PPT地下結(jié)構(gòu)工程－教學(xué)11

地下結(jié)構(gòu)工工程（第六講））7、地下結(jié)結(jié)構(gòu)工程的的施工新技技術(shù)2002年年5月14日包括四個(gè)方方面的問(wèn)題題7.1地地下結(jié)構(gòu)工工程施工技技術(shù)概述7.2鉆鉆爆法7.3TBM技術(shù)和盾構(gòu)構(gòu)技術(shù)7.4非非開(kāi)挖技術(shù)術(shù)與微型隧隧洞施工技技術(shù)7.1地下下結(jié)構(gòu)工程程施工技術(shù)術(shù)概述地下結(jié)構(gòu)工工程按照規(guī)規(guī)模分，有有大、中、、小不同類(lèi)類(lèi)型。大的的指大型洞洞室，或洞洞室群。如如水電站地地下廠房、、主變室、、調(diào)壓室、、地下倉(cāng)庫(kù)庫(kù)、地下體體育館、地地下劇場(chǎng)、、地下停車(chē)車(chē)庫(kù)；以及及地下軍事事設(shè)施如飛飛機(jī)庫(kù)、潛潛水艇庫(kù)、、彈藥庫(kù)等等。特點(diǎn)是是規(guī)模大，，斷面型式式復(fù)雜，必必須分多期期（3期以以上）開(kāi)挖挖，且三維維尺寸比較較接近，三三維效應(yīng)明明顯，必須須進(jìn)行三維維空間分析析。中型一般尺尺寸適中，，斷面可一一次成型或或2～3期期完成開(kāi)挖挖。隧洞一一般屬于這這個(gè)范疇。。某一個(gè)方方向的尺寸寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于于其它兩個(gè)個(gè)方向，斷斷面型式簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，往往往可簡(jiǎn)化為為平面問(wèn)題題分析。小型或微型型地下結(jié)構(gòu)構(gòu)。一般指指地下通道道或管道。。斷面尺寸寸在1.5～2m以下，甚至至施工人員員根本無(wú)法法進(jìn)入的小小型管道。。規(guī)模不同，，施工方法法也會(huì)有所所不同根據(jù)地下結(jié)結(jié)構(gòu)周?chē)牡慕橘|(zhì)情況況，又可以以分為軟巖巖、硬巖中中的地下結(jié)結(jié)構(gòu)施工。。方法和考考慮的問(wèn)題題又有不同同。地下結(jié)構(gòu)施施工本身又又主要分為為互相矛盾盾的兩類(lèi)：：開(kāi)挖和支支護(hù)（建造造）。開(kāi)挖挖是矛，支支護(hù)是盾。。硬巖難于于開(kāi)挖，但但開(kāi)挖出的的洞室容易易穩(wěn)定，也也不需要太太多的支護(hù)護(hù)。軟巖容容易開(kāi)挖，，但圍巖卻卻難以穩(wěn)定定，往往需需要較強(qiáng)大大的支護(hù)。。無(wú)論開(kāi)挖或或支護(hù)，硬硬巖還是軟軟巖，地下下水都是很很大的麻煩煩，必須認(rèn)認(rèn)真對(duì)付。。7.2鉆鉆爆施工法法（DrillingandBlasting）鉆爆法是常常規(guī)、傳統(tǒng)統(tǒng)的開(kāi)挖方方法。它的的優(yōu)點(diǎn)是；；比較靈活活，可以很很快地開(kāi)始始開(kāi)挖施工工；可以開(kāi)開(kāi)挖各種形形狀、尺寸寸、大小的的地下洞室室；既可以以采用比較較簡(jiǎn)單便宜宜的施工設(shè)設(shè)備，也可可以采用先先進(jìn)、高效效、比較貴貴的施工設(shè)設(shè)備；既可可以造應(yīng)堅(jiān)堅(jiān)硬完整的的圍巖，也也可以適應(yīng)應(yīng)較為軟弱弱破碎的圍圍巖。一般般短洞、地地下大洞室室、不是圓圓形的隧洞洞、地質(zhì)條條件變化大大的地方都都常用鉆爆爆法。但是鉆爆法法也有一定定的局限性性或缺點(diǎn)。。由于采用用炸藥爆炸炸，造成有有害氣體，，對(duì)通風(fēng)要要求較高，，一般開(kāi)挖挖隧洞，獨(dú)獨(dú)頭推進(jìn)長(zhǎng)長(zhǎng)度不能超超過(guò)2ｋｍｍ，再長(zhǎng)，，通風(fēng)問(wèn)題題就更困難難了，不能能及時(shí)散煙煙，就會(huì)影影響工期。。鉆爆法由由于采用爆爆炸，在城城市人口密密集地區(qū)不不能采用。。震動(dòng)可能能影響附近近的建筑或或居民生活活，巨大的的響聲也是是不允許的的。長(zhǎng)洞，，又沒(méi)有條條件布置施施工支洞、、施工斜井井的，往往往不宜采用用鉆爆法。。地質(zhì)條件件很差，特特別軟弱的的地方，也也不必采用用鉆爆法。。下面分別介介紹鉆爆法法的各工序序:鉆孔孔－裝藥放放炮－排煙煙通風(fēng)－清清撬－出渣渣7.2.1鉆孔孔1、人工打打釬?，F(xiàn)代工程中中已很少采采用這種重重體力勞動(dòng)動(dòng)方式。2、風(fēng)鉆鉆鉆孔。風(fēng)鉆空壓機(jī)機(jī)提供壓縮縮空氣，一一般風(fēng)壓6kg／cm2?？諌簷C(jī)站通通過(guò)固定的的管路系統(tǒng)統(tǒng)向各工作作面供風(fēng)。。移動(dòng)的空空氣壓縮機(jī)機(jī)向就近的的工作面供供風(fēng)。前者多用電電動(dòng)，容量量大，管理理人員少，，成本低，，許多大工工地經(jīng)常采采用這種方方式。后者者多用柴油油，6m3/min的空壓機(jī)帶帶動(dòng)１～２２把風(fēng)鉆，，沒(méi)有電源源的地方也也可施工。。小型工地地，或大工工地作為輔輔助，也常常采用這種種方式。鉆具也是多多種多樣的的。1、手風(fēng)鉆鉆，比較靈靈活，但操操作起來(lái)勞勞動(dòng)強(qiáng)度很很大。2、氣腿風(fēng)風(fēng)鉆，即用用壓縮空氣氣支承與加加力的風(fēng)鉆鉆，也比較較靈活，而而勞動(dòng)強(qiáng)度度可以大大大減輕，設(shè)設(shè)備費(fèi)用也也很少。風(fēng)鉆可以打打向下的孔孔，水平及及斜向上的的孔?？讖綇揭话?5mm，孔深一般3m，再深也可以以，但要接接長(zhǎng)鉆桿等等等，比較較麻煩。小小型工程，，或大型工工程中作為為輔助修邊邊，常用風(fēng)風(fēng)鉆打孔。。3、潛孔鉆鉆。潛孔鉆鉆也是風(fēng)動(dòng)動(dòng)工具，將將風(fēng)鉆架設(shè)設(shè)在履帶車(chē)車(chē)上，一般般打向下垂垂直的孔，，或稍為傾傾斜的孔，，孔深可達(dá)達(dá)６～８ｍｍ，多用于于大型洞室室向下作臺(tái)臺(tái)階擴(kuò)挖。。4、4、鉆車(chē)、、多臂臺(tái)車(chē)車(chē)。是現(xiàn)在在常用的比比較先進(jìn)的的機(jī)具，多多半是液壓壓電動(dòng)輪式式移動(dòng)，小小型的只有有一把鉆，，大型的可可以有三把把鉆，成為為多臂臺(tái)車(chē)車(chē)。多臂臺(tái)臺(tái)車(chē)由１～～２人操作作，三個(gè)臂臂可同時(shí)打打孔，可打打水平孔、、斜孔，也也可打垂直直孔。最大大工作高度度約可達(dá)１１０ｍ，最最佳工作高高度則不超超過(guò)8.5m。多臂臺(tái)車(chē)鉆鉆孔深度一一般不超過(guò)過(guò)４～５ｍｍ，打孔速速度很快，，一般巖石石中１分鐘鐘就可鉆進(jìn)進(jìn)１ｍ。鉆鉆孔孔徑一一般也是45mm，主要用于水水平鉆孔，，開(kāi)挖隧洞洞。多臂臺(tái)臺(tái)車(chē)鉆孔完完畢后，即即可迅速撤撤至安全地地區(qū)，或轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移至其他他工作面。。因此效率率很高，運(yùn)運(yùn)用很靈活活，是我國(guó)國(guó)許多大型型工地的主主要設(shè)備之之一。多臂臺(tái)車(chē)的的設(shè)備價(jià)格格甚高。以以前幾乎為為瑞典AtlasCopco公司所壟斷斷，每臺(tái)要要百萬(wàn)美元元以上。近近年來(lái)我國(guó)國(guó)南京水工工機(jī)械廠與與之合作生生產(chǎn)，每臺(tái)臺(tái)價(jià)格也要要人民幣百百萬(wàn)元以上上。多臂臺(tái)車(chē)上上還有一個(gè)個(gè)可升降移移動(dòng)的工作作臺(tái)，可以以用來(lái)裝藥藥、清撬、、觀測(cè)、放放線。多臂臂臺(tái)車(chē)也可可用來(lái)打錨錨桿孔，安安裝錨桿，，是一個(gè)多多用途的設(shè)設(shè)備。7.2.2裝藥藥放炮隧洞開(kāi)挖時(shí)時(shí)，掏槽孔孔裝藥最多多，周邊孔孔裝藥較少少。也就是是掏槽孔藥藥卷直徑大大些，連續(xù)續(xù)裝藥；周周邊孔藥卷卷直徑小些些，例如20mm，間隔裝藥。。中間崩落落孔在兩者者之間。布孔密度、、裝藥數(shù)、、每ｍ‘石石方用藥量量等爆破參參數(shù)均可在在施工中視視具體情況況修正。一一般堅(jiān)硬完完整的巖石石，要求爆爆破后塊度度較小，洞洞截面較小小，則單位位開(kāi)挖量炸炸藥用量較較多，例如如1.5～2.0kg／ｍ3.反之，用藥藥較少，可可小于1.0kg／ｍ3.為了提高爆爆破效果，，為了減少少爆破對(duì)周周?chē)ㄖ凹皩?duì)圍巖的的破壞，一一個(gè)斷面上上把炸藥分分成許多組組逐組起爆爆。中心掏掏槽孔附近近各組之間間可以相隔隔幾毫秒起起爆，即采采用毫秒延延遲雷管、、靠外邊幾幾組可以各各相隔1秒秒或2秒起起爆，即采采用秒延遲遲雷管。每每一瞬間起起爆的炸藥藥總量要適適當(dāng)控制，，例如不超超過(guò)10～～20kg。水利水電工工地一般常常用防水硝硝銨炸藥，，每孔放兩兩個(gè)雷管，，用非電導(dǎo)導(dǎo)火線引爆爆。所謂非非電導(dǎo)火索索雷管是一一種很細(xì)的的塑料管，，內(nèi)涂厚度度只有幾微微米的炸藥藥。將這種種導(dǎo)火索有有系統(tǒng)地連連接起來(lái)，，各根導(dǎo)火火索通向各各孔中的火火雷管，這這些火雷管管有分級(jí)分分時(shí)的延遲遲效應(yīng)。用用火雷管引引爆總導(dǎo)火火索，各導(dǎo)導(dǎo)火索以每每秒近5000ｍ的的燃燒速度度，點(diǎn)燃各各孔中的火火雷管，經(jīng)經(jīng)過(guò)延遲，，各孔炸藥藥分段起爆爆。采用用這這種種非非電電導(dǎo)導(dǎo)火火線線及及雷雷管管，，主主要要原原因因是是為為了了安安全全，，一一般般電電雷雷管管受受到到強(qiáng)強(qiáng)感感應(yīng)應(yīng)電電也也會(huì)會(huì)起起爆爆，，這這是是比比較較危危險(xiǎn)險(xiǎn)的的，，因因?yàn)闉槎炊磧?nèi)內(nèi)有有不不少少高高電電壓壓設(shè)設(shè)備備。。一一般般火火雷雷管管，，有有時(shí)時(shí)會(huì)會(huì)因因潮潮不不能能起起爆爆，，甚甚至至造造成成瞎瞎炮炮。。而而非非電電雷雷管管免免除除了了這這些些缺缺點(diǎn)點(diǎn)，，可可以以保保證證安安全全生生產(chǎn)產(chǎn)。。裝藥藥時(shí)時(shí)，，一一定定要要用用木木棍棍操操作作。。用用木木棍棍將將藥藥卷卷推推入入孔孔內(nèi)內(nèi)，，用用木木棍棍將將孔孔口口堵堵塞塞段段黃黃泥泥或或沙沙壓壓實(shí)實(shí)。。鐵鐵棒棒容容易易與與石石頭頭撞撞擊擊出出火火星星，，引引起起以以外外事事故故。。7.2.3通通風(fēng)風(fēng)排排煙煙通風(fēng)風(fēng)的的目目的的是是排排走走洞洞內(nèi)內(nèi)因因?yàn)闉楸破飘a(chǎn)產(chǎn)生生的的廢廢氣氣，，以以及及由由于于施施工工機(jī)機(jī)械械、、人人員員、、等等其其他他原原因因產(chǎn)產(chǎn)生生的的廢廢氣氣，，并并向向洞洞內(nèi)內(nèi)提提供供新新鮮鮮的的空空氣氣。。通通風(fēng)風(fēng)還還能能降降低低洞洞內(nèi)內(nèi)的的悶悶熱熱程程度度，，改改善善施施工工環(huán)環(huán)境境。。爆破破后后產(chǎn)產(chǎn)生生的的有有害害氣氣體體：：CO；；NO等氮氮氧氧化化合合物物H2S（（硫化化氫氫））CH4(甲烷烷)洞內(nèi)內(nèi)空空氣氣中中CO的濃濃度度不不允允許許超超過(guò)過(guò)50ppm。。NOx的濃濃度度不不允允許許超超過(guò)過(guò)25ppm。。CO2的濃濃度度要要小小于于5000ppm，，H2S要小小于于10ppm，，CH4要小小于于1.5％％。。氧氧氣氣濃濃度度應(yīng)應(yīng)為為18％％。。上式式為為爆爆炸炸后后排排除除煙煙塵塵所所需需的的風(fēng)風(fēng)量量Q（m3）。K，通風(fēng)系數(shù)數(shù)，壓入入時(shí)用0.4；；吸出時(shí)時(shí)0.3P，一次爆破破產(chǎn)生的的CO氣體量m3，CO氣體容許許濃度（（50ppm），容許的最最長(zhǎng)通風(fēng)風(fēng)時(shí)間，，一般10～20分鐘鐘隧洞的主主要通風(fēng)風(fēng)方式有有兩種。。一種是是壓入式式，新鮮鮮空氣從從洞外用用鼓風(fēng)機(jī)機(jī)一直送送到工作作面附近近。一種種是吸出出式，用用抽風(fēng)機(jī)機(jī)將混濁濁空氣由由洞內(nèi)排排向洞外外。前者者風(fēng)管為為柔性的的管壁，，一般是是加強(qiáng)的的塑料布布之類(lèi)；；后者則則需用剛剛性的排排氣管，，一般是是薄鋼板板卷制而而定。我我國(guó)大多多數(shù)工地地均采用用壓入式式。如果果鼓風(fēng)距距離太長(zhǎng)長(zhǎng)，可用用幾臺(tái)軸軸流風(fēng)機(jī)機(jī)串聯(lián)接接力。根根據(jù)通風(fēng)風(fēng)量的要要求、通通風(fēng)管路路長(zhǎng)短及及直徑，，可以選選擇風(fēng)機(jī)機(jī)的規(guī)格格。對(duì)于大型型地下洞洞室，通通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)更為復(fù)復(fù)雜，不不僅要計(jì)計(jì)算通風(fēng)風(fēng)量，選選擇通風(fēng)風(fēng)設(shè)備，，更重要要的是要要組織好好氣流方方向，不不要產(chǎn)生生死角，，回流區(qū)區(qū)，一般般要布置置一些通通風(fēng)豎井井、斜井井。大型地下下洞室一一般從下下部洞室室進(jìn)風(fēng)，，從上部部洞室出出風(fēng)，在在天氣晴晴朗時(shí)，，這樣像像煙囪一一樣的排排風(fēng)效果果是不錯(cuò)錯(cuò)的。但但在陰冷冷潮濕的的季節(jié)，，高處冷冷空氣下下沉，低低處熱空空氣要上上升，有有可能堵堵塞在豎豎井或斜斜井中，，使得整整個(gè)地下下工程系系統(tǒng)通風(fēng)風(fēng)效果極極為惡化化。因此此，最好好在豎井井、斜井井中裝設(shè)設(shè)排風(fēng)設(shè)設(shè)備，加加以改善善。7.2.4清清撬危危巖清撬這一一工序十十分重要要。它是是在爆破破后將已已完全松松動(dòng)，但但尚未掉掉落的石石塊撬下下來(lái)。以以往是用用人工舉舉著長(zhǎng)鋼鋼釬去撬撬，勞動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度很很大，又又非常危危險(xiǎn)。目目前，設(shè)設(shè)備較好好的工地地，或者者用液壓壓錘去敲敲打，或或者用正正反向挖挖土機(jī)的的挖斗去去扒、去去刮，總總之用設(shè)設(shè)備在遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離操操作，這這樣比較較安全。。一般開(kāi)挖挖一個(gè)循循環(huán)后，，要清撬撬半小時(shí)時(shí)。清撬過(guò)度度、形成成不必要要的超挖挖，浪費(fèi)費(fèi)人力物物力；清清撬不夠夠，造成成局部掉掉塊坍落落，容易易造成事事故。因因此，這這個(gè)工作作常由有有經(jīng)驗(yàn)的的工人掌掌握。在軟弱破破碎圍巖巖中，圍圍巖本身身就不甚甚穩(wěn)定越越撬掉塊塊越多，，這個(gè)工工作有時(shí)時(shí)更難掌掌握，只只能將十十分危險(xiǎn)險(xiǎn)的撬除除，緊接接著立刻刻噴混凝凝土，一一層不夠夠，再加加一層，，然后加加錨筋，，加鋼筋筋網(wǎng)再?lài)妵姡瑒?wù)必必使圍巖巖盡快穩(wěn)穩(wěn)定住。。7.2.5出出碴現(xiàn)代地下下工程中中出碴的的設(shè)備歸歸結(jié)起來(lái)來(lái)為兩大大類(lèi)，一一種是裝裝卸設(shè)備備，一種種是運(yùn)輸輸設(shè)備。。最常用的的裝車(chē)設(shè)設(shè)備有兩兩種，一一種是側(cè)側(cè)卸式輪輪式裝載載機(jī)。它它和普通通常見(jiàn)的的裝載機(jī)機(jī)類(lèi)似，，但有幾幾個(gè)明顯顯的特點(diǎn)點(diǎn)，一是是正向裝裝碴之后后，側(cè)向向卸碴；；二是功功率大，，斗容量量大，一一般大中中工程常常用的斗斗容量達(dá)達(dá)６m3；三是轉(zhuǎn)彎彎半徑小小，活動(dòng)動(dòng)靈活。。以上特特點(diǎn)都是是為了適適應(yīng)地下下工程的的特點(diǎn)，，適合在在狹小的的場(chǎng)地，，用較少少的設(shè)備備，較高高速度地地完成任任務(wù)。與與裝碴機(jī)機(jī)配套的的一般常常用自卸卸卡車(chē)，，系無(wú)軌軌運(yùn)輸。。另一種常常用的裝裝載設(shè)備備為蟹爪爪式扒料料機(jī)，或或氣動(dòng)式式翻斗裝裝料機(jī)。。這兩種種裝碴機(jī)機(jī)都可以以配合斗斗車(chē)一類(lèi)類(lèi)的有軌軌運(yùn)輸工工具。蟹蟹爪式扒扒料機(jī)前前面有兩兩個(gè)大扒扒子，可可將石碴碴扒到中中間的皮皮帶運(yùn)輸輸機(jī)上，，皮帶運(yùn)運(yùn)輸機(jī)將將石碴傳傳送到后后面的運(yùn)運(yùn)輸車(chē)斗斗中去。。氣動(dòng)式式翻斗裝裝料機(jī)前前面是一一個(gè)裝斗斗，裝上上石碴后后，迅速速往后面面翻倒，，裝到運(yùn)運(yùn)輸車(chē)上上去。其其設(shè)備尺尺寸較小小，生產(chǎn)產(chǎn)率不如如爪式扒扒料機(jī)。。常用運(yùn)輸輸設(shè)備有有無(wú)軌、、有軌兩兩大類(lèi)。。無(wú)軌運(yùn)運(yùn)輸即自自卸卡車(chē)車(chē)，其載載重量自自8噸至至25噸噸不等。。在隧洞洞中調(diào)頭頭是一個(gè)個(gè)重要的的問(wèn)題。。一是選選用朝兩兩個(gè)方向向都可以以駕駛的的特制翻翻斗車(chē)；；或是離離掌子面面不遠(yuǎn)處處設(shè)置一一個(gè)調(diào)頭頭的轉(zhuǎn)盤(pán)盤(pán)，卡車(chē)車(chē)開(kāi)上轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)180度度卡車(chē)退退至掌子子面，裝裝好石碴碴后正向向開(kāi)出洞洞去。再再一種辦辦法是開(kāi)開(kāi)挖丁字字岔洞或或?qū)⒍醇蛹訉?，以以便汽?chē)車(chē)調(diào)頭。。對(duì)于大大型地下下廠房來(lái)來(lái)講，由由于洞室室寬敞，，一般汽汽車(chē)調(diào)頭頭不會(huì)成成為嚴(yán)重重的問(wèn)題題。無(wú)軌運(yùn)輸輸最大的的好處是是比較靈靈活，坡坡度可以以陡到10％，，甚至再再陡一些些。但缺缺點(diǎn)是汽汽車(chē)排出出廢氣多多，因此此通風(fēng)條條件要好好；再者者是設(shè)備備貴、損損耗大，，尤其是是輪胎，，要有充充足的備備品。另一類(lèi)是是有軌運(yùn)運(yùn)輸，最最輕便的的是軌距距為610mm的小斗車(chē)車(chē)，每車(chē)車(chē)裝載0.6m3；幾個(gè)車(chē)連連成一列列，由電電瓶車(chē)或或小柴油油車(chē)拖動(dòng)動(dòng)。這種種方式目目前只在在小型工工地上運(yùn)運(yùn)用，生生產(chǎn)率較較低。一一般大中中型工地地采用有有軌運(yùn)輸輸時(shí)多用用特制的的大型出出碴車(chē)，，車(chē)身長(zhǎng)長(zhǎng)，高度度矮，容容量可達(dá)達(dá)10～～20m3車(chē)廂底部部為一可可動(dòng)的履履帶，在在車(chē)身一一端裝料料，由于于履帶同同步轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，很快快就將全全車(chē)身裝裝滿(mǎn)。有軌運(yùn)輸輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)點(diǎn)是廢氣氣排出量量少，比比較干凈凈。缺點(diǎn)點(diǎn)是不夠夠靈活，，要不斷斷延伸、、維護(hù)軌軌道；再再有就是是坡度不不能太大大，常用用坡度均均在0.1～0.3％％以下。。因此，，多用于于平直坡坡小的隧隧洞中，，而在大大型地下下廠房中中很少采采用。7.2.6其其他輔輔助工作作隧洞或地地下洞室室開(kāi)挖中中還有許許多重要要的輔助助工作。。排水、、照明、、機(jī)修，，都是必必要的，，缺一不不可。風(fēng)風(fēng)、水、、電供應(yīng)應(yīng)也是必必須的。。隧洞若是是上坡掘掘進(jìn)，一一般采用用明溝自自流向外外排水。。如果是是下坡掘掘進(jìn)，就就要用水水泵向外外排水。。一般設(shè)設(shè)一移動(dòng)動(dòng)的集水水箱，掌掌子面上上的水，，用小型型潛水泵泵排入集集水箱，，再用集集水箱上上的泵經(jīng)經(jīng)比較永永久固定定的排水水管道排排至洞外外。照明、機(jī)機(jī)修、風(fēng)風(fēng)、水、、電均有有專(zhuān)人負(fù)負(fù)責(zé)，隨隨開(kāi)挖掘掘進(jìn)向前前延伸。。TBM——（FULLFACE）TUNNELBORINGMACHINE（全斷面面）隧道道掘進(jìn)機(jī)機(jī)SHIELD（（TBM）———盾構(gòu)（全全斷面隧隧道掘進(jìn)進(jìn)機(jī)）盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)技術(shù)綜綜合了機(jī)機(jī)械、冶冶金、材材料、電電子、計(jì)計(jì)算機(jī)、、自動(dòng)控控制、化化學(xué)、巖巖土、系系統(tǒng)管理理等各方方面先進(jìn)進(jìn)技術(shù)7.3TBM及盾構(gòu)技技術(shù)TBM和盾構(gòu)是是當(dāng)代地地下施工工技術(shù)的的集中體體現(xiàn)7.3.1盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)機(jī)的歷歷史1818年由法法國(guó)人布布魯內(nèi)爾爾(Brunel)發(fā)明，1823年他制制定計(jì)劃劃并在1825年開(kāi)工工，用在在倫敦泰泰晤士河河過(guò)河隧隧道施工工上，后后來(lái)曾多多次發(fā)生生掌子面面因水壓壓崩塌的的事故而而導(dǎo)致停停工。Brunel改進(jìn)了盾盾構(gòu)機(jī)并并于1834年年工程再再次上馬馬，1841年年成功打打通了隧隧道。1869年，開(kāi)開(kāi)始建設(shè)設(shè)泰晤士士河第二二條過(guò)江江隧道，Barlow和Great采用Greathead發(fā)明的圓圓形盾構(gòu)構(gòu)和鑄鐵鐵管片，，順利建建成隧道道。1887年年，Greathead在南倫敦敦鐵路隧隧道工程程組合使使用盾構(gòu)構(gòu)和壓氣氣施工法法，奠定定了目前前盾構(gòu)施施工的基基礎(chǔ)。這這種方法法在19世紀(jì)末末達(dá)到實(shí)實(shí)用化程程度。1917年日本本在新瀉瀉縣折渡渡隧道試試用盾構(gòu)構(gòu)，沒(méi)有有成功；；1930年在在關(guān)門(mén)鐵鐵道隧道道中首次次采用了了盾構(gòu)獲獲得成功功，二戰(zhàn)戰(zhàn)中停止止。直到到戰(zhàn)敗后后的50年代后后期，才才又開(kāi)始始在東京京、大阪阪、名古古屋等城城市地鐵鐵隧道中中采用。。1975年研研制了礫礫石泥水水盾構(gòu)機(jī)機(jī)，1976年年研制了了泥土加加壓盾構(gòu)構(gòu)機(jī)，1981年研制制了氣泡泡盾構(gòu)機(jī)機(jī)。中國(guó)在50年代代中期開(kāi)開(kāi)始研制制盾構(gòu)，，1966年上上海隧道道公司用用10m直徑的盾盾構(gòu)成功功地修建建了黃浦浦江水底底公路隧隧洞。但但中間停停止了很很長(zhǎng)時(shí)間間。在20世紀(jì)紀(jì)末的90年代代，廣州州地鐵和和上海黃黃浦江過(guò)過(guò)江隧道道施工又又開(kāi)始使使用，北北京則是是從今年年地鐵5號(hào)線雍雍合宮站站段施工工開(kāi)始7.3.2盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)機(jī)的工工作原理理1。后部部鎖定裝裝置伸出出定位2。推進(jìn)進(jìn)器前伸伸鉆頭鉆鉆進(jìn)3。前鎖鎖定伸出出后鎖定定退回4。前部部定位推推進(jìn)器向向前拉5。重復(fù)復(fù)17.3.3盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)機(jī)的構(gòu)構(gòu)成一個(gè)盾構(gòu)構(gòu)系統(tǒng)大大體可由由幾個(gè)重重要環(huán)節(jié)節(jié)組成。。首先是是盾構(gòu)機(jī)機(jī)械，即即開(kāi)挖隧隧洞的主主體設(shè)施施，其次次是洞身身的管片片的制作作，再就就是管片片的運(yùn)輸輸與安裝裝，最后后灌漿封封堵，同同時(shí)還有有裝碴、、出碴以以及其它它輔助設(shè)設(shè)施。1、面板和和切削器器2、護(hù)盾盾及洞形形保持裝裝置3、動(dòng)力力和控制制裝置4、泥漿漿供給系系統(tǒng)5、管片片定位安安裝系統(tǒng)統(tǒng)6、管片片運(yùn)輸系系統(tǒng)7、灌漿漿系統(tǒng)8、永久久混凝土土襯砌系系統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)為為一臥式式圓筒形形鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)，盾內(nèi)內(nèi)設(shè)有操操縱控制制、固壁壁出碴、、運(yùn)輸安安裝等各各類(lèi)系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)施。。盾構(gòu)機(jī)機(jī)體可分分為盾頭頭、盾身身、盾尾尾二部分分，盾頭頭為全斷斷面刀盤(pán)盤(pán)，在各各種形狀狀的刀盤(pán)盤(pán)架上，，根扼地地質(zhì)情況況設(shè)計(jì)安安裝合理理的刀頭頭。盾頭頭切削巖巖土，并并取碴出出碴，必必要時(shí)在在這里更更換刀頭頭、維護(hù)護(hù)刀具；；盾身為為操縱控控制盾構(gòu)構(gòu)機(jī)運(yùn)行行的地方方，這里里設(shè)有控控制室，，并有機(jī)機(jī)械手在在這里安安裝管片片；盾尾尾外部主主要是對(duì)對(duì)管片與與開(kāi)挖周周邊形成成的空隙隙進(jìn)行填填充灌漿漿，其內(nèi)內(nèi)部主要要是將出出碴系統(tǒng)統(tǒng)和管片片運(yùn)輸系系統(tǒng)與后后方有機(jī)機(jī)地銜接接。盾構(gòu)機(jī)的的尺寸是是這樣確確定的：：依據(jù)隧隧洞直徑徑的要求求，考慮慮管片厚厚度（即即洞身的的厚度））確定盾盾殼外徑徑；根據(jù)據(jù)切削、、維修、、出碴、、安裝管管片、灌灌漿等要要求，確確定其長(zhǎng)長(zhǎng)度。盾構(gòu)技術(shù)術(shù)的關(guān)鍵鍵在于根根據(jù)地質(zhì)質(zhì)條件與與地下水水狀況合合理選用用相應(yīng)的的盾構(gòu)機(jī)機(jī)械，以以達(dá)到開(kāi)開(kāi)挖效率率高、設(shè)設(shè)備制造造價(jià)格和和工程投投資較低低、安裝裝簡(jiǎn)便快快捷、使使用壽命命長(zhǎng)、操操作與維維護(hù)方便便等要求求。目前國(guó)際際上常用用的盾構(gòu)構(gòu)機(jī)械可可主要分分為泥水水加壓式式和士壓壓平衡式式兩大類(lèi)類(lèi)。除了采用用泥漿或或土加壓壓之外，，國(guó)外還還有采用用某種化化學(xué)發(fā)泡泡劑產(chǎn)生生大量泡泡沫在掘掘進(jìn)掌子子面加壓壓的泡沫沫盾構(gòu)機(jī)機(jī)。遇到較復(fù)復(fù)雜的地地質(zhì)情況況也可采采用混合合式盾構(gòu)構(gòu)或其它它類(lèi)型如如壓氣式式盾構(gòu)。。7.3.4襯砌管片片的構(gòu)造采用盾構(gòu)構(gòu)法施工工時(shí)，襯襯砌通常常采用若若干鋼筋筋混凝土土管片來(lái)來(lái)進(jìn)行，，一般為為7～11片，，當(dāng)隧洞洞直徑很很大時(shí)，，還可以以增加管管片數(shù)量量，其中中一片為為關(guān)鍵片片，其它它各片可可以是同同一種規(guī)規(guī)格，也也可分為為兩種規(guī)規(guī)格。管片厚度度及鋼筋筋布置由由洞身所所受內(nèi)外外壓力情情況計(jì)算算確定，，管片長(zhǎng)長(zhǎng)度與寬寬度，則則主要考考慮每個(gè)個(gè)管片的的重量和和安裝效效率來(lái)確確定，一一般每片片重量達(dá)達(dá)4～7t。管片與管管片間在在縱向和和環(huán)向均均有螺栓栓或鍵銷(xiāo)銷(xiāo)連接，，當(dāng)洞外外荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)內(nèi)荷載時(shí)時(shí)，也有有在安裝裝、灌漿漿后把螺螺栓再拆拆下來(lái)的的情況。。管片與與管片之之間接縫縫均采用用企槽設(shè)設(shè)計(jì)，接接縫的密密封采用用在槽中中加彈力力橡膠圈圈和灌漿漿的辦法法來(lái)解決決。管片安裝裝后，及及時(shí)地沿沿隧洞周周?chē)M(jìn)行行認(rèn)真的的灌漿，，是防止止地層下下沉的重重要措施施，同時(shí)時(shí)可以均均勻地向向周?chē)鷰r巖土縫隙隙灌漿，，因此也也是保證證洞身完完整、進(jìn)進(jìn)行有效效承載的的基礎(chǔ)條條件。盾構(gòu)機(jī)械械裝有非非常可靠靠的操作作系統(tǒng)，，對(duì)灌漿漿壓力與與灌漿量量都能進(jìn)進(jìn)行控制制和監(jiān)