越江盾構(gòu)施工課件PPT

1、（1）切口環(huán)：）切口環(huán)：切削刀盤切口環(huán)支撐環(huán)盾尾1. 盾構(gòu)殼體構(gòu)成盾構(gòu)殼體構(gòu)成盾構(gòu)殼體組成示意圖位置：盾構(gòu)最前端位置：盾構(gòu)最前端作用：開挖與擋土部分作用：開挖與擋土部分密封隔板構(gòu)造：切削刀盤、土（泥）艙、密封隔板（必要時(shí)設(shè)人閘和壓力閘）構(gòu)造：切削刀盤、土（泥）艙、密封隔板（必要時(shí)設(shè)人閘和壓力閘）土艙（2）支撐環(huán)：）支撐環(huán)：切削刀盤切口環(huán)支撐環(huán)盾尾盾構(gòu)殼體組成示意圖位置：盾構(gòu)中部位置：盾構(gòu)中部作用：承受盾構(gòu)荷載的骨架作用：承受盾構(gòu)荷載的骨架構(gòu)造：刀盤驅(qū)動(dòng)裝置、千斤頂、排土裝置、管片拼裝機(jī)及部分液壓、動(dòng)力構(gòu)造：刀盤驅(qū)動(dòng)裝置、千斤頂、排土裝置、管片拼裝機(jī)及部分液壓、動(dòng)力設(shè)備等設(shè)備等（3）盾尾：）盾尾

2、：切削刀盤切口環(huán)支撐環(huán)盾尾盾構(gòu)殼體組成示意圖位置：盾構(gòu)后部位置：盾構(gòu)后部作用：管片拼裝空間、防止水土、漿液作用：管片拼裝空間、防止水土、漿液流入流入構(gòu)造：舉重臂、密封裝置構(gòu)造：舉重臂、密封裝置1.盾殼2.彈簧鋼板3.鋼絲刷4.密封油脂5.壓板6.螺栓盾構(gòu)密封示意圖建造盾構(gòu)工作井始發(fā)井盾構(gòu)安裝盾構(gòu)掘進(jìn)與襯砌前部刀盤切削土體刀盤后艙器械出土中部千斤頂推進(jìn)后部襯砌拼裝接收井盾構(gòu)接收盾構(gòu)法施工流程示意圖2. 盾構(gòu)隧道工藝盾構(gòu)隧道工藝3. 常見盾構(gòu)機(jī)種類（1）土壓平衡式）土壓平衡式工作原理：通過掘削泥土建立開挖面前后水土平衡工作原理：通過掘削泥土建立開挖面前后水土平衡優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)成本低成本低 無(wú)需泥水盾構(gòu)那

3、樣的泥水處理系統(tǒng)，設(shè)備少，占地小。無(wú)需泥水盾構(gòu)那樣的泥水處理系統(tǒng)，設(shè)備少，占地小。出土效率高出土效率高 因排出是泥土，故排土效率比泥水盾構(gòu)高。因排出是泥土，故排土效率比泥水盾構(gòu)高。適用范圍寬適用范圍寬 幾乎對(duì)所有地層適用幾乎對(duì)所有地層適用缺點(diǎn)缺點(diǎn)切削扭矩大切削扭矩大 切削摩阻力大，故切削扭矩大，致使盾構(gòu)裝備功耗大切削摩阻力大，故切削扭矩大，致使盾構(gòu)裝備功耗大地層沉降大地層沉降大 比泥水盾構(gòu)比較略大比泥水盾構(gòu)比較略大直徑不能過大直徑不能過大 由于上述缺點(diǎn)，目前直徑最大直徑達(dá)到由于上述缺點(diǎn)，目前直徑最大直徑達(dá)到15米米（2）泥水加壓式）泥水加壓式工作原理：通過泥水建立開挖面前后平衡工作原理：通過泥

4、水建立開挖面前后平衡優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)對(duì)地層擾動(dòng)小對(duì)地層擾動(dòng)小 泥水與正面水土平衡，泥水滲入地層形成不透水泥膜泥水與正面水土平衡，泥水滲入地層形成不透水泥膜適合高地下水壓施工適合高地下水壓施工 泥水壓對(duì)抗地下水壓，切削穩(wěn)定性可靠泥水壓對(duì)抗地下水壓，切削穩(wěn)定性可靠適合大直徑化適合大直徑化 泥水浸泡作用，致使切削地層松軟，刀盤扭矩減小泥水浸泡作用，致使切削地層松軟，刀盤扭矩減小盾構(gòu)擺動(dòng)小盾構(gòu)擺動(dòng)小 泥水浸泡作用，致使切削阻力減小泥水浸泡作用，致使切削阻力減小缺點(diǎn)缺點(diǎn)成本高成本高 需設(shè)置泥水管理系統(tǒng)、處置系統(tǒng)，工序、設(shè)備復(fù)雜需設(shè)置泥水管理系統(tǒng)、處置系統(tǒng)，工序、設(shè)備復(fù)雜排土效率低排土效率低 通過泥水運(yùn)輸掘削的土

5、砂，需分離處理通過泥水運(yùn)輸掘削的土砂，需分離處理不適合硬性粘土層、松散卵石層不適合硬性粘土層、松散卵石層泥水盾構(gòu)施工簡(jiǎn)介泥水平衡式盾構(gòu)的工藝原理該型式盾構(gòu)是在機(jī)械式盾構(gòu)的刀盤的后側(cè)，設(shè)置一道封閉隔板，隔板與刀該型式盾構(gòu)是在機(jī)械式盾構(gòu)的刀盤的后側(cè)，設(shè)置一道封閉隔板，隔板與刀盤間的空間定名為泥水倉(cāng)。把水、粘土及其添加劑混合制成的泥水，經(jīng)輸盤間的空間定名為泥水倉(cāng)。把水、粘土及其添加劑混合制成的泥水，經(jīng)輸送管道壓入泥水倉(cāng)，待泥水充滿整個(gè)泥水倉(cāng)，并具有一定壓力，形成泥水送管道壓入泥水倉(cāng)，待泥水充滿整個(gè)泥水倉(cāng)，并具有一定壓力，形成泥水壓力室。壓力室。地地 層層切削刀盤切削刀盤進(jìn)漿管進(jìn)漿管膨潤(rùn)土溶液膨潤(rùn)土溶

6、液壓縮空氣壓縮空氣氣墊室氣墊室膨潤(rùn)土液區(qū)膨潤(rùn)土液區(qū)排漿管排漿管泥水平衡式盾構(gòu)的工藝原理通過泥水的加壓作用和壓力保持機(jī)構(gòu)，能夠維持開挖工作面的穩(wěn)定。盾構(gòu)通過泥水的加壓作用和壓力保持機(jī)構(gòu)，能夠維持開挖工作面的穩(wěn)定。盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)刀盤切削下來(lái)的土砂經(jīng)攪拌裝置攪拌后形成高濃度泥水，用推進(jìn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)刀盤切削下來(lái)的土砂經(jīng)攪拌裝置攪拌后形成高濃度泥水，用流體輸送方式送到地面泥水分離系統(tǒng)，將碴土、水分離后重新送回泥水倉(cāng)，流體輸送方式送到地面泥水分離系統(tǒng)，將碴土、水分離后重新送回泥水倉(cāng)，這就是泥水加壓平衡式盾構(gòu)法的主要特征。因?yàn)槭悄嗨畨毫κ咕蛳髅娣€(wěn)定這就是泥水加壓平衡式盾構(gòu)法的主要特征。因?yàn)槭悄嗨畨毫κ咕蛳髅娣€(wěn)

7、定平衡的，故得名泥水加壓平衡盾構(gòu)，簡(jiǎn)稱泥水盾構(gòu)。平衡的，故得名泥水加壓平衡盾構(gòu)，簡(jiǎn)稱泥水盾構(gòu)。地地 層層切削刀盤切削刀盤進(jìn)漿管進(jìn)漿管膨潤(rùn)土溶液膨潤(rùn)土溶液壓縮空氣壓縮空氣氣墊室氣墊室膨潤(rùn)土液區(qū)膨潤(rùn)土液區(qū)排漿管排漿管兩種泥水盾構(gòu)的主要區(qū)別日本體系日本體系泥水盾構(gòu)的泥漿壓力，在泥水盾構(gòu)的泥漿壓力，在循環(huán)掘進(jìn)時(shí)，通過調(diào)整進(jìn)漿泵的轉(zhuǎn)循環(huán)掘進(jìn)時(shí)，通過調(diào)整進(jìn)漿泵的轉(zhuǎn)速或者調(diào)整進(jìn)漿泵出口節(jié)流閥的開速或者調(diào)整進(jìn)漿泵出口節(jié)流閥的開口比值來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力控制的。因此掘口比值來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力控制的。因此掘進(jìn)速度、地層變化、掘進(jìn)深度及其進(jìn)速度、地層變化、掘進(jìn)深度及其掘進(jìn)長(zhǎng)度對(duì)壓力均有影響。調(diào)節(jié)泵掘進(jìn)長(zhǎng)度對(duì)壓力均有影響。調(diào)節(jié)泵的壓力

8、是通過中心控制室的自動(dòng)調(diào)的壓力是通過中心控制室的自動(dòng)調(diào)節(jié)完成。節(jié)完成。德國(guó)體系德國(guó)體系的空氣室的壓力是根據(jù)的空氣室的壓力是根據(jù)開挖面需要的支護(hù)泥漿壓力設(shè)定開挖面需要的支護(hù)泥漿壓力設(shè)定的，空氣壓力可通過空氣控制閥的，空氣壓力可通過空氣控制閥使壓力保持恒定。同時(shí)由于空氣使壓力保持恒定。同時(shí)由于空氣緩沖層的彈性作用，即使液位波緩沖層的彈性作用，即使液位波動(dòng)或出現(xiàn)突然的泄漏，對(duì)土倉(cāng)壓動(dòng)或出現(xiàn)突然的泄漏，對(duì)土倉(cāng)壓力也無(wú)明顯影響。力也無(wú)明顯影響。泥水盾構(gòu)結(jié)構(gòu)泥水盾構(gòu)結(jié)構(gòu)主要包括刀盤、前體、中體、盾尾、主軸承、人倉(cāng)、安泥水盾構(gòu)結(jié)構(gòu)主要包括刀盤、前體、中體、盾尾、主軸承、人倉(cāng)、安裝機(jī)軌道梁、管片安裝機(jī)和吊機(jī)、

9、拖車結(jié)構(gòu)以及在拖車上布置的設(shè)備裝機(jī)軌道梁、管片安裝機(jī)和吊機(jī)、拖車結(jié)構(gòu)以及在拖車上布置的設(shè)備包括控制室、空壓機(jī)、電器設(shè)備、水泵水箱、泥漿管延伸裝置等。包括控制室、空壓機(jī)、電器設(shè)備、水泵水箱、泥漿管延伸裝置等。主機(jī)前體部分為兩個(gè)倉(cāng)室，主機(jī)前體部分為兩個(gè)倉(cāng)室，分別是泥水倉(cāng)（或稱刀盤倉(cāng)）分別是泥水倉(cāng)（或稱刀盤倉(cāng)）和氣墊倉(cāng)。其中泥水倉(cāng)掘進(jìn)和氣墊倉(cāng)。其中泥水倉(cāng)掘進(jìn)時(shí)一般充滿泥水，氣墊倉(cāng)在時(shí)一般充滿泥水，氣墊倉(cāng)在掘進(jìn)時(shí)一般底部為泥水，上掘進(jìn)時(shí)一般底部為泥水，上部為壓縮空氣。泥水倉(cāng)主要部為壓縮空氣。泥水倉(cāng)主要功能為切削渣土的攜帶，氣功能為切削渣土的攜帶，氣倉(cāng)的主要功能為儲(chǔ)存足夠體倉(cāng)的主要功能為儲(chǔ)存足夠體積的壓

10、縮空氣，以保證壓力積的壓縮空氣，以保證壓力穩(wěn)定的需要。穩(wěn)定的需要。碎石機(jī)結(jié)構(gòu)：碎石機(jī)結(jié)構(gòu)：在氣倉(cāng)底部設(shè)置排漿口，在排漿口布置有專用的碎石結(jié)構(gòu)在氣倉(cāng)底部設(shè)置排漿口，在排漿口布置有專用的碎石結(jié)構(gòu)即碎石機(jī)，對(duì)大顆粒的巖石進(jìn)行破碎，避免大顆粒進(jìn)入泥漿循環(huán)系統(tǒng)損即碎石機(jī)，對(duì)大顆粒的巖石進(jìn)行破碎，避免大顆粒進(jìn)入泥漿循環(huán)系統(tǒng)損壞相應(yīng)部件。壞相應(yīng)部件。泥漿門結(jié)構(gòu)：泥漿門結(jié)構(gòu)：泥漿門布置在泥水倉(cāng)和氣倉(cāng)之間的隔板底部，主要作用是泥漿門布置在泥水倉(cāng)和氣倉(cāng)之間的隔板底部，主要作用是通過泥漿門的關(guān)閉，將氣倉(cāng)和泥水倉(cāng)隔離，使作業(yè)人員能在常壓下進(jìn)入通過泥漿門的關(guān)閉，將氣倉(cāng)和泥水倉(cāng)隔離，使作業(yè)人員能在常壓下進(jìn)入氣倉(cāng)，在氣倉(cāng)里

11、進(jìn)行維修或檢查等作業(yè)。氣倉(cāng)，在氣倉(cāng)里進(jìn)行維修或檢查等作業(yè)。泥水平衡原理簡(jiǎn)述YHh盾構(gòu)機(jī)地下水位泥水壓力地下水壓力在泥水平衡理論中，泥膜的形在泥水平衡理論中，泥膜的形成是至關(guān)重要的，當(dāng)泥水壓力成是至關(guān)重要的，當(dāng)泥水壓力大于地下水壓力時(shí)，泥水滲入大于地下水壓力時(shí)，泥水滲入土壤，與土壤間隙成一定比例土壤，與土壤間隙成一定比例的懸浮顆粒，被捕獲并集聚與的懸浮顆粒，被捕獲并集聚與泥水的接觸表面，泥膜就此形泥水的接觸表面，泥膜就此形成。隨著時(shí)間的推移，泥膜的成。隨著時(shí)間的推移，泥膜的厚度不斷增加，滲透抵抗力逐厚度不斷增加，滲透抵抗力逐漸增強(qiáng)。當(dāng)泥膜抵抗力遠(yuǎn)大于漸增強(qiáng)。當(dāng)泥膜抵抗力遠(yuǎn)大于正面土壓時(shí)，產(chǎn)生泥水

12、平衡效正面土壓時(shí)，產(chǎn)生泥水平衡效果。果。泥水加壓式盾構(gòu)工作面土體是依靠泥水壓力對(duì)工作面上的水壓力發(fā)泥水加壓式盾構(gòu)工作面土體是依靠泥水壓力對(duì)工作面上的水壓力發(fā)揮平衡作用以求得穩(wěn)定。泥水壓力主要是在掘進(jìn)中起支護(hù)作用。工揮平衡作用以求得穩(wěn)定。泥水壓力主要是在掘進(jìn)中起支護(hù)作用。工作面任何一點(diǎn)的泥水壓力總是大于地下水壓力，從而形成了一個(gè)向作面任何一點(diǎn)的泥水壓力總是大于地下水壓力，從而形成了一個(gè)向外的水力梯度，這是保持工作面穩(wěn)定的基本條件。外的水力梯度，這是保持工作面穩(wěn)定的基本條件。泥水處理系統(tǒng)泥水盾構(gòu)掘進(jìn)，其泥漿質(zhì)量是控制盾構(gòu)掘進(jìn)質(zhì)量的重泥水盾構(gòu)掘進(jìn)，其泥漿質(zhì)量是控制盾構(gòu)掘進(jìn)質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，對(duì)于盾構(gòu)掘進(jìn)

13、循環(huán)回來(lái)的污漿，其性能不能要基礎(chǔ)，對(duì)于盾構(gòu)掘進(jìn)循環(huán)回來(lái)的污漿，其性能不能滿足循環(huán)使用要求，為能夠保證掘進(jìn)質(zhì)量，需要對(duì)泥滿足循環(huán)使用要求，為能夠保證掘進(jìn)質(zhì)量，需要對(duì)泥漿的比重、粘度、顆粒等進(jìn)行處理，其中泥水分離設(shè)漿的比重、粘度、顆粒等進(jìn)行處理，其中泥水分離設(shè)備是對(duì)泥漿性能有最直接影響的設(shè)備備是對(duì)泥漿性能有最直接影響的設(shè)備1 1、泥水分離設(shè)備、泥水分離設(shè)備: :主要用于將含有渣土的泥水進(jìn)行主要用于將含有渣土的泥水進(jìn)行分離，使渣土被分離脫水后，直接外運(yùn)，分離后的泥分離，使渣土被分離脫水后，直接外運(yùn)，分離后的泥水經(jīng)過調(diào)整重新回到盾構(gòu)使用。泥水分離設(shè)備流程如水經(jīng)過調(diào)整重新回到盾構(gòu)使用。泥水分離設(shè)備流程如

14、下：下：脫水后的碴土脫水后的碴土返回盾構(gòu)循環(huán)使用返回盾構(gòu)循環(huán)使用盾構(gòu)機(jī)攜碴漿液第一步預(yù)篩分第一步預(yù)篩分第二步（一級(jí)旋流）第二步（一級(jí)旋流）第三步（二級(jí)旋流）第三步（二級(jí)旋流）第四步（壓濾或離心分離）第四步（壓濾或離心分離）盾構(gòu)機(jī)排出的污漿，由排泥泵送入泥漿分離站，經(jīng)過第一步預(yù)篩分器盾構(gòu)機(jī)排出的污漿，由排泥泵送入泥漿分離站，經(jīng)過第一步預(yù)篩分器的粗篩振動(dòng)篩選后，將粒徑在的粗篩振動(dòng)篩選后，將粒徑在3mm3mm以上的渣料分離出來(lái)；以上的渣料分離出來(lái)；篩余的泥漿由渣漿泵加壓，沿輸漿軟管從旋流除砂器進(jìn)漿口切向泵入，篩余的泥漿由渣漿泵加壓，沿輸漿軟管從旋流除砂器進(jìn)漿口切向泵入，經(jīng)過旋流除砂器分選，經(jīng)過旋流除

15、砂器分選，7474m m以上粒徑微細(xì)的泥砂由下端的沉砂嘴排除落以上粒徑微細(xì)的泥砂由下端的沉砂嘴排除落入細(xì)篩入細(xì)篩. .細(xì)篩脫水篩選后，干燥的細(xì)渣料分離出來(lái)；細(xì)篩脫水篩選后，干燥的細(xì)渣料分離出來(lái)；脫水后的碴土脫水后的碴土返回盾構(gòu)循環(huán)使用返回盾構(gòu)循環(huán)使用盾構(gòu)機(jī)攜碴漿液第一步預(yù)篩分第一步預(yù)篩分第二步（一級(jí)旋流）第二步（一級(jí)旋流）第三步（二級(jí)旋流）第三步（二級(jí)旋流）第四步（壓濾或離心分離）第四步（壓濾或離心分離）經(jīng)過篩選的泥漿經(jīng)渣漿泵泵送，循環(huán)再進(jìn)入二級(jí)旋流器，分選經(jīng)過篩選的泥漿經(jīng)渣漿泵泵送，循環(huán)再進(jìn)入二級(jí)旋流器，分選3030m m以以上的顆粒，由細(xì)篩脫水分離。上的顆粒，由細(xì)篩脫水分離。分離后的泥漿進(jìn)

16、入儲(chǔ)漿池，再經(jīng)過處理后進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)。分離后的泥漿進(jìn)入儲(chǔ)漿池，再經(jīng)過處理后進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)。分離后漿液，在必要的情況下，可以通過離心機(jī)、濾壓機(jī)或帶壓機(jī)分分離后漿液，在必要的情況下，可以通過離心機(jī)、濾壓機(jī)或帶壓機(jī)分離出漿液中的更細(xì)的微粒，以確保滿足環(huán)境要求。離出漿液中的更細(xì)的微粒，以確保滿足環(huán)境要求。2 2、漿液調(diào)整、漿液調(diào)整比重的調(diào)整：盾構(gòu)持續(xù)掘進(jìn)時(shí)，因?yàn)榈貙又泻斜戎氐恼{(diào)整：盾構(gòu)持續(xù)掘進(jìn)時(shí)，因?yàn)榈貙又泻幸恍┠嗨蛛x設(shè)備分離不了的微細(xì)顆粒，該顆粒在一些泥水分離設(shè)備分離不了的微細(xì)顆粒，該顆粒在漿液中累積，會(huì)導(dǎo)致漿液比重逐漸升高，此時(shí)需要漿液中累積，會(huì)導(dǎo)致漿液比重逐漸升高，此時(shí)需要對(duì)漿液比重進(jìn)行處理?；蛘?/p>

17、對(duì)漿液進(jìn)行部分丟棄補(bǔ)對(duì)漿液比重進(jìn)行處理?；蛘邔?duì)漿液進(jìn)行部分丟棄補(bǔ)充新漿方式，或者采用更精細(xì)的分離設(shè)備對(duì)漿液中充新漿方式，或者采用更精細(xì)的分離設(shè)備對(duì)漿液中的微細(xì)顆粒進(jìn)行處理。的微細(xì)顆粒進(jìn)行處理。粘度調(diào)整：為獲得高質(zhì)量漿液，需要對(duì)泥漿的粘粘度調(diào)整：為獲得高質(zhì)量漿液，需要對(duì)泥漿的粘度進(jìn)行調(diào)整。粘度的調(diào)整通過添加一些輔助材料的度進(jìn)行調(diào)整。粘度的調(diào)整通過添加一些輔助材料的方式實(shí)現(xiàn)。方式實(shí)現(xiàn)。一、工程概況二、工程重難點(diǎn)分析 三、掘進(jìn)參數(shù)的設(shè)定四、施工關(guān)鍵技術(shù)五、掘進(jìn)過程中出現(xiàn)的問題和解決措施 六、認(rèn)識(shí)和體會(huì) 一、工程概況n1 1、工程位置、工程位置 武漢長(zhǎng)江隧道為武漢市重點(diǎn)工程，是武漢市重要的過江交通通道

18、，位于武漢長(zhǎng)江一、二橋之間。起點(diǎn)為漢口大智路與銘新街的交叉口，終點(diǎn)為武昌友誼大道南側(cè)規(guī)劃中的沙湖路，線路平面見下圖。 n2.2.工程規(guī)模工程規(guī)模n 工程范圍包括盾構(gòu)始發(fā)井、到達(dá)井、盾構(gòu)隧道、聯(lián)絡(luò)通道、明挖暗埋隧道、A、B、C、D、E、F六條匝道、管理中心大樓、通風(fēng)井、路面工程及機(jī)電設(shè)備安裝工程等。n 主線隧道建筑總長(zhǎng)3630m，其中盾構(gòu)隧道左右線各長(zhǎng)2538.6m，過江段長(zhǎng)1310m。 武漢長(zhǎng)江隧道總平面圖中中 山山 大大 道道勝勝 利利 街街鄱鄱 陽(yáng)陽(yáng) 街街豎豎井井魯茲故居魯茲故居洞洞 庭庭 街街沿沿 江江 大大 道道漢口江堤漢口江堤長(zhǎng)江長(zhǎng)江武昌江堤武昌江堤 大大 道道 臨臨 江江和和 平平

19、 大大 道道 豎豎井井友友 誼誼 大大 道道武武大大鐵鐵路路電電教教樓樓3.3.盾構(gòu)隧道線路平、縱、橫斷面設(shè)計(jì)概況盾構(gòu)隧道線路平、縱、橫斷面設(shè)計(jì)概況n 盾構(gòu)段隧道線間距為16m28m，隧道線路平面最小曲線半徑為800m。線路縱坡大致為U形，線路最大下坡坡度為4.35%，最大上坡坡度為4.4%。隧道覆土厚度在6.8-43m之間。n 盾構(gòu)隧道為雙洞分離式隧道，襯砌外徑11000mm，內(nèi)徑10000mm，采用通用（楔形量為55mm）鋼筋混凝土管片。隧道斷面底部設(shè)逃生通道和電纜通道，中部為行車道，上部為專用排煙道。n為進(jìn)一步改善隧道的防災(zāi)條件，在兩條盾構(gòu)隧道間設(shè)置2條聯(lián)絡(luò)通道。n4.4.隧道穿越地層巖

20、性分布隧道穿越地層巖性分布n 本盾構(gòu)隧道先后穿越淤泥質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、中粗砂、礫石、上軟下硬復(fù)合地層等，具有地層多變、高承壓水等特點(diǎn)。盾構(gòu)隧道工程地質(zhì)縱斷面圖n 武漢長(zhǎng)江隧道工程是個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)、高難度、規(guī)模大、技術(shù)復(fù)雜的涉及多領(lǐng)域的系統(tǒng)工程,技術(shù)特點(diǎn)和難點(diǎn)主要體現(xiàn)在長(zhǎng)約2.5km，外徑為11m的兩條圓隧道的設(shè)計(jì)、施工和施工組織等方面，可以用多變、長(zhǎng)、大、深、難幾個(gè)字來(lái)概況： n1 1、地質(zhì)條件復(fù)雜多變。、地質(zhì)條件復(fù)雜多變。n 盾構(gòu)隧道穿越的地層,進(jìn)出洞段以粉質(zhì)粘土、粘土、淤泥質(zhì)粘土為主，江邊及江中段以粉細(xì)砂及中粗砂為主，江中段局部穿過上軟下硬的復(fù)合地層，地質(zhì)條件復(fù)雜且多變，且隧道穿越的地層透水性強(qiáng)，

21、最大水壓達(dá)0.6Mpa。對(duì)盾構(gòu)機(jī)性能（適應(yīng)性、可靠性、耐久性）要求高。二、工程重難點(diǎn)分析二、工程重難點(diǎn)分析n2 2、高水壓。高水壓。n 在最大水壓0.6 Mpa下盾構(gòu)推進(jìn)的施工安全和工程防水是重點(diǎn)。關(guān)鍵是保證主軸承密封、盾尾密封在高承壓狀態(tài)下的正常工作、耐久性和管片的拼裝防水質(zhì)量。n3 3、長(zhǎng)距離掘進(jìn)。、長(zhǎng)距離掘進(jìn)。n 盾構(gòu)長(zhǎng)距離掘進(jìn)中密和密實(shí)粉細(xì)砂（石英含量高），并在江中段掘進(jìn)上軟下硬地層，切削中等風(fēng)化基巖，對(duì)刀具特別是邊刀的磨損很大。盾構(gòu)正面刀盤刀具耐久性和可靠性是一次過江成敗的關(guān)鍵。n4 4、周邊環(huán)境復(fù)雜，保護(hù)難度大。、周邊環(huán)境復(fù)雜，保護(hù)難度大。n 進(jìn)出洞段埋深淺，且下穿眾多重要的建筑物

22、，如電教樓、長(zhǎng)江防洪大堤、武大鐵路、魯茲故居等n5 5、施工難度大。、施工難度大。n 施工中存在以下技術(shù)難題：高承壓水砂層聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)大；特殊地段（淺覆土、上軟下硬復(fù)合地層、小半徑曲線段）盾構(gòu)掘進(jìn)質(zhì)量控制難度大；大體積、深手孔管片預(yù)制裂紋防治難度大。三、掘進(jìn)參數(shù)的設(shè)定n 詳細(xì)分析了已完成的3400米掘進(jìn)過程中泥水壓力、同步注漿與地表沉降的關(guān)系，初步有如下體會(huì)： n1 1、泥水壓力設(shè)置、泥水壓力設(shè)置n 泥水壓力采用靜止土壓力（水土分算）作為控制上限，主動(dòng)土壓力作為控制下限。穿越密集建筑物時(shí)壓力設(shè)定值靠近上限。一般根據(jù)地層性質(zhì)，砂土、粉土、粉質(zhì)粘土等滲透系數(shù)較大的地層，采用水土分算。地面荷載偏

23、壓的情況下，壓力設(shè)定值宜取超載和無(wú)荷載的中間值。n判斷合理性的依據(jù)：判斷合理性的依據(jù)：n（1 1）壓力設(shè)定要不斷摸索，通過地表沉降及時(shí)修正。）壓力設(shè)定要不斷摸索，通過地表沉降及時(shí)修正。n（2 2）在滲透性大的地層，利用泥漿漏失量作為檢驗(yàn)壓力設(shè)）在滲透性大的地層，利用泥漿漏失量作為檢驗(yàn)壓力設(shè)定是否合理為依據(jù)是可行的。定是否合理為依據(jù)是可行的。 n2 2、同步注漿壓力和注入量、同步注漿壓力和注入量n 漿液采用砂漿類材料，其主要指標(biāo)為：稠度1718cm、初凝時(shí)間5h。施工時(shí)根據(jù)使用情況和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)漿液進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。n 同步注漿壓力大于泥水壓1-1.5bar。同步注漿量應(yīng)綜合考慮不同地層和周邊環(huán)境因素

24、。粘土地層注漿填充率160180，砂土地層注漿填充率130150基本上是比較合適的。n3 3、盾尾油脂的注入壓力設(shè)定、盾尾油脂的注入壓力設(shè)定n 盾尾油脂壓力的設(shè)定值根據(jù)如下原則設(shè)置:若底部注漿管最大壓力設(shè)定值為N,三道盾尾油脂腔的壓力由盾尾向刀盤方向依次為N+2、N+1、N。當(dāng)?shù)貙訅毫^高時(shí)，盾尾油脂腔的壓力應(yīng)綜合考慮盾尾刷結(jié)構(gòu)承受能力而進(jìn)行合理調(diào)整。n4 4、泥水分離系統(tǒng)和泥漿質(zhì)量控制、泥水分離系統(tǒng)和泥漿質(zhì)量控制n 本工程采用3套500立方處理設(shè)備并連；處理流程為篩分、一級(jí)旋流、二級(jí)旋流；一級(jí)旋流以處理74m以上為主；二級(jí)旋流以處理45m以上為主；分離后的泥漿經(jīng)沉淀后與新漿混合循環(huán)利用；新漿

25、以聚合物和膨潤(rùn)土為原料配制.n（1）泥漿體系n 本工程泥漿采用高分子聚合物泥漿體系，其成膜質(zhì)量好，成功應(yīng)用在帶壓進(jìn)倉(cāng)和處理江底坍塌施工中。但由于成本高，在一般地段摻量較少，對(duì)于其選擇性絮凝、抗分散等功效無(wú)法給予評(píng)價(jià)。n（2）泥水分離設(shè)備n 本工程采用黑旋風(fēng)分離設(shè)備，從分離效果看該分離設(shè)備的適應(yīng)性有待提高，對(duì)砂層處理效果明顯，但對(duì)粘土、粉土地層效果有限，廢漿排放和泥漿密度控制難度大，影響掘進(jìn)速度，同時(shí)分離后的碴土含水率高，運(yùn)輸困難，脫水性能需改進(jìn)。n（3）進(jìn)出漿比重和粘度的控制n 粘土地層泥漿采用小密度小流量，但由于泥水分離效果差，泥漿密度上升快，一般都在1.2左右；砂土地層泥漿采用大密度大流量

26、，一般進(jìn)漿控制在1.1左右。n在砂層段粘度適當(dāng)提高，利于工作面穩(wěn)定和泥水輸送。n5 5、掘進(jìn)其他參數(shù)控制：、掘進(jìn)其他參數(shù)控制：n 對(duì)于盾構(gòu)施工的掘進(jìn)速度、轉(zhuǎn)速、推力、扭矩的設(shè)定，以轉(zhuǎn)速、推進(jìn)速度為主動(dòng)設(shè)定值，推力、扭矩為被動(dòng)值。n（1）掘進(jìn)速度n 受進(jìn)出漿密度、配套設(shè)備等影響，掘進(jìn)速度一般控制在30mm/min左右。n（2）刀盤轉(zhuǎn)速的設(shè)定n 粘土層刀盤轉(zhuǎn)速設(shè)定在1.0-1.1rpm/min，砂層刀盤轉(zhuǎn)速設(shè)定在0.9 rpm/min左右，礫石及巖層刀盤轉(zhuǎn)速設(shè)定在0.75-0.85 rpm/min。四、施工關(guān)鍵技術(shù)n1 1、盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)、盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)n 盾構(gòu)始發(fā)和到達(dá)技術(shù)的關(guān)鍵在于洞口地基加固范圍

27、、效果和洞圈止水密封的效果。n（1）始發(fā)地基加固n 由于始發(fā)端處于滲透性很小的土層中，土體加固采用三軸攪拌樁和雙重管高壓旋噴相結(jié)合的方式。土體加固以攪拌樁為主，高壓旋噴為輔，旋噴樁加固攪拌樁與連續(xù)墻間的部分。見下圖所示。 油脂加注孔注漿管翻版翻版第一道簾布橡膠第二道簾布橡膠止水箱洞門鋼環(huán)n（3）輔助措施：增設(shè)降水井、降低地下水位，減小涌水風(fēng)險(xiǎn)。n（4）始發(fā)效果n 左線由于加固長(zhǎng)度超過盾構(gòu)主機(jī)長(zhǎng)度，在出加固區(qū)前對(duì)管片背后進(jìn)行注漿，防止了盾構(gòu)出加固體后掘進(jìn)時(shí)泥土、地下水從盾殼和洞門的間隙流出，確保了泥水壓力的建立，始發(fā)控制達(dá)到預(yù)期效果。n 但右線在出洞過程中，由于加固長(zhǎng)度短，簾布橡膠自身防水效果不

28、好，泥水壓力無(wú)法正常建立，從而導(dǎo)致上部地層沉陷。n （5）體會(huì)n 地基加固的長(zhǎng)度要綜合考慮破除洞門后的土體穩(wěn)定能力和洞門密封防水效果，加固長(zhǎng)度最好大于盾構(gòu)主機(jī)長(zhǎng)度。n 對(duì)于土體加固采用的方法，從江南始發(fā)效果看，在粘土層中采用攪拌樁效果很好。n 建議洞門密封結(jié)構(gòu)增加油脂腔,增強(qiáng)防水效果。n采取了以下措施：n（1）合理設(shè)置壓力，控制好切口水壓，盡量保持切口水壓的穩(wěn)定。n（2）推進(jìn)速度和姿態(tài) n 由于盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)速度和姿態(tài)控制直接影響到地表沉降，要本著施工快速、高效的原則，優(yōu)化工序銜接，快速通過。同時(shí)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)變化不宜過大或過頻。 n（3）在粘土地層中掘進(jìn)以低進(jìn)尺、高轉(zhuǎn)速推進(jìn)。n（4）密切關(guān)注出土

29、量變化，以便及時(shí)采取措施控制超挖。n（5）控制好泥漿循環(huán)，避免堵管引起壓力突變。n（6）利用中部及上部4個(gè)注漿管注漿，注漿采用一定稠度和早強(qiáng)的水泥砂漿，避免管片上浮。n（7）江底砂層掘進(jìn)時(shí)，調(diào)整好泥漿質(zhì)量,將泥漿的粘度提高。n3 3、大直徑盾構(gòu)小半徑曲線掘進(jìn)管片破損控制技術(shù)、大直徑盾構(gòu)小半徑曲線掘進(jìn)管片破損控制技術(shù)n 當(dāng)盾構(gòu)進(jìn)入本隧道半徑800m曲線段施工時(shí)，發(fā)生管片被盾殼擠壞、管片錯(cuò)臺(tái)和前后管片螺栓孔無(wú)法對(duì)齊等問題。主要是由于盾尾在焊接過程中失圓，造成盾尾間隙局部過小，加之大直徑管片在拼裝中不可避免的出現(xiàn)失圓（武漢長(zhǎng)江隧道橢圓度為3左右）；因此盾構(gòu)機(jī)在曲線上掘進(jìn)時(shí)，管片外弧與盾尾內(nèi)壁間的距離

30、沿環(huán)向分布不均勻,造成一側(cè)間距很小,而另一側(cè)間距較大,產(chǎn)生“卡殼”，造成管片拉裂。n采取的控制措施：n（1）對(duì)盾尾突出部分進(jìn)行打磨（主要是45度角）；n（2）盾構(gòu)掘進(jìn)過程中確保每米糾偏量；n（3）合理選取管片的拼裝點(diǎn)位；n（4）管片拼裝過程中將管片往所轉(zhuǎn)彎方向的環(huán)面人為錯(cuò)臺(tái)3mm；n（5）嚴(yán)格三道復(fù)緊等制度，確保管片拼裝成環(huán)質(zhì)量；n（6）制定詳細(xì)的管片修補(bǔ)方案，管片發(fā)生破損后及時(shí)修補(bǔ)，確保防水效果。武漢長(zhǎng)江隧道根據(jù)情況采用環(huán)氧樹脂修補(bǔ)，效果不錯(cuò)。n4 4、地面沉降控制實(shí)際效果、地面沉降控制實(shí)際效果n 按照上述的泥水壓力和注漿量控制的原則，在盾構(gòu)推進(jìn)過程中，粘土、淤泥質(zhì)粘土的平均沉降為4050m

31、m，粉細(xì)砂層為25-30mm。n 從地層沉降歷程變化曲線的情況看，盾構(gòu)機(jī)通過和盾構(gòu)脫出后20m內(nèi)這兩個(gè)階段是地表變形的主要階段，占到總沉降量的80%左右。n5 5、管片裂紋控制技術(shù)、管片裂紋控制技術(shù)n 管片裂紋防治技術(shù)是本隧道大體積、深手孔混凝土管片質(zhì)量控制的關(guān)節(jié)環(huán)節(jié)。n（1）裂縫出現(xiàn)的位置和原因分析n 蒸養(yǎng)前產(chǎn)生的裂紋為塑性裂紋，主要產(chǎn)生在管片外弧面，是由于環(huán)境條件導(dǎo)致混凝土表面水分的迅速失去而產(chǎn)生收縮，從而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。蒸養(yǎng)脫模后在外弧面和側(cè)面產(chǎn)生微裂紋，該裂紋主要是由于溫差應(yīng)力而造成的。蒸養(yǎng)后深大手孔裂紋：由于本工程管片手孔尺寸較大，國(guó)內(nèi)大部分混凝土管片的手孔深度在 l5cm左右，而本

32、工程管片的手孔深度達(dá)到了 23cm，由于鋼模導(dǎo)熱性能好，在鋼模和混凝土的接觸界面形成由混凝土側(cè)指向鋼模側(cè)的溫差梯度，混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，在手孔突變區(qū)形成應(yīng)力集中。蒸養(yǎng)前外弧面裂紋蒸養(yǎng)后側(cè)面裂紋管片手孔裂紋n（2）裂紋的控制措施n 管片裂紋控制的關(guān)鍵在于配合比優(yōu)化和蒸養(yǎng)制度，具體措施如下 ： 優(yōu)化混凝土配合比 。 選用低水化熱水泥，嚴(yán)格控制水泥用量；嚴(yán)格控制水灰比；粗、細(xì)骨料的顆粒級(jí)配要與混凝土的配比相適應(yīng)。n 制定蒸養(yǎng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)流程。n 管片蒸養(yǎng)必須先試驗(yàn)，不可照搬照抄規(guī)范.靜養(yǎng)和升溫、恒溫、降溫時(shí)間必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行測(cè)定后，制定切實(shí)可行的作業(yè)工藝標(biāo)準(zhǔn)。n 做到緩慢升溫、高濕低溫、緩慢停汽，

33、均勻降溫，保持濕度。推遲蒸汽養(yǎng)護(hù)加大靜停時(shí)間或是減少升溫速率以防止蒸養(yǎng)引起的破壞作用。 n 確保蒸汽均勻分布，避免局部受熱。n 混凝土及時(shí)進(jìn)行收光，收光后迅速用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋，預(yù)防外露面失水，是防止混凝土表面產(chǎn)生塑性裂紋的重要措施。n 重視廠房?jī)?nèi)的溫度和濕度控制(尤其是北方冬季施工)，減小在管片在生產(chǎn)過程中混凝土和鋼模及與大氣環(huán)境產(chǎn)生的濕度差。n 在手孔部位及其周圍模具上涂刷纖維水泥漿，增強(qiáng)管片混凝土表面抗拉強(qiáng)度。n 嚴(yán)格施工過程監(jiān)控.n6 6、帶壓進(jìn)倉(cāng)技術(shù)、帶壓進(jìn)倉(cāng)技術(shù)n 武漢長(zhǎng)江隧道在左線泥漿門無(wú)法正常嚴(yán)密關(guān)閉的情況下，因需處理碎石機(jī)油管爆裂和油缸缸體焊縫擊穿等故障，進(jìn)行了帶壓潛水作業(yè)取

34、出泥漿門滑槽和在2.6bar壓力下帶壓焊接碎石機(jī)油管等帶壓工作，同時(shí)在過江前為進(jìn)行刀具磨損檢查，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)4.5bar壓力下帶壓作業(yè)的新記錄。為確保帶壓作業(yè)工作的安全，主要應(yīng)做好以下工作：n（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的帶壓方式n 如武漢長(zhǎng)江隧道工程盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)過程中，發(fā)現(xiàn)泥漿門不能正常工作，該段隧道覆土厚度只有7m左右，就采用了壓氣與潛水相結(jié)合的方法，完成了泥漿門的修復(fù)工作。即保證了開挖面穩(wěn)定，又避免氣體發(fā)生泄漏。n（2）提前做好人員身體檢查和培訓(xùn)，選擇實(shí)力雄厚、經(jīng)驗(yàn)豐富的合作單位。n（3）制定詳細(xì)的作業(yè)方案：n設(shè)定確保開挖面穩(wěn)定和防止涌水所必須的最小壓氣壓力，以避免施工對(duì)周邊環(huán)境及附近地區(qū)產(chǎn)

35、生影響；n帶壓作業(yè)前，提前做好設(shè)備（加壓設(shè)備、通訊設(shè)備、應(yīng)急救護(hù)設(shè)備、應(yīng)急電力設(shè)備等）的檢查，確保完好。應(yīng)急設(shè)備物資準(zhǔn)備到位；n帶壓作業(yè)時(shí)，要保證泥膜質(zhì)量并不得破壞泥膜，同時(shí)控制好壓力波動(dòng)。n（4）制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案并進(jìn)行技術(shù)交底，如2.6bar壓力下帶壓焊接碎石機(jī)油管作業(yè)，要做好防火、通風(fēng)、壓力設(shè)備泄露等安全防范工作。帶壓潛水作業(yè)取出泥漿門滑槽帶壓潛水作業(yè)取出泥漿門滑槽在在2.6bar壓力下帶壓焊接碎石機(jī)油管壓力下帶壓焊接碎石機(jī)油管過江前過江前4.5bar壓力下帶壓檢查刀具壓力下帶壓檢查刀具五、掘進(jìn)過程中出現(xiàn)的問題和解決措施n1 1左線刀盤正反轉(zhuǎn)扭矩偏差大，主要采取了以下分析措施：左線刀盤正反轉(zhuǎn)扭矩偏差大，主要采取了以下分析措施：n（1）采用TFA6刀盤清洗液進(jìn)行刀盤清洗；n（2）帶壓進(jìn)倉(cāng)檢查刀盤，檢查掌子面是否有異物存在；n（3）檢查刀具是否被泥餅糊住、是否磨損不一致；n（4）檢查刀盤及刀具是否被異物纏??；n（5）檢查變頻器和PLC程序是否有故障；n（6）檢查刀盤驅(qū)動(dòng)裝置（主軸承、主電機(jī)變速箱、主軸承密封）是否正常。n2