《盾構施工技術》1.土壓平衡盾構掘進技術精要平衡的藝術??目錄CONTENTS01核心理念：土壓平衡的原理與目的??02操作準則：以管理原則驅動標準化施工流程??03控制核心：土倉壓力與排土量的精準調(diào)控??04秘密武器：渣土改良技術??05模式選擇：不同地層的應對策略06航向控制：盾構姿態(tài)與方向管理??核心理念：土壓平衡的原理與目的01一、土壓平衡的原理與目的??水壓力+土壓力=土倉壓力目的穩(wěn)定開挖面防止沉降防止隆起平衡出渣操作準則：以管理原則驅動標準化施工流程??02準則：精細化管理的基礎?二、以管理原則驅動標準化施工流程掘進管理八大原則??①采用試掘進確定的最佳參數(shù)施工。②嚴格控制盾構姿態(tài)，記錄油缸行程。③每環(huán)測量盾尾間隙，預測管片布置。④全過程嚴格受控，數(shù)據(jù)驅動決策。⑤糾偏量小，避免擾動。⑥嚴格開機順序。⑦開機前全面系統(tǒng)檢查。⑧確保開挖面穩(wěn)定，調(diào)整土壓與出渣。二、以管理原則驅動標準化施工流程土壓平衡盾構掘進工藝流程土壓平衡盾構法施工工藝流程控制核心：土倉壓力與排土量的精準調(diào)控??03??三、土倉壓力與排土量的精準調(diào)控??土倉壓力控制沉降工作面狀態(tài)土倉P與基準P0措施下沉超過基準坍塌Pmax＜P0增大P隆起超過基準支撐面壓力過大Pmin＞P0減小P可通過監(jiān)測地表沉降，進行調(diào)整??三、土倉壓力與排土量的精準調(diào)控??排土量控制理論上，K≈1，渣土具有低透水性且處于良好的塑流狀態(tài)渣土干硬，K＜1，排土速度慢，應增大轉速渣土流動性好，K＞1，排土速度快，應降低轉速流動性非常好，K≈0，排土速度快，應降低轉速或者增長螺旋機，避免產(chǎn)生噴涌螺旋輸送機理論排土量理論排土量每轉理論轉速掘進產(chǎn)生的理論渣土量切削斷面面積松散系數(shù)秘密武器：渣土改良技術??04四、渣土改良技術常用添加劑泡沫膨潤土聚合物刀盤泥餅未改良的渣土干硬、粘結、易堵塞改良后的渣土流塑、均勻、易流動四、渣土改良技術添加劑的選擇根據(jù)地質條件選擇添加劑粘性土/砂土泡沫需潤滑/止水膨潤土防噴涌聚合物模式選擇：不同地層的應對策略??05五、土壓盾構掘進模式掘進模式敞開式局部氣壓式土壓平衡式巖層，滾刀破巖，土倉基本無壓土倉部分填滿，維持一定壓力土倉滿倉，精密控制壓力航向控制：盾構姿態(tài)與方向管理??06六、盾構掘進方向的控制目的防止盾構軸線軌跡應與隧道設計軸線偏差過大，使隧道襯砌侵限、盾尾管片局部受力惡化，造成地層損失增大而使地表沉降加大。方法采用激光導向來保證掘進方向的準確性和盾構姿態(tài)的控制通過分區(qū)操作盾構推進油缸控制盾構掘進方向視頻播放：6:03——6:55激光導向系統(tǒng)

盾構推進油缸分組圖六、盾構掘進方向的控制蛇行與滾動控制蛇行和滾動的主要原因地層不均系統(tǒng)性能監(jiān)控系統(tǒng)水文條件等蛇行（軌跡偏差）滾動??（機身旋轉）小結SUMMARY成功關鍵感知精準調(diào)節(jié)及時系統(tǒng)協(xié)同土壓平衡掘進核心理念：動態(tài)平衡目的：穩(wěn)面/防水/控沉管理基礎：八大原則數(shù)據(jù)驅動/精細操作控制核心壓力控制排土控制技術保障渣土改良模式選擇方向控制思考THINKING簡述土壓平衡盾構掘進的基本原理。為何說它是一個“動態(tài)”平衡的過程？在掘進過程中，如果監(jiān)測發(fā)現(xiàn)地表發(fā)生持續(xù)沉降，可能是哪些核心參數(shù)控制不當？應如何調(diào)整？某盾構機在富水砂層中掘進時，螺旋輸送機出口出現(xiàn)噴涌現(xiàn)象。請分析原因并提出解決措施。《盾構施工技術》2.泥水平衡盾構技術揭秘?泥漿護壁的藝術??目錄CONTENTS01原理與舞臺：何以平衡？何處適用？??02管理準則：掘進操作的“鐵律”??03控制核心：四大關鍵參數(shù)調(diào)控??04系統(tǒng)心臟：泥水壓力管理與循環(huán)05凈化再生：泥水分離與制備??原理與舞臺：何以平衡？何處適用？??01一、泥水平衡的原理和應用??基本原理依靠一定濃度泥漿，平衡開挖面的土壓和水壓。一、泥水平衡的原理和應用??適用范圍軟弱的淤泥質土層、松散砂土層、砂礫層、卵礫層、硬土等地層。尤其適用于地層含水量大越江和海底隧道施工。富水軟弱地層的“克星”管理準則：掘進操作的“鐵律”??02二、掘進操作管理要點準則：精細化的“操作手冊”?①依據(jù)地質、埋深、環(huán)境制定指令。②嚴格按規(guī)程操作，控制參數(shù)與姿態(tài)。③優(yōu)化參數(shù)，同步注漿，控制變形（-30~10mm）。④坡度、軸線變化平緩（折角≤0.4%）。⑤全過程受控，微糾偏（水平≤9mm/環(huán)，豎直≤5mm/環(huán)）。⑥專人監(jiān)控泥水性能，管路卸壓后操作。⑦遇大石塊需破碎分離。二、掘進操作管理要點根據(jù)隧道地質狀況、埋深、地表環(huán)境、盾構姿態(tài)、施工監(jiān)測結果制定盾構掘進施工指令與泥漿性能參數(shù)設置指令。并準備好壁后注漿工作、管片拼管工作。施工中必須嚴格按照盾構設備操作規(guī)程、安全操作規(guī)程以及掘進指令控制盾構掘進參數(shù)與盾構姿態(tài)。掘進過程中，嚴格控制好掘進方向，及時調(diào)整。設定掘進參數(shù)，優(yōu)化掘進參數(shù)。掘進與管片背后注漿同步進行。控制施工后地表最大變形量在-30~10mm之內(nèi)。盾構掘進過程中，坡度不能突變，隧道軸線和折角變化不能超過0.4%。二、掘進操作管理要點盾構掘進施工全過程須嚴格受控，根據(jù)地質變化、隧道埋深、地面荷載、地表沉降、盾構姿態(tài)、刀盤扭矩、推進油缸推力等，即時調(diào)整。初始出現(xiàn)的小偏差應及時糾正，盡量避免盾構走“蛇”形，在糾偏過程中，每一循環(huán)盾構的糾偏值水平方向不超過9mm，豎直方向不超過5mm，以減少對地層的擾動。施工中必須設專人對泥水性能進行監(jiān)控，根據(jù)泥漿性能參數(shù)設置指令進行泥水參數(shù)管理。泥水管路延伸、更換，應在泥水管路完全卸壓后進行。施工過程出現(xiàn)大粒徑石塊時，必須釆用破碎機破碎、礫石分離裝置分離。控制核心：四大關鍵參數(shù)調(diào)控03三、四大關鍵參數(shù)調(diào)控??參數(shù)一：壓力——“平衡”的支點?

切口泥水壓力應介于理論計算值上下限之間，并根據(jù)地表建筑物情況和地質條件做適當調(diào)整。地下水壓力靜止或主動土壓力變動土壓力三、四大關鍵參數(shù)調(diào)控??參數(shù)二：速度——“節(jié)奏”的控制?盾構啟動時，檢查推進油缸是否頂實，開始與結束推進之前速度要慢每環(huán)正常掘進過程中，速度保持恒定，保證水壓穩(wěn)定和泥漿管暢通推進速度快慢與每環(huán)掘進同步注漿量的協(xié)調(diào)注意與地質和地表建筑條件匹配，避免損壞刀具或造成周圍土體擾動過大正常掘進速度：20~40mm/min軟硬不均地層：10~20mm/min設定掘進速度需注意三、四大關鍵參數(shù)調(diào)控??參數(shù)三：掘削量——“出”與“入”的平衡?實際掘削量排泥流量m3/h送泥流量m3/h掘削時間h注意掘削量突然變大，應檢查泥水密度、粘度及切口水壓，調(diào)查工作面土體坍塌情況，及時調(diào)整參數(shù)，確保開挖穩(wěn)定三、四大關鍵參數(shù)調(diào)控??參數(shù)四：泥漿——“血液”的品質??“泥漿品質控制面板”動畫??。面板采用類似飛機駕駛艙的儀表盤設計，清晰羅列核心指標及其安全范圍①泥水密度送泥時的密度控制在1.05~1.08g/cm3之間；排泥密度一般控制在1.15~1.30g/cm3②泥水黏度（漏斗黏度）一般控制在25~35s/500ml③析水率一般控制在5%以下④pH值泥水的pH值一般在8~9，呈堿性⑤API失水量Q≤20mL(l00kPa，30min)系統(tǒng)心臟：泥水壓力管理與循環(huán)??04四、泥水壓力管理與循環(huán)??（一）泥膜——“動態(tài)屏障”的形成?泥膜的形成機理：當泥水壓力大于地下水壓力時，泥水按達西定律滲入土壤，形成與土壤間隙成一定比例的懸浮顆粒，被捕獲并積聚于土壤與泥水的接觸表面，泥膜就此形成。隨著時間的推移，泥膜的厚度不斷增加，滲透抵抗力逐漸增強。當泥膜抵抗力遠大于正面土壓時，產(chǎn)生泥水平衡效果。視頻：02:43-03:00微觀動畫??。演示泥漿在壓力作用下，如何滲入土體孔隙，顆粒被捕獲、堆積，最終形成一層致密的泥膜。四、泥水壓力管理與循環(huán)??（二）泥水壓力管理方式直接控制型間接控制型四、泥水壓力管理與循環(huán)??（三）泥水循環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)構成送排泥泵、送排泥管、延伸管線、輔助設備等功能一是穩(wěn)定掌子面二是輸送開挖渣料到分離站四、泥水壓力管理與循環(huán)??送泥泵中續(xù)接力泵通向泥水倉通向泥水倉通向氣墊倉排泥泵中續(xù)接力泵中續(xù)接力泵圖6-25開挖模式下的泥水循環(huán)四、泥水壓力管理與循環(huán)??（三）泥水循環(huán)系統(tǒng)控制模式應對不同工況的“戰(zhàn)術”?四、泥水壓力管理與循環(huán)??（三）泥水循環(huán)系統(tǒng)關鍵設備與控制伽馬密度測量儀用以測定送排泥管內(nèi)的密度的“即時”值。泥漿密度超過預先設定的數(shù)值，則產(chǎn)生警報信號，提示司機改變掘進的參數(shù)，或通知地面檢查泥水分離系統(tǒng)的工作狀況。如果密度超出設計的進泥密度和排泥密度過多，司機應當停機通知相關人員檢查，找出原因。在一個行程結束時，密度的平均值將在掘進報告中給出，根據(jù)這個平均密度，可以進行密度分析，進行泥水改良工作。凈化再生：泥水分離與制備??05五、泥水分離與制備??開挖土渣與泥漿混合物由排漿泵送到洞外泥漿分離站，分離后進入泥漿調(diào)整池進行性狀調(diào)整，再送回盾構重復使用五、泥水分離與制備??泥水分離站與盾構推進速度適應，同時應考慮儲備能力有效分離泥土泥水處理分三級①振動篩或旋流器處理74μm以上顆粒②處理74μm以下細小顆粒③對需要排放的水經(jīng)PH處理后排放泥漿制備泥水制備時，使用黏土、膨潤土（粉末黏土）提高密度；添加CMC來增大黏度。小結SUMMARY成功關鍵泥漿品質壓力穩(wěn)定系統(tǒng)協(xié)同泥水平衡技術原理：泥漿壓力平衡+泥膜支適用：富水軟弱地層管理：七大準則精細化操作控制：四大參數(shù)壓力/速度/掘削量/泥水指標系統(tǒng)：兩大關鍵壓力管理循環(huán)分離思考THINKING簡述泥水平衡盾構中“泥膜”是如何形成的？它在穩(wěn)定開挖面中起到什么作用？如果泥水盾構在掘進過程中，地表監(jiān)測點出現(xiàn)持續(xù)隆起，可能是哪個核心參數(shù)控制不當？應如何調(diào)整？泥水循環(huán)系統(tǒng)為何需要多種控制模式（如掘進模式、旁通模式、保壓模式）？它們分別在什么情況下使用？《盾構施工技術》3.盾構隧道管片拼裝技術與質量掌控完美拼圖目錄CONTENTS01拼圖零件：認識管片??02拼圖大師：管片拼裝機??03拼圖法則：拼裝作業(yè)流程04瑕疵鑒定：質量通病與預防??拼圖零件——管片??01拼圖零件——管片??管片是盾構法隧道施工中使用的預制混凝土構件，主要用于隧道襯砌結構，具有抵抗土層壓力、地下水壓力等功能。??隧道的“骨架”拼圖零件——管片??構成：標準塊（A）、鄰接塊（B）、封頂塊（K）拼圖零件——管片??拼裝順序：先標準塊和鄰接塊，最后從徑向插入封頂塊。拼圖大師——管片拼裝機??02拼圖大師——管片拼裝機??管片拼裝機一般安裝在盾尾保護下的支架上，由拖架梁、旋轉架、移動架、帶夾緊系統(tǒng)的十字梁組成。管片拼裝機主要用于安裝管片。管片拼裝機結構及實物圖拼圖大師——管片拼裝機??管片拼裝機具有伸縮、旋轉和移動等功能，這些功能通過液壓比例閥進行控制，可以使其對各元件進行精確定位。機械抓取式真空吸盤式管片安裝機實物圖拼圖大師——管片拼裝機????第一視角模擬動畫??或??操作實錄??，展示拼裝機操作員在控制室內(nèi)操縱手柄，完成“抓取-平移-旋轉-微調(diào)-插入”的全過程。操作：抓取、移動、就位、插入?拼圖法則——拼裝作業(yè)流程03拼圖法則——拼裝作業(yè)流程管片進場必須對其進行驗收，保證管片質量，對管片的生產(chǎn)日期和養(yǎng)護期進行校對。管片吊卸必須小心輕放，防止管片被撞壞，影響管片的質量。一、拼裝準備1.管片進場驗收及臨時存放拼圖法則——拼裝作業(yè)流程管片堆放時，管片與管片之間必須防撞枕木，防止管片受力不均，使管片產(chǎn)生裂縫。管片的堆放高度不得高于3塊管片的高度一、拼裝準備1.管片進場驗收及臨時存放拼圖法則——拼裝作業(yè)流程一、拼裝準備2.管片拼裝前的二次加工用膠水粘貼防水橡膠膨脹止水帶拼圖法則——拼裝作業(yè)流程一、拼裝準備2.管片拼裝前的二次加工在管片兩頭粘貼丁腈軟木橡膠傳力襯墊拼圖法則——拼裝作業(yè)流程一、拼裝準備2.管片拼裝前的二次加工在管片對角粘貼包角膩子，保護管片的角部，防止拼裝時碎裂拼圖法則——拼裝作業(yè)流程二、管片垂直和水平運輸1.管片垂直運輸管片垂直運輸依靠龍門吊進行，吊運至井下，放置在管片運輸車上。拼圖法則——拼裝作業(yè)流程二、管片垂直和水平運輸2.管片水平運輸管片水平運輸依靠盾構施工配套水平運輸車組的管片運輸車進行，管片運輸至車架內(nèi)后，井下施工人員使用車架內(nèi)的單、雙軌梁對管片進行吊運、安放。拼圖法則——拼裝作業(yè)流程三、拼裝作業(yè)1.管片拼裝形式通縫拼裝：各環(huán)管片的縱縫對齊的拼裝方法，這種拼裝方法在拼裝時定位容易，縱向螺栓容易穿進，拼裝施工應力小，但容易產(chǎn)生環(huán)面不平，并有較大累計誤差，導致環(huán)向螺栓很難穿進，環(huán)縫壓密量不夠。一般分為兩種：①通縫拼裝；②錯縫拼裝。拼圖法則——拼裝作業(yè)流程三、拼裝作業(yè)1.管片拼裝形式錯縫拼裝：錯縫拼裝即前后環(huán)管片的縱縫錯開拼裝，一般錯開1/2~1/3塊管片弧長，用此法建造的隧道整體性好，拼裝施工應力大，縱向穿螺栓困難，縱縫壓密差。但環(huán)面較平正，穿環(huán)向螺栓比較容易。一般分為兩種：①通縫拼裝；②錯縫拼裝。拼圖法則——拼裝作業(yè)流程三、拼裝作業(yè)2.管片拼裝整體工藝流程拼圖法則——拼裝作業(yè)流程三、拼裝作業(yè)3.管片拼裝順序先下后上進行拼裝第一步：拼裝落底塊D塊；第二步：拼裝標準塊B1、B2，左右交叉；第三步：拼裝鄰接塊L1、L2，左右交叉；第四步∶拼裝封頂塊F，縱向插入。拼圖法則——拼裝作業(yè)流程三、拼裝作業(yè)4.拼裝作業(yè)要點按拼裝工藝逐塊進行，從底部開始，相鄰塊，最后封頂。安裝同時緊固連接螺栓。拼圖法則——拼裝作業(yè)流程三、拼裝作業(yè)4.拼裝作業(yè)要點封頂塊安裝前，對止水條潤滑處理，先徑向插入2/3管片寬度，調(diào)整位置后縱向頂推。拼圖法則——拼裝作業(yè)流程三、拼裝作業(yè)4.拼裝作業(yè)要點嚴格控制推進油缸壓力及伸縮量，保持盾構位置不變，拼裝到位后，及時頂緊管片拼圖法則——拼裝作業(yè)流程三、拼裝作業(yè)4.拼裝作業(yè)要點連接螺栓緊固質量符合設計要求拼裝時防止管片及防水密封條損壞管片，拼裝后及時頂緊管片，緊固螺栓，保證防水效果抽查已拼裝成環(huán)管片，確保拼裝精度曲線段拼裝，注意管片環(huán)向準確定位。控制同步注漿壓力不超限值瑕疵鑒定——質量通病與預防??04瑕疵鑒定——質量通病與預防??一、質量通病錯臺管片破碎滲漏水軸線：高程±50mm，平面±50mm管片錯臺＜3mm，接縫開口＜3mm管片拼裝無貫穿裂縫，無大于0.3mm的裂縫及剝落現(xiàn)象直徑偏差：水平與徑向偏差＜50mm瑕疵鑒定——質量通病與預防??二、拼裝控制標準小結SUMMARY管片拼裝管片是隧道的骨架類型：標準/鄰接/封頂拼裝機是精密機械手抓取-平移-旋轉-微調(diào)-插入質量目標內(nèi)實外光不滲不漏線形圓順拼裝法則順序：從下至上對稱核心：精度控制錯臺/防水思考THINKING流程復述：??請簡述一環(huán)管片拼裝的標準流程順序。因果分析：??管片拼裝中出現(xiàn)的“錯臺”缺陷，主要是由哪些因素引起的？它會對隧道造成什么危害？質量意識：??“管片拼裝質量是盾構隧道生命線”，你如何理解這句話？《盾構施工技術》?4.盾構壁后注漿關鍵技術?筑牢地下長城??目錄CONTENTS01注漿目的與重要性??02注漿分類與流程??03注漿材料與配比??04壓力與注漿量控制05特殊地層應對??注漿目的與重要性01??一、注漿目的注漿體充填管片外側空隙，防止坍塌，控制地面沉降01??一、注漿目的注漿體固結能確保管片襯砌的早期穩(wěn)定，防止管片襯砌變形02??一、注漿目的避免管片外側水、土對管片侵蝕，提高管片耐久性。03??一、注漿目的通過對注漿量的調(diào)整，有利于盾構糾偏04注漿分類與流程??02二、注漿分類與流程??（一）注漿分類同步注漿緊隨掘進二次補強注漿補充加固堵水注漿應急封堵二、注漿分類與流程??1.同步注漿隨著盾構的推進，在管片和土體之間會出現(xiàn)建筑間隙。為了填充這些間隙，就要在盾構機推進過程中，保持一定壓力不間斷地從盾尾直接向壁后注漿，當盾構機推進結宋時，停止注漿。這個過程稱為同步注漿。視頻盾構同步單液注漿作業(yè)二、注漿分類與流程??2.二次注漿同步注漿后，管片外側空隙充填密實性差，地表沉降不能有效控制時，實施二次注漿。根據(jù)地表沉降監(jiān)測，結合洞內(nèi)超聲波探測襯砌背后空洞，決定是否進行二、注漿分類與流程??2.二次注漿③二次注漿通過管片上的注漿孔注漿二、注漿分類與流程??3.堵水注漿富水地區(qū)。二次注漿后，前期注漿受地下水影響漿液固結，或有滲水發(fā)生，可采用堵水注漿。二、注漿分類與流程??（二）同步注漿的流程

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||事先漿液拌制

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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||事先同步注漿二、注漿分類與流程??1.漿液拌制二、注漿分類與流程??2.漿液運輸二、注漿分類與流程??3.同步注漿二、注漿分類與流程??3.同步注漿注漿點位選擇一般配置4個或8個（4個備用），均勻分布，上部2個為自動注漿點，下部2個為手動注漿點。注漿控制方式注漿可根據(jù)需要采用不同的控制方式，自動控制即預先設定注漿壓力，由控制程序自動調(diào)整注漿速度，當注漿壓力達到設定值時，自行停止注漿。手動控制則由人工根據(jù)掘進情況隨時調(diào)整注漿流量，以防注漿速度過快，而影響注漿效果。同步注漿參數(shù)的控制注漿時間根據(jù)盾構機推進速度，同步注漿以每循環(huán)達到總注漿量而均勻對稱注入，盾構機推進開始注漿開始，推進完畢注漿結束。注漿材料與配比??03三、注漿材料注漿材料應具有的性質：①不發(fā)生材料離析②不喪失流動性③注漿后體積減少?、軓姸仍鲩L快⑤水密性好注漿材料單液雙液三、注漿材料黃沙漿體中的填充料水泥膠結劑，提供漿液固結強度和調(diào)節(jié)漿液凝結時間膨潤土減緩漿液的材料分離，降低泌水率還具有一定的防滲作用粉煤灰改善漿液的和易性（流動性）水玻璃凝結劑，使?jié){液迅速固結三、注漿材料（一）單液一般采用水泥、砂子、粉煤灰、膨潤土及一些外加劑特點：凝固緩慢，不易黏結盾體，造價較低同步注漿示意圖單液配比水泥(kg)粉煤灰(kg)膨潤土(kg)砂

(kg)水

(kg)外加劑(kg)210315841180294按需要根據(jù)試驗加入11.50.45.621.4::::三、注漿材料（二）雙液①材料：水泥+水玻璃及一些外加劑②特點：水玻璃主要起到縮短凝膠時間的作用，止水性好，造價較高③適用：不穩(wěn)定黏土層及砂層，以及二次注漿壓力與注漿量控制??04四、同步注漿參數(shù)控制（一）注漿壓力注漿壓力＞靜止水壓+土壓，