盾構(gòu)機的出發(fā)與到達PPT總結(jié)(159頁)

1、盾構(gòu)機的出發(fā)與到達Copenhagen Metro盾構(gòu)機出發(fā)、到達也可叫作出洞、進洞，也有叫作進洞、出洞前言盾構(gòu)機的出發(fā)與到達乃盾構(gòu)法隧道施工的重要環(huán)節(jié)。順利的出發(fā)和安全地到達可以認為是工程成功的一半。盾構(gòu)機出發(fā)與到達過程中充滿風(fēng)險，各種事故頻現(xiàn)，可占盾構(gòu)法隧道施工中事故概率的半數(shù)以上。國內(nèi)外的業(yè)界有著相當(dāng)豐富的經(jīng)驗與教訓(xùn)，本文擬借以對此題試作簡要論述。囿于水平，不當(dāng)之處在所難免，請原諒。上海地鐵08年盾構(gòu)施工數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 隨著城市地鐵的發(fā)展，盾構(gòu)進出洞施工的風(fēng)險日益突出！一、研究現(xiàn)狀1.盾構(gòu)法應(yīng)用現(xiàn)狀 常見的事故洞口涌水,涌泥，乃至坍塌。地表下陷，坍塌。 高雄捷運橘線LUO04隧道 時間：19

2、93年5月29日22：30 地點：大勇路大仁路路口 工況：上行盾構(gòu)進洞施工 影響情況：洞圈滲漏造成地面沉陷，影響范圍約4050m，深度約1.5m，且臨近房屋出現(xiàn)傾斜。引 言 時間：2008年6月25日13:40 地點：四平路溧陽路路口 工況：下行線盾構(gòu)進洞施工 影響情況：洞圈翻板發(fā)生滲水漏砂，造成附近地面局部沉降。 引 言上海地鐵10號線5.1標工程 時間：2008年7月21日18：50 地點：陜西南路南昌路路口 工況：下行線盾構(gòu)進洞施工 影響情況：凍結(jié)解凍過程中造成地面出現(xiàn)一直徑2m、深約5m的陷洞。 引 言上海地鐵10號線7標工程南京地鐵2號線TA-04標工程中和村站元通站區(qū)間隧道 引 言

3、 時間： 2007年11月20日 地點：元通路車站南端頭井 工況：盾構(gòu)進洞施工 影響情況：造成地面塌陷，隧道破損。 南京地鐵二號線元通站洞口圍巖的土力學(xué)當(dāng)洞門打開，等待盾構(gòu)機出發(fā)或進入的瞬間，鏡面（開挖面）是否穩(wěn)定，是否滲、湧水乃決定安全與否之關(guān)鍵因素。鏡面的穩(wěn)定與否取決于圍巖或人為加固后巖土的強度和滲透性等指標。滲透性差的粘土的穩(wěn)定性取決于粘土的Cu值、洞口直徑和暴露時間。加固體有不同的計算理論。 國內(nèi)外針對盾構(gòu)進出洞土體加固的設(shè)計理論和方法主要分三種，在對盾構(gòu)進出洞穩(wěn)定性判斷方面多以開挖面穩(wěn)定性理論為依據(jù)。 板塊強度分析設(shè)計理論 彈塑性靜力學(xué)理論 粘性土滑移失穩(wěn)理論 洞口土體加固理論 Ks

4、為安全系數(shù)P 封門中心處的水土壓力合力D 封門直徑 加固土體的極限抗拉強度h 加固體厚度 板塊強度分析設(shè)計理論3 洞口土體加固理論判別方法一：通過室內(nèi)實驗獲得加固土體的抗拉強度曲線，可確定對應(yīng)的封門中心處的水土壓力合力可通過布置測點獲得，這樣計算可得盾構(gòu)進!出洞時實際的安全系數(shù)大小，作為盾構(gòu)進出洞安全性等級的判別依據(jù)之一。根據(jù)彈塑性靜力學(xué)理論，可將加固土體視為厚度為h的周邊自由支撐的彈性圓板（圖），在外側(cè)水土壓力作用下，板中心處的最大彎曲應(yīng)力，支座處的最大剪力，可按照彈性力學(xué)原理求得。彈性理論 計算模型 彈塑性靜力學(xué)理論 最大彎曲應(yīng)力和最大剪應(yīng)力的計算安全系數(shù) 加固體泊松比 P 外側(cè)水土壓力

5、彈塑性靜力學(xué)理論判別方法二：通過室內(nèi)實驗獲得加固土體的抗拉強度曲線，可確定對應(yīng)的和泊松比；外側(cè)水土壓力合力可通過布置測點獲得，這樣計算可得盾構(gòu)進出洞時實際的安全系數(shù)和值，取二者最小值作為盾構(gòu)進出洞安全性等級的判別依據(jù)之二?；剖Х€(wěn)理論計算模型 對于粘性土加固土體穩(wěn)定性可采用如圖所示模式進行計算 加固土體在地面荷載P和上部土體作用下可能沿某滑動面向洞內(nèi)整體滑動，假定滑動面以端墻開洞外頂點為圓心，開洞直徑為半徑的圓弧面。引起的下滑力矩為： 上覆土體自重引起的下滑力矩 滑移圓環(huán)線內(nèi)土體的下滑力矩 土體產(chǎn)生的抵抗下滑力矩為： 土體改良以前的抵抗力矩 土體改良以后增加的抵抗力矩 加固土體的抗滑移安全系數(shù)

6、為 粘性土滑移失穩(wěn)理論洞門構(gòu)造當(dāng)采用沉井、沉箱或大開挖方法建造盾構(gòu)出發(fā)及到達井時，通常采用便于拆裝的鋼結(jié)構(gòu)洞門。當(dāng)采用先做圍護結(jié)構(gòu)，再用明挖法建造工作井時，一般均在內(nèi)襯結(jié)構(gòu)上留出門洞，出發(fā)，到達時鑿開圍護結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)洞門鋼結(jié)構(gòu)洞門可視情況采用豎向或橫向排列的各種結(jié)構(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)洞門拆除方便，并可重復(fù)使用。圍護結(jié)構(gòu)作為洞門結(jié)構(gòu)當(dāng)今普遍將地聯(lián)墻、鉆孔灌注樁、SMW工法樁等圍護結(jié)構(gòu)用作為洞門結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)機出發(fā)或到達時需破除。采用玻璃纖維代替地聯(lián)墻或鉆孔灌注樁中的鋼筋，則可用盾構(gòu)機直接破墻乃一新工法。當(dāng)處置不當(dāng)時可能帶來不少麻煩。盾構(gòu)機切割玻璃纖維加筋地聯(lián)墻碳纖維地聯(lián)墻環(huán)狀封閉鎖眼注漿洞口加固加固之目的：止

7、水、增加強度。加固方法：深層攪拌、旋噴、降水、垂直凍結(jié)、水平凍結(jié)、無鋼筋鉆孔樁、無鋼筋地聯(lián)墻、SMW、TAM工法等。在目前常用的加固技術(shù)出現(xiàn)之前，降水和氣壓法系傳統(tǒng)的辦法，前者處理地下水而后者起正面支護作用。TAM工法則二者兼有。深攪和旋噴亦兼有降水和加固的作用。當(dāng)前加固方法越來越多，固然是好事，但往往因片面追求安全以至多種辦法同時使用。形成疊床架屋，既費錢又費時，固然有其安全的一面，但是否過頭，值得思量。用何種加固方法、應(yīng)有科學(xué)的依據(jù)，針對工程地質(zhì)、水文地質(zhì)，對診下藥，切忌盲目跟風(fēng)、盲目追求所謂的安全可靠。國內(nèi)外的無數(shù)工程實例揭示：出發(fā)口加固厚度略大于洞口直徑即可，到達口略大于洞口半徑足矣，

8、前提是盾構(gòu)機到達洞口后再開門。加固的目的僅在阻止盾構(gòu)外殼與洞圈之間的漏水漏泥。因工期而需在盾構(gòu)到達前就開門時，按出發(fā)口處理。上海市軌道交通11號線10標工程 地點：隆德路站北端頭井盾構(gòu)出洞加固 地質(zhì)：-3a粘質(zhì)粉土、-3b砂質(zhì)粉土、淤泥質(zhì)粘土。 選擇依據(jù)：場地條件好。 加固范圍：盾構(gòu)出洞厚度為6m，盾構(gòu)斷面位置加固范圍為左右各3m，上下各3m。 實施效果：加固質(zhì)量良好，盾構(gòu)順利出洞?，F(xiàn)隧道已經(jīng)貫通。深層攪拌樁法攪拌樁加固區(qū)域出洞6米3米3米盾構(gòu)機到達8m 時間：2008年7月21日18：50 地點：陜西南路南昌路路口 工況：下行線盾構(gòu)進洞施工 影響情況：凍結(jié)解凍過程中造成地面出現(xiàn)一直徑2m、深

9、約5m的陷洞。 引 言上海地鐵10號線7標工程特殊的盾構(gòu)機到達模式盾構(gòu)法與沉管法隧道連接處通常在水下。采用盾構(gòu)機進入沉管隧道預(yù)留的特殊接收口。香港地鐵荃灣線在維多利亞海峽下首開此法的先河。最近在土耳其的伊勢坦波爾海峽下，用同樣方式建成地鐵區(qū)間隧道。洞口密封裝置 洞口直徑必須大于盾構(gòu)外徑，更大于管片外徑，因而存在著一定的環(huán)狀間隙。若盾構(gòu)軸線與洞口中心有偏差時、間隙會更大。當(dāng)洞口圍巖存在水土入侵的可能性時，須設(shè)洞口密封裝置。密封裝置有簡有繁，有襪套、箱體、筒體等。盾構(gòu)機出發(fā)與到達時的裝置略有不同。泥水盾構(gòu)機出發(fā)時的裝置，因需及時為開挖面建立泥水壓力而有更高的要求。當(dāng)前以箱體式居多。襪套式洞口密封裝

10、置止水箱體襪套 襪套是盾構(gòu)出洞常用的止水裝置，止水箱體是在襪套基礎(chǔ)上的加強裝置，多用在對洞圈滲漏要求更高的工況，如泥水盾構(gòu)出洞。襪套止水箱體三、常見風(fēng)險及防治3 止水裝置 Singapore洞口密封箱體式洞口密封裝置止水箱體襪套 襪套是盾構(gòu)出洞常用的止水裝置，止水箱體是在襪套基礎(chǔ)上的加強裝置，多用在對洞圈滲漏要求更高的工況，如泥水盾構(gòu)出洞。襪套止水箱體三、常見風(fēng)險及防治3 止水裝置 Copenhagen MetroTBM LaunchSEAL RING逐步拆除地連墻回填加泡沫混凝土筒體式洞口密封裝置無洞口密封奘置特殊方法井內(nèi)墊土,不開挖,土中到達與出發(fā).井內(nèi)灌水,水中到達.井內(nèi)灌貧混凝土,在其

11、中到達與出發(fā).無工作井.無反力架.安全閘門、安全套筒。中間對接.盾構(gòu)穿越未開挖豎井 工程實例：上海軌交9號線3標回灌水土（水）中進洞法三、常見風(fēng)險及防治1 地基處理 Emergency Shafts3 emergency shafts (Diameter 31 m, depth 40 m)Achthoven, Bent and N11中間對接當(dāng)隧道過長、單向施工過于困難時，采用二臺盾構(gòu)對向推進，中間對接，往往是選項。英吉利海峽隧道長達50公里，首開中間對接的先河。東京灣海底公路隧道緊隨其后，首次實施盾構(gòu)頭頭相接。日本有多處中間對接工程實例，大多采用凍結(jié)法，亦有采用套接法。在我國，獅子洋鐵路隧道

12、首次實施中間對接。二則罕見事故1. 南京地鐵二號線元通站盾構(gòu)到達時，洞口下方涌砂，導(dǎo)致盾構(gòu)下陷、帶動盾尾內(nèi)拼好的管片跟著下陷，并因縱向螺絲環(huán)環(huán)相連而產(chǎn)生多米諾骨牌效應(yīng)，累及后續(xù)的既成隧道下陷，長達百米。2. 杭州地鐵一號城站站盾構(gòu)到達時，盾構(gòu)機已進入11米長的水平凍結(jié)加固區(qū)，凍結(jié)區(qū)外地面塌陷。廣東省基礎(chǔ)工程公司 南京地鐵二號線元通站與隧道接合處，當(dāng)盾構(gòu)掘進到到達井處（洞門端頭墻已鑿除），突然出現(xiàn)涌砂，半小時內(nèi)就引起了地面較大沉降，由于隧道里與地面通信不連通，搶險工作滯后，涌沙持續(xù)加大，出現(xiàn)管片嚴重錯臺，最大處達15cm，隨后造成盾構(gòu)機和管片脫開，涌沙涌泥十分嚴重，最后整臺盾構(gòu)機被埋在隧道里，地

13、面出現(xiàn)大面積塌方，塌方坑的長度約100多米，寬約4050米。最深處有5米左右。南京地鐵二號線元通站廣東省基礎(chǔ)工程公司南京地鐵盾構(gòu)施工安全事故實例報告廣東省基礎(chǔ)工程公司南京地鐵盾構(gòu)施卜工安全事故實例報告地層富有承壓水，水壓力大到達端地質(zhì)全斷面粉細砂層南京地鐵2號線中和村站元通站區(qū)間隧道盾構(gòu)進洞風(fēng)險事故H.深基坑開挖盾構(gòu)機頭150m 盾構(gòu)機損壞段隧道，隧道不成形，已完全破壞隧道基本成型，局部裂縫、錯臺9m95m20m25m管片沉降約2m （螺旋機承托）管片沉降約1.5m元通站管片沉降14cm區(qū)區(qū)區(qū)隧道基本完好中和村站開挖過程中隧道管片破損狀況 隧道修復(fù)方案實施措施 H.深基坑開挖廣東省基礎(chǔ)工程公司南京地鐵盾構(gòu)施工安全事故實例報告事故項目到達端頭加固平面示意圖廣東省基礎(chǔ)工程公司南京地鐵盾構(gòu)施工安全事故實例報告加固體全包盾構(gòu)機示意圖廣東省基礎(chǔ)工程公司南京地鐵盾構(gòu)施工安全事故實例報告剖面圖11M長水平凍結(jié)杭州地鐵一號