盾构法施工技术在水利地下设施工程中的应用分析.pdf

与 建 材装 饰2014 年 4 月 盾构法施工技术在水利地下设施工程中的应用分析 陶体盛刘 东 （中国水利水电第十工程局有限公司四川 成都610000） 摘要： 近几年以来， 我国在水利地下设施工程取得了一些优异的成绩， 但是有一些相关的理论还在处于初步阶段， 盾构 是集地下的衬砌及掘进为一体的施工设备， 盾构广泛地应用在水下隧道以及地下隧道等工程， 本文对盾构法施工技术在水利 地下设施工程中的应用进行了详细地分析。 关键词： 盾构法施工技术； 地下隧道； 水利地下设施工程 中图分类号： U455.43文献标识码： B 文章编号： 1673-0038 （2014） 14-0223-02 1 引 言 21 世纪我国的地下工程项目非常多， 工程也非常大， 如在青 藏铁路、 西电东送、 西气东输、 南水北调四大工程当中， 隧道工程 占了很大的比例。还有很多的学者也提出了修建海底隧道， 来横 穿琼州海峡连接大陆， 横穿台湾海峡连接大陆。在盾构法施工的 技术这一个领域上， 现在， 处于世界领先的地位就是日本， 而德 国的盾构法施工技术在水利地下施工也达到了先进水平。盾构 施工允许在纵长的地下结构以下施工， 覆盖层比较浅， 而在一些 不稳定的地层以及含有地下水的地层基本上不会引起地表的断 裂。这个可以应用于非常松散的土质或者是高压强的地层当中。 在短时的稳定地层当中也实现了很好的应用，这时候的盾构只 起到了顶部保护作用，大型的水利设施的施工给排水管道及管 廊施工当中采用了盾构法施工技术，本文结合施工的实际情况 介绍了盾构法施工技术在水利地下设施工程中的应用。 2 盾构法施工法施工的原理以及优缺点 盾构法施工的基本原理就是基于一个圆柱形的钢组件沿着 隧洞的轴线被向前推进的同时挖出来的土壤，这个组件总是在 保护着挖出来的空间， 直接到最后的隧洞衬砌的建成。盾构法的 施工技术一定能承受周围的地层压力，并且要阻止地下水的入 侵。通常来说， 盾构法施工技术不能代替别的方法， 但是在地层 条件不好做长距离的施工，对于进尺有着非常高的要求以及对 地面上的沉陷有着非常严格要求的时候，与其它的方法相比较 在技术上这个比较经济合理， 而主要的优点以及缺点如下： 缺点： 淤隧道断面的变化的可能性非常小， 如果断面变化的 时候， 费用非常高。于当地层的条件变化的时候， 实施有一定的 风险。盂准备有一定的困难， 而且费用比较高， 只有掘进长距离 的时候， 花费比较少。榆施工工艺比较复杂， 熟练地操作机器需 要话费很长的时间。虞盾构法施工技术的组装、 制造、 设计以及 规划的时间比较长。 优点： 淤质量非常高， 衬砌比较经济。于对环境没有什么不 良的影响， 还可以保持地下水位。盂工作的人员比较安全， 劳动 的强度比较低， 进度非常快。榆对地面的结构影响非常小。虞隧 洞的形状比较准确。愚机械化的程度比较高。 盾构法施工技术可以大大减少施工时候的周围土层扰动， 这样就使得作用在衬砌上荷载变得更加的均匀稳定。在某地区 的盾构法施工法隧道建设当中， 经过资料可以表明， 在隧道衬砌 上作用的土压力是非常匀称的，而施工阶段的土侧压系数通常 是在 0.8 以上的， 而使用的阶段一般在 0.7 以上， 在这样的荷载条 件下， 绝大多数的隧道衬砌断面均处于偏心受压的状态， 这对于 衬砌的结构受力是非常有利的。 3 盾构法掘进的挖土以及顶进 盾构掘进挖土的方法， 这个取决于地下水的情况以及土壤的 性质， 而手挖盾的构适适用于非常密实的土壤。在切削环保护罩 内工人进行挖土， 而工作面就会被挖成锅底形， 砌块的宽度就是 一次挖的深度。 为了确保正确的坑道形状， 使砌块间的空隙减少， 厚度大约是 1015cm。 如果在工作当中不能直立地对松散的土层 掘进的时候， 就先把盾构刃脚切入到工作面， 接着工人就在保护 罩里切削环内进行挖土。 结合土壤的实际条件， 进行局部的挖土。 局部的挖出工作面就应该设置支撑， 如图 1 所示。应该依次地进 行到全部的挖掘面， 而局部的挖掘就应该从顶部开始的， 如果盾 构的刃脚比先切入的工作面难的话， 就可以先挖后顶， 但是一定 严格地控制每一次的掘进纵深。 而盾构推进的时候， 应该保证前方土体的非常稳定， 在软土 的地层，就应该结合质构的类型采取不相同的正面支护方法， 而 盾构推进的轴线应该按照设计要求的控制质量， 推进当中每环就 应该测量一次， 纠偏的时候应该在推进当中逐步地进行， 盾构的 顶进时候应该在砌块衬砌以后马上进行。 推进的速度应该结合地面、 埋深、 地质建筑的设施以及地面 隆陷的情况， 进而确定的， 一般是 50mm/min。 盾构的推进当中， 碰 图 1 手挖盾构工作面的支撑 水利建设 223 与 建 材装 饰2014 年 4 月 到有需要停止的推进并且间歇的时间非常长的时候，一定要做 好盾尾的密封、 正面的封闭并且要及时地进行处理。在拼装管片 或者盾构推进停歇的时候， 应该采取阻止盾构后退的方法。当推 进当中盾构发生旋转的时候，就应该采取纠正的措施。校正误 差、 边坡掘进以及弯道的时候， 应该使用一些千斤顶。结合施工 现场的环境， 盾构的选型， 土方可以由泥浆、 皮带、 矿车或者斗车 等方式运出。盾构法顶进以后应该及时地进行衬砌的工作， 而衬 砌的目的就是， 砌块作为盾构的千斤顶后背， 受到顶力， 掘进的 施工过程当中作为其支撑， 而盾构施工结束以后， 可以作为其永 久性的承载结构。 4 始顶及下放 整体的盾构可以用起重的设备进行下放到起点井， 和顶管施 工的时候下管一样。大直径的盾构很难进行整体搬运的时候， 就 可以在现场进行组装或者在工作坑里进行装配。盾构下放到工 作坑的导轨上以后，从起点井开始到完全进入土当中这一段的 距离， 就叫做盾构的始顶。而盾构的始顶应该需要借助一些千斤 顶进行顶进， 当盾构从起点井进入到土层的时候， 起点井壁的挖 口土方就非常容易发生坍塌现象，还可以对土层的局部进行加 固。 在通常的情况下， 砌块环的长度大约需要 3050m， 才可以支 承盾构的千斤顶， 在此之前， 就应该设立一些临时支承的结构。 而一般的做法就是， 盾构进入土以后， 在起点井的后背和盾构衬 砌环里，每个都设置内径以及外径均和砌块环的外径与内径相 同。而在两个木环之间的砌半圆形砌块环， 在水平直径以上可以 用圆木进行支撑， 如图 2 所示， 作为始顶段盾构的千斤顶支承的 结构。 5 盾构法施工技术水利地下设施工程在我国的 发展前景 为了可以加快施工的速度，在地下水位的条件不降低情况 下， 运用盾构法就会有很好的发展前景。盾构施工技术水利地下 设施工程造价比较高， 投资也比较大， 但是具有减少地面降尘、 安全、 快速的优点。我们国家将会随着经济的实力增强逐步地发 展盾构技术， 这个不仅仅在地铁区间的隧道当中应用， 还可以在 水利地下设施工程当中进行应用，我们研究的盾构应该主要以 土压的平衡为主，起步的时候应该以半机械化的盾构作为起点 的， 逐步地积累一些经验， 缩短一定的时间， 尽可能地赶上国际 上先进的水平。很多将对盾构施工技术水利地下设施工程产生 影响， 岩石的盾构将会在水工隧道的施工当中逐步地推广应用。 在我们国家， 盾构法施工技术在水利地下设施工程中还存在 着一些有待改进以及提高的问题，隧道的设计以及盾构法施工 当中除了应该确保工程的本身质量、 安全的要求以外， 更重要的 就是怎么样能控制对隧道沿线的环境影响，应该提高隧道的衬 砌环抵抗隧道的纵向变形能力， 盾构隧道的管理、 施工以及设计 等方面上的工作应该围绕着怎么样加快重点的工程建设进度， 而重要的标段应该进行精心的施工， 应该做到节约投资， 简化工 序， 方便施工。应该加强盾构法施工的耐久性， 并且提高隧道的 抗腐蚀、 抗渗能力。随着我们国家经济实力的增强， 盾构法施工 技术在我国的在水利地下设施工程建设当中将发挥着越来越重 要的作用。 6 结束语 综上所述， 我国盾构法施工技术在水利地下设施工程建设应 该不断地发展现有的技术，并且应该研究国外正在应用的先进 技术， 结合我国的国情引进吸收， 并且成为自己的技术， 通过自 己的努力尽可能地赶上国际先进的水平。与此同时盾构法施工 技术在水利地下设施工程的发展一定会对我国的城市建设技术 的发展产生着非常大的影响， 为了迎接 21 世纪地下空间的利用 以及开发做出应有的贡献。通过了对盾构法施工的方法以及施 工措施的模索，解决了盾构法施工在水利地下设施工程上的一 些问题， 为盾构法施工的质量提供了有利的保证， 与此同时新的 施工工艺对以后类似工程的施工提供了借鉴及参考。 参考文献 1秦建设.盾构隧道施工中开挖面失稳事故分析J.浙江建筑， 2011 （5） ： 12耀14. 2张凤祥， 傅德明， 杨国祥.盾构法隧道的施工技术及其应用J.现代隧道 技术， 2012 （1） ： 21耀23. 3周秀普.盾构法