《盾构始发安全风险讲座(杭州讲义)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《盾构始发安全风险讲座(杭州讲义)（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、盾构始发 到达的风险 分析与对策 盾构始发 到达的风险 分析与对策 王晖王晖 广州轨道交通建设监理有限公司 二 七年九月 广州轨道交通建设监理有限公司 二 七年九月 一 基本概念一 基本概念 二 盾构始发 到达安全风险分析 及对策 二 盾构始发 到达安全风险分析 及对策 三 盾构始发 到达质量风险分析 与对策 三 盾构始发 到达质量风险分析 与对策 四 建议四 建议 一 基本概念一 基本概念 盾构始发的定义盾构始发的定义 是指盾构在安装竖井内或过站竖井内 自 盾构主机开始定位 刀盘向前推进贯入围岩 沿设计线路 向前掘进 直至具备拆除负环条件为止 是指盾构在安装竖井内或过站竖井内 自 盾构主机开
2、始定位 刀盘向前推进贯入围岩 沿设计线路 向前掘进 直至具备拆除负环条件为止 在盾构始发阶段 要完成盾构设备的安装与调试 始发辅 助设备的安装与定位 盾构初始定位与掘进控制 盾构导 向系统的安装与调试以及区间隧道洞口的处理 在盾构始发阶段 要完成盾构设备的安装与调试 始发辅 助设备的安装与定位 盾构初始定位与掘进控制 盾构导 向系统的安装与调试以及区间隧道洞口的处理 盾构始发是盾构施工中风险最大的环节之一 非常容易发 生工程质量和安全事故 如何对盾构始发的安全和质量风 险进行评估 并形成风险对策以付诸实施 是确保盾构始 发安全和质量的必不可少的工作 盾构始发是盾构施工中风险最大的环节之一 非常
3、容易发 生工程质量和安全事故 如何对盾构始发的安全和质量风 险进行评估 并形成风险对策以付诸实施 是确保盾构始 发安全和质量的必不可少的工作 盾构到达的定义盾构到达的定义 指盾构机到达过站竖井或拆卸井 要完成 到达前的定位测量 接收架的安装 管片连接装置的安装 和区间隧道洞口的处理等工作 指盾构机到达过站竖井或拆卸井 要完成 到达前的定位测量 接收架的安装 管片连接装置的安装 和区间隧道洞口的处理等工作 盾构机始发步骤 端头加固 安装始发基座 安装反力架 盾构机进场 盾构机组装调试 安装负环管片 洞门凿除 安装洞门密封装置 盾构机前移 盾构机始发掘进 盾构机始发步骤 端头加固 安装始发基座 安
4、装反力架 盾构机进场 盾构机组装调试 安装负环管片 洞门凿除 安装洞门密封装置 盾构机前移 盾构机始发掘进 盾构机到达步骤 盾构到达步骤 端头加固 安装接收基座 盾构机靠上围护结构 管片连接 洞门凿除 安装洞门密封装置 盾构机到达掘进 盾构到达步骤 端头加固 安装接收基座 盾构机靠上围护结构 管片连接 洞门凿除 安装洞门密封装置 盾构机到达掘进 二 盾构始发安全风险分析及对策二 盾构始发安全风险分析及对策 安全风险分析安全风险分析 1 端头加固工法的选择不合理 端头加固工法的选择不合理 洞口密封圈 加固范围 加固范围 a 化学注浆施工法 b 高压喷射搅拌施工法 c 冻结施工法 垂直钻孔 洞口密
5、封圈洞口密封圈 冻土 d 冻结施工法 水平钻孔 e 芯材拉拔施工法 f 墙壁体开挖施工法 洞口密封圈 洞口密封圈 洞口密封圈 冻土 按需要加固地基 直接开挖 墙体出发 泥水固化墙 工字钢出 发时拉拔 盾构到达实例 a 化学注浆施工法 b 高压喷射搅拌施工法 c 冻结施工法 垂直钻孔 d 冻结施工法 水平钻孔 e 墙体开挖施工法 接口部 加固范围 直接开挖墙体 按需要加固地基等 有时也同时使用竖井内隔墙 接口部 接口部 接口部 接口部 冻结土 冻结土 冻结土 端头加固目的端头加固目的 1 控制地表沉降 端头不坍塌 控制地表沉降 端头不坍塌 始发 到达前往往需要凿除洞口井壁的混凝土 割断钢筋 以满
6、足盾构顺 利进出洞 而洞口的井壁混凝土有时要达到 始发 到达前往往需要凿除洞口井壁的混凝土 割断钢筋 以满足盾构顺 利进出洞 而洞口的井壁混凝土有时要达到800mm或更厚 凿除时间 长 要避免凿除过程发生坍塌 更要避免因开挖面暴露时间过长而坍塌 或造成过大地表沉降 或更厚 凿除时间 长 要避免凿除过程发生坍塌 更要避免因开挖面暴露时间过长而坍塌 或造成过大地表沉降 2 控制水土流失控制水土流失 盾构始发进入加固体 或盾构到达穿过加固体时 在含水量较高 水平 渗透系数大的含砂层 卵石层等地层 盾构进出洞容易造成水土流失 采用泥水盾构时 泥水压力的作用也会使加固体发生水土流失 导致无 法达到泥水平
7、衡状态 如果土体不具备一定强度 很容易坍塌 盾构始发进入加固体 或盾构到达穿过加固体时 在含水量较高 水平 渗透系数大的含砂层 卵石层等地层 盾构进出洞容易造成水土流失 采用泥水盾构时 泥水压力的作用也会使加固体发生水土流失 导致无 法达到泥水平衡状态 如果土体不具备一定强度 很容易坍塌 3 重型机械作用时土体的承载力 盾构吊装或拆卸时 重型吊机往往作用在端头位置 为防止重型机械作 用在软弱土体上起吊时发生失稳 坍塌 或对已成形隧道安全造成不利 影响 对地表的软弱地层进行加固 重型机械作用时土体的承载力 盾构吊装或拆卸时 重型吊机往往作用在端头位置 为防止重型机械作 用在软弱土体上起吊时发生失
8、稳 坍塌 或对已成形隧道安全造成不利 影响 对地表的软弱地层进行加固 4 周边建 构筑物安全 周边建 构筑物安全 几种主要端头加固方法的原理及计算 几种主要端头加固方法的原理及计算 1 注浆加固 将浆液注入地层改善地基强 度和止水性 该方法对强度的改良有限 主要 是增强凝聚力 注浆材料的种类多种多样 按 浆液固结状态分类主要有填充注浆 渗透注浆 劈裂注浆 压密注浆等 按注浆管形式分为钻 杆注浆 单 双管 花管 双层管双栓塞注 浆法 注浆加固 将浆液注入地层改善地基强 度和止水性 该方法对强度的改良有限 主要 是增强凝聚力 注浆材料的种类多种多样 按 浆液固结状态分类主要有填充注浆 渗透注浆 劈
9、裂注浆 压密注浆等 按注浆管形式分为钻 杆注浆 单 双管 花管 双层管双栓塞注 浆法 盾构始发注浆加固计算模型盾构始发注浆加固计算模型 p t 改良土厚度 c 粘着力 p 侧压力 C 注浆范围 C 盾构机 2 旋喷桩 搅拌桩施工 旋喷桩 搅拌桩施工 由于采用旋喷桩 搅拌桩可以获得均质 高强度的 加固体 因此 可以通过土质和结构力学计算 确 定加固土体厚度 由于采用旋喷桩 搅拌桩可以获得均质 高强度的 加固体 因此 可以通过土质和结构力学计算 确 定加固土体厚度 C 加固体凝聚力 加固体凝聚力 R 到塑性范围外的距离 到塑性范围外的距离 H 隧道中心深度 隧道中心深度 t 土比重 土比重 ln
10、22 ln c H c R R tt 改良断面的研究 塑性领域 3 冻结施工冻结施工 冻结施工是将自然状态下不均匀的地基通过冻结变成具有 均匀力学性质的材料 分为盐水冷冻方式 间接冻结 和 液氮冷冻方式 直接冻结 冻结施工是将自然状态下不均匀的地基通过冻结变成具有 均匀力学性质的材料 分为盐水冷冻方式 间接冻结 和 液氮冷冻方式 直接冻结 盐水方式使用冷冻机将盐水冷却到 盐水方式使用冷冻机将盐水冷却到 20 40 用循环 泵将冷却的盐水输送到冻结管 冷却周围的地基 因地基 内的热量 盐水温度上升 便再次用冷冻机冷却 通过冷 冻装置使冷却的盐水在冷却管内循环 使地基冻结固化 盾构工程的冻结规模大
11、 一般广泛采用的是盐水方式 用循环 泵将冷却的盐水输送到冻结管 冷却周围的地基 因地基 内的热量 盐水温度上升 便再次用冷冻机冷却 通过冷 冻装置使冷却的盐水在冷却管内循环 使地基冻结固化 盾构工程的冻结规模大 一般广泛采用的是盐水方式 液氮冷冻方式需要油罐车从工厂运到施工现场 再通过在 冻结管中气化而使冷冻管周围地层的土壤冻结 气化后的 氮气放入大气 液氮会在大气中释放损耗 只限于冻土量 为 液氮冷冻方式需要油罐车从工厂运到施工现场 再通过在 冻结管中气化而使冷冻管周围地层的土壤冻结 气化后的 氮气放入大气 液氮会在大气中释放损耗 只限于冻土量 为150m3 以下的小规模工程 以下的小规模工
12、程 计算方法 垂直荷载按静态土压和水压考虑 冻土将端头水 土全部牢固地粘结在一起 始发端头可以当做周 边被竖井墙固定的圆板来解析计算 到达端头可 以作为被竖井固定 被盾构机支撑的梁或者水平 圆筒来计算 计算方法 垂直荷载按静态土压和水压考虑 冻土将端头水 土全部牢固地粘结在一起 始发端头可以当做周 边被竖井墙固定的圆板来解析计算 到达端头可 以作为被竖井固定 被盾构机支撑的梁或者水平 圆筒来计算 1 2 n p W p 冻土施工法计算模型 1 挡土墙 2 冻土 3 土压 4 水压 W p p n w 3 w 4 端头加固可以单独采用一种工法或多种工法相结合 的加固手段 主要取决于地质情况 地下
13、水 覆盖 层厚度 盾构机直径 盾构机型 施工环境等因素 同时考虑安全性 施工方便性 经济性 进度等 端头加固可以单独采用一种工法或多种工法相结合 的加固手段 主要取决于地质情况 地下水 覆盖 层厚度 盾构机直径 盾构机型 施工环境等因素 同时考虑安全性 施工方便性 经济性 进度等 1 搅拌桩施工工法 软土地层最常用的端头加固方法之一 通过搅拌桩 使端头土体凝聚力和内摩擦角改变 主要适用于淤 泥 粘土层和砂层 但在砂层加固效果差 须与旋 喷桩等工法配合使用 该方法受国产设备性能限制 一般在 搅拌桩施工工法 软土地层最常用的端头加固方法之一 通过搅拌桩 使端头土体凝聚力和内摩擦角改变 主要适用于淤
14、 泥 粘土层和砂层 但在砂层加固效果差 须与旋 喷桩等工法配合使用 该方法受国产设备性能限制 一般在14m深度以下 加固效果即很差 它的优点是工程造价低 易出问题 加固不连续 加固体强度偏低 掉钻头 等 深度以下 加固效果即很差 它的优点是工程造价低 易出问题 加固不连续 加固体强度偏低 掉钻头 等 南京地铁玄武门站端头加固实例 地质情况 上半断面淤泥质粉质粘 土 下半断面粘土 始发加固厚度 南京地铁玄武门站端头加固实例 地质情况 上半断面淤泥质粉质粘 土 下半断面粘土 始发加固厚度t 6m 到达加固厚度 到达加固厚度3m 为了防止角部发生涌水等事 故 在两端头施工了两根挖孔桩 回填砂浆 为了
15、防止角部发生涌水等事 故 在两端头施工了两根挖孔桩 回填砂浆 2 旋喷桩施工工法 对于砂层改良效果好 也适用于淤泥 粉土 粘土 层 但砂砾地基和粘着力大的粘土有时不能形成满 意的改良桩 施工深度在 旋喷桩施工工法 对于砂层改良效果好 也适用于淤泥 粉土 粘土 层 但砂砾地基和粘着力大的粘土有时不能形成满 意的改良桩 施工深度在40m以下时 效果较差 由于其造价偏高 施工单位往往不愿采用 但在围 护结构与加固体的间隙加固以及角部加固经常被采 用 有三种主要工法选择 单 双 三重管 以下时 效果较差 由于其造价偏高 施工单位往往不愿采用 但在围 护结构与加固体的间隙加固以及角部加固经常被采 用 有
16、三种主要工法选择 单 双 三重管 3 注浆 适用于多种地层 尤其是深度较深的砂质地层 砂 砾层 地层较好的地段或与搅拌桩等工法相结合 对于水量不大的地段进行加固止水 可进行单液和 双液注浆 同时可进行跟踪注浆 浆液种类较多 经济性和可施工性好 材料和施工方法多种多样 需根据地下水 地质 施工环境等来确定 同时要 考虑因灌浆而引起地基隆起等的处理对策 适用于多种地层 尤其是深度较深的砂质地层 砂 砾层 地层较好的地段或与搅拌桩等工法相结合 对于水量不大的地段进行加固止水 可进行单液和 双液注浆 同时可进行跟踪注浆 浆液种类较多 经济性和可施工性好 材料和施工方法多种多样 需根据地下水 地质 施工环境等来确定 同时要 考虑因灌浆而引起地基隆起等的处理对策 4 SMW soil mixing wall 水泥类悬浊液在原地层中与土体搅拌混合形成 墙体的技术 作挡土墙使用时 一般使用 水泥类悬浊液在原地层中与土体搅拌混合形成 墙体的技术 作挡土墙使用时 一般使用H型 钢芯材 桩机为三轴或五轴搅拌桩机 型 钢芯材 桩机为三轴或五轴搅拌桩机 隔孔布置 全孔布置 隔孔和全孔布置组合 适用于砂层 淤泥
