地铁盾构的选型和使用
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盾构选型施工程方案一、项目概况本工程位于城市地下,主要是用于建设地下隧道,项目全长约3公里,内径为8米,设计时速为80公里/小时,设计规模为双向四车道,设计深度为25米。
由于本项目地下环境复杂,对地下建筑物和管线的保护和限制条件苛刻,施工难度大。
基于此,我们需要制定合理的盾构选型施工方案。
二、盾构选型1. 盾构机类型选择本项目需要选择一种适合的盾构机进行施工。
我们初步选定了两种类型的盾构机:开式盾构机和封闭式盾构机。
(1)开式盾构机开式盾构机结构简单,维护方便,操作容易,适用于软土层、黏土层和砂土层的隧道施工。
但是在本工程中,由于地质条件较差,软硬岩层交错,地下水丰富,开式盾构机在抵御地下水涌入和岩石崩落方面存在一定的困难。
(2)封闭式盾构机封闭式盾构机结构复杂,但对地下水涌入和岩石崩落的抵御能力较强,适用于软硬岩层、黏土层和砂土层的隧道施工。
同时,封闭式盾构机还具有泥浆压平功能,可有效控制隧道掘进面稳定,提高施工安全性。
2. 盾构机参数选择综合考虑本项目的地质条件,施工环境和施工要求,根据封闭式盾构机对地下水涌入和岩石崩落的抵御能力较强的特点,我们决定选择封闭式盾构机进行本项目的施工。
在选择具体的封闭式盾构机时,需要考虑盾构机的直径、推进能力、驱动功率、泥浆处理能力等参数。
根据工程地质勘察报告和现场实地勘察,我们初步确定了以下盾构机参数:盾构机直径:8.2米推进能力:90米/小时驱动功率:6400千瓦泥浆处理能力:1200立方米/小时三、施工方案1. 盾构机施工工艺(1)水平掘进通过盾构机的主推进缸和尾缸的协同作用,推进盾构机实现水平掘进。
在盾构机水平掘进时,需要加强对盾构机周围土体的支护,以防止地下水涌入和岩石崩落。
(2)泥浆泵送盾构机水平掘进时,需要通过泥浆循环系统对施工面进行稳定压实。
泥浆泵将泥浆从工作面抽回到地面处理,然后再通过泵送管路将处理后的泥浆送回到工作面,形成循环。
泥浆循环系统的设计和使用能够保证施工面的稳定,减少地基沉降,提高施工效率。
盾构机设备选型及适应性分析发布时间:2023-02-22T05:54:19.984Z 来源:《工程管理前沿》2022年19期作者:罗军[导读] 盾构法施工技术已在城市轨道交通隧道工程广泛应用。
罗军中冶南方武汉工程咨询管理有限公司摘要:盾构法施工技术已在城市轨道交通隧道工程广泛应用。
盾构法的实施关键因素在于盾构机选型成功与否。
本文结合某地铁区间工程,对土压平衡盾构机的选型进行阐述,以为类似条件的工程提供参考。
关键字:盾构机、设备选型、土压平衡一、盾构机选型依据1、承包合同文件对盾构机功能要求:根据本工程的总体布置、工程地质及水文地质条件、沿线建筑设施及地下管线等环境条件、盾构隧道衬砌结构、施工条件及工期等多方面要求,并考虑可能的地质变化情况,对盾构提出如下特殊要求:1)承包商需充分考虑盾构机穿越本工程的地质情况和地下障碍物,盾构机必需有良好的适应性;2)盾构机最大推进速度不低于6cm/min;盾构机最大生产能力须达到300m/月以上;3)盾构机能顺利掘进300米曲线半径的隧道;4)盾构机应按不低于0.6Mpa的静水压设计,保证在此压力下盾体、密封装置等性能可靠并能正常工作;5)盾构机须配备良好的渣土改良系统和刀盘冲刷系统,确保掘进顺利;6)盾构机须配备气体检测报警系统和刀盘(含刀具)磨损检测报警系统;7)盾构机须配备开挖仓压缩空气自动保压系统,以满足可在恶劣地质条件下可进行带压进仓作业;8)应能快速、精确、安全地拼装管片,并能有效防止盾构机推进油缸的顶推使管片端部产生裂纹或破损,推进油缸的行程应与管片封顶块的安装要求相匹配;9)具备防止地层经由螺旋机、铰接处以及盾尾处出现涌水、涌沙等情况的安全装置与处理设施,在出现涌水、涌砂等情况下,盾构机能够正常掘进。
2、《盾构法隧道施工及验收规范》(GB 50446-2017)相关规定:第 4.3.1 条盾构选型与配置应适用、可靠、先进、经济,配置应包括刀盘、推进液压油缸、管片拼装机、螺旋输送机、泥水循环系统、铰接装置、渣土改良系统和注浆系统等。
地铁盾构隧道管片选型与拼装发表时间:2019-03-26T13:10:28.017Z 来源:《建筑细部》2018年第18期作者:杨文超[导读] 在盾构施工中因管片的选型和拼装不当而引起成型隧道管片破损及漏水现象是个普遍现象,结合西安六号线丈八六路站~丈八四路站区间右线的管片选型和拼装质量为研究对象,总结在施工过程中的经验说明了管片选型的原则,从管片不同拼装点位等方面叙述了施工中管片拼装要求。
杨文超中铁六局集团有限公司交通工程分公司北京丰台 100070摘要:在盾构施工中因管片的选型和拼装不当而引起成型隧道管片破损及漏水现象是个普遍现象,结合西安六号线丈八六路站~丈八四路站区间右线的管片选型和拼装质量为研究对象,总结在施工过程中的经验说明了管片选型的原则,从管片不同拼装点位等方面叙述了施工中管片拼装要求。
关键词:盾构机、管片、盾尾间隙、盾构机姿态、油缸行程差1工程概况西安地铁六号线一期TJSG-7标丈八六路站~丈八四路站区间采用盾构法施工,右线区间长度1138.4m,最小曲线半径R=2000m。
区间隧道底部埋深介于17.14-24.52m之间。
隧道从丈八四路站西端以线间距14.0m坡度2‰出站后,以25‰的坡度下行,继续以14‰的坡度下行至区间最低点。
然后以20‰的坡度上行,最终以2‰的坡度进入丈八六路站。
2管片设计2.1本区间隧道管片采用C50P12预制钢筋混凝土管片,管片设计具体参数见下表:3管片选型的影响因素管片作为成型隧道衬砌、是隧道永久支护的一部分,会受到来自土层、地下水压力等特殊外力,如管片选型不当,会引起管片错台、开裂、隧道渗水,所以管片的选型至关重要。
选取管片主要需要考虑3方面的因素:(1)盾尾间隙;(2)推进油缸行程差;(3)铰接油缸行程差。
3.1管片选型首先要考虑盾尾间隙对管片选型的影响本工程采用小松TM614PMX-12号盾构机盾尾外径为6140mm、壁厚为40mm的圆柱形钢结构,管片的外径为6000mm。
盾构管片选型和安装林建平在盾构法施工中,管片的选型和安装好坏直接影响着隧道的质量和使用寿命。
本文根据广州地铁三号线客~大区间的实际施工情况,就盾构管片选型和安装技术做总结分析。
一、工程概况客~大盾构区间分为两条平行的分离式单线圆形盾构隧道,总长度为3016.933米,管片生产与安装2011环。
管片外径6000mm,内径5400mm,宽度1500mm,防渗等级S10,砼C50。
依据配筋将管片分为A、B、C三类,C类配筋最高、B类配筋最低;管片的楔形量38mm,分左转、右转、标准三类。
二、管片的特征1、管片的拼装点位本区间的管片拼装分10个点位,和钟表的点位相近,分别是1、2、3、4、5、7、8、9、10、11。
管片划分点位的依据有两个:管片的分块形式和螺栓孔的布置。
拼环时点位尽量要求ABA(1点、11点)形式。
在广州盾构隧道管片要求错缝拼装,相邻两环管片不能通缝。
管片拼装点位有很强的规律,管片的点位可划分为两类,一类为1点、3点、5点、8点、10点;二类为11点、2点、4点、7点、9点。
同一类管片不能相连,例如1点后不能跟3、5、8、10这四个点位,只能跟11、2、4、7、9五个点位。
在成型隧道里两联络通道之间的奇数管片是同一类,偶数管片是同一类。
(竖列表示拼装好的管片,横向:√-表示可选后续的管片;×-表示不可选后续的管片)2、隧道管片排序鉴于管片拼装的规律性,所以盾构施工前必须对隧道管片做好排序,并根据设计,模拟出联络通道和泵房位置,管片拼到联络通道处时,点位要正好和设计点位符合,否则联络通道位置会被改变。
在本工程中,是从左线始发,第325、326环处是联络通道,此处拼装点位是11点,将标准块A3块拼到洞门位置。
盾构始发时的负环是6环,1环零环。
从负环到325环共332环,第325环是11点,相当于第332环是11点,那么负环第一环点位应该是1点,或3点、5点、8点、10点。
管片排序时,要优化洞门的长度,在广州洞门长度要求在400mm以上,一环管片的长度是1500mm,在条件允许的条件下,通过调整始发负环的位置,把每节隧道两端的洞门长度之和控制在1500mm以内,当隧道长度除以管片长度的余数大于两倍最小洞门宽度800mm(各地洞门的最小宽度要求不同)时,就取余数的一半为洞门长度。
地铁工程使用盾构施工方案一、盾构施工工程方案盾构施工工程方案是盾构施工的设计蓝图,是盾构施工的基础和依据。
其主要包括盾构机的选择、隧道布置、施工参数等内容。
1. 盾构机的选择盾构机是盾构施工的核心设备,其选用将直接影响到施工质量和效率。
在选择盾构机时,需要考虑盾构机的直径、土压情况、环境要求等因素。
同时,还要考虑盾构机的调试和运行成本,以及后期维护等因素。
2. 隧道布置隧道布置是指盾构施工中隧道线路、坡度、弯曲段等布置方案。
隧道布置需要考虑地质条件、地下管线、地表建筑等因素,确保盾构施工的安全和顺利进行。
3. 施工参数盾构施工参数包括推进速度、泥浆压力、推力等参数的确定。
这些参数需要根据地质条件、隧道布置等因素进行合理确定,以确保盾构施工的高效进行。
二、盾构施工流程盾构施工流程是指盾构施工从前期准备到隧道开挖、管道铺设、隧道衬砌等全过程的操作流程。
其主要包括前期准备、隧道开挖、支护、管道铺设等环节。
1. 前期准备前期准备是盾构施工的第一步,其主要包括现场勘察、地质勘探、隧道设计等工作。
在前期准备中,需要对地质情况进行详细分析,确定盾构机的选用,设计出符合地质条件的施工方案。
2. 隧道开挖隧道开挖是盾构施工的核心环节,也是最为复杂的环节。
在隧道开挖过程中,需要根据地质情况、盾构机的性能等因素,合理确定推进速度、泥浆压力、推力等参数,确保隧道的稳定开挖。
3. 支护支护是指在隧道开挖后对隧道进行支护,以确保隧道的安全使用。
支护的方法包括涂抹防水涂料、设置支撑框架、喷浆加固等,其目的是加固隧道结构,防止隧道坍塌。
4. 管道铺设管道铺设是盾构施工的最后环节,其目的是将地铁管道固定在隧道内,确保地铁的安全运行。
管道铺设需要根据地铁线路设计图纸进行布置,确保地铁线路的顺利施工。
三、盾构施工安全管理盾构施工安全管理是盾构施工的重要组成部分,其主要包括现场安全管理、设备管理、环境管理等方面。
盾构施工的安全管理是保障盾构施工顺利进行和地铁运行安全的基础。
地铁盾构的选型及现场管理和使用一、概述1、概念盾构是一种用于隧道暗挖施工,具有金属外壳,壳内装有主机和辅助设备,既能支承地层的压力,又能在地层中整体掘进,进行土体开挖,碴土排运和管片安装等作业,使隧道一次成形的机械。
盾构是相对复杂的集机、电、液、传感、信息技术于一体的隧道施工专用工程机械,主要用于地铁、铁路、公路、市政、水电等工程。
盾构的工作原理就是一个钢结构组件依靠外壳支承,沿隧道轴线一边对土壤进行切削一边向前推进,在盾壳的保护下完成掘进、排碴、衬砌工作,最终贯通隧道。
盾构施工主要由稳定开挖面、掘进及排土、管片衬砌和壁后注浆三大要素组成。
盾构是根据工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等具体特征来“量身定做”的一种非标设备。
盾构不同于常规设备,其核心技术不仅仅是设备本身的机电工业设计,还在于设备通过不同的设计如何满足工程地质施工的需求。
因此,盾构的选型正确与否决定着盾构施工的成败。
2、盾构的类型盾构的类型是指与特定的施工环境、基础地质、工程地质和水文地质特征相匹配的盾构种类。
一般掘进机的类型分为软土盾构、硬岩掘进机(TBM)、复合盾构三种。
软土盾构的特点是仅安装切削软土用的切刀和括刀,无需开岩的滚刀。
TBM主要用于山岭隧道。
复合盾构是指既适用于软土,又适应于硬岩的一类盾构,主要用于复杂地层的施工。
地铁盾构就是一种复合盾构。
主要特点是刀盘既安装用于软土切削的切刀和括刀,又安装破碎岩石的滚刀,或安装破碎砂卵石和漂石的撕裂刀。
复合盾构分为土压平衡盾构和泥水加压平衡盾构。
3、盾构的组成地铁施工可供选择的复合盾构机机型只有两种,即土压平衡盾构机或泥水平衡盾构机。
一台盾构按外观结构形式分为刀盘部分、前盾、中盾、尾盾、后配套部分和辅助设备(管片和砂浆运输设备、泥水站等)。
土压平衡盾构由以下十一部分组成:⑴、刀盘(分为面板式、辐条式、复合式三种),⑵刀盘驱动(分为电机和液压两种),⑶刀盘支承(主轴承),⑷膨润土添加系统和泡沫系统,⑸螺旋输送机,⑹皮带输送机,⑺同步注浆系统,⑻盾尾密封系统,⑼管片安装机,⑽数据采集系统,⑾导向系统。
地铁盾构选型施工方案一、工程概况与目标本工程为城市地铁建设项目,旨在通过盾构法施工,实现隧道快速、安全、经济的建设目标。
工程主要特点为隧道埋深浅,周围地质条件复杂,施工难度大。
因此,选择合适的盾构机型和制定科学的施工方案是确保工程质量和安全的关键。
二、盾构机选型原则盾构机选型应遵循以下原则:适应性原则:盾构机应适应工程地质条件、隧道埋深、周围环境等因素。
先进性原则:优先选择技术先进、性能稳定、操作简便的盾构机型。
经济性原则:在满足工程需求的前提下,综合考虑盾构机的购置成本、维护费用及使用寿命等因素。
可靠性原则:盾构机应具有良好的可靠性和耐久性,确保施工过程的连续性和稳定性。
三、盾构机技术规格根据工程需求和盾构机选型原则,选择适宜的盾构机型,其主要技术规格包括盾构直径、刀盘形式、掘进速度、推进力、扭矩等。
盾构机应具备自动化控制、故障自诊断等功能,提高施工效率和安全性。
四、施工方法与流程盾构法施工主要包括盾构机进场、安装调试、掘进施工、管片拼装、同步注浆等环节。
具体施工流程如下:盾构机进场及安装调试:按照施工计划,将盾构机运输至施工现场,并进行安装调试,确保盾构机处于良好工作状态。
掘进施工:盾构机按照设计轨迹进行掘进,严格控制掘进速度和掘进参数,确保隧道成型质量。
管片拼装:掘进过程中,根据隧道设计要求,进行管片拼装,确保隧道结构的稳定性和防水性能。
同步注浆:掘进过程中,同步进行注浆作业,填充隧道周边空隙,提高隧道承载能力和防水效果。
五、盾构掘进参数设置盾构掘进参数设置应根据工程地质条件、盾构机性能及施工要求等因素进行综合考虑。
主要参数包括掘进速度、推进力、扭矩、注浆压力等。
在施工过程中,应根据实际情况及时调整参数设置,确保掘进过程稳定可控。
六、掘进过程监控与调整掘进过程中应实时监控盾构机的运行状态和掘进参数变化情况,发现问题及时采取措施进行调整。
监控内容主要包括盾构机位置、姿态、掘进速度、推进力、扭矩等参数。
地铁盾构的选型和使用————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:ﻩ地铁盾构的选型及现场管理和使用一、概述1、概念盾构是一种用于隧道暗挖施工,具有金属外壳,壳内装有主机和辅助设备,既能支承地层的压力,又能在地层中整体掘进,进行土体开挖,碴土排运和管片安装等作业,使隧道一次成形的机械。
盾构是相对复杂的集机、电、液、传感、信息技术于一体的隧道施工专用工程机械,主要用于地铁、铁路、公路、市政、水电等工程。
盾构的工作原理就是一个钢结构组件依靠外壳支承,沿隧道轴线一边对土壤进行切削一边向前推进,在盾壳的保护下完成掘进、排碴、衬砌工作,最终贯通隧道。
盾构施工主要由稳定开挖面、掘进及排土、管片衬砌和壁后注浆三大要素组成。
盾构是根据工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等具体特征来“量身定做”的一种非标设备。
盾构不同于常规设备,其核心技术不仅仅是设备本身的机电工业设计,还在于设备通过不同的设计如何满足工程地质施工的需求。
因此,盾构的选型正确与否决定着盾构施工的成败。
2、盾构的类型盾构的类型是指与特定的施工环境、基础地质、工程地质和水文地质特征相匹配的盾构种类。
一般掘进机的类型分为软土盾构、硬岩掘进机(TBM)、复合盾构三种。
软土盾构的特点是仅安装切削软土用的切刀和括刀,无需开岩的滚刀。
TBM主要用于山岭隧道。
复合盾构是指既适用于软土,又适应于硬岩的一类盾构,主要用于复杂地层的施工。
地铁盾构就是一种复合盾构。
主要特点是刀盘既安装用于软土切削的切刀和括刀,又安装破碎岩石的滚刀,或安装破碎砂卵石和漂石的撕裂刀。
复合盾构分为土压平衡盾构和泥水加压平衡盾构。
3、盾构的组成地铁施工可供选择的复合盾构机机型只有两种,即土压平衡盾构机或泥水平衡盾构机。
一台盾构按外观结构形式分为刀盘部分、前盾、中盾、尾盾、后配套部分和辅助设备(管片和砂浆运输设备、泥水站等)。
地铁盾构的选型及现场管理和使用一、概述1、概念盾构是一种用于隧道暗挖施工,具有金属外壳,壳内装有主机和辅助设备,既能支承地层的压力,又能在地层中整体掘进,进行土体开挖,碴土排运和管片安装等作业,使隧道一次成形的机械。
盾构是相对复杂的集机、电、液、传感、信息技术于一体的隧道施工专用工程机械,主要用于地铁、铁路、公路、市政、水电等工程。
盾构的工作原理就是一个钢结构组件依靠外壳支承,沿隧道轴线一边对土壤进行切削一边向前推进,在盾壳的保护下完成掘进、排碴、衬砌工作,最终贯通隧道。
盾构施工主要由稳定开挖面、掘进及排土、管片衬砌和壁后注浆三大要素组成。
盾构是根据工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等具体特征来“量身定做”的一种非标设备。
盾构不同于常规设备,其核心技术不仅仅是设备本身的机电工业设计,还在于设备通过不同的设计如何满足工程地质施工的需求。
因此,盾构的选型正确与否决定着盾构施工的成败。
2、盾构的类型盾构的类型是指与特定的施工环境、基础地质、工程地质和水文地质特征相匹配的盾构种类。
一般掘进机的类型分为软土盾构、硬岩掘进机(TBM)、复合盾构三种。
软土盾构的特点是仅安装切削软土用的切刀和括刀,无需开岩的滚刀。
TBM主要用于山岭隧道。
复合盾构是指既适用于软土,又适应于硬岩的一类盾构,主要用于复杂地层的施工。
地铁盾构就是一种复合盾构。
主要特点是刀盘既安装用于软土切削的切刀和括刀,又安装破碎岩石的滚刀,或安装破碎砂卵石和漂石的撕裂刀。
复合盾构分为土压平衡盾构和泥水加压平衡盾构。
3、盾构的组成地铁施工可供选择的复合盾构机机型只有两种,即土压平衡盾构机或泥水平衡盾构机。
一台盾构按外观结构形式分为刀盘部分、前盾、中盾、尾盾、后配套部分和辅助设备(管片和砂浆运输设备、泥水站等)。
土压平衡盾构由以下十一部分组成:⑴、刀盘(分为面板式、辐条式、复合式三种),⑵刀盘驱动(分为电机和液压两种),⑶刀盘支承(主轴承),⑷膨润土添加系统和泡沫系统,⑸螺旋输送机,⑹皮带输送机,⑺同步注浆系统,⑻盾尾密封系统,⑼管片安装机,⑽数据采集系统,⑾导向系统。
泥水平衡盾构由以下十部分组成:⑴、刀盘(分为面板式、辐条式、复合式三种),⑵刀盘驱动(分为电机和液压两种),⑶刀盘支承(主轴承),⑷泥水处理站,⑸环流系统,⑹同步注浆系统,⑺盾尾密封系统,⑻管片安装机,⑼数据采集系统,⑽导向系统。
4、地铁结构设计基本参数管片内径:5400mm/5500mm管片外径:6000mm/6200mm环宽:1200mm 、1500mm管片厚度:300mm、350mm分块情况:6块二、盾构的选型1、盾构选型的原则盾构选型是盾构法隧道能否安全、环保、优质、经济、快速建成的关键工作之一,盾构选型应从安全适应性(也称可靠性)、技术先进性、经济性等方面综合考虑,所选择的盾构形式要能尽量减少辅助施工法并确保开挖面稳定和适应围岩条件,同时还要综合考虑以下因素:①可以合理使用的辅助施工法如降水法、气压法、冻结法和注浆法等。
②满足本工程隧道施工长度和线形的要求。
③后配套设备、始发设施等能与盾构的开挖能力配套。
④盾构的工作环境。
不同形式的盾构所适应的地质范围不同,盾构选型总的原则是安全性适应性第一,以确保盾构法施工的安全可靠;在安全可靠的情况下再考虑技术的先进性,即技术先进性第二位;然后再考虑盾构的价格,即经济性第三位。
盾构施工时,施工沿线的地质条件可能变化较大,在选型时一般选择适合于施工区大多数围岩的机型。
盾构选型时主要遵循下列原则:①应对工程地质、水文地质有较强的适应性,首先要满足施工安全的要求。
②安全适应性、技术先进性、经济性相统一,在安全可靠的情况下,考虑技术先进性和经济合理性。
③满足隧道外径、长度、埋深、施工场地、周围环境等条件。
④满足安全、质量、工期、造价及环保要求。
⑤后配套设备的能力与主机配套,满足生产能力与主机掘进速度相匹配,同时具有施工安全、结构简单、布置合理和易于维护保养的特点。
⑥盾构制造商的知名度、业绩、信誉和技术服务。
根据以上原则,对盾构的形式及主要技术参数进行研究分析,以确保盾构法施工的安全、可靠,选择最佳的盾构施工方法和选择最适宜的盾构。
盾构选型是盾构施工的关键环节,直接影响盾构隧道的施工安全、施工质量、施工工艺及施工成本,为保证工程的顺利完成,对盾构的选型工作非常慎重。
2、盾构选型的依据盾构选型应以工程地质、水文地质为主要依据,综合考虑周围环境条件、隧道断面尺寸、施工长度、埋深、线路的曲率半径、沿线地形、地面及地下构筑物等环境条件,以及周围环境对地面变形的控制要求的工期、环保等因素,同时,参考国内外已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范、施工规范及相关标准,对盾构类型、驱动方式、功能要求、主要技术参数,辅助设备的配置等进行研究。
选型时的主要依据如下内容:①工程地质、水文地质条件:颗粒分析及粒度分布,单轴抗压强度,含水率,砾石直径,液限及塑限,N值,黏聚力c、内磨擦角,土粒子相对密度,孔隙率及孔隙比,地层反力系数,压密特性,弹性波速度,孔隙水压,渗透系数,地下水位(最高、最低、平均),地下水位的流速、流向,河床变迁情况等。
②隧道长度、隧道平纵断面形状和尺寸等设计参数。
③周围环境条件:地上及地下建筑物分布,地下管线埋深及分布,沿线河流、湖泊、海洋的分布,沿线交通情况、施工场地条件,气候条件,水电供应情况等。
④隧道施工工程筹划及节点工期要求。
⑤宜用的辅助工法。
⑥技术经济比较。
3、盾构选型主要步骤①在对工程地质、水文地质条件、周围环境、工期要求、经济性等充分研究的基础上选定盾构的类型;对敞开式、闭胸式盾构进行比选。
②在确定选用闭胸式盾构后,根据地层的渗透系数、颗粒级配、地下水压、环保、辅助施工方法、施工环境、安全等因素对土压平衡盾构和泥水盾构进行比选。
③根据详细的地质勘探资料,对盾构各主要功能部件进行选择和设计(如刀盘驱动形式,刀盘结构形式、开口率,刀具种类与配置,螺旋输送机的形式与尺寸,沉浸墙的结构设计与泥浆门的形式,破碎机的布置与形式,送泥管的直径等),并根据地质条件等确定盾构的主要参数。
盾构的主要技术参数在选型时应进行详细计算,主要包括刀盘直径,刀盘开口率,刀盘转速,刀盘扭矩,刀盘驱动功率,推力,掘进速度,螺旋输送机功率、直径、长度、送排泥管直径,送排泥泵功率、扬程等。
④根据地质条件选择与盾构掘进速度相匹配的盾构后配套施工设备。
4、盾构选型的主要方法4.1 根据地层的渗透系数进行选型地层渗透系数对于盾构的选型是一个很重要的因素。
通常,当地层的渗透系数小于10-7m/s时,可以选用土压平衡盾构;当地层的渗透系数在10-7-10-4m/s之间时,既可以选用土压平衡盾构也可以选用泥水式盾构;当地层的透水系数大于10-4m/s时,宜选用泥水盾构。
根据地层渗透系数与盾构类型的关系,若地层以各种级配富水的砂层、砂砾层为主时,宜选用泥水盾构;其他地层宜选用土压平衡盾构。
4.2 根据地层的颗粒级配进行选型土压平衡盾构主要适用于粉土、粉质黏土、淤泥质粉土、粉砂层等黏稠土壤的施工,在黏性土层中掘进时,由刀盘切削下来的土体进人土仓后由螺旋输送机输出,在螺旋输送机内形成压力梯降,保持土仓压力稳定,使开挖面土层处于稳定。
一般来说,当岩土中的粉粒和黏粒的的总量达到40%以上时,通常宜选用土压平衡盾构,相反的情况选择泥水盾构比较合适。
粉粒的绝对大小通常以0.075mm为界。
4.3根据地下水压进行选型当水压大于0.3Mpa时,适宜采用泥水盾构。
如果采用土压平衡盾构,螺旋输送机难以形成有效的土压下降,导致开挖面坍塌。
当水压大于0.3Mpa时,如因地质原因需采用土压平衡盾构,则需增大螺旋输送机的长度或采用一级螺旋输送机,或采用保压泵。
4.4盾构选型时必须考虑的特殊因素盾构选型时,在实际实施时,还需解决理论的合理性与实际的可能性之间的矛盾。
必须考虑环保,地质和安全因素。
1)环保因素对泥水盾构而言,虽然经过过筛、旋流、沉淀等程序,可以将弃土浆液中的一些粗颗粒分离出来,并通过汽车、船等工具运输弃渣,但泥浆中的悬浮或半悬浮状态的细土颗粒仍不能完全分离出来,而这些物质又不能随意处理,就形成了使用泥水盾构的一大困难。
降低污染保护环境是选择泥水盾构面临的十分重要的课题,需要解决的是如何防止将这些泥浆弃置江河湖海等水体中造成范围更大,更严重的污染。
要将弃土泥浆彻底处理可以作为固体物料运输的程度也是可以做到的,国内外都有许多成功的事例,但做到这点并不容易,因为:①处理设备费,增加了工程投资。
②用来安装这些处理设备需要的场地较大。
③处理时间较长。
2)工程地质因素盾构施工工程地质的复杂性主要反映在基础地质(主要是围岩岩性)和工程地质特性的多变方面。
在一个盾构施工段或一个盾构合同标段中,某些部分的施工环境适合选用土压平衡盾构,但某些部分又很适合选用泥水盾构。
盾构选型时应综合考虑并对不同选择进行风险分析后择其优者。
3)安全因素从保持工作面的稳定、控制地面沉降的角度来看,当隧道断面较大时,使用泥水盾构要比使用土压平衡盾构的效果好一些,特别是在河湖等水体下、在密集的建筑物或构筑物下及上软下硬的地层中施工时。
在这些特殊的施工环境中,施工过程的安全性是盾构选型时的一项极其重要的选择,如北京铁路地下直径线最终选择了泥水盾构。
5、盾构模式的选择在选择盾构模式时,最重要的是要以保持开挖面稳定为基点进行选择。
为了选择合适的盾构模式,除对土质、地下水进行调查以外,还要对用地环境、竖井周围环境、安全性、经济性进行充分考虑。
近几年来,由竖井或渣土处理而影响盾构形式选择的实例不断增加。
另外,在一些实例中,施工经验也会成为盾构选型的重要因素。
因此,在选型时,要邀请具有制造同类盾构经验的国内外知名盾构制度商进行技术交流;可邀请国内盾构隧道设计、科研、施工方面专家进行选型论证和研究,并参照类似工程和盾构选型及施工情况。
5.1土压平衡盾构土压盾构主要适用于粉质黏土、淤泥质粉土、粉砂层等黏稠土壤的施工,在黏性土层掘进时,由刀盘切削下来的土体进入土仓后由螺旋输送机输出,在螺旋输送机内形成压力梯降,保持土仓压力稳定,使开挖面土层处于稳定。
盾构向前推进的同时,螺旋输送机排土,使排土量等于开挖量,即可使开挖面的地层始终保持稳定。
排土量通过调节螺旋输送机的转速和出土闸门的开度予以控制。
当含砂量超过某一限度时,泥土的流塑性明显变差,土仓内土体因固结作用而被压密,导致渣土难以排送,需向土仓内注水、泡沫、泥浆等添加材料,以改善土体流塑性。
在砂性土层施工时,由于砂性土流动性差,砂土磨擦力大、渗透系数高、地下水丰富等原因,土仓内压力不易稳定,须进行渣土改良。
根据以上叙述,土压平衡盾构主要分为两种:一种是适用于含水量和粒度组成比较适中,开挖面土砂可直接注入土仓及螺旋输送机内,从而维持开挖稳定的土压式盾构;另一种是对应于砂粒含量较多而不具有流动性的土质,需通过水、泡沫、泥浆等添加材料使泥土压力可以很好地传递到开挖面的加泥式土压平衡盾构。