【文章內容簡介】 為了減少盾構施工對地層的擾動，可先借助千斤頂驅動盾構使其切口貫入土層，然后在切口內進行土體開挖與運輸?！　　∈志蚴郊鞍霗C械式盾構均為半敞開式開挖，這種方法適于地地質條件較好，開挖面在掘進中能維持穩(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，要適當控制超挖量與暴露時間?！　　　≈概c盾構直徑相仿的全斷面旋轉切削刀盤開挖方式。根據(jù)地質條件的好壞，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，機械構造復雜，消耗動力較大。目前國內外較先進的泥水加壓盾構、土壓平衡盾構，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)格厚度范圍內的阻力而產生的。當盾構推進是，土體就從格子里擠出來。根據(jù)土的性質，調節(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，會產生較大的盾構后退現(xiàn)象，導致地表沉降，因此，在施工務必采取有效措施，防止盾構后退?！　　　∪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，盾構把四周一定范圍內的土體擠密實。1．5．3 盾構機的發(fā)展歷史盾構機問世至今已有近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、泥水式盾構機中的關鍵技術，如盾構機的有效密封，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，刀具的使用壽命以及在密封條件下的刀具更換，對一些惡劣地質如高水壓條件的處理技術等方面的探索和研究解決，使盾構機有了很快的發(fā)展。國外主要生產廠家有日本三菱重工人川崎重工、日立造船、德國海倫克內希特(HerrenknechtAG)公司等。盾構機尤其是土壓平衡式和泥水式盾構機在日本由于經濟的快速發(fā)展及實際工程的需要發(fā)展很快。德國的盾構機技術也有獨到之處，尤其是在地下施工過程中，從而提高盾構機的一次掘進長度。德國還開發(fā)了在密封條件下，從大直徑刀盤內側常壓空間內更換被磨損的刀具。1．6盾構選型的重要性盾構是進行土體開挖、正面支護和隧道襯砌結構安裝的施工機具，盾構的類型由支護、挖土、排土的方式來區(qū)別。用什么技術來支護盾構正面土體，保證土體不流失、坍塌，用什么技術挖土，挖下的土體用什么方法運至地面，這些都與盾構施工所經過的地層土體性能、特征有關，根據(jù)土體對盾構推進施工的影響及盾構施工時將對土體產生的影響進行分析，選擇適應工程全過程施工的盾構技術十分重要。盾構在施工中，既要保證盾構正面的土體不流失、不坍塌，又要把切削下來的土方順利的送至地面，并保護施工人員在盾構內安全制造隧道，所以，就必須對工程線路的土質作充分的了解，否則就不能保證工程的順利進展。如在肇嘉浜路排水工程中，就因為對全線路的土質了解不透，在施工中，支護正面地層土體采取的措施缺乏針對性，使施工進展不順利；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，因為土層的R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，經改換了刀具后，才使施工順利進行；再如污水處理過程中，由于刀盤的進土孔構造不適應土的特性，切下來的土不能暢通進入土倉，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，在調整了進土孔的構造后，才繼續(xù)施工。從以上三個工程實例可以看出，違背了“支護、挖土、排土3項技術措施必須適應工程所處地層的土質”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隧道工程施工2．1 圓形土壓平衡式盾構的構成及原理2．1．1 圓形土壓平衡式盾構機的主要構成圓形土壓平衡式盾構機的主要由以下部分構成：盾構殼體、刀盤及驅動系統(tǒng)、螺旋輸送機、管片拼裝機、推進系統(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、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（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，同時在盾構下部或中心設有長筒形螺旋輸送機的進土口，排土口設在密封隔艙外，而在支撐環(huán)上安裝有推進千斤頂，盾尾裝有管片拼裝機和密封系統(tǒng)。 上海隧道工程股份有限公司圓形盾構機 盾構機主要構成 2．1．2圓形土壓平衡式盾構機的工作原理圓形土壓平衡式盾構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，對正面土體進行切削。切削下來的土體經刀盤開口進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)對艙內土體進行改良，使其具有良好的塑流性和較少的粘結力，再通過可控轉速的螺旋輸送機和后續(xù)皮帶輸送機連續(xù)地進行棄土。為了減少盾構掘進對地層的擾動，保證盾構開挖面的穩(wěn)定，必須高度關注各施工參數(shù)的關聯(lián)性，嚴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) 調整螺旋輸送機出土速度首先通過理論計算和經驗修正，設定基本的平衡土壓力；再根據(jù)盾構機的技術參數(shù)和地質條件，設定正常的掘進速度和刀盤轉速，形成盾構掘削量的基本參數(shù)；然后按螺旋輸送機的參數(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；最后通過調節(jié)螺旋機的轉速，使出土量與盾構掘削量匹配，維持平衡土壓力，達到穩(wěn)定開挖面的目的。2）調整盾構掘進速度根據(jù)理論設定的開挖面平衡土壓力和螺旋輸送機的技術參數(shù)，形成每一環(huán)襯砌出土量的初始施工參數(shù)；然后通過盾構推進速度參數(shù)的控制，使盾構掘削量和出土量有機地匹配，保證土艙內土體具有適當壓力，并與開挖面水土壓力保持動態(tài)平衡，以減少盾構掘進對地層的擾動，從而達到控制地面隆沉的目的。3）同時控制螺旋機出土速度和盾構掘進速度根據(jù)理論計算，設定設定初始的螺旋機出土速度和盾構掘進速度，在盾構施工過程中，由盾構司機同時對上述2個參數(shù)進行調整，滿足開挖面水土壓力平衡。但是，通過控制螺旋輸送機排土閘門的開口度和螺旋輸送機的旋轉速度來控制土壓平衡比較簡單，也是最為實用的。2．1．3 圓形土壓平衡式盾構機的施工工藝流程2．2 施工組織設計編制2．2．1 施工組織設計編制的目的和要求為了滿足工程施工要求，對工程項目施工和生產過程進行組織設計。施工組織設計中的詳細程序和格式等，應與業(yè)主的要求、施工單位總部的作業(yè)指導書和項目活動的復雜程度相適應。盡可能簡明，符合規(guī)定要求。2．2．2 施工組織設計的編制依據(jù)圓形土壓平衡式盾構隧道施工組織設計的編制依據(jù)如下：1) 業(yè)主的各類要求：質量、安全、進度、文明施工等等；2) 施工區(qū)域周圍實際環(huán)境情況；3) 工程的設計及相關要求；4) 相關的法律法規(guī)及標準施工組織設計應對項目施工前期準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，并落實在實際施工管理中。2．2．3 施工組織設計編制的主要內容1）工程概況和特點；2）工程地質條件和周邊環(huán)境條件；3）工程總體施工部署和進度計劃安排；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、施工機械及使用計劃、勞動力組織及使用計劃；7）質量、安全、環(huán)境保證體系及文明施工管理措施；8）項目降低成本、節(jié)約措施；9）工程風險分析及相應的應急預案。2．2．4施工組織設計的改進項目的施工組織設計經上級主管部門批準后，需嚴格落實到工程開展的每一道工序中。在實施過程中，發(fā)現(xiàn)施工組織與實際有較大矛盾，項目技術負責人應根據(jù)實際情況進行施工組織的改進工作，并及時上報上級部門批準和備案。2．3 隧道施工工序及質量控制結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)間盾構推進施工實際情況，對盾構法隧道施工工序及質量控制作詳細介紹。2．3. 1盾構推進的前期準備工作2．3．盾構基座為鋼結構預制成榀，盾構基座位置按洞口實際中心位置和設計軸線準確放樣，基座安裝時按照測量放樣的基線，吊入井下就位焊接。2．3． 負環(huán)管片拼裝，盾構后座由十環(huán)負環(huán)管片拼裝而成，考慮到盾構車架的轉接及長軌道的吊運需要，其中設開口環(huán)8環(huán)、閉口環(huán)2環(huán)。第1環(huán)負環(huán)管片的環(huán)面必須符合軸線高程和平面放樣的位置，校正到垂直于設計軸線的位置，第1環(huán)負環(huán)管片的拼裝質量是控制管片拼裝質量的第一步。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外徑存有一定的間隙，為了防止盾構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，并設置注漿孔，作為盾構出洞洞口出現(xiàn)有滲漏現(xiàn)象的堵漏的輔助措施。2．3．為了確保盾構出洞施工的安全和更好地保護附近建筑物、行車軌道基礎和施工場地，盾構出洞口土體采用深層攪拌樁或旋噴樁等方法進行地基加固。待加固強度達到設計要求后，盾構才能進行出洞施工，否則應采取補加固措施。2．3．2 盾構出洞2．3．在各項推進施工準備工作完成和各種施工材料具備的條件下，盾構方可進行出洞施工；2．3．盾構向洞口靠攏，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，通過螺旋機反轉的方式向盾構土倉內填