国内异形盾构机分析课件.ppt
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1、国内异形盾构机分析,目录 异形盾构机,1818年,英国的布鲁诺从蛀虫钻孔得到启示,提出盾构掘进隧道设想。18251843年,布鲁诺在伦敦泰吾士河下用盾构法修建458m长的矩形隧道(11.4m6.8m)。,用于泰晤士河底隧道的Sir Marc Isambard Brunel盾构,目前盾构法隧道设计大多为圆形,但圆形盾构隧道存在断面空间利用率低的弱点。在拥有相等有效空间的情况下,矩形断面能节约35%以上的地下空间,且可以大大减小隧道的埋深。,矩形隧道和圆形隧道有效空间及覆土要求对比图,比圆形断面节约了45的地下空间比双圆隧道节约了35的地下空间,1995年率先研制了2.5m2.5m可变网格式矩形顶
2、管机。,1999年研制了3.8m3.8m组合大刀盘土压平衡式矩形顶管机,完成9条隧道,总长322米。,2004年研制了6m4m偏心多轴双刀盘土压平衡式矩形顶管机,完成20条隧道,总长759.1米。,2004年研制了20m6.2m矩形盾构掘进机,隧道衬砌采用现浇砼结构,2006年完成328m地下通道。,2006年完成了6m4m矩形拼装管片结构的设计与整环试验,管片钢模与双列式管片拼装机的设计。,国内矩形隧道发展情况,国内矩形隧道的发展主要是矩形顶管,20余年来先后有宁波、上海、南京、武汉、郑州等多个城市成功应用。,2008年研制了4.2m6.9m当时国内最大的多刀盘矩形顶管机,完成近30条隧道工
3、程,总里程超过1500m。,2012年研制了4.2m6.9m大刀盘+偏心多轴组合式矩形顶管机,完成7条通道,共119m。,2012年研制了4.2m6.9m大刀盘+行星轮组合式矩形顶管机,完成2条通道,共112m。,2013年研制7.5m10.4m大刀盘+偏心多轴组合式矩形顶管机,正施工郑州下穿中州大道行车通道工程,目前已同通车。,国内矩形隧道发展情况,国内矩形隧道发展情况,国内矩形隧道发展情况,日本矩形隧道发展情况,4.29m3.09m矩形盾构,2.67m3.17m矩形盾构,8m3m的矩形盾构,1.06m1.06m矩形掘进机,2.85m6.245mMMB工法矩形盾构,4.38m3.09mDPL
4、E矩形盾构,不同刀盘截面的矩形顶管机的运行模式,4.2m6.9m 大刀盘+行星轮驱动组合式矩形顶管机,是同时驱动1个大刀盘和4个行星轮刀盘同步运转,对矩形全断面进行切削。,7.510.4m 大刀盘+偏心多轴刀盘式土压平衡矩形隧道掘进机,是同时驱动1 个大刀盘和四个偏心多轴刀盘作同步运转,对矩形全断面进行切削。,矩形盾构工作原理:采用土压平衡模式施工时,碴土通过刀盘开口进入土舱,土舱里充满了碴土、天然水和高浓度泥浆或泡沫等添加剂的混合物,该混合物具有良好的塑流性。在开挖过程中,通过调节螺旋输送机的转速以平衡进土(碴土+水+高浓度泥浆)与排土量,使土舱内的土体(混合物)保持在设定的土压力值上。土舱
5、里的土压值在开挖过程中始终受到控制并保持。在开挖过程中,螺旋输送机的转速随着土压力传感器的指示会作相应的调整。应用:目前主要应用于地铁过渡段、地铁车站。,刀盘系统,驱动系统,铰接系统,推进系统,拼装系统,螺旋机出土系统,矩形盾构工作原理及应用,矩形顶管工作原理及应用,矩形顶管工作原理:以土压平衡为工作原理,通过刀盘对正面土体进行切削,螺旋机转速及顶进速度控制出土量,使土仓内土压力值与正面土压力平衡,从而达到开挖切削面的土体稳定。预制管节作为顶进传力和开挖空间支护构成通道。管节与地层之间用润滑剂进行减摩,减小掘进阻力。应用:主要应用于城市下立交道路、大断面公路隧道主线及其匝道(净空5m9m左右)
6、、过街人行通道和地下管线共同沟(净空3m5m左右)、小区地下车库通道、地铁存车线、折返线、大跨度地下通道等项目。,矩形盾构与矩形顶管的适应性,矩形盾构和矩形顶管在软土地基中施工隧道基本适用,如有特殊地质和工况条件也可做针对性的机械设计。矩形盾构相对于矩形顶管应用范围更广、适应性更强,周边环境影响更小,而矩形顶管更适用于短距离、浅覆土、单坡直线段或直线段施工。,各种规格矩形顶管综合单价汇总,注:本报价包含顶管机头及附属设备进出场、管节制作运输、顶管顶进、管节件嵌缝、顶进施工监测、土方外运、100米内接水接电等费用。不包含始发井及接收井的施工、顶管进出洞及后靠的加固、施工期间道路和地下、地上公用管
7、线的迁改及第三方监测。,矩形盾构综合单价汇总,2.1 工程概况,商务西三街 始发井,纬四路接收井,中州大道,中州大道,商鼎路接收井,沈庄北路 始发井,中州大道是郑州市中心城区快速路系统的纵轴线,交通流量大,十字路口造成了拥堵问题。为此,郑州市决定建设下穿中州大道隧道工程。工程为两条内径6.1m9m的双车道和两条内径3.3m6m的人非通道。,2.1 工程概况,商务西三街纬四路矩形顶管段长110m。覆土深度5.1m5.4m。单坡向下掘进,坡度0.3%。主要穿越土层为层粉土、层粉土及层粉质粘土。地下水位埋深约为3.6-8.5m。,2.1 工程概况,沈庄北路商鼎路矩形顶管段长212m。覆土深度5.1m
8、9.33m。单坡向下掘进,坡度1.87%。主要穿越土层为层粉土、层粉土、层粉土、层粉质粘土及-1层粉质粘土。地下水位埋深约为5.3-6.5m。,2.1 工程概况,间距2m,间距1m,间距2m,间距3.5m,间距2.5m,施工围挡11m,绿化带,机动车道,绿化带,非机动车道,商务始发井,纬四接收井,军缆,围挡,施工围挡93m,雨水1000,雨水500,天然气200,围挡,商务西三街纬四路矩形顶管段,2.1 工程概况,商务西三街纬四路矩形顶管段,间距3.1m,间距4.2m,间距2.6m,间距0.8m,间距1.2m,间距1.6m,间距5.8m,间距6.1m,间距1.68m,沈庄始发井,商鼎接收井,施
9、工围挡30m,施工围挡188m,沈庄始发井,商鼎接收井,机动车道,绿化带,绿化带,小管节,0.7m,0.45m,0.6m,大管节,2.1 工程概况,矩形管节,管节示意图,2.2 工程地质水文,经过现场实测,地下水位稳定在7m左右。,2.3 技术难点,集成化设计系统控制,异形断面问题土体流动性问题,钢模设计大尺寸、大重量管节翻身吊运,顶力配备减摩问题,管节钢模及吊运,顶进措施,土体切削,顶管机,沉降控制,背土问题泥浆流失问题泥浆置换问题,顶管机:集控一体化设计;顶管施工:改良、减摩、密封一体化控制。,大盾构理念,工程采用两种尺寸矩形顶管机,均为土压平衡式的全断面切削设备。,2.4 顶管机,7.5
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