1、盾构法施工技术在无水砂卵石地层中的应用摘 要：盾构法是使用盾构机在地下掘进，边防止开挖面土砂崩塌边在机内安全地进行开挖和施作衬砌从而构筑隧道的一种施工方法。盾构法是在地面下暗挖隧道的一种施工方法。特别是在市区中心采用明挖法建造隧道很难实现的情况下，如采用盾构法对城市地铁、综合管线等地下公用设施建设具有明显的优点。 本文对盾构法施工技术在无水砂卵石地层中的应用进行简单分析。 关键词：盾构法；隧道；掘进 中图分类号： U45 文献标识码： A 引言 随着我国城市化进程的加快，交通建设项目与日俱增，其中不乏一些隧道工程的施工。目前已有多个城市建设了城市地铁，形成了网络。地铁、隧道的建设多采用盾构法来
2、进行施工建设，其施工时具有对周围建筑物、地面交通影响小、适应地下复杂多变环境等优势，但盾构法隧道施工无论施工地点距离地面深度多深、范围多广，都会不可避免的对周围的土层产生影响，从而引起地面不同程度的沉降。 二盾构法概述 1.盾构法工作原理。 盾构施工方法产生于蛆虫穿透木头时分泌粘液的灵感，因而工作原理也与之类似，使用盾构机在盾构钢壳之内保持开挖面稳定，同时安全向前掘进、出渣，在尾部拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆以使围岩基础稳定，并推动盾构前进的方法。盾构机是盾构施工法的重要工具，是施工过程中的关键因素，主要由三个要素组成，分别是稳定开挖面、挖掘排土和衬砌壁后注浆。开挖面的稳定处理方法主要有敞口
3、放坡、压缩空气支撑稳定、机械式支撑稳定以及土压平衡式支撑稳定等。 “盾”是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾型钢壳；“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。 2.盾构法施工特点。 盾构法施工技术是一种新型的施工方法，区别于传统的地铁隧道施工技术，具有以下特点：（1）对城市地面建筑物和周围环境影响小，地铁隧道沿线不需要施工场地，施工无噪音、无振动公害，对地面交通基本无干扰；（2）施工精度要求高，管片的制作精度误差范围要求控制在0.5mm 以内；（3）盾构施工过程有单行前进、不可后退的强制性，一旦盾构本身出现致命故障，则可能产生灾难性的后果，准备工作非常重要；（4）盾构机是适合于某一
4、特定区间的专用设备，需根据施工隧道的断面大小等进行设计制造或改造。 三、盾构法施工技术在无水砂卵石地层中的应用 1.地质调查。 任何地下土木工程的施工方案都是建立在对地质的详细了解的基础上的，盾构施工尤其为如此。一般情况下，初步地质勘探时的地质钻孔间距一般较远，不能满足在海相洪积地层、花岗岩等侵入岩地层中经常存在侵入体、岩脉、花岗岩残留体（微风化球）和大量夹杂物地层中施工需要。 2. 刀盘面板和刀具的选择 在无水砂卵石地层地段掘进，施工所选用的盘结构形式为硬岩刀盘的形式：面板形，周边圆弧过度，均匀滚刀布置。刀盘采用面板形，有利于保证布置了滚刀后的刀盘结构强度，更能承受大的荷载，同时在硬岩或软硬
5、不均地段掘进发生坍塌时刀盘面可起支撑作用。周边采用圆弧形，则为硬岩刀盘最典型的特征，因为周边圆弧形过度增大了周边刀盘的面积，可在周边布置更多的滚刀以适应周边滚刀高线速度快磨损的需要，更能满足切削。同时，开口形状和开口率，以及刀盘面板上的泡沫加入口等，也能满足软岩掘进的需要。 齿刀和切刀呈靴状，一般不垂直于刀盘安装。齿刀和切刀都是软土刀具，在刀盘的转动下，是通过刀刃和刀头部分插入到地层内部，切削地层。切刀的前后角等斜面结构利于软土切削时的导渣作用，同时可用于在硬岩掘进中的刮渣。齿刀的结构形式有利于碴土流动进入土仓。 3. 盾构试掘进和正式掘进阶段。 盾构机在初始推进时，需进行各功能系统的带载试验
6、，完善各功能系统，并进行整合。同时在掘进过程寻求最佳施工参数，为全线正常推进提供符合土质特点的基本施工参数。试掘进过程基本在 l00 环左右。无论是试掘进还是正式掘进都需加强过程管理来保证盾构施工的安全，保证隧道施工质量。 为了保持开挖面稳定，顺利进行掘进，就必须确切地排出与掘进量相一致的切削土砂。由于地质改良关系，切削土体积与重量将产生变化，不能单独地进行切削土量计算，通常与土压力一起考虑，来判断开挖面的稳定状态。切削土量的管理方法有重量管理和体积管理两种，都需要通过计算与理论出土量进行比较。这也是选用渣土车的台数及体积需要考虑的。通过出土量的统计和计算，可以判断超挖量和掘进面是否出现了塌方
7、。由于螺旋机转数不太容易记录，一般不用螺旋机的转数来计算出土量。 盾构设备完全进入隧道后，盾构按预先设定的方向掘进，该过程由盾构设备的计算机控制系统控制。当盾构设备出现左右或上下偏差时，由计算机系统对推进油缸进行控制，确保条件方向按预定设置方向前进。同时，在保证开挖面土压平衡的基础上，调节刀盘转速与推进速度及螺旋输送机速度的比率，使开挖与排土保持恒定。 在盾构设备掘进完一个节距以后，即可进行管片衬砌，由管片运输车运送到安装台位，再由管片衬砌台车将管片送至安装位置安装就位。管片安装完毕后，进行下一个循环的掘进，直至整个隧道工程的完成。 盾构由区间隧道进入接收竖井前，需首先对端头土体的加固和渗水情
8、况进行取芯测试，在确保土体稳定和物大量渗水的情况下方可凿除洞口混凝土。洞口混凝土凿除应分层分块进行。在盾构距洞口越 10m 时，将洞口混凝土全部拆除。待盾构机刀盘露出洞口时，清除端头井内盾构机所带出的土体后，将盾构接受架准确地定位安设在洞口的底板上，高层比盾构机略低，并将接受架固定，以便盾构机顺利滑行上架。 4.管片自防水施工要点 要选择合适的原材料，进行科学的设计配比，按照规定加强检测，保证管片成品的抗渗等级、强度和各项质量指标符合设计要求。管片防水材料主要有两种：一种是以日本为代表的遇水膨胀橡胶，另一种是多孔三元乙丙弹性密封垫。遇水膨胀橡胶止水条这种材料之所以在日本应用非常广泛，主要是因这
9、种材料首先由日本开发、价格低；另一个原因是日本盾构隧道通常采用双层衬砌，即在管片衬砌内再现浇一道混凝土衬砌，对第一道衬砌的防水质量要求并不象国内这样高。 四结束语 盾构法施工技术一次性投资大，造价较高，但由于其具有快速、安全、减少地面沉降的优点，被应用于无水砂卵石地层施工中，具有重要作用。 参考文献 1 周秀普.盾构法施工技术在无水砂卵石地层中的应用 期刊论文 市政技术 -2003 年 4 期 2 杨超. 盾构法施工技术探析. 期刊论文 城市建设理论研究（电子版） -2013 年 5 期 3 张振宇 Zhang Zhenyu. 盾构法施工技术在我国的应用与发展. 期刊论文 武汉工程职业技术学院
10、学报 -2005 年 4 期 4 张震 常征 路桂林.盾构法施工技术简介. 期刊论文 城市建设理论研究（电子版） -2011 年 21 期. 5 王振峰.卵石地层中地铁隧道盾构施工引起的地表沉降研究. 学位论文 2012 - 西安科技大学：桥梁与隧道工程. 6 杨会军无水砂卵石地层盾构隧道端头加固技术探讨. 会议论文2011 - 第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会 7 宋克志 汪波 孔恒 袁大军 王梦恕 SONG Kezhi WANG Bo KONG Heng YUAN Dajun WANG Mengshu 无水砂卵石地层土压盾构施工泡沫技术研究期刊论文 岩石力学与工程学报 -2005 年 13 期 8 宋克志无水砂卵石地层盾构推力及刀盘转矩的计算期刊论文 建筑机械 -2004 年 10 期 9 宋克志 朱建德 王梦恕 刘保松 无水砂卵石地层盾构机的选型 期刊论文 铁道标准设计 -2004 年 11 期 10 王锡军 WANG Xi-jun 无水砂卵石地层盾构施工期刊论文 建筑技术 -2011 年 3 期 11 徐鹏程 张涛 郑瑞兵 XU PengchengZHANG TaoZHENG Ruibing 无水砂卵石地层盾构刀具磨损状态和规律的技术研究期刊论文 建设机械技术与管理 -2012 年 2 期
