盾構(gòu)法隧道技術(shù)(編輯修改稿)
2024-12-04 05:43 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 并通過土艙下部的螺旋輸送機(jī)把土砂送至盾構(gòu)機(jī)后部，見圖 1 所示。通過調(diào)整刀盤轉(zhuǎn)速、推進(jìn)速度、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)整切 削土量和出土量并保持土艙壓力，使之與開挖面水土壓力保持平衡。 圖 1 土壓平衡原理圖 土壓平衡盾構(gòu)適用于各種粘性地層、砂性地層、砂礫土層。對于風(fēng)化巖地層、軟土與軟巖的混合地層，可采用復(fù)合型的土壓平衡盾構(gòu)。在砂性、砂礫、軟巖地層采用土壓盾構(gòu)掘進(jìn)施工，應(yīng)在土艙、螺旋機(jī)內(nèi)以及刀盤上注入潤滑泥漿或泡沫，以改良土砂的塑流性能。 我國土壓盾構(gòu)的引進(jìn)和消化吸收 1985 年，上海芙蓉江路排水隧道工程引進(jìn)日本川崎重工制造的一臺 Φ 小刀盤土壓盾構(gòu)，盾構(gòu)前端設(shè)有 3 只小刀盤切削開挖面土體，切削土砂經(jīng)螺旋輸送機(jī)運(yùn) 至土箱。開挖面土壓平衡，以減小對周圍土體的抗壓影響。芙蓉江路排水隧道掘進(jìn)長度 1450m，這是我國引進(jìn)的首臺簡易式土壓盾構(gòu)用于隧道工程，其施工性能和掘進(jìn)速度均優(yōu)于以往的網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)。 1987 年，上海隧道工程公司在消化吸收國外土壓平衡盾構(gòu)機(jī)理和設(shè)計(jì)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制了國內(nèi)首臺 Φ 加泥式土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，見圖 2。盾構(gòu)的主要技術(shù)指標(biāo)見表 1。 表 1 Φ 土壓平衡盾構(gòu)主要工作參數(shù) 盾構(gòu)本體 外徑 4350mm 盾尾內(nèi)徑 4240mm 盾構(gòu)長度 6900mm 最大推力 24000kN 推進(jìn)速度 2cm/min 切削刀盤 扭矩 1700kNm 轉(zhuǎn)速 01r/min 螺旋輸送機(jī) 扭矩 排土量 73m3/h 拼裝機(jī) 回轉(zhuǎn)速度 01r/min 回轉(zhuǎn)角度 177。 185176。 提升重量 3t 提升行程 650mm 平移行程 1100mm Φ 土壓平衡盾構(gòu)用于市南站過江電纜隧道。隧道總長度 534m，在黃浦江底掘進(jìn)，隧道埋深 21m～ 30m，穿越土層主要為砂質(zhì)粉土。隧道掘進(jìn)順利解決了高水壓情況下的密封和砂性土的加泥塑流技術(shù)難題，該臺盾構(gòu)還用于福 州路過江電纜隧道、上海污水治理 1 期工程等多項(xiàng)工程，掘進(jìn)總長度達(dá) 4km。 1990 年以后，上海隧道工程公司又自行陸續(xù)設(shè)計(jì)制造了 10 余臺Φ ～Φ 土壓平衡盾構(gòu)，用于取排水隧道和地鐵隧道工程。 1993 年制造 1 臺Φ 土壓盾構(gòu)，用于南京市夾江排水 11 隧道工程，穿越粉砂地層，掘進(jìn)長度 1294m。 上海地鐵工程Φ 土壓盾構(gòu)掘進(jìn)施工 1990 年，上海地鐵一號線開工建設(shè)，雙線區(qū)間隧道選用土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)，經(jīng)國際招標(biāo)， 7臺Φ 土壓盾構(gòu)由法國 FCB 公司、上海市 隧道工程公司、上海市隧道工程設(shè)計(jì)院、上海滬東造船廠聯(lián)合體中標(biāo)，利用法國混合貸款 億法郎。第 1 臺Φ 土壓盾構(gòu)于 1991 年 6 月始發(fā)推進(jìn)， 7 臺盾構(gòu)掘進(jìn)總長度 ， 1993年 2 月全線貫通，掘進(jìn)施工期僅 20 個月，每臺盾構(gòu)的月掘進(jìn)長度達(dá) 200～ 250m。掘進(jìn)施工穿越市區(qū)建筑群、道路、地下管線等，地面沉降控制達(dá)＋1cm～－ 3cm。Φ 土壓平衡盾構(gòu)見圖 3 所示，其主要技術(shù)性能見表 2。 1995 年上海地鐵二號線 區(qū)間隧道開始掘進(jìn)施工，地鐵一號線工程所用的 7 臺 Φ 土壓盾構(gòu)經(jīng)維修 以后，繼續(xù)用于二號線區(qū)間隧道掘進(jìn)，同時又從法國 FMT 公司和上海的聯(lián)合體購置 2 臺土壓盾構(gòu)，上海隧道工程股份有限公司制造 1 臺土壓盾構(gòu)，共計(jì) 10 臺土壓盾構(gòu)用于隧道施工。 于 2020 年開工興建的上海地鐵明珠線二期工程區(qū)間隧道仍使用這 10 臺Φ 土壓平衡盾構(gòu)施工。 2020 年，向日本三菱重工購置 4 臺Φ 土壓平衡盾構(gòu)，共計(jì) 14 臺盾構(gòu)掘進(jìn)施工。 廣州地鐵工程Φ 復(fù)合型土壓盾構(gòu)掘進(jìn)施工 1996 年，廣州地鐵一號線工程中有 區(qū)間隧道采用 3 臺Φ 盾構(gòu)掘進(jìn)施工，其中1 臺為復(fù)合型土 壓平衡盾構(gòu)， 2 臺為泥水加壓盾構(gòu)，均為日本川崎重工制造，由青木建設(shè)承包施工。烈士陵園站→農(nóng)講所站→公園前站 2970m 區(qū)間隧道采用復(fù)合型土壓盾構(gòu)，其刀盤上設(shè)置了兩種刀具，切削粘土的割刀和切削風(fēng)化巖石的盤形滾刀。刀盤邊緣還將有 10cm 的超挖刀。盾構(gòu)為鉸接型，由前后兩節(jié)組成，機(jī)身長 ，便于轉(zhuǎn)彎糾偏，左右可糾轉(zhuǎn) 176。，上下可糾轉(zhuǎn) 176。盾構(gòu)最大推力為 32340kN，刀盤扭矩 3430kN/m。廣州地鐵首次采用盾構(gòu)施工，也是我國在風(fēng)化巖地層中首次使用盾構(gòu)，隧道的掘進(jìn)速度、工程質(zhì)量、施工安全均優(yōu)于采用鉆爆礦山法施 工的地鐵隧道。 2020 年，廣州地鐵二號線工程海珠廣場站至江南新村站 3423m 區(qū)間隧道選用 2 臺由上海隧道工程公司改制的Φ 復(fù)合型土壓盾構(gòu)掘進(jìn)施工。盾構(gòu)從珠江底穿越，埋深 16～ 28m，掘進(jìn)地層為含水豐富的弱風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖和中風(fēng)化巖。為解決因刀盤面板的粘結(jié)引起的進(jìn)土不暢、推進(jìn)速度慢、刀盤扭矩大的問題，在刀盤上加裝了先行刀。 2020 年，廣州地鐵工程購置 4 臺Φ 德國海瑞克公司制造的復(fù)合型土壓盾構(gòu)，掘進(jìn)速度 8m/d，最快達(dá) 20m/d。 其它城市地鐵的土壓盾構(gòu)應(yīng)用情況 北京地鐵五號線于 2020年引進(jìn) 1臺Φ ，用于試驗(yàn)段工程，其穿越土層為粘土、砂土、含礫砂土。為解決土砂的塑流，在土艙內(nèi)添加泡沫劑，掘進(jìn)速度已達(dá)8m/d。
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