现代施工技术(12)隧道盾构法施工技术.ppt
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1、地铁隧道盾构法施工技术,明挖法矿山法新奥法盾构法沉管法,概 述城市地铁的特点地铁隧道的几种施工方法,盾构法隧道基本原理 盾构法隧道的基本原理是用一特制的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体,向前推进的同时把开挖出来的土用专门的设备将其送到地面。这个钢质组件在隧道衬砌建成前,主要起防止隧洞内土体坍塌和承受来自地层的压力、以及保证作业人员与机械设备安全的作用,这个钢质组件被称为盾构(机);盾构的另一作用是防止地下水的入侵。,土压平衡式盾构法施工概貌,盾构法施工的优缺点优点缺点,一、国内外盾构法施工技术的 发展与应用情况 二、盾构机简介 盾构机类型 盾构机的选型 盾构机的组成 三、地铁隧道盾构法施工工艺(
2、一)主要施工工艺过程(二)掘进技术,一、国内外盾构法施工技术的发展与应用情况,国外盾构法施工技术的发展,1818年英国工程师布鲁诺在蛀虫钻孔现象的启示下发明盾构机的雏形。1825年1843年完成了全长458m的第一条盾构法隧道。1874年格雷塞德较完整地提出了气压盾构法的施工工艺,并且首创了在盾尾后面的衬砌外围环形空隙中注浆的施工方法,为盾构法发展起了巨大的推动作用。,国外盾构法施工技术的发展,二十世纪初,盾构施工法已在美、英、德、苏、法等国家开始推广,并广泛应用于修建水下公路隧道、地下铁道、水工隧道及小断面市政隧道等工程。二十世纪60年代初期,英国、日本和德国先后开发了泥水加压盾构施工工艺。
3、1974年在日本首先研究开发了一台直径3.72m的土压平衡盾构,在含水砂层中修建隧道取得成功。70年代后,土压平衡盾构技术日趋完善,并得到广泛应用,成为现代化城市暗挖隧道施工的一个主要施工方法。,国内盾构法施工技术应用状况,1956年首先在东北阜新煤矿用直径2.6m的盾构机及小型混凝土预制块修建疏水巷道。上海自二十世纪60年代开始研究用盾构法修建黄浦江江底隧道及地下铁道试验段。1967年至1969年,采用直径10m的盾构机及单层钢筋混凝土管片建成了上海第一条黄浦江越江道路隧道。二十世纪80年代后期,上海地铁一号线开始应用盾构技术修建地铁隧道。上海地铁2号线、4号线、5号线、6号线等建设中大量使
4、用盾构工法,为我国的盾构施工积累了丰富的资料,奠定了我国盾构施工技术的基础。,国内盾构法施工技术应用状况,1999年,北京地铁5号线首次使用盾构法,尔后,在建的北京地铁5号线、4号线、10号线施工中,投入的盾构机达17台,盾构法施工的区间段长度约为暗挖施工区间长度的50%。南京地铁自2001年7月开始先后在南北线一期工程中的三个标段采用了盾构法施工。深圳地铁自2001年6月初开始使用盾构法,在深圳地铁一期工程的罗湖国贸等五个区间采用盾构法。,国内盾构法施工技术的发展,天津地铁二号线于2003年9月开始首次引入盾构法修建地铁区间隧道,并在三个区间采用了盾构法施工。1995年,广州地铁一号线开始使
5、用,并逐渐在二、三线中开始大量采用,且以土压平衡盾构为主。,二、盾构机 类型 选型 组成盾构机生产,盾构机根据其断面形状可分为单圆,复圆和非圆盾构。其中复圆盾构可分为双圆和三圆盾构。非圆盾构可分为椭圆形、矩形、马蹄形和半圆形盾构。盾构机根据其适用的土质及工作方式的不同主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥浆支护式、土压平衡支护式等类型。盾构机按开挖面与作业室之间隔板构造可分为全敞开式、半敞开式及密封式三种,如下图。,盾构机类型,按照盾构机隔板构造分类,目前常用的两种盾构机土压平衡式盾构机 泥水平衡式盾构机,盾构机的选型 不同支撑类型的盾构机对土体介质的适应情况不同,正确选择盾构机是
6、隧道施工成败的关键。,盾构机的选型依据 土质条件、岩性(抗压、抗拉、粒径、成层等参数)开挖面稳定(自立性能)隧道埋深、地下水 隧道的断面 环境条件(沿线建筑物、管线等情况)衬砌类型 工期 其他条件(如设计路线、线型、坡度以及 辅助工法等),盾构机的组成,盾体(前体、中体及后体三部分组成,又称切口环、支承环和盾尾)刀盘与刀具螺旋输送机推进千斤顶管片安装器注浆系统后配套拖车激光导向系统,前体(正面),土仓,搅拌棒,检修孔,前体(背面),中体(支撑环),推进千斤顶,铰接千斤顶,后体(盾尾),盾尾密封,盾尾密封原理,管片,盾尾密封1,盾尾密封2,盾尾密封3,盾尾密封油脂,注浆,盾尾密封图,单块盾尾钢丝
7、刷,焊接好的盾尾钢丝刷,刀盘与刀具,滚刀,刮刀,刀盘开口,螺旋输送机,螺旋输送机,螺旋输送机螺旋轴,管片拼装器,管片安装器,后配套拖车,盾构机制造国外厂商:德 国 海瑞克、维尔特 意大利 拉瓦特 日 本 三菱、小松公司 法 国 FCB、FMT 国内厂商:上 海 隧道股份公司、沪东造船厂、江南造船厂广州重型机器厂,造价及使用寿命:德国土压平衡盾构机造价:6000万人民币/台,使用寿命约为610km;日本产盾构机约为:4000万人民币/台,使用寿命约为46km。,三、地铁隧道盾构法施工工艺,(一)主要施工工艺过程,主要施工步骤,(1)在隧道的起始端和终端各建一个工作井;(2)盾构机在起始端工作井内
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