【導讀】第七章室外地下管道不開槽施工。第五節(jié)盾構(gòu)法施工。穿越鐵路、公路、河流、建筑物等障礙物鋪。管，或在城市道路下鋪管，常常采用不開槽施工?；颥F(xiàn)澆的鋼筋混凝土管溝。不開槽施工與開槽施工比較，管道不開槽施。圍堰或進行水下作業(yè)，能消除冬季和雨季對開槽。道沿線的環(huán)境污染等。段的水文地質(zhì)和地下障礙物等情況。采用何種方法，要根據(jù)管子的材料和各項尺。障礙物性質(zhì)及占地范圍等選擇。項進前，在管前端開挖坑道，然后用千斤頂。計、地面障礙物情況等因素決定。單向坑最大頂進距離為一次項進長度。其高度一放不少于3m。為了防止工作坑地基沉降，導致管子項進位。為了安放導軌，應在混凝土基礎內(nèi)預埋方木。疏鋪木筏基礎的方木凈距約為。需作抹角處理，因施工不便，目前現(xiàn)已很少使用。這些事故都需采用相應措施予以補。后背的作用是減少對后座墻的單位面積的壓。雙向項進時，就不必設后背和

　　

【正文】 二項為零。 ? 盾構(gòu)的機動性以機動系數(shù) K表示： ? K=L/D (728) ? 式中 D— 盾構(gòu)外徑； ? L— 盾構(gòu)全長。 ? 機動系數(shù)一般規(guī)定如下：大型盾構(gòu) (D＝12~6m)， K＝ ；小型盾構(gòu) (D＝ 6~3m)， K＝ ；小型盾構(gòu) (D＝ 3~2m)， K＝ 。 ? 二、盾構(gòu)千斤頂及其頂力計算 ? 盾構(gòu)千斤頂采用液壓傳動。為了避免壓壞砌塊，應將總頂力分散，每個千斤頂?shù)捻斄^小，而千斤項數(shù)目較多。千斤項的頂程率略大于砌塊的寬度。 ? 盾構(gòu)在頂進時的阻力可根據(jù)盾構(gòu)的形式和構(gòu)造確定。頂進阻力 p可由下式確定： ? p=p1+p2+p3+p4+p5 (729) ? 式中 p1— 盾構(gòu)外殼與土的摩擦力； ? p2— 盾構(gòu)內(nèi)壁與砌塊環(huán)的摩擦力； ? p3— 盾構(gòu)切削環(huán)切入土層的切土阻力； ? p4— 盾構(gòu)自重產(chǎn)生的摩擦力； ? p5— 開挖面支撐阻力或閉腔擠壓盾構(gòu)土層正面阻力。 ? 開挖面支撐土壓力或密閉式擠壓盾構(gòu)土層正面土壓力 P5可按下式計算： ? 開挖支撐面上的主動土壓力為： ? p5=Ea ?D2/4 (730) ? 式中 Ea— 主動土壓力。 ? 閉腔擠壓盾構(gòu)的地層正面阻力為： ? p5=E平 ?D2/4 (731) ? 式中 Ep— 被動土壓力。 ? 盾構(gòu)千斤頂?shù)目傢斄?P為： ? P=Kp=(~2)p (732) ? 式中 K— 安全系數(shù)。 ? 設每個千斤頂?shù)捻斄?N，則共需千斤頂數(shù)目n為： ? n=P/N (733) ? 式中 N— 單個千斤頂?shù)捻斄Α? ? 掘進時，盾構(gòu)的水平軸上部頂力較大，下部頂力較小，千斤頂根據(jù)這種情況布置，稱等分 ? 布置。不考慮荷載情況，沿全四周等間距布置，稱不等分布置。 ? 每個千斤項的油管須安裝閥門，以便單個控制。同時，還將全部千斤頂分成若干組，按組進行控制。盾構(gòu)千斤頂?shù)囊簤夯芈废到y(tǒng)如圖 760所示。用閥門轉(zhuǎn)換器操縱進油和回油，如圖 761所爾。油泵的壓力為 20~30MPa。 ? 三、盾構(gòu)的分類和構(gòu)造 ? 確定盾構(gòu)形式時，要考慮到掘進地段的土質(zhì)、施工段長度、地面情況、隧道形狀、隧道用途、工期等因素。 ? 根據(jù)挖掘形式可分為手工挖掘盾構(gòu)、半機械化盾構(gòu)和機械化盾構(gòu)。根據(jù)切削環(huán)與工作面的關(guān)系，可分開放式或密閉式。當土質(zhì)較羌應在工作面上進行全斷面或部分斷面的支撐。當土質(zhì)為松散的粉砂、細砂，液化土常為了保持工作面穩(wěn)定，應采用密閉式盾構(gòu)。當需要對工作面進行支撐時，可采用如氣壓盾構(gòu)或泥水壓力盾構(gòu)。 ? 盾構(gòu)工作類型按其發(fā)展順序可分為開口人工挖掘式、封閉式、半機械式、機械式、多種類機械式、泥水加壓式、土壓式、泥土加壓式等。盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的這種發(fā)展過程，完全是為了適應開挖面土質(zhì)穩(wěn)定的要求。 ? 盾構(gòu)開挖時，工作面土方的穩(wěn)定程度取決于土質(zhì)。由于工作面敞開， 土將坍入盾構(gòu)內(nèi)，以自然化石斜角的邊坡穩(wěn)定在后構(gòu)前部。弱土層開挖時，將導致切削環(huán)長度增加，在含水量大的土層開挖，流砂會進入盾構(gòu)，為了穩(wěn)定工作面的土質(zhì)，可以采用氣壓、注漿等輔助人工開挖，但這些方法的工作條件差，隨后又發(fā)展了泥水加壓盾構(gòu)。但這種方法易產(chǎn)生漏漿、開挖面崩塌、陷落等事故。因此目前采用在水中滲入塑化劑和減水劑等外加劑，攪拌混合，防止開挖面崩塌。這種方法稱泥土加壓式 (泥土穩(wěn)定式 )盾構(gòu)。 ? 手工挖掘盾構(gòu)如圖 762所示。 ? 工人在切削環(huán)內(nèi)開挖工作面土方。切削環(huán)與支承環(huán)之間和支承環(huán)與襯砌環(huán)之間均有環(huán)狀隔板，以固定千斤項。這種盾構(gòu)沒有導向板，但當誤差已經(jīng)產(chǎn)生后，導向板會妨礙誤差的糾正。 ? 圖 763為有襯砌機的手掘式盾構(gòu)，由外殼、作業(yè)部分、頂進部分和襯砌機等組成。工人在切削環(huán)內(nèi)開挖土方，襯砌機用于對水平直徑以上部分進行砌塊補砌。 ? 在松散土層內(nèi)掘進時，可用正面支掉干斤頂襯工作面支撐。可分全斷面支撐和部分斷面支撐兩種。 ? 手掘盾構(gòu)的優(yōu)點是：盾構(gòu)結(jié)構(gòu)和設備位置簡單，較大直徑盾構(gòu)的平臺隔板可提高盾構(gòu)的剛性，由于開挖面是開放的，操作人員可直接觀察 ? 掘進過程中土質(zhì)的情況，地下障礙物容易處理。容易做到在需要方向起挖，便于盾構(gòu)斜偏。但是，手掘盾構(gòu)的工人勞動強度大，在松散土層內(nèi)施工開挖面容易坍方。含水土層內(nèi)需要采用降水措施。為了防止松散土層或含水土層對施工的影響，也可采用氣壓人工掘進盾構(gòu)。 ? 在地層條件較好的斷面掘進時，手掘后構(gòu)仍被廣泛采用。 ? 半機械盾構(gòu)是用反鏟挖土機或螺旋切削機代替人工掘進。當盾構(gòu)直徑大于 5m時，也可設工作平臺，分層開挖。半機械化盾構(gòu)的適用范圍與手掘盾構(gòu)相同，適宜于較好土層內(nèi)掘進。這種盾構(gòu)的制造費較機械化盾構(gòu)低得多，又可減輕工人 ? 勞動強度。 ? 機械化盾構(gòu)的種類很多，旋轉(zhuǎn)切削刀盤由液壓或電力機械帶動，可作正、反雙向轉(zhuǎn)動切削。大刀盤可分為刀架間有封板和無封板兩種。前者可支撐開挖面后者只宜在地質(zhì)條件較好情況下掘進。 ? 在液化土層內(nèi)采用開放式盾構(gòu)掘進，無法保持工作面穩(wěn)定，而且涌入盾構(gòu)的土方量會超過挖掘坑道的計算土方量，從而產(chǎn)生虛方量和地面沉陷，使盾構(gòu)無法進行。因此可采用密閉式盾構(gòu)。 ? 密閉式盾構(gòu)又稱擠壓式盾構(gòu)，如圖 764所示，是在盾構(gòu)的開挖面上用鋼制胸板密閉。工作面分全斷面密閉和非全斷面密閉，全斷面密閉 ? 盾構(gòu)又稱閉腔擠壓盾構(gòu)。由于不出土擠壓土層掘進，可能導致地面隆起，因此，一般只適用于高液化粘土層掘進，如海底和深水河底淤泥層中掘進。開孔放土的非全斷面密閉的局部擠壓盾構(gòu)，如出土控制較好，可在建筑物下掘進。但出土一般較難控制，從而導致對地層擾動和地形變化．因此，也不宜在建筑物下面或毗鄰地段施工。 ? 密閉式盾構(gòu)在飽和較弱土層內(nèi)掘進時，在盾構(gòu)正面胸板上可開沒用于糾偏和減少項力的進土孔，進土孔大小可用閘門或閘門千斤頂調(diào)節(jié)。掘進時，調(diào)控進土孔 位置及進土孔開口大小來調(diào)節(jié)掘進方向和頂力大小。 ? 在飽和較弱土層中掘進，還可采用網(wǎng)格式盾構(gòu)。盾構(gòu)開挖用鋼板隔成很多小開口格柵，掘進時，開挖面土層披切成條狀土體格入切削環(huán)內(nèi)，落入底部提土轉(zhuǎn)盤內(nèi)，經(jīng)提升由刮板運輸機運出。 ? 這種盾構(gòu)的特點是半封閉掘進，對土體的擠壓作用較小，因而引起的地層變形也較小。此外，當盾構(gòu)停止掘進時，地層的正面主動土壓力與網(wǎng)格周邊的摩擦力相等，從而使開挖面穩(wěn)定，防止正面坍塌。 ? 閉腔機械化盾構(gòu)有全部氣壓盾構(gòu)、局部氣壓盾構(gòu)，泥水加壓盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)等。氣壓盾構(gòu)是惜壓縮空氣對飽和軟弱土層的工作面加以支撐，全部氣壓盾構(gòu)施工是在整個溝渠施工段內(nèi) ? 增加氣壓，局部氣壓盾構(gòu)是在開放式盾構(gòu)的切削環(huán)與支承環(huán)之間設置氣壓艙，把切削環(huán)與支撐環(huán)隔絕，使開挖面與切削環(huán)形成一個密封艙，在切削環(huán)內(nèi)形成一定壓力，支撐工作面。采用局部氣壓盾構(gòu)，施工人員可不在高壓空氣中操作，消除了壓縮空氣對施工人員的危害。當工人在切削環(huán)與支承環(huán)之間進出時，經(jīng)過氣壓艙升壓和降壓。但是局部氣壓盾構(gòu)會在松散地層、盾構(gòu)的非氣壓部分、盾殼與土層間隙、砌塊縫隙、以及密封艙的出土口等處漏氣，影響使用。 ? 泥水加壓盾構(gòu)是在盾構(gòu)切削壞的密封艙內(nèi)通入泥水 (泥漿 )，用泥水壓力支撐工作面，進行全斷面機械化切削。 ? 泥水加壓盾構(gòu)的泥漿自進泥管壓入，掘下的土方經(jīng)刀盤和旋轉(zhuǎn)攪拌器與工作泥水混合，由輸泥管輸出，并由泥漿泵提升到地面。 ? 泥水加壓盾構(gòu)可使施工人員不必在壓縮空氣條件下操作，在高覆土條件下掘進。地層的透水性較透氣性差，在一般情況下泥水不易外泄，在大孔隙土中施工不必另行加固土層。 ? 泥水加壓盾構(gòu)對土質(zhì)種類的適應性很強。但是，在高透水性的粗砂、砂礫層內(nèi)，也可能發(fā)生開挖面崩坍或泥水逸出等事故。此外，如掘進過程中遇到障礙物也較難清除。 ? 土壓平衡式盾構(gòu)，又稱削土密閉盾構(gòu)或泥土加壓盾構(gòu)。在切削環(huán)與支承環(huán)之間設密封隔板，切削環(huán)形成一個密閉艙。在工作面被切削的土方中摻入一種特殊的具有流動性和不透水性的外加劑，經(jīng)過攪拌混合，使被切削土方具有流動性和不透水性，填滿切削環(huán)密閉艙及長角形螺旋輸送 ? 器，盾構(gòu)向前掘進，對混合土方加壓，從而使混合土方傳遞壓力而支撐工作面。 ? 由于土壓式盾構(gòu)和泥水加壓式盾構(gòu)存在的缺點，從而產(chǎn)生了一種稱為泥土壓式盾構(gòu)。 ? 泥土壓式盾構(gòu)是在土渣間內(nèi)，把挖出的土渣與塑化劑和防水劑拌合均勻，以抵抗開挖面的土壓和水壓，進行掘進。 ? 由于盾構(gòu)施工的日趨廣泛，因此出現(xiàn)很多派生的盾構(gòu)施工法。擴大盾構(gòu)法就是其一。 ? 擴大盾構(gòu)法是在先導盾構(gòu)隧道的外圍使用擴大盾構(gòu)，沿隧道軸線進行環(huán)狀開挖，擴大斷面。 ? 在具有充足工作水源的地段，采用水力盾構(gòu)，如圖 765所示。水力盾構(gòu)是由高壓水槍沖挖工作面的土層，水和泥混合成泥漿，由泥漿管輸出坑道。切削環(huán)部分為沖泥艙，與支承環(huán)之間用隔板隔開。有時也可在沖泥艙內(nèi)形成一定的氣壓，以支撐工作面。 ? 盾構(gòu)形式和種類十分繁多，應該根據(jù)具體的施工條件設計或選用。 ? 四、盾構(gòu)施工的勘察和準備工作 ? 為了安全、迅速、經(jīng)濟地進行盾構(gòu)施工，應該在盾構(gòu)施工前進行勘察工作?？辈斓膬?nèi)容有：用地條件勘察、障礙物勘察、地形及地質(zhì)勘察。 ? 用地條件勘察是要了解：施工地區(qū)的情況；工作坑、倉庫、料場的占地可能性，道路條件和運輸情況；水、電供應條件等。 ? 障礙物勘察包括：地上和地下障礙物的調(diào)查。 ? 地形及地質(zhì)勘察的內(nèi)容包括：地形、地層柱狀團、土質(zhì)、地下水等。 ? 根據(jù)勘察結(jié)果，編制盾構(gòu)施工方案。 ? 盾構(gòu)施工的準備工作包括：測量定線、工作坑開挖、襯砌塊準備、盾構(gòu)機的組裝和試運轉(zhuǎn)、降低地下水位和土層加固等。 ? 測量定線有工作坑上測量和工作坑下測量。工作坑上側(cè)量包括：導線測量和水準測量、確定工作坑的中心線和地面高程，設置中心線樁和水準點。工作坑下測量是從地面基點向坑內(nèi)引人中心線和水準點，測量方法和頂管工作坑的測量方法相同。 ? 工作坑可用大開槽方法建成。根據(jù)情況，也可用沉井或連續(xù)壁修建。如果需要在工作坑內(nèi)拼裝盾構(gòu)，工作坑面積應保證拼裝的要求。 ? 砌塊在混凝土預制構(gòu)件廠或施工現(xiàn)場準備。襯砌塊環(huán)應在坑上地面預裝配。 ? 盾構(gòu)在含水層內(nèi)掘進，如果不采用水力開挖，應在施工前降低地下水位或凍結(jié)加固。降水可用井點系統(tǒng)。盾構(gòu)在弱土層內(nèi)掘進，如果不 ? 采用氣壓盾構(gòu)或泥水加壓盾構(gòu)，應在施工前采用藥液或凍結(jié)加固方法加固土層。 ? 五、盾構(gòu)的下放與始頂 ? 盾構(gòu)在工作坑內(nèi)開始頂進，這種工作坑稱起點井。施工完畢，盾構(gòu)從地下取出，也需開挖工作坑，稱終點并。如果盾構(gòu)的掘進長度很長，開設中間井以減少土方和材料的地下運輸距離。起點井和中間井間距以及各中間井間距，取150~300m。 ? 盾構(gòu)從起點井進入土層時，起點井壁挖口土方很易坍塌，也可對土層局部加固，如圖 766所示。 ? 整體盾構(gòu)可用起重設備下放到起點井，類似頂管施工時下管。 ? 大直徑盾構(gòu)難以進行整體搬運時，可在現(xiàn)場組裝。如果難以將盾構(gòu)從地面運入坑內(nèi)，則需要在工作坑內(nèi)裝配。 ? 盾構(gòu)安放在導軌上頂進。盾構(gòu)自起點井開始至其完全沒人土中的這一段距離，借另外的千斤頂頂進，如圖 767所示。 ? 盾構(gòu)千斤頂以已砌好的砌塊環(huán)作為支承結(jié)構(gòu)而推進盾構(gòu)。在一般情況下，砌塊環(huán)長度約需30~50m，才足以支承盾構(gòu)千斤頂。在此之前，應設立臨時支承結(jié)構(gòu)。通常做法是：盾構(gòu)已經(jīng)沒入土中后，在起點井后背與盾構(gòu)襯砌環(huán)內(nèi)，各設置一個其外徑和內(nèi)徑均與砌塊環(huán)的外徑與內(nèi)徑相同的圓形木環(huán)。在兩木環(huán)之間干砌半圓形的砌塊環(huán)，而在木環(huán)水平直徑以上用圓木支撐，如圖 ? 768所示，作為始頂段的盾構(gòu)千斤項的支承結(jié)構(gòu)。隨著盾構(gòu)的推進，第一圈永久性砌塊環(huán)用粘結(jié)料緊貼木材砌筑。 ? 六、盾構(gòu)掘進的挖土及頂進 ? 盾構(gòu)掘進的挖土