盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)及應(yīng)用方式的分析

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國公路工程事業(yè)得到了極大的發(fā)展。作為一項(xiàng)綜合性施工技術(shù)，盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)在隧道工程施工中得到了廣泛地應(yīng)用。本文主要對盾構(gòu)法的概況、盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)法；隧道工程；技術(shù)應(yīng)用；概況；暗挖法

1.盾構(gòu)法的概況

盾構(gòu)法是暗挖法施工中的一種全機(jī)械化施工方法，它是將盾構(gòu)機(jī)械在地中推進(jìn)，通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌，同時在開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖，通過出土機(jī)械運(yùn)出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機(jī)械化施工方法。

利用盾構(gòu)進(jìn)行隧道開挖，襯砌等作業(yè)的施工方法。用盾構(gòu)在軟質(zhì)地基或破碎巖層中掘進(jìn)隧洞的施工方法。盾構(gòu)是一種帶有護(hù)罩的專用設(shè)備，利用尾部已裝好的襯砌塊作為支點(diǎn)向前推進(jìn)，用刀盤切割土體，同時排土和拼裝后面的預(yù)制混凝土襯砌塊。盾構(gòu)是1874年發(fā)明，首先用的是氣壓盾構(gòu)。開挖英國倫敦泰晤士河水底隧道。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的出碴方式有機(jī)械式和水力式，以水力式居多。水力盾構(gòu)在工作面處有一個注滿膨潤土液的密封室。澎潤土液既用于平衡土壓力和地下水壓力，又用作輸送排出土體的介質(zhì)。盾構(gòu)法施工具有施工速度快、洞體質(zhì)量比較穩(wěn)定、對周圍建筑物影響較小等特點(diǎn)，適合在軟土地基段施工。盾構(gòu)法施工的基本條件：

（1）線位上允許建造用于盾構(gòu)進(jìn)出洞和出碴進(jìn)料的工作井。

（2）隧道要有足夠的埋深，覆土深度宜不小于6m。

（3）相對均質(zhì)的地質(zhì)條件。

（4）如果是單洞則要有足夠的線間距，洞與洞及洞與其它建（構(gòu)）筑物之間所夾土（巖）體加固處理的最小厚度為水平方向1.0m，豎直方向1.5m。

（5）從經(jīng)濟(jì)角度講，連續(xù)的施工長度不小于300m。

2.盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1盾構(gòu)始發(fā)（出洞）階段

盾構(gòu)始發(fā)（出洞）階段是控制盾構(gòu)掘進(jìn)施工的首要環(huán)節(jié)。在盾構(gòu)始發(fā)（出洞）前、后各項(xiàng)準(zhǔn)備工作中需保證做好充分的技術(shù)、人員、材料、設(shè)備準(zhǔn)備，并對盾構(gòu)是否具備出洞條件予以審查，確保盾構(gòu)在安全可靠的前提下能順利出洞。盾構(gòu)出洞土體加固，為了確保盾構(gòu)出洞施工的安全和更好地保護(hù)附近的地下管線和建（構(gòu)）筑物，盾構(gòu)出洞前需對出洞區(qū)域洞口土體進(jìn)行加固。

盾構(gòu)始發(fā)基座設(shè)置，盾構(gòu)始發(fā)前需將盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)確的擱置在符合設(shè)計軸線的始發(fā)基座上，待所有準(zhǔn)備工作就緒后，沿設(shè)計軸線向地層內(nèi)掘進(jìn)施工。因此，盾構(gòu)出洞前盾構(gòu)始發(fā)基座定位的準(zhǔn)確與否，直接影響到盾構(gòu)機(jī)始發(fā)姿態(tài)好壞。盾構(gòu)機(jī)及后配套設(shè)備井下驗(yàn)收，盾構(gòu)法隧道施工主要依靠盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)及配套設(shè)備完成掘進(jìn)任務(wù)，由于受工作井內(nèi)空間限制，需將盾構(gòu)機(jī)及后配套臺車分節(jié)吊裝運(yùn)至井下，并在井下安裝、調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)。土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)及后配套設(shè)備構(gòu)成主要由盾構(gòu)殼體（包括刀盤及切口環(huán)、支撐環(huán)、盾尾）、推進(jìn)系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)、油脂潤滑系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等組成。施工人員在井下工作中的重點(diǎn)是保證盾構(gòu)機(jī)及后配套設(shè)備主要部件和系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，后盾支撐系統(tǒng)安裝，盾構(gòu)前進(jìn)的動力是通過千斤頂來提供，而盾構(gòu)始發(fā)時千斤頂頂力是作用在后盾支撐系統(tǒng)之上。一般后盾支撐體系是由鋼反力架、鋼支撐、臨時襯砌（負(fù)環(huán)管片）等組成，施工過程中要重點(diǎn)關(guān)注后盾支撐系統(tǒng)是否滿足其技術(shù)要求，即后盾支撐系統(tǒng)必須有足夠的剛度和強(qiáng)度，確保在頂力作用下不發(fā)生變形。盾構(gòu)出洞裝置安裝，由于隧道洞口與盾構(gòu)之間存在建筑間隙，易造成泥水流失，從而引起地面沉降及周圍建筑物、管線位移，因此需安裝出洞裝置。

2.2盾構(gòu)試掘進(jìn)和正式掘進(jìn)階段

根據(jù)盾構(gòu)法施工工藝的特點(diǎn)，盾構(gòu)安全出洞后需通過前100環(huán)試推進(jìn)尋求最佳施工參數(shù)，為全線的正常推進(jìn)提供符合實(shí)際土層特點(diǎn)的技術(shù)參數(shù)。不論在試掘進(jìn)還是正式掘進(jìn)階段，施工人員要確保盾構(gòu)掘進(jìn)中的姿態(tài)、管片拼裝的質(zhì)量、注漿作業(yè)的效果等，保盾構(gòu)掘進(jìn)施工質(zhì)量和周邊環(huán)境的安全。盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù)管理，由于土壓平衡式盾構(gòu)采用電子計算機(jī)控制系統(tǒng)，能自動控制刀盤轉(zhuǎn)速、盾構(gòu)推進(jìn)速度及前進(jìn)方向，并及時反映掘進(jìn)中的施工參數(shù)。這些施工參數(shù)的確定是根據(jù)地質(zhì)條件情況、環(huán)境監(jiān)測情況，進(jìn)行反復(fù)量測、調(diào)整和優(yōu)化的過程，若發(fā)現(xiàn)異常需及時調(diào)整。因此，對盾構(gòu)施工參數(shù)的管理應(yīng)貫穿于盾構(gòu)掘進(jìn)過程的始終。施工人員要及時收集和分析有關(guān)施工參數(shù)的信息，通過信息反饋，動態(tài)掌握施工參數(shù)的變化。

2.3盾構(gòu)接收（進(jìn)洞）階段

盾構(gòu)接收（進(jìn)洞）階段掘進(jìn)是盾構(gòu)法隧道施工最后一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。盾構(gòu)能否順利進(jìn)洞關(guān)系到整個隧道掘進(jìn)施工的成敗。在盾構(gòu)進(jìn)洞前后施工人員要做好充分的盾構(gòu)接收的準(zhǔn)備工作，確保盾構(gòu)以良好的姿態(tài)進(jìn)洞，就位在盾構(gòu)接收基座上。盾構(gòu)進(jìn)洞土體加固，盾構(gòu)進(jìn)洞區(qū)域土體加固一般與出洞區(qū)域土體加固是同時進(jìn)行，對盾構(gòu)進(jìn)洞土體加固效果的檢驗(yàn)可參照對盾構(gòu)出洞土體加固。盾構(gòu)接收基座設(shè)置，盾構(gòu)接收基座用于接收進(jìn)洞后的盾構(gòu)機(jī)，由于盾構(gòu)進(jìn)洞姿態(tài)是未知的。在盾構(gòu)接收（進(jìn)洞）前施工人員仍需確保接收井洞門中心位置和接收基座平面、高程位置（一般以低于洞圈面為原則）正確，確保盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞后能平穩(wěn)、安全推上基座。進(jìn)洞前盾構(gòu)姿態(tài)控制，在盾構(gòu)進(jìn)洞前100環(huán)對已貫通隧道內(nèi)布置的平面導(dǎo)線控制點(diǎn)及高程水準(zhǔn)基點(diǎn)做貫通前復(fù)核測量，分析誤差是否在允許偏差之內(nèi)，從而正確的指導(dǎo)進(jìn)洞段盾構(gòu)推進(jìn)的方向。洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)鑿除（進(jìn)洞側(cè)），盾構(gòu)進(jìn)洞前需對接收井內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)背水面鋼筋進(jìn)行割除及砼鑿除，通過打探孔實(shí)際驗(yàn)證盾構(gòu)進(jìn)洞區(qū)域土體加固的效果。施工在洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)鑿除后同樣需對其后土體自立性、滲漏等情況進(jìn)行觀察，判斷進(jìn)洞區(qū)域土體的實(shí)際加固效果是否滿足盾構(gòu)安全進(jìn)洞的要求，保證施工安全。盾構(gòu)接收進(jìn)洞，盾構(gòu)接收（進(jìn)洞）準(zhǔn)備工作就續(xù)后，盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)，在前端刀盤露出土體直至盾構(gòu)殼體順利推上接收基座的過程稱為“盾構(gòu)接收進(jìn)洞”。

3.盾構(gòu)法結(jié)構(gòu)防水

目前，盾構(gòu)法修建的隧道絕大部分采用由單層鋼筋混凝土管片拼裝而成的襯砌結(jié)構(gòu)，其防水工作包括管片防水、管片接縫防水、螺栓孔和注漿孔防水、充填注漿、盾尾密封和滲漏處理等。

3.1管片防水

管片防水包括管片本體防水和管片外防水涂層。管片本體防水一般要求其抗?jié)B標(biāo)號不小于S8，滲透系數(shù)不大于1011㎝/s。管片外防水一般采用焦油氯磺化聚乙烯涂料為底層，環(huán)氧類樹脂為表層。

3.2管片接縫防水

管片接縫防水包括管片間的彈性密封墊防水、隧道內(nèi)側(cè)相鄰管片間的嵌縫防水以及必要時向接縫內(nèi)注入聚氨酯藥液等。其中彈性密封墊防水最可靠，是接縫防水重點(diǎn)。

4.結(jié)束語

綜上所述，通過分析地質(zhì)特征、調(diào)研掘進(jìn)參數(shù)、優(yōu)化施工方案，成功地采用盾構(gòu)法施工，保證了盾構(gòu)機(jī)安全、連續(xù)、快速的推進(jìn)，順利通過了各個風(fēng)險點(diǎn)，解決了工程項(xiàng)目中的難題，提高了工程質(zhì)量，有效的降低了工程造價，為隧道施工技術(shù)水平的提升提供了可靠的保障。

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