中國(guó)盾構(gòu)技術(shù)與國(guó)外的七大差距

1、中國(guó)盾構(gòu)技術(shù)與國(guó)外的七大差距1、地層穩(wěn)定和地面沉降控制技術(shù) 由于環(huán)境 保護(hù)和地面設(shè)施的制約， 對(duì)隧道施工的施工質(zhì)量和環(huán)境保護(hù)要求越來 越高，地面沉降控制成了衡量現(xiàn)代盾構(gòu)技術(shù)水平的關(guān)鍵技術(shù)之 一?，F(xiàn)代盾構(gòu)控制地面沉降和減少對(duì)土體擾動(dòng)的最基本和有效的方法 是采用泥水平衡和土壓平衡（包括加壓，加泥水、泡末和其他 土質(zhì)改性劑） 技術(shù)。我國(guó)現(xiàn)有的平衡式盾構(gòu)都是通過預(yù)先設(shè)定土倉(cāng)內(nèi) 壓力值以達(dá)到穩(wěn)定地層的目的，在施工工程中根據(jù)地表沉降情 況再進(jìn)行調(diào)整，是一種“滯后式”的土壓糾正。由于開挖面上土層的 原始應(yīng)力比較復(fù)雜，這種預(yù)先設(shè)定與滯后調(diào)整的結(jié)果會(huì)使機(jī)頭 處的地面隆起或塌陷， 所以地層穩(wěn)定和地表沉降控制的效果

2、在很大程 度上取決于施工人員的經(jīng)驗(yàn)，施工質(zhì)量難以保證。國(guó)外先進(jìn)的 平衡式盾構(gòu)， 在土倉(cāng)內(nèi)都設(shè)置先進(jìn)的土壓傳感器， 配備實(shí)時(shí)反饋及調(diào) 整的機(jī)、電、液與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在通常情況下都能很好地 保證地層穩(wěn)定的效果。 這是國(guó)內(nèi)外盾構(gòu)技術(shù)所存在的主要差距。 2 、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù) 我國(guó)目前研制的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)都是單體形式的， 盾體是一個(gè)剛體， 斷面尺寸越大在運(yùn)動(dòng)方面限制也就越嚴(yán)格， 給隧道 的彎道設(shè)計(jì)和施工造成困難。另外，由于盾構(gòu)斷面全為一孔， 所以即使建造距離很近的（15m）復(fù)線隧道，也必須分上行與下行兩線進(jìn)行獨(dú)立施工，給地面設(shè)施擁擠的城市隧道的設(shè)計(jì)帶來困難， 分別施工的兩隧道的相互干擾也給施工帶來不利影響

3、。 國(guó)外盾構(gòu)掘進(jìn) 機(jī)已出現(xiàn)可折曲的盾體和多體等形式解決曲率半徑小的彎道 施工和復(fù)線隧道的一次施工等問題。 可以把盾體分成兩到三截， 轉(zhuǎn)彎 靈活；截面有眼鏡形、三圓形、拱形、 HV 等多種形式。 國(guó)外先進(jìn)盾構(gòu)除了轉(zhuǎn)彎半徑與爬坡方面的限制較小外，像 HV 型盾 構(gòu)，在掘進(jìn)過程中，可作水平與豎向的靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，形成空間 相對(duì)位置多樣的隧道。 3、刀盤刀具設(shè)計(jì)技術(shù) 從現(xiàn)有的盾構(gòu)看，國(guó) 內(nèi)已經(jīng)掌握基本的全斷面切割刀盤技術(shù)，通常是在盾構(gòu)機(jī)頭 部安裝一個(gè)整體轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤， 在上面布置若干刀頭包括超挖刀頭， 轉(zhuǎn) 動(dòng)方向固定，只能切割規(guī)則空間。在刀頭刀盤的組合與刀頭 刀盤的運(yùn)動(dòng)分解上，缺少變化，在某些情況下，給盾構(gòu)掘

4、進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)彎 和爬坡等造成一定的麻煩。國(guó)外盾構(gòu)出現(xiàn)了能有多種切割方向， 可以伴隨盾構(gòu)機(jī)體位的改變而作相應(yīng)調(diào)整的刀盤； 并且實(shí)現(xiàn)了通過盾 構(gòu)掘進(jìn)機(jī)刀具的切割方向和刀盤的分解組合生成多種異形空間 （如矩形，橢圓形，眼鏡形，擴(kuò)大形等等） 。另外，國(guó)內(nèi)對(duì)刀具、刀 盤的巖土適應(yīng)性設(shè)計(jì)方面缺少完整的理論依據(jù)、系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn) 數(shù)據(jù)和可靠的實(shí)驗(yàn)裝備，在刀具的可靠性和壽命方面存在一定的差 距。 4、液壓推進(jìn)與導(dǎo)向技術(shù) 國(guó)內(nèi)盾構(gòu)所用土壓探測(cè)與傳感裝置基本依賴進(jìn)口， 根據(jù)地表變形和運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋控制也基 本沒有應(yīng)用。國(guó)外先進(jìn)的盾構(gòu)施工通常在開挖面與盾構(gòu)周邊 必要的位置布置有各種監(jiān)控點(diǎn)， 采集盾構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)、 土壓和地

5、層擾動(dòng) 等多種信號(hào)，這些信號(hào)和地表沉降信號(hào)一起輸送給信號(hào)處理 計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)分析這些數(shù)據(jù)后 ,發(fā)送液壓系統(tǒng)控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)盾 構(gòu)推進(jìn)和導(dǎo)向的自動(dòng)控制，基本可以實(shí)現(xiàn)無人化的精確操作。 上海地鐵 1 號(hào)線使用的法國(guó)盾構(gòu)及延安東路復(fù)線隧道使用的日本盾 構(gòu)，都有先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息處理與控制系統(tǒng)，既減少了人員勞動(dòng) 強(qiáng)度，又增加盾構(gòu)機(jī)的工作效率與施工精度， 通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析處理、 快速反饋、工程狀態(tài)顯示、實(shí)時(shí)控制，方便現(xiàn)場(chǎng)人員實(shí)時(shí) 決策，達(dá)到信息化施工。 5、襯砌技術(shù) 目前國(guó)內(nèi)盾構(gòu)都是采用管片 拼裝系統(tǒng)將砼管片拼裝成隧道襯砌，管片拼裝系統(tǒng)由中心支撐 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、 徑向和水平移動(dòng)液壓缸等組成， 雖然實(shí)現(xiàn)了管片移

6、動(dòng)的機(jī) 械化，但是管片的對(duì)中、就位、拼裝等基本還是靠人工作業(yè)， 管片的拼裝往往占用大量寶貴的掘進(jìn)作業(yè)時(shí)間， 直接影響施工進(jìn)度和 質(zhì)量。日本已研制成功全自動(dòng)化拼裝系統(tǒng)，包括砼管片的 輸送、拼裝機(jī)鉗住管片、管片就位、管片接頭螺栓的自動(dòng)穿孔和擰緊 等工序的自動(dòng)化。目前歐洲和日本開始采用 ECL（ 擠壓混凝土襯砌施工法） 技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管片襯砌系統(tǒng)， 在施工成本 和襯砌質(zhì)量方面都取得了良好的效果，這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi) 還沒有應(yīng)用。 6、防水和同步注漿技術(shù) 我國(guó)現(xiàn)有的盾構(gòu)施工隧道管 片襯砌中，主要采用環(huán)向與縱向膨脹橡膠防水，與國(guó)外相比， 還沒有發(fā)展采用土工防水布等技術(shù)。同步注漿技術(shù)是控制地層變形、 地面沉降的

7、重要措施，其關(guān)鍵是隨著盾構(gòu)的推進(jìn)及時(shí)充分地充 填盾殼外徑與隧道襯砌外徑之間的建筑空隙。 目前有兩種同步注漿系 統(tǒng)：?jiǎn)我鹤{和雙液注漿系統(tǒng)。單液注漿系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，但是 漿液的性能要求較高很難配制合適的漿液。 雙液注漿由二套貯漿桶和 注漿泵等組成，在出口處二管交叉噴出盾尾，即時(shí)硬化充填 空隙，避免了單液注漿如果漿液凝結(jié)過快堵塞注漿系統(tǒng)并使充填不充 分，凝結(jié)過慢又使隧道軸線變形和地面產(chǎn)生額外的沉降兩難 局面。單液同步注漿系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)研制成功， 但是雙液注漿系統(tǒng)和 漿液仍然依賴進(jìn)口。 7、系統(tǒng)集成技術(shù) 英、德、日、法、美 等國(guó)，在長(zhǎng)期的從實(shí)踐到理論，再?gòu)睦碚摰綄?shí)踐的反復(fù)探索過程中， 形成了一套針對(duì)本國(guó)隧道地質(zhì)條件的盾構(gòu)設(shè)備設(shè)計(jì)理論、模擬試驗(yàn)方法和系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 包括掘進(jìn)機(jī)刀盤形式、 刀具選型和 布置、出土形式等；同時(shí)也逐漸形成了安裝和調(diào)試的系統(tǒng)技術(shù)。幾乎 能針對(duì)所有的施工隧道地質(zhì)條件設(shè)計(jì)、 制造適用的盾構(gòu)。 這些國(guó)家還 在進(jìn)一步研制適用范圍更廣、 開挖深度更深、技術(shù)自由度更大的技術(shù)。 尤其是日本， 依賴于盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展， 除了目前能用盾構(gòu)開發(fā)出各種 異形空間外，還提出大深度開發(fā)地下空間的種種構(gòu)想， 包括建造地下 城市，深度常常達(dá)到地下百米以