地铁盾构法隧道施工技术探析.doc

地铁盾构法隧道施工技术探析 【摘要】本文主要围绕这地铁盾构法隧道施工，分析了地铁盾构法隧道施工需要的技术方法，提出了施工的主要技术要领，同时，按照施工的一些关键程序，提出了施工的一些必要的注意事项。 【关键词】地铁盾构法；隧道施工；施工技术； 中图分类号： tu74 文献标识码： a 一、前言 在地铁工程中，经常需要使用地铁盾构法隧道施工方法，因此，为了能够有效提高盾构法施工的效果，必须要掌握合理的地铁盾构法隧道施工技术，提高地铁施工效果。 二、盾构法隧道工程施工测量盾构法隧道工程施工测量的主要目的是确定盾构掘进方位与高程，准确标定隧道轴线，使隧道沿着设计轴线延伸和贯通以及隧道衬砌的三维位置符合设计要求。此外，还应保证与工程有关的其它建筑物准确建造在其设计位置上，不侵入规定的界限。盾构法隧道工程施工测量包括地面控制测量(平面及高程控制)、竖井施工测量、井上井下定向测量、地下控制测量(平面及高程控制)、盾构推进施工测量、隧道沉降测量、贯通测量以及竣工测量。因此，从地面控制测量和地下控制测量的设计到进洞测量的各项工作，都必须保证贯通误差特别是横向误差和高程贯通误差在设计图纸及工程使用要求所允许的范围之内。对于高程控制测量，可采用水准测量进行控制。 三、盾构施工关键技术和经验盾构法施工技术方案和施工细节依赖于围岩条件，因此要求在施工准备阶段对沿线的工程地质和水文地质条件进行细致的勘察工作，并根据实际情况做好应急准备。城市里地面交通繁忙、地面建筑物和地下管线密集，对地面沉降应有严格控制，在节省开挖面、不干扰地下水发育和围岩稳定并缩短工期的压力下，盾构法是最佳选择。以下以土压平衡式盾构为例，介绍盾构施工技术。1、始发与推进（一）盾构的始发（1）始发竖井作为拼装盾构的井，其建筑尺寸应满足盾构拼装的施工工艺要求，一般井宽应大于盾构直径1.62.0m，井的长度主要考虑盾构设备安装余地以及作业人员的作业空间和安全作业等因素。此外，竖井的尺寸还与盾构隧道的覆盖土层的厚度、进发方法等多种因素有关，覆盖土层的厚度不同。进发方法不同，竖井的尺寸也不同。始发竖井的护壁一般采用钢板或钢筋喷射混凝土护壁，起重设备根据施工运输的要求，可采用龙门式起重机或货物升降机。从地表把盾构机的分解件及附属设备搬人始发立坑，然后在立坑内组装盾构，设置反力装置和盾构进发导口。（2）盾构拼装一般来说。盾构掘进机的盾头部分都是在生产厂组装完后整体运至工地。但我国很多城市地处内陆，道路运输条件和通过能力有限，只能采用分体运输，即将盾头部分分为切削刀盘、上、下盾壳、主机四部分运至施工现场，再在始发竖井内进行组装。这样，最大单个部件重量约为30t，需根据现场情况确定组装用起重机械的配置，如始发竖井安装有龙门式起重机，则可直接用龙门式起重机吊装，若没有，则采用汽车起重机。安装前首先准备好始发井下盾构安装基座，测定盾构推进轴线和盾构始发导人口，再将盾壳吊至始发井内的安装基上固定好，然后将盾构主机吊装就位，吊装刀盘固定于主机上，安装上、下盾壳，安装完毕后将上、下盾壳焊牢.即完成盾构机械的安装工作。（3）反力装置反力装置由固定支撑座和临时支撑垫两部分组成，一般采用安装负环管片作支撑反力架，负环管片由10环预制的隧道管片拼装而成，全部闭口环。（4）进发导口盾构机在始发前，需要在开挖方向设置进发导口，其目的是： 维持开挖面的稳定；防止地下水渗出；防止土体坍塌。一般是在掘进前方采用注浆或冷冻法对土体进行加固，范围是掘进前方大于盾体长度。直径约为盾体直径两倍的范围。（5）洞口止水由于洞口外径与盾构外径之差，在洞口与盾构间存在着一周环形建筑空隙，为防止土体及水从此空隙涌出和渗出，避免地表沉陷和确保盾构的安全出洞。在盾构靠上洞门土体前，在洞门设置一道环形橡胶止水带和一道环形钢板封堵空隙，盾构完全进入土体后，将环形板与有预埋件的洞口管片满焊固定，完全封堵洞口空隙。（6）始发以上准备工作完毕后，盾构即可始发，将推进油缸顶在反力装置上，启动切削刀盘和推进油缸即可进行掘削推进，推进油缸推进到一个行程，收回推进油缸，在推进油缸与反力装置间加垫临时支撑垫（负环管片），即可进行推进。在盾构刀盘切人土体前，为防止正面土体突然被切削而过量流失引起工作面坍塌，应通过螺旋输送器倒转方式向土压舱内加注粘土，至满舱后才起动刀盘切削土体和出土。盾体进人隧道后，进行管片安装和后部辅助设备平车的拼接，推进油缸顶在管片上继续推进，这样，推进一节，拼接一节，直至盾构设备完全进人隧道。（二）盾构的掘进1.盾构设备完全进人隧道后，盾构按预先设定的方向掘进，该过程由盾构设备的计算机控制系统控制。当盾构设备出现左右或上下偏差时，由计算机系统对推进油缸进行控制，确保条件方向按预定设置方向前进。同时，在保证开挖面土压平衡的基础上，调节刀盘转速与推进速度及螺旋输送机速度的比率，使开挖与排土保持恒定。2、衬砌在盾构设备掘进完一个节距以后，即可进行管片衬砌，由管片运输车将管片运送到安装台位，再由管片衬砌台车将管片送至安装位置安装就位。管片安装完毕后，进行下一个循环的掘进。直至整个隧道工程的完成。3、进洞盾构由区间隧道进人接收竖井前，需首先对端头土体的加固和渗水情况进行取芯测试，在确保土体稳定和无大量渗水的情况下方可凿除洞口混凝土。洞口混凝土凿除应分层分块进行。在盾构距洞口约为10m时，将洞口混凝土全部拆除。待盾构机刀盘露出洞口时，清除端头井内盾构机所带出的土体后，将盾构接收架准确地定位安设在洞口的底板上，高程比盾构机略低，并将接收架固定，以便盾构机顺利滑行上架。盾构完成洞工序后，及时对全隧道的管片螺栓进行复紧和洞口止水处理。4、盾构新技术简述（一）特殊断面盾构施工技术特殊断面盾构可分为复圆形盾构和非圆形盾构两大类。其中复圆形盾构包括双圆盾构和三圆盾构。非圆形盾构包括椭圆形盾构、马蹄形盾构、矩形盾构和半圆形盾构，根据隧道使用目的可分别加以采用。（二）复合盾构施工技术由于盾构是一种针对性很强的专用施工机械，每台盾构机都是针对某一种具体的地质水文条件而制定的。在地质条件复杂的情况下，采用常规盾构就无法完成施工，因此复合盾构施工技术应运而生。 （三）球体盾构施工技术球体盾构施工技术根据变换方法可分为纵、横连续掘进和横、横连续掘进两种（均只使用一台盾构机）。其中纵、横方向连续掘进施工是从地面开始连续沿直角方向进行竖并开挖和隧道掘进的施工方法，横、横方向连续进则指不需旋转竖井，在地面下朝直角方向进行连续掘进的施工法。 四、地铁盾构法隧道施工的安全注意事项 1、盾构隧道施工所使用的盾构机,其人仓中的电器设备必须采用防爆设备,如通讯电话、照明灯具等;同时除盾构机本身配备的隧道环境气体(ch4)监控仪外,施工中还应配备便携式气体检测仪进行巡回检测。2、在进行盾构开仓作业前,应强制进行仓内有害气体的检测。如在适当的防护下,通过压力仓壁隔板上的开孔,对仓内气体进行抽样检测。3、若在仓内检测到有害气体,首先应进行仓内气体置换,如通过泡沫、高压水和压缩空气的注入管路压入空气,并通过土仓隔板上的预留孔连接排气管路,将有害气体排至盾构机拖车后部适当地位置,利用隧道正常施工通风将其稀释到无危害浓度。 五、结束语 总而言之，地铁盾构法隧道施工，首先要做好施工的勘察和测量工作，做好充分的准备，进