【正文】 與導向系統(tǒng)擁有以下功能： (1)自動監(jiān)削掘進過程中盾構(gòu)機的各種狀態(tài)，包括盾構(gòu)機的傾斜、轉(zhuǎn)動、方位及位置。采用此系統(tǒng)，可輸出周報、日報、環(huán)報以及掘進100 mm為單位的挖掘管理數(shù)據(jù)；有各種參數(shù)設(shè)定、測量、掘進、報警以及歷史曲線和動態(tài)曲線等施工應用畫面；所有采集數(shù)據(jù)均能保存下來，供日后分析和判斷。根據(jù)筆者經(jīng)驗，上下支撐式管片正圓器正圓效果較好，其示意見圖10。鋼絲刷密封系統(tǒng)柔度適中，適應性強，對管片及管片拼裝質(zhì)量要求一般。追溯盾構(gòu)機的應用實踐，盾構(gòu)法隧道施工所發(fā)生的安全事故常常不在盾構(gòu)機頭而在盾尾。針對北京市地質(zhì)條件、地鐵隧道的埋深和隧道穿越地區(qū)地面建筑物的狀況，筆者認為，盾構(gòu)機同步注漿系統(tǒng)應具備單(包括惰性)、雙液注漿的功能，才能可靠有效地控制地面沉降，確保地面建筑物的安全。(2)改善管片結(jié)構(gòu)防水和抗?jié)B性能。 皮帶運輸機皮帶運輸機與螺旋箱送機相接，盾構(gòu)機密封艙內(nèi)切削土體由螺旋輸送機向外排出后，經(jīng)皮帶運輸機輸送到出碴斗車，再運往工作豎井外。根據(jù)螺旋輸送機的構(gòu)造不同，可分為有中心軸的螺旋桿式螺旋輸送機和無中心軸的帶式螺旋輸送機。我集團公司在北京市無水砂卵石地層施工時，根據(jù)地質(zhì)的變化，加泥或加泡沫或同時加入泥漿和泡沫的混合液，施工效果良好。北京市東邊大部分地區(qū)應用盾構(gòu)法施工時，僅采用加泥系統(tǒng)就可滿足隧道施工的要求。中間支撐： (2)中間支撐： (3)(2)和(3)相比：(4)將、代入(4)式得：(5)(5)式表明，因此就密封系統(tǒng)的使用壽命而言，盾構(gòu)機刀盤采用中心支撐比采用中間支撐有利。中心支撐主軸和中間支撐主軸轉(zhuǎn)動圈外周是不同的，即在相同轉(zhuǎn)速下，密封材料所密封的長度不同。(2) 中心支撐方式當?shù)侗P旋轉(zhuǎn)切削土體時，支座中心區(qū)域以外部分的土體流動順暢，易于攪拌；中心區(qū)域內(nèi)的土體流動較差，當切削土體粘性較大或者所加泥漿攪拌不良并長期積聚于中心區(qū)域時，中心區(qū)域土體逐漸增多最終形成泥餅，完全喪失流動性。但是針對北京地鐵隧道的規(guī)劃線路和可能碰到的地質(zhì)條件，這兩種支撐方式對盾構(gòu)機密封艙內(nèi)切削土體的攪拌狀態(tài)(反映切削土體在密封艙內(nèi)的流動特性與平衡土壓力的控制效果)、刀盤密封性能(反映主軸的使用壽命)等方面有較大的差異，若處理不當，會對盾構(gòu)機的使用造成不利影響。周邊支撐方式則比較靈活，即可用于小直徑盾構(gòu)機，也可用于大直徑盾構(gòu)機，但也同樣存在刀盤支撐位置處易于粘附的問題，需要采取相應的解決措施。盾構(gòu)機刀盤支撐方式如圖6所示，一般有中心支撐，中間支撐和周邊支撐三種方式。筆者從盾構(gòu)機刀盤驅(qū)動效串的高低，后續(xù)配備設(shè)備的多少，設(shè)備維護、保養(yǎng)的難易以及作業(yè)人員工作環(huán)境的優(yōu)劣等方面綜合考慮，認為北京地區(qū)隧道施工用盾構(gòu)機，其刀盤的驅(qū)動方式以采用變頻電機驅(qū)動方式為好。刀盤驅(qū)動方式是盾構(gòu)機的重要組成部分，其承擔驅(qū)動刀盤旋轉(zhuǎn)切削開挖面土體攪拌密封艙內(nèi)土體的任務(wù)。因此筆者對兩種型式的刀盤特性進行了比較。根據(jù)國外與國內(nèi)盾構(gòu)機實際應用現(xiàn)狀和兩種機型技術(shù)特性的比較結(jié)果，筆者認為，對于北京市地鐵隧道盾構(gòu)法施工，加泥式土壓平衡盾構(gòu)機的技術(shù)經(jīng)濟比較合理，選型時宜優(yōu)先考慮?？梢?，國內(nèi)地鐵工程盾構(gòu)機的應用實踐，也證明了加泥式土壓平衡盾構(gòu)機具有良好的適應性。故近年來該機成為盾構(gòu)機應用的主流機型，在隧道工程中得到廣泛應用。泥水式平衡盾構(gòu)機的工作原理是通過向密封艙內(nèi)加入泥水(漿)來平衡開挖面的水、土壓力，其開挖面的平衡穩(wěn)定性及控制地面沉降性能較好，盾構(gòu)機內(nèi)部空間較大，特別是大直徑隧道施工具有一定技術(shù)優(yōu)勢，但施工棄土需進行泥水分離處理。另外，盾構(gòu)法隧道成型斷面除圓形之外，多圓形、橢圓形、矩形及多室矩形也在實際工程中得到應用?？v覽當今世界各國，盾構(gòu)機綜合技術(shù)水平首推日本(截至2002年10月，生產(chǎn)盾構(gòu)機及TBM近8500臺)和歐洲(截至2002年10月，生產(chǎn)盾構(gòu)機及TBM近500臺)最高。 同一臺盾構(gòu)機多次解體、搬運、組裝調(diào)試與掘進根據(jù)北京地區(qū)地質(zhì)條件，盾構(gòu)機的使用壽命一般可達6km甚至10km以上，而盾構(gòu)法隧道工程標段劃分不會過大，估計在兩個區(qū)間左右，即單線長度不大于4km，低于盾構(gòu)機的使用壽命。 淺覆土及隧道穿越建筑物下方隧道穿越建筑物下方，特別是舊有民房(穿越其它現(xiàn)存構(gòu)筑物兩者距離過近的情況也可劃歸此類)，是城市隧道采用盾構(gòu)法施工的首選原因；另由于種種原因，地鐵隧道總會有局部埋深不大，隧道覆土較淺的地段，故盾構(gòu)機在上述條件下施工不可避免。而由于歷史的原因，北京市城市建設(shè)檔案管理相對滯后，很難弄清地下各種構(gòu)筑物的分布狀況。因此盾構(gòu)機所裝備的功能，應滿足曲線推進的要求。對于城市特殊水，因其產(chǎn)生原因和作用于土體的狀況復雜多變，不易一概而論。因此盾構(gòu)機選型 時，必須從如何解決上述三個問題出發(fā)，對刀盤支撐方式、刀盤形式，刀具形狀及布置方式，加泥加泡沫系統(tǒng)等方面認真研究，保證所選機型適應砂卵石地層的施工。另外，盾構(gòu)機密封艙內(nèi)刀具切削下來的砂土不易攪拌成均勻的塑流體，特別是在無水砂性土層中施工，有時甚至實現(xiàn)不了與開挖面土壓力保持動態(tài)平衡的需要，操作不當會出現(xiàn)開挖面上方的局部坍塌。（5）盾構(gòu)機在設(shè)計方面應考慮北京市地鐵隧道施工需要多次拆卸、多次組裝和可能應用于多項隧道工程的實際特點。3 地鐵施工用盾構(gòu)機選型基本原則筆者經(jīng)過對國際國內(nèi)盾構(gòu)施工技術(shù)的調(diào)查分析，針對北京市地鐵隧道盾構(gòu)法施工，認為盾構(gòu)機選型時應遵循以下幾項基本原則。通用環(huán)形式是歐州常用的管片拼裝方式，該方式只有1種楔形環(huán)，通過其不同組合實現(xiàn)直線和曲線管片拼裝。地下水位高低不一，甚至隧道位于地下水位之上。(4)粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、中細砂互層，中砂、粉質(zhì)粘土、砂卵石互層。2 北京地區(qū)地質(zhì)情況簡介及地鐵隧道結(jié)構(gòu)形式 工程地質(zhì)及水文條件北京市地處永定河洪沖積扇的中上部，第四系松散土層及砂卵石層遍布全區(qū)，其地質(zhì)沉積層的相變十分明顯，如西部單一的砂卵石層向東很快漸變成粘性土和粉細砂互層的多層狀態(tài)。關(guān)鍵詞：北京地鐵 盾構(gòu)機 造型 砂卵石 磨損1 前言為承接北京地鐵隧道施工任務(wù)，我集團公司于2002年10月參加了北京市地鐵五號線盾構(gòu)法施工標段的投標，由筆者執(zhí)筆編寫投標書中盾構(gòu)機選型部分內(nèi)容。此外還提出，施工企業(yè)、國內(nèi)重工業(yè)企業(yè)及科研單位三看聯(lián)合起來共同攻關(guān)，可以設(shè)計和制造出滿足北京地區(qū)地鐵隧道施工用的盾構(gòu)機。(3)砂卵石地層(一般粒徑3～5mm，西部5～15mm，最大層厚超過40m以上)。一般考慮采用節(jié)能型車站，隧道線形既有平曲線又有豎曲線。目前國內(nèi)大部分城市地鐵隧道均采用此種普通環(huán)拼裝方式。（4）盾構(gòu)機能夠適應北京市地下構(gòu)筑物眾多的特點，必要時可實現(xiàn)隧道（盾構(gòu)機）內(nèi)清楚或撤換障礙物的施工。砂性土一般摩擦阻力大，滲透性好，在盾構(gòu)機推進擠壓下水分很快排出，土體強度提高，故不僅盾構(gòu)機推進摩擦阻力大，而且開挖面土壓力也較大，常會導致盾構(gòu)機刀盤扭矩和總推力不足。(3)砂卵石地層北京地區(qū)的砂卵石地層一般級配良好，含砂率在25％ ～40％之間．盾構(gòu)機在此地層中施工遠比在砂性土層中施工困難：首先是盾構(gòu)機密封艙內(nèi)建立土壓平衡比較困難，甚至盾構(gòu)機實現(xiàn)不了土壓平衡的功能；其次是大粒徑砂卵石不但切削或破碎困難，而且切削下來的碴土經(jīng)螺旋輸送機向外排出也十分困難；再次是刀盤(刀具)和螺旋輸送機以及密封艙內(nèi)壁磨損嚴重，而且盾構(gòu)機掘進過程中產(chǎn)生的震動和噪音對周邊環(huán)境影響較大等等。 工程水文條件對于采用密閉式盾構(gòu)機技術(shù)施工，除工作井施工需要考慮降水外，區(qū)間隧道盾構(gòu)機施工時對地下水只需稍加注意即可(，就目前盾構(gòu)機技術(shù)水平已很容易)。 曲線施工根據(jù)城市地鐵的使用要求以及城市交通網(wǎng)的規(guī)劃，地鐵隧道必然存在曲線部分，而節(jié)能型車站通常為進站上坡出站下坡，也有坡度較大的豎曲線部分；另外地鐵隧道線形設(shè)計或施工時，常為避開既有構(gòu)筑物，不得已改變線形，也會出現(xiàn)曲線。北京又是一個古老的城市，除地下可能有大量文物外，舊繁華市區(qū)還可能存在一些年代久遠、