《油氣儲(chǔ)運(yùn)工程施工》油氣儲(chǔ)運(yùn)工程系鞠茂林

leonju@項(xiàng)目盾構(gòu)法施工西氣東輸三江口越江隧道施工

工程項(xiàng)目概況13項(xiàng)目任務(wù)分解2項(xiàng)目能力目標(biāo)一、工程項(xiàng)目概況西氣東輸三江口越江隧道工程位于南京長(zhǎng)江三江口，北岸為江蘇省儀征市青山鎮(zhèn)，南岸為南京市棲霞區(qū)靖安鎮(zhèn)。地層狀況施工條件縱斷面曲徑1500m，最大上坡坡度為5.5％、最大下坡坡度為6.0％，隧道全長(zhǎng)1992m最大埋深36m、最小埋深8.33m，最大水壓力0.625MPa，最小水壓為0.1MPa卵石地層為石英巖、砂巖卵石粒徑在20mm，少量達(dá)80mm粉砂、粉細(xì)砂卵石、全風(fēng)化鈣質(zhì)粉砂巖淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土

三江口越江隧道采用盾構(gòu)法施工軸線施工誤差為100mm，允許地表沉降值為+10mm到-30mm。3.內(nèi)徑3.8m越江隧道4.永久性隧道通風(fēng)、排水、照明設(shè)施2.長(zhǎng)江北岸到達(dá)井1.長(zhǎng)江南岸出發(fā)井5.防洪大堤保護(hù)工程施工內(nèi)容工程總工期：

544天能力目標(biāo)二、項(xiàng)目的能力目標(biāo)1、盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)識(shí)圖能力；2、盾構(gòu)機(jī)選擇能力與工作原理；3、盾構(gòu)機(jī)操作能力；4、管片拼裝、注漿和防水的能力；5、盾構(gòu)機(jī)隧道施工的能力；6、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制能力；7、防洪大堤防護(hù)能力；8、與人溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。探討問(wèn)題1（盾構(gòu)機(jī)認(rèn)識(shí)）盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)成及各部分的功能；2（如何選擇盾構(gòu)機(jī)）盾構(gòu)機(jī)的類型以及每種類型適用地層條件3（盾構(gòu)機(jī)施工工藝及施工操作）盾構(gòu)機(jī)的施工工藝、施工工藝流程、操作流程、預(yù)見(jiàn)性事故4（盾構(gòu)機(jī)工作原理）工作原理、主要參數(shù)的確定、管片制作與安裝、進(jìn)排泥管安裝等5（盾構(gòu)機(jī)施工技術(shù)）不同地層施工的關(guān)鍵工序、盾構(gòu)姿態(tài)控制、隧道防水、防洪大堤防護(hù)工作任務(wù)分解

盾構(gòu)施工任務(wù)4案例任務(wù)1任務(wù)3盾構(gòu)施工始發(fā)到達(dá)任務(wù)2盾構(gòu)施工技術(shù)盾構(gòu)施工方法任務(wù)一盾構(gòu)施工方法

….能力目標(biāo)理解盾構(gòu)施工方法和盾構(gòu)機(jī)的工作原理熟悉盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造掌握盾構(gòu)機(jī)工作過(guò)程知識(shí)目標(biāo)識(shí)別盾構(gòu)機(jī)的種類和構(gòu)造組成的能力任務(wù)分解子任務(wù)二：盾構(gòu)機(jī)工作過(guò)程演示

子任務(wù)三：盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造、工作原理子任務(wù)一：盾構(gòu)施工方法任務(wù)一：

盾構(gòu)施工方法

子任務(wù)一

了解盾構(gòu)施工方法1、國(guó)內(nèi)盾構(gòu)隧道走過(guò)的歷程1952年1966年1984年1994年手掘式盾構(gòu)網(wǎng)格式式盾構(gòu)土壓平衡式盾構(gòu)泥水平衡式盾構(gòu)路南線隧道上海延安東一號(hào)線上海地鐵路隧道上海打浦盾構(gòu)輸水巷道阜新Φ2.6m2003年楊浦線上海地鐵雙圓盾構(gòu)

2、盾構(gòu)機(jī)的類型

1)按照平衡開挖面的方式

2)按照機(jī)械化程度

3)按照掌子面敞開程度

4)按斷面形式半封閉的網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)機(jī)全封閉盾構(gòu)機(jī)3.襯砌與特殊盾構(gòu)施工方法

（1）壓注混凝土襯砌

70年代中后期由德國(guó)開發(fā)了擠壓素混凝土整體襯砌。日本、法國(guó)在此基礎(chǔ)上發(fā)展了澆筑鋼筋混凝土襯砌法

隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，移動(dòng)盾尾空隙的時(shí)候，通過(guò)混凝土加壓千斤頂?shù)募訅簤毫坝没炷翝仓玫膲核土?，配合盾?gòu)推進(jìn)量擠壓新澆混凝土，修筑與圍巖貼緊的牢固襯砌。

隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，機(jī)體尾部通過(guò)拼裝機(jī)構(gòu)拼裝已在地面預(yù)制好的混凝土環(huán)片。盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)距離，就在盾尾的支護(hù)下拼裝一環(huán)襯砌，并向襯砌外圍的空隙壓注水泥砂漿，以防止隧道及地面的沉降。盾構(gòu)推進(jìn)的反力由襯砌環(huán)片承擔(dān)。隨著環(huán)片逐環(huán)拼裝，隧道逐漸建成。（2）環(huán)片襯砌

（3）擴(kuò)徑盾構(gòu)施工法

擴(kuò)徑盾構(gòu)施工法是對(duì)原有盾構(gòu)隧道上的部分區(qū)間進(jìn)行直徑擴(kuò)展。先依次撤除原有部分襯砌和挖去部分圍巖，修建能夠設(shè)置擴(kuò)徑盾構(gòu)機(jī)的空間作為其出發(fā)基地。隨著襯砌的撤除，原有隧道的結(jié)構(gòu)，作用荷載和應(yīng)力將發(fā)生變化，所以必須在原有隧道開孔部及附近采取加固措施（4）球體盾構(gòu)施工法

又稱直角方向連續(xù)掘進(jìn)施工法，根據(jù)變換方法可分為縱、橫連續(xù)掘進(jìn)和橫、橫連續(xù)掘進(jìn)施工，均只使用一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)。

（5）特殊斷面盾構(gòu)施工法

分為復(fù)圓形盾構(gòu)和非圓形盾構(gòu)兩大類

子任務(wù)二

盾構(gòu)機(jī)工作過(guò)程演示子任務(wù)三

盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造、工作原理刀盤前盾

中盾盾尾盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造

連接橋架

1#臺(tái)車

2#臺(tái)車

3#臺(tái)車

4#臺(tái)車

5#臺(tái)車

切削刀盤刀盤驅(qū)動(dòng)馬達(dá)排漿泵操作控制臺(tái)推進(jìn)油缸環(huán)片拼裝機(jī)

1、泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)的工作原理地層切削刀盤供漿管排漿管壓縮空氣連通管氣鎖室工作原理在刀盤后側(cè)設(shè)置隔板，它與刀盤之間形成泥水壓力室（土倉(cāng)），將已調(diào)整適合土質(zhì)狀態(tài)的泥水從送泥泵經(jīng)送泥管壓送至泥水壓力室形成泥水壓力，通過(guò)此壓力將泥水與土層間形成泥膜來(lái)保持開挖面的穩(wěn)定；盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)由旋轉(zhuǎn)刀盤切削下來(lái)的土砂經(jīng)土倉(cāng)內(nèi)攪拌裝置攪拌后形成高濃度的泥漿，再由排泥泵經(jīng)排泥管輸送至地面的泥水分離設(shè)備進(jìn)行土砂與泥水分離處理，分離后土砂運(yùn)至棄渣場(chǎng)存放，泥水則送入調(diào)整槽進(jìn)行比重與粘度調(diào)整，使其達(dá)到要求后再循環(huán)至開挖面使用，此一連貫動(dòng)作稱之為泥水環(huán)流。在維持開挖面穩(wěn)定狀態(tài)下，配合泥水環(huán)流進(jìn)行盾構(gòu)開挖、推進(jìn)和環(huán)片支撐等循環(huán)作業(yè)，依次進(jìn)行至完成隧道施工。2．泥水加壓平衡盾構(gòu)的特點(diǎn)

（1）在不穩(wěn)定的地段中，當(dāng)盾構(gòu)開挖受阻時(shí)，采用泥水加壓盾構(gòu)能使開挖面保持穩(wěn)定。（2）挖土及出土全部機(jī)械化，并可在地面上控制，從而改善了隧道內(nèi)作業(yè)條件，提高了工作效率。（3）因采用管路排泥，能使隧道內(nèi)保持清潔。（4）對(duì)于大直徑礫石層只需增加破碎裝置和取礫石的分離裝置便能施工。（5）泥水加壓平衡盾構(gòu)能適應(yīng)較廣的土層條件，可在不同覆土深度及惡劣的地質(zhì)條件下進(jìn)行施工，特別適用于地下水位高的不穩(wěn)定軟弱地層及江海底下的隧道施工。（6）需要泥水環(huán)流及分離設(shè)備，施工費(fèi)用昂貴，排放水要符合嚴(yán)格環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)（7）設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高，占地面積較大，專業(yè)維修人員多。3．泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)組成單元

（1）盾構(gòu)機(jī)主要構(gòu)件1）盾構(gòu)機(jī)主體主體圓形斷面，由切口環(huán)、支承環(huán)、盾尾環(huán)三部份組成，切口環(huán)、支承環(huán)盾尾環(huán)切口環(huán)盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂安裝在盾構(gòu)機(jī)主體的環(huán)梁部、外板的內(nèi)側(cè)，沿圓周均勻排列

盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂盾尾刷密封件安裝于盾構(gòu)機(jī)主體的最后端，其作用是防止地下水、砂土、壁后注漿等從環(huán)片與主體外板的縫隙間進(jìn)入。

盾尾刷刀盤裝置由掘進(jìn)裝置（切削刀頭）、超挖裝置（外刀盤）、驅(qū)動(dòng)盤裝置（帶減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、軸承、密封件類）組成。超挖裝置安裝在刀頭內(nèi)。

①掘進(jìn)裝置a圓盤切刀：用于破碎礫石的切削園盤，還對(duì)以下所述的刀頭起到保護(hù)作用。b刀盤切削刀：切削刀用銷子安裝在刀盤面切口的前面，從而使挖掘下來(lái)的土流動(dòng)十分順暢。c先行刀：設(shè)置在切削刀的背部從而改善切削性能和切削持久性。d輔助切削刀、堆焊：輔助切削刀通過(guò)焊接安裝在刀盤的外圍前方，為了提高刀盤面的切屑性能，在刀盤面的外圍前方、側(cè)面和切口實(shí)施堆焊。②驅(qū)動(dòng)裝置

刀盤裝置是通過(guò)帶減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、小齒輪、帶齒輪的軸承、切刀圓筒、切削刀頭的順序來(lái)傳送旋轉(zhuǎn)力③超挖裝置（超挖刀）

在切削頭第一根（No1）輻條向右33.75度的位置處，裝有油壓式超挖刀，操作時(shí)先用油壓千斤頂伸出至設(shè)定位置，然后將超挖刀伸出至盾構(gòu)機(jī)外徑以外，旋轉(zhuǎn)切削刀盤進(jìn)行挖掘，左右雙向旋轉(zhuǎn)都可以進(jìn)行挖掘。5）攪拌裝置

在切削頭背面最外圍附近裝有T字型斷面的攪拌棒，在稍微內(nèi)側(cè)一點(diǎn)的位置裝有圓形斷面的攪拌棒，這些攪拌棒利用切削刀頭的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行攪拌。環(huán)片拼裝機(jī)安裝在盾尾部，為環(huán)形齒輪門形式，由滾柱支承，透過(guò)油壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，環(huán)片拼裝機(jī)升降千斤頂進(jìn)行環(huán)片吊入及貼壓，環(huán)片拼裝機(jī)滑動(dòng)千斤頂用來(lái)進(jìn)行軸向（盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)方向）移動(dòng)，支護(hù)千斤頂有兩組，一組用來(lái)防止環(huán)片的偏移并進(jìn)行壓平修正，另一組用在拼裝K片時(shí)對(duì)已拼裝的B片的傾斜加以修正，以使K片能夠順利拼裝。7）送泥、排泥管送泥、排泥管配置如下：送泥管、排泥管、排泥備用管、旁通管、排氣管、注水管（外圈下部）、注水管（排泥管內(nèi)）、注水管（內(nèi)圈）、開挖面水壓計(jì)。

后方伸出臺(tái)作為拼裝上部環(huán)片人員的站立臺(tái)，是從盾構(gòu)機(jī)主體的豎梁向后方伸出的臺(tái)架，考慮拼裝上部環(huán)片的