《地下工程作業(yè)》盾構(gòu)技術(shù)特點、分類及適用范圍

1、盾構(gòu)技術(shù)特點、分類及適用范圍國培學員:S1、盾構(gòu)法盾構(gòu)法是暗挖隧道的專用機械在地面以下建造隧道的一種施工方法。2、盾構(gòu)掘進機的特點:盾構(gòu)掘進機（簡稱盾構(gòu)）是地面下暗挖施工隧道的專用工程機械,具有一個可以移動的鋼結(jié)構(gòu)外殼（盾殼）,內(nèi)裝有開挖、排土、拼裝和推進等機械裝置,可以進行開挖、支護、襯砌等多種作業(yè)一體化施工,廣泛應用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程建設。目前,在歐美等工業(yè)發(fā)達國家使用盾構(gòu)機進行施工的城市隧道占90%以上?，F(xiàn)代盾構(gòu)掘進機集液壓、機電控制、測控、計算機、材料等各類技術(shù)于一體,屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品,其生產(chǎn)主要集中在日本、德國、英國、美國、加拿大等少數(shù)發(fā)達國家,其中又以德國、美

2、國、日本技術(shù)最為先進。盾構(gòu)施工法與礦山法相比具有的特點是地層掘進、出土運輸、襯砌拼裝、接縫防水和盾尾間隙注漿充填等主要作業(yè)都在盾構(gòu)保護下進行,工藝技術(shù)要求高、綜合性強（土建、機械）。3、盾構(gòu)施工技術(shù)的優(yōu)缺點:優(yōu)點:a）具有良好的隱蔽性;b）掘進速度快且施工費用不受埋置深度大而影響c) 適宜在不同顆粒條件下的土層中施工,尤其在松軟含水地層中修建埋深較大的長隧道往往具有技術(shù)和經(jīng)濟方面的優(yōu)越性;d) 多車道的隧道可做到分期施工,分期運營,可減少一次性投資。缺點:a) 盾構(gòu)施工是不可后退的;b) 盾構(gòu)是一種價格昂貴、針對性很強的專用施工機械,對于每一條用盾構(gòu)法施工的隧道,必須根據(jù)施工隧道的斷面大小、埋

3、深條件、地基圍巖的基本條件進行設計、制造或改造,一般不能簡單的倒用到其它隧道工程中重復使用;c) 對隧道曲線半徑過小或隧道頂部覆土太淺時,施工困難較大,而且不夠安全,特別是飽和含水松軟土層,在隧道上方一定范圍內(nèi)地表沉陷尚難完全防止,拼裝襯砌時對襯砌整體防水技術(shù)要求很高。4、盾構(gòu)施工技術(shù)先在隧道的一端建造豎井或基坑,以供盾構(gòu)安裝就位。盾構(gòu)從豎井或基坑的墻壁預留孔處出發(fā),在地層中沿著設計軸線,向另一豎井或基坑的設計預留孔洞推進。盾構(gòu)推進中所受到的地層阻力,通過盾構(gòu)千斤頂傳至盾構(gòu)尾部已拼裝的預制襯砌、再傳到豎井或基坑的后靠壁上。盾構(gòu)是進行土方開挖、正面支護和隧道襯砌結(jié)構(gòu)安裝的施工機具盾構(gòu)是一個既能支

4、承地層壓力,又能在地層中推進的鋼筒結(jié)鋼筒的前面設置各種支撐和挖土裝置;鋼筒的中段周圈內(nèi)安裝頂進千斤頂;鋼筒的尾部可安置數(shù)環(huán)隧道襯砌盾構(gòu)每推進一環(huán)距離,就在盾尾支護下拼裝一環(huán)襯砌,并及時向盾尾后面的襯砌環(huán)外周的空隙中壓注漿體,以防止隧道及地面下沉,在盾構(gòu)推進過程中不斷從開挖面排出適量的土方。5、盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展盾構(gòu)作為一種安全、快速的隧道掘進技術(shù),經(jīng)歷了四個發(fā)展階段:以布魯諾爾(Brunel,1818)盾構(gòu)為代表的初期盾構(gòu);以機械式、氣壓式、網(wǎng)格式盾構(gòu)代表的第二代盾構(gòu);以閉胸式盾構(gòu)為代表(泥水式、土壓式)的第三代盾構(gòu);以異型化、多功能、綜合化為各自特色的第四代盾構(gòu)。6、盾構(gòu)的分類:盾構(gòu)機的機型種類

5、很多。根據(jù)地層條件和具體施工方法的不同,隧道盾構(gòu)機可分為硬巖隧道掘進機(即TMB軟巖隧道盾構(gòu)機。而按開挖面的閉合程度，可分為開敞式、半開敞式和封閉式。全開敞式盾構(gòu):手掘式盾構(gòu)、半機械式盾構(gòu)、機械式盾構(gòu)半開敞式盾構(gòu):擠壓式盾構(gòu)、網(wǎng)格盾構(gòu)封閉式盾構(gòu):土壓平衡盾構(gòu)、泥水加壓平衡盾構(gòu)7、盾構(gòu)機的適用范圍(1) 泥水加壓平衡盾構(gòu)機泥水加壓平衡盾構(gòu)由盾殼、開挖機構(gòu)、推進機構(gòu)、送排泥漿機構(gòu)、拼裝機構(gòu)及附屬裝置組成。是目前各種盾構(gòu)中最復雜、價格最貴的一種。適用范圍較大,多用于含水率高的軟弱土質(zhì)中,是一種低沉降、較安全的施工機械,對穩(wěn)定的地層優(yōu)點尤為明顯,其工作效率要高于土壓平衡盾構(gòu)機,但隨著土砂百分比的增加,

6、會出現(xiàn)泥水分離難度增大的不足。泥水平衡盾構(gòu)機的主要生產(chǎn)廠商有:日本川崎重工、三菱重工、小松盾構(gòu)以及德國的海瑞克公司等。(2) 土壓平衡盾構(gòu)機土壓平衡盾構(gòu)是在泥水加壓盾構(gòu)基礎上開發(fā)的一種新型盾構(gòu)。主要由盾殼、開挖機構(gòu)、推進機構(gòu)、排土機構(gòu)、拼裝機構(gòu)及附屬裝置組成。土壓平衡盾構(gòu)通過對壓管理,保持土壓或土碴量的相對平衡與穩(wěn)定來進行工作。廣泛適用于對沖積粘土、洪積粘土砂質(zhì)土、砂、砂礫、卵石等地質(zhì)的施工,不需分離裝置,占地面積少,施工時的覆土層可相對較淺。主要生產(chǎn)廠商有:日本川崎重工、德國海瑞克公司、加拿大羅浮特(lovat)公司等。(3) 組合式盾構(gòu)機:組合式盾構(gòu)機開挖面穩(wěn)定,施工方法可視土質(zhì)情況的變化

7、而轉(zhuǎn)換,因此適應范圍較廣,根據(jù)需要可以從土壓平衡轉(zhuǎn)換為泥水加壓方式,土料輸送可由螺旋輸料器轉(zhuǎn)為泥漿及管道輸送。有一定知名度的產(chǎn)品有川崎重工推出的直徑為10.2m組合式盾構(gòu)機產(chǎn)品；德國的海瑞克出品的直徑為14.2m的盾構(gòu)機。(4)全斷面硬巖掘進機(TBM掘進機)：全斷面硬巖掘進機是由盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展而來。通常適用于硬基地層。特點是穩(wěn)定性良好、施工速度快、隧道成型好、對周圍環(huán)境影響小。(5)微型盾構(gòu)機：行業(yè)內(nèi)通常把直徑小于3m的盾構(gòu)稱為微型盾構(gòu)。主要用于市政供排水管道,電纜管道等的建造。8、盾構(gòu)選型的特點(1) 與其它隧道施工方法不同,盾構(gòu)機是根據(jù)每一個施工區(qū)段的地質(zhì)條件、地下水條件、隧道斷面大小、區(qū)間線路條件、周圍建筑物環(huán)境等條件進行設計制作。所以,盾構(gòu)機不是通用機械,而是針對于某種特定地質(zhì)條件的專用機械。也就是說一般很難將盾構(gòu)機轉(zhuǎn)用到設計隧道以外的工程中加以利用。(2) 盾構(gòu)機在地下的施工是不可后退的。當盾構(gòu)機在地下開始掘進施工后,就很難對盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)組成進行修改。除刀頭等部位可以通過特殊的設計得到更換以外,盾構(gòu)刀盤、壓力艙、排土器、推進系統(tǒng)等很難在施工