隧道工程第八章盾构法隧道结构.ppt
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第八章第八章盾构法隧道结构盾构法隧道结构第八章第八章盾构法隧道结构盾构法隧道结构第一节第一节概述概述第二节第二节衬砌形式和构造衬砌形式和构造第三节第三节隧道防水处理隧道防水处理第一节第一节概述概述一、盾构法隧道施工简介一、盾构法隧道施工简介1基本概念基本概念盾构法盾构法(ShieldMethod)是暗挖是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法,法施工中的一种全机械化施工方法,它是将盾构机械在地中推进,通过它是将盾构机械在地中推进,通过盾构外壳和管片支承盾构外壳和管片支承四周围岩防止四周围岩防止发生往隧道内的坍塌发生往隧道内的坍塌,同时在开挖,同时在开挖面前方用面前方用切削切削装置进行土体开挖,装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,靠通过出土机械运出洞外,靠千斤顶千斤顶在后部加压在后部加压顶进,并顶进,并拼装拼装预制混凝预制混凝土管片,土管片,形成隧道结构形成隧道结构的一种机械的一种机械化施工方法。
化施工方法。
2022/11/1032盾构法主要施工程序1、建造盾构工作井、建造盾构工作井2、盾构掘进机安装就位、盾构掘进机安装就位4、初推段掘进施工、初推段掘进施工5、掘进机设备转换、掘进机设备转换6、盾构连续掘进施工、盾构连续掘进施工8、盾构进入接收井,、盾构进入接收井,并运出地面并运出地面7、接收井洞口土体加固、接收井洞口土体加固3、出洞口土体加固、出洞口土体加固2022/11/104盾构组装盾构组装2022/11/105盾构出发井盾构出发井2022/11/106管片拼装管片拼装2022/11/107盾构进洞盾构进洞2022/11/1084盾构盾构种类:
盾构种类:
(11)全面开放式)全面开放式工作面全部或大部分是敞开的,要求工作面自工作面全部或大部分是敞开的,要求工作面自稳或采用辅助工法保持工作面稳定。
稳或采用辅助工法保持工作面稳定。
2022/11/10944盾构盾构盾构种类:
盾构种类:
(22)部分开放式)部分开放式工作面封闭,但在其一部分上设有可调的出渣工作面封闭,但在其一部分上设有可调的出渣口。
要求工作面自稳或采用辅助工法保持工作面稳口。
要求工作面自稳或采用辅助工法保持工作面稳定。
定。
2022/11/101044盾构盾构(33)闭胸式)闭胸式盾构前部有隔板,工作面与隔板的切削刀腔内充满土砂盾构前部有隔板,工作面与隔板的切削刀腔内充满土砂或泥浆,对土砂和泥浆施以足够的约束力,保持工作面得或泥浆,对土砂和泥浆施以足够的约束力,保持工作面得稳定。
土压平衡式盾构、泥水平衡式盾构稳定。
土压平衡式盾构、泥水平衡式盾构2022/11/1011盾构法隧道有哪些优点呢盾构法隧道有哪些优点呢盾构法隧道有哪些优点呢盾构法隧道有哪些优点呢?
(1)在盾构支护下进行地下工程暗挖施工,不受地)在盾构支护下进行地下工程暗挖施工,不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影响,能较经济合理地保证隧道安全施工;响,能较经济合理地保证隧道安全施工;5盾构法隧道优点盾构法隧道优点2022/11/1012
(2)在盾)在盾构的掩护下构的掩护下进行开挖和进行开挖和衬砌作业,衬砌作业,有足够的施有足够的施工安全性;工安全性;2022/11/1013(3)盾构作业产生的盾构作业产生的振动、噪声等环境危害振动、噪声等环境危害较小较小;对地面建筑物及对地面建筑物及地下管线的影响较小地下管线的影响较小2022/11/1014
(1)施工设备)施工设备费用费用较高;较高;
(2)覆土较浅时,)覆土较浅时,地表沉降地表沉降较难控制;较难控制;(3)用于施工)用于施工小曲率半径小曲率半径隧道时,掘进较困难。
隧道时,掘进较困难。
盾构法隧道有哪盾构法隧道有哪些缺点呢?
些缺点呢?
是不是所有隧道是不是所有隧道都通用呢?
都通用呢?
66盾构法隧道的缺点盾构法隧道的缺点盾构法隧道的缺点盾构法隧道的缺点2022/11/1015盾构推进会产生什么样的影响呢?
什么原因引起什么原因引起的地面沉降?
的地面沉降?
2022/11/1016哪些因素导致的地表沉降呢?
受扰动土体的固结沉降受扰动土体的固结沉降受扰动土体的固结沉降受扰动土体的固结沉降壳壁对土体的摩擦力壳壁对土体的摩擦力盾构正面推力盾构正面推力地层损失地层损失盾构外壳盾构外壳管片管片地层损失地层损失地层损失地层损失2022/11/1017地层损失地层损失盾构外壳盾构外壳管片管片地层损失地层损失地层损失地层损失引起地层损失的因素有哪些呢?
引起地层损失的因素有哪些呢?
开挖面土体移动(正面压力、超挖、开挖面土体移动(正面压力、超挖、欠挖)欠挖)盾构后退(停机、千斤顶漏油)盾构后退(停机、千斤顶漏油)土体挤入盾尾空隙(压浆不及时、土体挤入盾尾空隙(压浆不及时、压浆量不足、压浆压力不适当)压浆量不足、压浆压力不适当)改变推进方向(曲线推进、纠偏、改变推进方向(曲线推进、纠偏、抬头、叩头)抬头、叩头)随盾构推进而移动的盾构正面障碍随盾构推进而移动的盾构正面障碍物物盾构外周粘附一层粘土时盾构外周粘附一层粘土时盾壳移动对地层的摩擦和剪切盾壳移动对地层的摩擦和剪切隧道衬砌的变形隧道衬砌的变形衬砌渗漏衬砌渗漏2022/11/1018盾构推进中的挤压作用、盾尾后的压盾构推进中的挤压作用、盾尾后的压浆作用:
浆作用:
超孔隙水压力,固结沉降超孔隙水压力,固结沉降土体扰动,压缩变形,次固结沉降土体扰动,压缩变形,次固结沉降持持续几年以上续几年以上占总沉降量的比例可高达三分之占总沉降量的比例可高达三分之一以上一以上引起受扰动土体固结沉降的因素有哪些呢?
引起受扰动土体固结沉降的因素有哪些呢?
受扰动土体的固结沉降受扰动土体的固结沉降受扰动土体的固结沉降受扰动土体的固结沉降壳壁对土体的摩擦力壳壁对土体的摩擦力盾构正面推力盾构正面推力2022/11/1019目前,应用最广的盾构是目前,应用最广的盾构是泥水盾构泥水盾构和和土压平土压平衡盾构衡盾构:
地地层层刀盘刀盘进泥管进泥管排泥管排泥管泥浆泥浆压缩空气压缩空气连通管连通管压缩空气压缩空气泥模形成区泥模形成区泥水盾构原理泥水盾构原理泥水盾构原理泥水盾构原理2022/11/1020土压平衡盾构土压平衡盾构原理:
原理:
2022/11/1021盾构选型的基本原则盾构选型的基本原则w开挖面稳定w地层的适应性w地下水处理w沉降w施工适宜性w安全性w辅助工法w环境及公害2022/11/1022盾构类型与渗透性的关系盾构类型与渗透性的关系2022/11/1023粉细砂地层盾构掘进粉细砂地层盾构掘进w富水粉细砂层含水量丰富富水粉细砂层含水量丰富,透水性很强。
盾构在穿透水性很强。
盾构在穿越这类地层时,对土体产生扰动极易发生流砂现象;越这类地层时,对土体产生扰动极易发生流砂现象;w砂土液化引起的涌水、涌沙现象使盾构开挖面失去砂土液化引起的涌水、涌沙现象使盾构开挖面失去稳定平衡,产生开挖面失稳现象,进而对隧道本身稳定平衡,产生开挖面失稳现象,进而对隧道本身和隧道周边建(构)筑物的安全产生影响。
和隧道周边建(构)筑物的安全产生影响。
w我国在稳定性差的富水粉细砂层中使用土压平衡盾我国在稳定性差的富水粉细砂层中使用土压平衡盾构设计施和工经验不足构设计施和工经验不足,频繁出现险情和事故。
频繁出现险情和事故。
2022/11/10242022/11/1025南京地铁南京地铁1号线号线某标在富水粉细砂某标在富水粉细砂地层盾构出洞时出地层盾构出洞时出现两次流沙现象现两次流沙现象,地面下陷地面下陷1.5m。
南京某标段在南京某标段在盾构到达时发生坍盾构到达时发生坍塌,路面最大沉降塌,路面最大沉降最大达最大达4m。
2022/11/1026上海轨道交通四号线靠近黄浦江的某标段盾构隧道在联络上海轨道交通四号线靠近黄浦江的某标段盾构隧道在联络通道施工时出现大量流沙,导致隧道上方地表价值过亿的泵通道施工时出现大量流沙,导致隧道上方地表价值过亿的泵房因沉降过大而报废,相邻数栋建筑物严重倾斜而无法使用房因沉降过大而报废,相邻数栋建筑物严重倾斜而无法使用,江堤出现险情。
工期展延超过两年,经济损失超过人民币江堤出现险情。
工期展延超过两年,经济损失超过人民币6亿元。
亿元。
2022/11/10272022/11/10282022/11/1029盾构始发事故盾构始发事故某综合管廊隧道处于含水砂层中采用盾构法修建,内某综合管廊隧道处于含水砂层中采用盾构法修建,内径径5.5m5.5m、外径、外径6.1m6.1m,覆土层厚约,覆土层厚约14m14m。
始发井端部土层采。
始发井端部土层采用旋喷桩注浆加固,由于加固不当,盾构没有始发,即用旋喷桩注浆加固,由于加固不当,盾构没有始发,即被淹没在竖井中。
被淹没在竖井中。
水沙淹没到盾水沙淹没到盾构刀盘中心构刀盘中心2022/11/1030盾构被水沙全部淹没盾构被水沙全部淹没盾构壳体依然可见盾构壳体依然可见2022/11/1031正在竖井中处理的盾构状况正在竖井中处理的盾构状况2022/11/1032加固不当引起的始发竖井密封出现问题加固不当引起的始发竖井密封出现问题水流喷出水流喷出2022/11/1033喷涌而出的压力泥沙!
喷涌而出的压力泥沙!
2022/11/1034一天之后流出的清水状况一天之后流出的清水状况2022/11/1035盾构到达事故盾构到达事故盾构机到达接收井外土体为含水砂层,因加盾构机到达接收井外土体为含水砂层,因加固长度不足及加固质量差,引起的地面塌陷固长度不足及加固质量差,引起的地面塌陷。
最深达最深达44米米2022/11/1036加固体没有坍塌的部分加固体没有坍塌的部分2022/11/1037盾构到达无法正常进行,导致接收环境充满水沙进行盾构到达无法正常进行,导致接收环境充满水沙进行盾构接收盾构接收竖井中充满竖井中充满水沙,等待水沙,等待盾构到达!
盾构到达!
2022/11/1038北京地铁M4盾构出洞2022/11/1039盾构接收井外地面沉陷2022/11/1040法国某地铁工程盾构塌方事故法国某地铁工程盾构塌方事故2022/11/1041上海上海M4M4联络通道塌方引起联络通道塌方引起地面沉降和建筑物倾斜地面沉降和建筑物倾斜2022/11/1042二盾构法隧道的设计内容p第第11阶段为阶段为隧道方案设计隧道方案设计,包括:
,包括:
选线;选线;平面设计;平面设计;纵断面设计;纵断面设计;横断面设计;横断面设计;埋置深度;埋置深度;隧道断面形状与尺寸等等;隧道断面形状与尺寸等等;2022/11/1043区间风井区间风井区间竖井区间竖井明挖段明挖段新增竖井新增竖井2022/11/10442022/11/1045二盾构法隧道的设计内容p第第22阶段为阶段为衬砌结构与构造设计衬砌结构与构造设计,包括包括:
管片的分类;管片的分类;厚度;厚度;分块;分块;接头形式;接头形式;管片孔洞;管片孔洞;螺孔等;螺孔等;2022/11/10462022/11/1047手孔手孔2022/11/1048封顶块封顶块2022/11/1049防水防水2022/11/1050二盾构法隧道的设计内容p第第33阶段为阶段为管片内力计算及断面设计管片内力计算及断面设计。
本章主要介绍本章主要介绍第第22阶段衬砌结构和构造设计及阶段衬砌结构和构造设计及第第33阶段为阶段为管片内力计算及断面设计管片内力计算及断面设计。
2022/11/1051一一、衬砌作用:
承重、防水、衬砌作用:
承重、防水q在施工阶段中,作为在施工阶段中,作为施工临时支撑用施工临时支撑用,并承受,并承受盾构千盾构千斤顶顶力斤顶顶力以及其它施工荷重。
以及其它施工荷重。
q竣工后,作为隧道永久性支撑结构,支承衬砌结构周竣工后,作为隧道永久性支撑结构,支承衬砌结构周围的水、土压力以及使用阶段某些特殊需要的荷重。
围的水、土压力以及使用阶段某些特殊需要的荷重。
q防止泥、水渗入,满足隧道结构的预期使用要求。
防止泥、水渗入,满足隧道结构的预期使用要求。
第二节第二节衬砌的形式和构造衬砌
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- 关 键 词:
- 隧道 工程 第八 盾构 结构