案例－砂卵石地層盾構(gòu)隧道關(guān)鍵施工技術(shù)孔恒學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1案例案例(n l)砂卵石地層盾構(gòu)隧道關(guān)鍵施工砂卵石地層盾構(gòu)隧道關(guān)鍵施工技術(shù)孔恒技術(shù)孔恒第一頁，共23頁。2 2）隧道埋深淺，一般）隧道埋深淺，一般6m6m左右，地層穩(wěn)定性控制困難。左右，地層穩(wěn)定性控制困難。3 3）曲線段掘進(jìn)頻繁，有）曲線段掘進(jìn)頻繁，有9 9段曲線，掘進(jìn)姿態(tài)及施工難度大。段曲線，掘進(jìn)姿態(tài)及施工難度大。4 4）3 3次穿越干線鐵路，次穿越干線鐵路，4 4次穿越城市主道路，增加了施工風(fēng)險(xiǎn)性。次穿越城市主道路，增加了施工風(fēng)險(xiǎn)性。5 5）地表現(xiàn)況環(huán)境復(fù)雜，需多次穿越地面建（構(gòu)）筑物和地下管線，地表沉降控制要求高。）地表現(xiàn)況環(huán)境復(fù)雜，需多次穿越地面建（構(gòu)）筑物和地下管線，地表沉降

2、控制要求高。 2 2 工程的技術(shù)難點(diǎn)工程的技術(shù)難點(diǎn)1 1）工作面的穩(wěn)定性控制問題）工作面的穩(wěn)定性控制問題(wnt)(wnt)；2 2）刀具磨損問題）刀具磨損問題(wnt)(wnt)；3 3）盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整問題）盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整問題(wnt)(wnt)；4 4）土體塑流化改造問題）土體塑流化改造問題(wnt)(wnt)；5 5）建（構(gòu)）筑物的沉降控制與保護(hù)問題）建（構(gòu)）筑物的沉降控制與保護(hù)問題(wnt)(wnt)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)第1頁/共23頁第二頁，共23頁。3.64m 盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第2頁/共23頁第三頁，共23頁。3.33m 盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第3頁/共23頁第四頁，共23頁。市政集

3、團(tuán) forANSYS交通大學(xué)二、砂卵石地層盾構(gòu)開挖面的穩(wěn)定性控制原理二、砂卵石地層盾構(gòu)開挖面的穩(wěn)定性控制原理1 1）力學(xué)特點(diǎn)與表現(xiàn)）力學(xué)特點(diǎn)與表現(xiàn)(bioxin)(bioxin)粘結(jié)力粘結(jié)力c=0c=0，孔隙比大，含砂率小于，孔隙比大，含砂率小于2020，開挖擾，開挖擾動(dòng)范圍大，易坍塌，沉降難以控制。動(dòng)范圍大，易坍塌，沉降難以控制。盾 構(gòu) 機(jī)切 削 刀 盤擾擾 動(dòng)動(dòng) 范范 圍圍 擴(kuò)擴(kuò) 大大 狀狀 況況砂卵石砂卵石(lunsh)地層開挖狀況地層開挖狀況第4頁/共23頁第五頁，共23頁。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)輕、中亞粘土重亞砂土、輕亞粘土卵石、圓礫石卵石、圓礫石隧道塌落區(qū)松動(dòng)區(qū)塌落區(qū)松

4、動(dòng)區(qū)無水砂卵石地層盾構(gòu)開挖面的失穩(wěn)模式無水砂卵石地層盾構(gòu)開挖面的失穩(wěn)模式(msh) (msh) 全斷面無水砂卵石地層全斷面無水砂卵石地層 第5頁/共23頁第六頁，共23頁。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)輕、中亞粘土重亞砂土、輕亞粘土卵石、圓礫石隧道塌落區(qū)松動(dòng)區(qū)塌落區(qū)松動(dòng)區(qū)細(xì)砂、中砂無水砂卵石無水砂卵石(lunsh)(lunsh)地層盾構(gòu)開挖面的失穩(wěn)模式地層盾構(gòu)開挖面的失穩(wěn)模式 部分?jǐn)嗝鏌o水砂卵石部分?jǐn)嗝鏌o水砂卵石(lunsh)(lunsh)地層地層 第6頁/共23頁第七頁，共23頁。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)盾構(gòu)機(jī)切削刀盤擾動(dòng)范圍減小加泥、加泡沫改善層卵礫石傳力效果改善砂卵石地層盾

5、構(gòu)開挖砂卵石地層盾構(gòu)開挖(ki w)面的穩(wěn)定機(jī)理面的穩(wěn)定機(jī)理1）薄膜效應(yīng)(xioyng)。點(diǎn)到面；2）拱效應(yīng)(xioyng)。刀盤的水平推力以及土倉內(nèi)的豎向抗力的作用；3）盾構(gòu)的推進(jìn)速度，利于應(yīng)力的及時(shí)轉(zhuǎn)嫁；4）粘結(jié)力和摩擦角增大。加泥、加泡沫對開挖加泥、加泡沫對開挖(ki w)面土體的改善面土體的改善第7頁/共23頁第八頁，共23頁。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué) 自主研究開發(fā)了加泥、加泡沫自主研究開發(fā)了加泥、加泡沫(pom)(pom)工藝、設(shè)備和工藝、設(shè)備和控制技術(shù)，并使刀具磨耗壽命提高控制技術(shù)，并使刀具磨耗壽命提高1 1倍。倍。研究開發(fā)研究開發(fā)(kif)(kif)的加泥式土壓平衡盾構(gòu)

6、機(jī)泡沫系統(tǒng)的加泥式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)泡沫系統(tǒng)第8頁/共23頁第九頁，共23頁。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)泡沫試驗(yàn)在刀盤的攪拌作用下迅速滲透到地層中，將砂層的砂礫顆粒泡沫試驗(yàn)在刀盤的攪拌作用下迅速滲透到地層中，將砂層的砂礫顆粒(kl)(kl)包裹起來，降低了土體的密實(shí)度，改善了土體的塑流性。包裹起來，降低了土體的密實(shí)度，改善了土體的塑流性。 第9頁/共23頁第十頁，共23頁。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)序號(hào)序號(hào)參數(shù)參數(shù)單獨(dú)加泥單獨(dú)加泥混合使用混合使用備注備注1 1刀盤油壓刀盤油壓(Mpa)(Mpa)11118 810102 2推力（推力（t t）8008005005006506503

7、3螺旋輸送機(jī)油壓螺旋輸送機(jī)油壓(Mpa)(Mpa)995 57 74 4加泥量加泥量(L)(L)35003500150015005 5加泡沫量加泡沫量(L)(L)0 02525原液原液6 6地表沉降地表沉降(mm)(mm)10105 510107 7刀盤磨損情況刀盤磨損情況較重較重較輕較輕開挖后觀察開挖后觀察8 8刀盤抱死發(fā)生頻率刀盤抱死發(fā)生頻率較多較多極少極少第10頁/共23頁第十一頁，共23頁。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)第11頁/共23頁第十二頁，共23頁。管 片管 片f1f5rf4f5f2CBf3qf5pf3AABBf2pqB -B截 面A -A截 面C -C截 面模擬隧道開挖盾

8、尾空隙襯砌管片盾構(gòu)數(shù)學(xué)解析盾構(gòu)數(shù)學(xué)解析(ji x)模型模型盾構(gòu)數(shù)值模擬盾構(gòu)數(shù)值模擬(mn)模型模型盾構(gòu)間隙參數(shù)確定模型盾構(gòu)間隙參數(shù)確定模型第12頁/共23頁第十三頁，共23頁。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)第13頁/共23頁第十四頁，共23頁。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)第14頁/共23頁第十五頁，共23頁。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)-30-25-20-15-10-505500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700沉 降 量 （ m m ）環(huán)一般(ybn)地段過渡地段過鐵路地段-30-25-20-15-10-505-20-100102

9、03040沉 降 量 （ m m ）與 掌 子 面 間 距 （ d）第15頁/共23頁第十六頁，共23頁。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)- 7- 6- 5- 4- 3- 2- 10- 6- 4- 202埋 深 （ m ）豎 向 位 移（ m m ）第16頁/共23頁第十七頁，共23頁。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)- 2 0- 1 6- 1 2- 8- 40- 0 . 500 . 511 . 522 . 5位 移（ m m ）埋 深 （ m ）為盾構(gòu)的超前影響15m、為盾構(gòu)掌子面通過時(shí)、盾尾脫出(tu ch)后、穩(wěn)定時(shí) 第17頁/共23頁第十八頁，共23頁。核心關(guān)鍵技術(shù)；市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)第18頁/共23頁第十九頁，共23頁。機(jī)與圍巖相互作用關(guān)系、加泥、加