【文章內(nèi)容簡介】 制備一定量漿液需測量一次漿液濃度，以保證水灰比滿足設(shè)計要求。 灌漿順序和孔距質(zhì)量控制 由于 TBM 施工的特殊性，灌漿順序采用從下至上的灌漿 順序，即底孔→側(cè)孔→頂孔和頂垂孔。底孔灌漿緊跟管片安裝進行，通常距 TBM ~，孔距為一環(huán)管片寬度；側(cè)孔灌漿在 TBM 后配套末端進行，距開挖面約 300m，灌漿壓力也控制在 ~，且宜采用對稱并聯(lián)灌漿，灌漿孔距不大于三環(huán)管片寬度，相鄰兩灌漿孔間的孔為檢查孔；頂拱灌漿緊跟著側(cè)孔灌漿后進行，灌漿壓力宜控制在 ~，孔距不大于五環(huán)管片寬度，相鄰兩灌漿孔間的孔為檢查孔。施工過程中，應(yīng)嚴格控制灌漿順序和孔距，避免脫空。 閉漿標準質(zhì)量控制 底拱和側(cè)拱回填灌漿的 閉漿標準為：當相鄰底拱灌漿孔或兩側(cè)灌漿孔出現(xiàn)串漿，且出漿量較大、漿液濃度接近進漿濃度時，即可結(jié)束灌漿。頂孔和頂垂孔回填灌漿閉漿標準：在通常情況下同規(guī)隧道施工，即在規(guī)定的壓力下，灌漿孔停止吸漿，延續(xù)灌注 5min 即可結(jié)束。但當漿距離較遠，且相鄰灌漿孔和檢查孔完全被漿液充滿時，也可結(jié)束灌漿。 灌漿質(zhì)量檢查 回填灌漿質(zhì)量檢查應(yīng)在該部位灌漿結(jié)束 7 天后進行。檢查孔應(yīng)布置在脫空較大、串漿孔集中、灌漿情況異常以及圍巖地質(zhì)條件不良的部位，檢查方法包括鉆邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 11 孔取芯法和鉆孔注漿法。鉆孔取芯法可直觀檢查豆礫石灌漿層的密 實度和充盈度，并對豆礫石灌漿層的抗壓強度和滲透系數(shù)進行測試，若灌漿層充滿管片與圍巖間隙，且密實、無蜂窩，即認為合格。鉆孔注漿法即向孔內(nèi)注入水灰比 2:1的漿液，若在規(guī)定的壓力下，初始 10min 內(nèi)注入量不超過 10L，即認為合格。對檢查不合格的部位，應(yīng)重新進行灌漿和鉆孔檢查。 總之，由于 TBM 施工速度快，若出現(xiàn)開挖、襯砌質(zhì)量缺陷，則處理難度很大。所以，在施工中應(yīng)以事前控制、事中控制為主，嚴格每一施工工序，使各種隱患、缺陷消失于未然中。 2 隧道掘進機簡介 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 12 隧道掘進機，從 通常意義上來講，就是通過位于工作面的一組開挖機械或旋轉(zhuǎn)刀具切削或破碎前方介質(zhì)并由此向前推進的一種隧道開挖機械。如何正確地選擇隧道掘進機，使它達到對地質(zhì)條件、施工周期、機械成本、環(huán)境影響、安全性等一系列條件的盡量滿足，是我們面臨的一個問題。下面我將對幾款隧道掘進機做一個間單的介紹。 手掘式和網(wǎng)格擠壓式盾構(gòu)掘進機的應(yīng)用 手掘式盾構(gòu)掘進機是我國在早期隧道掘進中采用的最簡單的掘進機。手掘式盾構(gòu)，適用于含水量少、自立性好的地層，在含水豐富的軟弱地層中使用時，必須輔以氣壓。網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)是一種在手構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來 的、適應(yīng)于上海軟土地層掘進隧道的實用新技術(shù)。 手掘式盾構(gòu)掘進機 20 世紀 50 年代，阜新煤礦和北京市政所用Ф m 和Ф m 的盾構(gòu)就是開挖面敞開的手掘式盾構(gòu)，在盾構(gòu)殼體的保護下，采用人工挖土，勞動強度大，施工速度慢。 1963 年，上海隧道工程股份有限公司研制了一臺Ф 4. 2m 手掘式盾構(gòu)在浦東塘橋進行掘進試驗，盾構(gòu)總推力 19600 kN，開挖面人工挖土，并備有支護千斤頂，掘進施工輔以氣壓和降水，隧道襯砌采用鋼筋混凝土管片拼裝。隧道掘進試驗分為淺埋推進和深埋推進兩段，掘進總長度 68 m 。這是我國首次進行完整的盾構(gòu)隧道掘進試驗，試驗成果應(yīng)用于上海地鐵工程和越江隧道工程 [4]。 網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)掘進機 1965 年 6 月，上海地鐵 60 工程區(qū)間隧道采用由我國自行研制的Ф . m 網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)施工，總推力為 179。 104 kN 。隧道覆土約 12 m，掘進長度2 179。 600 m 。隧道襯砌環(huán)由 5 塊平板式鋼筋混凝土管片拼裝而成。盾構(gòu)進出洞時洞口土體采用降水法，隧道掘進施工輔以氣壓，施工加氣壓值為 ～ MPa 。盾構(gòu)推進穿越的建筑物和地下管線均未受影響 。 1967 年 7 月，地鐵試驗工程完成，這是我國首次采用盾構(gòu)掘進機施工地鐵隧道。 1967 年 3 月，上海打浦路越江公路隧道采用Ф m 網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)，掘進總長 1324 m 。盾構(gòu)總推力達 179。 104 kN。鋼筋混凝土管片采用整環(huán)澆筑，襯砌接縫防水采用環(huán)氧樹脂。盾構(gòu)穿越地面以下深度為 17 ～ 30 m 的淤泥質(zhì)粘土層和傅德明粉砂層，邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 13 在岸邊段采用降水全出土、氣壓全出土和局部擠壓方法施工，在江中段采用全氣壓、局部擠壓出土法施工。 1970 年以來，上海又用網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)在長江邊和海邊建成了 6 條Ф ～ m 的排水及引水隧道。北京、江蘇、浙江、福建等省市也用盾構(gòu)法建造了各種不同用途的小直徑隧道。 1980 年，上海重新規(guī)劃地鐵 1 號線，并在漕溪路進行試驗工程，兩條區(qū)間隧道采用刀盤式盾構(gòu)掘進，因存在技術(shù)問題后仍改為網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)。盾構(gòu)外徑 m，總推力 179。 104 kN 。鋼筋混凝土管片采用高精度鋼模澆筑，管片尺寸精度達到177。 1 mm 。襯砌環(huán)防水初為焦油聚氨酯，后又改用防水性能更好的氯丁橡膠。地鐵試驗隧道進行了施工監(jiān)測和沉降控制研究，并進行了管 片結(jié)構(gòu)試驗和多種形式管片的試用。經(jīng)試驗， 上海地鐵 1 號線最終確定隧道襯砌 6 塊，為厚 35 cm 、寬 100 cm 的平板式管片 [4]。 網(wǎng)格型水力出土盾構(gòu)掘進機 1983 年，上海建設(shè)第二條黃浦江越江公路隧道 ——— 延安東路隧道。 1476 m 圓形主隧道采用盾構(gòu)掘進施工，其中 500 m 穿越黃浦江底， 500 m 穿越市中心建筑密集區(qū)。為提高掘進速度和確保隧道沿線的構(gòu)筑物安全，上海隧道股份公司自行設(shè)計研制了Ф m 網(wǎng)格型水力出土盾構(gòu)，這是在網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)基礎(chǔ)上改進而得到的一種盾構(gòu)掘進機。網(wǎng)格上布有 30 扇可開啟和關(guān)閉的液壓閘門，具有調(diào)控開挖面進土部位、面積和進土量的作用，可輔助盾構(gòu)糾偏和控制地面沉降。網(wǎng)格上還布設(shè)了 20 只鋼弦式土壓計，可隨時監(jiān)測開挖面部位土壓值的變化，首次在盾構(gòu)掘進過程中實現(xiàn)信息化施工。開挖面高壓水沖切土體，并采用大型泥泵接要建筑物和地下管線。網(wǎng)格型水力出土盾構(gòu)具有施力輸送泥漿，自動計量裝置控制出土量，實現(xiàn)掘進、工性能好、掘進速度較快、操作方便等優(yōu)點。自出土運輸自動化。襯砌拼裝機的回旋裝置首次采用了帶制動器的大扭矩液壓馬達，起重量達 5t，運轉(zhuǎn)平衡。盾尾密封裝置吸收國外新技術(shù)，采用三道鋼絲刷，并注入自行研制的盾尾油脂 ，確保了盾尾密封。盾構(gòu)推力由尾部周圍 48 只油壓千斤頂提供 179。 105 kN 推力。采用Ф 11. 3m 網(wǎng)格型水力出土盾構(gòu)，順利穿越江中段淺覆土層和浦西 500 m 建筑密集區(qū)，保護了沿線的主 1987 年開發(fā)成功后，廣泛用于上海及江、浙沿海地區(qū)建造江底、海底的取排水隧道至今仍是一種成本低、實用性能好的盾構(gòu)機型 [4]。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 14 2． 2 土壓平衡式盾構(gòu)機的開發(fā)和應(yīng)用 20 世紀 70 年代以來，開發(fā)了具有刀盤切削的密閉式的可平衡開挖面水土術(shù)發(fā)生了一次新的飛躍。 1975 年，日本隧道業(yè)的 10 余年間，我國又陸續(xù)設(shè)計制造 了Ф ～ 興起了泥水加壓式盾構(gòu)熱， 1978 年起，土壓平衡式 m 土壓平衡式盾構(gòu)，用于取排水隧道和地鐵隧盾構(gòu)也得到廣泛的應(yīng)用。道。 1993 年，制造了一臺Ф 6. 34 m 土壓平衡式盾 2. 1 我國土壓平衡式盾構(gòu)的引進和消化吸收構(gòu)，用于南京市夾江排水隧道工程，穿越粉砂地層， 1985 年，上海芙蓉江路排水隧道工程引進日本掘進長度 1294 m 。川崎重工制造的一臺Ф m 小刀盤土壓平衡式 。 土壓平衡式盾構(gòu)在地鐵隧道工程中的應(yīng)用 1990 年，國務(wù)院批準上海地鐵 1 號線開工 建削土砂經(jīng)螺旋輸送機運至土箱。壓力艙內(nèi)設(shè)有土壓設(shè)，圓形隧道選用 7 臺Ф m 土壓平衡式盾構(gòu)推計，可設(shè)定平衡土壓力值，保持開挖面土壓平衡，以進。第一臺Ф 6. 34 m 土壓平衡式盾構(gòu)于 1991 年 6 月。它減小對周圍土體的擠壓影響。芙蓉江路排水隧道掘月始發(fā)推進， 7 臺盾構(gòu)掘進總長度 17. 374 km， 1993 進長度 1450 m，這是我國首次引進簡易式土壓盾構(gòu)年 2 月全線貫通，掘進施工期僅 20 個月，每臺盾構(gòu)用于隧道工程，其施工性能和掘進速度均優(yōu)于以往的月掘進長度達 200 ～ 250 m 。掘進施 工穿越上海的網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)。市區(qū)建筑群、道路、地下管線等，地面沉降控制在 1987 年，我國在消化吸收國外土壓平衡盾構(gòu)機 +1 ～ 3cm 。Ф m 土壓平衡式盾構(gòu)見圖 5。理和設(shè)計制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制了國內(nèi)首臺 1995 年上海地鐵 2 號線 24 km 區(qū)間隧道開始Ф 4. 3m 加泥式土壓平衡盾構(gòu)掘進機，見圖 4。掘進施工，地鐵 1 號線工程所用的 7 臺Ф m 土Ф m 土壓平衡盾構(gòu)全部采用國產(chǎn)部件，由壓平衡式盾構(gòu)經(jīng)維修以后，繼續(xù)用于 2 號線區(qū)間隧上海船廠制造，用于上海市南站過江電纜隧 道。隧道掘進，同時又從法國 FMT 公司和上海的聯(lián)合體購道總長度 534 m，在黃浦江底掘進，隧道埋深 21 ～ 置兩臺土壓盾構(gòu)，加上上海隧道股份公司制造的一 30 m，穿越土層主要為砂質(zhì)粉土隧道掘進順利解臺土壓盾構(gòu)，共計 10 臺土壓平衡式盾構(gòu)用于隧道施決了高水壓情況下的密封和砂性土加泥塑流技術(shù)難工。施工性能技術(shù)指標達到 80 年代國際先進水平。 1996 年，廣州地鐵 1 號線工程中有 8. 825 km 區(qū)間隧道選用 3 臺Ф 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 15 m 盾構(gòu)機施工，由日本青木建設(shè)承擔隧道掘進施工，采用日本川崎重工制造的一臺土壓平衡 式盾構(gòu)和兩臺泥水加壓平衡壓盾構(gòu)。其中烈士陵園 — 農(nóng)講所 — 公園前使用一臺可切削風(fēng)化巖的土壓平衡式盾構(gòu)掘進了 2970 m，穿越地層為少量粉質(zhì)粘土和風(fēng)化巖。該復(fù)合型土壓平衡式盾構(gòu)刀盤上設(shè)置兩種刀具，切割粘土的割刀和磨巖石的滾刀。刀盤邊緣裝有 10 cm 超挖刀。盾構(gòu)機頭為鉸接型，盾構(gòu)機設(shè)有中折裝置，由兩節(jié)組成，機身長 m，便于轉(zhuǎn)彎糾偏，左右糾轉(zhuǎn) 1. 5o，上下糾轉(zhuǎn) 0. 5o 。 2021 年，廣州地鐵 2 號線工程海珠廣場至江南新村 3423 m 區(qū)間隧道選用兩臺Ф m 復(fù)合型土壓盾構(gòu)掘進施工。地鐵隧道要 從珠江底穿越，埋深 16～ 28 m，掘進地層主要為全風(fēng)化巖、強風(fēng)化巖和中風(fēng)化巖。 2021 年，北京地鐵 5 號線工程進行區(qū)間隧道盾構(gòu)掘進試驗工程，與國外廠商 談引進一臺土壓平衡盾構(gòu)掘進機。南京地鐵 1 號線已開工建設(shè)，規(guī)劃中的區(qū)間隧道也選用土壓平衡式盾構(gòu)掘進機。泥水加壓式盾構(gòu)的引進和開發(fā)應(yīng)用泥水加壓式盾構(gòu)是上世紀 70 年代英國最早開發(fā)和應(yīng)用的， 1975 年起在日本得到廣泛的應(yīng)用。 1994 年，日本東京灣橫斷道路隧道工程采用了 8 臺世界最大直徑 m 泥水加壓式盾構(gòu)掘進 km 海底隧道，這是 世界最先進、自動化程度最高的盾構(gòu)掘進機。 1994 年，上海延安東路隧道南線 1300 m 圓形主隧道施工的Ф m 泥水加壓式盾構(gòu)具有自動化程度高、盾構(gòu)掘進對周圍地層影響小的優(yōu)點。盾構(gòu)穿越廠房、防汛墻、地下人行道、高層建筑十分安全，沉降量小于 2 cm 。掘進速度一般為 6m178。 d 1 最高達 12 m178。 d 1 。泥水加壓式盾構(gòu)設(shè)有掘進管理、泥水輸送、泥水分離和同步注漿系統(tǒng)。掘進管理和姿態(tài)自動計測系統(tǒng)能及時反映盾構(gòu)開挖面水壓、送泥流量、排泥流量、送泥密度、排泥密度、千斤頂頂力和行程、刀盤扭矩、盾構(gòu)姿態(tài)、 注漿量和壓力等參數(shù)，便于準確設(shè)定和調(diào)整各類參數(shù)。廣州地鐵 1 號線工程于 1996 年引進兩臺Ф 6. 14 m 泥水加壓式盾構(gòu)，掘進 5852 m 。 由于泥水加壓式盾構(gòu)需要在地面設(shè)置一套龐大的泥水處理裝置，且施工成本高 于土壓盾構(gòu)，因而在我國的應(yīng)用比較少 [4]。 2． 3 其它形式掘進技術(shù)的研究和應(yīng)用 在工程實踐中，還應(yīng)用了其他形式掘進機技術(shù)的掘進機。下面我將對另外幾款掘進機及我國隧道掘進機發(fā)展的內(nèi)容和展望做簡單的介紹。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 16 頂管掘進機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 當隧道和管道的直徑小于 3m 時，用拼裝式管片作 隧道襯砌由于作業(yè)面小而較困難，一般采用預(yù)制管節(jié)作隧道襯砌，將盾構(gòu)推進系統(tǒng)放置在管段后頂進，而盾構(gòu)機頭放在管節(jié)前端掘進，稱之為頂管施工法。我國的頂管施工早在 50 年代就用于城市下水道工程，當時頂管機頭為手掘式。至今，在我國許多城市還較多地使用手掘式頂管掘進機進行管道頂進。 20 世紀 80 年代初，上海地區(qū)開始應(yīng)用網(wǎng)格擠壓水力出土式頂管機。 1985 年，上海從日本伊勢機株式會社引進一臺Ф 800 mm 泥水機械平衡頂管機，這是一臺遙控操作的全自動化掘進頂管機，具有刀盤切削、機械平衡、泥水輸送功能，掘進速度快，對 環(huán)境影響小。 1988 年，上海市政工程研究所在消化吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制的一臺Ф 1200 mm 泥水機械平衡遙控頂管機取得成功，以后又陸續(xù)設(shè)計制造了Ф 1500 ～ 2400 mm 的泥水機械平衡式頂管機。 20 世紀 90 年代，是國內(nèi)頂管掘進機技術(shù)大發(fā)展的 10 年，我國已能設(shè)計制造直徑 1000 ～ 3600 mm 的各種機型的頂管掘進機，包括網(wǎng)格水力出土型、反鏟型、刀盤式土壓平衡型、泥水機械平衡型。 異形盾構(gòu)機的研究和應(yīng)用