《盾构法施工》ppt课件

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1、第六章盾构法施工§6.1概述§6.2盾构机的分类与选型§6.3盾构机的构造和工作原理§6.4盾构法施工工艺§6.1概述1、盾构法定义盾构法隧道施工是利用盾构机在软岩和土体中进行隧道掘进，同时完成隧道永久衬砌铺设的一种施工工法。至2020年，我国将完成6000公里各类隧道的建设，年均290公里，其中不少是长、大、宽隧道，且很多工程均首选盾构法。■上世纪60年代，上海隧道股份设计制造中国第一台网格式盾构，用于上海打浦路隧道建设；■上世纪90年代初，自行开发了我国第一台土压平衡盾构，研制水平已接近当时的国际水平。■40多年来，自行设计制造了不同类

2、型的盾构机60余台■中国当前面临巨大的市场需求和良好的发展契机.上海§6.1概述§6.1概述2、盾构发展史1963年上海隧道工程公司研制了1台直径4.2m的手掘式盾构；1965年上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的2台直径5.8m的网格挤压型盾构掘进机；1987年上海隧道股份研制成功了我国第一台φ4.35m加泥式土压平衡盾构掘进机；1990年引进法国FCB公司φ6.34m土压平衡盾构掘进机；1996年上海延安东路隧道南线工程1300m圆形主隧道采用从日本引进的φ11.22m泥水加压平衡盾构掘进机施工。§6.1概述3盾构法施工的优缺点优点

3、：对地面干扰小，施工速度快，机械自动化程度高。缺点：施工设备费用高；当覆土较浅时，地表沉降较难控制；盾构法隧道衬砌和接缝渗漏水，隧道后期沉降过大。■盾构设计的两种主流思想理念：1、日本的设计思想——主要根据工程需要来进行选型设计，考虑的是设备的经济性；代表有日本三菱、IHI公司等2、欧美的设计思想——主要考虑设备的高可靠性、高效率，代表有美国罗伯特、德国海瑞克公司等。二者量化比较，日本的盾构主要部件运行4000小时无故障，欧美的盾构机主要部件运行10000小时无故障。既要追求产品的高可靠性和适用性,又要达到产品的可维护性及长寿命。设计原则先

4、行号盾构日本产盾构德国产盾构0.00.51.01.52.0§6.2盾构机的分类与选型1盾构机的分类§6.2盾构机的分类与选型§6.2盾构机的分类与选型§6.2盾构机的分类与选型泥水平衡式盾构：在密封舱内通入泥水（泥浆）以平衡盾构前方水土压力。§6.2盾构机的分类与选型土压平衡式盾构：利用刀盘切削下来的土充满整个密封舱，并保持一定压力来平衡开挖面的土压力。§6.2盾构机的分类与选型2盾构选型盾构机选型的关键在于地质与环境保护条件、工程规模、经济性。1）在地下水位低的地区，应优先考虑半机械式盾构；2)在地下水位高的软土地区泥水平衡式盾构施工引起

5、的沉降可控制在10mm以内；土压平衡式盾构施工引起的沉降可控制在20mm以内。§6.2盾构机的分类与选型泥水加压盾构地质适应性条件：A在以砂性土为主的沉积层中；B在不需要做泥水分离的工程中；C在水头高度很高（如大于50m）的江川和海峡水底下施工时；D在某些对地表沉降要求高的地段。§6.2盾构机的分类与选型土压平衡盾构地质适应性条件A在软弱的冲积土层中；B在砾石层或砂土层中，需掺入适当的泥浆；C当工作面水压PW≤0.4MPa的软土地区。§6.3盾构机的构造和工作原理1基本构造盾构掘进机由盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统四大部分组成。盾构

6、壳体：切口环、支承环、盾尾推进系统：盾构千斤顶和液压设备拼装系统：衬砌拼装器（举重臂）出土系统：有轨、无轨或管道运输§6.3盾构机的构造和工作原理2盾构工作基本原理在盾壳的掩护下，切削刀盘可以安全地开挖地层，一次掘进相当于装配式衬砌一环的宽度。尾部可以装配与之管片，迅速拼装成隧道永久衬砌，并将衬砌与土层之间用水泥砂浆填实，防止周围地层的变形。盾构推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶，用千斤顶顶在拼成的衬砌环上使它推进到已挖好的空洞内，然后缩回活塞杆，为下一环衬砌拼装创造条件。重复上述过程，不断开挖，不断拼装，并不断推进，完成隧道施工。§6.3盾

7、构机的构造和工作原理3盾构推力的计算1)盾构外表面与四周地层摩阻力F1；2）盾尾内壳与衬砌结构之间的摩阻力F2；3）开挖面正面阻力F3；4）盾构切口部分刃口切入土层阻力F4§6.3盾构机的构造和工作原理3盾构推力的计算1)盾构外表面与四周地层摩阻力F1F1=μ1(2(Pv+Ph)*L*D+W)μ1为土与钢壳摩擦系数，一般取0.4Pv为盾构中心标高垂直土压力；Ph为盾构中心标高水平主动土压力；L为盾构全长；D为盾构外径；W为盾构总重；2）盾尾内壳与衬砌结构之间的摩阻力F2；§6.3盾构机的构造和工作原理3盾构推力的计算2）盾尾内壳与衬砌结构之

8、间的摩阻力F2F2=n*μ2*WSn为盾尾包裹管片环数，一般为3环；μ2为衬砌结构与盾尾之间的摩擦系数，一般年取0.5；WS为单环衬砌管片重量；§6.3盾构机的构造和工作原理3）