盾构机泥土怎么施工 盾构机开挖后泥土是怎么运出的

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盾构机是怎样施工的?

最早由法国工程师M.l .布律内于1842年发明。

法国工程师M.I.布律内尔由观察船蛆在船的木头中钻洞,并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发,在1818年开始研究盾构法施工,并于1825年在英国伦敦泰晤士河下,用一个矩形盾构建造世界上第一条水底隧道(宽11.4米、高6.8米)。 在修建过程中遇到很大的困难,两次被河水淹没,直至1835年,使用了改良后的盾构,才于1843年完工。其后P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底,用一个直径2.2米的圆形盾构建造隧道。

1847年在英国伦敦地下铁道城南线施工中,英国人J.H.格雷特黑德第一次在粘土层和含水砂层中采用气压盾构法施工,并第一次在衬砌背后压浆来填补盾尾和衬砌之间的空隙,创造了比较完整的气压盾构法施工工艺,为现代化盾构法施工奠定了基础,促进了盾构法施工的发展。

盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾,它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用,承受周围土层的压力,有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。

1、盾构机的掘进:液压马达驱动刀盘旋转,同时开启盾构机推进油缸,将盾构机向前推进,随着推进油缸的向前推进,刀盘持续旋转,被切削下来的碴土充满泥土仓,此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上,后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中,再通过竖井运至地面。

2、掘进中控制排土量与排土速度:当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时,开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大,当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时,开挖面就能保持稳定,开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起,这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时,开挖工作就能顺利进行。

3、管片拼装:盾构机掘进一环的距离后,拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片,使隧道—次成型。

盾构隧道施工方法介绍?

什么是盾构隧道?现阶段建筑企业盾构法施工基本概况如何?盾构隧道施工方法基本原理是什么?中达咨询小编整理盾构法隧道基本内容如下:

中达咨询通过本网站建筑知识专栏的知识整理,盾构隧道基本情况如下:

盾构法隧道是指通过盾构施工方式对隧道工程项目进行施工,隧道是埋置于地层内的工程建筑物,是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道,水工隧道,市政隧道,矿山隧道。

为了帮助建筑企业了解盾构隧道施工方法,小编通过建筑网梳理相关资料,盾构隧道施工的基本原理如下:

盾构隧道施工法是指使用盾构机,一边控制开挖面及周围土体不发生坍塌失稳,一边进行隧道掘进、出渣,并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆,从而不扰动周围土体而修筑隧道的方法。盾构机的所谓”盾“是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护周围土体的盾构钢壳,所谓“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。

盾构法施工是一个非常复杂的工程过程,它对周围环境的影响与施工技术环节密切相关。早在1969年Peck就指出盾构法施工引起的地层损失以及对相邻结构的影响与施工的具体细节是分不开的。因此,理论分析时只有准确把握盾构施工的主要因素才能得出符合实际情况的结果。盾构施工阶段主要包括以下几个主要的技术环节:

①土体开挖与开挖面支护

土压平衡式盾构施工过程中,通过切削刀盘的切削前方土体。挖土量的多少由刀盘的转速、切削扭矩以及千斤顶推力决定,排土量的多少则是通过螺旋排土器的转速来调节。因为土压平衡式盾构机是借助土压舱内土体压力来平衡开挖面土水压力的,为使土压舱压力波动较小,施工中要经常调节螺旋排土器的转速和千斤顶的推进速度,来保持挖土量和排土量保持平衡。

②盾构推进与衬砌拼装

盾构依靠千斤顶推力作用向前推进。盾构推进过程中需要克服开挖面土体压力、摩擦阻力和内部机械设备阻力,盾构的总推力必须根据各种阻力的总和及其所需要的富裕量决定。推力过大会使正面土体因挤压而前移和隆起,而推力过小又影响推进速度。千斤顶推动盾构前进后,依次收缩千斤顶在盾构内部拼装衬砌。

③盾尾脱空与壁后注浆

千斤顶推动盾构机向前推进时,使得本来位于盾构壳内部的拼装衬砌脱出盾壳的保护,在衬砌外围产生建筑空隙(其体积等于盾壳对应圆筒体积与盾尾操作空间体积之和),引起较大地层损失。如不采取补救措施会引起很大的地层位移和地面沉降。

壁后注浆是对盾尾形成的施工空隙进行填充注浆,以减小由于盾尾空隙而产生的地基应力释放和地层变形,是盾构施工的重要环节之一。壁后注浆是通过在盾构壳上设置注浆管,在空隙生成的同时进行注浆的同步注浆方式和通过管片上预留的注浆孔进行注浆的及时注浆方式两种,其中同步注浆更有利于地基沉降的控制。

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盾构施工顺序

盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法,它是将盾构机械在地中推进,通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构的一种机械化施工方法。

指的是利用盾构进行隧道开挖,衬砌等作业的施工方法。用盾构在软质地基或破碎岩层中掘进隧洞的施工方法。盾构是一种带有护罩的专用设备,利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进,用刀盘切割土体,同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。

盾构是1874年发明,首先用的是气压盾构。开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式,以水力式居多。水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力,又用作输送排出土体的介质。

盾构既是一种施工机具,也是一种强有力的临时支撑结构。盾构机外形上看是一个大的钢管机,较隧道部分略大,它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的。它包括三部分:前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。大多数盾构的形状为圆形,也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形等其他形式。

使用条件

在松软含水地层,或地下线路等设施埋深达到10m或更深时,可以采用盾构法,即:

1、线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井;

2、隧道要有足够的埋深,覆土深度宜不小于6m且不小于盾构直径;

3、相对均质的地质条件;

4、如果是单洞则要有足够的线间距,洞与洞及洞与其它建(构)筑物之间所夹土(岩)体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m,竖直方向1.5m;

5、从经济角度讲,连续的施工长度不小于300m。

使用盾构法的优点

1、安全开挖和衬砌,掘进速度快;

2、盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业,施工劳动强度低。

3、不影响地面交通与设施,同时不影响地下管线等设施;

4、穿越河道时不影响航运,施工中不受季节、风雨等气候条件影响,施工中没有噪音和扰动;

5、在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。

同时他也有缺点

1、断面尺寸多变的区段适应能力差;

2、新型盾构购置费昂贵,对施工区段短的工程不太经济;

3、工人的工作环境较差。

盾构施工方法由以下几个步骤组成

第一,在置放盾构机的地方打一个垂直井,再用混凝土墙进行加固;

第二,将盾构机安装到井底,并装配相应的千斤顶;

第三,用千斤顶之力驱动井底部的盾构机往水平方向前进,形成隧道;

第四,将开挖好的隧道边墙用事先制作好的混凝土衬砌加固,地压较高时可以采用浇铸的钢制衬砌加固来代替混凝土衬砌。

盾构法施工中,其隧道一般采用以预制管片拼装的圆形衬砌,也可采用挤压混凝土圆形衬砌,必要时可再浇筑一层内衬砌,形成防水功能好的圆形双层衬砌。

施工工序

采用盾构法施工时,首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井,用作盾构及其设备的拼装井(室)和拆卸井(室),特别长的隧道,还应设置中间检修工作井(室)。拼装和拆卸用的工作井,其建筑尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定。拼装井的井壁上设有盾构出洞口,井内设有盾构基座和盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1.6~2.0米,以满足铆、焊等操作的要求。当采用整体吊装的小盾构时,则井宽可酌量减小。井的长度,除了满足盾构内安装设备的要求外,还要考虑盾构推进出洞时,拆除洞门封板和在盾构后面设置后座,以及垂直运输所需的空间。中、小型盾构的拼装井长度,还要照顾设备车架转换的方便。盾构在拼装井内拼装就绪,经运转调试后,就可拆除出洞口封板,盾构推出工作井后即开始隧道掘进施工。盾构拆卸井设有盾构进口,井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。

其他施工主要有土层开挖、盾构推进操纵与纠偏、衬砌拼装、衬砌背后压注等。这些工序均应及时而迅速地进行,决不能长时间停顿,以免增加地层的扰动和对地面、地下构筑物的影响。

土层开挖

在盾构开挖土层的过程中,为了安全并减少对地层的扰动,一般先将盾构前面的切口贯入土体,然后在切口内进行土层开挖,开挖方式有:

①敞开式开挖。适用于地质条件较好、掘进时能保持开挖面稳定的地层。由顶部开始逐层向下开挖,可按每环衬砌的宽度分数次完成。

②机械切削式开挖。用装有全断面切削大刀盘的机械化盾构开挖土层。大刀盘可分为刀架间无封板的和有封板的两种,分别在土质较好的和较差的条件下使用。在含水不稳定的地层中,可采用泥水加压盾构和土压平衡式盾构进行开挖。

③挤压式开挖。使用挤压式盾构的开挖方式,又有全挤压和局部挤压之分。前者由于掘进时不出土或部分出土,对地层有较大的扰动,使地表隆起变形,因此隧道位置应尽量避开地下管线和地面建筑物。此种盾构不适用于城市道路和街坊下的施工,仅能用于江河、湖底或郊外空旷地区。用局部挤压方式施工时,要根据地表变形情况,严格控制出土量,使地层的扰动和地表的变形减少到最低限度。

④网格式开挖。使用网格式盾构开挖时,要掌握网格的开孔面积。格子过大会丧失支撑作用,过小会产生对地层的挤压扰动等不利影响。在饱和含水的软塑土层中,这种掘进方式具有出土效率高、劳动强度低、安全性好等优点。推进操纵与纠偏

推进纠偏

推进过程中,主要采取编组调整千斤顶的推力、调整开挖面压力以及控制盾构推进的纵坡等方法,来操纵盾构位置和顶进方向。一般按照测量结果提供的偏离设计轴线的高程和平面位置值,确定下一次推进时须有若干千斤顶开动及推力的大小,用以纠正方向。此外,调整的方法也随盾构开挖方式有所不同:如敞开式盾构,可用超挖或欠挖来调整;机械切削开挖,可用超挖刀进行局部超挖来纠正;挤压式开挖,可用改变进土孔位置和开孔率来调整。

衬砌拼装

常用液压传动的拼装机进行衬砌(管片或砌块)拼装。拼装方法根据结构受力要求,可分为通缝拼装和错缝拼装。通缝拼装是使管片的纵缝环环对齐,拼装较为方便,容易定位,衬砌圆环的施工应力较小,但其缺点是环面不平整的误差容易积累。

错缝拼装是使相邻衬砌圆环的纵缝错开管片长度的1/2~1/3。错缝拼装的衬砌整体性好,但当环面不平整时,容易引起较大的施工应力。衬砌拼装方法按拼装顺序,又可分为先环后纵和先纵后环两种。先环后纵法是先将管片(或砌块)拼成圆环,然后用盾构千斤顶将衬砌圆环纵向顶紧。先纵后环法是将管片逐块先与上一环管片拼接好,最后封顶成环。这种拼装顺序,可轮流缩回和伸出千斤顶活塞杆以防止盾构后退,减少开挖面土体的走动。而先环后纵的拼装顺序,在拼装时须使千斤顶活塞杆全部缩回,极易产生盾构后退,故不宜采用。

衬砌压注

为了防止地表沉降,必须将盾尾和衬砌之间的空隙及时压注充填。压注后还可改善衬砌受力状态,并增进衬砌的防水效果。压注的方法有二次压注和一次压注。二次压注是在盾构推进一环后,立即用风动压注机通过衬砌上的预留孔,向衬砌背后的空隙内压入豆粒砂,以防止地层坍塌;在继续推进数环后,再用压浆泵将水泥类浆体压入砂间空隙,使之凝固。因压注豆粒砂不易密实,压浆也难充满砂间空隙,不能防止地表沉降,已趋于淘汰。

一次压注是随着盾构推进,当盾尾和衬砌之间出现空隙时,立即通过预留孔压注水泥类砂浆,并保持一定的压力,使之充满空隙。压浆时要对称进行,并尽量避免单点超压注浆,以减少对衬砌的不均匀施工荷载;一旦压浆出现故障,应立即暂停盾构的推进。盾构法施工时,还须配合进行垂直运输和水平运输,以及配备通风、供电、给水和排水等辅助设施,以保证工程质量和施工进度,同时还须准备安全设施与相应的设备。

中国于第一个五年计划期间,首先在辽宁阜新煤矿,用直径 2.6米的手掘式盾构进行了疏水巷道的施工。中国自行设计、制造的盾构,直径最大为11.26米,最小为3.0米。正在修建的第二条黄浦江水底道路隧道,水下段和部分岸边深埋段也采用盾构法施工,盾构的千斤顶总推力为108兆牛,采用水力机械开挖掘进。在上海地区用盾构法修建的隧道,除水底道路隧道外,还有地铁区间隧道、通向河海的排水隧洞和取水管道、街坊的地下通道等。

盾构隧道的施工过程

盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法,它是将盾构机械在地中推进,通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构的一种机械化施工方法。

①土体开挖与开挖面支护

土压平衡式盾构施工过程中,通过切削刀盘的切削前方土体。挖土量的多少由刀盘的转速、切削扭矩以及千斤顶推力决定,排土量的多少则是通过螺旋排土器的转速来调节。因为土压平衡式盾构机是借助土压舱内土体压力来平衡开挖面土水压力的,为使土压舱压力波动较小,施工中要经常调节螺旋排土器的转速和千斤顶的推进速度,来保持挖土量和排土量保持平衡。

②盾构推进与衬砌拼装

盾构依靠千斤顶推力作用向前推进。盾构推进过程中需要克服开挖面土体压力、摩擦阻力和内部机械设备阻力,盾构的总推力必须根据各种阻力的总和及其所需要的富裕量决定。推力过大会使正面土体因挤压而前移和隆起,而推力过小又影响推进速度。千斤顶推动盾构前进后,依次收缩千斤顶在盾构内部拼装衬砌。

③盾尾脱空与壁后注浆

千斤顶推动盾构机向前推进时,使得本来位于盾构壳内部的拼装衬砌脱出盾壳的保护,在衬砌外围产生建筑空隙(其体积等于盾壳对应圆筒体积与盾尾操作空间体积之和),引起较大地层损失。如不采取补救措施会引起很大的地层位移和地面沉降。

壁后注浆是对盾尾形成的施工空隙进行填充注浆,以减小由于盾尾空隙而产生的地基应力释放和地层变形,是盾构施工的重要环节之一。壁后注浆是通过在盾构壳上设置注浆管,在空隙生成的同时进行注浆的同步注浆方式和通过管片上预留的注浆孔进行注浆的及时注浆方式两种,其中同步注浆更有利于地基沉降的控制。

什么叫盾构法施工?

盾构法是一种建造隧道的方法,这种方法适用在建造软土地层或含水量很高的地层掘进隧道。盾构(shielding)是用于保护地层稳定的掘进机的防护结构,材质为混凝土、铸铁或钢制。实际上盾构为掘进机提供了工作时的临时支撑。以全断面隧道钻掘机(TBM)施工称作全断面隧道钻掘工法,历史上英、法两国联合打造英法海峡隧道,正是属于此法来穿越英吉利海峡海床。

盾构法指的是利用盾构进行隧道开挖,衬砌等作业的施工方法。用盾构在软质地基或破碎岩层中掘进隧洞的施工方法。盾构是一种带有护罩的专用设备,利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进,用刀盘切割土体,同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。

盾构是1874年发明,首先用的是气压盾构。开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式,以水力式居多。水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力,又用作输送排出土体的介质。

扩展资料:

盾构法优点

1、安全开挖和衬砌,掘进速度快;

2、盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业,施工劳动强度低。

3、不影响地面交通与设施,同时不影响地下管线等设施;

4、穿越河道时不影响航运,施工中不受季节、风雨等气候条件影响,施工中没有噪音和扰动;

5、在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性

参考资料来源:百度百科-盾构法

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