【正文】 脹水泥砂漿。圖 749(b)內(nèi)接口的外半圈采用聚氯乙烯膠泥接口。這種接口具有抗?jié)B性。 ? 一、不出土擠壓頂管 ? 頂管用于小直徑管子不出土頂管。在一般土層中，采用這種方法的最大管徑和最小埋深如表 72所示。管尖的長細(xì)比一船為 1： 。 ? 頂進(jìn)的工作坑平面布置如圖 751所示。 ? 夾持器如圖 752所示。 ? 頂進(jìn)過程中，兩節(jié)管用螺紋或焊接連接，或用麻 — 石棉水泥接口。當(dāng)管于偏移位置過大肘，可將管子拉出，另換地點(diǎn)頂進(jìn)。 ? 工具管切口直徑大于割口直徑，二者呈偏心布置。擠壓土柱斷面減少，密實(shí)度提高。壓縮率 A一般取 50%，當(dāng)管徑較大時，為了減少擠壓土柱的直徑，應(yīng)減少割口尺寸，壓縮率可取 50%以下。因此，工具管由 3部分組成：切土漸縮部分ll、卸土部分 l校正千斤頂部分 l3。 ? 這些方法由于避免了挖土、裝土等工序，頂進(jìn)速度可較人工掘進(jìn)頂管速度提高 l~2倍。這種方法改變了由后方項(xiàng)進(jìn)管子而為前方牽引管子，因此不需要設(shè)置后背和使用頂鐵，設(shè)備和施工簡便，可增加一次頂進(jìn)長度。切削環(huán)作為保護(hù)罩，在環(huán)內(nèi)安裝挖土設(shè)備，或工人在切削環(huán)內(nèi)挖土和出土。在襯砌環(huán)內(nèi)襯砌砌塊， ? 沒有襯砌機(jī)構(gòu)。盾構(gòu)施工不需要堅(jiān)實(shí)的后背，長距離掘進(jìn)也不需要泥漿套、中繼間等附加設(shè)施。 ? 由于盾構(gòu)的機(jī)動性，可以開挖曲線走向的隧道。 ? 空隙星 x是在盾構(gòu)曲線頂進(jìn)時，或者是掘進(jìn)過程中校正盾構(gòu)位置所必需的。tg45?=D (723) ? 式中 θ — 土坡與地面所成的夾角。 ? 襯砌環(huán)長度應(yīng)保證在其內(nèi)組裝襯砌塊的需要，還要考慮到損壞砌塊的更換、修理千斤頂以及曲線頂進(jìn)時所需的長度： ? L3=KW+C2 (726) ? 式中 K— 系數(shù)，取 ， ? W— 砌塊的寬度； ? C2— 余量，取 100~200mm。 ? 二、盾構(gòu)千斤頂及其頂力計(jì)算 ? 盾構(gòu)千斤頂采用液壓傳動。頂進(jìn)阻力 p可由下式確定： ? p=p1+p2+p3+p4+p5 (729) ? 式中 p1— 盾構(gòu)外殼與土的摩擦力； ? p2— 盾構(gòu)內(nèi)壁與砌塊環(huán)的摩擦力； ? p3— 盾構(gòu)切削環(huán)切入土層的切土阻力； ? p4— 盾構(gòu)自重產(chǎn)生的摩擦力； ? p5— 開挖面支撐阻力或閉腔擠壓盾構(gòu)土層正面阻力。D2/4 (731) ? 式中 Ep— 被動土壓力。不考慮荷載情況，沿全四周等間距布置，稱不等分布置。用閥門轉(zhuǎn)換器操縱進(jìn)油和回油，如圖 761所爾。根據(jù)切削環(huán)與工作面的關(guān)系，可分開放式或密閉式。 ? 盾構(gòu)工作類型按其發(fā)展順序可分為開口人工挖掘式、封閉式、半機(jī)械式、機(jī)械式、多種類機(jī)械式、泥水加壓式、土壓式、泥土加壓式等。弱土層開挖時，將導(dǎo)致切削環(huán)長度增加，在含水量大的土層開挖，流砂會進(jìn)入盾構(gòu)，為了穩(wěn)定工作面的土質(zhì)，可以采用氣壓、注漿等輔助人工開挖，但這些方法的工作條件差，隨后又發(fā)展了泥水加壓盾構(gòu)。 ? 手工挖掘盾構(gòu)如圖 762所示。 ? 圖 763為有襯砌機(jī)的手掘式盾構(gòu)，由外殼、作業(yè)部分、頂進(jìn)部分和襯砌機(jī)等組成。 ? 手掘盾構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：盾構(gòu)結(jié)構(gòu)和設(shè)備位置簡單，較大直徑盾構(gòu)的平臺隔板可提高盾構(gòu)的剛性，由于開挖面是開放的，操作人員可直接觀察 ? 掘進(jìn)過程中土質(zhì)的情況，地下障礙物容易處理。為了防止松散土層或含水土層對施工的影響，也可采用氣壓人工掘進(jìn)盾構(gòu)。半機(jī)械化盾構(gòu)的適用范圍與手掘盾構(gòu)相同，適宜于較好土層內(nèi)掘進(jìn)。前者可支撐開挖面后者只宜在地質(zhì)條件較好情況下掘進(jìn)。工作面分全斷面密閉和非全斷面密閉，全斷面密閉 ? 盾構(gòu)又稱閉腔擠壓盾構(gòu)。 ? 密閉式盾構(gòu)在飽和較弱土層內(nèi)掘進(jìn)時，在盾構(gòu)正面胸板上可開沒用于糾偏和減少項(xiàng)力的進(jìn)土孔，進(jìn)土孔大小可用閘門或閘門千斤頂調(diào)節(jié)。 ? 這種盾構(gòu)的特點(diǎn)是半封閉掘進(jìn)，對土體的擠壓作用較小，因而引起的地層變形也較小。采用局部氣壓盾構(gòu)，施工人員可不在高壓空氣中操作，消除了壓縮空氣對施工人員的危害。 ? 泥水加壓盾構(gòu)的泥漿自進(jìn)泥管壓入，掘下的土方經(jīng)刀盤和旋轉(zhuǎn)攪拌器與工作泥水混合，由輸泥管輸出，并由泥漿泵提升到地面。但是，在高透水性的粗砂、砂礫層內(nèi)，也可能發(fā)生開挖面崩坍或泥水逸出等事故。在工作面被切削的土方中摻入一種特殊的具有流動性和不透水性的外加劑，經(jīng)過攪拌混合，使被切削土方具有流動性和不透水性，填滿切削環(huán)密閉艙及長角形螺旋輸送 ? 器，盾構(gòu)向前掘進(jìn)，對混合土方加壓，從而使混合土方傳遞壓力而支撐工作面。擴(kuò)大盾構(gòu)法就是其一。切削環(huán)部分為沖泥艙，與支承環(huán)之間用隔板隔開?？辈斓膬?nèi)容有：用地條件勘察、障礙物勘察、地形及地質(zhì)勘察。 ? 根據(jù)勘察結(jié)果，編制盾構(gòu)施工方案。工作坑下測量是從地面基點(diǎn)向坑內(nèi)引人中心線和水準(zhǔn)點(diǎn)，測量方法和頂管工作坑的測量方法相同。 ? 砌塊在混凝土預(yù)制構(gòu)件廠或施工現(xiàn)場準(zhǔn)備。盾構(gòu)在弱土層內(nèi)掘進(jìn)，如果不 ? 采用氣壓盾構(gòu)或泥水加壓盾構(gòu)，應(yīng)在施工前采用藥液或凍結(jié)加固方法加固土層。起點(diǎn)井和中間井間距以及各中間井間距，取150~300m。如果難以將盾構(gòu)從地面運(yùn)入坑內(nèi)，則需要在工作坑內(nèi)裝配。在一般情況下，砌塊環(huán)長度約需30~50m，才足以支承盾構(gòu)千斤頂。隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，第一圈永久性砌塊環(huán)用粘結(jié)料緊貼木材砌筑。通常做法是：盾構(gòu)已經(jīng)沒入土中后，在起點(diǎn)井后背與盾構(gòu)襯砌環(huán)內(nèi)，各設(shè)置一個其外徑和內(nèi)徑均與砌塊環(huán)的外徑與內(nèi)徑相同的圓形木環(huán)。盾構(gòu)自起點(diǎn)井開始至其完全沒人土中的這一段距離，借另外的千斤頂頂進(jìn)，如圖 767所示。 ? 整體盾構(gòu)可用起重設(shè)備下放到起點(diǎn)井，類似頂管施工時下管。施工完畢，盾構(gòu)從地下取出，也需開挖工作坑，稱終點(diǎn)并。 ? 盾構(gòu)在含水層內(nèi)掘進(jìn)，如果不采用水力開挖，應(yīng)在施工前降低地下水位或凍結(jié)加固。根據(jù)情況，也可用沉井或連續(xù)壁修建。 ? 測量定線有工作坑上測量和工作坑下測量。 ? 障礙物勘察包括：地上和地下障礙物的調(diào)查。 ? 盾構(gòu)形式和種類十分繁多，應(yīng)該根據(jù)具體的施工條件設(shè)計(jì)或選用。 ? 在具有充足工作水源的地段，采用水力盾構(gòu)，如圖 765所示。 ? 泥土壓式盾構(gòu)是在土渣間內(nèi)，把挖出的土渣與塑化劑和防水劑拌合均勻，以抵抗開挖面的土壓和水壓，進(jìn)行掘進(jìn)。 ? 土壓平衡式盾構(gòu)，又稱削土密閉盾構(gòu)或泥土加壓盾構(gòu)。地層的透水性較透氣性差，在一般情況下泥水不易外泄，在大孔隙土中施工不必另行加固土層。但是局部氣壓盾構(gòu)會在松散地層、盾構(gòu)的非氣壓部分、盾殼與土層間隙、砌塊縫隙、以及密封艙的出土口等處漏氣，影響使用。 ? 閉腔機(jī)械化盾構(gòu)有全部氣壓盾構(gòu)、局部氣壓盾構(gòu)，泥水加壓盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)等。 ? 在飽和較弱土層中掘進(jìn)，還可采用網(wǎng)格式盾構(gòu)。開孔放土的非全斷面密閉的局部擠壓盾構(gòu)，如出土控制較好，可在建筑物下掘進(jìn)。因此可采用密閉式盾構(gòu)。 ? 機(jī)械化盾構(gòu)的種類很多，旋轉(zhuǎn)切削刀盤由液壓或電力機(jī)械帶動，可作正、反雙向轉(zhuǎn)動切削。 ? 半機(jī)械盾構(gòu)是用反鏟挖土機(jī)或螺旋切削機(jī)代替人工掘進(jìn)。但是，手掘盾構(gòu)的工人勞動強(qiáng)度大，在松散土層內(nèi)施工開挖面容易坍方。 ? 在松散土層內(nèi)掘進(jìn)時，可用正面支掉干斤頂襯工作面支撐。切削環(huán)與支承環(huán)之間和支承環(huán)與襯砌環(huán)之間均有環(huán)狀隔板，以固定千斤項(xiàng)。因此目前采用在水中滲入塑化劑和減水劑等外加劑，攪拌混合，防止開挖面崩塌。 ? 盾構(gòu)開挖時，工作面土方的穩(wěn)定程度取決于土質(zhì)。當(dāng)土質(zhì)為松散的粉砂、細(xì)砂，液化土常為了保持工作面穩(wěn)定，應(yīng)采用密閉式盾構(gòu)。 ? 三、盾構(gòu)的分類和構(gòu)造 ? 確定盾構(gòu)形式時，要考慮到掘進(jìn)地段的土質(zhì)、施工段長度、地面情況、隧道形狀、隧道用途、工期等因素。同時，還將全部千斤頂分成若干組，按組進(jìn)行控制。 ? 設(shè)每個千斤頂?shù)捻斄?N，則共需千斤頂數(shù)目n為： ? n=P/N (733) ? 式中 N— 單個千斤頂?shù)捻斄?。D2/4 (730) ? 式中 Ea— 主動土壓力。千斤項(xiàng)的頂程率略大于砌塊的寬度。 ? 盾構(gòu)的機(jī)動性以機(jī)動系數(shù) K表示： ? K=L/D (728) ? 式中 D— 盾構(gòu)外徑； ? L— 盾構(gòu)全長。tgθ =H?2020mm (724) ? 式中 H— 平臺高度、即工人工作需要的高度。 ? 切削環(huán)長度，主要取決于工作面開挖時，為了保證土方按其自然傾斜角坍塌而使操作安全所需的長度，即： ? L1=D ? 盾構(gòu)外徑 D可由下式確定： ? D=d+2(h+x+t) (720) ? 式中 d— 管端竣工內(nèi)徑； ? h— 一次襯砌和二次襯砌的總厚度； ? x— 襯砌塊與盾完間的空隙量； ? t— 盾構(gòu)的外殼厚度。采用最多酌為圓形斷面。 ? 盾構(gòu)施工時，由盾構(gòu)千斤頂將盾構(gòu)推進(jìn)。切削環(huán)前沿為挖土工作面。 第五節(jié) 盾構(gòu)法施工 ? 盾構(gòu)是地下掘進(jìn)和襯砌的施工設(shè)備，廣泛應(yīng)用于鐵路隧道、地下鐵道、地下隧道、水下隧道、水工隧洞、城市地下綜合管廓、地下給排水管溝的修建工程。施工時，先在欲鋪設(shè)管段兩端開挖工作坑，在兩個工作坑之間用水平鉆機(jī)鉆孔，在鉆孔內(nèi)安放鋼絲繩。 l3取決于校正千斤頂?shù)陌惭b長度； l2取決于割口直徑、土密度和小車荷重； l1取決于土的壓縮性和切口漸縮段斜板的機(jī)械強(qiáng)度。工作坑內(nèi)應(yīng)設(shè)置地面排水設(shè)備。工具管切口斷面積與割口斷面積之比，稱土體積壓縮率 λ ，即： ? λ =r2/R2 (718) ? 式中 r— 擠壓口半徑 (mm)； ? R— 工具管半徑 (mm)。偏心距增大，使被擠壓土柱與管底的間距增大，便于土柱裝載。 ? 二、出土擠壓頂管 ? 這種方法適用于大直徑管子在松散土層中不開槽敷設(shè)。但缺點(diǎn)是頂進(jìn)位置容易偏斜，遇有地下障礙物如石塊等，無法再行頂進(jìn)。這種夾持器的特點(diǎn)尾千斤頂出程時，瓦楞鐵也向前而擠緊管壁，夾住管子頂入土中，回程時，瓦楞鐵的螺栓沿滑槽向后滑，瓦楞鐵與管壁松脫，不會將已頂進(jìn)的管子帶回。液壓千斤頂安裝在機(jī)架上，由后背支承。也可在管前端安裝開口管帽，管予開始頂進(jìn)時，土頂人管帽，形成土塞，如圖 750(b)所示。在潮濕粘土、砂土土層中頂進(jìn)阻力較小，干 ? 砂阻力較大。頂力取決于管徑、原土的孔隙率、含水量。 ? 管子頂進(jìn)完畢，工作坑內(nèi)各種機(jī)具拆除后，裝在小車上，用鋼絲繩借卷揚(yáng)機(jī)拉到工作坑內(nèi)并運(yùn)到地面。頂力將聚氯乙烯膠泥帶條擠壓緊密。 ? 企口管的接口如圖 749所示。 ? 圖 748所示為平口鋼筋混凝土管油麻石棉水泥內(nèi)接口。當(dāng)發(fā)現(xiàn)首節(jié)工具管位置誤差時，開動相應(yīng)的千斤頂即可按正。誤差值很小時，校正是容易的。 ? 管子發(fā)生錯口時，可采用圖 746所示方法校正。 ? 中心水平誤差校正，最常采用挖土方法糾正即管子偏向一側(cè)，則該側(cè)少挖些土，另一側(cè)多挖些土，頂進(jìn)時管子就偏向空隙大的一測而使誤差校正。 ? 上述方法測量并不準(zhǔn)確，由于觀察所需時間較長，影響工作進(jìn)度，測量是定時間隔進(jìn)行比容易造成誤差積累。在最前端放一水準(zhǔn)中線尺。項(xiàng)管測量是在施工過程中對第一節(jié)管子進(jìn)行測量。管道彎折還將作為永久誤差而留存。千斤頂安裝位置不 ? 正確導(dǎo)致管子受偏心頂力、并列的兩個千斤頂?shù)某龀趟俣炔灰恢?、管子兩?cè)順鐵長度不等、后背傾斜，均會導(dǎo)致水平誤差。誤差超過允許值，就要校正管子位置。對向頂是在相鄰的兩個工作坑內(nèi)對向頂進(jìn)，管子在坑道內(nèi)吻合。材料配比為：30號石油瀝青：石墨：汽油＝ l： 2： 3或 1： 2：4(體積比 )。蠟覆是用噴燈在管表面熔蠟覆蓋。管四周的泥漿套厚度應(yīng)均勻。為了防止壓力泥漿破壞坑壁，應(yīng)在管子的泥漿流注孔外側(cè)設(shè)套環(huán)。圖 739是橡膠止水帶的后封閉，在工作坑壁修建混凝土墻，預(yù)埋焊接有螺栓的鋼管，止水膠帶由螺母固緊。 ? 觸變泥漿由泥漿攪拌機(jī)拌制，儲于泥漿槽內(nèi)；由泵加壓，經(jīng)輸泥管輸送到前工具管的泥漿封閉環(huán)，經(jīng)由封閉環(huán)上開設(shè)的注漿孔注入到坑壁與管壁間孔隙，形成泥漿套，如圖 737所示。鐵鉻木質(zhì)素硫酸鹽也可降低泥漿的粘度和靜切力。觸變泥漿的配合比應(yīng)由試配確定，曾經(jīng)采用過的重量配合比為：