《管桩与盾构》PPT课件.ppt

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1、3,混凝土管桩,盾构隧道与混凝土管片,桩基础工程,2.1 概 述,2.1.1 一般基础类型：,1按受力特点分：,刚性；柔性；,2按构造型式分：,独立；带形；筏片；交梁；,3按材料不同分：,砖基础；毛石基础；毛石砼基础；钢筋砼基础等,2.1.2 桩基础：,组成：桩及桩承台特点：承载力高、沉降量小而均匀，能承受竖向力、水平力、上拔力、振动力等，施工速度快、质量好。,2桩基础分类：,按受力：,按工法：,锤击沉桩静力压桩振动沉桩水冲沉桩,灌注桩,干作业成孔泥浆护壁成孔套管成孔人工挖孔爆扩成孔,预制桩,端承桩：桩顶荷载全部由端阻力承担.摩擦桩：穿过并支撑在各种压缩土层，主要依靠桩侧土的摩阻力支撑垂直荷载

2、，主要用于岩层埋置很深的地基。,预制桩的制作、起吊、运输、堆放：,1制作：,方形桩：250550mm,管桩：400600mm,叠浇施工4层；30%砼C30min0.8%桩顶箍筋应加密，并设置钢筋网片,2.2 预制桩施工,2起吊：,要求：砼强度等级75%；吊点位置：符合设计。,3运输和堆放：,要求：砼强度等级100%；宜采用随打随运，减少二次搬运；堆放层数4层，垫木间距同吊点位置，且上下一致。,正负弯矩相等原则,弯曲所需要的力矩，顺时针为正，逆时针为负。,2.2.2 预制桩沉桩：,1锤击沉桩：（打入桩）,是利用桩锤下落产生的冲击能量将桩沉入土中。,打桩机具：,桩锤、桩架、动力装置,桩锤：,落锤、

3、蒸汽锤、柴油锤、液压锤、振动锤。,桩架：,作用：悬吊桩锤、固定桩身、为桩锤导向。种类：（按行走方式）滚筒式、轨道式、步履式、履带式高度确定：,打桩施工：,准备工作：,三通一平材料机具打桩试验确定打桩顺序：4d时，,履带式桩架,多功能桩架,打桩施工工艺：,桩架就位 吊桩就位 检查桩垂直度 扣桩帽 打桩,打桩方法：,重锤低击,打桩质量控制：,满足贯入度及桩尖标高桩位偏差在允许范围之内,接桩：,焊接接桩、浆锚法、法兰接桩,打桩常见问题：,桩顶、桩身破坏；打歪；滞桩；浮桩。,对桩顶的冲击能量小，动量大，桩顶不易损坏，大部分能量用于克服桩身摩擦力与桩尖阻力；落距小，打桩速度快，效率高；另外，桩身反弹小，

4、反弹张力波产生的拉应力不致使桩身被拉坏。,2静力压桩：,是利用压桩机桩架自重和配重的静压力，将桩逐节压入土中。,特点：,节约钢筋、砼，降低造价，无噪音、无振动，对周围环境影响小。,适用范围：,软土地基、城市中心、建筑物密集处、精密工厂扩建等。,压桩机械：,机械式、液压式,施工方法：,分段压入 L6m 硫磺胶泥接桩,3振动沉桩：,是利用振动箱的振动力将桩沉入土中。,原理：,偏心块 力传桩 桩传土 土松 f 沉桩,适用范围：,粘土、松散砂土、软土，更适合打钢板桩。,4水冲沉桩：,用高压水冲刷桩尖部土壤，减小桩下沉阻力。,全液压式静力压桩机压桩示意图,2.3 灌注桩施工,2.3.1 干作业螺旋钻孔灌

5、注桩：,300600mm 820m,适用范围：地下水位较低，土质为填土层、粘性土层、粉土层、砂土层和粒径不大的砾砂层。,施工工艺：确定成孔顺序 桩机就位 成孔 钢筋笼 浇砼 桩承台,钻头的类型：锥式钻头、平底钻头、耙式钻头。,成孔方法：长螺旋、短螺旋（正转钻进、反转提土）,2.3.2 泥浆护壁钻孔灌注桩：,泥浆的作用：护壁、携渣、冷却、润滑。,施工工艺：测定桩位 埋设护筒 桩基就位 成孔 清孔 钢筋笼 浇砼,成孔机械：回转钻机、冲击钻、潜水钻机。,泥浆循环：正循环、反循环。,水下浇筑砼：导管法,砼充盈系数：实际浇筑砼量与理论计算砼浇筑量之比。,2.3.3 套管成孔灌注桩：（沉管、打拔式）,成孔

6、方法：锤击沉管、振动沉管,适用范围：一般粘性土、淤泥质土、砂土、人工填土地基。稍密及中密的碎石土地基。,复打法：目的：提高桩的质量或使桩径扩大，提高桩的承载能力。要求：二次沉管的轴线一致；必须在第一次灌注的砼初凝以前全部完成。检查方法：用吊砣检查管内有无泥浆或渗水，并测孔深。用测锤或浮标检查砼的下降。,振动灌注桩的施工：单振法、复振法、反插法。,常遇问题及处理方法：,断桩,缩颈桩,吊脚桩,桩尖进水进泥,正循环回转钻机成孔工艺原理图,由空心钻杆内部通入泥浆或高压水，从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，由孔口将土渣带出流入泥浆池。,反循环回转钻机成孔工艺,反循环工艺的泥浆上流的速度较高，

7、能携带较大的土渣。,沉管灌注桩施工过程,2.3.4 人工挖孔桩：,适用范围：土质较好、地下水位较低的粘土、亚粘土、含少量砂卵石的粘土 层等。,构造要求：8002000mm。最大3500mm。扩底：1.33.0d，最大4500mm。护壁厚度：,支护方法：,现浇砼、喷射砼、波纹钢模板工具式护壁。,2.3.5 地下连续墙：,作用：,防渗、挡土、地下结构的边墙、建筑物的基础,特点：,适用于多种地质条件；噪声低、振动小；刚度大、能承受较大的土压力。,施工工艺：,挖导沟 筑导墙 分段挖土成槽 吸泥清底换浆 吊放接头管 吊放钢筋笼 插入砼导管 浇筑砼,地下连续墙施工过程示意图,沉井施工主要程序示意图,总结,

8、23,管桩分类,品种和代号：分为预应力（PC）和预应力高强混凝土管桩（PHC）。规格和型号：按外径分为300-1000mm等；按抗弯性或有效预应力值分为A、AB、B和C型。有效预应力值分别为：4.0N/mm2、6.0N/mm2、8.0N/mm2、10.0N/mm2。,24,2.原材料,水泥水泥强度等级不得低于42.5，优先采用硅酸盐水泥，其次普通硅酸盐水泥，其质量要求应符合GB175-2007通用硅酸盐水泥的规定。水泥进厂时，应有质量保证书或产品合格证。水泥存放应按厂家、品种、强度等级、批号分别贮存并加以标明，水泥贮存期不得超过三个月，过期或对质量有怀疑时应进行水泥质量检验，不合格的产品不得使

9、用。在水泥矿物组成上，最好C2S+C3S70%，C3A 8%，这样，即保证混凝土的早期强度和后期强度，也限制C3A不能过大，过大消耗高效减水剂。,25,2.原材料,C3A对管桩制造工艺有诸多的影响：1、C3A水化速度快：在水泥矿物成分中，C3A的水化速度是最快的，由于水化速度快，将会造成混凝土混合料坍落度损失大甚至造成假凝。2、C3A水化反应需水量大，对混凝土强度不利。3、C3A水化热大：C3A水化热是水泥矿物中是最大的，水化热大容易使坍落度损失增加和离心后管桩内壁因水化热大，前期水泥浆体凝胶收缩增大而产生内壁纵裂、龟裂。4、C3A强度最低。5、C3A水化物强度随着温度提高而迅速下降 6、大量

10、吸附消耗减水剂：C3A是水泥矿物组成中最活泼部分，当水和减水剂加入后，减水剂首先被C3A吸附，这样，如减水剂用量不变，必然减少硅酸钙对减水剂的吸附量，从而降低流动度。,26,2.原材料,细骨料宜采用天然硬质中粗砂，细度模数宜为2.33.4，其质量应符合GB/T14684建筑用砂的规定。当混凝土强度等级为C80时含泥量应小于1%，当混凝土强度等级为C60时含泥量应小于2%。不得使用未经淡化的海砂。若采用淡化的海砂，混凝土中的氯离子含量不得超过0.06%。砂的有害物质含量如云母含量2%，轻物质含量1%，硫化物及硫酸盐（折算SO3）含量1%等。,27,2.原材料,粗骨料应采用碎石，其最大粒径不大于2

11、5mm，且不得超过钢筋净距的3/4，其质量应符合GB/T14685建筑用卵石、碎石的规定。碎石必须经过筛洗后才能使用；当混凝土强度等级为C80时含泥量应小于0.5%，当混凝土强度等级为C60时含泥量应小于1%。碎石的岩体抗压强度宜大于所配混凝土强度的1.5倍。碎石含泥量不大于1%；碎石中针、片状颗粒含量不大于15%；碎石中软弱颗粒含量不大于3%；碎石中有害物质含量；硫化物和硫酸盐(折算成SO3)含量，不宜大于1%。碎石的颗粒级配应符合下列规定：筛孔尺寸（mm）25 20 10 5.0 2.5 累计筛余（%）0 015 4070 90100 95100,28,2.原材料,石子选择质地坚硬、级配良

12、好表面粗糙的石灰岩、辉绿岩碎石来配制生产PHC管桩混凝土。,拌和水不得含有影响水泥正常凝结和硬化的有害杂质和油质。其质量应符合JGJ63混凝土拌和用水的规定。不得使用海水。,29,2.原材料,外加剂符合GB8076混凝土外加剂。生产前对减水剂进行常规和结合工艺试验，包括：减水率、与水泥匹配性、合适掺量、混凝土和易性、粘稠性情况、混凝土坍落度损失规律；管桩混凝土预养后脱模强度、蒸压强度和标养28d强度。试制数条管桩，检查离心工艺。常用萘系和聚羧酸盐系减水剂。,30,2.原材料,掺合料磨细石英砂粉 作为磨细石英砂的原材料除了要求符合GB/T14684建筑用砂中的优质中粗砂范围，特别要控制：含泥量0

13、.3%，云母杂质含量1%，氯离子0.1%，硫化物及硫酸盐（折算SO3）含量0.5%，有机杂质含量经比色法试验合格及不准混有其他杂物。磨细石英砂粉的要求；磨细砂粉的比表面积43004800cm3/g；含SiO2量90%以上，烧失量0.5%。,31,2.原材料,钢材预应力钢筋采用预应力混凝土用钢棒，其质量应符合YB/T111预应力混凝土用钢棒的规定。抗拉强度1422.5MPa(14500 kgf/cm2)，屈服强度1275.3MPa(13000 kgf/cm2)。使用较多的规格有7.1mm、9.0mm、10.7mm。螺旋筋采用冷拔低碳钢丝、低碳钢热轧圆盘条，其质量应分别符合JGJ19冷拔钢丝预应力

14、混凝土构件设计与施工规程、GB/T701低碳钢热轧圆盘条的规定。端部锚固钢筋宜采用低碳钢热轧圆盘条或钢筋混凝土用热轧带肋钢筋，其质量应分别符合GB/T701低碳钢热轧圆盘条、GB/T1499钢筋混凝土用热轧带肋钢筋的规定。管桩端部锚固钢筋设置应按照结构设计图确定。,32,2.原材料,端头板、钢套箍的材质性能应符合GB/T700碳素结构钢中Q235的规定。钢材进厂必须提供钢材质保书，进厂后必须按规定进行抽样检验，严禁使用未经检验或不合格的钢材。钢材必须按品种、型号、规格和产地分别堆放，并有明显标记。,33,3.技术要求,3.1混凝土制备 混凝土配合比 预应力混凝土管桩用混凝土强度等级不得低于C6

15、0，预应力高强混凝土管桩用混凝土强度等级不得低于C80。离心混凝土配合比的设计参见JGJ55普通混凝土配合比设计规程，经试配确定。混凝土坍落度一般控制在3cm6cm。,34,3.技术要求,原材料计量允许偏差：a)水泥、掺合料1%；b)粗、细骨料2%；c)水、外加剂1%。混凝土搅拌 必须采用强制式搅拌机；混凝土搅拌最短时间应符合GB50204混凝土结构工程施工质量验收规范的规定，混合料的搅拌应充分均匀，掺加掺合料时搅拌时间应适当延长，混凝土搅拌制度应经试验确定。,严格按照配料单及测定的砂、石含水率进行调整配料。混凝土搅拌完毕，因设备原因或停电不能出料，当时间超过30min，则该盘混凝土不得使用；

16、对掺加磨细掺合料的新拌混凝土，其控制时间可经试验后调正。混凝土质量控制应符合GB50164混凝土质量控制标准的规定。,35,钢筋笼焊接,36,3.技术要求,3.2钢筋骨架制作 预应力主筋加工 主筋应清除油污，不应有局部弯曲，端面应平整，不得有飞边，不同厂家、不同型号规格的钢筋不得混合使用。同根管桩中钢筋下料长度的相对差值不得大于L/5000(L为桩长，以mm计)。主筋镦头宜采用热镦工艺，钢筋镦头强度不得低于该材料标准强度的90%。预应力主筋沿管桩断面园周分布均匀配置，最小配筋率不低于0.4%，并不得少于六根。骨架制作,37,3.技术要求,螺旋筋的直径应根据管桩规定确定，外径450mm及以下，螺

17、旋筋直径不应小于4mm；外径500mm600mm，螺旋筋直径不应小于5mm；外径800mm1000mm，螺旋筋直径不应小于6mm。钢筋骨架螺距最大不超过110mm。距桩两端在1000mm1500mm长度范围内，螺距40mm60mm。钢筋骨架采用滚焊机成型，预应力主筋和螺旋筋焊接点的强度损失不得大于该材料标准强度的5%。钢筋骨架成型后，各部分尺寸应符合如下要求：a)预应力主筋间距偏差不得超过5mm；b)螺旋筋的螺距偏差，两端处小于5mm，中间部份小于10mm；c)主筋中心半径与设计标准偏差不得超过2mm。钢筋骨架吊运时要求平直，避免变形。钢筋骨架堆放时，严禁从高处抛下，并不得将骨架在地面拖拉，以

18、免骨架变形或损坏；同时应按不同规格分别整齐堆放。,38,端头裙板焊接,39,3.技术要求,3.3桩接头制作桩接头应严格按照设计图制作。钢套箍与端头板焊接的焊缝在内侧，所有焊缝应牢固饱满，不得带有夹渣等焊接缺陷。若需设置锚固筋，则锚固筋应按设计图纸要求选用并均匀垂直分布，端头焊缝周边饱满牢固。端头板的宽度不得小于管桩规定的壁厚；端头板制作要符合以下规定：a)主筋孔和螺纹孔的相对位置必须准确；b)钢板厚度、材质与坡口必须符合设计要求。,40,3.4生产工艺流程,41,管桩生产工艺流程图,42,钢筋笼装配,43,3.技术要求,装、合模 装模前上、下半模须清理干净，脱模剂应涂刷均匀，张拉板、锚固板应逐

19、个清理干净，并在接触部位涂上机油。张拉螺栓长度应与张拉板、锚固板的厚度相匹配，防止螺栓过长或过短；禁止使用螺纹损坏的螺栓。张拉螺栓应对称均匀上紧，防止桩端倾斜和保证安全 钢筋骨架入模须找正，钢套箍入模时两端应放置平顺，不得发生凹陷或翘起现象，做到钢套箍与钢模紧贴，以防漏浆。合模时应保证上、下钢模合缝口干净无杂物，并采取必要的防止漏浆的措施，上模要对准轻放，不要碰撞钢套箍。,44,混凝土浇注,45,合模工序,46,3.技术要求,布料布料时，桩模温度不宜超过45布料要求均匀，宜先铺两端部位后铺中间部位，保证两端有足够的混凝土。布料宜采用布料机 注：布料不均匀会造成管桩桩头少料，或者桩身厚薄不均，降

20、低管桩抗击打能力和承载力。,47,预应力张拉,48,3.技术要求,张拉预应力钢筋张拉力应计算后确定；并宜采用应力和伸长值双控来确保预应力。张拉机具设备及仪表，应由专人妥善保管使用，应定期维护和校验。注：新购置的张拉机具投入使用前必须进行校验。当生产过程中发生下列情况之一时，应重新校验张拉设备：a)张拉时，预应力钢筋连续断裂等异常情况；b)千斤顶漏油；c)压力表指针不能退回零点；d)千斤顶更换压力表。,49,离心,50,3.技术要求,离心成型离心成型分为四阶段：低速、低中速、中速、高速。低速为新拌混凝土混合料通过钢模的翻转，使其恢复良好的流动性；低中速为布料阶段，使新拌混凝土料均匀分布于模壁；中

21、速是过渡阶段，使之继续均匀布料及克服离心力突增，减少内外分层，提高管桩的密实性和抗渗性；高速离心为重要的密实阶段。各企业具体的离心制度(转速与时间)应根据管桩的品种、规格等经试验确定，以获得最佳的密实效果。由混凝土搅拌开始至离心完毕应在50min内完成。离心成型中，应确保钢模和离心机平稳、正常运转，不得有跳动、窜动等异常现象。离心成型后，应将余浆倒尽。将管桩带模吊入蒸养池，要轻吊轻放。,51,入池蒸养,52,3.技术要求,常压蒸汽养护蒸养的介质应采用饱和水蒸汽。蒸汽养护分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。静停一般控制在1h2h，升温速度一般控制在20/h25/h，恒温温度一般控制在885，使混

22、凝土达到规定脱模强度；降温需缓慢进行。注：对掺加掺合料的管桩的养护制度在试验基础上另行调正。蒸汽养护制度应根据管桩品种、规格、原材料、不同季节等经试验确定。池(坑)内上下温度要一致。养护坑较深时宜采用蒸汽定向循环养护工艺。,53,管桩脱模,54,入蒸压釜,2.1预制砼桩的制作、起吊、运输与堆放有哪些基本要求？2.2桩锤有哪些类型？工程中如何选择锤重？2.3简述打桩方法与质量控制标准。2.4预制桩的沉桩方法有哪些？2.5泥浆护壁钻孔灌注桩的泥浆有何作用？泥浆循环有哪两种 方式，其效果如何？2.6套管成孔灌注桩的施工流程如何？复打法应注意哪些问题？,1名词解释：,最后贯入度：重锤低击：复打法：砼充

23、盈系数：,最后贯入度是指锤击沉桩施工中，最后10击内桩的平均入土深度。重锤低击：指选用较重的锤，以较低的落距锤击沉桩。复打法：即在同一桩孔内进行两次单打。目的是为了提高桩的质量或使桩 径增大，提高桩的承载能力。砼充盈系数：指灌注桩施工时，砼实际浇筑量与理论计算浇筑量的比值。,2单项选择：,3填空题：1泥浆护壁钻孔灌注桩成孔施工时，泥浆的作用是：（）。2钢筋砼预制桩的打桩顺序一般有：（）、（）、（）。3桩锤重量可按那几个因素来选择：（）、（）、（）。4预制打入桩垂直度偏差应控制在（）以内。5入土深度控制对摩擦桩应以（）为主，以（）作为参考。端承桩应以（）为主。6钻孔灌注桩钻孔时的泥浆循环工艺有（

24、）两种，其中（）工艺的泥浆上流速度高，携土能力大。7打入桩施工时，当桩间距（）时，一定要确定合理的打桩顺序。8若按施工方法分，预制桩可划分为（）、（）、（）、（）。,3填空题：1泥浆护壁钻孔灌注桩成孔施工时，泥浆的作用是：（）。2钢筋砼预制桩的打桩顺序一般有：（）、（）、（）。3桩锤重量可按那几个因素来选择：（）、（）、（）。4预制打入桩垂直度偏差应控制在（）以内。5入土深度控制对摩擦桩应以（）为主，以（）作为参考。端承桩应以（）为主。6钻孔灌注桩钻孔时的泥浆循环工艺有（）两种，其中（）工艺的泥浆上流速度高，携土能力大。7打入桩施工时，当桩间距（）时，一定要确定合理的打桩顺序。8若按施工方法分

25、，预制桩可划分为（）、（）、（）、（）。,9预制桩吊点设计的原则是：（）。10桩架的作用是（）、（）、（）。11预制桩接桩的方法有：（）、（）、（）。12打入桩施工时，宜采用的打桩方法：（）。13套管成孔灌注桩施工时，为提高桩的质量，提高桩的承载力，经常采 用（）。14水下浇筑砼经常采用的方法是（）。15砼预制桩应在砼达到设计强度的（）后方可起吊，达到设计强度 的100%后方可（）和（）。16沉管灌注桩施工时，常遇问题有：（）、（）、（）（）。,9预制桩吊点设计的原则是：（）。10桩架的作用是（）、（）、（）。11预制桩接桩的方法有：（）、（）、（）。12打入桩施工时，宜采用的打桩方法：（）。

26、13套管成孔灌注桩施工时，为提高桩的质量，提高桩的承载力，经常采 用（）。14水下浇筑砼经常采用的方法是（）。15砼预制桩应在砼达到设计强度的（）后方可起吊，达到设计强度 的100%后方可（）和（）。16沉管灌注桩施工时，常遇问题有：（）、（）、（）（）。,盾构隧道施工及混凝土管片,1、场地作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小；2、不受覆土深浅的影响，适宜于建造覆土深的隧道；3、穿越河、海底时不影响航道，不受气候的影响；,盾构法施工的优、缺点,4、穿越地面建筑群和地下管线区时不受影响；5、自动化程度高、劳动强度低、施工速度较快。,1、施工设备费用较高；2、覆土浅时地表沉降难控制；3、

27、小曲率半径隧道掘进较难。,施工程序,7、接收井洞口土体加固,8、盾构进入接收井，并运出地面,竖 井,始发工作井:满足盾构掘进机安装和出洞接收井：满足盾构拆卸或转场吊装移位施工方法:沉井法、地下连续墙围护、钢板桩围护,外封门形式内封门形式特殊封门（井内外封门）SMW工法施工洞口封门地下连续墙施工洞口封门钻孔灌注桩施工洞口封门,常见洞门结构,2、内封门措施 进洞的封门一般采用内封门的技术较为妥当（见图）。封门可用型钢组合其有竖封门及横封门两种形式。,1、出洞 封门一般采用钢板桩，常用槽钢组合，封门的实施有两种方法：其一是在沉井下沉施工时将封门安装在洞口，然后与沉井一起下沉到位，另一种方法是待沉井下

28、沉到位后再紧贴井外壁打入封门板桩。（见图）,3、井内外封门形成（见图）当工程埋深深，井外是砂性土渗透系数大、地下水位高，要平衡地下水压力较为困难，则可采用井内外封门形式作为出、进洞技术措施。,井内外封门示意图,4、用SMW工法作洞口封门（见图）当工程工作井用围护开挖施工工艺时，可在工作井出、进洞口处用SMW工法作结构施工围护，出进洞施工时当掘进设备靠出SMW桩拔除桩内H型钢，利用掘进设备刀盘切削SMW的水泥土逐渐完成出、进洞施工。,五、盾构施工出、进洞技术稳定正面土体技术,SMW封门示意图,一、盾构盾构选型,各工程在前期准备工作时最重要的是做本工程所用盾构的选型及设计，而盾构选型必须根据工程所

29、穿越的地层土质条件进行，选中的盾构性能必须解决三个技术问题：1、支 护：用什么方法支护正面土体，在盾构推进施工中不 产生正面土体的流失，保持平衡。2、开挖掘进：采用什么方法开挖正面土体；3、排 土：开挖下来的土渣如何迅速的排除使正面土仓内土 渣排除速度与开挖速度相符。,二、盾构推进施工,盾构推进是采用盾构法建造隧道三大主要工序的第一道工序。盾构借助于设在其支承环上千斤顶的顶力，向前推进，直至行进一定距离，使盾尾内形成一个能容纳管片宽度的空间，使隧道建造在这一空间内。盾构轴线的控制是盾构推进施工的一项关键技术，怎样控制盾构能在已定空间轴线的允许偏差范围内是必须掌握的技术，在实际施工中盾构推进轴线

30、控制不可能是理想的状况，轴线控制不佳状况除地质不均匀引起的正面阻力不均匀及隧道的平面和竖曲线要求外，往往是产生于人为因素，这是指施工不精心及对轴线控制操作技术水平不够两个原因，而后者占多数。为了提高操作技术业务，对控制轴线的技术关键所在，影响盾构推进轴线的因素，处理施工中控制轴线的技术措施有深一层的认识，我们结合以往施工实践经验，对怎样控制好盾构的推进轴线，从控制的原理、方法、操作以及有关的计算作一一叙述。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,1、控制盾构推进轴线的目的 盾构推进轴线的质量基本确定了管片轴线位置，也就决定了隧道竣工轴线的质量。为此可以认为只有控制好盾构的推进轴线位置，才能保证将

31、隧道管片拼装在理想的位置上，来达到隧道竣工轴线偏值差在允许的范围内。这就是控制盾构推进轴线的目的，也就是保证隧道竣工轴线质量的手段。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,2、影响盾构轴线控制的原因（1）地层土体对盾构产生的偏向 盾构在地层下向前推进过程中将受到盾构切口贯入土层的阻力、盾构正面阻力、盾构四周土体与盾构壳体间的摩阻力，盾构自重与下卧土层的摩阻力等组成。上述阻力，由于收到地层土质变化、隧道埋深变化、地面建筑物等因素，形成阻力不均匀的作用于盾构正面及四周，从而导致盾构推进时偏向。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,图21,（2）盾构制作误差造成盾构推进轴线的偏向 以圆形断面盾构其应是

32、中心对称的结构，这对轴线控制时极为有利的形式，但由于加工误差使其成为不正圆的外型，则将对盾构产生偏向。（3）已拼装成环的隧道对盾构推进轴线产生的影响：管片成环后与盾尾是不同心的，这样两者之间沿园周的间隙大小不一，又由于管片轴线与盾构轴线在施工中是不一致的，形成了管片与盾壳局部处有接触现象，产生了摩阻力，这一阻力显然会影响盾构的推进轴线。成环管片的整体性能同样影响到盾构轴线的控制效果。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,3、盾构轴线控制的原理 盾构推进的过程，是盾构轴线控制的过程，即阻碍盾构前进的外力F外和盾构千斤顶合力F推（见图22）。是一对方向相反，不作用于一直线上的力，形成一个力偶，起到

33、控制盾构轴线的目的。所以说盾构推进的过程就是寻找F外作用位置的过程，选择最理想的e 来控制盾构推进轴线。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,图22,4、盾构推进轴线的控制方法(1)、盾构推力大小及合理作用位置的调整1）盾构纵坡控制 盾构纵坡控制不单是调整盾构高程位置，还可以调正盾构和已成环管片之间顶部和下部间隙，以减少盾构对圆环的径向卡压及下一环管片拼装的困难。纵坡控制应根据盾构现状情况以及盾构与圆环管片间的相对位置，采用不同方法来达到最佳效果。a、稳坡法 这种方法盾构推进中对地层扰动最小，是最佳控制方法。（图23）,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,图 23,b、变坡法 盾构推进前应先观

34、察盾构与管片上下的间隙情况，遇盾构上部已卡管片时则可采用先抬后压的纵坡控制（如图24）所示，反之可用（如图25）所示的先压后抬的方法来控制。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,当盾构与管片之间四周间隙较均匀时，可采用纵坡逐变的方法（如图26）所示。由于操作人员的技术水平，对盾构的性能不熟，以及施工人员思想不集中等原因，往往发生在一环距离的推进过程中，多次进行纵坡起伏的调正，（如图27）。这是施工中最忌的方法，因为这种极不平稳的控制盾构推进轴线，对地层将产生最大的扰动，对地面建筑物危害很大，特别是当地层受到大扰动时，后期变形要有一个较长的时间，且变形量亦较大。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控

35、制,图26,图 27,2)左右两腰对称千斤顶伸出长度差值的控制 盾构平面轴线的控制其含意及方法与纵坡控制相同，而不同的其一是控制对象，即盾构运动的轨迹方向不同，而两个轨迹面是两个相互垂直的面，另一点是表示形式不同，一般平面是采用比较容易的左右两腰千斤顶伸出长度差值来表示，也有用平面夹角表示（盾构轴线与隧道轴线间的水平夹角）。具体操作时同样可以采用纵坡控制的方法，通常称为稳定法及晃动法两种，晃动法有可视管片与左右两侧间隙采用先左后右或先右后左两个形式。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,（2）盾构推进阻力大小及合力作用位置的调整 上面所讲述的用盾构自身前进动力千斤顶来控制盾构推进轴线，是主动、

36、积极的技术措施。当用千斤顶难以控制轴线时，可采用调整作用于盾构上的阻力大小及其合力的位置。对盾构阻力大小及合力作用位置调整，效果显著，但受到盾构型式的限制。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,（3）、选择合理压浆位置，改善纠偏条件 利用压浆的压力调正管片与盾构两者相对位置的关系，改善盾构的纠偏条件。（图28）所示A点处管片与盾构已卡，则可以采用本措施进行盾构纠偏，促使管片与盾构两者位置从（图28）的情况转变为（图29）所示的状态。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,图28,图29,（4）、已拼装成环管片环面质量控制 这里指的环面质量是环面与隧道轴线的垂直度，因为只有在良好的垂直度，使盾构与

37、管片之间自由度最大，没有两者卡碰现象，才能达到盾构自若纠偏。1）上、下超前测定及楔子计算（图210）2）左、右超前测定计算及纠偏楔子计算 左、右超前的测定需由测量专业人员，但由于受到施工条件的限制，也不能经常性的作测定，而左右超前又是影响盾构轴线在平面偏向时的纠偏量，为此向读者介绍通过盾构现状位置测量报表及丈量左右对称千斤顶伸出长度来换算管片环面的左、右超前值，这两项工作是每施工一环都必须测定与丈量的。施工人员掌握了这一换算方法，则可以及时了解管片环面左、右超前的情况，以达到能及时纠正管片环面，对盾构轴线平面误差的控制是极为有利的。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,图 210,（5）、盾构

38、推进轴线控制时应注意的一些问题 盾构法施工要控制好轴线，关键的是怎样正确运用这些措施及技术，下面对各盾构轴线控制的共性讲述一些应了解的要点和操作时应注意的问题。1）盾构推一环的纠偏幅度应以小到大最后到小的规律控制。由于开始推进时管片埋入盾尾内的深度为最长，这就使盾构与管片之间相对位置调节量是处于最小的状态，过量的纠偏将会导致危机管片安全的现象，故而这时推进纠偏量应控制合理，而随推进距离的增加，管片脱出盾尾量增多，就改善了盾构与管片之间相对位置的调节条件，则纠偏量也可随之加大。但当一环推进快结束时，为了保证下一环管片拼装便利与质量，这时纠偏量也应相应减少，使盾构位置处于理想的位置。这控制盾构轴线

39、的规律盾构操作人员必须做到正确运用、掌握。以往施工经验可知这三个阶段的划分，一般为每环推进距离各1/3范围最佳。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,2）盾构现状位置测量报表的分析 盾构推进一般是一项无明显方向标志的施工，而是当每推进一环距离后，由测量测得盾构现状位置，从而来鉴定在推进中所采用的纠偏方法，技术措施成效如何，这纠偏效果是通过对盾构测量报表的分析作结论的，并从中得知成败原因，对下一环推进起重要的指导作用。分析报表另一个目的是控制好拼装机中心的轴线偏离值，使管片拼装于正确位置，保证隧道的连贯轴线的质量。3）盾构轴线控制纠偏必须要按“及时、连续”的原则。4）当施工时产生有过大偏差时，其

40、纠偏应做到合理，使盾构纠偏轴 线和顺，有利于施工及隧道的使用要求。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,5、结束语 控制好盾构推进轴线是建造优质隧道的手段，目的是使每环管片能拼装于理想的位置上，使连接形成的隧道轴线为最佳状态，从而满足隧道建造后使用上的需要。,二、盾构推进施工盾构推进轴线的控制,隧道衬砌分类,按衬砌材料分:1.铸铁管片 2.钢管片 3.钢筋混凝土管片 4.复合管片,三、管片拼装,圆形隧道管片拼装图：,钢筋混凝土管片制作,管片钢筋笼制作,高精度管片钢模,高精度钢筋 混凝土管片,管片堆放及防水条、衬垫,管片试拼装,隧道拼装作业,三、管片拼装,三、管片拼装,图 31,三、管片拼装,图

41、32,图33,1、成环形式(1)径向插入成环（图31）（2)纵向插入成环（图32）（3）纵向半插入成环（图33）,图34,2、前后环纵缝相对关系（1）通缝拼装前后环纵缝对齐的一种拼法，其特点（图34）1）整条隧道整体性差因各环之间仅有纵向螺栓连接圆环，管片间无牵连。2）圆环变形大，由于纵向螺栓孔径间隙产生管片位置的变动，使圆环变形量大。3）环面平整度差。由于环缝压密量不一而引起，并使误差累计 4）由于环面累计误差存在造成环向螺栓难穿。5）圆环二块管片结缝质量差，易产生喇叭、转角、内弧面不平及管片相对旋转等。,三、管片拼装拼装方法,（2）错缝拼装前后环纵缝错 有1/2 或 1/3管片弧长的二种，

42、其特点：（图35）1）整条隧道整体性强，纵向变形少；2）每块管片受到其前环、后环与本环六块管片的限制，所以圆环变形小；3)对拼装的质量要求高，不然将影响下环管片拼装精度；4)环面产生的不平整量不产生累计，而是产生下一环骑缝管片的断裂。,三、管片拼装,图35,3、已成环管片与盾构轴线控制的关系盾构轴线控制的基本方法是组合一个有利于盾构轴线控制的纠偏力偶，但在具体施工中还存在这个纠偏力偶的效果大小的技术问题，要使力偶的纠偏方向能使其正确发挥技术，而控制成环管片的环面质量是确保及提高纠偏效果的关键因素。这里指的环面质量是环面与隧道轴线的垂直度。因为只有在良好的垂直度时盾构与管片之间的自由度最大，没有

43、两者卡碰现象，才能达到盾构自若纠偏的条件。而两者的关系是盾构推进轴线对管片的成环位置起到主导作用，但管片位置的好坏将直接影响盾构推进轴线的控制，也就是说盾构推进轴线决定了管片成环轴线位置，而管片拼装后轴线及环面与轴线垂直度限制了盾构推进轴线的质量。,三、管片拼装拼装方法,四、压 浆,1、填充由于盾构与隧道之间的空隙。2、控制地表变形。3、稳定隧道、控制隧道纵向变形及横向位移量。4、改善隧道圆环的受力状态。5、增加隧道施工缝的防水性能。6、合理选择压浆位置，可辅助盾构推进轴线的控制。,四、压浆压浆作用,1、凝结时间要符合推进施工的要求，主要是保护盾尾的密封装置不因由于二者凝结而拉坏密封的钢丝刷。

44、2、具有一定的抗压强度，要求略大于隧道埋深处地层压力即可。3、浆体的工作度要适合压浆工艺的要求，即浆体的和易性要好，不 易沉淀，不易离析。4、浆体凝结后的收缩率要小。5、浆体拌制要方便。6、材料的来源要广，价格要低。,四、压浆对压浆材料的要求,1、同步注浆：压浆要与盾构推进速度同步，即做到建筑空隙一形成立即压入等量的浆 体填充其空隙，压浆出口在盾尾处。2、二次压浆：作为对地表后期沉降控制的手段，这是从地表观测数据沉降有扩大发展 位置处的管片压浆孔压出，通常称为补压浆。3、压浆量及压浆压力的控制 压浆量：一般是理论建筑孔隙的130250，具体量是按地表变形观察数据 作调整，压浆压力略大于地层压力

45、，这压力是指压浆管路最终出口处，总 之压浆要做到及时地用一定压力，把足够符合要求的浆体压入建筑空隙。,四、压浆压浆方法,五、盾构施工出、进洞技术,盾构出洞,盾构进洞,一般预先建造好盾构工作井，然后安装、调试和试运转盾构，并将其准确地搁置在符合设计轴线的基座上，向地层内沿设计轴线掘进施工；盾构达终点时，准确测定位置，调整姿态，进入预先建造安装好的接收井内的基座上。出、进洞工序是盾构法建造隧道的关键工序，直接影响施工成败。出、进洞技术须根据地层土质、水文、环境条件和环境保护要求的等级制定。,五、盾构施工出、进洞技术,1、出、进洞时洞门外土体涌入井内 洞口封门拆除后，井外土体不能自立，井内洞圈的密封

46、装置还起不到阻挡洞外的土体，所以洞口外土体随之进入井内，造成地面沉陷，影响附近地下管线和地面建筑物安全使用，严重的造成井下无法施工。产生这种情况主要时洞口土体加固不良，没能达到施工要求的标准。,2、洞口周圈涌泥水在盾构全部通过工作井洞圈或已经脱出洞圈时，井外泥水不断从洞圈与盾构机或隧道之间的间隙涌入井内，应及时处理以防地面沉陷，和洞口处已建造好的隧道或管道产生过量沉降。,五、盾构施工出、进洞技术事故现象和原因,3、盾构出工作井洞口时上抬或下沉 盾构出工作井洞口后，失去了基座的支撑，如在施工中对正面平衡压力值的设定和控制不当，是极易产生盾构的上抬和下沉。这将使刚建成的隧道偏离设计轴线，甚至无法正

47、常施工。,4、盾构出洞施工时管片产生碎裂、环面不平、内外张角严重，纵 缝喇叭大，管片环向旋转等不良现象。盾构出洞姿态会影响管片拼装的难易度和拼装后圆环的质量，而后座设置后的质量会影响盾构姿态的控制，后座环面是否在一个平面，这个面是否与设计轴线垂直，所以可以认为后座是隧道施工的基准。,五、盾构施工出、进洞技术事故现象和原因,5、其它出现过的事故例举如下：1）正面有障碍2）工作井洞口尺寸大小3）盾构的基座定位方向不正确，这是基座平面位置，纵坡精度，高程标准等偏离超过设计标准和施工要求4）基座的刚度或强度不足，施工时在荷载作用下产生过量的变形和破坏。5）后座系统强度不足，刚度不够，后盾支撑产生变形或

48、后盾管片损坏，影响出洞施工正常进行及轴线控制。6）洞圈内有障碍物，造成出洞困难，而接收基座的高程偏高，形成盾构进洞 而上不了接收井内的基座上。,五、盾构施工出、进洞技术事故现象和原因,盾构机出洞施工技术主要是二项内容：其一是建立推进施工的良好后盾系统，后盾不但要稳固牢靠，同时必须要有一个准确的后座支承面和适应施工时的垂直与井下水平两个运输转折通道口，使其组成一个盾构施工的后盾支承体系；其次是确保洞口处土体在施工机械未靠上前的稳定，达到保护洞口附近地面和地下构筑物不使其产生不良的影响，并使盾构顺利切入土体支护正面土体，从而进入正常施工状态。进洞施工要使盾构顺利搁置在基座上，无论出洞还是进洞施工还

49、必须解决洞口建筑空隙的密封技术。,五、盾构施工出、进洞技术关键点,出、进洞施工首先要解决的是施工时洞口处土体不产生流失和坍塌，这就是要有一个有效的技术措施，在选定用什么技术做到确保洞口暴露后土体面的稳定必须从以下几个方面考虑。（一）洞口条件状况调查 1、工作井的构造状况 2、水文地质状况的调查 3、工程埋深和洞口直径大小 4、工作井洞口附近地面环境 5、工作井洞口井壁的平面现状 6、施工设备的性能 对上述各情况的调查分析，应认真、全面，然后制定合理可靠的技术措施，才能做到有备无患。,五、盾构施工出、进洞技术稳定正面土体技术,（二）对洞门外土体进行加固或稳定处理 洞口外土体能稳定自立相当时间，可

50、大胆拆除封门盾构即可出洞或进洞，但在施工时应事先对土体加固处理后的实际性能检测，确认加固后土体确定能达到施工所规定要求方可拆洞门封门。当前常用的土体稳定技术有下述几种：1、降水：可有效的疏干砂性土中的地下水提高该层土的密实度，但不能大幅度提高土体的强度。如洞口敞开面积大、埋深深、敞开时间长，仍有土体失稳坍塌问题存在，所以此时降水仅能作为辅助措施。再则降水效果还受到降水深度、土质条件、周围环境条件等的限制，所以只能在许可条件下使用。2、地基加固：有深层搅拌、压密注浆、化学注浆等方法，目的是将洞口处一定范围内土体，于先固结起来达到出、进洞时所需的强度，能使洞口封门拆除后洞口处暴露的土体自立。这种地