉边角，确保管片完好。对运输到现场的管片进行验收，确认没有缺角掉边及不满足养护周期等问题，并分类堆放。第四篇盾构隧道防水二、管片接缝的防水接缝的防水是隧道防水的重点，为了防止管片的接缝部位漏水，满足防水构造的要求，在管片的环缝、纵缝面设有一道弹性密封垫槽及嵌缝槽，采用三元乙丙橡胶弹性密封垫。第四篇盾构隧道防水弹性密封垫的安装及保护1、确保管片表面平滑，侧面无孔洞和缺边，管片和止水条干燥，没有灰尘和油脂；2、将弹性密封垫套在管片上，检查型号及位置是否正确，并让其悬挂于管片上；3、用稀释液清洗管片，把沟槽侧面和底面清洗干净；4、待稀释液挥发后，开始涂胶水（胶水须搅拌均匀，并经常搅动），胶水100%覆盖弹性密封垫和管片的底部和侧面。先涂弹性密封垫，后涂管片，涂胶时止水带与砼面均涂满，涂胶量约200g/m2；5、胶水溶剂挥发以后，将弹性密封垫装入槽内，粘结顺序为先短边后长边、从中间到角。粘贴时注意四个角的密封垫位置不得“耸肩”或“塌肩”现象，整个密封垫表面应在同一平面上，谨防歪斜或扭曲；6、最后用锤击打弹性密封垫，使其与管片粘结牢固；7、弹性密封垫粘贴12小时后，管片方可拼装；第四篇盾构隧道防水三、接缝螺栓孔防水管片螺孔位于接缝面，密封防水也是重要环节，其采用水膨胀垫圈加强防水。施工中应避免螺栓位置偏于一边的现象。由于螺栓垫圈会发生蠕变而松弛，在施工中需要对螺栓进行二次拧紧。图4纵环向螺栓孔防水结构图；第四篇盾构隧道防水四、吊装孔的防水措施原则上不通过管片吊装孔注浆，所以避免了吊装孔漏水这一问题。由于管片接缝漏水或土体加固要通过吊装孔进行二次注浆时，要做好二次注浆的收尾工作。等双液浆凝固后将活动端头部分拆除，清理吊装孔内残余物，填入腻子型膨胀止水密封材料，然后用防水砂浆封固孔口，盖上螺旋盖，预防从吊装孔漏水。第四篇盾构隧道防水五、管片与地层空隙防水措施盾构推进后，盾尾空隙在围岩坍落前及时进行注浆，不但可防止地面沉降，而且有利于隧道衬砌的防水，选择合适的浆液、注浆参数、注浆工艺，可形成稳定的管片外围防水层，将管片包围起来，形成一个保护圈。同时在二次注浆也可加强保护圈，有利于隧道防水。