2018盾构隧道施工技术

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　　摘要：:随着我国大规模地铁建设逐步开展，城市地下工程施工技术的研究开发已成为一个重要的课题。因此，根据工作经验及参考一些文献，故对在盾构隧道施工的技术问题方面进行了一些阐述，希望能对同行们起到借鉴作用。
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　　关键词：盾构技术 理念与特点 技术问题
　　 中图分类号：U455文献标识码：A
　　
　　 近年来，我国开展大规模的城市市政工程建设，尤其是几个重要城市都已开始了地下铁路的建设工程，如北京，上海，广州等一线城市。在这些地下工程中，由于受到施工场地、道路交通等城市环境因素的限制，使得传统的施工方法难以普遍适用。在这种情况下对城市正常机能影响很小的隧道施工方法―盾构施工法，普遍得到了人们的关注，并且已经有了较为广泛的使用。
　　 虽然我国在盾构隧道施工方面已有了一定的成功经验和技术积累，但仍然存在大量的技术问题。因此，在技术方面这一课题上，是永远也不能停步的，满足目前现状的。只有不断的与时俱进，才能做到最好。
　　而作为一名专业的盾构技术人员，首先就要把相关的设备了解清楚，这点是至关重要的。试想，如果作为专业的技术人员都对设备的原理与特点等都了解不清楚，那么，在后面的工程施工的时候该如何操作这些设备，更谈不上如何运用相关技术来完成这些项目了。
　　1盾构技术的基本概念、原理与特点
　　 1.1盾构技术基本概念：盾构隧道施工法是指使用盾构机，一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆。从而不扰动围岩而修筑隧道的方法。盾构机的所谓盾是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾构钢壳。所谓构是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。
　　 1.2盾构技术基本原理：盾构施工的主要原理就是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工，从而最大限度地减少对地面建筑物及地基内埋设物的影响。为了达到这一目的，除了刀盘和盾构钢壳可以被动地产生支护作用以外，使用压力舱内泥土或泥水压力平衡开挖面上的作用土压力和水压力。使用壁后注浆及时充填由开挖产生的盾尾空隙，主动地控制围岩应力释放和变形是盾构技术的关键。
　　 1.3盾构技术的基本特点：
　　 1.3.1对城市的正常功能及周围环境的影响很小。除盾构竖井处需要一定的施工场地以外，隧道沿线不需要施工场地，无需进行拆迁而对城市的商业、交通、住居影响很小。可以在深部穿越地上建筑物、河流；在地下穿过各种埋设物和已有隧道而不对其产生不良影响。施工一般不需要采取地下水降水等措施，也无噪声、振动等施工污染。
　　 1.3.2盾构机是根据施工隧道的特点和地基情况进行设计、制造或改造的。所以是适合于某一区间的专用设备。当将盾构机转用于其它区段或其它隧道时，必须考虑断面大小、 开挖面稳定机理、围岩粒径大小等基本条件是否相同，有差异时要进行改造。
　　 1.3.3对施工精度的要求高。区别于一般的土木工程，盾构施工对精度的要求非常之高。管片的制作精度几乎近似于机械制造的程度。由于断面不能随意调整，对隧道轴线的偏离、 管片拼装精度也有很高的要求。
　　 1.3.4盾构施工是只进不退的。所以盾构施工一旦开始，盾构机就无法后退。这是由于管片外径小于盾构外径，如要后退必须拆除已拼装的管片，这是非常危险的。另外盾构后退也会引起的开挖面失稳、盾尾刷止水带损坏等一系列的问题。所以，盾构施工的前期工作是非常重要的 ,一旦遇到障碍物或刀头磨损等问题只能通过实施辅助施工措施后，打开中隔板上设置的人闸出入孔进入压力舱进行处理了。
　　 由于了解了盾构技术的基本概念、理论与特点后，这才能在盾构隧道工程中更好的开展盾构技术的运用。
　　2盾构隧道工程中的技术问题
　　 2.1隧道管片设计问题 作为盾构施工的最终产物，隧道衬砌结构主要是由管片构成。而管片所形成的结构物是永久性的，因此，管片的设计是非常重要的环节。管片的设计要考虑隧道断面上的问题和轴线方向上的问题。除了地基可能发生较大不均匀沉降或特殊部位需要进行地震时轴线方向的计算以外。隧道管片主要还是根据断面上的受力进行计算。而断面上的设计计算主要涉及两个问题：一个是管片设计荷载的设定问题。另一个则是管片环的结构计算模型的问题。
　　 2.2开挖面的稳定问题盾构法的主要原理就是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工，因此其施工的关键就是维持开挖面的稳定性。泥水加压式盾构与土压平衡式盾构在维持开挖面稳定性方面机理稍有不同，主要区别于其控制开挖面的压力时分别采用了泥浆和流塑性土体。
　　 泥水加压式盾构 泥水加压盾构是通过压力舱内泥水的压力、泥水的特性来控制开挖面维持稳定的。
　　 土压平衡式盾构 土压平衡式盾构需要在压力舱内充满开挖泥土，通过对开挖土体施加压力来平衡开挖面上的土压力和水压力。
　　 2.3盾构姿态和线路控制的问题 盾构机是一个由盾构千斤顶驱动、在地中运动的庞然大物。而隧道设计对盾构机行走轨迹的要求非常严格。这是由于：①盾构机的过大偏移会造成隧道的偏移而影响使用。②盾构机的偏移会造成施工操作上的困难。因为盾构机姿态的偏移会直接造成线路的偏移，同时也造成管片拼装困难，有时也会由于不得不偏心推进而对管片产生过大的施工荷载造成管片开裂。
　　 2.4盾构施工对周围环境的影响问题 盾构技术之所以能够在城市地下工程中广泛使用。主要是可以将施工对周围环境的影响控制到很小的程度。除了对城市交通、商业、城市噪声、粉尘等环境的影响以外，对城市地面建筑物、地下建筑物(结构物)的影响也是一个重要的问题。
　　 伴随盾构推进一般会发生一定的地基变形，其发生原因可以分为以下几点：①开挖面上的土水压力不平衡导致开挖面失去稳定性。此时，压力舱压力大于开挖面土压力和水压力时出现地基隆起，相反会出现地基沉降。②盾构推进对围岩的扰动。盾构壳板和围岩的摩擦、 以及围岩的扰动会引起地基隆起和沉降。尤其在蛇曲修正、曲线推进时如采用超挖，会使围岩松动的范围变大加大地基的沉降量。③盾尾空隙的发生和壁后注浆的不足。盾构施工必然产生盾尾空隙，这一空隙会引起地基的应力释放而产生弹塑性变形。④管片的变形和变位。管片从盾尾脱出后，受到围岩荷载作用发生一些变形或变位，造成地基沉降，但其量一般较小。⑤地下水位下降。由于漏水或降水引起的地基沉降。
　　 2.5无论任何技术问题都可从两方面进行概述：即从施工方与设计方。
　　 从施工方而言，重要的是保证扩挖时围岩的稳定和控制相邻管片应力的恶化，为此，需要重点研究管片拆除前对围岩的超前加固和拆除后扩挖过程中的临时支护技术：包括设置临时支柱，对管片后围岩超前注浆加固处理等措施：其次需要研究运用于异型断面区段的特殊管片型式以及连接异型断面与普通断面的合理连接构件。连接构件要保证异型断面处受力状态合理，外观上符合审美标准等。
　　 从设计方而言，主要针对特殊异型断面型式的结构计算方法和模式。同时要能够全面模拟施工过程隧道的力学行为，即加固，管片拆除，开挖，模筑衬砌或拼装特殊管片等过程。在盾构隧道基础上扩挖的最大不同就是在原基本稳定的围岩和管片系统基础上拆除管片。管片拆除后围岩和相邻管片应力将重新分布，紧接着的开挖将再次破坏上一次的应力状态，管片安装后对这一应力状态又将产生新的调整，这些过程对于异型断面的施工安全都极为重要，需要系统的分析计算，找出应力变化和调整的规律，以便施工时采取相应的对策。
　　3结束语
　　 一方面，随着我国国民经济和城市现代化的不断发展，这将会对工程施工的要求越来越高。另一方面，由于城市用地、空间范围的要求严格，向地下发展的地下工程也将会越来越多。而盾构隧道施工法作为一种适用于现代城市地下工程的施工方法，必将会受到人们的重视。
　　 参考文献：
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