案例－砂卵石地層盾構(gòu)隧道關(guān)鍵施工技術(shù)孔恒學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1案例案例(n l)砂卵石地層盾構(gòu)隧道關(guān)鍵施工砂卵石地層盾構(gòu)隧道關(guān)鍵施工技術(shù)孔恒技術(shù)孔恒第一頁(yè)，共23頁(yè)。2 2）隧道埋深淺，一般）隧道埋深淺，一般6m6m左右，地層穩(wěn)定性控制困難。左右，地層穩(wěn)定性控制困難。3 3）曲線(xiàn)段掘進(jìn)頻繁，有）曲線(xiàn)段掘進(jìn)頻繁，有9 9段曲線(xiàn)，掘進(jìn)姿態(tài)及施工難度大。段曲線(xiàn)，掘進(jìn)姿態(tài)及施工難度大。4 4）3 3次穿越干線(xiàn)鐵路，次穿越干線(xiàn)鐵路，4 4次穿越城市主道路，增加了施工風(fēng)險(xiǎn)性。次穿越城市主道路，增加了施工風(fēng)險(xiǎn)性。5 5）地表現(xiàn)況環(huán)境復(fù)雜，需多次穿越地面建（構(gòu)）筑物和地下管線(xiàn)，地表沉降控制要求高。）地表現(xiàn)況環(huán)境復(fù)雜，需多次穿越地面建（構(gòu)）筑物和地下管線(xiàn)，地表沉降

2、控制要求高。 2 2 工程的技術(shù)難點(diǎn)工程的技術(shù)難點(diǎn)1 1）工作面的穩(wěn)定性控制問(wèn)題）工作面的穩(wěn)定性控制問(wèn)題(wnt)(wnt)；2 2）刀具磨損問(wèn)題）刀具磨損問(wèn)題(wnt)(wnt)；3 3）盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整問(wèn)題）盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整問(wèn)題(wnt)(wnt)；4 4）土體塑流化改造問(wèn)題）土體塑流化改造問(wèn)題(wnt)(wnt)；5 5）建（構(gòu)）筑物的沉降控制與保護(hù)問(wèn)題）建（構(gòu)）筑物的沉降控制與保護(hù)問(wèn)題(wnt)(wnt)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)第1頁(yè)/共23頁(yè)第二頁(yè)，共23頁(yè)。3.64m 盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第2頁(yè)/共23頁(yè)第三頁(yè)，共23頁(yè)。3.33m 盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)第3頁(yè)/共23頁(yè)第四頁(yè)，共23頁(yè)。市政集

3、團(tuán) forANSYS交通大學(xué)二、砂卵石地層盾構(gòu)開(kāi)挖面的穩(wěn)定性控制原理二、砂卵石地層盾構(gòu)開(kāi)挖面的穩(wěn)定性控制原理1 1）力學(xué)特點(diǎn)與表現(xiàn)）力學(xué)特點(diǎn)與表現(xiàn)(bioxin)(bioxin)粘結(jié)力粘結(jié)力c=0c=0，孔隙比大，含砂率小于，孔隙比大，含砂率小于2020，開(kāi)挖擾，開(kāi)挖擾動(dòng)范圍大，易坍塌，沉降難以控制。動(dòng)范圍大，易坍塌，沉降難以控制。盾 構(gòu) 機(jī)切 削 刀 盤(pán)擾擾 動(dòng)動(dòng) 范范 圍圍 擴(kuò)擴(kuò) 大大 狀狀 況況砂卵石砂卵石(lunsh)地層開(kāi)挖狀況地層開(kāi)挖狀況第4頁(yè)/共23頁(yè)第五頁(yè)，共23頁(yè)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)輕、中亞粘土重亞砂土、輕亞粘土卵石、圓礫石卵石、圓礫石隧道塌落區(qū)松動(dòng)區(qū)塌落區(qū)松

4、動(dòng)區(qū)無(wú)水砂卵石地層盾構(gòu)開(kāi)挖面的失穩(wěn)模式無(wú)水砂卵石地層盾構(gòu)開(kāi)挖面的失穩(wěn)模式(msh) (msh) 全斷面無(wú)水砂卵石地層全斷面無(wú)水砂卵石地層 第5頁(yè)/共23頁(yè)第六頁(yè)，共23頁(yè)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)輕、中亞粘土重亞砂土、輕亞粘土卵石、圓礫石隧道塌落區(qū)松動(dòng)區(qū)塌落區(qū)松動(dòng)區(qū)細(xì)砂、中砂無(wú)水砂卵石無(wú)水砂卵石(lunsh)(lunsh)地層盾構(gòu)開(kāi)挖面的失穩(wěn)模式地層盾構(gòu)開(kāi)挖面的失穩(wěn)模式 部分?jǐn)嗝鏌o(wú)水砂卵石部分?jǐn)嗝鏌o(wú)水砂卵石(lunsh)(lunsh)地層地層 第6頁(yè)/共23頁(yè)第七頁(yè)，共23頁(yè)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)盾構(gòu)機(jī)切削刀盤(pán)擾動(dòng)范圍減小加泥、加泡沫改善層卵礫石傳力效果改善砂卵石地層盾

5、構(gòu)開(kāi)挖砂卵石地層盾構(gòu)開(kāi)挖(ki w)面的穩(wěn)定機(jī)理面的穩(wěn)定機(jī)理1）薄膜效應(yīng)(xioyng)。點(diǎn)到面；2）拱效應(yīng)(xioyng)。刀盤(pán)的水平推力以及土倉(cāng)內(nèi)的豎向抗力的作用；3）盾構(gòu)的推進(jìn)速度，利于應(yīng)力的及時(shí)轉(zhuǎn)嫁；4）粘結(jié)力和摩擦角增大。加泥、加泡沫對(duì)開(kāi)挖加泥、加泡沫對(duì)開(kāi)挖(ki w)面土體的改善面土體的改善第7頁(yè)/共23頁(yè)第八頁(yè)，共23頁(yè)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué) 自主研究開(kāi)發(fā)了加泥、加泡沫自主研究開(kāi)發(fā)了加泥、加泡沫(pom)(pom)工藝、設(shè)備和工藝、設(shè)備和控制技術(shù)，并使刀具磨耗壽命提高控制技術(shù)，并使刀具磨耗壽命提高1 1倍。倍。研究開(kāi)發(fā)研究開(kāi)發(fā)(kif)(kif)的加泥式土壓平衡盾構(gòu)

6、機(jī)泡沫系統(tǒng)的加泥式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)泡沫系統(tǒng)第8頁(yè)/共23頁(yè)第九頁(yè)，共23頁(yè)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)泡沫試驗(yàn)在刀盤(pán)的攪拌作用下迅速滲透到地層中，將砂層的砂礫顆粒泡沫試驗(yàn)在刀盤(pán)的攪拌作用下迅速滲透到地層中，將砂層的砂礫顆粒(kl)(kl)包裹起來(lái)，降低了土體的密實(shí)度，改善了土體的塑流性。包裹起來(lái)，降低了土體的密實(shí)度，改善了土體的塑流性。 第9頁(yè)/共23頁(yè)第十頁(yè)，共23頁(yè)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)序號(hào)序號(hào)參數(shù)參數(shù)單獨(dú)加泥單獨(dú)加泥混合使用混合使用備注備注1 1刀盤(pán)油壓刀盤(pán)油壓(Mpa)(Mpa)11118 810102 2推力（推力（t t）8008005005006506503

7、3螺旋輸送機(jī)油壓螺旋輸送機(jī)油壓(Mpa)(Mpa)995 57 74 4加泥量加泥量(L)(L)35003500150015005 5加泡沫量加泡沫量(L)(L)0 02525原液原液6 6地表沉降地表沉降(mm)(mm)10105 510107 7刀盤(pán)磨損情況刀盤(pán)磨損情況較重較重較輕較輕開(kāi)挖后觀(guān)察開(kāi)挖后觀(guān)察8 8刀盤(pán)抱死發(fā)生頻率刀盤(pán)抱死發(fā)生頻率較多較多極少極少第10頁(yè)/共23頁(yè)第十一頁(yè)，共23頁(yè)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)第11頁(yè)/共23頁(yè)第十二頁(yè)，共23頁(yè)。管 片管 片f1f5rf4f5f2CBf3qf5pf3AABBf2pqB -B截 面A -A截 面C -C截 面模擬隧道開(kāi)挖盾

8、尾空隙襯砌管片盾構(gòu)數(shù)學(xué)解析盾構(gòu)數(shù)學(xué)解析(ji x)模型模型盾構(gòu)數(shù)值模擬盾構(gòu)數(shù)值模擬(mn)模型模型盾構(gòu)間隙參數(shù)確定模型盾構(gòu)間隙參數(shù)確定模型第12頁(yè)/共23頁(yè)第十三頁(yè)，共23頁(yè)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)第13頁(yè)/共23頁(yè)第十四頁(yè)，共23頁(yè)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)第14頁(yè)/共23頁(yè)第十五頁(yè)，共23頁(yè)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)-30-25-20-15-10-505500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700沉 降 量 （ m m ）環(huán)一般(ybn)地段過(guò)渡地段過(guò)鐵路地段-30-25-20-15-10-505-20-100102

9、03040沉 降 量 （ m m ）與 掌 子 面 間 距 （ d）第15頁(yè)/共23頁(yè)第十六頁(yè)，共23頁(yè)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)- 7- 6- 5- 4- 3- 2- 10- 6- 4- 202埋 深 （ m ）豎 向 位 移（ m m ）第16頁(yè)/共23頁(yè)第十七頁(yè)，共23頁(yè)。市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)- 2 0- 1 6- 1 2- 8- 40- 0 . 500 . 511 . 522 . 5位 移（ m m ）埋 深 （ m ）為盾構(gòu)的超前影響15m、為盾構(gòu)掌子面通過(guò)時(shí)、盾尾脫出(tu ch)后、穩(wěn)定時(shí) 第17頁(yè)/共23頁(yè)第十八頁(yè)，共23頁(yè)。核心關(guān)鍵技術(shù)；市政集團(tuán) forANSYS交通大學(xué)第18頁(yè)/共23頁(yè)第十九頁(yè)，共23頁(yè)。機(jī)與圍巖相互作用關(guān)系、加泥、加