地鐵盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)ppt課件

1、二二. .盾構(gòu)機(jī)選型盾構(gòu)機(jī)選型一一. .盾構(gòu)簡(jiǎn)介盾構(gòu)簡(jiǎn)介三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)四四. .附屬構(gòu)造設(shè)計(jì)附屬構(gòu)造設(shè)計(jì)五五. .盾構(gòu)隧道防水設(shè)計(jì)盾構(gòu)隧道防水設(shè)計(jì)六六. .地鐵盾構(gòu)設(shè)計(jì)重難點(diǎn)地鐵盾構(gòu)設(shè)計(jì)重難點(diǎn)一一. .盾構(gòu)簡(jiǎn)介盾構(gòu)簡(jiǎn)介 盾構(gòu)法施工的概念盾構(gòu)法施工的概念 運(yùn)用盾構(gòu)機(jī)，一邊堅(jiān)持開(kāi)挖面及圍巖穩(wěn)定，一邊進(jìn)展隧道運(yùn)用盾構(gòu)機(jī)，一邊堅(jiān)持開(kāi)挖面及圍巖穩(wěn)定，一邊進(jìn)展隧道掘進(jìn)、出渣，并在盾尾內(nèi)拼裝管片構(gòu)成襯砌，及時(shí)實(shí)施注掘進(jìn)、出渣，并在盾尾內(nèi)拼裝管片構(gòu)成襯砌，及時(shí)實(shí)施注漿，盡能夠不擾動(dòng)圍巖條件下建筑隧道的方法。漿，盡能夠不擾動(dòng)圍巖條件下建筑隧道的方法。 第一條盾構(gòu)隧道第一條盾構(gòu)隧道 1

2、8181818年，法國(guó)的布魯諾爾年，法國(guó)的布魯諾爾(M.I.Brune1)(M.I.Brune1)，最早提出了用盾，最早提出了用盾構(gòu)法建立隧道的想象，并在英國(guó)獲得了專(zhuān)利。構(gòu)法建立隧道的想象，并在英國(guó)獲得了專(zhuān)利。 18251825年，他第一次在倫敦泰晤河下開(kāi)場(chǎng)用一個(gè)斷面高年，他第一次在倫敦泰晤河下開(kāi)場(chǎng)用一個(gè)斷面高6.8m6.8m、寬寬11.4m11.4m的矩形盾構(gòu)建筑隧道。的矩形盾構(gòu)建筑隧道。 18431843年，經(jīng)過(guò)年，經(jīng)過(guò)1818年施工，完成了全長(zhǎng)年施工，完成了全長(zhǎng)458m458m的第一條盾構(gòu)法的第一條盾構(gòu)法隧道。隧道。 盾構(gòu)經(jīng)過(guò)四代開(kāi)展盾構(gòu)經(jīng)過(guò)四代開(kāi)展一一. .盾構(gòu)簡(jiǎn)介盾構(gòu)簡(jiǎn)介 18181

3、880年 敞口式手掘盾構(gòu)一一. .盾構(gòu)簡(jiǎn)介盾構(gòu)簡(jiǎn)介 18801960年 機(jī)械式盾構(gòu) 、氣壓式盾構(gòu) 一一. .盾構(gòu)簡(jiǎn)介盾構(gòu)簡(jiǎn)介 19601980年 閉胸式盾構(gòu)一一. .盾構(gòu)簡(jiǎn)介盾構(gòu)簡(jiǎn)介 1980至今 大斷面，大深度，長(zhǎng)間隔，高速化；斷面的多樣化；一一. .盾構(gòu)簡(jiǎn)介盾構(gòu)簡(jiǎn)介一一. .盾構(gòu)簡(jiǎn)介盾構(gòu)簡(jiǎn)介 盾構(gòu)優(yōu)點(diǎn)盾構(gòu)優(yōu)點(diǎn) 盾構(gòu)施工優(yōu)點(diǎn)盾構(gòu)施工優(yōu)點(diǎn) 地面作業(yè)少，隱蔽性好，因噪音、振動(dòng)引起的地面作業(yè)少，隱蔽性好，因噪音、振動(dòng)引起的環(huán)境影響小。環(huán)境影響小。 自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工速度快；自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工速度快； 因隧道襯砌屬工廠(chǎng)預(yù)制，質(zhì)量有保證；因隧道襯砌屬工廠(chǎng)預(yù)制，質(zhì)量有保證； 穿越

4、地面建筑群和地下管線(xiàn)密集的區(qū)域時(shí)，周穿越地面建筑群和地下管線(xiàn)密集的區(qū)域時(shí)，周?chē)苁┕び绊懶?；圍受施工影響小?對(duì)于地質(zhì)復(fù)雜、含水量大、圍巖脆弱的地層可對(duì)于地質(zhì)復(fù)雜、含水量大、圍巖脆弱的地層可確保施工平安；確保施工平安； 在費(fèi)用和技術(shù)難度上不受覆土深度影響。在費(fèi)用和技術(shù)難度上不受覆土深度影響。一一. .盾構(gòu)簡(jiǎn)介盾構(gòu)簡(jiǎn)介 盾構(gòu)缺陷盾構(gòu)缺陷 盾構(gòu)施工缺陷盾構(gòu)施工缺陷 一次性投入大，施工設(shè)備費(fèi)用較高；一次性投入大，施工設(shè)備費(fèi)用較高； 覆土較淺時(shí)，地表沉降較難控制；覆土較淺時(shí)，地表沉降較難控制； 用于施作小曲率半徑用于施作小曲率半徑R R20D20D隧道時(shí)掘進(jìn)較困隧道時(shí)掘進(jìn)較困難。難。一一. .盾構(gòu)簡(jiǎn)介

5、盾構(gòu)簡(jiǎn)介 盾構(gòu)組成盾構(gòu)組成 刀盤(pán)盾體后配套設(shè)備前盾 中盾 尾盾 配套臺(tái)車(chē)、管片運(yùn)輸設(shè)備、出土設(shè)備、注漿系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等。二二. .盾構(gòu)機(jī)選型盾構(gòu)機(jī)選型 盾構(gòu)機(jī)的選型及設(shè)計(jì)盾構(gòu)機(jī)的選型及設(shè)計(jì) 工程在前期預(yù)備時(shí)最重要的工程在前期預(yù)備時(shí)最重要的任務(wù)任務(wù) 盾構(gòu)機(jī)選型思索要素盾構(gòu)機(jī)選型思索要素 地層土質(zhì)條件地層土質(zhì)條件 斷面大小斷面大小 線(xiàn)路周邊環(huán)境線(xiàn)路周邊環(huán)境 排土方式排土方式 地鐵盾構(gòu)常用的機(jī)型地鐵盾構(gòu)常用的機(jī)型 泥程度衡盾構(gòu)泥程度衡盾構(gòu) 土壓平衡盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)二二. .盾構(gòu)機(jī)選型盾構(gòu)機(jī)選型泥程度衡式盾構(gòu)泥程度衡式盾構(gòu) 土壓平衡式盾構(gòu)土壓平衡式盾構(gòu) 二二. .盾構(gòu)機(jī)選型盾構(gòu)機(jī)選型 泥程度衡式盾構(gòu)泥

6、程度衡式盾構(gòu) 二二. .盾構(gòu)機(jī)選型盾構(gòu)機(jī)選型 土壓平衡式盾構(gòu)土壓平衡式盾構(gòu) 二二. .盾構(gòu)機(jī)選型盾構(gòu)機(jī)選型泥程度衡式盾構(gòu)泥程度衡式盾構(gòu) 土壓平衡式盾構(gòu)土壓平衡式盾構(gòu) 比較工程比較工程 二二. .盾構(gòu)機(jī)選型盾構(gòu)機(jī)選型 土層地質(zhì)土層地質(zhì) 粉細(xì)砂粉細(xì)砂卵石層卵石層粗砂礫層粗砂礫層中細(xì)砂礫層中細(xì)砂礫層粉細(xì)礫層粉細(xì)礫層粗砂粗砂泥砂泥砂粘土粘土地層浸透性與盾構(gòu)選型地層浸透性與盾構(gòu)選型-10泥水盾構(gòu)泥水盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)透水系數(shù)透水系數(shù)(m/s)(m/s)-1-10-1-10-2-10-3-10-4-10-5-10-6-10-7-10-8-10-9-10-10三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造

7、設(shè)計(jì)消防要求：聯(lián)絡(luò)通道設(shè)置間距，沿隧道縱向方向不大于600m三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原那么設(shè)計(jì)原那么 單管大洞方案單管大洞方案 內(nèi)徑內(nèi)徑1010米，外徑米，外徑1111米；米； 雙管小洞方案雙管小洞方案 內(nèi)徑內(nèi)徑5.45.4米，外徑米，外徑6.06.0米；米；三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 斷面方案斷面方案 管片類(lèi)型管片類(lèi)型 鋼管片鋼管片 鋼筋混凝土管片鋼筋混凝土管片三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)管片構(gòu)造管片構(gòu)造 襯砌環(huán)方式襯砌環(huán)方式 普通環(huán)普通環(huán) 左轉(zhuǎn)彎環(huán)左轉(zhuǎn)彎環(huán)+ +直線(xiàn)環(huán)直線(xiàn)環(huán)+ +右轉(zhuǎn)彎右轉(zhuǎn)彎環(huán)環(huán) 通用環(huán)通用環(huán) 一種楔形環(huán)管片的不同角一種

8、楔形環(huán)管片的不同角度的旋轉(zhuǎn)擬合線(xiàn)路度的旋轉(zhuǎn)擬合線(xiàn)路 三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)管片構(gòu)造管片構(gòu)造 管片拼裝方式管片拼裝方式 通縫拼裝通縫拼裝 拼裝難度小，襯砌空間剛度稍差。拼裝難度小，襯砌空間剛度稍差。 錯(cuò)縫拼裝錯(cuò)縫拼裝 接縫剛度分布均勻，整體性較好，接縫剛度分布均勻，整體性較好，管片精度要求高，拼裝難度較大。管片精度要求高，拼裝難度較大。三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 管片構(gòu)造管片構(gòu)造 管片接縫銜接管片接縫銜接 彎螺栓銜接彎螺栓銜接 斜螺栓銜接斜螺栓銜接 直螺栓銜接直螺栓銜接三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 管片構(gòu)造管片構(gòu)造 三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵

9、盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 管片構(gòu)造管片構(gòu)造 武漢地鐵管片武漢地鐵管片三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 襯砌內(nèi)力分析襯砌內(nèi)力分析 地層構(gòu)造法有限元法地層構(gòu)造法有限元法二維平面分析二維平面分析三維空間分析三維空間分析荷載構(gòu)造法荷載構(gòu)造法彈性均質(zhì)圓環(huán)法彈性均質(zhì)圓環(huán)法彈性鉸接圓環(huán)法彈性鉸接圓環(huán)法 日本修正慣用法日本修正慣用法 側(cè) 向 水 土 壓 力基 底 豎 向 反 力側(cè) 向 水 土 壓 力自 重垂 直 水 土 壓 力地 面 超 載側(cè) 向 水 土 壓 力基 底 豎 向 反 力側(cè) 向 水 土 壓 力自 重垂 直 水 土 壓 力地 面 超 載彈 性 鉸二維平面分析二維平面分析三維空間分析三維空間分析彈性均質(zhì)

10、圓環(huán)法彈性均質(zhì)圓環(huán)法彈性鉸接圓環(huán)法彈性鉸接圓環(huán)法三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 襯砌內(nèi)力分析襯砌內(nèi)力分析 日本修正慣用法日本修正慣用法 思索管片接頭影響，進(jìn)展剛思索管片接頭影響，進(jìn)展剛度折減后按均質(zhì)圓環(huán)進(jìn)展計(jì)度折減后按均質(zhì)圓環(huán)進(jìn)展計(jì)算；算； 地層抗力按三角形抗力思索；地層抗力按三角形抗力思索； 計(jì)算結(jié)果思索管片環(huán)間錯(cuò)縫計(jì)算結(jié)果思索管片環(huán)間錯(cuò)縫拼裝影響進(jìn)展內(nèi)力調(diào)整。拼裝影響進(jìn)展內(nèi)力調(diào)整。管片內(nèi)力管片內(nèi)力MgMg：計(jì)算的彎矩為：計(jì)算的彎矩為1+1+M M，軸力為，軸力為N N；接頭內(nèi)力接頭內(nèi)力MfMf：計(jì)算的彎矩為：計(jì)算的彎矩為1-1-M M，軸力為，軸力為N N；：彎距調(diào)整系數(shù)，普通

11、?。簭澗嗾{(diào)整系數(shù)，普通取0.30.30.50.5。三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 襯砌內(nèi)力分析襯砌內(nèi)力分析 計(jì)算結(jié)果表示計(jì)算結(jié)果表示1010/tan0/tan011)1 (tan)/(BHKBHKvepeKBcB)22/4/cot(01 RB三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 襯砌內(nèi)力分析襯砌內(nèi)力分析 土壓力計(jì)算土壓力計(jì)算土柱實(shí)際土柱實(shí)際H2DH=2DH=2D三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 變形分析變形分析 地面變形階段地面變形階段分五個(gè)階段分五個(gè)階段三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 變形分析變形分析 地面變形機(jī)理地面變形機(jī)理階段階段沉降類(lèi)型沉降類(lèi)型主

12、要原因主要原因一一初始沉降初始沉降地下水位降低地下水位降低, ,二二開(kāi)挖面前方隆陷開(kāi)挖面前方隆陷隆起隆起: :盾構(gòu)機(jī)推力過(guò)大盾構(gòu)機(jī)推力過(guò)大沉降沉降: :盾構(gòu)機(jī)推力過(guò)小出碴過(guò)量盾構(gòu)機(jī)推力過(guò)小出碴過(guò)量三三盾構(gòu)通過(guò)時(shí)地沉降盾構(gòu)通過(guò)時(shí)地沉降施工震動(dòng)擾動(dòng)施工震動(dòng)擾動(dòng), ,剪切錯(cuò)動(dòng)剪切錯(cuò)動(dòng)四四盾尾沉降盾尾沉降土體失去盾構(gòu)支撐土體失去盾構(gòu)支撐, ,管片壁后注漿不及時(shí)管片壁后注漿不及時(shí)五五固結(jié)沉降固結(jié)沉降土體后續(xù)時(shí)效變形土體后續(xù)時(shí)效變形三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 變形分析變形分析 地面變形計(jì)算地面變形計(jì)算PeckPeck公式公式數(shù)值計(jì)算數(shù)值計(jì)算有限元法、有限差分法進(jìn)展隧有限元法、有限差分法進(jìn)展

13、隧道開(kāi)挖施工過(guò)程模擬分析道開(kāi)挖施工過(guò)程模擬分析運(yùn)用于盾構(gòu)施工對(duì)周邊構(gòu)筑物運(yùn)用于盾構(gòu)施工對(duì)周邊構(gòu)筑物影響分析。影響分析。三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 變形分析變形分析 施工對(duì)周邊構(gòu)筑物影響施工對(duì)周邊構(gòu)筑物影響橋梁、民建樁根底橋梁、民建樁根底樁頂位移小于樁頂位移小于6mm6mm鐵路鐵路恣意恣意10m10m范圍內(nèi)的最大沉降差范圍內(nèi)的最大沉降差5mm5mm。鐵路兩條鋼軌間的橫向高差鐵路兩條鋼軌間的橫向高差4mm4mm地下車(chē)行、人行通道地下車(chē)行、人行通道變形控制：變形控制：-20+10mm-20+10mm敏感構(gòu)筑物敏感構(gòu)筑物相關(guān)規(guī)范的允許范圍相關(guān)規(guī)范的允許范圍地下管線(xiàn)地下管線(xiàn)相關(guān)規(guī)范的允許

14、范圍相關(guān)規(guī)范的允許范圍地鐵地鐵8號(hào)線(xiàn)穿越竹葉山高架立交橋樁號(hào)線(xiàn)穿越竹葉山高架立交橋樁地鐵地鐵8號(hào)線(xiàn)下穿友誼大道通道號(hào)線(xiàn)下穿友誼大道通道地鐵地鐵8號(hào)線(xiàn)下穿徐東平價(jià)人行通道號(hào)線(xiàn)下穿徐東平價(jià)人行通道三三. .地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)地鐵盾構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 變形分析變形分析 變形控制變形控制盾構(gòu)施工控制盾構(gòu)施工控制嚴(yán)厲控制開(kāi)挖面的出土量嚴(yán)厲控制開(kāi)挖面的出土量提高施工的速度和延續(xù)性提高施工的速度和延續(xù)性及時(shí)同步注漿及時(shí)同步注漿, ,縮短襯砌脫出盾尾的縮短襯砌脫出盾尾的暴露時(shí)間暴露時(shí)間地層改良地層改良高壓旋噴樁、攪拌樁、灌漿高壓旋噴樁、攪拌樁、灌漿隔離樁隔離樁四四. .隧道附屬構(gòu)造設(shè)計(jì)隧道附屬構(gòu)造設(shè)計(jì)四四. .附屬構(gòu)造

15、設(shè)計(jì)附屬構(gòu)造設(shè)計(jì) 任務(wù)井任務(wù)井 任務(wù)井任務(wù)井 盾構(gòu)始發(fā)盾構(gòu)始發(fā) 盾構(gòu)接受盾構(gòu)接受 盾構(gòu)調(diào)頭盾構(gòu)調(diào)頭 盾構(gòu)過(guò)站盾構(gòu)過(guò)站 站內(nèi)過(guò)站、站外過(guò)站內(nèi)過(guò)站、站外過(guò)站站四四. .附屬構(gòu)造設(shè)計(jì)附屬構(gòu)造設(shè)計(jì) 任務(wù)井任務(wù)井 洞門(mén)密封洞門(mén)密封 洞圈與盾構(gòu)外徑有一定洞圈與盾構(gòu)外徑有一定的間隙的間隙 防止盾構(gòu)出洞時(shí)及施工防止盾構(gòu)出洞時(shí)及施工期間土體及漿液從該間期間土體及漿液從該間隙中流失隙中流失 在洞圈周?chē)惭b由橡膠在洞圈周?chē)惭b由橡膠簾布、扇形壓板等組成簾布、扇形壓板等組成的密封安裝。的密封安裝。四四. .附屬構(gòu)造設(shè)計(jì)附屬構(gòu)造設(shè)計(jì) 端頭加固端頭加固 目的目的 控制地下水壓力控制地下水壓力 防止盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)由超挖而引起的

16、土砂流入。防止盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)由超挖而引起的土砂流入。 方式方式 高壓旋噴樁、攪拌樁、灌漿高壓旋噴樁、攪拌樁、灌漿 任務(wù)井任務(wù)井 四四. .附屬構(gòu)造設(shè)計(jì)附屬構(gòu)造設(shè)計(jì) 聯(lián)絡(luò)通道聯(lián)絡(luò)通道 聯(lián)絡(luò)通道設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道設(shè)置 間隔間隔 間距不大于間距不大于600 m600 m 方式方式 獨(dú)立聯(lián)絡(luò)通道獨(dú)立聯(lián)絡(luò)通道 聯(lián)絡(luò)通道與泵房合建聯(lián)絡(luò)通道與泵房合建四四. .附屬構(gòu)造設(shè)計(jì)附屬構(gòu)造設(shè)計(jì) 聯(lián)絡(luò)通道聯(lián)絡(luò)通道 特殊襯砌環(huán)特殊襯砌環(huán) 特殊鋼管片特殊鋼管片 部分撤除部分撤除 鋼筋混凝土管片鋼筋混凝土管片 部分切割部分切割 采用特殊的配筋設(shè)計(jì)采用特殊的配筋設(shè)計(jì)四四. .附屬構(gòu)造設(shè)計(jì)附屬構(gòu)造設(shè)計(jì) 聯(lián)絡(luò)通道聯(lián)絡(luò)通道 施工方法施工方法

17、礦山法施工礦山法施工 地基加固地基加固 凍結(jié)法凍結(jié)法 高壓旋噴高壓旋噴 地面注漿地面注漿五五. .盾構(gòu)隧道防水設(shè)計(jì)盾構(gòu)隧道防水設(shè)計(jì)五五. .盾構(gòu)隧道防水設(shè)計(jì)盾構(gòu)隧道防水設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原那么規(guī)范設(shè)計(jì)原那么規(guī)范 設(shè)計(jì)原那么設(shè)計(jì)原那么 以防為主，剛?cè)峤Y(jié)合，多道設(shè)防，因地制宜，以防為主，剛?cè)峤Y(jié)合，多道設(shè)防，因地制宜，綜合治理。綜合治理。 以構(gòu)造自防水為主，關(guān)鍵處置好環(huán)縱縫的防以構(gòu)造自防水為主，關(guān)鍵處置好環(huán)縱縫的防水。水。 設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)范 構(gòu)造防水等級(jí)為二級(jí)構(gòu)造防水等級(jí)為二級(jí) 五五. .盾構(gòu)隧道防水設(shè)計(jì)盾構(gòu)隧道防水設(shè)計(jì) 防水設(shè)計(jì)防水設(shè)計(jì) 管片自防水管片自防水 混凝土等級(jí)為混凝土等級(jí)為C50C50，抗?jié)B等，抗?jié)B等級(jí)級(jí)P10P10。 接縫防水接縫防水 海綿橡膠海綿橡膠 彈性密封墊彈性密封墊 嵌縫聚硫密封膠嵌縫聚硫密封膠 螺栓孔的防水螺栓孔的防水 采用遇水膨脹橡膠密封圈采