【文章內(nèi)容簡介】 為了減少盾構(gòu)施工對地層的擾動，可先借助千斤頂驅(qū)動盾構(gòu)使其切口貫入土層，然后在切口內(nèi)進(jìn)行土體開挖與運(yùn)輸。　　　手掘式及半機(jī)械式盾構(gòu)均為半敞開式開挖，這種方法適于地地質(zhì)條件較好，開挖面在掘進(jìn)中能維持穩(wěn)定或在有輔助措施是能維持穩(wěn)定的情況，其開挖一般是從頂部開始逐層向下挖掘。若土層較差，還可借用千斤頂加撐板對開挖面進(jìn)行臨時支撐。采用敞開式開挖，處理孤立障礙物、糾偏、超挖均為其它方式容易。為盡量減少對地層的擾動，要適當(dāng)控制超挖量與暴露時間?！　　　≈概c盾構(gòu)直徑相仿的全斷面旋轉(zhuǎn)切削刀盤開挖方式。根據(jù)地質(zhì)條件的好壞，大刀盤可分為刀架間無封板及有封板兩種。刀架間無封板適用于土質(zhì)較好的條件。大刀盤開挖方式，在彎道施工或糾偏是不如敞開式開挖便于超挖。此外，清除障礙物也不如敞開式開挖。使用大刀盤的盾構(gòu)，機(jī)械構(gòu)造復(fù)雜，消耗動力較大。目前國內(nèi)外較先進(jìn)的泥水加壓盾構(gòu)、土壓平衡盾構(gòu)，均采用這種開挖方式?！　　　〔捎镁W(wǎng)格式開挖，開挖面由網(wǎng)格梁與格板分成許多格子。開挖面的支撐作用是由土的粘聚力和網(wǎng)格厚度范圍內(nèi)的阻力而產(chǎn)生的。當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)是，土體就從格子里擠出來。根據(jù)土的性質(zhì)，調(diào)節(jié)網(wǎng)格的開孔面積。采用網(wǎng)格式開挖時，在所有千斤頂縮回后，會產(chǎn)生較大的盾構(gòu)后退現(xiàn)象，導(dǎo)致地表沉降，因此，在施工務(wù)必采取有效措施，防止盾構(gòu)后退?！　　　∪珨D壓式和局部擠壓式開挖，由于不出土或只部分出土，對地層有較大的擾動，在施工軸線時，應(yīng)盡量避開地面建筑物。局部擠壓時施工時，要精心控制出土量，以減少和控制地表變形。全擠壓式施工時，盾構(gòu)把四周一定范圍內(nèi)的土體擠密實(shí)。1．5．3 盾構(gòu)機(jī)的發(fā)展歷史盾構(gòu)機(jī)問世至今已有近180年的歷史，其始于英國，發(fā)展于日本、德國。近30年來，通過對土壓平衡式、泥水式盾構(gòu)機(jī)中的關(guān)鍵技術(shù)，如盾構(gòu)機(jī)的有效密封，確保開挖面的穩(wěn)定、控制地表隆起及塌陷在規(guī)定范圍之內(nèi)，刀具的使用壽命以及在密封條件下的刀具更換，對一些惡劣地質(zhì)如高水壓條件的處理技術(shù)等方面的探索和研究解決，使盾構(gòu)機(jī)有了很快的發(fā)展。國外主要生產(chǎn)廠家有日本三菱重工人川崎重工、日立造船、德國海倫克內(nèi)希特(HerrenknechtAG)公司等。盾構(gòu)機(jī)尤其是土壓平衡式和泥水式盾構(gòu)機(jī)在日本由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及實(shí)際工程的需要發(fā)展很快。德國的盾構(gòu)機(jī)技術(shù)也有獨(dú)到之處，尤其是在地下施工過程中，從而提高盾構(gòu)機(jī)的一次掘進(jìn)長度。德國還開發(fā)了在密封條件下，從大直徑刀盤內(nèi)側(cè)常壓空間內(nèi)更換被磨損的刀具。1．6盾構(gòu)選型的重要性盾構(gòu)是進(jìn)行土體開挖、正面支護(hù)和隧道襯砌結(jié)構(gòu)安裝的施工機(jī)具，盾構(gòu)的類型由支護(hù)、挖土、排土的方式來區(qū)別。用什么技術(shù)來支護(hù)盾構(gòu)正面土體，保證土體不流失、坍塌，用什么技術(shù)挖土，挖下的土體用什么方法運(yùn)至地面，這些都與盾構(gòu)施工所經(jīng)過的地層土體性能、特征有關(guān)，根據(jù)土體對盾構(gòu)推進(jìn)施工的影響及盾構(gòu)施工時將對土體產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，選擇適應(yīng)工程全過程施工的盾構(gòu)技術(shù)十分重要。盾構(gòu)在施工中，既要保證盾構(gòu)正面的土體不流失、不坍塌，又要把切削下來的土方順利的送至地面，并保護(hù)施工人員在盾構(gòu)內(nèi)安全制造隧道，所以，就必須對工程線路的土質(zhì)作充分的了解，否則就不能保證工程的順利進(jìn)展。如在肇嘉浜路排水工程中，就因?yàn)閷θ€路的土質(zhì)了解不透，在施工中，支護(hù)正面地層土體采取的措施缺乏針對性，使施工進(jìn)展不順利；又如廣州地鐵工程，先采用滾刀切削土體，發(fā)現(xiàn)滾刀被粘土包裹，根本無法把土切削下來，因?yàn)橥翆拥腞值較大，但卻是粘性的（粘性土處于半固態(tài)的情況下R值很大，當(dāng)遇洪水時，土性就發(fā)生變化），增加了刀盤的扭矩，并使正面溫度升高，給施工帶來極大困難，經(jīng)改換了刀具后，才使施工順利進(jìn)行；再如污水處理過程中，由于刀盤的進(jìn)土孔構(gòu)造不適應(yīng)土的特性，切下來的土不能暢通進(jìn)入土倉，出現(xiàn)刀盤正面將土體碾磨成泥餅的現(xiàn)象，使推力急劇增大，正面擠壓擾動破壞地層，中斷了施工，在調(diào)整了進(jìn)土孔的構(gòu)造后，才繼續(xù)施工。從以上三個工程實(shí)例可以看出，違背了“支護(hù)、挖土、排土3項(xiàng)技術(shù)措施必須適應(yīng)工程所處地層的土質(zhì)”選型原則，將給施工帶來極大的麻煩。第二章圓形土壓平衡式盾構(gòu)隧道工程施工2．1 圓形土壓平衡式盾構(gòu)的構(gòu)成及原理2．1．1 圓形土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的主要構(gòu)成圓形土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的主要由以下部分構(gòu)成：盾構(gòu)殼體、刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)、螺旋輸送機(jī)、管片拼裝機(jī)、推進(jìn)系統(tǒng)、集中潤滑系統(tǒng)、盾尾密封系統(tǒng)、同步注漿系統(tǒng)、加泥系統(tǒng)、皮帶輸送機(jī)、人行閘、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及其其他后配套車架輔助系統(tǒng)等。土壓平衡式盾構(gòu)（EPBS）開挖面裝有全斷面切削刀盤，在切口環(huán)與支撐環(huán)間設(shè)有密封隔板，使前面切口環(huán)部分形成密封隔艙，同時在盾構(gòu)下部或中心設(shè)有長筒形螺旋輸送機(jī)的進(jìn)土口，排土口設(shè)在密封隔艙外，而在支撐環(huán)上安裝有推進(jìn)千斤頂，盾尾裝有管片拼裝機(jī)和密封系統(tǒng)。 上海隧道工程股份有限公司圓形盾構(gòu)機(jī) 盾構(gòu)機(jī)主要構(gòu)成 2．1．2圓形土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的工作原理圓形土壓平衡式盾構(gòu)主要是利用全斷面切削刀盤上的刀具，在刀盤扭矩和千斤頂推力的作用下，對正面土體進(jìn)行切削。切削下來的土體經(jīng)刀盤開口進(jìn)入刀盤后面的密封隔艙，必要時通過配備的加泥（泡沫）系統(tǒng)對艙內(nèi)土體進(jìn)行改良，使其具有良好的塑流性和較少的粘結(jié)力，再通過可控轉(zhuǎn)速的螺旋輸送機(jī)和后續(xù)皮帶輸送機(jī)連續(xù)地進(jìn)行棄土。為了減少盾構(gòu)掘進(jìn)對地層的擾動，保證盾構(gòu)開挖面的穩(wěn)定，必須高度關(guān)注各施工參數(shù)的關(guān)聯(lián)性，嚴(yán)格控制掘削量與出土量的平衡，其通用的控制方法有以下3種:1) 調(diào)整螺旋輸送機(jī)出土速度首先通過理論計算和經(jīng)驗(yàn)修正，設(shè)定基本的平衡土壓力；再根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的技術(shù)參數(shù)和地質(zhì)條件，設(shè)定正常的掘進(jìn)速度和刀盤轉(zhuǎn)速，形成盾構(gòu)掘削量的基本參數(shù)；然后按螺旋輸送機(jī)的參數(shù)決定排土效率，以得到每一環(huán)襯砌的出土量及出土速度；最后通過調(diào)節(jié)螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)速，使出土量與盾構(gòu)掘削量匹配，維持平衡土壓力，達(dá)到穩(wěn)定開挖面的目的。2）調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)速度根據(jù)理論設(shè)定的開挖面平衡土壓力和螺旋輸送機(jī)的技術(shù)參數(shù)，形成每一環(huán)襯砌出土量的初始施工參數(shù)；然后通過盾構(gòu)推進(jìn)速度參數(shù)的控制，使盾構(gòu)掘削量和出土量有機(jī)地匹配，保證土艙內(nèi)土體具有適當(dāng)壓力，并與開挖面水土壓力保持動態(tài)平衡，以減少盾構(gòu)掘進(jìn)對地層的擾動，從而達(dá)到控制地面隆沉的目的。3）同時控制螺旋機(jī)出土速度和盾構(gòu)掘進(jìn)速度根據(jù)理論計算，設(shè)定設(shè)定初始的螺旋機(jī)出土速度和盾構(gòu)掘進(jìn)速度，在盾構(gòu)施工過程中，由盾構(gòu)司機(jī)同時對上述2個參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，滿足開挖面水土壓力平衡。但是，通過控制螺旋輸送機(jī)排土閘門的開口度和螺旋輸送機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來控制土壓平衡比較簡單，也是最為實(shí)用的。2．1．3 圓形土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的施工工藝流程2．2 施工組織設(shè)計編制2．2．1 施工組織設(shè)計編制的目的和要求為了滿足工程施工要求，對工程項(xiàng)目施工和生產(chǎn)過程進(jìn)行組織設(shè)計。施工組織設(shè)計中的詳細(xì)程序和格式等，應(yīng)與業(yè)主的要求、施工單位總部的作業(yè)指導(dǎo)書和項(xiàng)目活動的復(fù)雜程度相適應(yīng)。盡可能簡明，符合規(guī)定要求。2．2．2 施工組織設(shè)計的編制依據(jù)圓形土壓平衡式盾構(gòu)隧道施工組織設(shè)計的編制依據(jù)如下：1) 業(yè)主的各類要求：質(zhì)量、安全、進(jìn)度、文明施工等等；2) 施工區(qū)域周圍實(shí)際環(huán)境情況；3) 工程的設(shè)計及相關(guān)要求；4) 相關(guān)的法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)施工組織設(shè)計應(yīng)對項(xiàng)目施工前期準(zhǔn)備及施工工程中可能對周圍環(huán)境造成的影響提出可行的控制措施，并落實(shí)在實(shí)際施工管理中。2．2．3 施工組織設(shè)計編制的主要內(nèi)容1）工程概況和特點(diǎn)；2）工程地質(zhì)條件和周邊環(huán)境條件；3）工程總體施工部署和進(jìn)度計劃安排；4）施工現(xiàn)場總平面布置；5）只要的施工方法和技術(shù)措施；6）主要的資源安排：工程用料數(shù)量及使用計劃、施工機(jī)械及使用計劃、勞動力組織及使用計劃；7）質(zhì)量、安全、環(huán)境保證體系及文明施工管理措施；8）項(xiàng)目降低成本、節(jié)約措施；9）工程風(fēng)險分析及相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。2．2．4施工組織設(shè)計的改進(jìn)項(xiàng)目的施工組織設(shè)計經(jīng)上級主管部門批準(zhǔn)后，需嚴(yán)格落實(shí)到工程開展的每一道工序中。在實(shí)施過程中，發(fā)現(xiàn)施工組織與實(shí)際有較大矛盾，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行施工組織的改進(jìn)工作，并及時上報上級部門批準(zhǔn)和備案。2．3 隧道施工工序及質(zhì)量控制結(jié)合上海軌道交通楊浦線（M8線）期工程曲阜路站～人民廣場站區(qū)間盾構(gòu)推進(jìn)施工實(shí)際情況，對盾構(gòu)法隧道施工工序及質(zhì)量控制作詳細(xì)介紹。2．3. 1盾構(gòu)推進(jìn)的前期準(zhǔn)備工作2．3．盾構(gòu)基座為鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制成榀，盾構(gòu)基座位置按洞口實(shí)際中心位置和設(shè)計軸線準(zhǔn)確放樣，基座安裝時按照測量放樣的基線，吊入井下就位焊接。2．3． 負(fù)環(huán)管片拼裝，盾構(gòu)后座由十環(huán)負(fù)環(huán)管片拼裝而成，考慮到盾構(gòu)車架的轉(zhuǎn)接及長軌道的吊運(yùn)需要，其中設(shè)開口環(huán)8環(huán)、閉口環(huán)2環(huán)。第1環(huán)負(fù)環(huán)管片的環(huán)面必須符合軸線高程和平面放樣的位置，校正到垂直于設(shè)計軸線的位置，第1環(huán)負(fù)環(huán)管片的拼裝質(zhì)量是控制管片拼裝質(zhì)量的第一步。2．3．1．4洞門的密封裝置安裝由于工作井洞圈直徑與盾構(gòu)外徑存有一定的間隙，為了防止盾構(gòu)出洞時及施工期間土體從該間隙中流失，在洞圈周圍安裝由橡膠簾布帶、圈板等組成的密封裝置，并設(shè)置注漿孔，作為盾構(gòu)出洞洞口出現(xiàn)有滲漏現(xiàn)象的堵漏的輔助措施。2．3．為了確保盾構(gòu)出洞施工的安全和更好地保護(hù)附近建筑物、行車軌道基礎(chǔ)和施工場地，盾構(gòu)出洞口土體采用深層攪拌樁或旋噴樁等方法進(jìn)行地基加固。待加固強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，盾構(gòu)才能進(jìn)行出洞施工，否則應(yīng)采取補(bǔ)加固措施。2．3．2 盾構(gòu)出洞2．3．在各項(xiàng)推進(jìn)施工準(zhǔn)備工作完成和各種施工材料具備的條件下，盾構(gòu)方可進(jìn)行出洞施工；2．3．盾構(gòu)向洞口靠攏，為避免刀盤上的刀頭損壞洞口密封裝置，在刀頭和洞口密封裝置上涂抹黃油以減少摩擦力，通過螺旋機(jī)反轉(zhuǎn)的方式向盾構(gòu)土倉內(nèi)填