【正文】 鋼絲刷密封系統(tǒng)柔度適中，適應(yīng)性強(qiáng)，對管片及管片拼裝質(zhì)量要求一般。采用此系統(tǒng)，可輸出周報、日報、環(huán)報以及掘進(jìn)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(jìn)、報警以及歷史曲線和動態(tài)曲線等施工應(yīng)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。若采用這套全自動監(jiān)測系統(tǒng)，無論是具體的操作人員還是工程管理技術(shù)人員都能在各自的位置上隨時掌握盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的各種狀態(tài)，可以與事前輸入的隧道軸線相比較，也可以隨時對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)日本《隧道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(盾構(gòu)篇)及解釋》中有關(guān)盾構(gòu)機(jī)設(shè)備部分的內(nèi)容，盾構(gòu)機(jī)刀盤裝配扭矩M可用以下簡化式計算：式中 M 盾構(gòu)機(jī)裝備扭矩/()α 扭矩系數(shù)D 盾構(gòu)機(jī)外徑對于加泥式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，日本經(jīng)過大量工程實踐已給出 的經(jīng)驗值，取值范圍在8～23之間。目前世界上基本均采用牙型交錯連續(xù)排列方式。滾刀的切削原理主要是刀具依靠擠壓破巖，一般用于巖石隧道的掘進(jìn)?！?0176。刀具切削土體時，超前刀在切削刀切削土體之前先行切削土體，將土體切割分塊，為切削刀創(chuàng)造良好的切削條件。針對北京市大粒徑砂卵石地層的特性，根據(jù)筆者在日本的施工經(jīng)驗，建議采用盤圈貝型刀，將其布置在刀盤盤圈前端面，專用于切削砂卵石。根據(jù)經(jīng)驗，色尾刀的設(shè)計和布置可應(yīng)用兩個技巧：其一讓盾構(gòu)機(jī)分兩步切削土體，利用魚尾刀先切削中心部位小圓斷面( m)土體，而后擴(kuò)大到全斷面切削土體，即將魚尾刀設(shè)計與其他切削刀不在一個平面上，一般魚尾刀超前600 mm左右，保證魚尾刀最先切削土體；其二是將魚尾刀根部設(shè)計成錐形，使刀盤旋轉(zhuǎn) 時隨魚尾刀切削下來的土體，在切向、徑向運動的基礎(chǔ)上，又增加一項翻轉(zhuǎn)運動(如同犁地一般)：這樣既可解決中心部分土體的切削問題和改善切削土體的流動性，又大大提高盾構(gòu)機(jī)整體掘進(jìn)水平。但考慮到在北京市內(nèi)施工控制地面沉降的要求較高，施工中可能有(或已碰到)障礙物，需要提前(或盡量減少與障礙物相撞的范圍)繞開障礙物，需要轉(zhuǎn)彎(甚至較小半徑轉(zhuǎn)彎)掘進(jìn)。特別是對于隧道前進(jìn)方向有重要構(gòu)筑物(如已運行地鐵、油庫等)相鄰以及土體由于城市特殊水的原因變軟，或有大量不規(guī)則空隙的情況，筆者認(rèn)為還應(yīng)考慮在隧道內(nèi)對開挖面前方土體注漿加固的輔助措施，即在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)預(yù)先設(shè)計多個注漿加固孔(按可全斷面注漿的要求設(shè)計)，同時配備盾構(gòu)機(jī)內(nèi)專用注漿設(shè)備，一旦施工需要，立即安裝注漿設(shè)備，對開挖面前方土體實施超前注漿加固。根據(jù)我集團(tuán)公司在北京市砂卵石地區(qū)盾構(gòu)法施工的經(jīng)驗，推進(jìn)阻力較大。(2)考慮采用主副刀聯(lián)合切削土體，設(shè)計主副切削刀(主副超前刀)。 減少屑構(gòu)機(jī)推進(jìn)阻力的措施根據(jù)不同地質(zhì)條件，以及N(標(biāo)準(zhǔn)貫人錘擊數(shù))值的大小，切削刀最大切削軌跡外徑、刀盤盤圈外徑和盾構(gòu)機(jī)外徑三者的尺寸之間有細(xì)微的差別，若處理不當(dāng)，將增大推進(jìn)阻力，給盾構(gòu)機(jī)整機(jī)推進(jìn)性能帶來較大影響，其原因在此不贅述。根據(jù)筆者經(jīng)驗，盾構(gòu)機(jī)高速推進(jìn)時，切削深度以10～15mm為好；一般速度推進(jìn)時，切削深度則以4～8mm為好。對于北京地區(qū)隧道施工用盾構(gòu)機(jī)的選型，因筆者較早涉及，有一點體會和摸索了一點經(jīng)驗，本文作為拋磚引玉，希望與國內(nèi)同行探討和共同做好此項工作。參考文獻(xiàn)[1]樂貴平． [R]. 北京市政集團(tuán)技術(shù)資料，200209[2]樂貴平等. 穿越全斷面礫石層的盾構(gòu)施工[J]．現(xiàn)代隧道技術(shù)，2001，38(5)；9～12[3]侯景巖．北京地區(qū)淺層地下水的分布與地下鐵道隧道工程施工方法選澤[c]．中國土木工程學(xué)會隧道與地下工程學(xué)會第十四屆學(xué)術(shù)交流會論文集北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，200012[4]樂貴平．土壓干衡式盾構(gòu)機(jī)簡介[J]. 建筑機(jī)械，2000(6)[5]杜文庫，聞永和．北京地鐵五號線盾構(gòu)實驗段工程盾構(gòu)法施工概述[R]. 中德隧道(盾構(gòu))技術(shù)研討會資料之四，200206[6]樂貴平(執(zhí)筆人). 亮馬河北路污水隧道盾構(gòu)法施工技術(shù)研究[R] (北京市科委科研項目技術(shù)鑒定資料)．北京市政集團(tuán)，200008[7]樂貴平．盾構(gòu)技術(shù)在北京的應(yīng)用和發(fā)展[J]．市政技術(shù)，200204[8]土木學(xué)會．隧道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(盾構(gòu)篇)解釋(日文版)[S]199705來源：《現(xiàn)代隧道技術(shù)》 　　　　　　　　　　　　　 23 / 23。盾構(gòu)機(jī)作為盾構(gòu)法施工的大型專用機(jī)械設(shè)備，其選型正確與否，無論是對于盾構(gòu)施工的技術(shù)水平，還是對于盾構(gòu)施工的成本和效益，均起著舉足輕重的關(guān)鍵作用。由表5可知，刀具布置可顯著影響刀具切削土體的深度。為保證盾構(gòu)機(jī)在砂卵石地層掘進(jìn)時刀具切削正常，實現(xiàn)長距離掘進(jìn)，筆者查閱國內(nèi)外有關(guān)刊物關(guān)于砂卵石地層施工的技術(shù)資料，并請教國內(nèi)外有關(guān)盾構(gòu)技術(shù)專家，提出盾構(gòu)機(jī)設(shè)計時應(yīng)采取以下措施。 盾構(gòu)機(jī)總推力及分區(qū)油壓控制系統(tǒng)根據(jù)日本資料，盾構(gòu)機(jī)的總推力與開挖面的土壓阻力、盾構(gòu)機(jī)外圓周摩擦等6個因素有關(guān)。一旦遇到異常情況(如障礙物等)不能由地面進(jìn)行處理時，可在隧道內(nèi)進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)密封艙里進(jìn)行處理。盾構(gòu)機(jī)在曲線段推進(jìn)、轉(zhuǎn)彎或糾偏時，通過仿形超挖切削土體創(chuàng)造所需空間，保證盾構(gòu)機(jī)在超挖少、對周邊土體干擾小的條件下，實現(xiàn)曲線推進(jìn)和順利轉(zhuǎn)彎及糾偏，因而盾構(gòu)機(jī)需設(shè)置仿形刀。換言之密封艙內(nèi)切削土體的運動長度也是由外至內(nèi)逐漸變小，相應(yīng)土體流動狀態(tài)也是越來越差。②超前刀(也稱先行刀)顧名思義，超前刀即為先行切削土體的刀具。(2)主要刀具形狀及作用①切削刀切削刀是盾構(gòu)機(jī)切削開挖面土體的主刀具，切削刀一般形狀如圖15所示。④如何從材料和設(shè)計方面，對解決盾構(gòu)機(jī)在砂卵石地層掘進(jìn)時刀具的磨損(包括撞擊掉塊等)提出切實可行的措施，保證盾構(gòu)機(jī)刀具長距離掘進(jìn)的可靠性。按照各種刀具的特點及作用，經(jīng)過分析比較，各種刀具可采用圖14的布置方式。刀具布置方式及刀具形狀是否適合應(yīng)用工程的地質(zhì)條件，直接影響盾構(gòu)機(jī)的切削效果、出土狀況和掘進(jìn)速度。7 北京地區(qū)地鐵隧道施工用盾構(gòu)機(jī)的幾個關(guān)鍵問題 盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩系數(shù)盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩系數(shù)(α)是盾構(gòu)機(jī)設(shè)計時一個重要參數(shù)，其值選用是否得當(dāng)直接關(guān)系到盾構(gòu)機(jī)能否正常掘進(jìn)。盾尾間隙自動測量示意見圖1l。(3)自動監(jiān)測結(jié)果可隨時與事先輔入的數(shù)據(jù)，如隧道設(shè)計軸線進(jìn)行比較。由于剛性密封對管片生產(chǎn)和管片拼裝質(zhì)量要求較高，逐漸被柔性密封取代。(4)限制隧道結(jié)構(gòu)蛇行。雖然目前國內(nèi)在盾構(gòu)機(jī)用帶式螺旋運輸機(jī)的加工制造方面經(jīng)驗不多、技術(shù)尚不成熟，但國外已經(jīng)大量采用，有相當(dāng)豐富的設(shè)計和施工經(jīng)驗。為適應(yīng)前述地質(zhì)環(huán)境的施工，可在加泥的基礎(chǔ)上增加泡沫系統(tǒng)。按照盾構(gòu)機(jī)刀盤的轉(zhuǎn)速和盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度的計算公式，可以求出兩者差異。綜上所述，刀盤采用中間支撐方式的盾構(gòu)機(jī)在粘性土(包括粉細(xì)砂)中施工時，若處理不好，密封艙內(nèi)切削土體攪拌效果不易滿足要求，并可能會因粘附堵塞形成泥餅，造成出土不暢、阻力增大、開挖面土壓控制不穩(wěn)定。故筆者僅對中心支撐方式與中間支撐方式進(jìn)行比較。圖5可見，加泥式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)應(yīng)用的臺數(shù)最多，工程項目應(yīng)用的數(shù)量最大，適應(yīng)不同地質(zhì)條件(粘性土、砂性土、砂礫石甚至軟巖)的能力最強(qiáng)，特別是在砂礫地層(最大粒徑超過5mmm)中的應(yīng)用占絕對優(yōu)勢。加泥式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的工作原理則是向密封艙內(nèi)加入塑流化改性材料，與開挖面切削下來的土體經(jīng)過充分?jǐn)嚢?，形成具有一定塑流性和透水性低的塑流體，同時通過伺服控制盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)千斤頂速度與螺旋輸送機(jī)向外排土的速度相匹配，經(jīng)艙內(nèi)塑流體向開挖面?zhèn)鬟f設(shè)定的平衡壓力，實現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)始終在保持動態(tài)平衡的條件下連續(xù)向前推進(jìn)?，F(xiàn)代盾構(gòu)機(jī)已在自動控制、激光導(dǎo)向、液壓傳動、開挖面壓力控制、壁后同步注漿、盾尾密封、管片拼裝、計算機(jī)數(shù)據(jù)采集等方面得到很大發(fā)展。根據(jù)盾構(gòu)法施工經(jīng)驗．如果施工控制不好，確實會引起隧道前方或周邊土體產(chǎn)生較大沉降與變形，造成地面房屋開裂或嚴(yán)重干擾相鄰構(gòu)筑物。 地下構(gòu)筑物眾多北京是一個擁有一千多萬人口的特大城市，地下修建了大量的構(gòu)筑物，如上下水管道、煤氣、熱力、電力、通訊、人防工程