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1、陕西铁路工程职业技术学院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o项目简介o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。o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
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u1、在盾构法隧道起始端各修建一个工作井u2、盾构在起始端工作井安装就位u3、依靠盾构千斤顶将盾构从起始工作井的 墙壁开孔处推出u4、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u5、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u6、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机的始发盾构施工盾构施工盾构机到达盾构机到达o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）
3、 （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u2、形状：u矩形、圆形、正多边形（横断面）u柱形、阶梯型、锥形（纵断面）u3、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：oa、施作竖井围护o方法：挡土墙围护、沉井u（1）钢板桩：适用竖井深度15m，可 打入钢板桩地层u（2）钻孔灌注桩+水泥土搅拌桩u（3）地下连续墙：深竖井深度H25m ，地层范围广u（4）SMW工法：适用竖井深度20m ，对含大卵石地层不宜适用o（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u1.
4、柱形 2.阶梯形 3.锥形16 n 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17 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）o（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。o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。o压气压力受限，深度受限ob、竖井开挖o设置竖井降水o竖井基坑底部加固（注浆、搅拌桩、高压旋 喷）o采用边挖边支方式进行（一）修建盾构竖井oC、预留封门o盾构拼
5、装室的端墙上预留盾构通过的开口， 称为封门。o作用：挡土、防渗；o形式：o现浇钢筋混凝土封门o钢板桩封门o预埋H型钢封门（二）盾构拼装o1、设盾构始发台座：钢筋结构、钢筋混凝土 结构，台上设导轨o2、盾构拼装顺序；观看视频o（1）后配套拖车下井o各节拖车下井顺序：从后往前o拖车间由连接杆连接o（2）连接桥下井o（3）螺旋输送机下井u（4）中盾下井u（5）前盾下井u（6）安装刀盘u（7）主机前移u（8）安装管片拼装级u（9）反力及负环钢管片（传力管片）安装盾构机头和盾构机头和1 1号车架号车架2 2 号号 车车 架架3 3号车架号车架武汉长江隧道盾构机调试武汉长江隧道盾构机调试北京地铁5号线五号
6、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o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
7、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 破除始发端头加固u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。u加固方法：深层搅拌法、高压旋喷法、冷冻法u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 。u富水地层加固长度盾构本体长度（刀盘+盾壳）u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
8、0.5MPa；u钻孔检测渗水量等。洞门凿除o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 。o洞门壁混凝土采取人工用高压风镐凿除。o洞门密封：o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
9、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u思考：u1、盾构始发时设备有哪些？u2、盾构始发的辅助工法有哪些 ？（三）盾构掘进o1、土压平衡式盾构开挖o（1）原理o（2）掘进控制o关键：o土仓压力P=工作面土压+水压（P0）地表沉降信 息工作面状态态 P与P0关系措施下沉超过过基 准值值工作面坍陷 与失水PmaxP0增大P隆起超过过基 准值值支撑压压力 过过大，土 仓仓内水进进 入地层层PminP0减少P土仓压力值P土仓压力值l如何保持？l通过维持开挖土量与排土量的平衡实现。l螺旋输送机排土量Qs=VsNl掘进速度碴土量Q0=AVn0l理论排土率K=Qs/Q
10、0lK=1,最佳lK1，增大转速lK1，降低转速碴土性质u良好的流塑状态u良好的粘软稠度u低的内摩擦力u低的透水性。u碴土改良：添加泡沫、膨润土、聚合物。（3）掘进模式u敞开式地层自稳条件好的场合u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u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学生归纳观看视頻、图片动画动画 演示演示思考：到现思考：到现 场如何操作场如何操作（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
11、度高强度优质管片制作流程高精度高强度优质管片制作流程 图图钢筋： 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
12、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o2、管片拼
13、装o（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 。o（2）封顶快安装时，先径向搭接2/3管片宽度， 而后纵向顶推。o（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通缝拼装型式错缝拼装型式错缝拼装型式o注意事项：o严格控制管片拼装的垂直度、真圆度o控制螺栓的扭矩；紧固三次（块、环、移 除）o安装轴线偏差：高程偏差50mm，平面 偏差50mmo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u3、背后注浆u注浆方式：u后方注入式从
14、数环后方的管片上注入 浆液u即时注入式掘进一环后即注入一环u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u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o同步注入法o由安装在盾构机上的注入管直接向尾隙注入方式o利用管片上的前后两个注浆空交替注入方式o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o注浆压力静水压力+土压力，取1.1-1.2倍的静止土 压力o注浆量：o理论：V=/2lDGo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o1、弹性密封垫防水o要求：能承受最大水压的3倍；密封垫传给
15、 密封槽接触面的应力大于设计水压力o德国：氯丁橡胶4孔形密封垫o日本密封垫o国产密封垫形式o2、接缝嵌缝防水o嵌缝槽：深2cm，宽1.2cmo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o材料：环氧类、聚硫橡胶类、尿素树脂类o3、接缝注浆o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o4、螺栓孔和压浆孔防水o密封圈垫：良好的伸缩性、水密性；耐老化 性o塑料螺栓孔套管（五）管片接缝防水盾构到达o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。o思考：o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
16、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，
