大直径盾构土压、泥水对比.docx

新建超大直径盾构隧道下穿既有大型桥梁的影响研究全蹇

新建超大直径盾构隧道下穿既有大型桥梁的影响研究全蹇发布时间：2023-06-05T12:52:29.832Z 来源：《工程建设标准化》2023年6期作者：全蹇[导读] 为研究新建超大直径盾构隧道下穿大型桥梁的影响及有效的工程措施，以某超大直径盾构隧道为依托，对新建超大直径盾构隧道下穿大型桥梁施工过程进行数值分析计算。

对比分析不加固及加固后超大直径盾构下穿施工中对既有大型桥梁桩基及桥面结构的影响，并根据数值计算结果优化加固措施，定性分析穿越过程桥梁的位移发展。

采用试验段研究手段，从实际工程方面进一步研究穿越过程对既有桥梁的影响。

实施过程中，结合数值计算及试验研究结果采用自动化监测手段及安全储备措施进一步确保桥梁结构安全性及其耐久性。

上海建科工程咨询有限公司摘要：为研究新建超大直径盾构隧道下穿大型桥梁的影响及有效的工程措施，以某超大直径盾构隧道为依托，对新建超大直径盾构隧道下穿大型桥梁施工过程进行数值分析计算。

对比分析不加固及加固后超大直径盾构下穿施工中对既有大型桥梁桩基及桥面结构的影响，并根据数值计算结果优化加固措施，定性分析穿越过程桥梁的位移发展。

采用试验段研究手段，从实际工程方面进一步研究穿越过程对既有桥梁的影响。

实施过程中，结合数值计算及试验研究结果采用自动化监测手段及安全储备措施进一步确保桥梁结构安全性及其耐久性。

关键词：超大直径盾构隧道；大型桥梁；桩基；近距离；下穿1.引言近年来，随着城市不断发展，城市交通面临日益严重的拥堵现象，城市地下空间开发利用已经成为提高城市容量、缓解城市交通拥堵及提高城市品质的重要手段。

国内外许多城市已有建设地下交通体系，目前以轨道交通的形式为主，而地下快速路也是一个重要的发展方向。

作为地面交通的重要补充形式，建设地下快速路所需的投资更为庞大，同时由于地下空间资源及路由的稀缺，地下快速路的断面尺寸较大，线路不可避免地下穿既有桥梁、隧道等建构筑物。

实施过程中，将对既有建构筑物的结构安全及耐久性造成影响。

成都地铁盾构4标段泥水与土压两种盾构机的适应性分析讲解

现代隧道技术成都地铁盾构4标段泥水与土压两种盾构机的适应性分析文章编号：1009-6582（2010）06-0057-05 MODERNTUNNELLINGTECHNOLOGY成都地铁盾构4标段泥水与土压两种盾构机的适应性分析郭家庆（中铁隧道股份有限公司，河南新乡453000）摘要成都地铁盾构4标段是成都地铁一号线盾构施工试验段，为便于以后盾构机能更准确地选型，本试验段分别采用一台泥水盾构机与一台土压盾构机进行左右线的掘进。

通过对两台掘进机的适应性分析可以看出：泥水盾构的缺点是容易堵塞、出碴效率低、对地层完整性要求高、在含泥地层中容易封住开口、对进出洞密封要求高、施工中需要较大场地、施工成本高；优点是对地层扰动小、便于带压进舱。

土压平衡盾构的缺点是刀盘磨损严重、地表沉降控制难度高，带压进舱困难；优点是不受出碴限制、掘进速度快、便于维护、成本低。

施工实践证明：在地表要求不太严格的情况下适于用土压平衡盾构；在地表要求高、场地较大情况下，适合用泥水盾构。

关键词土压盾构机泥水盾构机成都地铁试验段适应性中图分类号：U455.43文献标识码：A1引言成都地铁盾构4标段是成都地铁一号线盾构施在桐梓林站—火车南站区间穿过电力调度中心4层楼房、机场立交桥、火车南站股道。

本标段内地表多为第四系全新人工填土覆盖，其下为全新统冲积层粘性土、粉土、砂土、卵石土，再其下为第四系上更新统冰水、冲积层（为卵石土夹砂层透镜体）；下伏基岩为白垩系上统灌口组紫红色泥岩。

据初勘钻探及探井揭露，漂石最大粒径为270工试验段，为了选出最适应成都地铁的盾构机型，本试验段选用了一台海瑞克泥水平衡盾构机和一台海瑞克土压平衡盾构机进行掘进。

本文主要内容是对这两种盾构机在成都地铁一号线盾构4标段的使用情况进行分析比较。

2工程概况成都地铁1号线盾构4标段起于省体育馆站南mm，一般含量为5%～10％，局部富集层高达20%~30%；漂石分布随机性较强，但主要分布于卵石层中下部，一般埋深大于6.5m。

超大直径泥水盾构粘土、淤泥地层掘进关键技术

超大直径泥水盾构粘土、淤泥地层掘进关键技术摘要：超大直径泥水盾构作为重要的隧道掘进施工设施来讲，其能够运用于隧道的复杂地层掘进施工操作，而且体现为良好的隧道掘进施工效果。

具体对于淤泥地层与粘土地层在从事掘进施工的环节中，运用超大直径的泥水盾构机械设施关键就是要明确淤泥与粘土地质特征，结合隧道地质特性完成隧道掘进施工。

关键词：超大直径泥水盾构；粘土；淤泥地层；掘进关键技术粘土地层以及淤泥地层都属于软弱土层，具有承载力较差以及沉降幅度较大的特性。

在此种情况下，隧道掘进的项目施工过程将会表现为较大难度。

由于受到淤泥土层与粘土层导致的掘进施工影响，因此将会造成软弱土层产生地基部位沉陷或者隧道整体结构倾斜等工程安全风险，增加来往车辆的安全通行隐患。

因此可以判断出，对于淤泥层与软弱粘土层如果需要运用超大直径的泥水盾构机械设施，那么施工操作人员必须做到合理控制盾构掘进速度，充分保证盾构掘进操作的安全性。

1.超大直径泥水盾构运用于掘进粘土地层与淤泥地层的实例某越江隧道项目工程所在区域的施工地层主要包含强风化的砾岩、粉质黏土、胶结状的砂岩、粉质的细砂层，此外还包含硬塑膨胀性的全断面粘土层[1]。

工程施工单位对于上述的隧道地质层借助于超大直径的泥水盾构机械设施来完成掘进施工操作，在工程施工初期频繁遇到刀具磨损以及刀盘泥饼凝结的情况，导致地层掘进的施工速度被减慢。

经过反复的尝试与分析，施工人员对于泥水盾构的刀盘与刀具部位实施了全面的清理操作，进而有效避免了掘进特殊地层导致泥水盾构机械设施受到磨损的安全风险，提升了掘进施工效率[2]。

图为隧道淤泥地层与粘土地层的掘进施工剖面图1.超大直径泥水盾构掘进粘土与淤泥地层的关键施工技术要点1.实时监测隧道地质变化隧道地质变化必须被实时监测，否则将会导致隧道掘进中的潜在安全风险被忽视，进而造成显著的工程操作人员安全威胁[3]。

施工人员对于掘进孤石层的操作在初步开展时，要求盾构的洞门部位达到完全封闭的状态。

盾构构造与施工原理(土压与泥水)

二、盾构机的构成
盾构掘进机一般由盾构壳、推进千斤顶、正面支撑机构、挖土及运输组、衬砌拼装机构、液压系统、注浆系统和盾尾装置组成。
1、刀盘盾构机的刀盘是安装在盾构机前面的旋转部分。它是用于开挖岩土、切
削土层的主要部件，通过在刀盘上安装不同的刀具，就可分别完成软土和硬岩的开挖，以适应不同地质施工的要求。
19世纪末～20世纪初——城市隧道工程促进了闭胸式盾构的产生，盾构工法相继传入美国、日本、法国、德国等国家。
20世纪60年代至80年代——盾构工法迅速发展，完善了气压盾构、挤压（网格）盾构、插刀盾构、泥土加压盾构、泥水盾构等，盾构工法在地铁、市政隧道、公路隧道等的建设中得到广泛应用。
20世纪80年代至今——研制出了加气泡盾构，同时大直径盾构、异形断面盾构（方形、椭圆形、马蹄形等）、双圆盾构、三圆盾构等得到发展。
润滑油脂泵等）
二号台车（操作室、注浆罐、注浆泵等）三号台车（变频柜、膨润土系统、注浆系
皮带机泡沫发
注浆气
生器
动阀四三号号台台车车（（左左））
管片六五吊号号台台车车（（左左））
统液压站等）
四号台车（主配电柜、泡沫系统等）
喂片机
五号台车（循环水系统、主变压器、皮带
机驱动、出碴口等）
六号台车（空压机、储气罐、二次通风机、
刀具实物图
刮刀
贝壳刀
鱼尾刀
超挖刀
2、盾体
盾体的盾壳是一个用厚钢板焊接成的圆柱筒体，厚度为45mm, 是承受地下水压、土压力、盾构千斤顶的推力、管片拼装时的附加力及各种施工载荷的承力钢结构，同时也保护操作人员安全。
盾体内的主要结构部件包括刀盘驱动马达、人闸、推进油缸、铰接油缸等。

超大直径泥水平衡盾构掘进进度分析

超大直径泥水平衡盾构掘进进度分析摘要：超大直径泥水平衡盾构掘进效率由正常工况效率和非正常工况延误两部分组成，其中正常工况效率包括盾构掘进效率、管片拼装效率和后配套设备补给效率，非正常工况延误又包括盾构机械故障、盾构电器故障和后配套设备延误。

上海长江路越江隧道和虹梅南路越江隧道为背景，针对这六部分的实际作业时间进行采集分析，对影响效率的因素提出优化建议。

为今后的类似超大、超长隧道工程盾构掘进的施工工艺提供一定的参考价值。

关键词：盾构；影响效率；优化建议1、引言自从1994年第一台直径超过14m的盾构机（直径14.14m）在日本东京湾隧道工程中得到应用，在二十余年的发展过程中，超大直径盾构，尤其是超大直径泥水平衡盾构由于通用性强的特点，得到了越来越多的重视与应用。

常规情况下，超大直径泥水平衡盾构在始发井内安装调试完成后，通过出洞密封装置穿越加固区，在完成前100~200m的试掘进任务后，开始标准段的持续掘进，通过盾构拼环、掘进以及再拼环等持续作业，最终进入接收井，完成整条隧道的掘进施工。

圆隧道土建施工包含盾构掘进施工，隧道内部结构施工等。

隧道施工采用泥水平衡盾构机，由始发井向接收井掘进施工。

（见图1）图1：隧道平面图影响盾构机使用效率的主要因素是盾构掘进效率、管片拼装效率和后配套设备补给效率，非正常工况延误又包括盾构机械故障、盾构电器故障和后配套设备延误等，以及各工作面之间的衔接延误。

（见图2）图2：影响盾构机使用效率因素泥水平衡盾构机集机械、电子、液压、通信等技术于一体，技术复杂，结构庞大，集掘进、拼装、运输、维保、泥水处理、监测、测量等于一身，是工厂化的隧道掘进流水线。

为了达到有效及正确的工程统筹，充分发挥设备的先进效能和最大限度地满足工程需求是极为重要的，科学合理的场地布置，具有前瞻性的施工组织设计、严格的现场施工管理和盾构掘进的正确使用方式、持续的保养，严谨周密的监控及及时的维修。

以下主要以上海长江路越江隧道和虹梅南路越江隧道为背景，针对实际作业时间进行采集分析。

土压平衡盾构机与泥水平衡盾构机比较

型号 (直径)
年份
RME375SE (9.53 m)
1992
刀盘动力
(kW)
最大扭矩
脱困扭矩
(tonne•meters) (tonne•meters)
脱困扭矩与刀盘表面积比
率
(tonne•meters/m2)
1800
1089
1395
19.6
RME386SE (9.80 m)
1996
1800
1934
泥水盾构
•需要一个泥水分离厂 •围岩比较稳定的情况下不能掘进（有一定的局限性）
•需要的工地规模更大
土压平衡盾构 vs. 泥水盾构
土压平衡盾构
•运营成本更低 •土仓压力需在隧道推进前进行计算并设定 •对刀盘扭矩需求较大 •对刀盘动力需求较大 •渣土直接暴露在隧道中，会对隧道产生污染 •能够应付较大直径的漂石
EPB 传感器
监测刀盘土仓内压力
膨润土发泡系统
快速膨润土注射系统
PLC 控制系统
从EPB传感器读取数据并向膨润土箱发送命令
带压膨润土箱
从PLC接受信号并将膨润土注射到刀盘土仓内
泥水盾构
•整体构造简洁，有利于学习，操作及维护
•整体构造复杂（相对于学习，操作及维护）
•适用地质范围更广
•对地质要求更严格
•对渣土改良材料需求量更少
•需要额外的添加剂
•对于掌停面的塌陷量可以控制
•掌停面一旦塌陷，塌陷量相当大
土压平衡盾构 vs. 泥水盾构
土压平衡盾构
•出渣及时 •围岩比较稳定的情况下能够掘进 •总装和始发需求空间较小 •对环境的影响更小

成都地铁盾构4标段泥水与土压两种盾构机的适应性分析讲解

现代隧道技术成都地铁盾构4标段泥水与土压两种盾构机的适应性分析文章编号：1009-6582（2010）06-0057-05 MODERNTUNNELLINGTECHNOLOGY成都地铁盾构4标段泥水与土压两种盾构机的适应性分析郭家庆（中铁隧道股份有限公司，河南新乡453000）摘要成都地铁盾构4标段是成都地铁一号线盾构施工试验段，为便于以后盾构机能更准确地选型，本试验段分别采用一台泥水盾构机与一台土压盾构机进行左右线的掘进。

通过对两台掘进机的适应性分析可以看出：泥水盾构的缺点是容易堵塞、出碴效率低、对地层完整性要求高、在含泥地层中容易封住开口、对进出洞密封要求高、施工中需要较大场地、施工成本高；优点是对地层扰动小、便于带压进舱。

土压平衡盾构的缺点是刀盘磨损严重、地表沉降控制难度高，带压进舱困难；优点是不受出碴限制、掘进速度快、便于维护、成本低。

施工实践证明：在地表要求不太严格的情况下适于用土压平衡盾构；在地表要求高、场地较大情况下，适合用泥水盾构。

关键词土压盾构机泥水盾构机成都地铁试验段适应性中图分类号：U455.43文献标识码：A1引言成都地铁盾构4标段是成都地铁一号线盾构施在桐梓林站—火车南站区间穿过电力调度中心4层楼房、机场立交桥、火车南站股道。

本标段内地表多为第四系全新人工填土覆盖，其下为全新统冲积层粘性土、粉土、砂土、卵石土，再其下为第四系上更新统冰水、冲积层（为卵石土夹砂层透镜体）；下伏基岩为白垩系上统灌口组紫红色泥岩。

据初勘钻探及探井揭露，漂石最大粒径为270工试验段，为了选出最适应成都地铁的盾构机型，本试验段选用了一台海瑞克泥水平衡盾构机和一台海瑞克土压平衡盾构机进行掘进。

本文主要内容是对这两种盾构机在成都地铁一号线盾构4标段的使用情况进行分析比较。

2工程概况成都地铁1号线盾构4标段起于省体育馆站南mm，一般含量为5%～10％，局部富集层高达20%~30%；漂石分布随机性较强，但主要分布于卵石层中下部，一般埋深大于6.5m。

土压平衡盾构机与泥水平衡盾构机比较 PPT

- 在护盾环面注射泥浆来填充空隙
掘进时出渣量的控制
• 矿车计数 • 即时称重系统 • 体积测定仪 • 利用伽马射线进行密度探测
EPB 高中等需要低中等简单快低
预定
SLURRY 低高
需要高大复杂
中等好自动
选择标准:
•地质条件
- 粒度分布 - 水压 - 隧道沿线的漂石及其他阻碍
•渣土改良添加剂和/或膨润土 •工地处理车间的可行性及空间 •渣土最终处理方式 •最终用户的经验及信心 •成本
大家应该也有点累了，稍作休息
•适用地质范围更广
•对地质要求更严格
•对渣土改良材料需求量更少
•对于掌停面的塌陷量可以控制
需要额外的添加剂
•掌停面一旦塌陷，塌陷量相当大
土压平衡盾构
•出渣及时
•围岩比较稳定的情况下能够掘进
•总装和始发需求空间较小
•对环境的影响更小
泥水盾构
•需要一个泥水分离厂
脱困扭矩与刀盘表面积比
率
(tonne•meters/m2)
1800
1089
1395
19.6
RME386SE (9.80 m)
1996
1800
1934
2166
28.7
RME370SE (9.40 m)
2000
2700
2056
2467
35.6
RME320SE (8.13 m)
2002
21001ຫໍສະໝຸດ 401959•围岩比较稳定的情况下不能掘进（有一定的局限性）
•需要的工地规模更大
土压平衡盾构
泥水盾构