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文檔簡(jiǎn)介
1、盾構(gòu)法施工技術(shù)簡(jiǎn)介【摘要】盾構(gòu)法施工是城市的隧道施工方法的一種,近年來(lái)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。本文從基本原理、盾構(gòu)類型等入手,較全面的介紹了盾構(gòu)法施工技術(shù)。 【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)類型盾構(gòu)選擇基本原理盾構(gòu)特點(diǎn)地鐵是大城市各種交通工具中運(yùn)能最大的一種,而且還有其他交通工具所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),如:快速、安全、可靠、準(zhǔn)時(shí)、舒適等。因而世界上幾乎所有百萬(wàn)人口以上的城市都已建有或正在建設(shè)地鐵系統(tǒng)。在現(xiàn)代城市建設(shè)中,地下空間的開發(fā)利用已成為一個(gè)重要的組成部分。而盾構(gòu)法隧道,由于其先進(jìn)的施工工藝和不斷完善的施工技術(shù),使得其在城市地下空間的開發(fā)中取得了巨大的成功,并被越來(lái)越多地應(yīng)用于城市地鐵隧道工程建設(shè)中。盾構(gòu)法具有快速、安
2、全、對(duì)地面建筑物影響小等諸多優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)的各大主要城市,如上海、北京、深圳、廣州和南京等地,已建和在建的地鐵隧道大都采用盾構(gòu)法施工。1、盾構(gòu)法類型和選擇1.1盾構(gòu)的分類盾構(gòu)的分類方法有很多。按切削斷面形式分,有圓形和非圓形;按穩(wěn)定切削面的加壓方式分,有壓氣式、泥水加壓式、削土加壓式、加水式、泥漿式和加泥式;按盾構(gòu)前方的構(gòu)造分,有敞開式、半敞開式和封閉式;按盾構(gòu)正面對(duì)土體的開挖預(yù)支護(hù)的方法分,有手掘式盾構(gòu)、擠壓式盾構(gòu)、半機(jī)械式盾構(gòu)、機(jī)械式盾構(gòu)。下面介紹幾種典型的盾構(gòu)。1)泥水平衡盾構(gòu)。泥水平衡盾構(gòu)的特點(diǎn)是:在盾構(gòu)正面與支承環(huán)前面裝置隔板的密封艙中,由有適當(dāng)壓力的泥漿來(lái)支撐開挖面,并由安裝在正面的
3、大刀盤切削土體,進(jìn)土與泥水混合成泥漿后,通過泥漿泵和管道輸送到隧道外的地面,由泥漿分離設(shè)備除掉土砂后,再通過管道把合格的泥漿送到工作面。反復(fù)循環(huán)地切割地層、推進(jìn)并安裝管片以形成隧道結(jié)構(gòu),這種開挖方式適用于多種復(fù)雜的地層。特別是地下水位較高的地層,上海、廣州都有成功案例。泥水盾構(gòu)對(duì)地層擾動(dòng)最小,地面沉降小,但盾構(gòu)及與其配套的泥漿制造、分離設(shè)備造價(jià)高、占地面積大。2)土壓平衡盾構(gòu)。土壓平衡盾構(gòu)的前端設(shè)有一個(gè)全斷面大刀盤,切削刀盤后是密封艙,在密封艙的下部裝置長(zhǎng)筒形螺旋輸送機(jī),輸送機(jī)一頭設(shè)有出入口。所謂土壓平衡就是刀盤切削下來(lái)的土體和泥水充滿密封艙,具有適當(dāng)壓力,與開挖面保持土體的相對(duì)平衡。土壓平衡
4、盾構(gòu)適用于可用切削刀開挖且含砂量少的塑性流動(dòng)性軟粘土。3)氣壓盾構(gòu)。穿越飽和含水地層所采用的壓縮氣體防漏水的盾構(gòu)稱為氣壓盾構(gòu),氣壓盾構(gòu)要設(shè)一個(gè)閘室來(lái)保證工作面跟隧道隔斷,以確保工作面的壓力。工作人員進(jìn)入工作室時(shí),要通過閘室增壓或減壓,管片和其他材料進(jìn)出也必經(jīng)閘室。氣壓盾構(gòu)的氣壓容易對(duì)施工人員產(chǎn)生不良影響,長(zhǎng)期在這種條件下工作容易得“ 氣壓病”,故應(yīng)盡量減少這種方法。4)混合盾構(gòu)。混合盾構(gòu)是目前世界上最先進(jìn)的盾構(gòu),適合于復(fù)雜多變的地層?;旌隙軜?gòu)的特點(diǎn)是:在大刀盤上安 裝適合各種地層的多種刀具,其在輻條上安裝刀頭的方法和角度的不同使之能適應(yīng)不同松散的土質(zhì), 同時(shí)在大刀盤上還要安裝有 能粉碎大石塊和
5、巖石的圓盤式切削刀頭。這種具有特殊大刀盤的盾構(gòu),已在廣州地鐵工程中應(yīng)用并獲得成功。1.2盾構(gòu)的選擇影響盾構(gòu)施工的因素很多,主要有地層條件、地下水的含量及水壓、隧道長(zhǎng)度和線形、后續(xù)沒備與盾構(gòu)機(jī)的配套能力、工作環(huán)境、覆蓋層厚度以及有無(wú)輔助工法等。選擇原則有:1)以開挖面穩(wěn)定為核心,盾構(gòu)選型應(yīng)在充分把握地層條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行。2)應(yīng)考慮土的塑性流動(dòng)性、土的滲透系數(shù)等,這對(duì)開挖面的穩(wěn)定非常重要。3)應(yīng)考慮地下水的含量及水壓,這往往要與土的塑性流動(dòng)性及透水性結(jié)合考慮,高水壓、高滲透性的情況是非常不利的,這涉及到是選用泥水盾構(gòu)還是土壓盾構(gòu)以及盾尾密封的選型。4)應(yīng)視地層中有無(wú)砂礫和大卵石,這直接影響到土的滲
6、透性、切削刀盤的磨耗、切削刀開挖時(shí)對(duì)地層的擾動(dòng)范圍、刀盤的開口率、對(duì)卵石的破碎方式及其排出方式。5)應(yīng)考慮土層的粒徑分布。 一般都采用土層顆粒曲線來(lái)界定不同盾構(gòu)的適用土層。2、盾構(gòu)法施工的基本原理和優(yōu)缺點(diǎn)2.1盾構(gòu)法施工的基本原理盾構(gòu)法施工是一種在地面下暗挖建造隧道的施工方法,先在隧道某段的一端建造豎井或基坑,使盾構(gòu)安裝就位。盾構(gòu)機(jī)從預(yù)留孔出發(fā),在地層中沿設(shè)計(jì)軸線,向另一端預(yù)留孔推進(jìn)。利用盾構(gòu)作為開挖地下土體及支護(hù)土體和拼裝隧道襯砌的機(jī)具,掘進(jìn)一環(huán),拼裝一環(huán),循環(huán)工作,直至完成整條隧道。盾構(gòu)推進(jìn)過程中必須承受周圍地層的壓力,而且要防止地下水的侵入。它要求盡可能在不擾動(dòng)圍巖的前提下完成施工。從而
7、最大限度地減少對(duì)地面建筑物及地基內(nèi)埋設(shè)物的影響。盾構(gòu)法施工技術(shù)大大減少了施工時(shí)周圍土層的擾動(dòng),使得作用在襯砌上的荷載變得更加穩(wěn)定與均勻。2.2盾構(gòu)法施工的特點(diǎn)盾構(gòu)法施工有很多優(yōu)點(diǎn),盾構(gòu)施工時(shí)所需要頂進(jìn)的是盾構(gòu)機(jī)本身,故在同一土層頂進(jìn)時(shí)頂力基本不變,因此盾構(gòu)法施工不受頂進(jìn)長(zhǎng)度限制。操作安全,可在盾構(gòu)的支持下挖土和襯砌。盾構(gòu)施工法避免了明挖對(duì)地面建筑物的影響,減少了棄土處理。有利于城市環(huán)境保護(hù),對(duì)城市的正常功能及周圍環(huán)境的影響很小,并在一定程度上節(jié)省了工程投資。如采用平衡式盾構(gòu)施工可不降低地下水施工, 避免了因降水造成地面下沉,再加上合理調(diào)整盾構(gòu)施工參數(shù),能控制正面土體穩(wěn)定,另外可加強(qiáng)襯砌背面空隙的填充,可控制地表的沉降。但是同時(shí)也存在著一定的缺點(diǎn)。盾構(gòu)機(jī)是適合于某一特定區(qū)間的專用設(shè)備,它必須根據(jù)施工隧道的斷面大小、埋深條件、地基圍巖的基本條件進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造或改造;施工工藝復(fù)雜,施工精度要求商。盾構(gòu)施工一旦開始,盾構(gòu)機(jī)就無(wú)法后退,一旦遇到障礙物或刀頭磨損等問題只能通過實(shí)施輔助施工措施后,打開隔板上設(shè)置的出入孔進(jìn)入壓力艙進(jìn)行處理。 3、結(jié)語(yǔ)本文只是對(duì)盾構(gòu)設(shè)備類型和選擇及其基本原理作了一個(gè)簡(jiǎn)單介紹,在具體的工程施工過程中,還需結(jié)合工程特
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