地鐵盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)探析

1、地鐵盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)探析 【摘要】本文主要圍繞這地鐵盾構(gòu)法隧道施工，分析了地鐵盾構(gòu)法隧道施工需要的技術(shù)方法，提出了施工的主要技術(shù)要領(lǐng)，同時(shí)，按照施工的一些關(guān)鍵程序，提出了施工的一些必要的注意事項(xiàng)。 【關(guān)鍵詞】地鐵盾構(gòu)法；隧道施工；施工技術(shù)； 中圖分類號(hào)： tu74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 一、前言 在地鐵工程中，經(jīng)常需要使用地鐵盾構(gòu)法隧道施工方法，因此，為了能夠有效提高盾構(gòu)法施工的效果，必須要掌握合理的地鐵盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)，提高地鐵施工效果。 二、盾構(gòu)法隧道工程施工測(cè)量盾構(gòu)法隧道工程施工測(cè)量的主要目的是確定盾構(gòu)掘進(jìn)方位與高程，準(zhǔn)確標(biāo)定隧道軸線，使隧道沿著設(shè)計(jì)軸線延伸和貫通以及隧道襯砌的三維位置符

2、合設(shè)計(jì)要求。此外，還應(yīng)保證與工程有關(guān)的其它建筑物準(zhǔn)確建造在其設(shè)計(jì)位置上，不侵入規(guī)定的界限。盾構(gòu)法隧道工程施工測(cè)量包括地面控制測(cè)量(平面及高程控制)、豎井施工測(cè)量、井上井下定向測(cè)量、地下控制測(cè)量(平面及高程控制)、盾構(gòu)推進(jìn)施工測(cè)量、隧道沉降測(cè)量、貫通測(cè)量以及竣工測(cè)量。因此，從地面控制測(cè)量和地下控制測(cè)量的設(shè)計(jì)到進(jìn)洞測(cè)量的各項(xiàng)工作，都必須保證貫通誤差特別是橫向誤差和高程貫通誤差在設(shè)計(jì)圖紙及工程使用要求所允許的范圍之內(nèi)。對(duì)于高程控制測(cè)量，可采用水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行控制。 三、盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)盾構(gòu)法施工技術(shù)方案和施工細(xì)節(jié)依賴于圍巖條件，因此要求在施工準(zhǔn)備階段對(duì)沿線的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件進(jìn)行細(xì)致的勘察工作

3、，并根據(jù)實(shí)際情況做好應(yīng)急準(zhǔn)備。城市里地面交通繁忙、地面建筑物和地下管線密集，對(duì)地面沉降應(yīng)有嚴(yán)格控制，在節(jié)省開挖面、不干擾地下水發(fā)育和圍巖穩(wěn)定并縮短工期的壓力下，盾構(gòu)法是最佳選擇。以下以土壓平衡式盾構(gòu)為例，介紹盾構(gòu)施工技術(shù)。1、始發(fā)與推進(jìn)（一）盾構(gòu)的始發(fā)（1）始發(fā)豎井作為拼裝盾構(gòu)的井，其建筑尺寸應(yīng)滿足盾構(gòu)拼裝的施工工藝要求，一般井寬應(yīng)大于盾構(gòu)直徑1.62.0m，井的長(zhǎng)度主要考慮盾構(gòu)設(shè)備安裝余地以及作業(yè)人員的作業(yè)空間和安全作業(yè)等因素。此外，豎井的尺寸還與盾構(gòu)隧道的覆蓋土層的厚度、進(jìn)發(fā)方法等多種因素有關(guān)，覆蓋土層的厚度不同。進(jìn)發(fā)方法不同，豎井的尺寸也不同。始發(fā)豎井的護(hù)壁一般采用鋼板或鋼筋噴射混凝土護(hù)

4、壁，起重設(shè)備根據(jù)施工運(yùn)輸?shù)囊?，可采用龍門式起重機(jī)或貨物升降機(jī)。從地表把盾構(gòu)機(jī)的分解件及附屬設(shè)備搬人始發(fā)立坑，然后在立坑內(nèi)組裝盾構(gòu)，設(shè)置反力裝置和盾構(gòu)進(jìn)發(fā)導(dǎo)口。（2）盾構(gòu)拼裝一般來說。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的盾頭部分都是在生產(chǎn)廠組裝完后整體運(yùn)至工地。但我國(guó)很多城市地處內(nèi)陸，道路運(yùn)輸條件和通過能力有限，只能采用分體運(yùn)輸，即將盾頭部分分為切削刀盤、上、下盾殼、主機(jī)四部分運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，再在始發(fā)豎井內(nèi)進(jìn)行組裝。這樣，最大單個(gè)部件重量約為30t，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定組裝用起重機(jī)械的配置，如始發(fā)豎井安裝有龍門式起重機(jī)，則可直接用龍門式起重機(jī)吊裝，若沒有，則采用汽車起重機(jī)。安裝前首先準(zhǔn)備好始發(fā)井下盾構(gòu)安裝基座，測(cè)定盾構(gòu)推

5、進(jìn)軸線和盾構(gòu)始發(fā)導(dǎo)人口，再將盾殼吊至始發(fā)井內(nèi)的安裝基上固定好，然后將盾構(gòu)主機(jī)吊裝就位，吊裝刀盤固定于主機(jī)上，安裝上、下盾殼，安裝完畢后將上、下盾殼焊牢.即完成盾構(gòu)機(jī)械的安裝工作。（3）反力裝置反力裝置由固定支撐座和臨時(shí)支撐墊兩部分組成，一般采用安裝負(fù)環(huán)管片作支撐反力架，負(fù)環(huán)管片由10環(huán)預(yù)制的隧道管片拼裝而成，全部閉口環(huán)。（4）進(jìn)發(fā)導(dǎo)口盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)前，需要在開挖方向設(shè)置進(jìn)發(fā)導(dǎo)口，其目的是： 維持開挖面的穩(wěn)定；防止地下水滲出；防止土體坍塌。一般是在掘進(jìn)前方采用注漿或冷凍法對(duì)土體進(jìn)行加固，范圍是掘進(jìn)前方大于盾體長(zhǎng)度。直徑約為盾體直徑兩倍的范圍。（5）洞口止水由于洞口外徑與盾構(gòu)外徑之差，在洞口與盾構(gòu)間

6、存在著一周環(huán)形建筑空隙，為防止土體及水從此空隙涌出和滲出，避免地表沉陷和確保盾構(gòu)的安全出洞。在盾構(gòu)靠上洞門土體前，在洞門設(shè)置一道環(huán)形橡膠止水帶和一道環(huán)形鋼板封堵空隙，盾構(gòu)完全進(jìn)入土體后，將環(huán)形板與有預(yù)埋件的洞口管片滿焊固定，完全封堵洞口空隙。（6）始發(fā)以上準(zhǔn)備工作完畢后，盾構(gòu)即可始發(fā)，將推進(jìn)油缸頂在反力裝置上，啟動(dòng)切削刀盤和推進(jìn)油缸即可進(jìn)行掘削推進(jìn)，推進(jìn)油缸推進(jìn)到一個(gè)行程，收回推進(jìn)油缸，在推進(jìn)油缸與反力裝置間加墊臨時(shí)支撐墊（負(fù)環(huán)管片），即可進(jìn)行推進(jìn)。在盾構(gòu)刀盤切人土體前，為防止正面土體突然被切削而過量流失引起工作面坍塌，應(yīng)通過螺旋輸送器倒轉(zhuǎn)方式向土壓艙內(nèi)加注粘土，至滿艙后才起動(dòng)刀盤切削土體和出

7、土。盾體進(jìn)人隧道后，進(jìn)行管片安裝和后部輔助設(shè)備平車的拼接，推進(jìn)油缸頂在管片上繼續(xù)推進(jìn)，這樣，推進(jìn)一節(jié)，拼接一節(jié)，直至盾構(gòu)設(shè)備完全進(jìn)人隧道。（二）盾構(gòu)的掘進(jìn)1.盾構(gòu)設(shè)備完全進(jìn)人隧道后，盾構(gòu)按預(yù)先設(shè)定的方向掘進(jìn)，該過程由盾構(gòu)設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制。當(dāng)盾構(gòu)設(shè)備出現(xiàn)左右或上下偏差時(shí)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)推進(jìn)油缸進(jìn)行控制，確保條件方向按預(yù)定設(shè)置方向前進(jìn)。同時(shí)，在保證開挖面土壓平衡的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)刀盤轉(zhuǎn)速與推進(jìn)速度及螺旋輸送機(jī)速度的比率，使開挖與排土保持恒定。2、襯砌在盾構(gòu)設(shè)備掘進(jìn)完一個(gè)節(jié)距以后，即可進(jìn)行管片襯砌，由管片運(yùn)輸車將管片運(yùn)送到安裝臺(tái)位，再由管片襯砌臺(tái)車將管片送至安裝位置安裝就位。管片安裝完畢后，進(jìn)行

8、下一個(gè)循環(huán)的掘進(jìn)。直至整個(gè)隧道工程的完成。3、進(jìn)洞盾構(gòu)由區(qū)間隧道進(jìn)人接收豎井前，需首先對(duì)端頭土體的加固和滲水情況進(jìn)行取芯測(cè)試，在確保土體穩(wěn)定和無大量滲水的情況下方可鑿除洞口混凝土。洞口混凝土鑿除應(yīng)分層分塊進(jìn)行。在盾構(gòu)距洞口約為10m時(shí)，將洞口混凝土全部拆除。待盾構(gòu)機(jī)刀盤露出洞口時(shí)，清除端頭井內(nèi)盾構(gòu)機(jī)所帶出的土體后，將盾構(gòu)接收架準(zhǔn)確地定位安設(shè)在洞口的底板上，高程比盾構(gòu)機(jī)略低，并將接收架固定，以便盾構(gòu)機(jī)順利滑行上架。盾構(gòu)完成洞工序后，及時(shí)對(duì)全隧道的管片螺栓進(jìn)行復(fù)緊和洞口止水處理。4、盾構(gòu)新技術(shù)簡(jiǎn)述（一）特殊斷面盾構(gòu)施工技術(shù)特殊斷面盾構(gòu)可分為復(fù)圓形盾構(gòu)和非圓形盾構(gòu)兩大類。其中復(fù)圓形盾構(gòu)包括雙圓盾構(gòu)和

9、三圓盾構(gòu)。非圓形盾構(gòu)包括橢圓形盾構(gòu)、馬蹄形盾構(gòu)、矩形盾構(gòu)和半圓形盾構(gòu)，根據(jù)隧道使用目的可分別加以采用。（二）復(fù)合盾構(gòu)施工技術(shù)由于盾構(gòu)是一種針對(duì)性很強(qiáng)的專用施工機(jī)械，每臺(tái)盾構(gòu)機(jī)都是針對(duì)某一種具體的地質(zhì)水文條件而制定的。在地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下，采用常規(guī)盾構(gòu)就無法完成施工，因此復(fù)合盾構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。 （三）球體盾構(gòu)施工技術(shù)球體盾構(gòu)施工技術(shù)根據(jù)變換方法可分為縱、橫連續(xù)掘進(jìn)和橫、橫連續(xù)掘進(jìn)兩種（均只使用一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)）。其中縱、橫方向連續(xù)掘進(jìn)施工是從地面開始連續(xù)沿直角方向進(jìn)行豎并開挖和隧道掘進(jìn)的施工方法，橫、橫方向連續(xù)進(jìn)則指不需旋轉(zhuǎn)豎井，在地面下朝直角方向進(jìn)行連續(xù)掘進(jìn)的施工法。 四、地鐵盾構(gòu)法隧道施工的

10、安全注意事項(xiàng) 1、盾構(gòu)隧道施工所使用的盾構(gòu)機(jī),其人倉中的電器設(shè)備必須采用防爆設(shè)備,如通訊電話、照明燈具等;同時(shí)除盾構(gòu)機(jī)本身配備的隧道環(huán)境氣體(ch4)監(jiān)控儀外,施工中還應(yīng)配備便攜式氣體檢測(cè)儀進(jìn)行巡回檢測(cè)。2、在進(jìn)行盾構(gòu)開倉作業(yè)前,應(yīng)強(qiáng)制進(jìn)行倉內(nèi)有害氣體的檢測(cè)。如在適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)下,通過壓力倉壁隔板上的開孔,對(duì)倉內(nèi)氣體進(jìn)行抽樣檢測(cè)。3、若在倉內(nèi)檢測(cè)到有害氣體,首先應(yīng)進(jìn)行倉內(nèi)氣體置換,如通過泡沫、高壓水和壓縮空氣的注入管路壓入空氣,并通過土倉隔板上的預(yù)留孔連接排氣管路,將有害氣體排至盾構(gòu)機(jī)拖車后部適當(dāng)?shù)匚恢?利用隧道正常施工通風(fēng)將其稀釋到無危害濃度。 五、結(jié)束語 總而言之，地鐵盾構(gòu)法隧道施工，首先要做好施工的勘察和測(cè)量工作，做好充分的準(zhǔn)備，進(jìn)