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陕西铁路工程职业技术学院盾构法施工工程项目的工作过程13项目简介及任务分解2项目能力目标能力目标项目的能力目标1、盾构机结构识图能力；2、盾构机操作的能力；3、管片拼装、壁后注浆和防水的能力；4、盾构机隧道施工的能力；5、与人沟通和团队协作的能力。项目简介及任务分解项目简介广州轨道交通龙溪站——中央风井左线盾构区间隧道采用一台盾构机从龙溪站西端头左线盾构工作井下井拼装始发，向西掘进，最后到达弗山一环立交的中央风井吊出，全长1484m。龙溪站地层由上而下依次为：见附件。盾构隧道覆土厚度约9.6m。任务分解任务二盾构机结构2学时任务三盾构始发2学时任务三盾构施工2学时任务四盾构到达2学时任务一盾构机类型2学时项目五盾构施工技术……盾构法施工过程1、在盾构法隧道起始端各修建一个工作井2、盾构在起始端工作井安装就位3、依靠盾构千斤顶将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出4、盾构在地层中沿设计轴线推进，在推进同时出土和安装衬砌管片5、及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置6、盾构进入终端工作井并被拆除工程项目的工作过程盾构机的始发盾构施工盾构机到达→→用途：安装、拆卸盾构；出碴、进料、人员进出的通道；作通风井；可用作盾构调头1、竖井形式（1）盾构始发竖井（端头井）（2）盾构接受竖井（端头井）（3）中间竖井：长大隧道，因盾构检修、隧道通风、路线中途改变方向设置的竖井。一、修建竖井2、形状：矩形、圆形、正多边形（横断面）柱形、阶梯型、锥形（纵断面）3、大小：一般在盾构两侧留0.75-0.8m空间（一）修建竖井4、盾构竖井施工方法：a、施作竖井围护方法：挡土墙围护、沉井（1）钢板桩：适用竖井深度＜15m，可打入钢板桩地层（2）钻孔灌注桩+水泥土搅拌桩（3）地下连续墙：深竖井深度H＞25m，地层范围广（4）SMW工法：适用竖井深度≤20m，对含大卵石地层不宜适用（5）沉井工法：水中开挖、对岩层不太适用4、竖井施工方法：沉井1.柱形2.阶梯形3.锥形16沉井组成刃脚井壁内隔墙井孔（取土孔）凹槽封底混凝土盖板图5.3沉井的一般构造17b)a)d)c)图5.12除土下沉示意排水下沉：人工挖土不排水下沉：机械挖土（抓土斗、吸泥机）（5）气压沉箱工法：在刃脚上方一定距离设置一道隔板（底板）的井筒称为沉箱。原理：向沉箱下部的作业室内压送气压与地下水压相当的压缩空气，阻止地下水渗入作业室，以保证开挖作业在干涸状态下进行。压气压力受限，深度受限b、竖井开挖设置竖井降水竖井基坑底部加固（注浆、搅拌桩、高压旋喷）采用边挖边支方式进行（一）修建盾构竖井C、预留封门盾构拼装室的端墙上预留盾构通过的开口，称为封门。作用：挡土、防渗；形式：现浇钢筋混凝土封门钢板桩封门预埋H型钢封门（二）盾构拼装1、设盾构始发台座：钢筋结构、钢筋混凝土结构，台上设导轨2、盾构拼装顺序；——观看视频（1）后配套拖车下井各节拖车下井顺序：从后往前拖车间由连接杆连接（2）连接桥下井（3）螺旋输送机下井（4）中盾下井（5）前盾下井（6）安装刀盘（7）主机前移（8）安装管片拼装级（9）反力及负环钢管片（传力管片）安装盾构机头和1号车架2号车架3号车架武汉长江隧道盾构机调试北京地铁5号线五号线盾构吊装入始发井场景盾构机整体吊装照片任务2能力目标任务的能力目标1、通过该项技术来检验整个施工系统的运转是否正常的能力2、检验盾构机后配套辅助系统、洞外辅助系统与盾构机的适应性的能力3、确保盾构机姿态以及隧道洞门结构位置的正确性的能力。三、盾构始发技术盾构始发：指利用反力架和负环管片，将始发基座上的盾构，由始发井推入地层，开始沿设计线路掘进的一系列作业。1、请同学们观看广州轨道交通五号线草淘盾构区间施工图片2、让学生分组讨论盾构始发在盾构施工中的地位3、教师进行总结，完成子任务一,了解盾构始发1请学生总结盾构始发内容布置总任务二：盾构始发工作内容总体方案施工录像2请学生叙述始发工艺流程盾构始发主要内容始发端头的土体加固盾构始发基座的安装盾构机下井安装及调试洞口防水密封的安装反力设施的安装负环管片的安装盾构机试运转洞门破除安装反力架、洞门密封洞门第一次凿除盾构掘进与管片安装盾尾通过洞门密封后进行注浆回填安装负环管片与盾构机负荷调试盾构机组装、空载调试安装始发基座始发端头地层加固洞门第二次凿除始发端头加固加固目的：防止拆除临时墙时的振动荷载影响，保证围岩自稳及防止地下水流失，防止地表沉降。加固方法：深层搅拌法、高压旋喷法、冷冻法加固范围：隧道衬砌轮廓线外左右两侧各3m，顶板以上3m，底板以下2.5m；加固长度按土质而定。富水地层加固长度＞盾构本体长度（刀盘+盾壳）加固后检测：钻孔取芯试验测强度，取芯试件无侧限抗压强度≥1MPa，内聚力≥0.5MPa；钻孔检测渗水量等。洞门凿除洞门凿除前，端头加固的土体须达到所设计要求的强度、渗透性、自立性后，方可开始洞口凿除工作。洞门壁混凝土采取人工用高压风镐凿除。洞门密封：目的：防止泥土或地下水从盾壳或洞门的间隙处流出，及盾尾后背衬注浆造成浆液流失。装置：帘布橡胶、扇形压板、防翻板、垫片和螺栓等1、盾构始发的内容2、盾构始发施工工艺流程安装反力架、洞门密封洞门第一次凿除盾构掘进与管片安装盾尾通过洞门密封后进行注浆回填安装负环管片与盾构机负荷调试盾构机组装、空载调试安装始发基座始发端头地层加固洞门第二次凿除训练训练1：沈阳地铁一号线第四合同段洪-重区间训练3：北京地铁四号线训练2：广州轨道交通五号线盾构区间工程项目托架密封圈洞门破除盾体组装沈阳地铁一号线第四合同段洪---重区间广州轨道交通五号线盾构区间工程项目盾构进洞前凿除封门（地下墙）广州轨道交通五号线盾构区间工程项目盾构进洞北京地铁四号线盾构进洞盾尾进洞思考：1、盾构始发时设备有哪些？2、盾构始发的辅助工法有哪些？（三）盾构掘进1、土压平衡式盾构开挖（1）原理（2）掘进控制关键：土仓压力P=工作面土压+水压（P0）地表沉降信息工作面状态P与P0关系措施下沉超过基准值工作面坍陷与失水Pmax＜P0增大P隆起超过基准值支撑压力过大，土仓内水进入地层Pmin＞P0减少P土仓压力值P土仓压力值如何保持？通过维持开挖土量与排土量的平衡实现。螺旋输送机排土量Qs=VsN掘进速度碴土量Q0=AVn0理论排土率K=Qs/Q0K=1,最佳K＜1，增大转速K＞1，降低转速碴土性质良好的流塑状态良好的粘—软稠度低的内摩擦力低的透水性。碴土改良：添加泡沫、膨润土、聚合物。（3）掘进模式敞开式——地层自稳条件好的场合局部气压式——大部分围岩稳定，仅个别富含地下水，或破碎带场合土压平衡式（EPB）——地层稳定性差、有较多地下水的软质岩层南京地铁盾构施工盾构隧道现场布置图例学生归纳观看视頻、图片动画演示思考：到现场如何操作（四）管片制作管片生产管片养生管片拼装管片制作流程模具组装——模具调校——钢筋骨架入模及预埋件安装——混凝土浇筑成型——蒸汽养护——脱模——成品检验、修补及标志——运至水池养护高精度高强度优质管片制作流程图钢筋：质保书有效、复试合格、分类堆放标识清楚预埋件：合格证齐全制作质量符合要求钢模板：无残浆、隔离剂均匀，尺寸检测合格钢筋骨架入模：钢筋笼、预埋件位置、焊接检查钢筋半成品：断料尺寸、成型检查堆放标识清楚钢筋骨架：钢筋规格、间距、焊接检查堆放标识清楚混凝土浇筑：分层布料、规范振捣、收水光洁水泥、砂、石子、外加剂：有质保书、复试合格证混凝土配合比：每天根据天气情况微调配合比混凝土搅拌控制：原材料计量、搅拌时间混凝土质量：及时测坍落度、制作试块、控制管片起吊强度混凝土养护质量：控制蒸汽养护程序及温度开模起吊强度：根据试块强度控制能否开模起吊管片开模、起吊：开模规范，起吊平稳，防止损伤管片质量检查：外观质量检查评定、管片尺寸检测管片的车间修补：配置修补剂、控制修补质量及色差管片入堆场：防止翻身及起吊时损伤，堆放整齐，标识统一管片水养：及时换水，足天养护管片出厂：所有资料齐全加盖合格章签发出厂合格证管片的堆场修补：将在养护及吊运过程中损伤的管片及时修补混凝土强度评定：进行抗渗、抗压试验，检漏试验，并进行数理统计管片现场验收：有合格证，无破损，起吊平稳，堆放整齐途中运输：控制每车运输量，防止剧烈颠簸管片拼装2、管片拼装（1）从隧道底部标准块开始，依次安装相邻块，最后安装封顶块。每装一块管片，立即将管片纵环向连接螺栓插入连接，并戴上螺帽用电动扳手紧固。（2）封顶快安装时，先径向搭接2/3管片宽度，而后纵向顶推。（3）管片安装到位后，及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，而后移开管片拼装机。拼装后成环隧道通缝拼装型式错缝拼装型式注意事项：①严格控制管片拼装的垂直度、真圆度②控制螺栓的扭矩；紧固三次（块、环、移除）③安装轴线偏差：高程偏差±50mm，平面偏差±50mm④管片错台小于3mm，管片接缝开口小于3mm，管片拼装无贯穿裂缝3、背后注浆注浆方式：后方注入式——从数环后方的管片上注入浆液即时注入式——掘进一环后即注入一环半同步注入式——注浆孔从尾封层处伸出，在推进同时进行跟踪注入同步注入式——在盾构推进过程中进行跟踪注入（从盾尾直接向尾隙注入）（四）管片拼装、壁后注浆同步注入法由安装在盾构机上的注入管直接向尾隙注入方式利用管片上的前后两个注浆空交替注入方式把管片上的注浆位置设置在管片端头上，边推进边注浆的方式注浆压力＞静水压力+土压力，取1.1-1.2倍的静止土压力注浆量：理论：V=Π/2lDG实际注浆量为理论注浆量的120%-180%（四）管片拼装、背后注浆（五）管片接缝防水1、弹性密封垫防水要求：能承受最大水压的3倍；密封垫传给密封槽接触面的应力大于设计水压力德国：氯丁橡胶4孔形密封垫日本密封垫国产密封垫形式2、接缝嵌缝防水嵌缝槽：深2cm，宽1.2cm要求：水密性好，耐腐蚀、伸缩复原性，硬化时间短、收缩小，方便施工材料：环氧类、聚硫橡胶类、尿素树脂类3、接缝注浆要求：压注材料流动性好，有膨胀性，固结无收缩（五）管片接缝防水4、螺栓孔和压浆孔防水密封圈垫：良好的伸缩性、水密性；耐老化性塑料螺栓孔套管（五）管片接缝防水盾构到达盾构到达：指盾构沿设计线路，在区间隧道贯通100m至车站的整个施工过程。思考：盾构到达工作内容及设备？安装接收基座安装洞门密封圈设备洞门处理地层加固盾构机定位及接收洞门位置复核测量盾构到达施工内容盾构到达破除洞门洞门密封的安装接收托架的安装与固定贯通后步上接收托架到达段的掘进掘进参数的调整碴土的清理掘进方向的控制洞门部分凿除洞门剩余部分凿除客——大盾构区间的到达实例广州轨道交通三号线客大盾构区间隧道采用一台盾构机从大塘站北端头右线盾构工作井下井拼装始发，向北掘进，通过扩大段矿山法隧道，继续向北掘进，在客大区间暗挖段调头后向南掘进，通过扩大段矿山法隧道，继续向南掘进，在大塘站北端头盾构工作井解体吊出，全长3016.933m。1、洞门失稳表现：土体坍塌、水土流失。处理：（1）情况轻微：边破除洞门砼，边喷素砼对土体临空面进行封闭。（2）情况严重：封闭洞门，重新加固。2、密封效果不好目的：减少土体流失方法：1、调整配合比，注浆后及早封闭，同时调整紧固钢丝绳，使帘布紧贴管片2、在洞门密封外侧向洞门内部注快凝的砂浆。3、地面沉降较大原因：土压力太大容易造成前方洞门坍塌，太小容易引起沉降量增大。方法：加大监测频率，并严密注意出土量及土压力情况、控制地面沉降。4、洞门附近管片松弛原因：盾构推力较小，洞门附近的管片环与环之间连接不紧密，容易引起管片松弛。方法：多次紧固螺栓和用槽钢纵向将管片连接整体。