盾構(gòu)施工

1、盾構(gòu)法施工,盾構(gòu)根據(jù)挖掘方式盾構(gòu)可分為手工挖掘和機械挖掘式盾構(gòu)，根據(jù)切削環(huán)與工作面的關(guān)系可分為開口形與密閉形盾構(gòu)。,盾構(gòu)法施工具有以下優(yōu)點：,1、因需在頂進的是盾構(gòu)本身，在同一土層中所需頂力為一常數(shù)，不受頂力大小的限制；2、盾構(gòu)斷面形狀可以任意選擇，而且可以形成曲線走向；3、操作安全，可在盾構(gòu)設(shè)備的掩護下，進行土層一式挖和襯砌；。4、施工時不擾民，噪聲小，影響交通少；5、盾構(gòu)法進行水底施工，不影響航道通行； 6、嚴格控制正面超

2、挖，加強襯砌背面空隙的填充，可控制地表沉降。,盾構(gòu)的組成,盾構(gòu)是用于地下開槽法施工時進行地層開挖及襯砌拼裝進起支護作用的施工設(shè)備?；緲?gòu)造由開挖系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和襯砌拼裝系統(tǒng)三部分組成,開挖系統(tǒng),盾構(gòu)殼體形狀可任意選擇，用于給排水管溝，多采用鋼制圓形筒體，由切削環(huán)、支撐環(huán)、盾尾三部分組成，由外殼鋼板連接成一個整體。如圖所示。,,1．切削環(huán)部分  位于盾構(gòu)的最前端，它的前端做成刃口，以減少切土時對地層的擾動。切削環(huán)也是盾構(gòu)施工時容

3、納作業(yè)人員挖土或安裝挖掘機械的部位。盾構(gòu)開挖系統(tǒng)均設(shè)置于切削環(huán)中。根據(jù)切削環(huán)與工作面的關(guān)系，可分開放式和密封兩類。當土質(zhì)不能保持穩(wěn)定，如松散的粉細砂，液化土等，應(yīng)采用密閉式盾構(gòu)。當需要對工作面支撐，可采用氣壓盾構(gòu)或泥水壓力盾構(gòu)，這時在切削環(huán)與支撐環(huán)之間設(shè)密封隔板分開。2．支撐環(huán)部分     位于切削環(huán)之后，處于盾構(gòu)中間部位。它承擔地層對盾構(gòu)的土壓力、千斤頂?shù)捻斄σ约叭锌?、盾尾、砌塊拼裝時傳來的

4、施工荷載等。它的外沿布置千斤頂，大型盾構(gòu)將液壓、動力設(shè)備，操作系統(tǒng)，襯砌拼裝機等均集中布置在支撐環(huán)中。在中、小型盾構(gòu)中，可把部分設(shè)備放在盾構(gòu)后面的車架上。3．盾尾部分    它的作用主要是掩護襯砌的拼裝，并且防止水、土及注漿材料從盾尾間隙進入盾構(gòu)。盾尾密封裝置由于盾構(gòu)位置千變?nèi)f化，極易損壞，要求材耐磨、耐拉并富有彈性。曾采用單純橡膠的、橡膠加彈簧鋼板的、充氣式的、毛刷型的等多種盾尾密封裝置，但至今效果不夠

5、理想，一般多采用多道密封及可更換盾尾密封裝置。,推進系統(tǒng),推進系統(tǒng)是盾構(gòu)核心部分，依靠千斤頂將盾構(gòu)向前移動。千斤頂控制采用油壓系統(tǒng)，其組成由高壓油泵、操作閥件和千斤頂?shù)仍O(shè)備構(gòu)成。盾構(gòu)千斤頂液壓回路系統(tǒng)如圖所示。圖為閥門轉(zhuǎn)換器工作示意圖。當滑塊2處于左端時，高壓油自進油管1流入經(jīng)分油箱4將千斤頂5出鎬；若需回鎬時，將滑塊2移向右端，高壓油從閥門轉(zhuǎn)換器4，推動千斤頂回鎬，并將回油管中的油流向分油箱。,襯砌拼裝系統(tǒng),盾構(gòu)頂進

6、后應(yīng)及時進行襯砌工作，襯砌塊作為盾構(gòu)千斤頂?shù)暮蟊常惺茼斄?，施工過程中作為支撐結(jié)構(gòu)，施工結(jié)束后作為永久性承載結(jié)構(gòu)。砌塊采用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土、砌塊狀有矩形、梯形、缺形等，砌塊尺寸視襯砌方法。如圖4—46所示。,盾構(gòu)殼體尺寸的確定,1、盾構(gòu)的外徑盾構(gòu)的內(nèi)徑D內(nèi)應(yīng)大于隧道襯砌的外徑。D=d+2（χ+δ）          &#

7、160;                          式中：  D—盾構(gòu)外徑（mm）；d—襯砌外徑（mm）；χ—盾構(gòu)厚度（mm）；δ—盾構(gòu)建筑間隙（mm）；根據(jù)盾構(gòu)

8、調(diào)整方向的要求，一般盾構(gòu)建筑為襯砌外徑0.8～1.0%左右。其最小值要滿足：  χ=Ml/d                            

9、               式中：l—盾尾內(nèi)襯砌環(huán)上頂點能轉(zhuǎn)動的最大水平距離，通常采用l=d/80；M—盾尾掩蓋部分的襯砌長度。所以χ=0.0125M，一般取用30～60mm.,盾構(gòu)尺寸的確定,2、盾構(gòu)長度盾構(gòu)全長為前檐、切削環(huán)、支撐環(huán)和盾尾長度的總和，其大小取決于盾構(gòu)開挖方法及預(yù)制襯砌環(huán)

10、的寬度。也與盾構(gòu)的靈敏度有關(guān)系。盾構(gòu)靈敏度指盾構(gòu)總和度L與其外徑D的比例關(guān)系。靈敏度一般采用：小型盾構(gòu) （D=2～3m），L/D=1.5左右；中型盾構(gòu)（D=3～6m），L/D=1.0左右；大型盾構(gòu)            L/D=0.75左右。盾構(gòu)直徑確定后，選擇適當靈敏度，即可決定盾構(gòu)長度。,盾構(gòu)推進時系統(tǒng)頂力計算,盾構(gòu)

11、的前進是靠千斤頂來推進和調(diào)整方向。所以千斤頂應(yīng)有足夠的力量，來克服盾構(gòu)前進過程中所遇到的各種阻力。（一）外殼與周圍土層間摩擦阻力F1F1=υ１ [2（PV+Ph）L·D]                     &#

12、160;         式中：PV—盾構(gòu)頂部的豎向土壓力（ｋＮ／ｍ²）；Ph—水平土壓力值（ｋＮ／ｍ²）；υ１—土與鋼之間的摩擦系數(shù)，一般?。?２～０.６；Ｌ—盾構(gòu)長度（ｍ）；Ｄ—盾構(gòu)外徑（ｍ）。,,切削環(huán)部分刃口切入土層阻力Ｆ２Ｆ２＝Ｄπｌ（ＰＶｔｇØ＋Ｃ）　　　　    

13、      　　式中：Ø—土的內(nèi)摩擦角；Ｃ—土的內(nèi)聚力（ｋＮ／ｍ²）；其余符合與公式（４—１７）相同。（三）砌塊與盾尾之間的摩擦力Ｆ３Ｆ３＝υ２·Ｇ′·L′　　　　　　　　　　　      　式中：υ２—盾尾與襯砌之間的摩擦系數(shù)，一般為０.４～０.５；Ｇ′—環(huán)襯砌重量；L′—盾尾中襯

14、砌的環(huán)數(shù)。,,盾構(gòu)自重產(chǎn)生的摩擦阻力F4F4=G ·υ１                               

15、             式中：   G—盾構(gòu)自重；υ１—鋼土之間的摩擦系數(shù)，一般為0.2～0.6。（五）開挖面支撐阻力F5，應(yīng)按支撐面上的主動土壓力計算。其項阻力，需根據(jù)盾構(gòu)施工時實際情況予以計算，疊加后組成盾構(gòu)推進的總阻力。由于上述計算均為近似值，實際確定千斤頂總頂力時，尚乘1.5～2.

16、0的安全系數(shù)。有的資料提供經(jīng)驗公式確定盾構(gòu)總頂力為：P=（700-1000）πD²/4·Kn                           

17、  盾構(gòu)千斤頂?shù)捻斄Γ盒⌒蛿嗝嬗?00～600ｋＮ；中型斷面用1000～1500ｋＮ；大型斷面用（D>10m）用25000ｋＮ。我國使用的千斤頂多數(shù)為1500～2000ｋＮ。,盾構(gòu)施工盾構(gòu)法施工概貌，如圖所示,施工準備工作,盾構(gòu)施工前根據(jù)設(shè)計提供圖紙和有關(guān)資料，對施工現(xiàn)場應(yīng)進行詳細勘察，對地上、地下障礙物；地形、土質(zhì)、地下水和現(xiàn)場條件等諸方面進行了解，根據(jù)勘察結(jié)果，編制盾構(gòu)施工方案。盾構(gòu)施工的準備工作還應(yīng)包

18、括測量定線、襯塊預(yù)制、盾構(gòu)機械組裝、降低地下水位、土層加固以及工作坑開挖等。上述這些準備工作視情況選用，并編入施工方案中。其允許偏差見表4—7。,,盾構(gòu)法施工的給水排水管道允許偏差注：圓環(huán)變形等于圓環(huán)水平及垂直直徑差值與標準內(nèi)徑的比值。,,盾構(gòu)工作坑及始頂,盾構(gòu)法施工也應(yīng)當設(shè)置工作坑（也稱工作室），作為盾構(gòu)開始、中間、結(jié)束井。開始工作坑作為盾構(gòu)施工起點，將盾構(gòu)下入工作坑內(nèi)；結(jié)束工作坑作為全線頂進完畢，需要交盾構(gòu)取出；

19、中間工作坑根據(jù)需要設(shè)置，如為了減少土方、材料地下運輸距離或者中間需要設(shè)置檢查井、車站等構(gòu)筑物時而設(shè)置中間工作坑。,,開始工作坑與頂管工作坑相同，其尺寸應(yīng)滿足盾構(gòu)和其頂進設(shè)備尺寸的要求。工作坑周壁應(yīng)做支撐或采用沉井或連續(xù)加固，防止坍塌，同樣盾構(gòu)頂進方向?qū)γ孀龊美喂毯蟊?。盾?gòu)在工作坑導(dǎo)軌上至盾構(gòu)完全進入土中的這一段距離，借助外部千斤頂頂進。與頂管方法相同如圖所示。,,,當盾構(gòu)已進入土中以后，在開始工作坑后背與盾構(gòu)襯砌環(huán)，各設(shè)置一個木環(huán)，其

20、大小尺寸與襯砌環(huán)相等，在兩個木環(huán)之間用圓木支撐，作為始頂段的盾構(gòu)千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)。一般情況下，襯砌環(huán)長度達30～50m以后，才能起后背作用，拆除工作坑內(nèi)圓木支撐。始段開始后，即可起用盾構(gòu)本身千斤頂，將切削環(huán)的刃口切入土中，在切削環(huán)掩護下進行掘土，一面出土一面將襯砌塊運入盾構(gòu)內(nèi)，待千斤頂回鎬后，其空隙部分進行砌塊拼裝。再以襯砌環(huán)為后背，啟動千斤頂，重復(fù)上述操作，盾構(gòu)便不斷前進。,襯砌和灌漿,按照設(shè)計要求，確定砌塊形狀和尺寸以及接縫方法，

21、接口有平口、企口和螺栓連接。企口接縫防水性能好，但拼裝復(fù)雜；螺栓連接整體性好，剛度大。砌塊接口涂抹粘結(jié)劑，提高防水性能，常用的粘結(jié)劑有瀝青、瑪脂、環(huán)氧膠泥等。砌塊外壁與土壁間的間隙應(yīng)用水泥砂漿或豆石混凝土灌注。通常每隔3～5襯砌環(huán)有一灌注孔環(huán)，此環(huán)上設(shè)有4～10個灌注孔。灌注孔直徑不小于36mm。灌漿作業(yè)應(yīng)及時進行。灌入順自下而上，左右對稱地進行。灌漿時應(yīng)防止?jié){液漏入盾構(gòu)內(nèi)，在此之前應(yīng)做好止水。砌塊襯砌和縫隙注漿合稱為一次襯砌。

22、二次襯砌按照功能要求，在一次襯砌合格后，可進行二次襯砌。二次襯砌澆筑豆石混凝土、噴射混凝土等。,,1、無注漿鋼筋超前錨桿錨桿可采用φ22mm螺紋鋼筋，長度一般為2.0～2.5m，環(huán)向排列，其間距視土壤情況確定，一般為2.0～0.4m，排列至拱腳處為止。錨桿每一循環(huán)掘進打入一次?？捎蔑L動鑿巖機打入拱頂上部，鋼錨桿末端要焊接在拱架上。此法適用于拱頂土壤較好情況下，是防止坍塌的一種有效措施。2、注漿小導(dǎo)管當拱頂土層較差，需要注漿加固時

23、，利用導(dǎo)管代替錨桿。導(dǎo)管可采用直徑為32mm鋼管，長度為3～7m，環(huán)向排列間距為0.3m,仰角7～12°。導(dǎo)管管壁設(shè)有出槳孔，呈梅花狀分布。導(dǎo)管可用風動沖擊鉆機或PZ75型水鉆機成孔，然后推入孔內(nèi)。3、噴射混凝土噴射混凝土上是借助噴射機械，利用壓縮空氣或其它動力，將按一定配合比的拌合料，通過管道輸送并以高速噴射到受噴面上凝結(jié)硬化而志的一種混凝土。根據(jù)噴射混凝土拌合料的攪拌和運輸方式，噴射方式一般分為干式和濕式兩種。常采用

24、干式。下圖為干式和濕式噴射混凝土工藝流程圖。,,干式射噴是依靠噴射機壓送干拌合料，在噴嘴處加水。在國內(nèi)外應(yīng)用較為普遍，它的主要優(yōu)點是設(shè)備簡單，輸送距離長，速凝劑可在進入噴射機前加入。濕式噴射是用噴射機壓送濕拌合料（加入拌合水），在噴嘴處加入速凝劑。它的主要優(yōu)點是拌合均勻，水灰比能準確控制，混凝劑加入也較困難。,,噴射混凝土材料要求：(1)水泥  噴射混凝土應(yīng)選用不小于425號的硅酸鹽或普通硅鹽水泥，因為這兩種水泥的C3s和

25、C3A含量較高,同速凝劑的相容性好,能速凝、快硬,后期強度也較高.當遇有較高可溶性硫酸鹽的地層或地下水時，應(yīng)選用抗硫酸鹽類水泥。當結(jié)構(gòu)物要求噴射混凝土早強時，可使用硫鋁酸鹽水泥或其它早強水泥。(2)砂    噴射混凝土宜選用中粗砂，一般砂子顆粒級配應(yīng)滿足下表規(guī)定。砂子過細，會使干縮增大；砂子過粗，則會增加回彈。砂子中小于0.075mm的顆粒不應(yīng)大于20%。,砂的級配限度,,（3）石子  宜選用卵

26、石為好，為了減少回彈，石子最大粒徑不宜大于20mm，石子級配應(yīng)符合下表規(guī)定。若摻入速凝劑時，石子中不應(yīng)含有二氧化硅的石料，以免噴射混凝土開裂。,石子級配限度,,(4)速凝劑  使用速凝劑主要是使噴射混凝土速凝快硬，減少回彈損失，防止噴射混凝土因重力作用引起脫落，可適當加大一次噴射厚度等。噴射混凝土拌合料的砂率控制在45～55%為好，水灰比0.4～0.5為宜。,4.回填注漿,在暗挖法施工中，在初期支護的拱頂上部，由于噴射混凝土

27、與土層未密貼，拱頂下沉形成空隙，為防止地面下沉，采用水泥漿液回填注漿。這樣不僅擠密了拱頂部分的土體，而且加強了土體與初期支護的形體性，有效防止地面的沉降。注漿設(shè)備可采用灰漿攪拌機和柱塞式灰漿泵，根據(jù)地層覆蓋條件確定注漿壓力，一般為50～200kPa范圍內(nèi)。,(四)二次襯砌,完成初期支護施工之后，需進行洞體二次襯砌，二次襯砌采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?；炷翉姸冗x用C20以上，坍落度為18～20cm高流動混凝土。采用墻體和拱頂分步澆筑方案，