【正文】 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(shí)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。 轉(zhuǎn)彎及糾偏鉸接機(jī)構(gòu)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，地鐵施工用盾構(gòu)機(jī)的靈敏系數(shù)(機(jī)長/外徑)，不用鉸接機(jī)構(gòu)也能滿足轉(zhuǎn)彎和糾偏的需要。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)。此時(shí)使用鉸接機(jī)構(gòu)，可以比較容易地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎和減少對盾構(gòu)機(jī)周邊土體的擾動(dòng)，對控制沉降有利。用轉(zhuǎn)彎及糾偏鉸接機(jī)構(gòu)，還可以依據(jù)曲線隧道的有使關(guān)參數(shù)，預(yù)先計(jì)算出每段曲線中每環(huán)管片應(yīng)該轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，盾構(gòu)機(jī)曲線推進(jìn)前啟動(dòng)鉸接機(jī)構(gòu)，使之符合曲線前進(jìn)方向的要求，限定盾構(gòu)機(jī)在設(shè)定的曲線上推進(jìn)。為增強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎功能，以適應(yīng)北京地鐵隧道施工的需要，應(yīng)為盾構(gòu)機(jī)配備轉(zhuǎn)彎及糾偏鉸接機(jī)構(gòu)。 洞內(nèi)超前注漿加固隧道前方土體及氣壓封閉開挖面系統(tǒng)(1)氣壓封閉開挖面系統(tǒng)在北京市采用密閉式盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工時(shí)，掘進(jìn)前方若碰到障礙物，一般不易處理，但施工中很難避免。為此，宜在盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)階段，考慮與人孔結(jié)合，配備氣壓艙。一旦遇到異常情況(如障礙物等)不能由地面進(jìn)行處理時(shí)，可在隧道內(nèi)進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)密封艙里進(jìn)行處理。(2)洞內(nèi)超前注漿加固隧道前方土體系統(tǒng)當(dāng)盾構(gòu)法隧道穿越地段的地面建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)較差，或建筑物特別重要時(shí)，對盾構(gòu)機(jī)控制沉降的性能要求很高。特別是對于隧道前進(jìn)方向有重要構(gòu)筑物(如已運(yùn)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(jì)多個(gè)注漿加固孔(按可全斷面注漿的要求設(shè)計(jì))，同時(shí)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(shí)施超前注漿加固。設(shè)計(jì)超前注漿深度一般為3～4 m，最大注漿加固土體斷面直徑可達(dá)12m。盾構(gòu)機(jī)內(nèi)超前注漿加固土體見圖20。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工時(shí)，可以根據(jù)遇到的不同情況，單獨(dú)應(yīng)用機(jī)內(nèi)超前注漿加固土體系統(tǒng)和氣壓密封系統(tǒng)，還可將兩者聯(lián)合使用，以進(jìn)一步提高隧道施工的安全性和可靠性。 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(gè)因素有關(guān)。在設(shè)計(jì)盾構(gòu)機(jī)時(shí)，一般在考慮6個(gè)因素的基礎(chǔ)上，增加一定比例的富余推力。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(yàn)，推進(jìn)阻力較大。為滿足北京地區(qū)砂卵石地層隧道施工盾構(gòu)機(jī)推力的需要，盾構(gòu)機(jī)的總推力宜適當(dāng)增大，達(dá)到盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)斷面單位面積上推力大于1200 kN(即盾構(gòu)機(jī)總推力/盾構(gòu)機(jī)外徑圓面積)較為合適。推進(jìn)系統(tǒng)為盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)提供動(dòng)力，直線段掘進(jìn)時(shí)，推進(jìn)千斤頂?shù)暮狭碚撋蠎?yīng)在盾構(gòu)機(jī)的軸心；曲線段掘進(jìn)時(shí)，推進(jìn)千斤頂?shù)耐七M(jìn)合力作用點(diǎn)則應(yīng)該位于最有利于盾構(gòu)機(jī)曲線掘進(jìn)的位置上(盾構(gòu)機(jī)加工制造時(shí)千斤頂位置已固定的條件下進(jìn)行調(diào)鏈)。盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)施工時(shí)，為控制出現(xiàn)較大偏差，推進(jìn)操作時(shí)實(shí)際上是隨時(shí)在對盾構(gòu)機(jī)的態(tài)勢進(jìn)行糾偏和調(diào)整。為便于推進(jìn)千斤頂分區(qū)編組或自由編組，實(shí)現(xiàn)適時(shí)糾偏，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)為分區(qū)油壓控制，確保推進(jìn)千斤頂?shù)暮狭M足曲線掘進(jìn)及糾偏的要求。 屑構(gòu)機(jī)在砂卵石地層掘進(jìn)的耐磨損(耗)措施根據(jù)我集團(tuán)公司在北京市砂卵石地層進(jìn)行盾構(gòu)法施工的經(jīng)驗(yàn)，北京地區(qū)砂卵石地層中采用盾構(gòu)法施工時(shí)，盾構(gòu)機(jī)的刀盤、刀具、密封艙內(nèi)壁以及螺旋輸送機(jī)的磨損(耗)比較大，特別是在石英砂含量較多、卵石(礫石)粒徑較大的情況下，磨損極為嚴(yán)重。為保證盾構(gòu)機(jī)在砂卵石地層掘進(jìn)時(shí)刀具切削正常，實(shí)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(jì)時(shí)應(yīng)采取以下措施。(1)使用耐磨及韌性好的礦用刀具材料，除在刀具刀口部分考慮嵌入超硬材料(如碳化鎢合金等)外，切削土砂(卵石)沿刀具向后流動(dòng)所經(jīng)過的刀具表面也適當(dāng)給予加強(qiáng)。(2)考慮采用主副刀聯(lián)合切削土體，設(shè)計(jì)主副切削刀(主副超前刀)。其基本思想是利用主副刀不同的切削高度差(高差值約為20mm，可經(jīng)過磨損計(jì)算確定)，延長刀具使用壽命。當(dāng)主切削刀(主超前刀)的高度磨損大于20mm后，副切削刀(副超前刀)開始工作。這樣．延長了刀具的磨損長度，大大提高了刀具整體抗磨損(耗)能力。圖21為主副切削刀布置示意圖。(3)在盾構(gòu)機(jī)刀盤盤圈后端、密封艙內(nèi)壁以及螺旋輸送機(jī)內(nèi)均采用耐磨材料，并考慮便于維修和更換的措施。 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。針對北京地區(qū)地層特點(diǎn)，筆者認(rèn)為為減少盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)阻力，除盾構(gòu)機(jī)設(shè)有加泥加泡沫系統(tǒng)外，還應(yīng)采用以下兩項(xiàng)措施：(1)設(shè)計(jì)主切削刀最大切削軌跡外徑略大于盾構(gòu)機(jī)外徑，既減少盾構(gòu)機(jī)刀盤盤圈和盾構(gòu)機(jī)外周的摩擦阻力，又不會(huì)影響盾構(gòu)機(jī)控制土體沉降的能力和效果。(2)調(diào)整刀具切削土體深度，合理設(shè)置刀盤盤圈刀具(貝型刀)，喊少切削阻力。根據(jù)刀盤盤圈刀具切人土體深度的計(jì)算公式，可計(jì)算出刀具切人土體的深度(表5)。由表5可知，刀具布置可顯著影響刀具切削土體的深度。為減少推進(jìn)阻力、切削噪音和切削振動(dòng)，應(yīng)選擇合適的刀具切削深度。根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，盾構(gòu)機(jī)高速推進(jìn)時(shí)，切削深度以10～15mm為好；一般速度推進(jìn)時(shí)，切削深度則以4～8mm為好。故在刀盤盤圈上布置5～7把刀具較為理想。8 結(jié) 語隨著北京市申奧成功，北京市對整個(gè)城市的交通體系重新進(jìn)行了規(guī)劃，確立了以軌道交通為今后重點(diǎn)發(fā)展的思路。北京市的軌道交通遠(yuǎn)期規(guī)劃已達(dá)1000km以上，僅2008年以前就要完成近200km的軌道工程的建設(shè)任務(wù)，隧道工程量巨大。而盾構(gòu)施工技術(shù)以其對城市環(huán)境影響小、隧道工程質(zhì)量易于保證以及施工速度快等優(yōu)勢，必然在今后的城市隧道施工中被大量采用。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。因此，應(yīng)高度重視盾構(gòu)機(jī)的選型工作。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(diǎn)體會(huì)和摸索了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，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(xiàng)工作。另外，北京市在奧運(yùn)會(huì)之前，計(jì)劃建設(shè)地鐵五號(hào)線、四號(hào)線、十號(hào)線、九號(hào)線以及奧運(yùn)支線等地鐵線路，工程開工強(qiáng)度大。為滿足隧道施工的需要，筆者估計(jì)，近幾年剛北京市至少需要10～15臺(tái)盾構(gòu)機(jī)。根據(jù)筆者三年多在北京市盾構(gòu)施工(以及機(jī)械化頂管施工)的經(jīng)驗(yàn)，施工企業(yè)、國內(nèi)大型重工業(yè)企業(yè)和科研單位攜起手來，共同開發(fā)盾構(gòu)機(jī)，我國一定能設(shè)計(jì)和制造出適應(yīng)北京地區(qū)地質(zhì)條件的盾構(gòu)機(jī)，為北京市乃至全國的地鐵建設(shè)作出貢獻(xiàn)。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. 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