不同地层条件下的盾构和TBM选型200706.pptVIP

2005.8.26 目前可选用的盾构与TBM型式 盾构设计和施工应重视的几个新动向 不同地层应选择不同类型的盾构 不同地层应选择不同的刀盘结构 公路隧道盾构的直径确定 TBM的考虑 隧道支护型式选择 4. TBM掘进两个创新点 开敞式TBM具有两大特点 1.灵敏度高、长度/直径≤1，易精确调方向可在±30mm内。 2.能够及时对不良地层进行及时支护，时空效应好，不易塌方。 3.该机型又被工程实践所证实。 4.结论：开敞式TBM既适用于硬岩，也很适用于软岩地层，已在大伙房供水工地87公里长推广应用。 5.评为国家科技进步二等奖（2005年）。 双护盾、单护盾TBM具有两大缺点 1.灵敏度低，很难精确快速调整到位。 2.由于后盾较长，不易及时支护，易塌方，如台湾平林隧道。 3.造价高，是开敞式TBM的1.3倍。 4.结论：由于两大缺点，建议取消这种类型的TBM。 二、盾构设计和施工应重视的几个新动向 盾构分为有刀盘和无刀盘两大类 一、无刀盘盾构 无刀盘盾构称为开敞式简易盾构，人可以站在平台上进行地层开挖 2.开敞正台 格栅一般分 为3个台阶, 人可直立工作。 (二)、无刀盘开敞式后部衬砌支护形式 1.管片式 2.压缩混凝土式：边推进边压缩混凝土 二、有刀盘盾构 有刀盘盾构是指靠土压、泥水压、局部气压稳定工作面的盾构。 三、不同地层应选择不同类型的盾构 四、不同地层应选择不同的刀盘类型 五、水底公路隧道盾构直径的确定 七、支护型式的考虑 1. 管片衬砌 广泛应用于软土地层盾构隧道的支护 管片接头部位是防水薄弱环节，应研究接头型式及防水材料 管片形状及分块型式 管片厚度及钢筋配置与地层压力的关系 管片衬砌 管片 2. 喷混凝土衬砌 应用于开敞式TBM隧道，能及时支护，很好地适应软弱破碎围岩，在秦岭隧道及磨沟岭隧道中得到了成功应用。 喷锚支护情况 3. 压缩混凝土衬砌 压缩混凝土衬砌（ECL——Extruded Concrete Lining），就是以现浇混凝土作衬砌来代替传统的管片衬砌。 ECL工法的具有以下特点： ECL工法的筑造的衬砌质量高 ； ECL极大地抑制了地层沉降，无须降低地下水 ； 采用全机械化施工，节省人员、安全性高，作业环境好； ECL工法采用一次衬砌，材料用量少；不需要同步注浆； 施工阶段工序少，衬砌与拼装同步进行，加快了施工进度，缩短了工期 压缩混凝土衬砌 60年代初在北京进行了1:5的盾构挤压混凝土衬砌的模拟试验 ，成功后，制造了Φ7.34m的压缩混凝土的网格式盾构，并进行了180m的掘进试验。 二次模筑 薄管片 4、薄管片+二次模筑=复合衬砌结构。 该型式耐久性好，强度高，适于铁路隧道或重要通道。 盾构在北京地铁、广州地铁、深圳地铁、成都地铁、西安地铁、北京铁路地下直径线的教训： 1、无水地段、降水不产生、少产生沉降的砂卵石地层不应采用土压平衡盾构，应改用无刀盘开敞式网格盾构。刀具、刀盘磨耗严重、大石头出不来，严重影响进度。 2、盾构线路设在软土和弱风化岩交界面处，形成上软下硬，施工相当困难，选线标高应改，隧道最忌选在交界面标高，深圳最突出。 3、泥水平衡盾构在稳定工作面方面优于土压平衡盾构，气垫式泥水平衡盾构最好。土压平衡盾构泥土不可能在全断面形成压力，造成下沉量增大。如右图所示： 4、土压平衡盾构刀盘应采用幅条式；泥水平衡盾构可采用面板式，TBM必须采用面板式。 5、管片衬砌寿命年限只有30~40年，不是永久衬砌，应增设二次模筑混凝土衬砌，增大盾构直径。 6、小直径盾构的开发应配合采用压缩混凝土衬砌，这也是共同沟的发展方向。 7、大直径盾构不是方向，将导致人为增加风险，长距离掘进（＞2km）条件下，深埋盾构施工是发展方向（如琼州海峡隧道）。 8、TBM掘进机不是盾构，两者原理、构造相差很大。开敞式TBM可以通过各种围岩，而双护盾（单护盾）TBM有很多局限性，不能采用，建议今后不予生产，卡死现象很多，（如台湾雪山隧道、中国引大济秦遂洞、入黄入晋工程、昆明掌鸣河隧洞等），且造价很高，铁路隧道论证后已取消应用。 9、科学发展观反映在工程建设中的四大错误： 1、不合理工期； 2、不合理造价； 3、不合理合同； 4、不合理施工方案。（如：双向六车道盾构法施工的方案是错误的。） * * 不同地层条件下的盾构与TBM选型 中国工程院院士 王梦恕 北京交通大学隧道及地下工程试验研究中心 北京 Beijing JiaoTong Un