畢業(yè)論文--城市地鐵隧道盾構施工技術探討

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　中文題目： 城市地鐵隧道盾構施工技術探討 </p><p>　　英文題目： The investigate of shield construction technology on subway tunnel</p><p><b>　　畢業(yè)論文任務書

2、</b></p><p>　　xx畢業(yè)論文開題報告書</p><p>　　課題來源：（1）A——真實課題（應列明課題的來源與級別）；</p><p><b>　　B——自選課題；</b></p><p>　　課題類型：（2）X——理論研究；</p><p>　　Y——應用研究。

3、</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　地下鐵道具有運量大、速度快、噪音小、污染輕、能耗低等優(yōu)點。大城市逐步形成了目前以地下鐵道為主體，多種軌道交通類型并存的現代城市軌道交通新格局。</p><p>　　盾構法施工具有安全可靠、機械化程度高、工作環(huán)境好、土方量少、進度快、施工成本低等優(yōu)點，尤其在地質條件復雜、地下水位

4、高而隧道埋深較大時，只能依賴盾構。</p><p>　　盾構施工的關鍵之一是確定盾構的類型及其配置。盾構的選型是一項綜合性的工作，應根據地質水文情況、工期、經濟性、環(huán)境保護、安全、可靠等各種因數綜合考慮。選擇合適的盾構類型，配置合理的輔助設備，才能確保隧道工程施工的順利完成。本文根據某地鐵區(qū)間隧道的工程條件、地質情況、進度要求等提出了盾構選型的方法及步驟，并比照類似的工程實例，研究確定某地鐵某盾構區(qū)間的盾構類型、

5、刀具的型式、刀盤的布局，并闡述泥水盾構的不同工作模式，以及盾構的廠家的確定。</p><p>　　盾構機的類型和廠家確定后，為了確保所選盾構機的性能滿足工程施工的要求，對所選盾構機的關鍵參數進行了復核計算，保證盾構性能可靠地滿足施工要求。對本工程的盾構施工技術進行了具體研究，就盾構在砂礫層中的掘進、在曲線地段的推進、在推進過程中的蛇形和滾動等特殊問題提出了解決方法。本課題不僅對某市地鐵某盾構區(qū)段的盾構施工具有實際

6、指導意義，而且對同類工程盾構施工具有很好的指導意義。</p><p>　　關鍵詞：盾構 盾構選型 施工技術</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 緒 論………………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1課題研究背景與意義1</p&g

7、t;<p>　　1.2盾構技術的發(fā)展歷史與現狀1</p><p>　　1.3本文研究的思路及主要內容2</p><p>　　第2章 盾構的選型與相應的配置………………………………………………………3</p><p>　　2.1盾構機的構造3</p><p>　　2.1.1盾構殼體3</p><

8、p>　　2.1.2推進機構4</p><p>　　2.1.3管片拼裝機4</p><p>　　2.1.4真圓保持器5</p><p>　　2.2盾構機的分類5</p><p>　　2.3盾構機的選型7</p><p>　　第3章 城市地鐵盾構隧道的施工技術…………………………………………………9&

9、lt;/p><p>　　3.1盾構施工過程9</p><p>　　3.1.1盾構機的組裝與調試9</p><p>　　3.1.2盾構始發(fā)11</p><p>　　3.1.3盾構掘進14</p><p>　　3.1.4泥水平衡盾構機掘進15</p><p>　　3.1.5盾構掘進方向的控制與

10、調整16</p><p>　　3.1.5掘進過程中的刀具管理和換刀方案16</p><p>　　3.1.6管片安裝16</p><p>　　3.1.7同步注漿與二次注漿補償17</p><p>　　3.1.8盾構到達17</p><p>　　3.1.9泥水平衡盾構機掘進18</p><p

11、>　　3.2特殊地段的施工18</p><p>　　3.2.1盾構穿過含水砂層時的注意事項18</p><p>　　3.2.2盾構在砂礫層中的掘進施工技術18</p><p>　　3.2.3盾構在曲線地段的推進19</p><p>　　3.2.4盾構在推進過程中的蛇形和滾動19</p><p>　　第4

12、章 結論與展望………………………………………………………………………20</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………………………21</p><p>　　致 謝……………………………………………………………………………………22</p><p><b>　　緒 論</b></p><p&

13、gt;<b>　　課題研究背景與意義</b></p><p>　　20世紀下半葉以來，伴隨著世界范圍內的城市化進程，伴隨著我國城市化進程的加快，城市建設快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，城市人口急劇膨脹，許多城市不同程度上出現了用地緊張，生存空間擁擠，交通堵塞，給城市生活帶來了很大的影響，也制約著經濟和社會的進一步發(fā)展，充分開發(fā)地下空間成為現代城市可持續(xù)發(fā)展的必要手段。</p>&l

14、t;p>　　盾構隧道開挖是城市地下施工的主要手段，盾構施工是在一個能支撐地層壓力而又能在地層中推進的圓形或矩形或馬蹄形等特殊形狀鋼筒結構，在它的掩護下，完成挖掘、出土、隧道支護等工作，它的最大的特點就是整個隧道掘進過程都是在這個被稱作護盾的鋼結構的掩護下完成的，可以最大限度地避免坍塌和地面塌陷。與傳統(tǒng)的隧道掘進技術相比，盾構法施工具有安全可靠、機械化程度高、工作環(huán)境好、土方量少、進度快、施工成本低等優(yōu)點，尤其在地質條件復雜、地下水

15、位高而隧道埋深較大時，只能依賴盾構。</p><p>　　隨著隧道工程對施工質量和環(huán)保要求的逐步提高，現代盾構己演變成為一種高度智能化，集機、電、液、光、計算機技術為一體的大型工程機械裝備。在發(fā)達國家盾構法施工的隧道已占隧道總量的90%以上。我國在盾構施工隧道的關鍵設備和施工技術方面與發(fā)達國家相比存在著較大的差距，為盡快提高我國盾構掘進水平使我國在先進隧道施工技術方面占世界一席之地，那么對于盾構技術在城市地鐵施工

16、中的應用研究就顯得尤為重要。</p><p>　　盾構技術的發(fā)展歷史與現狀</p><p>　　從盾構施工法的定義:使用盾構機在地下掘進，邊防止開挖面土砂崩塌，邊在機內安全的進行開挖作業(yè)和襯砌作業(yè)，從而構筑成隧道的施工法。按照這個定義，盾構施工法是由穩(wěn)定開挖面、盾構機挖掘和襯砌三大要素組成。那么縱觀盾構隧道掘進190來年的發(fā)展史看，盾構隧道施工法和盾構掘進機的改進都是在圍繞著:①地層穩(wěn)定和

17、地面沉降控制;②機械化、自動化掘進和掘進速度;③襯砌和隧道質量，這三個要素進行盾構掘進機的改進和施工方法的革命。傳統(tǒng)的盾構法是把這三個要素分別獨立考慮的，把地層穩(wěn)定處理作為盾構的輔助方法，主要有降低地下水位法、改良地基法、凍結法及氣壓法等。在盾構掘進機本身結構上沒有考慮對地層穩(wěn)定的影響或減少和防止地面沉降，盾構一般為敞胸式結構。但是，這樣的盾構很難滿足在城市內施工時的各種要求，特別是關系到地面建筑安全的地面沉降問題，所以，下一代盾構—閉

18、胸式盾構就應運而生了。</p><p>　　現代盾構的一個最為顯著的特點就是統(tǒng)籌考慮盾構法的這三個要素，用盾構掘進機設備本身解決工作面穩(wěn)定的問題?，F代盾構掘進機采用了類似機器人的技術，如控制、遙控、傳感器、導向、測量、探測、通訊技術等，集機、電、液、傳感、信息技術于一體，具有開挖削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等多種功能。在許多情況下盾構施工的綜合施工成本比人工開挖施工低得多，而掘進速度高得多。可以說

19、，盾構掘進機是目前世界上最先進的隧道掘進設備，適用于軟土、礫石、硬巖等不同地質構造的隧道暗挖;盾構法施工己是一門很成熟的地下工程施工技術，已成為大多數地下隧道工程施工首選的常規(guī)技術。</p><p>　　本文研究的思路及主要內容</p><p>　　面對21世紀我國城市地下空間的大量開發(fā)利用，城市地鐵的大規(guī)模建設，盾構法施工與傳統(tǒng)隧道開挖方法比較，因其具有開挖快、優(yōu)質、安全、經濟、有利于環(huán)

20、境保護和降低勞動強度的優(yōu)點，那么地鐵區(qū)間隧道施工越越多的采用盾構法無疑是最好的選擇。面對近年來我國的盾構隧道工程的社會需求量極大，從業(yè)新軍(單位、人員)的數量猛增，所以，無論是使我國的盾構技術趕上國際水平還是新軍提高業(yè)務素質，都表明對于盾構技術在工程實踐中的應用的研究很有必要。</p><p>　　本文研究的內容是盾構技術在城市地鐵隧道施工中的應用。包括:1.盾構的選型與相應的配置:介紹盾構的構造和分類的基礎上，

21、探討盾構選型的依據和選型的原則，并在此基礎上確定盾構的相應配置。2.盾構隧道的施工技術:(1)盾構施工過程；(2)特殊地段的施工。</p><p>　　盾構的選型與相應的配置</p><p><b>　　盾構機的構造</b></p><p>　　盾構的基本構造主要分為盾構殼體、推進系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)三大部分，見簡單的手掘式盾構的基本構造圖2.1。&

22、lt;/p><p>　　圖2.1 盾構基本構造示意圖</p><p><b>　　2.1.1盾構殼體</b></p><p>　　從工作面開始可分為切口環(huán)、支承環(huán)和盾尾三部分。</p><p><b>　　(1)切口環(huán)</b></p><p>　　切口環(huán)位于盾構的最前端，起開挖

23、和擋土作用，施工時最先切入地層并掩護開挖作業(yè)，部分盾構切口環(huán)前端還設有刃口以減少切入地層的擾動。切口環(huán)保持工作面的穩(wěn)定，并作為把開挖下來的土砂向后方運輸，因此，采用機械化開挖、土壓式、泥水加壓式盾構時，應根據開挖下來土砂的狀態(tài)，確定切口環(huán)的形狀、尺寸。</p><p><b>　　(2)支承環(huán)</b></p><p>　　支承環(huán)緊接于切口環(huán)，是一個剛性很好的圓形結構。

24、地層壓力、千斤頂的反作用力，以及切口入土正面阻力、襯砌拼裝時的施工載荷等承受作用于盾構上的全部載荷。</p><p>　　在支承環(huán)外沿布置有盾構千斤頂，中間布置拼裝機及部分液壓設備、動力設備、操縱控制臺。當切口環(huán)壓力高于常壓時，在支承環(huán)內要布置人行加、減壓艙。</p><p>　　支承環(huán)的長度應不小于固定盾構千斤頂所需的長度，對于有刀盤的盾構還要考慮安裝切削刀盤的軸承裝置、驅動裝置和排土裝

25、置的空間。</p><p><b>　　(3)盾尾</b></p><p>　　盾尾主要用于掩護管片的安裝工作。盾尾末端設有密封裝置，以防止水、土及壓注材料從盾尾與襯砌間隙進入盾構內。盾尾密封裝置損壞、失效時，在施工中途必須進行修理更換，盾尾長度要滿足上述各項工作的進行。</p><p><b>　　2.1.2推進機構</b&g

26、t;</p><p>　　盾構掘進的動力是靠液壓系統(tǒng)帶動千斤頂的推進機構，它是盾構重要的基本構造之一。</p><p>　　(l)盾構千斤頂的選擇和配置</p><p>　　盾構千斤頂的選擇和配置應根據盾構的靈活性、管片的構造、拼裝管片的作業(yè)條件等來決定。</p><p><b>　　(2)千斤頂數量</b></p

27、><p>　　千斤頂的數量根據盾構直徑、千斤頂推力、管片的結構、隧道軸線的情況綜合考慮。一般情況下，中小型盾構每只千斤頂的推力為600~1500kN，在大型盾構中每只千斤頂的推力多為2000~2500kN。</p><p><b>　　(3)千斤頂的行程</b></p><p>　　盾構千斤頂的行程應考慮到盾尾管片拼裝及曲線施工等因素，通常取管片寬

28、度加上100mm~200mm的余量。</p><p>　　另外，成環(huán)管片有一塊封頂塊，若采用縱向全插入封頂時，在相應的封頂塊位置應布置雙節(jié)千斤頂，其行程約為其它千斤頂的一倍，以滿足拼裝成環(huán)所需。</p><p><b>　　(4)千斤頂的速度</b></p><p>　　盾構千斤頂的速度必須根據地質條件和盾構形式決定，一般取50mm/min左右

29、，且可無級調速。為了提高工作效率，千斤頂的回縮速度要求越快越好。</p><p><b>　　(5)千斤頂塊</b></p><p>　　盾構千斤頂活塞的前端必須安裝頂塊，頂塊必須采用球面接頭，以便將推力均勻、分布在管片的環(huán)面。其次，還必須在頂塊與管片的接觸面上安裝橡膠或柔性材料的墊板，對管片環(huán)面起到保護作用。</p><p>　　2.1.3管

30、片拼裝機</p><p>　　管片拼裝機俗稱舉重臂，是盾構的主要設備之一，常以液壓為動力。為了能將管片按照設計所需要的位置，安全、迅速地進行拼裝，拼裝機在鉗捏住管片后，還必須具備沿徑向伸縮、前后平移和3600(左右疊加)旋轉等功能。</p><p>　　拼裝機的形式有環(huán)形、中空軸形、齒輪齒條形等，一般常用環(huán)型拼裝機。這種拼裝機安裝在支承環(huán)后部，或者盾構千斤頂撐板附近的盾尾部，它如同一個可自

31、由伸縮的支架，安裝在具有支承滾輪的、能夠轉動的中空圓環(huán)上的機械手。該形式中間空間大，便于安裝出土設備。</p><p>　　2.1.4真圓保持器</p><p>　　盾構向前推進時管片就從盾尾部脫出，管片受到自重和土壓的作用會產生變形，當該變形量很大時，己成環(huán)管片與拼裝環(huán)在拼裝時就會產生高低不平，給安裝縱向螺栓帶來困難，為了避免管片產生高低不平的現象，就有必要讓管片保持真圓，該裝置就是真圓

32、保持器。真圓保持器支柱上裝有上、下可伸縮的千斤頂和圓弧形的支架，它在動力車架挑出的梁上是可以滑動的。當一環(huán)管片拼裝成環(huán)后，就將真圓保持器移到該管片環(huán)內，支柱的千斤頂使支架圓弧面密貼管片后，盾構就可進行下一環(huán)的推進。盾構推進后圓環(huán)不易產生變形而保持著真圓狀態(tài)。</p><p><b>　　盾構機的分類</b></p><p>　　盾構是修建隧道的正面支護掘進和襯砌拼裝的

33、專用機具，盾構類型可以有不同的分類方法：</p><p>　　根據開挖面的挖掘方式可分為手掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式；根據切削面上的擋土方式可分為敞開性方式和封閉性方式；根據向開挖面施加壓力的方式，可分為氣壓平衡式、泥水加壓平衡式和土壓平衡式盾構。</p><p>　　現在介紹三種常用的機械式盾構：</p><p>　　(1)局部氣壓式盾構(見圖2.2)<

34、/p><p>　　圖2.2 局部氣壓式盾構示意圖</p><p>　　這種盾構系在開胸機械式盾構的切口環(huán)和支承環(huán)之間裝上隔板，使切口環(huán)部分形成一個密封艙，艙中輸入壓縮空氣，以平衡開挖面的土壓力，保證正面土體自立而不坍塌。氣壓是為了疏干地下水，改變土體的物理性能有利于施工，用盾構法進行隧道施工，首先是要解決切口前開挖面的穩(wěn)定，加局部氣壓是使正面土體穩(wěn)定的方法，從而代替了在隧道內加氣壓的全氣壓施

35、工方法。這樣，襯砌拼裝和隧道內其他施工人員，就可不在氣壓條件下工作，這無疑有很大的優(yōu)越性。</p><p><b>　　(2)泥水式盾構</b></p><p>　　圖2.3 泥水式盾構</p><p>　　若在上述局部氣壓的密(如圖2.3為泥水式盾構，泥水加壓平衡式盾構)封艙內用泥水或泥漿來代替壓縮空氣，這樣既可利用泥水壓力來支撐開挖面土體

36、，又可大大減少泄漏。刀盤切削下來的土在泥水中經過攪拌機攪拌，用雜質泵將泥漿通過管道輸送到地面集中處理，這樣就解決了連續(xù)出土的技術難題，泥水盾構的優(yōu)點是顯而易見的。</p><p>　　但泥水盾構的輔助配套設備多，首先要有一套自動控制和泥水輸送系統(tǒng)，其次還要有一套泥水處理系統(tǒng)，所以泥水盾構的設備費用較大。這是它的主要缺點，但反而言之，象泥水處理系統(tǒng)這樣的輔助設備可重復利用，經濟上還是可行的。</p>

37、<p>　　(3)土壓平衡式盾構(見圖2.4)</p><p>　　這種盾構又稱削土密封式或泥土加壓式盾構，是在上述兩種機械式盾構的基礎上發(fā)展起來的適用于含水飽和軟弱地層中施工的新型盾構。該盾構的前端也是一個全斷面切削刀盤，在盾構中心或下部有一個長筒形螺旋輸送機的進土口，其出口在密封艙外。所謂土壓平衡，就是盾構密封艙內始終充滿了用刀盤切削下來的土，并保持一定壓力平衡開挖面的土壓力。</p>

38、<p>　　圖2.4 土壓平衡盾構示意圖</p><p>　　螺旋輸送機靠轉速來控制出土量，出土量要密切配合刀盤的切削速度，以保持密封艙內充滿泥土而又不致過于飽和。這種盾構避免了局部氣壓盾構的主要缺點，也省略了泥水加壓盾構投資較大的缺點，至今，土壓平衡盾構與泥水加壓平衡盾構，已成為比較成熟、可靠的新型設備，廣泛地在隧道施工中予以應用。</p><p><b>　　盾構

39、機的選型</b></p><p>　　盾構機的選型直接決定盾構法施工工程是事半功倍還是事倍功半，不宜湊合使用。從上述介紹可知，盾構的類型很多，不同的類型、不同的工法，地質不同所以在盾構選型也不同。在城市地鐵施工中主要采用泥水盾構和土壓平衡盾構。</p><p>　　針對某城市的工程條件及工程地質特點、難點，盾構機應該具備以下功能特點才能滿足施工的需要：</p>&

40、lt;p><b>　　(l)基本功能要求</b></p><p>　　要求盾構具有開挖系統(tǒng)、出碴系統(tǒng)、管片安裝系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測量導向系統(tǒng)等基本功能。根據該盾構區(qū)間地質特點，盾構機需適應飽水砂層，又能適應局部夾卵石的礫砂層。</p><p>　　(2)對地質的適應性要求</p><p>　　盾構在飽水砂層、局部夾雜卵石

41、礫砂層中施工及江底隧道施工時應重點考慮以下功能：</p><p>　?、僦鬏S承密封要求有足夠的抗水壓能力，同時要求盾尾密封有足夠的抗?jié)B性，能夠滿足下穿某河施工要求；</p><p>　　②足夠的刀盤驅動扭矩和盾構推力；</p><p>　　③合理的刀盤及刀具設計，刀盤開口率足夠，開口位置合理；</p><p>　?、芏軜嫏C具備超前注漿能力，以

42、保證加固刀盤前面地層；</p><p>　?、荻軜嫳倔w在壓力狀態(tài)下的防水密封性能；</p><p>　　(3)特殊地段的通過能力</p><p>　　在該區(qū)段所指的特殊地段，指的是以下幾種：</p><p>　?、偎淼来┰胶艽蟊壤査[砂地層</p><p>　　該標段將穿越很大比例飽水礫砂層。這種地層對刀盤的磨損影響

43、比較嚴重，要求刀盤具備良好的耐磨性，將對刀盤堆焊耐磨網格，同時夾雜的圓礫對刀具布置要求更嚴格。</p><p>　　②下穿越某河大埋深富水地段</p><p>　　要求盾構機能靈活地調整刀盤的扭矩和盾構的推力、防噴涌的能力以及刀具的適應能力。另一方面對盾構機主軸承密封和盾尾密封要求有較高的抗水壓能力。</p><p>　　(4)精確的方向控制</p>

44、<p>　　該區(qū)間盾構施工區(qū)間里程較長，要求盾構的導向系統(tǒng)具有很高的精度，以保證線路方向的正確性。盾構方向的控制包括兩個方面:一是盾構本身能進行糾偏、轉向;二是采用先進的激光導向技術，保證盾構掘進方向的正確。</p><p><b>　　(5)環(huán)境保護</b></p><p>　　盾構法施工的環(huán)境保護包括兩個方面:首先是盾構施工時對周圍自然環(huán)境的保護，即地面

45、沉降滿足設計要求，無大的噪聲、震動等;再者要求盾構施工時使用的輔助材料不能對環(huán)境造成污染。</p><p>　　(6)掘進速度滿足計劃工期要求</p><p>　　根據工期安排，要求盾構機有完善的性能，確保施工順利進行，同時盾構機速度性能要求較高。擬投入該區(qū)段的盾構機設計最大速度V max=80mm/min。</p><p>　　(7)設備可靠性、技術先進性與經濟性

46、的統(tǒng)一</p><p>　　盾構的可靠性是工程施工的重要保障，盾構的關鍵部件必須在施工過程中萬無一失，做到百分之百的可靠。盾構機的可靠性表現在以下方面：</p><p>　　①整體設計的可靠性，即地質的適應性；</p><p>　?、谠O備本身的性能、質量、使用壽命等的可靠性。</p><p>　　城市地鐵盾構隧道的施工技術</p>

47、<p><b>　　3.1盾構施工過程</b></p><p>　　以某市某盾構區(qū)間為例來說明。該盾構區(qū)間為單線雙洞隧道，全長2846.9單線延長米，采用盾構法施工。</p><p>　　根據本區(qū)段工程地質和水文地質情況，該區(qū)間采用一臺泥水平衡式盾構機，完成區(qū)間隧道掘進任務。此區(qū)間將東站盾構始發(fā)井作為盾構機的始發(fā)地，從右線始發(fā)向西站掘進，到達西站后，將盾

48、構機轉場回東站，再從東站左線始發(fā)向西站掘進，最后到達西站;盾構掘進線路示意圖見圖3.1。</p><p>　　圖3.1 盾構掘進線路示意圖</p><p>　　3.1.1盾構機的組裝與調試</p><p>　　1. 盾構機的組裝與調試</p><p>　　盾構機組裝調試程序見圖3.2。</p><p>　　2. 盾構

49、機組裝順序</p><p>　　本工程盾構機組裝采用整機一次組裝完成后再調試始發(fā)的方式進行。在始發(fā)盾構組裝時，直接將盾構分段吊放置始發(fā)井底的始發(fā)臺上組裝調試，為：拖車下井→后移→連結橋下井→后移→主機下井組裝→與連結橋、拖車連結一連結其它部件。</p><p>　　3.盾構組裝技術措施</p><p>　　(l)盾構組裝前必須制定詳細的組裝方案與計劃，同時組織有經驗

50、的經過技術培訓的人員組成組裝班組。</p><p>　　(2)組裝前應對始發(fā)基座進行精確定位，帶吊機工作區(qū)應鋪設鋼板，防止地層不均勻沉陷。</p><p>　　(3)大件組裝時應對始發(fā)井端頭墻進行嚴密的觀測，掌握其變形與受力狀態(tài)。</p><p>　　(4)大件吊裝時必須有9噸以上的吊車輔助翻轉。</p><p>　　圖3.2 盾構組裝、調

51、試程序框圖</p><p><b>　　4.盾構機調試</b></p><p><b>　　(1)空載調試</b></p><p>　　盾構機組裝和連接完畢后，即可進行空載調試，空載調試的目的主要是檢查設備是否能正常運轉。主要調試內容為:液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)，泥漿系統(tǒng)，以及各種儀表的校正。<

52、;/p><p>　　電氣部分運行調試：檢查送電→檢查電機→分系統(tǒng)參數設置與試運行→整機試運行→再次調試。</p><p>　　液壓部分運行調試：推進和鉸接系統(tǒng)→管片安裝機→管片吊機和拖拉小車→泡沫、膨潤土系統(tǒng)和刀盤加水→注漿系統(tǒng)→泥漿系統(tǒng)等。</p><p><b>　　(2)負載調試</b></p><p>　　空載調試證

53、明盾構機具有工作能力后即可進行負載調試。負載調試的主要目的是檢查各種管線及密封的負載能力;對空載調試不能完成的工作進一步完善，以使盾構機的各個工作系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)達到滿足正常生產要求的工作狀態(tài)。通常試掘進時間即為對設備負載調試時間。</p><p>　　負載調試時將采取嚴格的技術和管理措施保證工程安全、工程質量和線型精度。</p><p><b>　　3.1.2盾構始發(fā)</b

54、></p><p><b>　　1.盾構始發(fā)流程圖</b></p><p>　　盾構始發(fā)按圖3.3流程進行。</p><p>　　圖3.3 始發(fā)流程框圖</p><p>　　2.盾構始發(fā)總體方案</p><p>　　盾構采用整機始發(fā)。在盾構完成試掘進后，進入正常掘進階段。拆除盾構井內的負環(huán)

55、管片、反力架等。在盾構始發(fā)時，管片、管線、砂漿等材料從預留出土口吊入隧道內，然后由電瓶車牽引編組列車將管片、管線、砂漿運抵工作面。泥漿管路及電纜線路均從預留口接入隧道內盾構工作面。在拆除負環(huán)管片后，盾構隧道進排泥管線均移至盾構工作井，軌線管片等材料從盾構工作井吊入，砂漿從盾構工作井放入編組列車的砂漿車內。</p><p>　　盾構在切入土體時，為確保利用上部千斤頂，整體向前推進，負環(huán)管片設置為全環(huán)閉口環(huán)，錯縫拼裝

56、。拼裝負環(huán)管片前先安裝反力架和負環(huán)鋼環(huán)。盾構整機始發(fā)方案示意如圖3.4。為防止盾構始發(fā)時側翻失穩(wěn)，在盾構機左右兩側設置防翻支撐，支撐底部與始發(fā)基座相連，上部支撐在盾構機上。</p><p>　　為防止負環(huán)管片失圓，造成盾構始發(fā)時管片與洞門圈間隙不均，在防翻支撐上設置縱向工字鋼，在工字鋼上設置鋼楔塊支撐管片，防止負環(huán)管片失圓。</p><p><b>　　3.始發(fā)設施的安裝<

57、/b></p><p><b>　　(l)始發(fā)基座安裝</b></p><p>　　在洞門鑿除完成之后，依據隧道設計線定出盾構始發(fā)姿態(tài)空間位置，然后反推出始發(fā)基座的空間位置。由于基座在盾構始發(fā)時要承受縱向、橫向的推力以及抵抗盾構旋轉的扭矩。所以在盾構始發(fā)之前，必須對始發(fā)基座兩側進行必要的加固。加固的方式見圖3.5。始發(fā)基座的安裝高程根據端頭地質情況進行適當抬高。

58、</p><p>　　圖3.4 盾構整機始發(fā)方案示意圖</p><p>　　圖3.5 盾構始發(fā)基座示意圖</p><p>　　(2)接長導向軌道的安裝</p><p>　　在始發(fā)基座安裝后，由于始發(fā)基座的基準導軌前端與前方土體之間有約1.5m的距離(即盾構工作井端墻厚度和為方便洞門臨時密封裝置安裝而留的空隙)，為保證盾構安全及準確始發(fā)，在

59、洞圈內與始發(fā)基座導向軌道相應位置安裝二根接長導向軌道，安裝傾角位置與基準導向軌道一致，并采用膨脹螺栓牢固地固定導軌。</p><p>　　(3)洞門臨時密封裝置</p><p>　　盾構在始發(fā)過程中，為防止泥水或地下水從洞門圈與盾構殼體間的空隙竄入盾構工作井內，影響盾構機開挖面土倉壓力(泥水壓力)、開挖面土體的穩(wěn)定，盾構始發(fā)前必須在洞門處設置性能良好的密封裝置。經施工實踐證明，折葉式密封壓

60、板有受力好、密封好、操作簡單、剛度好、安全可靠的優(yōu)點。</p><p><b>　　(4)反力設施安裝</b></p><p>　　在盾構主機與后配套連接之前，開始進行反力架的安裝。由于反力架為盾構機始發(fā)時提供反推力，在安裝反力架時，反力架端面應與始發(fā)基座水平軸垂直，以便盾構軸線與隧道設計軸線保持平行。對反力架固定前應按設計對其進行精確的定位。反力架與工作井結構連接部

61、位的間隙用高強素硅墊實，以保證反力架腳板有足夠的受力面，負環(huán)硅管片緊靠在反力架上。以保證混凝土負環(huán)管片受力均勻。</p><p>　　4.始發(fā)掘進技術要點</p><p>　　(1)在盾尾殼體內安裝管片支撐墊塊，為管片在盾尾內的定位做好準備。管片安裝見圖3. 6。</p><p>　　圖3.6 管片安裝示意圖</p><p>　　(2)安裝

62、前，在盾尾內側標出第一環(huán)管片的位置和封頂塊的位置，然后從下至上安裝第一環(huán)管片，安裝時要注意使管片的位置與標出位置相對應轉動角度一定要符合設計，換算位置誤差不能超過10mm。</p><p>　　(3)安裝拱部的管片時，由于管片支撐不足，要及時加固。</p><p>　　(4)八環(huán)負環(huán)管片拼裝完成后，用推進油缸把管片推出盾尾，并施加一定的推力把管片壓緊在反力架上，即可開始下一環(huán)管片的安裝。&

63、lt;/p><p>　　(5)管片在被推出盾尾時，要及時進行支撐加固，防止管片下沉或失圓。同時也要考慮到盾構推進時可能產生的偏心力，因此支撐應盡可能的穩(wěn)固。</p><p>　　(6)當刀盤抵攏掌子面時，推進油缸已經可以產生足夠的推力穩(wěn)定管片后，再把管片定位塊取掉。</p><p>　　(7)在始發(fā)階段要注意推力、扭矩的控制，同時也要注意各部位油脂的有效使用。掘進總推力

64、應控制在反力架承受能力以下，同時確保在此推力下刀具切入地層所產生的扭矩小于始發(fā)臺提供的反扭矩。</p><p>　　泥水壓力的設定是泥水平衡盾構施工的關鍵，維持和調整壓力值又是盾構推進操作中的重要環(huán)節(jié)，其中包括推力、推進速度和排泥量三者的相互關系，以及對盾構施工軸線和地層變形量的控制也比較重要。盾構試掘進過程中，要根據不同地質條件、覆土厚度、地面情況設定泥水壓力，選定泥水性能指標，并根據地表隆陷監(jiān)測結果及時調整泥

65、水壓力和性能。</p><p><b>　　3.1.3盾構掘進</b></p><p><b>　　1.盾構試掘進</b></p><p>　　盾構開始掘進的45m稱為試掘進段。掘進完成90米后開始拆除負環(huán)管片，通過試掘進段擬達到以下目的：</p><p>　　(1)用最短的時間對盾構機進行調試。&

66、lt;/p><p>　　(2)了解和認識本工程的地質條件，掌握該地質條件下泥水平衡盾構的施工方法。</p><p>　　(3)收集、整理、分析及歸納總結各地層的掘進參數，制定正常掘進各地層操作規(guī)程，推力、推進速度和排泥量三者的相互關系，實現快速、連續(xù)、高效的正常掘進。</p><p>　　(4)熟悉管片拼裝的操作工序，提高拼裝質量，加快施工進度。</p>

67、<p>　　(5)通過本段施工，加強對地面變形情況的監(jiān)測分析，反映盾構機出洞時以及推進時對周圍環(huán)境的影響，掌握盾構推進參數及同步注漿量。</p><p>　　(6)通過對地層推進施工，摸索出在盾構斷面處于各地層中，盾構推進軸線的控制規(guī)律。</p><p><b>　　2.盾構正常掘進</b></p><p>　　盾構機在完成前45m的

68、試掘進后，將對掘進參數進行必要的調整，為后續(xù)的正常掘進提供條件。主要內容包括：</p><p>　　(1)根據地質條件和試掘進過程中的監(jiān)測結果進一步優(yōu)化掘進參數。</p><p>　　(2)正常推進階段采用45m試掘進階段掌握的最佳施工參數。通過加強施工監(jiān)測，不斷地完善施工工藝，控制地面沉降。施工進度應采用均衡生產法。</p><p>　　(3)推進過程中，嚴格控制

69、好推進里程，將施工測量結果不斷地與計算的三維坐標相校核，及時調整。</p><p>　　(4)盾構應根據當班指令設定的參數推進，推進出土和泥水流量與襯砌背后注漿同步進行。不斷完善施工工藝，控制施工后地表最大變形量在+10，-30mm之內。</p><p>　　(5)盾構掘進過程中，坡度不能突變，隧道軸線和折角變化不能超過 0.4%。</p><p>　　(6)盾構掘

70、進施工全過程須嚴格受控，工程技術人員根據地質變化、隧道埋深、地面荷載、地表沉降、盾構機姿態(tài)、刀盤扭矩、千斤頂推力等各種勘探、測量數據信息，正確下達每班掘進指令，并即時跟蹤調整。</p><p>　　(7)盾構機操作人員須嚴格執(zhí)行指令，謹慎操作，對初始出現的小偏差應及時糾正，應盡量避免盾構機走“蛇”形，盾構機一次糾偏量不宜過大，以減少對地層的擾動。</p><p>　　3.1.4泥水平衡盾構

71、機掘進</p><p>　　泥水管理流程如圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 泥漿管理流程圖</p><p>　　根據不同的土體，泥水管理的要求和方法也不同。根據需要調節(jié)比重、粘度等參數，使其成為一種可塑流體，泥水平衡盾構使用泥水的目的也就是用泥水來謀求開挖面穩(wěn)定，在防止塌方的同時，將切削下來的泥膜形成泥水并被輸送到地面。</p><

72、p>　　3.1.5盾構掘進方向的控制與調整</p><p>　　由于地層軟硬不均、隧道曲線和坡度變化以及操作等因素的影響，盾構推進不可能完全按照設計的隧道軸線前進，而會產生一定的偏差。當這種偏差超過一定限界時就會使隧道襯砌侵限、盾尾間隙變小使管片局部受力惡化，并造成地層損失增大而使地表沉降加大，因此盾構施工中必須采取有效技術措施控制掘進方向，及時有效糾正掘進偏差。</p><p>　

73、　3.1.5掘進過程中的刀具管理和換刀方案</p><p>　　盾構在試掘進階段，有計劃地進行一次帶壓進倉檢查刀盤、刀具，評估刀盤、刀具的耐磨性，總結刀盤、刀具的磨損規(guī)律，并根據實際施工情況對計劃進行調整，及時掌握刀盤、刀具磨損情況;有必要換刀時，提前對計劃換刀位置地層處進行有效的加固處理，確保施工安全和設備完好率，減少規(guī)避刀盤、刀具的意外磨損和被動停機，提高施工效率。</p><p>&

74、lt;b>　　3.1.6管片安裝</b></p><p>　　管片安裝程序見圖3.8。</p><p>　　圖3.8 管片安裝程序</p><p>　　3.1.7同步注漿與二次注漿補償</p><p>　　盾構施工引起的地層損失和盾構隧道周圍受擾動或受剪切破壞的重塑土的再固結以及地下水的滲透，是導致地表、建筑物以及管線沉降

75、的重要原因。為了減少和防止沉降，在盾構掘進過程中，要盡快在脫出盾尾的襯砌管片背后同步注入足量的漿液材料充填盾尾環(huán)形建筑空隙。</p><p>　　同步注漿后使管片背后環(huán)形空隙得到填充，多數地段的地層變形沉降得到控制。在局部地段，同步漿液凝固過程中，可能存在局部不均勻、漿液的凝固收縮和漿液的稀釋流失，為提高背襯注漿層的防水性及密實度，并有效填充管片后的環(huán)形間隙，根據檢測結果，必要時進行二次補強注漿。</p&g

76、t;<p><b>　　3.1.8盾構到達</b></p><p>　　盾構到達施工流程見圖3.9。</p><p>　　圖3.9 盾構機到達工藝流程圖</p><p>　　3.1.9泥水平衡盾構機掘進</p><p>　　盾構機拆卸程序見圖3.10。</p><p>　　圖3.1

77、0 盾構機拆卸程序框圖</p><p>　　3.2特殊地段的施工</p><p>　　3.2.1盾構穿過含水砂層時的注意事項</p><p>　　根據地質勘察報告，本盾構區(qū)間隧道地質主要為礫砂。由于其結構較松散，且顆粒較細，在盾構掘進通過此段時，容易發(fā)生掌子面砂層坍塌，引起地表沉降。</p><p>　　為保證盾構機能順利的穿過，在通過對該

78、地段進行詳細探測后，擬采取以下處理措施:選擇合適的推進速度，加強出渣量的監(jiān)測和管理，加強盾構回填注漿質量控制。</p><p>　　3.2.2盾構在砂礫層中的掘進施工技術</p><p>　　本盾構區(qū)間穿越的地層絕大部分為砂礫層，該層卵石直徑較大。地下水位基本在隧道頂部以上。施工時，受卵石層的影響，刀盤、刀具由于不均勻的受力或外力的沖擊，容易產生異常損壞。盾構在該類地層掘進時，刀盤、刀具的

79、磨損嚴重，盾構姿態(tài)調整與控制難度較大，對此，采取如下措施:</p><p>　　(l)進行合理的盾構選型</p><p>　　(2)有計劃的刀具檢查、維修與更換</p><p>　　3.2.3盾構在曲線地段的推進</p><p>　　本區(qū)間隧道平面曲線類型較多，最小曲線半徑為450m。盾構在小曲線段進行掘進施工時，盾構機軸線擬合難度較大，容易

80、發(fā)生管片錯臺、開裂、偏移以及開挖超挖等情況。</p><p>　　在曲線段施工時，總結廣州、南京地鐵、北京地鐵，城陵磯過江隧道小半徑曲線段施工的實例，并結合本工程的實際情況制定專門的措施。</p><p>　　3.2.4盾構在推進過程中的蛇形和滾動</p><p>　　由于隧道主要位于礫砂層中、隧道曲線和坡度變化以及操作等因素的影響，盾構推進時可能會產生方向上的偏差

81、，使盾構機偏離設計軸線，發(fā)生蛇行和滾動現象。施工中必須采取有效技術措施控制掘進方向，并及時有效地糾正掘進偏差。</p><p><b>　　結論與展望</b></p><p>　　“21世紀是地下空間開發(fā)利用的世紀”，盾構法因其具有施工進度快，噪音小，管徑精度高，襯砌質量可靠，防水性能好，地表沉降小，占用場地少，作業(yè)安全等特點，在城市地鐵施工中占有絕對統(tǒng)治地位。我國的

82、盾構技術與國際上先進國家相比還存在著一定差距，那么對于盾構在城市地鐵中的應用研究就顯得十分必要。</p><p>　　本文通過對盾構的歷史、現狀和發(fā)展趨勢及應用狀況的分析，探討了盾構技術在城市地鐵施工中應用的相關問題，結合工程實例進行了具體分析，通過三個階段的研究，得出如下結論:</p><p>　　1、盾構的選型及其配置是隧道盾構施工中的關鍵環(huán)節(jié)之一。選擇盾構機型時，必須針對具體工程項目

83、進行工程條件、地質條件、水文地質條件、工程及施工特點方面的調研和分析，綜合考慮，以獲得經濟、安全、可靠的施工方法。其選型合理與否直接影響盾構推進的成敗，也關系到盾構設備費用以及整個工程的造價。土壓盾構在富水高滲透性砂層中掘進面臨著螺旋機噴涌的風險，這種風險在高水頭的江海底尤為突出，泥水盾構全封閉的泥水管路系統(tǒng)不僅很好克服了噴涌問題，泥水穩(wěn)定地層的優(yōu)勢也很突出，在通過砂層淺基礎房屋群過程中做到房屋紋絲不動。再次證明了泥水盾構雜惡劣施工環(huán)境

84、中優(yōu)越的性能，為國內泥水盾構應用提供了示范作用。</p><p>　　2、對盾構施工各環(huán)節(jié)進行了分析，使切削、排土、推進、運輸、管片拼裝等達到最佳配置，并對特殊地段的盾構施工注意事項及采取的相應措施進行分析研究，工程實踐表明，這一套盾構隧道的施工技術是成功的，為類似地質條件下盾構施工提供了成功經驗。</p><p><b>　　參考文獻</b></p>

85、<p>　　[1]侯志奎,張智博.盾構隧道施工位移控制技術[J].安徽建筑,2006(02)</p><p>　　[2]袁豐田.軟弱圍巖富水地段連拱隧道關鍵施工技術[J].安徽建筑,2006(03)</p><p>　　[3]丁常國.特大跨超淺埋隧道施工技術[J].地下空間,2002(03)</p><p>　　[4]孫秀英,邢金蘭.淺談盾構機選型及基本配

86、置[J].天津市政工程,2006(6)</p><p>　　[5]高新強,汪海濱,仇文革.引水隧洞塌拱影響因素及其防治措施研究[J].地下空間,2005(01)</p><p>　　[6]唐經世.成都地鐵一號線盾構機的優(yōu)選[J].盾構工程,2007(1)</p><p>　　[7]樂貴平.土壓干衡式盾構機簡介[J].建筑機械,2000(6)</p>&

87、lt;p>　　[8]樂貴平等.穿越全斷面礫石層的盾構施工[J].現代隧道技術,2001(1)</p><p>　　[9]胡勝利,喬世珊.泥水式盾構機[J].建筑機械,2000(4)</p><p>　　[10]王瑞斌.泥水平衡盾構進排漿系統(tǒng)技術[J].隧道建設,2004(6)</p><p><b>　　致 謝</b></p>

88、<p>　　首先感謝尊敬的老師在繁忙的工作之余多次督促并指導我完成了這次畢業(yè)論文，提出了許多有意義的寶貴意見，使這篇論文更加完善和有實用價值。在老師的熱心指導幫助下，我在不知不覺中也增長了很多的知識，對我今后的工作起到了推動和提高作用。</p><p>　　感謝尊敬的各位老師，在他們的嚴格要求和教育幫助下，我順利的完成了四年的進修學業(yè)，他們嚴謹的工作作風將一直影響著我以后的人生道路。</p&g