淺談盾構(gòu)法隧道施工及其易發(fā)工程災害

淺談盾構(gòu)法隧隧道施工及其其易發(fā)工程災災害·盾構(gòu)機介紹盾構(gòu)機的分類類目前地鐵施工工主要以泥水水平衡式、土土壓平衡式兩兩種模式盾構(gòu)構(gòu)為主。泥水平衡式盾盾構(gòu)介紹該型式盾構(gòu)是是在機械式盾盾構(gòu)的刀盤的的后側(cè)設(shè)置一一道密封隔板板，隔板與刀刀盤間的空間間定名為泥水水倉，把水、、粘土、添加加劑混合制成成的泥水，經(jīng)經(jīng)過輸送管道道壓入泥水倉倉，并具有一一定壓力，形形成泥水壓力力室，通過泥泥水的加壓作作用和壓力保保持機構(gòu)，來來維持開挖工工作面的穩(wěn)定定。泥水平衡式盾盾構(gòu)施工特點點在已發(fā)生流沙沙的地層中能能穩(wěn)定開挖面面，可在正常常大氣壓下施施工作業(yè)；泥水傳遞速度度快而且均勻勻，開挖面壓壓力平衡的控控制精度高；；盾構(gòu)不出土，，減少運輸車車輛，進度快快；刀盤扭矩矩小、刀具磨磨損小，適合合長距離施工工；適合大直徑隧隧道施工適用于軟弱的的淤泥質(zhì)粘土土層、松散的的砂土層、沙沙礫層、卵石石層和硬土的的互層等地層層。特別適用用于地層含水水量大、上方方有水體的越越江隧道和海海底隧道施工工。需要較大規(guī)模模的泥水處理理設(shè)備及設(shè)置置泥水處理設(shè)設(shè)備的場地。。土壓平衡式盾盾構(gòu)施工特點點土壓平衡式盾盾構(gòu)又稱削土土密閉式或泥泥土加壓式盾盾構(gòu)。

其施施工方法是保保持開挖面的的穩(wěn)定，在切切削刀盤后面面的密封腔內(nèi)內(nèi)充滿開挖下下來的土砂，，并保持一定定土壓力。特特點：施施工中基本不不使用土體加加固等輔助施施工措施，節(jié)節(jié)省技術(shù)措施施費，并對環(huán)環(huán)境無污染；；根據(jù)土壓變變化調(diào)整出土土和盾構(gòu)推進進速度，易達達到工作面的的穩(wěn)定，減少少了地表變形形；對掘進土土量能形成自自動控制管理理，機械自動動化程度高、、施工速度快快。

原理理：土壓平衡衡盾構(gòu)盾構(gòu)機機是利用安裝裝在盾構(gòu)最前前面的全斷面面切削刀盤，，將正面土體體切削下來進進入刀盤后面面的密封艙內(nèi)內(nèi)，并使艙內(nèi)內(nèi)具有適當壓壓力與開挖面面水土壓力平平衡，以減少少盾構(gòu)推進對對地層土體的的擾動，從而而控制地表沉沉降，在出土土時由安裝在在密封倉下部部的螺旋運輸輸機向排土口口連續(xù)的將土土碴排出。土壓平衡盾構(gòu)構(gòu)的基本原理理圖片演示增大/減小螺旋輸送送機排放速度度地下水壓土土壓壓增大/減小推進速度度壓力土艙壓力主要要控制因素圖圖片演示土壓平衡盾構(gòu)構(gòu)的組成車架4車架3車架2車架1通風系統(tǒng)盾尾中盾前盾刀盤刀盤前盾中盾盾尾刀盤6.28m，前盾6.25m，中盾6.24m，盾尾6.23m刀盤刀盤是一個帶帶有多個進料料槽的切削盤盤體，位于盾盾構(gòu)機的最前前部，開口率率為28％，刀盤驅(qū)動動可以使刀盤盤在順時針和和逆時針兩個個方向上實現(xiàn)現(xiàn)0～3.3轉(zhuǎn)/分鐘的無級變變速。前盾前盾的外型像像一個圓筒,在其內(nèi)部安裝裝有用于支撐撐刀盤主驅(qū)動動裝置和螺旋旋輸送機的鋼鋼結(jié)構(gòu)。排土土系統(tǒng)中的螺螺旋輸送機的的安放位置，，裝有土倉倉保壓系統(tǒng)的的人行閘，工工作人員進入入到土艙檢察察及更換刀具具時，要使用用人行閘。進艙通道連接螺旋輸送送機連接中盾螺栓栓孔支撐鋼結(jié)構(gòu)主驅(qū)動馬達前盾前方（土土艙）被動攪拌棒連接刀盤螺旋旋孔人艙閘門中盾中盾設(shè)備主要要有推進油缸缸，鉸接油缸缸，人艙，米米字支撐梁，，走道平臺，，配電柜，超超前注漿孔等等推進油缸鉸接油缸超前注漿孔盾尾盾尾沒有鋼結(jié)結(jié)構(gòu)支撐環(huán)，，只有殼體，，盾尾尾部有有加強環(huán)，厚厚50mm，設(shè)有3道盾尾刷，4用6備同步注漿孔孔，管片拼裝裝機安裝于殼殼體內(nèi)。盾尾盾尾下井連接接螺旋輸送機下下井安裝刀盤安裝前盾與中盾連連接設(shè)備橋在其下部安裝裝有管片運輸輸設(shè)備，包括括管片輸送車車、運送管片片的電動吊車車的連接橋軌軌道1#車架7m3儲漿罐注漿泵手動注漿系統(tǒng)統(tǒng)2#車架液壓油箱液壓泵站冷卻系統(tǒng)3#臺車的泡沫系系統(tǒng)、內(nèi)外循循環(huán)冷卻水系系統(tǒng)、低壓補補償柜、配電電柜及管路等等設(shè)備泡沫原液箱泡沫混合液箱箱低壓補償柜配電柜4#車架空壓機儲氣罐變壓器5#車架電纜存放箱污水箱6#車架進水管卷盤排水管卷盤始發(fā)場地布置置始發(fā)井場地標標高控制，鋪鋪設(shè)盾體平移移鋼板站內(nèi)軌道鋪設(shè)設(shè)道岔始發(fā)托架下井井井內(nèi)場地硬化化找平電瓶車充電站站車架連接方式式車架之間采用用鐵銷連接盾構(gòu)施工測量量盾構(gòu)施工測量量的主要內(nèi)容容：地面測量控制制網(wǎng)的交接樁樁。地面測測量控制網(wǎng)點點復核及加密密。貫通測量技術(shù)術(shù)方案的制訂訂。聯(lián)系測量量。地下控制制測量（地下下主控導線測測量、施工導導線測量））。盾構(gòu)機的的導向測量。。竣工測量等等等。平面精密導線線測量其中：①多方向水平角角觀測采用全全圓觀測法，，歸零差小于于6秒；②導線點只有兩兩個觀測方向向時，宜采用用左、右角觀觀測，左右角角平均值之和和與360。的較差應小于于4“；③如遇長、短邊邊需要調(diào)焦時時，應采用盤盤左長邊調(diào)焦焦，盤右長邊邊不調(diào)焦，盤盤右短邊調(diào)焦焦，盤左短邊邊不調(diào)焦的觀觀測順序進行行觀測；④觀測豎直角不不應>30°；⑤開始測量前前應測量大氣氣溫度、大氣氣壓等氣象參參數(shù)并輸入全全站儀，改變變其氣象參數(shù)數(shù)。每條導線線邊測距應往往返各測三測測回，每測回回三次讀數(shù)，，讀數(shù)較差<3mm往返平均值較較差應小于5mm。邊長理論上上應作高程歸歸化和投影改改化工作；⑥一般選用TC1800一級全站儀；；⑦高山、樓房房頂上測量一一般情況下人人員分工：測測站記錄、觀觀測、搬運工工共三人，目目標站兩人。。平均邊長(m)導線總長(km)每邊測距中誤差(mm)測距相對中誤差測角中誤差(")測回數(shù)方位角閉合差(")全長相對閉合差相鄰點的相對點位中誤差Ⅰ級全站儀Ⅱ級全站儀3503~5±61/60000±2.546

1/35000±8注：n為導線的角度個數(shù)，Ⅰ級全站儀、Ⅱ級全站儀標稱精度分別為m?=±1",m?=±2",測距：1mm±1ppm,2mm±2ppm±5√n

高程控制網(wǎng)應應在城市二等等水準點下布布設(shè)的精密水水準網(wǎng)。其中：1、車站、隧道道洞口或豎井井口應設(shè)置二二個以上水準準點2、觀測方法：：往測：奇數(shù)數(shù)站上為：后后—前—前—后。偶數(shù)站上為：：前—后—后—前。返測：奇數(shù)站站上為：前—后—后—前。偶數(shù)站上為：：后—前—前—后。3、由往測轉(zhuǎn)向向返測時，兩兩根標尺必須須互換位置。。4、視距≤60m，前后視距差差≤1.0m，前后視距累累計差≤3.0m5、每測站觀值值限差：基輔輔分劃讀數(shù)差差≤0.5mm基輔分劃所測測高差之差≤≤0.7mm檢測間歇點高高差≤1.0mm主要技術(shù)參數(shù)數(shù)應符合以下下技術(shù)要求：每千米高差中數(shù)中誤差(mm)附合水準路線平均長度(km)水準儀等級水準尺觀測次數(shù)往返高差、附合或環(huán)線閉合差(mm)與已知點聯(lián)測附合或環(huán)線偶然中誤差M△全中誤差Mw平坦地山地±2±42~4DS1因瓦尺往返測各一次往返測各一次

注：L為往返測段，附合或環(huán)線的路線長度（以km計）：n：為單程的測站數(shù)±8√L

±2√n

高程測量環(huán)片姿態(tài)測量量（極坐標法法測量）1、長水準尺（（3m或4m）應在每環(huán)前前端法線面上上置平；2、用全站儀極極坐標法直接接測量每環(huán)中中心（一般是是粘貼反射片片）坐標(X,Y)；4、或用三角高高程法測量直直接測量環(huán)片片中心三維坐坐標（X,Y,Z）。長尺法測量示示意圖：5、計算環(huán)片片中心與隧道道設(shè)計中心的的偏距，偏距距在盾構(gòu)前進進方向左側(cè)為為“負”記為“-”，偏距在盾盾構(gòu)前進方向向右側(cè)為“正”記為“+”。底板高大于于設(shè)計高程垂垂直偏差為“正”記為“+，反之垂直偏偏差為“負”記為“-”。3、用DS3水淮儀直接測測量每環(huán)前端端底部高程；；RL/2i說明：1、R為隧道內(nèi)徑，L為長水平尺長度，i為長尺底部與隧道底之間的高差；2、站標高=i+反射片至長尺底部的高h。反射片隧道貫通測量量貫通前的測量量一般在貫通前前150米~200米再進行一次次聯(lián)系測量與與主控測量，，測量方法與與地下主控測測量和聯(lián)系測測量方法相同同。不另作介介紹。貫通后的測量量1.主控測量TCA托架移站必須須進行復測，，離貫通面50米新移站的托托架掘進5~8環(huán)后必須進行行復測，確保保盾構(gòu)機姿態(tài)態(tài)測量誤差≤≤±10mm。2.TCA托架測量（頻頻率、精度控控制）一般至少在貫貫通前100米測量出洞洞洞門中心的實實際三維坐標標，向總工室室提供書面資資料，由總工工室下達盾構(gòu)構(gòu)機貫通前盾盾構(gòu)機姿態(tài)控控制技術(shù)指令令。3出洞洞門中心心三維坐標復復測盾構(gòu)機破洞后后，應及時組組織測量盾構(gòu)構(gòu)機姿態(tài)。測測量方法一般般有兩種，測測量測點三維維坐標一般為為全站儀直接接坐標法測量量法。下面僅僅介紹兩種方方法的外業(yè)測測量方法:1破洞后的盾構(gòu)構(gòu)機姿態(tài)測量量演算工房導向向系統(tǒng)界面導向系統(tǒng)安裝裝說明VMT的姿態(tài)顯示圖圖形TBM遠程控制后視棱鏡鉸接千斤頂伸長測量G1G2G4G3G...n主千斤頂伸長測量V1V2V4V3V...nSLUM-控制單元盾尾間隙測量Disto1Disto2Disto4Disto3Disto5連接到辦公室隧道管片TBMSPS---------------------------------------[TBMPLC]（數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)）控制中心ELS目標黃色盒子激光經(jīng)緯儀顯示器工業(yè)電腦VMT內(nèi)測量系統(tǒng)主主要組成部分分形象圖1、支撐與底板板連接處2、3、托架支撐4、托架底板5、托架固定螺螺絲6、儀器對中制制動螺絲放測量儀器的的托架放后視棱鏡的的托架圓棱鏡166mmELS激光標靶激光標靶在盾盾構(gòu)機上的位位置激光標靶測量儀器正常常工作時的情情景一無線信號發(fā)射射器隧道設(shè)備布置置隧道布置圖紙紙電瓶車溜車管片拼裝頭斷斷裂管片開裂廣州地鐵二號號線市二宮～～江南西站右線R149環(huán)(鞠世健攝)新加坡某地鐵鐵隧道管片開開裂(上海隧道工程程股份有限公公司攝)盾尾漏漿軟土地層噴涌涌，出土量增增大228環(huán)掘進至1600mm，推力大于1800t，刀盤扭矩達達80%～90%（4.6MN?m～5.2MN?m），速度卻仍仍然難以提升升，維持在10mm/min左右。當229環(huán)掘進至1200mm，推力大于1800t，扭矩高達80%～100%（4.6MN?m～5.7MN?m），而掘進速速度仍為6mm/min左右，此時刀刀盤密封溫度度升至50℃，渣土溫度也也明顯升高。。不斷地加水、、攪拌、出土土，起到了一一定效果，隨隨著部分巖塊塊和泥餅的洗洗出，螺旋輸輸送機開始正正常出土，土土倉內(nèi)土壓逐逐漸正常。229環(huán)掘進完成。。該環(huán)管片共共使用泡沫1桶，出渣20車（約300m3）。四號線大學城城專線【大~小】盾構(gòu)區(qū)間左線線盾構(gòu)機盾體體側(cè)翻－2005年4月29日夜班，左線線盾構(gòu)機后點點垂直姿態(tài)偏偏離中心達到到180mm，大小項目部部決定轉(zhuǎn)動刀刀盤，以使刀刀盤前方底部部的豆粒石攪攪動，在推進進中糾正盾構(gòu)構(gòu)機垂直姿態(tài)態(tài)。－2005年4月30日0點50分時開始啟動動3個刀盤電機，，凌晨1點刀盤NO1、2、3電機先后過負負跳閘（該現(xiàn)現(xiàn)象在平時掘掘進中出現(xiàn)較較多）。－后啟用8個電機運轉(zhuǎn)，，但刀盤仍然然無法轉(zhuǎn)動，，出現(xiàn)這些情情況時，從設(shè)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)故障障提示為電機機過負。－最后做出了了啟動10個電機轉(zhuǎn)動刀刀盤的決定，，同時縮回了了頂在管片上