【導(dǎo)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(jìn)行水下作業(yè)，能消除冬季和雨季對(duì)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(xiàng)尺。障礙物性質(zhì)及占地范圍等選擇。項(xiàng)進(jìn)前，在管前端開挖坑道，然后用千斤頂。計(jì)、地面障礙物情況等因素決定。單向坑最大頂進(jìn)距離為一次項(xiàng)進(jìn)長(zhǎng)度。其高度一放不少于3m。為了防止工作坑地基沉降，導(dǎo)致管子項(xiàng)進(jìn)位。為了安放導(dǎo)軌，應(yīng)在混凝土基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋方木。疏鋪木筏基礎(chǔ)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(yīng)措施予以補(bǔ)。后背的作用是減少對(duì)后座墻的單位面積的壓。雙向項(xiàng)進(jìn)時(shí)，就不必設(shè)后背和

　　

【正文】 二項(xiàng)為零。 ? 盾構(gòu)的機(jī)動(dòng)性以機(jī)動(dòng)系數(shù) K表示： ? K=L/D (728) ? 式中 D— 盾構(gòu)外徑； ? L— 盾構(gòu)全長(zhǎng)。 ? 機(jī)動(dòng)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(jì)算 ? 盾構(gòu)千斤頂采用液壓傳動(dòng)。為了避免壓壞砌塊，應(yīng)將總頂力分散，每個(gè)千斤頂?shù)捻斄^小，而千斤項(xiàng)數(shù)目較多。千斤項(xiàng)的頂程率略大于砌塊的寬度。 ? 盾構(gòu)在頂進(jìn)時(shí)的阻力可根據(jù)盾構(gòu)的形式和構(gòu)造確定。頂進(jìn)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(jì)算： ? 開挖支撐面上的主動(dòng)土壓力為： ? p5=Ea ?D2/4 (730) ? 式中 Ea— 主動(dòng)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(dòng)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(shè)每個(gè)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(gè)千斤頂?shù)捻斄Α? ? 掘進(jìn)時(shí)，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(gè)千斤項(xiàng)的油管須安裝閥門，以便單個(gè)控制。同時(shí)，還將全部千斤頂分成若干組，按組進(jìn)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(jìn)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(shí)，要考慮到掘進(jìn)地段的土質(zhì)、施工段長(zhǎng)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(jī)械化盾構(gòu)和機(jī)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(dāng)土質(zhì)較羌應(yīng)在工作面上進(jìn)行全斷面或部分?jǐn)嗝娴闹?。?dāng)土質(zhì)為松散的粉砂、細(xì)砂，液化土常為了保持工作面穩(wěn)定，應(yīng)采用密閉式盾構(gòu)。當(dāng)需要對(duì)工作面進(jìn)行支撐時(shí)，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(jī)械式、機(jī)械式、多種類機(jī)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(yīng)開挖面土質(zhì)穩(wěn)定的要求。 ? 盾構(gòu)開挖時(shí)，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(shí)，將導(dǎo)致切削環(huán)長(zhǎng)度增加，在含水量大的土層開挖，流砂會(huì)進(jìn)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(xiàng)。這種盾構(gòu)沒有導(dǎo)向板，但當(dāng)誤差已經(jīng)產(chǎn)生后，導(dǎo)向板會(huì)妨礙誤差的糾正。 ? 圖 763為有襯砌機(jī)的手掘式盾構(gòu)，由外殼、作業(yè)部分、頂進(jìn)部分和襯砌機(jī)等組成。工人在切削環(huán)內(nèi)開挖土方，襯砌機(jī)用于對(duì)水平直徑以上部分進(jìn)行砌塊補(bǔ)砌。 ? 在松散土層內(nèi)掘進(jìn)時(shí)，可用正面支掉干斤頂襯工作面支撐?？煞秩珨嗝嬷魏筒糠?jǐn)嗝嬷蝺煞N。 ? 手掘盾構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：盾構(gòu)結(jié)構(gòu)和設(shè)備位置簡(jiǎn)單，較大直徑盾構(gòu)的平臺(tái)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(jìn)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(dòng)強(qiáng)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(duì)施工的影響，也可采用氣壓人工掘進(jìn)盾構(gòu)。 ? 在地層條件較好的斷面掘進(jìn)時(shí)，手掘后構(gòu)仍被廣泛采用。 ? 半機(jī)械盾構(gòu)是用反鏟挖土機(jī)或螺旋切削機(jī)代替人工掘進(jìn)。當(dāng)盾構(gòu)直徑大于 5m時(shí)，也可設(shè)工作平臺(tái)，分層開挖。半機(jī)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(jìn)。這種盾構(gòu)的制造費(fèi)較機(jī)械化盾構(gòu)低得多，又可減輕工人 ? 勞動(dòng)強(qiáng)度。 ? 機(jī)械化盾構(gòu)的種類很多，旋轉(zhuǎn)切削刀盤由液壓或電力機(jī)械帶動(dòng)，可作正、反雙向轉(zhuǎn)動(dòng)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(jìn)。 ? 在液化土層內(nèi)采用開放式盾構(gòu)掘進(jìn)，無法保持工作面穩(wěn)定，而且涌入盾構(gòu)的土方量會(huì)超過挖掘坑道的計(jì)算土方量，從而產(chǎn)生虛方量和地面沉陷，使盾構(gòu)無法進(jìn)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(jìn)，可能導(dǎo)致地面隆起，因此，一般只適用于高液化粘土層掘進(jìn)，如海底和深水河底淤泥層中掘進(jìn)。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(jìn)。但出土一般較難控制，從而導(dǎo)致對(duì)地層擾動(dòng)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(jìn)時(shí)，在盾構(gòu)正面胸板上可開沒用于糾偏和減少項(xiàng)力的進(jìn)土孔，進(jìn)土孔大小可用閘門或閘門千斤頂調(diào)節(jié)。掘進(jìn)時(shí)，調(diào)控進(jìn)土孔 位置及進(jìn)土孔開口大小來調(diào)節(jié)掘進(jìn)方向和頂力大小。 ? 在飽和較弱土層中掘進(jìn)，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(jìn)時(shí)，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(yùn)輸機(jī)運(yùn)出。 ? 這種盾構(gòu)的特點(diǎn)是半封閉掘進(jìn)，對(duì)土體的擠壓作用較小，因而引起的地層變形也較小。此外，當(dāng)盾構(gòu)停止掘進(jìn)時(shí)，地層的正面主動(dòng)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(jī)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(duì)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(gè)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(shè)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(gè)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(duì)施工人員的危害。當(dāng)工人在切削環(huán)與支承環(huán)之間進(jìn)出時(shí)，經(jīng)過氣壓艙升壓和降壓。但是局部氣壓盾構(gòu)會(huì)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(jìn)行全斷面機(jī)械化切削。 ? 泥水加壓盾構(gòu)的泥漿自進(jìn)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(jìn)。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(duì)土質(zhì)種類的適應(yīng)性很強(qiáng)。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(jìn)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(shè)密封隔板，切削環(huán)形成一個(gè)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(dòng)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(dòng)性和不透水性，填滿切削環(huán)密閉艙及長(zhǎng)角形螺旋輸送 ? 器，盾構(gòu)向前掘進(jìn)，對(duì)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(diǎn)，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(jìn)行掘進(jìn)。 ? 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(kuò)大盾構(gòu)法就是其一。 ? 擴(kuò)大盾構(gòu)法是在先導(dǎo)盾構(gòu)隧道的外圍使用擴(kuò)大盾構(gòu)，沿隧道軸線進(jìn)行環(huán)狀開挖，擴(kuò)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(shí)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(yīng)該根據(jù)具體的施工條件設(shè)計(jì)或選用。 ? 四、盾構(gòu)施工的勘察和準(zhǔn)備工作 ? 為了安全、迅速、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行盾構(gòu)施工，應(yīng)該在盾構(gòu)施工前進(jìn)行勘察工作。勘察的內(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(cāng)庫(kù)、料場(chǎng)的占地可能性，道路條件和運(yùn)輸情況；水、電供應(yīng)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(tuán)、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(zhǔn)備工作包括：測(cè)量定線、工作坑開挖、襯砌塊準(zhǔn)備、盾構(gòu)機(jī)的組裝和試運(yùn)轉(zhuǎn)、降低地下水位和土層加固等。 ? 測(cè)量定線有工作坑上測(cè)量和工作坑下測(cè)量。工作坑上側(cè)量包括：導(dǎo)線測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量、確定工作坑的中心線和地面高程，設(shè)置中心線樁和水準(zhǔn)點(diǎn)。工作坑下測(cè)量是從地面基點(diǎn)向坑內(nèi)引人中心線和水準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)量方法和頂管工作坑的測(cè)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(yīng)保證拼裝的要求。 ? 砌塊在混凝土預(yù)制構(gòu)件廠或施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備。襯砌塊環(huán)應(yīng)在坑上地面預(yù)裝配。 ? 盾構(gòu)在含水層內(nèi)掘進(jìn)，如果不采用水力開挖，應(yīng)在施工前降低地下水位或凍結(jié)加固。降水可用井點(diǎn)系統(tǒng)。盾構(gòu)在弱土層內(nèi)掘進(jìn)，如果不 ? 采用氣壓盾構(gòu)或泥水加壓盾構(gòu)，應(yīng)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(jìn)，這種工作坑稱起點(diǎn)井。施工完畢，盾構(gòu)從地下取出，也需開挖工作坑，稱終點(diǎn)并。如果盾構(gòu)的掘進(jìn)長(zhǎng)度很長(zhǎng)，開設(shè)中間井以減少土方和材料的地下運(yùn)輸距離。起點(diǎn)井和中間井間距以及各中間井間距，取150~300m。 ? 盾構(gòu)從起點(diǎn)井進(jìn)入土層時(shí)，起點(diǎn)井壁挖口土方很易坍塌，也可對(duì)土層局部加固，如圖 766所示。 ? 整體盾構(gòu)可用起重設(shè)備下放到起點(diǎn)井，類似頂管施工時(shí)下管。 ? 大直徑盾構(gòu)難以進(jìn)行整體搬運(yùn)時(shí)，可在現(xiàn)場(chǎng)組裝。如果難以將盾構(gòu)從地面運(yùn)入坑內(nèi)，則需要在工作坑內(nèi)裝配。 ? 盾構(gòu)安放在導(dǎo)軌上頂進(jìn)。盾構(gòu)自起點(diǎn)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(jìn)，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(jìn)盾構(gòu)。在一般情況下，砌塊環(huán)長(zhǎng)度約需30~50m，才足以支承盾構(gòu)千斤頂。在此之前，應(yīng)設(shè)立臨時(shí)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(diǎn)井后背與盾構(gòu)襯砌環(huán)內(nèi)，各設(shè)置一個(gè)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(xiàng)的支承結(jié)構(gòu)。隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，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(jìn)的挖土及頂進(jìn) ? 盾構(gòu)掘進(jìn)的挖土