浅谈盾构法地铁施工中的应用

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1、浅谈盾构法地铁施工中的应用摘要：盾构法是一种机械化和自动化程度较高的隧道掘进施工方法,从20世纪60年代开始，西方发达国家大量将这种技术应用于城市地铁和大型城市排水隧道施工。我国近年来也开始在城市地铁隧道中广泛应用这种方法。在这种背景下，本文首先探讨了地铁施工的盾构法概要，进而从多个方面着手说明了地铁施工中盾构法应用。关键词：盾构法；地铁施工；应用中图分类号：TU7文献标识码：A一、地铁施工的盾构法概要盾构法的发明，其灵感启示源自蛀凿船虫(shipworm)对木売船只造成损害。十九世纪法国工程师MarcTsambar

2、dBrunnel观察蛀凿船虫使用牙齿凿入木头内，同时以其躯体支撑隧道周壁，且在进一步开挖前分泌出一种硬化剂固定及稳定开挖壁面，再借助虫身的蠕动前进与排出木屑，形成隧道的特有活动现象，据此而奠定今日盾构施工的基本原理。盾构法为在软弱土质屮开挖地铁隧道的一种施工方法，也即在可能崩坍流动的地方从事地铁隧道施工时，利用比地铁隧道外径断面稍人的可移动钢套管凿入土内，并在设置永久衬砌前，用以支撑地铁隧道洞口四周的土地，一面确保不管地盘崩坍与否均可安全迅速的进行地铁隧道开挖，另一面则保护永久衬砌的施工。盾构机为刚性结构钢简，主耍是

3、由钢制的壳板及推进千斤顶等构成。壳板用以支撑可能崩坍的地方，而钢筒两端，前端机械装有切刃齿可实施开挖作业，尾端供组合安装衬砌环片用，并以环片为千斤顶的反力座使盾构机向前推进。在盾构机尾端脱离其后的环片时，同时实施以水泥砂浆填充其造成的空隙。犹如甲虫穿泥，该施丁方法是以盾构机逐步先行，永久衬砌随后跟进，背填灌浆殿后，是一种反覆循环的施工方法。鉴于在恶劣的施工地中，若采用传统地铁隧道开挖法施工，不仅面临需要采用大量密布的临时支撑实施重复架设与拆除的缺点，且随时有发生危险；更因为开挖工作与衬砌工作相互干扰，彼此等待，导致施

4、工进度缓慢，造价升高。若能使用盾构法，不但可节省费用并免除占据巨大作业空间的支撑。且可使地铁隧道施工得以安全迅速向前推进。因此，在越恶劣的地质，用一般地铁隧道开挖越觉困难的工程，采用盾构施施工方法越安全可靠。二、地铁施工屮盾构法应用说明国内盾构工程施工基于地层多变，为确保开挖稳定与施工效率，采用土压平衡式及泥水加压式的密闭型盾构机是较为常规的选择。又因泥水加压式盾构机施工，为符合环保要求，需要基地设置处理设备以处理后续大量泥水问题。尤以在城市地铁工程中，在市区内更不容易找到足够场地，来容纳该泥水处理设备。因此地铁工程

5、盾构施工，土压平衡式盾构机比泥水加压式盾构机应用较多，而该型盾构机无疑地将成为未来国内地铁工程盾构施T的主力机种，应当给予特别的关注。(-)主要构造土压平衡式盾构机是由切削系统、排土系统、推进系统、环片组立系统、动力及电脑操作系统等五大部分组成。其盾构施工原理为于刃盘的后面设置的土压舱，将注泥材注入于土舱并与被掘削至土舱内的土砂以搅拌棒充分搅拌，使掘削土壤形成不透水、塑性、流动性的泥土，并使之充满在土舱及螺运机内。借助千斤顶的推力，保持土舱内泥土压与开挖面土压及水压的平衡,一面使盾构机的掘进ᣳ

6、0;与排土量维持平衡，另一面掘进。（-）土压平衡式盾构法在刃盘面的后方利用隔板做成土舱，灌入作泥材料,用搅拌棒将其与刃盘所切削下来的砂土相混合，使切削下来的砂土变成不透水的、具有塑性、流动性的泥土，并充满土舱和螺运机。在这种状态下，通过盾构机千斤顶的推力使土舱内的泥土产生泥土压，与挖掘土压和地下水压相对抗，不断地掌握挖掘量和排土量的平衡而进行挖掘。此时，泥土压二静止土压+地下水压。也就是说，在盾构机进行挖掘时,通过安装在土舱内隔板上的土压计，随时测

7、量泥土压，并相应地调节盾构机千斤顶速度，和螺运机的旋转速度，而保持上述公式得以成立，从而能够使挖掘得以稳定进行，最大程度地减少地质变化的影响。另外，由于泥土的不透水性和螺运机的防塌作用，有效地制止了地下水的产生。因此，盾构施工原理最主要就是：藉千斤顶的推力，保持土舱内泥土压与开挖面土压及水压的平衡，也即泥土压二静止土压+地下水压；盾构机的掘进量与排土量维持平衡。多少土进入到土舱内，就有多少土由螺运机排出去。（三）盾构施工的影响盾构法在城市区的地底施工时，很难以完

8、全避免对地表下陷与邻近构造物的影响。如果严重的地表下陷，会对周边区域造成甚大影响，尤其对邻近构造物的影响，将形成大问题。因此必须经由选择适切的施工方法与采用辅助施工方法，并在施工中的各个环节做好管理的工作，将其抑制至最小限度。一般而言，起因于开挖盾构地铁隧道所导致地盘下陷的发生过程，是在进行地铁隧道开挖工作面之前，先行发生陷或隆起，随后在通过开