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盾构施工

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        如果说20世纪是桥梁建设的世纪,那么21世纪就是地下空间开发的世纪。随着城市密集度的提高和高层建筑的不断增加,地面可利用空间越来越少,地下空间的利用开发就越来越受到重视。伴随着地下空间时代的来临,地下工程的施工机械化得到迅速发展。所以,如何更有效利用和创造地下空间已成为当今城市现代化的重要课题,采用盾构法来开发地下空间则是一种最佳选择。

盾构施工1.jpg

        我国盾构应用较多或较早的地区是上海、广州及北京地区,可以说这三个地区分别代表了我国三大区域的土层特征,盾构特征。上海是软土区域,广州是软弱不均区域,北京是砂卵石地层为特点。

1. 根据地质条件选择盾构机类型

盾构施工地质渗透系数.jpg

砂质土类自立性能较差的地层,应尽量使用密闭型的盾构施工。若为地下水较丰富且透水性较好的砂质土,则应优先考虑使用泥水平衡盾构;对粘性土,则可首先考虑土压平衡盾构。砂砾和软岩等强度较高的地层自立性能较好,应考虑半机械式或敞口机械式盾构施工。因在相同条件下,盾构复杂,操作困难,造价高,反之,盾构简单,制造使用方便,造价低。
针对地下水条件,若其压力值较高(大于0.1MPa),就应优先考虑使用密封型的盾构,以保证工程的安全,条件许可也可采用降水或气压等辅助方法。
对于砾径较小的地层,可以考虑各种盾构的使用。若砾径较大,除自立性能较好的地层可考虑采用手掘式或半机械式盾构外,-般应使用土压平衡盾构,若需采用泥水平衡盾构的话,须增加一个鳄式碎石机,在输出泥浆前,先将大石块粉碎。

2.盾构机选型的其它条件

除了地质条件以外的盾构机选型的制约条件还很多,如工期、造价、环境因素、基地条件等。

1)工期制约条件
因为手掘式与半机械式盾构机使用人工较多,机械化程度低,所以施工进度慢。其余各类型盾构机因为都是机械化掘进和运输,平均掘进速度比前者快。

2) 造价制约因素
一般敞口式盾构机的造价比密闭式盾构机低,主要原因是敞口式盾构机个象密闭式盾构机那样有复杂的后配套系统,在地质条件允许的情况下,从降低造价考虑,宜优先选用敞口式盾构机。

3) 环境因素的制约
敞口型的盾构机引起的地表沉降大于网格式盾构,更大于密闭式的掘进机。

4) 基地条件的制约
泥水平衡式的掘进机必须配套大型的泥浆处理和循环系统,若需使用泥水平衡盾构开挖隧道,就必须具备较大的地面空间。

5)设计线路、平面竖向曲线形状的制约
若隧道转弯曲率半径太小,就需考虑使用中间铰接的盾构。将其分为前后铰接的两段,显然增加了施上中转弯的灵活性。

3.辅助工法的使用
掘进机施工隧道的辅助工法一般有:压气法、降水法、冻结法、注浆法等。前三种属于物理方法,注浆法属于化学方法。这些方法也主要是用于保证隧道开挖而的稳定,注浆法还能减少盾构机开挖过程中引起的地表沉降。一般密闭式掘进机使用最多的是注浆法。盾尾注浆用以填补建筑间隙,以减少地面沉降。在地层自立性能差的情况下,若采用手掘进、半机械式或网格式掘进机施工,就需采用压气法辅助施工,以高气压保证开挖面的稳定,在这一辅助工法下,施工人员易患气压职业病。当盾构机在砂质土或砂砾层中施工时,可考虑使用降水的方法改变地层的物理力学指标,增加其自立性能,确保开挖面的稳定。冻结法的施工成本较高,一般情况下不采用,但在长隧道的盾构对接中使用。

4.盾构工法的选定程序流程图


盾构工法的选定程序流程图.jpg

 

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