加強盾構(gòu)機在地鐵施工技術(shù)及過站方法的探討

代艷麗

身份證號碼：620422198102227428 中鐵隧道股份有限公司

摘要：這幾年，地鐵的修建是使我國的交通方面有了更高的層次，地鐵的修建在一定程度上給人類的出行帶來了巨大的便利，但是地鐵開挖工作會對建筑基層造成一定損害，如果沒有一個完整的保護(hù)體系，將對我國城市建設(shè)成果造成嚴(yán)重的威脅。盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機，簡稱盾構(gòu)機，是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機械，在我國盾構(gòu)機的應(yīng)用技術(shù)還不夠完善，我國相關(guān)部門應(yīng)該加強盾構(gòu)機在地鐵施工中的技術(shù)指標(biāo)和過站方法的研究。本文通過對盾構(gòu)機相關(guān)內(nèi)容的介紹，希望能對今后地鐵修建工作起到一定的理論輔助作用。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機；地鐵施工；技術(shù)；過站方法

引言

隨著我國科技的進(jìn)步，市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類的生活水平也在不斷地提高，同時也帶動了我國各行各業(yè)的共同發(fā)展，在城市建設(shè)領(lǐng)域，我國已經(jīng)取得了不小的成就，尤其是在交通方面，地鐵的應(yīng)用更是使我國在交通領(lǐng)域又邁進(jìn)了一大步。而在地鐵修筑過程中所用到的盾構(gòu)技術(shù)還不夠完善，開挖過程會對開挖周圍環(huán)境帶來無法避免的破壞因素，這對城建工作而言無非是因小失大，加強盾構(gòu)機在地鐵施工及過站方法技術(shù)的探究使我國相關(guān)部門當(dāng)前的重要任務(wù)。

一、盾構(gòu)機的介紹

1.1盾構(gòu)機的概念

盾構(gòu)機是當(dāng)前地鐵隧道修建的一種挖掘工具，它集合金屬外殼，殼內(nèi)整機、輔助設(shè)備于一身的鋼殼體的大型挖掘設(shè)備。在堅硬外表鋼殼體的掩護(hù)下進(jìn)行一系列的土體開挖、土渣排運、整機推進(jìn)和管片安裝等工程任務(wù)，實現(xiàn)隧道的一次性成型。應(yīng)用盾構(gòu)機進(jìn)行隧道挖掘的方法稱為盾構(gòu)法。

1.2基本原理

在盾構(gòu)機鋼殼體的最前端有由刀盤組成的旋轉(zhuǎn)刀盤組，用于切割地層，采用螺旋輸送機來實現(xiàn)土渣的外部運輸，在殼體內(nèi)有拼裝預(yù)制管片，依靠液壓千斤頂來進(jìn)行推進(jìn)。我們稱這個組合結(jié)構(gòu)為“盾殼”，盾殼對挖掘過的隧道能起到一定的支撐作用，避免在襯砌前因為土體松垮而導(dǎo)致隧道塌陷，而后期的掘進(jìn)、排土、襯砌等工程都在盾殼的掩護(hù)下完成。

1.3基本構(gòu)造

盾構(gòu)機是由護(hù)盾、挖掘系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、土渣運輸系統(tǒng)、襯砌系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)等六個機構(gòu)組成。護(hù)盾一般由三部分構(gòu)成，切口環(huán)、支撐環(huán)和盾尾；挖掘系統(tǒng)主要由刀頭或者刀盤以及其支撐裝置構(gòu)成；推進(jìn)機械主要是由液壓設(shè)備，例如油泵、油馬達(dá)、油壓千斤頂構(gòu)成；而土渣運輸系統(tǒng)中有兩種分類，泥水式主要由泥漿泵管道組成，土壓平衡式主要由螺旋輸料器和皮帶運輸機組成；襯砌系統(tǒng)主要指的是管片自動拼裝機械手；輔助系統(tǒng)包括壁后灌漿裝置，導(dǎo)向測量和控制裝置等等。

二、加強盾構(gòu)機在地鐵施工中的技術(shù)探討

地鐵是我國目前城建工作中最為先進(jìn)的交通工具之一，地鐵的修建標(biāo)志著我國城市建設(shè)領(lǐng)域又有了新的突破，地鐵修建也必定會作為一個前線城市城建工作的發(fā)展目標(biāo)，如此一來，為了避免地鐵修建過程中產(chǎn)生的大量土體的開挖導(dǎo)致對周邊建筑的損壞，加強盾構(gòu)機在地鐵施工中的技術(shù)應(yīng)用成了地鐵修筑工作中的重點研究對象。

2.1曲線施工

根據(jù)城市中道路的排列和建筑的布局，地鐵修建路線肯定存在曲線部分，另外，在地鐵隧道的設(shè)計或設(shè)計施工時，難免會遇到無法進(jìn)行深地挖掘的建筑，只能避開原有的構(gòu)筑物，改變地鐵路線，由此也會出現(xiàn)曲線路段。這就為盾構(gòu)施工提出了新的技術(shù)要求，同時也需要盾構(gòu)機裝備有曲線施工的功能，滿足當(dāng)前工程的要求。在實際的施工過程當(dāng)中，為了減少曲線施工對土層的影響，一般情況下，通常在盾構(gòu)機前段管片中采用楔形管片。筆者認(rèn)為，除了利用楔形管片外，還可以通過油壓分區(qū)控制模式，實現(xiàn)千斤頂可自由編組；或者采用仿形刀裝置和鉸接機構(gòu)等功能綜合利用來應(yīng)對在地鐵曲線施工時遇到的困難。

2.2加泥及加泡沫系統(tǒng)

在實地施工過程中，盾構(gòu)機前段刀盤在對土層進(jìn)行切割的過程中，難免會在刀盤端積累土渣，導(dǎo)致“糊刀”或“泥餅”等情況，因此，為了避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，可以在刀盤口應(yīng)用加泥或泡沫系統(tǒng)。根據(jù)不同的地質(zhì)條件，可以有不同的方式，這種系統(tǒng)通過使用塑流化的改進(jìn)材料，能夠起到改善盾構(gòu)機密封艙內(nèi)切割土體塑流性的作用。這種加泥加泡沫系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠有效的平衡開挖面水與土的壓力，能夠避免盾構(gòu)機排土難題，有效的拓寬了盾構(gòu)機對不同地層的適應(yīng)能力。

2.3減少盾構(gòu)機的推進(jìn)阻力

根據(jù)地質(zhì)條件的差別以及標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)值的大小、刀盤組成的外徑，切削刀最大切削軌跡外徑以及盾構(gòu)機外徑這三個外徑的大小之間存在的細(xì)微的差距，如果處理方式不合理，會增大土體推進(jìn)阻力，給盾構(gòu)機推進(jìn)進(jìn)程帶來很大程度的影響。因此，在設(shè)計切割刀口軌跡外徑時，應(yīng)該使它略微大于盾構(gòu)機外徑，應(yīng)該選擇合適的刀具切割外徑深度，合理的設(shè)置刀盤盤圈刀具，這樣不僅可以減少盾構(gòu)機刀盤盤圈和盾構(gòu)機外圍的摩擦阻力和推進(jìn)阻力以及切割時產(chǎn)生的噪音和切割振動，還不會對盾構(gòu)機控制土體沉降的能力和整體掘進(jìn)效果產(chǎn)生大的影響。

2.4盾構(gòu)機機體接收

在地鐵開挖過程中，為了避免在工作時因為土體松軟而導(dǎo)致地下水沿開挖間隙涌入作業(yè)井內(nèi)，當(dāng)某一階段的開挖土體清理工作完成后，盾構(gòu)機應(yīng)該立刻加快推進(jìn)速度，當(dāng)?shù)侗P通過防水簾幕后，即應(yīng)該立刻采取拉緊水簾幕壓板上的鋼絲繩，防止水簾幕壓在盾構(gòu)機前盾的盾體外；之后，保持盾構(gòu)機的勻速前進(jìn)，當(dāng)同步注漿結(jié)束漿液凝固，封水管片安裝完成之后，盾構(gòu)機應(yīng)該按照正常的挖掘速度勻速前進(jìn)，當(dāng)盾體全部出洞門口，盾構(gòu)機接收成功完成。

三、盾構(gòu)機過站方法探討

3.1千斤頂頂推法

3.1.1使用方法

運用千斤頂動力系統(tǒng)，在盾構(gòu)基座上面直接焊接千斤頂，利用鋼支結(jié)構(gòu)，進(jìn)行反力支撐，在進(jìn)行盾構(gòu)平移過程中，利用四臺盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂?shù)耐评碜鳛闄C械動力，將鋼支撐桿系撐在端頭井洞門圈上，通常在進(jìn)行推進(jìn)時，利用焊接技術(shù)在盾構(gòu)基座上的兩臺頂管千斤頂提供動力，利用車站地板上的預(yù)埋件制作鋼支撐返利后靠系統(tǒng)。

3.1.2方法特點

我國盾構(gòu)過站技術(shù)已經(jīng)發(fā)展相對成熟，在各個地鐵工作部門已經(jīng)得到廣泛使用，過站的形式和方法有很多種，因為千斤頂頂推法的特點明顯，因此被廣泛使用。千斤頂頂推法安裝程序簡單方便，運用千斤頂動力系統(tǒng)，治愈需要在盾構(gòu)基座上面安裝千斤頂，按照鋼支結(jié)構(gòu)中心高度來就位，再制作用來支撐千斤頂?shù)耐屑堋?/p>

千斤頂頂推法穩(wěn)定性較高，不管是支撐方面還是推進(jìn)方面，都能保證基座與盾構(gòu)工作時保持平穩(wěn)。

3.2卷揚機牽引法

3.2.1使用方法

將卷揚機固定在平移盾構(gòu)基座上，在車站底板的預(yù)埋件上面安裝定滑輪來控制盾構(gòu)系統(tǒng)的平移，根據(jù)滑輪組產(chǎn)生的牽引力，在盾構(gòu)機本體上與卷揚機上都固定牽引所用的鋼絲繩，通常為了滿足工作需要，雙圓盾構(gòu)都是使用兩臺卷揚機。

3.2.2方法特點

在對兩臺卷揚機同時進(jìn)行牽引盾構(gòu)工作時，由于牽引速率之間的差距，會導(dǎo)致同步協(xié)調(diào)性很難受到控制，這樣容易導(dǎo)致基座與盾構(gòu)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，或者因為受力過大而發(fā)生位置偏移，這時，如果不能得到及時處理，極可能造成盾構(gòu)基座上的滑輪出軌與鋼絲成受到損壞的事故。

四、結(jié)論

當(dāng)前，我國很多城市都在進(jìn)行地鐵修建工作，在地鐵隧道挖掘過程中，應(yīng)該密切注意隧道挖掘可能會對周圍環(huán)境造成的影響和損失，加強盾構(gòu)機在地鐵施工技術(shù)和過站方法的探究和思考是當(dāng)前地鐵修建工作中安全保證的主要目標(biāo)，我國相關(guān)部門應(yīng)該提起對此項目的重視，避免開挖工作中出現(xiàn)重大的失誤或事故。

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