《管樁與盾構》PPT課件.ppt

3,混凝土管樁,盾構隧道與混凝土管片,樁基礎工程,2.1 概 述,2.1.1 一般基礎類型：,1按受力特點分：,剛性；柔性；,2按構造型式分：,獨立；帶形； 筏片；交梁；,3按材料不同分：,磚基礎；毛石基礎；毛石砼基礎；鋼筋砼基礎等,2.1.2 樁基礎：,組成：樁及樁承臺 特點：承載力高、沉降量小而均勻，能承受豎向力、水平力、上拔力、振動力等，施工速度快、質量好。,2樁基礎分類：,按受力：,按工法：,錘擊沉樁 靜力壓樁 振動沉樁 水沖沉樁,灌注樁,干作業(yè)成孔 泥漿護壁成孔 套管成孔 人工挖孔 爆擴成孔,預制樁,端承樁：樁頂荷載全部由端阻力承擔. 摩擦樁：穿過并支撐在各種壓縮土層，主要依靠樁側土的摩阻力支撐垂直荷載，主要用于巖層埋置很深的地基。,2.2.1預制樁的制作、起吊、運輸、堆放：,1制作：,方形樁：250550mm,管樁：400600mm,疊澆施工4層；30% 砼C30 min0.8% 樁頂箍筋應加密，并設置鋼筋網(wǎng)片,2.2 預制樁施工,2起吊：,要求：砼強度等級75%； 吊點位置：符合設計。,3運輸和堆放：,要求：砼強度等級100%； 宜采用隨打隨運，減少二次搬運； 堆放層數(shù)4層，墊木間距同吊點位置，且上下一致。,正負彎矩相等原則,彎曲所需要的力矩，順時針為正，逆時針為負。,2.2.2 預制樁沉樁：,1錘擊沉樁：（打入樁）,是利用樁錘下落產生的沖擊能量將樁沉入土中。,打樁機具：,樁錘、樁架、動力裝置,樁錘：,落錘、蒸汽錘、柴油錘、液壓錘、振動錘。,樁架：,作用：懸吊樁錘、固定樁身、為樁錘導向。 種類：（按行走方式）滾筒式、軌道式、步履式、履帶式 高度確定：,打樁施工：,準備工作：,三通一平 材料機具 打樁試驗 確定打樁順序：4d時，,履帶式樁架,多功能樁架,打樁施工工藝：,樁架就位 吊樁就位 檢查樁垂直度 扣樁帽 打樁,打樁方法：,重錘低擊,打樁質量控制：,滿足貫入度及樁尖標高 樁位偏差在允許范圍之內,接樁：,焊接接樁、漿錨法、法蘭接樁,打樁常見問題：,樁頂、樁身破壞； 打歪； 滯樁； 浮樁。,對樁頂?shù)臎_擊能量小，動量大，樁頂不易損壞，大部分能量用于克服樁身摩擦力與樁尖阻力；落距小，打樁速度快，效率高；另外，樁身反彈小，反彈張力波產生的拉應力不致使樁身被拉壞。,2靜力壓樁：,是利用壓樁機樁架自重和配重的靜壓力，將樁逐節(jié)壓入土中。,特點：,節(jié)約鋼筋、砼，降低造價，無噪音、無振動，對周圍環(huán)境影響小。,適用范圍：,軟土地基、城市中心、建筑物密集處、精密工廠擴建等。,壓樁機械：,機械式、液壓式,施工方法：,分段壓入 L6m 硫磺膠泥接樁,3振動沉樁：,是利用振動箱的振動力將樁沉入土中。,原理：,偏心塊 力傳樁 樁傳土 土松 f 沉樁,適用范圍：,粘土、松散砂土、軟土，更適合打鋼板樁。,4水沖沉樁：,用高壓水沖刷樁尖部土壤，減小樁下沉阻力。,全液壓式靜力壓樁機壓樁示意圖,2.3 灌注樁施工,2.3.1 干作業(yè)螺旋鉆孔灌注樁：,300600mm 820m,適用范圍：地下水位較低，土質為填土層、粘性土層、粉土層、砂土層和粒徑不大的礫砂層。,施工工藝：確定成孔順序 樁機就位 成孔 鋼筋籠 澆砼 樁承臺,鉆頭的類型：錐式鉆頭、平底鉆頭、耙式鉆頭。,成孔方法：長螺旋、短螺旋（正轉鉆進、反轉提土）,2.3.2 泥漿護壁鉆孔灌注樁：,泥漿的作用：護壁、攜渣、冷卻、潤滑。,施工工藝：測定樁位 埋設護筒 樁基就位 成孔 清孔 鋼筋籠 澆砼,成孔機械：回轉鉆機、沖擊鉆、潛水鉆機。,泥漿循環(huán)：正循環(huán)、反循環(huán)。,水下澆筑砼：導管法,砼充盈系數(shù)：實際澆筑砼量與理論計算砼澆筑量之比。,2.3.3 套管成孔灌注樁：（沉管、打拔式）,成孔方法：錘擊沉管、振動沉管,適用范圍：一般粘性土、淤泥質土、砂土、人工填土地基。 稍密及中密的碎石土地基。,復打法：目的：提高樁的質量或使樁徑擴大，提高樁的承載能力。 要求：二次沉管的軸線一致； 必須在第一次灌注的砼初凝以前全部完成。 檢查方法：用吊砣檢查管內有無泥漿或滲水，并測孔深。 用測錘或浮標檢查砼的下降。,振動灌注樁的施工：單振法、復振法、反插法。,常遇問題及處理方法：,斷樁,縮頸樁,吊腳樁,樁尖進水進泥,正循環(huán)回轉鉆機成孔工藝原理圖,由空心鉆桿內部通入泥漿或高壓水，從鉆桿底部噴出，攜帶鉆下的土渣沿孔壁向上流動，由孔口將土渣帶出流入泥漿池。,反循環(huán)回轉鉆機成孔工藝,反循環(huán)工藝的泥漿上流的速度較高，能攜帶較大的土渣。,沉管灌注樁施工過程,2.3.4 人工挖孔樁：,適用范圍：土質較好、地下水位較低的粘土、亞粘土、含少量砂卵石的粘土 層等。,構造要求：8002000mm。 最大3500mm。 擴底：1.33.0d， 最大4500mm。 護壁厚度：,支護方法：,現(xiàn)澆砼、噴射砼、波紋鋼模板工具式護壁。,2.3.5 地下連續(xù)墻：,作用：,防滲、擋土、地下結構的邊墻、建筑物的基礎,特點：,適用于多種地質條件；噪聲低、振動??；剛度大、能承受較大的土壓力。,施工工藝：,挖導溝 筑導墻 分段挖土成槽 吸泥清底換漿 吊放接頭管 吊放鋼筋籠 插入砼導管 澆筑砼,地下連續(xù)墻施工過程示意圖,沉井施工主要程序示意圖,總結,23,管樁分類,品種和代號： 分為預應力（PC）和預應力高強混凝土管樁（PHC）。 規(guī)格和型號： 按外徑分為300-1000mm等； 按抗彎性或有效預應力值分為A、AB、B和C型。 有效預應力值分別為：4.0N/mm2、6.0N/mm2、8.0N/mm2、10.0N/mm2。,24,2.原材料,水泥 水泥強度等級不得低于42.5，優(yōu)先采用硅酸鹽水泥，其次普通硅酸鹽水泥，其質量要求應符合GB175-2007通用硅酸鹽水泥的規(guī)定。 水泥進廠時，應有質量保證書或產品合格證。 水泥存放應按廠家、品種、強度等級、批號分別貯存并加以標明，水泥貯存期不得超過三個月，過期或對質量有懷疑時應進行水泥質量檢驗，不合格的產品不得使用。 在水泥礦物組成上，最好C2S+C3S70%， C3A 8%，這樣，即保證混凝土的早期強度和后期強度，也限制C3A不能過大，過大消耗高效減水劑。,25,2.原材料,C3A對管樁制造工藝有諸多的影響： 1、C3A水化速度快：在水泥礦物成分中， C3A的水化速度是最快的，由于水化速度快，將會造成混凝土混合料坍落度損失大甚至造成假凝。 2、C3A水化反應需水量大，對混凝土強度不利。 3、C3A水化熱大： C3A水化熱是水泥礦物中是最大的，水化熱大容易使坍落度損失增加和離心后管樁內壁因水化熱大，前期水泥漿體凝膠收縮增大而產生內壁縱裂、龜裂。 4、C3A強度最低。 5、C3A水化物強度隨著溫度提高而迅速下降 6、大量吸附消耗減水劑： C3A是水泥礦物組成中最活潑部分，當水和減水劑加入后，減水劑首先被C3A吸附，這樣，如減水劑用量不變，必然減少硅酸鈣對減水劑的吸附量，從而降低流動度。,26,2.原材料,細骨料 宜采用天然硬質中粗砂，細度模數(shù)宜為2.33.4，其質量應符合GB/T14684建筑用砂的規(guī)定。當混凝土強度等級為C80時含泥量應小于1%，當混凝土強度等級為C60時含泥量應小于2%。 不得使用未經(jīng)淡化的海砂。若采用淡化的海砂，混凝土中的氯離子含量不得超過0.06%。 砂的有害物質含量如云母含量2%，輕物質含量1%，硫化物及硫酸鹽（折算SO3）含量1%等。,27,2.原材料,粗骨料 應采用碎石，其最大粒徑不大于25mm，且不得超過鋼筋凈距的3/4，其質量應符合GB/T14685建筑用卵石、碎石的規(guī)定。 碎石必須經(jīng)過篩洗后才能使用；當混凝土強度等級為C80時含泥量應小于0.5%，當混凝土強度等級為C60時含泥量應小于1%。 碎石的巖體抗壓強度宜大于所配混凝土強度的1.5倍。 碎石含泥量不大于1%；碎石中針、片狀顆粒含量不大于15%；碎石中軟弱顆粒含量不大于3%； 碎石中有害物質含量；硫化物和硫酸鹽(折算成SO3)含量，不宜大于1%。 碎石的顆粒級配應符合下列規(guī)定： 篩孔尺寸（mm） 25 20 10 5.0 2.5 累計篩余（%） 0 015 4070 90100 95100,28,2.原材料,石子選擇質地堅硬、級配良好表面粗糙的石灰?guī)r、輝綠巖碎石來配制生產PHC管樁混凝土。,拌和水不得含有影響水泥正常凝結和硬化的有害雜質和油質。其質量應符合JGJ63混凝土拌和用水的規(guī)定。 不得使用海水。,29,2.原材料,外加劑 符合GB8076混凝土外加劑。 生產前對減水劑進行常規(guī)和結合工藝試驗，包括：減水率、與水泥匹配性、合適摻量、混凝土和易性、粘稠性情況、混凝土坍落度損失規(guī)律； 管樁混凝土預養(yǎng)后脫模強度、蒸壓強度和標養(yǎng)28d強度。 試制數(shù)條管樁，檢查離心工藝。 常用萘系和聚羧酸鹽系減水劑。,30,2.原材料,摻合料 磨細石英砂粉 作為磨細石英砂的原材料除了要求符合GB/T14684建筑用砂中的優(yōu)質中粗砂范圍，特別要控制：含泥量0.3%，云母雜質含量1%，氯離子0.1%，硫化物及硫酸鹽（折算SO3）含量0.5%，有機雜質含量經(jīng)比色法試驗合格及不準混有其他雜物。 磨細石英砂粉的要求；磨細砂粉的比表面積43004800cm3/g；含SiO2量90%以上，燒失量0.5%。,31,2.原材料,鋼材 預應力鋼筋采用預應力混凝土用鋼棒，其質量應符合YB/T111預應力混凝土用鋼棒的規(guī)定?？估瓘姸?422.5MPa(14500 kgf/cm2)，屈服強度1275.3MPa(13000 kgf/cm2)。使用較多的規(guī)格有7.1mm、9.0mm、10.7mm。 螺旋筋采用冷拔低碳鋼絲、低碳鋼熱軋圓盤條，其質量應分別符合JGJ19冷拔鋼絲預應力混凝土構件設計與施工規(guī)程、GB/T701低碳鋼熱軋圓盤條的規(guī)定。 端部錨固鋼筋宜采用低碳鋼熱軋圓盤條或鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋，其質量應分別符合GB/T701低碳鋼熱軋圓盤條、GB/T1499鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋的規(guī)定。管樁端部錨固鋼筋設置應按照結構設計圖確定。,32,2.原材料,端頭板、鋼套箍的材質性能應符合GB/T700碳素結構鋼中Q235的規(guī)定。 鋼材進廠必須提供鋼材質保書，進廠后必須按規(guī)定進行抽樣檢驗，嚴禁使用未經(jīng)檢驗或不合格的鋼材。 鋼材必須按品種、型號、規(guī)格和產地分別堆放，并有明顯標記。,33,3.技術要求,3.1混凝土制備 3.1.1混凝土配合比 3.1.1.1預應力混凝土管樁用混凝土強度等級不得低于C60，預應力高強混凝土管樁用混凝土強度等級不得低于C80。 3.1.1.2離心混凝土配合比的設計參見JGJ55普通混凝土配合比設計規(guī)程，經(jīng)試配確定。 3.1.1.3混凝土坍落度一般控制在3cm6cm。,34,3.技術要求,3.1.2.2原材料計量允許偏差： a)水泥、摻合料1%； b)粗、細骨料2%； c)水、外加劑1%。 3.1.3混凝土攪拌 必須采用強制式攪拌機；混凝土攪拌最短時間應符合GB50204混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范的規(guī)定，混合料的攪拌應充分均勻，摻加摻合料時攪拌時間應適當延長，混凝土攪拌制度應經(jīng)試驗確定。,嚴格按照配料單及測定的砂、石含水率進行調整配料。 混凝土攪拌完畢，因設備原因或停電不能出料，當時間超過30min，則該盤混凝土不得使用；對摻加磨細摻合料的新拌混凝土，其控制時間可經(jīng)試驗后調正。 混凝土質量控制應符合GB50164混凝土質量控制標準的規(guī)定。,35,鋼筋籠焊接,36,3.技術要求,3.2鋼筋骨架制作 3.2.1預應力主筋加工 3.2.1.1主筋應清除油污，不應有局部彎曲，端面應平整，不得有飛邊，不同廠家、不同型號規(guī)格的鋼筋不得混合使用。 3.2.1.2同根管樁中鋼筋下料長度的相對差值不得大于L/5000(L為樁長，以mm計)。 3.2.1.3主筋鐓頭宜采用熱鐓工藝，鋼筋鐓頭強度不得低于該材料標準強度的90%。 3.2.1.4預應力主筋沿管樁斷面園周分布均勻配置，最小配筋率不低于0.4%，并不得少于六根。 3.2.2骨架制作,37,3.技術要求,3.2.2.1螺旋筋的直徑應根據(jù)管樁規(guī)定確定，外徑450mm及以下，螺旋筋直徑不應小于4mm；外徑500mm600mm，螺旋筋直徑不應小于5mm；外徑800mm1000mm，螺旋筋直徑不應小于6mm。鋼筋骨架螺距最大不超過110mm。距樁兩端在1000mm1500mm長度范圍內，螺距40mm60mm。 3.2.2.2鋼筋骨架采用滾焊機成型，預應力主筋和螺旋筋焊接點的強度損失不得大于該材料標準強度的5%。 3.2.2.3鋼筋骨架成型后，各部分尺寸應符合如下要求： a)預應力主筋間距偏差不得超過5mm； b)螺旋筋的螺距偏差，兩端處小于5mm，中間部份小于10mm； c)主筋中心半徑與設計標準偏差不得超過2mm。 3.2.2.4鋼筋骨架吊運時要求平直，避免變形。 3.2.2.5鋼筋骨架堆放時，嚴禁從高處拋下，并不得將骨架在地面拖拉，以免骨架變形或損壞；同時應按不同規(guī)格分別整齊堆放。,38,端頭裙板焊接,39,3.技術要求,3.3樁接頭制作 樁接頭應嚴格按照設計圖制作。鋼套箍與端頭板焊接的焊縫在內側，所有焊縫應牢固飽滿，不得帶有夾渣等焊接缺陷。 若需設置錨固筋，則錨固筋應按設計圖紙要求選用并均勻垂直分布，端頭焊縫周邊飽滿牢固。 端頭板的寬度不得小于管樁規(guī)定的壁厚； 端頭板制作要符合以下規(guī)定： a)主筋孔和螺紋孔的相對位置必須準確； b)鋼板厚度、材質與坡口必須符合設計要求。,40,3.4生產工藝流程,41,管樁生產工藝流程圖,42,鋼筋籠裝配,43,3.技術要求,3.4.1裝、合模 3.4.1.1裝模前上、下半模須清理干凈，脫模劑應涂刷均勻，張拉板、錨固板應逐個清理干凈，并在接觸部位涂上機油。 3.4.1.2張拉螺栓長度應與張拉板、錨固板的厚度相匹配，防止螺栓過長或過短；禁止使用螺紋損壞的螺栓。 3.4.1.3張拉螺栓應對稱均勻上緊，防止樁端傾斜和保證安全 3.4.1.4鋼筋骨架入模須找正，鋼套箍入模時兩端應放置平順，不得發(fā)生凹陷或翹起現(xiàn)象，做到鋼套箍與鋼模緊貼，以防漏漿。 3.4.1.5合模時應保證上、下鋼模合縫口干凈無雜物，并采取必要的防止漏漿的措施，上模要對準輕放，不要碰撞鋼套箍。,44,混凝土澆注,45,合模工序,46,3.技術要求,3.4.2布料 布料時，樁模溫度不宜超過45 布料要求均勻，宜先鋪兩端部位后鋪中間部位，保證兩端有足夠的混凝土。 布料宜采用布料機 注：布料不均勻會造成管樁樁頭少料，或者樁身厚薄不均，降低管樁抗擊打能力和承載力。,47,預應力張拉,48,3.技術要求,3.4.3張拉預應力鋼筋 張拉力應計算后確定；并宜采用應力和伸長值雙控來確保預應力。 張拉機具設備及儀表，應由專人妥善保管使用，應定期維護和校驗。 注：新購置的張拉機具投入使用前必須進行校驗。 當生產過程中發(fā)生下列情況之一時，應重新校驗張拉設備： a)張拉時，預應力鋼筋連續(xù)斷裂等異常情況； b)千斤頂漏油； c)壓力表指針不能退回零點； d)千斤頂更換壓力表。,49,離心,50,3.技術要求,3.4.4離心成型 離心成型分為四階段：低速、低中速、中速、高速。低速為新拌混凝土混合料通過鋼模的翻轉，使其恢復良好的流動性；低中速為布料階段，使新拌混凝土料均勻分布于模壁；中速是過渡階段，使之繼續(xù)均勻布料及克服離心力突增，減少內外分層，提高管樁的密實性和抗?jié)B性；高速離心為重要的密實階段。各企業(yè)具體的離心制度(轉速與時間)應根據(jù)管樁的品種、規(guī)格等經(jīng)試驗確定，以獲得最佳的密實效果。 由混凝土攪拌開始至離心完畢應在50min內完成。 離心成型中，應確保鋼模和離心機平穩(wěn)、正常運轉，不得有跳動、竄動等異常現(xiàn)象。 離心成型后，應將余漿倒盡。將管樁帶模吊入蒸養(yǎng)池，要輕吊輕放。,51,入池蒸養(yǎng),52,3.技術要求,3.4.5常壓蒸汽養(yǎng)護 蒸養(yǎng)的介質應采用飽和水蒸汽。 蒸汽養(yǎng)護分為靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段。 靜停一般控制在1h2h，升溫速度一般控制在20/h25/h，恒溫溫度一般控制在885，使混凝土達到規(guī)定脫模強度；降溫需緩慢進行。 注：對摻加摻合料的管樁的養(yǎng)護制度在試驗基礎上另行調正。 蒸汽養(yǎng)護制度應根據(jù)管樁品種、規(guī)格、原材料、不同季節(jié)等經(jīng)試驗確定。 池(坑)內上下溫度要一致。養(yǎng)護坑較深時宜采用蒸汽定向循環(huán)養(yǎng)護工藝。 ,53,管樁脫模,54,入蒸壓釜,2.1預制砼樁的制作、起吊、運輸與堆放有哪些基本要求？ 2.2樁錘有哪些類型？工程中如何選擇錘重？ 2.3簡述打樁方法與質量控制標準。 2.4預制樁的沉樁方法有哪些？ 2.5泥漿護壁鉆孔灌注樁的泥漿有何作用？泥漿循環(huán)有哪兩種 方式，其效果如何？ 2.6套管成孔灌注樁的施工流程如何？復打法應注意哪些問題？,1名詞解釋：, 最后貫入度： 重錘低擊： 復打法： 砼充盈系數(shù)：,最后貫入度是指錘擊沉樁施工中，最后10擊內樁的平均入土深度。 重錘低擊：指選用較重的錘，以較低的落距錘擊沉樁。 復打法：即在同一樁孔內進行兩次單打。目的是為了提高樁的質量或使樁 徑增大，提高樁的承載能力。 砼充盈系數(shù)：指灌注樁施工時，砼實際澆筑量與理論計算澆筑量的比值。,2單項選擇：,3填空題： 1泥漿護壁鉆孔灌注樁成孔施工時，泥漿的作用是：（ ）。 2鋼筋砼預制樁的打樁順序一般有：（ ）、（ ） 、（ ）。 3樁錘重量可按那幾個因素來選擇：（ ）、（ ）、（ ）。 4預制打入樁垂直度偏差應控制在（ ）以內。 5入土深度控制對摩擦樁應以（ ）為主，以（ ）作為參考。 端承樁應以（ ）為主。 6鉆孔灌注樁鉆孔時的泥漿循環(huán)工藝有（ ）兩種，其中（ ） 工藝的泥漿上流速度高，攜土能力大。 7打入樁施工時，當樁間距（ ）時，一定要確定合理的打樁順序。 8若按施工方法分，預制樁可劃分為（ ）、（ ）、 （ ）、（ ）。,3填空題： 1泥漿護壁鉆孔灌注樁成孔施工時，泥漿的作用是：（ ）。 2鋼筋砼預制樁的打樁順序一般有：（ ）、（ ） 、（ ）。 3樁錘重量可按那幾個因素來選擇：（ ）、（ ）、（ ）。 4預制打入樁垂直度偏差應控制在（ ）以內。 5入土深度控制對摩擦樁應以（ ）為主，以（ ）作為參考。 端承樁應以（ ）為主。 6鉆孔灌注樁鉆孔時的泥漿循環(huán)工藝有（ ）兩種，其中（ ）工藝的泥漿上流速度高，攜土能力大。 7打入樁施工時，當樁間距（ ）時，一定要確定合理的打樁順序。 8若按施工方法分，預制樁可劃分為（ ）、（ ）、 （ ）、（ ）。,9預制樁吊點設計的原則是：（ ）。 10樁架的作用是（ ）、（ ）、（ ）。 11預制樁接樁的方法有：（ ）、（ ）、（ ）。 12打入樁施工時，宜采用的打樁方法：（ ）。 13套管成孔灌注樁施工時，為提高樁的質量，提高樁的承載力，經(jīng)常采 用（ ）。 14水下澆筑砼經(jīng)常采用的方法是（ ）。 15砼預制樁應在砼達到設計強度的（ ）后方可起吊，達到設計強度 的100%后方可（ ）和（ ）。 16沉管灌注樁施工時，常遇問題有：（ ）、（ ）、（ ） （ ）。,9預制樁吊點設計的原則是：（ ）。 10樁架的作用是（ ）、（ ）、（ ）。 11預制樁接樁的方法有：（ ）、（ ）、（ ）。 12打入樁施工時，宜采用的打樁方法：（ ）。 13套管成孔灌注樁施工時，為提高樁的質量，提高樁的承載力，經(jīng)常采 用（ ）。 14水下澆筑砼經(jīng)常采用的方法是（ ）。 15砼預制樁應在砼達到設計強度的（ ）后方可起吊，達到設計強度 的100%后方可（ ）和（ ）。 16沉管灌注樁施工時，常遇問題有：（ ）、（ ）、（ ） （ ）。,盾構隧道施工及混凝土管片,1、場地作業(yè)少，隱蔽性好，因噪音、振動引起的環(huán)境影響?。?2、不受覆土深淺的影響，適宜于建造覆土深的隧道； 3、穿越河、海底時不影響航道，不受氣候的影響；,盾構法施工的優(yōu)、缺點,4、穿越地面建筑群和地下管線區(qū)時不受影響； 5、自動化程度高、勞動強度低、施工速度較快。,1、施工設備費用較高； 2、覆土淺時地表沉降難控制； 3、小曲率半徑隧道掘進較難。,施工程序,7、接收井洞口土體加固,8、盾構進入接收井，并運出地面,豎 井,始發(fā)工作井: 滿足盾構掘進機安裝和出洞 接收井：滿足盾構拆卸或轉場吊裝移位 施工方法: 沉井法、地下連續(xù)墻圍護、鋼板樁圍護,外封門形式 內封門形式 特殊封門（井內外封門） SMW工法施工洞口封門 地下連續(xù)墻施工洞口封門 鉆孔灌注樁施工洞口封門,常見洞門結構,2、內封門措施 進洞的封門一般采用內封門的技術較為妥當（見圖）。封門可用型鋼組合其有豎封門及橫封門兩種形式。,1、出洞 封門一般采用鋼板樁，常用槽鋼組合，封門的實施有兩種方法：其一是在沉井下沉施工時將封門安裝在洞口，然后與沉井一起下沉到位，另一種方法是待沉井下沉到位后再緊貼井外壁打入封門板樁。（見圖）,3、井內外封門形成（見圖） 當工程埋深深，井外是砂性土滲透系數(shù)大、地下水位高，要平衡地下水壓力較為困難，則可采用井內外封門形式作為出、進洞技術措施。,井內外封門示意圖,4、用SMW工法作洞口封門（見圖） 當工程工作井用圍護開挖施工工藝時，可在工作井出、進洞口處用SMW工法作結構施工圍護，出進洞施工時當掘進設備靠出SMW樁拔除樁內H型鋼，利用掘進設備刀盤切削SMW的水泥土逐漸完成出、進洞施工。,五、盾構施工出、進洞技術穩(wěn)定正面土體技術,SMW封門示意圖,一、盾構盾構選型,各工程在前期準備工作時最重要的是做本工程所用盾構的選型及設計，而盾構選型必須根據(jù)工程所穿越的地層土質條件進行，選中的盾構性能必須解決三個技術問題： 1、支 護：用什么方法支護正面土體，在盾構推進施工中不 產生正面土體的流失，保持平衡。 2、開挖掘進：采用什么方法開挖正面土體； 3、排 土：開挖下來的土渣如何迅速的排除使正面土倉內土 渣排除速度與開挖速度相符。,二、盾構推進施工,盾構推進是采用盾構法建造隧道三大主要工序的第一道工序。盾構借助于設在其支承環(huán)上千斤頂?shù)捻斄Γ蚯巴七M，直至行進一定距離，使盾尾內形成一個能容納管片寬度的空間，使隧道建造在這一空間內。 盾構軸線的控制是盾構推進施工的一項關鍵技術，怎樣控制盾構能在已定空間軸線的允許偏差范圍內是必須掌握的技術，在實際施工中盾構推進軸線控制不可能是理想的狀況，軸線控制不佳狀況除地質不均勻引起的正面阻力不均勻及隧道的平面和豎曲線要求外，往往是產生于人為因素，這是指施工不精心及對軸線控制操作技術水平不夠兩個原因，而后者占多數(shù)。 為了提高操作技術業(yè)務，對控制軸線的技術關鍵所在，影響盾構推進軸線的因素，處理施工中控制軸線的技術措施有深一層的認識，我們結合以往施工實踐經(jīng)驗，對怎樣控制好盾構的推進軸線，從控制的原理、方法、操作以及有關的計算作一一敘述。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,1、控制盾構推進軸線的目的 盾構推進軸線的質量基本確定了管片軸線位置，也就決定了隧道竣工軸線的質量。為此可以認為只有控制好盾構的推進軸線位置，才能保證將隧道管片拼裝在理想的位置上，來達到隧道竣工軸線偏值差在允許的范圍內。這就是控制盾構推進軸線的目的，也就是保證隧道竣工軸線質量的手段。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,2、影響盾構軸線控制的原因 （1）地層土體對盾構產生的偏向 盾構在地層下向前推進過程中將受到盾構切口貫入土層的阻力、盾構正面阻力、盾構四周土體與盾構殼體間的摩阻力，盾構自重與下臥土層的摩阻力等組成。 上述阻力，由于收到地層土質變化、隧道埋深變化、地面建筑物等因素，形成阻力不均勻的作用于盾構正面及四周，從而導致盾構推進時偏向。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,圖21,（2）盾構制作誤差造成盾構推進軸線的偏向 以圓形斷面盾構其應是中心對稱的結構，這對軸線控制時極為有利的形式，但由于加工誤差使其成為不正圓的外型，則將對盾構產生偏向。 （3）已拼裝成環(huán)的隧道對盾構推進軸線產生的影響： 管片成環(huán)后與盾尾是不同心的，這樣兩者之間沿園周的間隙大小不一，又由于管片軸線與盾構軸線在施工中是不一致的，形成了管片與盾殼局部處有接觸現(xiàn)象，產生了摩阻力，這一阻力顯然會影響盾構的推進軸線。 成環(huán)管片的整體性能同樣影響到盾構軸線的控制效果。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,3、盾構軸線控制的原理 盾構推進的過程，是盾構軸線控制的過程，即阻礙盾構前進的外力F外和盾構千斤頂合力F推（見圖22）。是一對方向相反，不作用于一直線上的力，形成一個力偶，起到控制盾構軸線的目的。所以說盾構推進的過程就是尋找F外作用位置的過程，選擇最理想的e 來控制盾構推進軸線。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,圖22,4、盾構推進軸線的控制方法 (1)、盾構推力大小及合理作用位置的調整 1）盾構縱坡控制 盾構縱坡控制不單是調整盾構高程位置，還可以調正盾構和已成環(huán)管片之間頂部和下部間隙，以減少盾構對圓環(huán)的徑向卡壓及下一環(huán)管片拼裝的困難。 縱坡控制應根據(jù)盾構現(xiàn)狀情況以及盾構與圓環(huán)管片間的相對位置，采用不同方法來達到最佳效果。 a、穩(wěn)坡法 這種方法盾構推進中對地層擾動最小，是最佳控制方法。（圖23）,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,圖 23,b、變坡法 盾構推進前應先觀察盾構與管片上下的間隙情況，遇盾構上部已卡管片時則可采用先抬后壓的縱坡控制（如圖24）所示，反之可用（如圖25）所示的先壓后抬的方法來控制。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,當盾構與管片之間四周間隙較均勻時，可采用縱坡逐變的方法（如圖26）所示。 由于操作人員的技術水平，對盾構的性能不熟，以及施工人員思想不集中等原因，往往發(fā)生在一環(huán)距離的推進過程中，多次進行縱坡起伏的調正，（如圖27）。 這是施工中最忌的方法，因為這種極不平穩(wěn)的控制盾構推進軸線，對地層將產生最大的擾動，對地面建筑物危害很大，特別是當?shù)貙邮艿酱髷_動時，后期變形要有一個較長的時間，且變形量亦較大。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,圖26,圖 27,2)左右兩腰對稱千斤頂伸出長度差值的控制 盾構平面軸線的控制其含意及方法與縱坡控制相同，而不同的其一是控制對象，即盾構運動的軌跡方向不同，而兩個軌跡面是兩個相互垂直的面，另一點是表示形式不同，一般平面是采用比較容易的左右兩腰千斤頂伸出長度差值來表示，也有用平面夾角表示（盾構軸線與隧道軸線間的水平夾角）。 具體操作時同樣可以采用縱坡控制的方法，通常稱為穩(wěn)定法及晃動法兩種，晃動法有可視管片與左右兩側間隙采用先左后右或先右后左兩個形式。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,（2）盾構推進阻力大小及合力作用位置的調整 上面所講述的用盾構自身前進動力千斤頂來控制盾構推進軸線，是主動、積極的技術措施。當用千斤頂難以控制軸線時，可采用調整作用于盾構上的阻力大小及其合力的位置。 對盾構阻力大小及合力作用位置調整，效果顯著，但受到盾構型式的限制。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,（3）、選擇合理壓漿位置，改善糾偏條件 利用壓漿的壓力調正管片與盾構兩者相對位置的關系，改善盾構的糾偏條件。（圖28） 所示A點處管片與盾構已卡，則可以采用本措施進行盾構糾偏，促使管片與盾構兩者位置從（圖28）的情況轉變?yōu)椋▓D29）所示的狀態(tài)。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,圖28,圖29,（4）、已拼裝成環(huán)管片環(huán)面質量控制 這里指的環(huán)面質量是環(huán)面與隧道軸線的垂直度，因為只有在良好的垂直度，使盾構與管片之間自由度最大，沒有兩者卡碰現(xiàn)象，才能達到盾構自若糾偏。 1）上、下超前測定及楔子計算（圖210） 2）左、右超前測定計算及糾偏楔子計算 左、右超前的測定需由測量專業(yè)人員，但由于受到施工條件的限制，也不能經(jīng)常性的作測定，而左右超前又是影響盾構軸線在平面偏向時的糾偏量，為此向讀者介紹通過盾構現(xiàn)狀位置測量報表及丈量左右對稱千斤頂伸出長度來換算管片環(huán)面的左、右超前值，這兩項工作是每施工一環(huán)都必須測定與丈量的。施工人員掌握了這一換算方法，則可以及時了解管片環(huán)面左、右超前的情況，以達到能及時糾正管片環(huán)面，對盾構軸線平面誤差的控制是極為有利的。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,圖 210,（5）、盾構推進軸線控制時應注意的一些問題 盾構法施工要控制好軸線，關鍵的是怎樣正確運用這些措施及技術，下面對各盾構軸線控制的共性講述一些應了解的要點和操作時應注意的問題。 1）盾構推一環(huán)的糾偏幅度應以小到大最后到小的規(guī)律控制。 由于開始推進時管片埋入盾尾內的深度為最長，這就使盾構與管片之間相對位置調節(jié)量是處于最小的狀態(tài)，過量的糾偏將會導致危機管片安全的現(xiàn)象，故而這時推進糾偏量應控制合理，而隨推進距離的增加，管片脫出盾尾量增多，就改善了盾構與管片之間相對位置的調節(jié)條件，則糾偏量也可隨之加大。但當一環(huán)推進快結束時，為了保證下一環(huán)管片拼裝便利與質量，這時糾偏量也應相應減少，使盾構位置處于理想的位置。這控制盾構軸線的規(guī)律盾構操作人員必須做到正確運用、掌握。以往施工經(jīng)驗可知這三個階段的劃分，一般為每環(huán)推進距離各1/3范圍最佳。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,2）盾構現(xiàn)狀位置測量報表的分析 盾構推進一般是一項無明顯方向標志的施工，而是當每推進一環(huán)距離后，由測量測得盾構現(xiàn)狀位置，從而來鑒定在推進中所采用的糾偏方法，技術措施成效如何，這糾偏效果是通過對盾構測量報表的分析作結論的，并從中得知成敗原因，對下一環(huán)推進起重要的指導作用。 分析報表另一個目的是控制好拼裝機中心的軸線偏離值，使管片拼裝于正確位置，保證隧道的連貫軸線的質量。 3）盾構軸線控制糾偏必須要按“及時、連續(xù)”的原則。 4）當施工時產生有過大偏差時，其糾偏應做到合理，使盾構糾偏軸 線和順，有利于施工及隧道的使用要求。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,5、結束語 控制好盾構推進軸線是建造優(yōu)質隧道的手段，目的是使每環(huán)管片能拼裝于理想的位置上，使連接形成的隧道軸線為最佳狀態(tài)，從而滿足隧道建造后使用上的需要。,二、盾構推進施工盾構推進軸線的控制,隧道襯砌分類,按襯砌材料分: 1.鑄鐵管片 2.鋼管片 3.鋼筋混凝土管片 4.復合管片,三、管片拼裝,圓形隧道管片拼裝圖：,鋼筋混凝土管片制作,管片鋼筋籠制作,高精度管片鋼模,高精度鋼筋 混凝土管片,管片堆放及 防水條、襯墊,管片試拼裝,隧道拼裝作業(yè),三、管片拼裝,三、管片拼裝,圖 31,三、管片拼裝,圖32,圖33,1、成環(huán)形式 (1)徑向插入成環(huán)（圖31） （2)縱向插入成環(huán)（圖32） （3）縱向半插入成環(huán)（圖33）,圖34,2、前后環(huán)縱縫相對關系 （1）通縫拼裝前后環(huán)縱縫對齊的一種拼法，其特點（圖34） 1）整條隧道整體性差因各環(huán)之間僅有縱向螺栓連接圓環(huán)，管片間無牽連。 2）圓環(huán)變形大，由于縱向螺栓孔徑間隙產生管片位置的變動，使圓環(huán)變形量大。 3）環(huán)面平整度差。由于環(huán)縫壓密量不一而引起，并使誤差累計 4）由于環(huán)面累計誤差存在造成環(huán)向螺栓難穿。 5）圓環(huán)二塊管片結縫質量差，易產生喇叭、轉角、內弧面不平及管片相對旋轉等。,三、管片拼裝拼裝方法,（2）錯縫拼裝前后環(huán)縱縫錯 有1/2 或 1/3管片弧長的二種，其特點：（圖35） 1）整條隧道整體性強，縱向變形少； 2）每塊管片受到其前環(huán)、后環(huán)與本環(huán)六塊管片的限制，所以圓環(huán)變形??； 3) 對拼裝的質量要求高，不然將影響下環(huán)管片拼裝精度； 4) 環(huán)面產生的不平整量不產生累計，而是產生下一環(huán)騎縫管片的斷裂。,三、管片拼裝,圖35,3、已成環(huán)管片與盾構軸線控制的關系 盾構軸線控制的基本方法是組合一個有利于盾構軸線控制的糾偏力偶，但在具體施工中還存在這個糾偏力偶的效果大小的技術問題，要使力偶的糾偏方向能使其正確發(fā)揮技術，而控制成環(huán)管片的環(huán)面質量是確保及提高糾偏效果的關鍵因素。 這里指的環(huán)面質量是環(huán)面與隧道軸線的垂直度。因為只有在良好的垂直度時盾構與管片之間的自由度最大，沒有兩者卡碰現(xiàn)象，才能達到盾構自若糾偏的條件。而兩者的關系是盾構推進軸線對管片的成環(huán)位置起到主導作用，但管片位置的好壞將直接影響盾構推進軸線的控制，也就是說盾構推進軸線決定了管片成環(huán)軸線位置，而管片拼裝后軸線及環(huán)面與軸線垂直度限制了盾構推進軸線的質量。,三、管片拼裝拼裝方法,四、壓 漿,1、填充由于盾構與隧道之間的空隙。 2、控制地表變形。 3、穩(wěn)定隧道、控制隧道縱向變形及橫向位移量。 4、改善隧道圓環(huán)的受力狀態(tài)。 5、增加隧道施工縫的防水性能。 6、合理選擇壓漿位置，可輔助盾構推進軸線的控制。,四、壓漿壓漿作用,1、凝結時間要符合推進施工的要求，主要是保護盾尾的密封裝置不因由于二者凝結而拉壞密封的鋼絲刷。 2、具有一定的抗壓強度，要求略大于隧道埋深處地層壓力即可。 3、漿體的工作度要適合壓漿工藝的要求，即漿體的和易性要好，不 易沉淀，不易離析。 4、漿體凝結后的收縮率要小。 5、漿體拌制要方便。 6、材料的來源要廣，價格要低。,四、壓漿對壓漿材料的要求,1、同步注漿：壓漿要與盾構推進速度同步，即做到建筑空隙一形成立即壓入等量的漿 體填充其空隙，壓漿出口在盾尾處。 2、二次壓漿：作為對地表后期沉降控制的手段，這是從地表觀測數(shù)據(jù)沉降有擴大發(fā)展 位置處的管片壓漿孔壓出，通常稱為補壓漿。 3、壓漿量及壓漿壓力的控制 壓漿量：一般是理論建筑孔隙的130250，具體量是按地表變形觀察數(shù)據(jù) 作調整，壓漿壓力略大于地層壓力，這壓力是指壓漿管路最終出口處，總 之壓漿要做到及時地用一定壓力，把足夠符合要求的漿體壓入建筑空隙。,四、壓漿壓漿方法,五、盾構施工出、進洞技術,盾構出洞,盾構進洞,一般預先建造好盾構工作井，然后安裝、調試和試運轉盾構，并將其準確地擱置在符合設計軸線的基座上，向地層內沿設計軸線掘進施工； 盾構達終點時，準確測定位置，調整姿態(tài)，進入預先建造安裝好的接收井內的基座上。 出、進洞工序是盾構法建造隧道的關鍵工序，直接影響施工成敗。 出、進洞技術須根據(jù)地層土質、水文、環(huán)境條件和環(huán)境保護要求的等級制定。,五、盾構施工出、進洞技術,1、出、進洞時洞門外土體涌入井內 洞口封門拆除后，井外土體不能自立，井內洞圈的密封裝置還起不到阻擋洞外的土體，所以洞口外土體隨之進入井內，造成地面沉陷，影響附近地下管線和地面建筑物安全使用，嚴重的造成井下無法施工。產生這種情況主要時洞口土體加固不良，沒能達到施工要求的標準。,2、洞口周圈涌泥水 在盾構全部通過工作井洞圈或已經(jīng)脫出洞圈時，井外泥水不斷從洞圈與盾構機或隧道之間的間隙涌入井內，應及時處理以防地面沉陷，和洞口處已建造好的隧道或管道產生過量沉降。,五、盾構施工出、進洞技術事故現(xiàn)象和原因,3、盾構出工作井洞口時上抬或下沉 盾構出工作井洞口后，失去了基座的支撐，如在施工中對正面平衡壓力值的設定和控制不當，是極易產生盾構的上抬和下沉。這將使剛建成的隧道偏離設計軸線，甚至無法正常施工。,4、盾構出洞施工時管片產生碎裂、環(huán)面不平、內外張角嚴重，縱 縫喇叭大，管片環(huán)向旋轉等不良現(xiàn)象。 盾構出洞姿態(tài)會影響管片拼裝的難易度和拼裝后圓環(huán)的質量，而后座設置后的質量會影響盾構姿態(tài)的控制，后座環(huán)面是否在一個平面，這個面是否與設計軸線垂直，所以可以認為后座是隧道施工的基準。,五、盾構施工出、進洞技術事故現(xiàn)象和原因,5、其它出現(xiàn)過的事故例舉如下： 1）正面有障礙 2）工作井洞口尺寸大小 3）盾構的基座定位方向不正確，這是基座平面位置，縱坡精度，高程標準等偏離超過設計標準和施工要求 4）基座的剛度或強度不足，施工時在荷載作用下產生過量的變形和破壞。 5）后座系統(tǒng)強度不足，剛度不夠，后盾支撐產生變形或后盾管片損壞，影響出洞施工正常進行及軸線控制。 6）洞圈內有障礙物，造成出洞困難，而接收基座的高程偏高，形成盾構進洞 而上不了接收井內的基座上。,五、盾構施工出、進洞技術事故現(xiàn)象和原因,盾構機出洞施工技術主要是二項內容： 其一是建立推進施工的良好后盾系統(tǒng)，后盾不但要穩(wěn)固牢靠，同時必須要有一個準確的后座支承面和適應施工時的垂直與井下水平兩個運輸轉折通道口，使其組成一個盾構施工的后盾支承體系； 其次是確保洞口處土體在施工機械未靠上前的穩(wěn)定，達到保護洞口附近地面和地下構筑物不使其產生不良的影響，并使盾構順利切入土體支護正面土體，從而進入正常施工狀態(tài)。 進洞施工要使盾構順利擱置在基座上，無論出洞還是進洞施工還必須解決洞口建筑空隙的密封技術。,五、盾構施工出、進洞技術關鍵點,出、進洞施工首先要解決的是施工時洞口處土體不產生流失和坍塌，這就是要有一個有效的技術措施，在選定用什么技術做到確保洞口暴露后土體面的穩(wěn)定必須從以下幾個方面考慮。 （一）洞口條件狀況調查 1、工作井的構造狀況 2、水文地質狀況的調查 3、工程埋深和洞口直徑大小 4、工作井洞口附近地面環(huán)境 5、工作井洞口井壁的平面現(xiàn)狀 6、施工設備的性能 對上述各情況的調查分析，應認真、全面，然后制定合理可靠的技術措施，才能做到有備無患。,五、盾構施工出、進洞技術穩(wěn)定正面土體技術,（二）對洞門外土體進行加固或穩(wěn)定處理 洞口外土體能穩(wěn)定自立相當時間，可大膽拆除封門盾構即可出洞或進洞，但在施工時應事先對土體加固處理后的實際性能檢測，確認加固后土體確定能達到施工所規(guī)定要求方可拆洞門封門。 當前常用的土體穩(wěn)定技術有下述幾種： 1、降水：可有效的疏干砂性土中的地下水提高該層土的密實度，但不能大幅度提高土體的強度。如洞口敞開