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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,城市地铁土压平衡盾构施工工艺,让,世,界,更,畅,通,佛山轨道交通,2,号线一期工程,TJ-3,标,中交第二公路工程局有限公司,佛山轨道交通,2,号线工程项目经理部,2016,年,1,月,城市地铁土压平衡盾构施工工艺让 世 界 更,Contents,目 录,一、工程概况,二、盾构机主要组成部分,三、盾构始发施工工艺,四、盾构掘进施工工艺,Contents目 录一、工程概况二、盾构机主要组成部分三、,一、工程概况,佛山轨道交通,2,号线一期工程(南庄广州南站)线路全长,32.3km,,共设,17,座车站,其中换乘站,7,座;地下车站,12,座;高架车站,5,座,地下区间,22.9km,高架,8.3km,,过渡段,1.1km,。,一、工程概况 佛山轨道交通2号线一期工程(南庄广州南站),本工程包含,2,站,3,区间,主要有登洲车站(,217m,)、花卉世界车站(,482m,)、登洲,湾华站区间(,2.42km),、登洲,花卉世界,仙涌段盾构区间,(3.03km),,另外包含,124,米明挖区间和,436,米,U,型槽路基,车站采用明挖法施工,区间采用盾构法施工,本标段采用4台直径,6280mm,土压平衡盾构机施工,由中交二公局三公司和铁路公司共同负责施工。,一、工程概况,本工程包含2站3区间,主要有登洲车站(217m)、花卉,二、盾构机主要组成部分,土压平衡盾构机,盾构机主机,设备桥,后配套拖车,刀盘,前盾,中盾,尾盾,主要包含:操作室、注浆罐、油泵、配电设施、电缆、空气压缩系统。(每节拖车约,1535t,),开挖土体,配置各类刀具(约,58t),含刀盘驱动(约,115t,),油缸推进系统、人仓等(约,95t,),同步注浆管理、盾尾密封刷(约,32t,),连接盾构机主机与后配套(约,11t,),二、盾构机主要组成部分盾构机主机设备桥后配套拖车刀盘前盾中盾,二、盾构机主要组成部分,二、盾构机主要组成部分,三、盾构始发施工工艺,盾构始发是盾构施工很关键、很重要的环节,盾构始发前主要工作有:端头加固、始发台定位安装、始发井底轨线布置、盾构机组装调试、反力架定位安装、洞门密封装置安装、,洞门凿除,以及施工场地布置。各项工作完成后才能进行盾构机始发掘进施工。,三、盾构始发施工工艺 盾构始发是盾构施工很关键、很重要,三、盾构始发施工工艺,1,、端头加固,端头加固平面布置图,端头加固剖面布置图,为确保盾构机能够顺利进出洞,需要对盾构始发(到达)前段土体进行加固,防止盾构机进出洞出现涌砂、涌水现象。本工程端头加固采用素砼地下连续,+,搅拌桩形式。,洞门,旋喷桩,三、盾构始发施工工艺1、端头加固端头加固平面布置图端头加固剖,三、盾构始发施工工艺,1,、端头加固,端头加固形式主要有:搅拌桩加固、旋喷桩加固、冷冻法加固,另外当地下水非常丰富的中粗砂(粉细砂)地层中,需要在端头增设降水井辅助降水的措施,确保盾构机顺利正常始发。,盾构始发(接收)前需要对端头加固效果进行检测,一般检测方法在洞门上采用水平钻孔抽芯的方式,一是检测加固土体强度;二是检测探孔内地下水情况。端头加固效果直接影响盾构始发(接收)的安全。,三、盾构始发施工工艺1、端头加固端头加固形式主要有:搅拌桩加,三、盾构始发施工工艺,2,、始发台安装定位及井底轨线布置,始发台,洞门,始发台(接收台)分钢结构和钢筋混凝土结构两种形式,钢结构始发台可重复利用,始发台定位一般要求(曲线始发除外)始发架中心线与隧道中心线重合,高程方向盾构机中心高出洞门中心,2cm,,避免盾构机在始发时出现栽头现象。始发台定位完成后必须进行固定,避免盾构机下井组装过程中发生偏移。井底轨线包含盾构行走轨线和电瓶车行走轨线,在盾构下井组装前均需要布置完成。,三、盾构始发施工工艺2、始发台安装定位及井底轨线布置始发台洞,三、盾构始发施工工艺,3,、盾构机下井组装,后配套拖车下井,:首先应将电瓶车下井,然后将各节拖车从后至前依次下井,利用电瓶车将每节拖车牵引至设计位置,并进行各拖车之间管路连接组装。,后配套拖车下井,设备桥下井:,下井前首先下一节管片小车,用于临时固定设备桥,待盾构机主机下井后开始主机与后配套设备的连接。,设备桥下井,三、盾构始发施工工艺3、盾构机下井组装后配套拖车下井:首先应,三、盾构始发施工工艺,3,、盾构机下井组装,螺旋输送机下井,:螺旋输送机下井前同样需要临时固定在管片小车上,然后将管片安装机下井,待盾构机主机下井后进行螺旋输送机的组装连接。,三、盾构始发施工工艺3、盾构机下井组装 螺旋输送机下井,三、盾构始发施工工艺,3,、盾构机下井组装,主机下井,前盾,中盾,刀盘,尾盾,三、盾构始发施工工艺3、盾构机下井组装主机下井前盾中盾刀盘尾,三、盾构始发施工工艺,3,、盾构机下井组装,盾构机下井组装:针对城市地铁,6280mm,盾构机组装,一般采用,1,台,300t,汽车吊(或,1,台履带吊)和,1,台,100t,汽车吊联合配合下井组装,在吊装盾构机主机过程中需要两台吊车配合翻转下井,下井完成后开始进行各管路连接,并进行空载调试。,三、盾构始发施工工艺3、盾构机下井组装 盾构机下井组装,三、盾构始发施工工艺,3,、盾构机下井组装,1,号台车:,操作控制室、同步注浆系统,2,号台车:,电机、液压泵站,3,号台车:,电气控制柜、各类油脂注入泵,4,号台车:,变压器、压缩空气系统,5,号台车:,电缆、冷却水卷盘等,连接桥架 盾构主机与后拖台车连接、皮带输送机,三、盾构始发施工工艺3、盾构机下井组装1号台车:操作控制室、,三、盾构始发施工工艺,4,、反力架定位安装,反力架下井组装,刀盘,前、中、尾盾,反力架,后配套拖车,连接桥,反力架是为盾构机始发掘进提供反力的装置。盾构机主机下井完成后,在主机与后配套连接之前需要进行反力架底座安装,始发架固定完成后要进行反力架底座安装,反力架位置可根据始发井长度、管片宽度及后期施做洞门进行计算确定。,三、盾构始发施工工艺4、反力架定位安装反力架下井组装刀盘前、,三、盾构始发施工工艺,4,、反力架定位安装,反力架宽度按照,0.7m,计算,始发井长度,12.7m,,后浇洞门宽度按照,0.8m,计算,,则负环管片数量确定公式为:,1.5*N+L1(,反力架宽度,)+L2(,零环管片外露宽度,0.7m)L(,始发井长度,),。,按照上述公式推算负环管片数量为,7,环,反力架距离车站底板边缘宽度为,0.8m,(即反力架支撑体系长度,0.8m,)。,反力架支撑体系需要计算强度和稳定性,盾构始发反力一般按照,1500t,计算。,三、盾构始发施工工艺4、反力架定位安装反力架宽度按照0.7m,三、盾构始发施工工艺,5,、洞门凿除,围护结构,主体结构,本工程盾构始发井为,800,厚钢筋混凝土地下连续墙,为确保盾构机能够正常始发,需要对洞门钢环范围内地下连续墙钢筋混凝土进行破除。破除采用人工破除方式,破除前必须确保盾构机调试完成,具备始发掘进条件,防止提前破除导致洞门土体坍塌等风险。,端头加固区域,三、盾构始发施工工艺5、洞门凿除围护结构主体结构 本工,三、盾构始发施工工艺,6,、洞门密封装置安装,为防止盾构始发时盾壳与洞门钢环之间出现涌水、涌砂情况,确保盾构机始发过程中能够正常建立土压,在洞门钢环外需要设置密封装置。,常见的洞门密封装置有帘布橡胶板和折页压板,洞门密封装置安装完成后可进行盾构始发掘进。,折页压板,帘布橡胶板,三、盾构始发施工工艺6、洞门密封装置安装 为防止盾构始,三、盾构始发施工工艺,7,、盾构始发负环管片拼装,负环管片,盾构机调试完成后开始安装第一环负环管片(即,-7,环管片),第一环负环管片安装位置必须准确进行定位,根据本工程设计情况,管片相邻两个螺栓夹角,36,度,管片拼装要求采用错缝拼装的方式,管片环宽,1.5,米,第一环负环管片采用标准环管片,封顶块位置安装在,1,点(,11,点)位置的单组油缸上,封顶块中心线与油缸中心线重合,保证受力均匀。管片底部与盾壳之间需要采用垫块,确保管片中心线与盾构中心线重合。,三、盾构始发施工工艺7、盾构始发负环管片拼装负环管片盾构机调,三、盾构始发施工工艺,8,、盾构机试掘进及负环管片拆除,盾构开始掘进的,90m,称为试掘进段。掘进完成,90,米后开始拆除负环管片,通过试掘进段拟达到以下目的:,实现盾构机负载调试;探索土压力、地表沉降、出土量、同步注浆量之间的关系,总结经验掘进参数,为后期快速掘进提供技术参数。,根据经验,试掘进,90,米完成后,管片与地层间摩阻力能构为盾构掘进提供反力,可拆除负环管片及反力架。并铺设双组编组列车,实现快速掘进,提高施工效率。,拆除负环管片,三、盾构始发施工工艺8、盾构机试掘进及负环管片拆除盾构开始掘,四、盾构掘进施工工艺,1,、盾构掘进施工流程,四、盾构掘进施工工艺1、盾构掘进施工流程,四、盾构掘进施工工艺,1,、盾构掘进施工流程,盾构机盾尾完全通过洞门密封装置后,开始进行同步注浆,并进入正常掘进施工阶段,盾构机掘进出土采用皮带输送机输送至电瓶车矿车内,每掘进完成,1,个循环后停止掘进,洞内开始拼装管片,电瓶车将土运输至洞外,并准备下一循环所需材料。,四、盾构掘进施工工艺1、盾构掘进施工流程 盾构机盾尾完,四、盾构掘进施工工艺,2,、盾构掘进施工流程,洞内运输编组列车,龙门吊吊装管片,砂浆拌料机,成型隧道,四、盾构掘进施工工艺2、盾构掘进施工流程洞内运输编组列车龙门,四、盾构掘进施工工艺,2,、土压平衡盾构机掘进模式,敞开式模式,土压平衡模式,加气模式,适用于地层自稳性好,地下水量少的地层,如强、中风化地层;,适用于有一定的自稳性、地下水不高的地层,如粘土、全风化岩;,适用于地层自稳性差、地下水大地层;如砂层、淤泥土层;,四、盾构掘进施工工艺2、土压平衡盾构机掘进模式敞开式模式土压,四、盾构掘进施工工艺,3,、土压力设定,盾构土压力设定非常关键,设置的基本原则为:,1,、土压力上限:在浅覆土中为控制地表沉降为目的,可采用,静止土压力,;,2,、土压力下限:可以允许有一定的沉降,但可确保掌子面的稳定,可采用,主动土压力,。,四、盾构掘进施工工艺3、土压力设定 盾构土压力设定非常,四、盾构掘进施工工艺,主动土压力计算,朗肯主动土压力(简便、应用多、库伦公式),(,1,)填土为粘性土时,(,2,)填土为无粘性土(砂土)时,式中:,h,、,、,c,、,分别为隧道埋深、土层密度、粘聚力及内摩擦角度。,四、盾构掘进施工工艺主动土压力计算朗肯主动土压力(简便、应用,四、盾构掘进施工工艺,静止土压力计算,式中:,P,0,土仓压力;,h,隧道埋深;,土的容重;,土体侧压力系数(砂性土可取,0.350.45,,粘性土,0.50.7,,也可利用经验公式:,=1-sin(,),,,为土的有效内摩擦角度,一般为,1225,度)。,土压力设定比较复杂,一般情况,土压力设定应介于静止土压力和主动土压力之间进行设定,具体应结合地表沉降情况、以及盾构机掘进参数进行设定。根据经验值,对于富水软土地层,若地层埋深,12,米,土压力可设,1.4bar,左右。,四、盾构掘进施工工艺静止土压力计算 式中:P0土仓,四、盾构掘进施工工艺,4,、出渣量控制,V=/4D2L=3.14/46.286.281.5=46.46m3,;,其中:,D,盾构机刀盘直径,(6.28m,),L,每循环掘进距离(,1.5m,),盾构隧道每环理论出碴量(实方),盾构出碴量必须严格把控,是控制地表沉降的关键,每环掘进必须严格把控出渣量。不同地区地层,松散系数不同,因此配备的矿车数量也不同。根据施工经验,在华南片区,地层松散系数较大(一般在,1.5,),需要配置,5,节矿车;而在中原片区(如郑州),松散系数较小,配置,4,节矿车即可。,四、盾构掘进施工工艺4、出渣量控制V=/4D2L=3.
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