盾构机掘进工程简介

盾构机掘进工程简介
盾构机掘进工程简介

盾构机掘进工程简介

1.1 工程概况

某轨道交通三号线省博物馆站~文化宫站盾构区间拟采用2台小松盾构机施工,由文化宫站下井组装调试向省博物馆站始发掘进,在省博物馆站解体、吊出退场,盾构区间平面位置图见图 1.1-1。区间线路右线起讫里程为YDK14+710.325~YDK15+845.944,右线全长1135.619m。左线起讫里程为ZDK14+710.325~ZDK15+845.944,左线全长1130.577m(短链5.042m)。本区间在YDK15+290.00处设一处带废水泵房的联络通道。

区间轨顶标高1860.104~1869.653m,地面标高为1890.17~1891.87m,南太桥盘龙江河底标高1886.5m,近日隧道路面标高1885.4m,盾构覆土厚度为19.2~27.7m。区间线间距13-17m,平面由R=420m及R=450m的曲线及直线构成,区间线路坡度右线为-0.2%、-1.5%、-0.3%、1.1%、0.2%,左线为-0.2%、-1.5%、-0.3%、1.1%、0.2%。在YDK15+290处设置一座联络通道(带排水泵房)。

图1.1-1 盾构区间平面位置图

1.2 工程地质

根据本区间《某市轨道交通3号线省博物馆站至文化宫站区间岩土工程勘察报告》,本工程场地勘探范围内的土层划分为新生代第四系全新统人工堆积层(Q4ml ),新生代第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl ),第四系全新统冲湖积层(Q4al+l ),新生代第四系上更新统冲湖积层(Q3al+l ),寒武系中统陡坡寺组(? 2d )五大层。沿线各地层的结构特征自上而下依次如附表一《地层岩性特征一览表》。

1.1.1本区间下穿地质情况

盾构机主要穿越地层为<9-2>粘土、<9-2-2>粘土、<9-3>

盘龙江

近日隧道

义路

粉质粘土、<9-5>粉土、<9-6>粉砂、<9-9>中砂,地质详勘报告揭示围岩自稳力差。各地层情况描述如下:

<9-2>

粘土

灰、深灰、褐灰、灰褐、灰蓝色,可塑状,局部硬塑,土质较纯,偶夹粉质粘土、粉土、粉、

细砂薄层,具中等压缩性,属Ⅱ级普通土。

<9-2-2>粘

灰、灰褐色、灰黑色,软塑状,局部可塑状,偶夹粉质粘土、粉土、粉砂、中砂及淤泥质土薄层,具中高压缩性,属Ⅰ级松土。

<9-3>粉质

粘土

灰、深灰、灰兰色,可塑状,局部硬塑状,土质较纯,偶夹粉土、粘土、粉、细砂薄层,具中等压缩性,属Ⅱ级普通土。

<9-5>粉土

灰、灰褐色、深灰、灰兰色,稍~中密,很湿,夹腐殖物、粉砂、圆砾、粘土、粉质粘土,具中等压缩性,属Ⅰ级松土。

<9-6>粉砂

灰、灰褐色、深灰、灰兰色,稍~中密,饱和,局部夹中粗砂,具中等压缩性,属Ⅰ级松土。

<9-9>中砂

灰兰、灰褐色,稍密,饱和,分选性较差,砂粒成份以砂岩为主,局部含细砂及粉砂,具中等压缩性,属Ⅰ级松土。

具体地层分布详见1.2-1隧道地质纵断面图。

图1.2-1隧道地质纵断面图

本区间沿线共钻设了29个地质勘察孔,对沿线地质、地层及岩层分布情况进行勘察,形成的地质岩层芯状图;地层中各岩层的分布比例图(图1.2-2);

图1.2-2地层中各岩层的分布比例图

1.1.2 隧道岩土物理力学相关参数表

某市轨道交通三号线省博物馆站-文化宫站

隧道岩土物理力学相关参数表1.2-1表

大盾构掘进注浆技术交底

大盾构掘进注浆技术交底-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

表格编号 技术交底书 1311 第 1 页项目名称广州市轨道交通地铁四号线南延5标项目经理部 共页交底编号4N5B-GCB- 工程名称广州市轨道交通四号线南延段施工5标土建工程 设计文件编号/ 施工部位大盾构始发掘进技术交底 交底日期2015年月日 技术交底内容: 1、技术交底范围 本交底适用于广州轨道交通四号线南延段施工5标【中间风井-南沙客运港站】大盾构区间盾构始发注浆及盾构掘进同步注浆施工。 2、工程概况 本次施工设计范围为中间风井~南沙客运港区间隧道全长1491.466 m,中风井-客运港站采用开挖直径11.71m泥水盾构施工;从中间北端头始发,始发后沿海港大道前进,掘进至YDK65+998.776后以800m的曲线半径右转至科技大道,最终掘进至南沙客运港站吊出。 3、施工准备 (1)砂浆准备 原材准备 1)砂要求采用细度模量 1.6~2.3 的细砂,不允许夹杂有 5mm 以上的豆石或杂物,需要时需对砂子进行过筛处理; 2)水泥、粉煤灰、膨润土不可有结块现象,细骨料中不可有大粒径的异物。 砂浆拌制 1)浆液配合比严格按工程师通知配合比配制; 2)原材料计量误差要控制在规范要求范围内; 3)投料顺序按水、水泥、砂依次进行;

图4.2 同步注浆系统点位布置图 (2)注浆时只需用双活塞注入泵将储存在砂浆箱中的浆液通过管路泵送到盾壳上的同步注浆点既可。 (3)注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式,自动控制方式即预先设定注浆压力,由控制程序自动调整注浆速度,当注浆压力达到设定值时,自行停止注浆。手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量,以防注浆速度过快,而影响注浆效果。一般不从预留注浆孔注浆,以大大降低从管片渗漏水的可能。为了能够适应不同的注浆量和压力要求,注浆量和压力也可以在控制操作电脑屏上进行人工调整。 (4)同步注浆通过盾尾注浆孔在盾构推进的同时压注,在每个注浆孔出口设置压力传感器,以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制,从而实现对管片背后的对称均匀压注。为防止注浆使管片受力不均产生偏压导致管片错位造成错台及破损,同步注浆时对称均匀的注入十分重要。 盾尾 盾尾注浆 浆液注入 1 2 3 4 6 5

盾构掘进孤石处理技术研究

[摘要]结合深圳地铁5 号线工程实例,深入分析了孤石的形成机理和分布规律,讨论了盾构穿越孤石地层的难点和风险,提出了孤石的探测方法,介绍了破除孤石的主要方法和施工中应采取的措施。通过对比8 种孤石的处理方法,提出了各种处理方法的优势和劣势,并有针对性地将这些方法应用于不同的工程中。 [关键词]隧道工程; 地铁; 盾构; 孤石; 探测 由于孤石的影响,盾构施工过程中可能出现的主要问题有: 刀具磨损严重、刀座变形、更换困难;刀盘磨耗导致刀盘强度和刚度降低,刀盘变形; 刀盘受力不均匀导致主轴承受损或主轴承密封被破坏、刀盘堵塞、盾构负载加大; 被刀盘推向隧道侧面的大漂石甚至导致盾构转向,偏离隧道轴线等[1-4]。 国内最早遇到孤石的工程实例是深圳地铁,球状风化岩的存在导致盾构掘进过程中刀盘严重变形,险些酿成重大事故。广州地铁3 号线市番—天华区间隧道在开挖过程中遇到的花岗岩球状风化体的岩体单轴抗压强度超过160MPa。成都地铁1号线一期工程区间隧道大多通过富水砂卵石地层,且含有少量大粒径孤石,孤石的最大粒径达670mm,孤石单轴抗压强度65. 5 ~184MPa[5-7]。针对盾构过孤石时的施工问题,尽管采取了许多措施,在一些问题上有所突破,但总体效果仍不理想,处于摸索阶段,并且尚未找到一种切实有效的施工方法。 1工程概况 深圳地铁5 号线全长40km,本工程在宝安—翻身区间、翻身—灵芝区间和民治—五和区间盾构线路均遇到孤石。 宝翻区间以砂质黏性土和砂层为主,拱顶以上地层以杂填土、淤泥、粉质黏性土为主,本区间左线发现5 块孤石,其中 2 块位于隧道范围内; 右线发现6 块孤石,其中3 块位于隧道范围内。翻灵区间主要穿越的岩层为砾质黏性土和全风化花岗岩,含水量丰富并且与海水存在动力联系,同时隧道下穿诸多建( 构) 筑物,由于花岗岩在成岩、后期构造作用和风化的不均一性,导致花岗岩风化不均,存在孤石,本区间左线和右线共有8 个较大的孤石位于隧道开挖断面内。民五区间隧道穿越地层主要为砾质黏性土和全风化花岗岩。左、右线各存在19 个球状风化体,强度为150 ~180MPa。 2孤石的形成原因及分布规律 2. 1形成原因 孤石形成主要有两方面原因: ①由人工回填造成的存在于回填土层中的大孤石; ②由于岩石岩性不均匀、抗风化能力差异大,加之断裂构造发育及岩体的次生裂隙导致岩体破碎,抗风化能力减弱,在深度风化情况下所形成的。当花岗岩中发育有几组交叉的节理时节理把岩石分割成棱角形块,风化特别集中在 3 组节理相交的棱角部位,风化速度快,久而久之,棱角逐渐被圆化。风化作用不断进行时,渐趋于使岩块变圆,形成球状花岗岩孤石。 2. 2分布规律 虽然花岗岩球状风化体的分布具有离散性大、埋藏深度大、空间赋存特征不规则的特点,但仍具有一定规律: ①主要分布于全风化带和强风化带。②在垂直风化剖面上具有“上多下少、上小下大”的特点。即随着高程的增加,球状风化体越来越密集,而体积越来越小。③孤石的大小随着风化程度增强而减小,而数量却随着风化程度的增强而增加,这一特征正好与第2 点相吻合。④在全风化带中也可能存在较大的孤石,在强风化带中,也有可能出现较小直径的孤石,这说明球状风化体的大小也受到局部岩性条件和地质条件等因素的影响。 3孤石的探测 为探明孤石的分布情况,采用以钻探为主,多种方法联合运用相互印证的综合探测方案。在工程初勘和详勘基础上,首先采用瑞利波法和高密度电阻率法同时沿隧道中轴线进行勘探,大致探出盾构隧道中

盾构机掘进工程简介

盾构机掘进工程简介 1.1 工程概况 某轨道交通三号线省博物馆站~文化宫站盾构区间拟采用2台小松盾构机施工,由文化宫站下井组装调试向省博物馆站始发掘进,在省博物馆站解体、吊出退场,盾构区间平面位置图见图 1.1-1。区间线路右线起讫里程为YDK14+710.325~YDK15+845.944,右线全长1135.619m。左线起讫里程为ZDK14+710.325~ZDK15+845.944,左线全长1130.577m(短链5.042m)。本区间在YDK15+290.00处设一处带废水泵房的联络通道。 区间轨顶标高1860.104~1869.653m,地面标高为1890.17~1891.87m,南太桥盘龙江河底标高1886.5m,近日隧道路面标高1885.4m,盾构覆土厚度为19.2~27.7m。区间线间距13-17m,平面由R=420m及R=450m的曲线及直线构成,区间线路坡度右线为-0.2%、-1.5%、-0.3%、1.1%、0.2%,左线为-0.2%、-1.5%、-0.3%、1.1%、0.2%。在YDK15+290处设置一座联络通道(带排水泵房)。

图1.1-1 盾构区间平面位置图 1.2 工程地质 根据本区间《某市轨道交通3号线省博物馆站至文化宫站区间岩土工程勘察报告》,本工程场地勘探范围内的土层划分为新生代第四系全新统人工堆积层(Q4ml ),新生代第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl ),第四系全新统冲湖积层(Q4al+l ),新生代第四系上更新统冲湖积层(Q3al+l ),寒武系中统陡坡寺组(? 2d )五大层。沿线各地层的结构特征自上而下依次如附表一《地层岩性特征一览表》。 1.1.1本区间下穿地质情况 盾构机主要穿越地层为<9-2>粘土、<9-2-2>粘土、<9-3> 盘龙江 近日隧道 正 义路

国内外隧道盾构机技术发展趋势与应用

国内外隧道盾构机技术发展趋势与应用 盾构机是一种专业工程机械,它主要用于在地下施工中开挖隧道。随着盾构掘机的发展,它集成了信息、光、电、传感、液、机、技术于一体,涉及地质、测量、电气、液压、机械、等多门技术,具有土碴运输、土体切削、衬砌隧道等功能,而且对于不同的地质进行相应的方案设计,准确性很高。文章介绍了盾构机的历史及其在具体工程中的应用与发展方向。 标签:盾构机;发展;长沙地铁 盾构机主要由动力部分、顶进主轴、导向系统、刀盘系统、纠偏系统、中继顶进系统、排运岩土机构以及等几个部分组成。盾构掘进机的工作原理就是一个圆柱形的钢件沿隧洞轴线一边对土壤进行开挖,一边同时向前推进。这一钢件壳的作用是负责分担来自周围土层的压力,起到对正在施工作业隧洞的保护以及支撑作用,排土、挖掘、衬砌等作业都在该圆柱组件的支撑下进行。由于工作原理的不同,盾构机主要有混合型、泥水加压式、土压平衡盾构等多种。考虑到盾构机给实际工程带来了极大的便利,因此已经应用于许多地铁、市政、水电、等许多地下工程。 1 盾构机发展溯源 盾构机从发明那天起距今已经有180多年的历史,第一台盾构机诞生在英国,后由日本、德国不断发展壮大。盾构机的发展主要有三个阶段,盾构机的发明,盾构机的发展普及,盾构机的发展完善,随着科技的发展,盾构技术不断完善进步,从而为世界的隧道建设做出了重要的贡献。 1.1 第一台盾构机的诞生 1818年,英国工程师布鲁诺尔在一次偶然的情况下通过船板上的蛀孔,发现这种虫子在前进的过程中利用自身的分泌物涂在孔的周围来支撑周围物质得到启示,后来他完善了构思,发明了一种圆形铁壳,同时利用千斤顶在土壤中推进,在铁壳里的工人一边挖掘,一边衬砌轨道。从此世界上第一台盾构机便问世了。 1.2 盾构机在世界各国进一步发展普及 19世纪末到20世纪初盾构技术相继传入德、日、美等国,并得到了很大的发展。1892年,美国率先发明了掘削工作面封闭不能直接观察到施工面作业的封闭式盾构,必须辅以多种监控装置来控制掘削面工作。1931年苏联利用盾构机建造了莫斯科地铁隧道,施工中首次使用了化学注浆和冻结工法。自此,这种施工方法得以传播,并在全球范围内广受欢迎。 1.3 现代盾构机的进步和完善

盾构掘进施工技术交底

穗莞深城际轨道交通SZH-3标虎长盾构区间 盾构掘进施工技术交底 一、概况 虎长盾构区间采用两台直径8810mm的日本奥村土压平衡盾构机掘进施工。左右线两台盾构机先后从明挖段工作井始发,掘进至虎门商贸城站南端头井吊出。区间左线长度为2893.084m、右线长度为2894.2m,衬砌结构为C50钢筋混凝土预制管片,内径7700mm、外径8500mm。 盾构掘进施工分为始发,掘进和接收三个阶段,施工中根据每个阶段施工特点采取针对性的技术措施,保证施工安全,满足质量和环保要求。在盾构起始段200m进行试掘进,并根据试掘进调整,确定掘进参数。在盾构到达接收工作井100m前,对盾构轴线进行测量并作调整,保证盾构准确进入接收洞门。 二、施工准备 1、人员准备: ⑴项目部管理人员:工区长,副工区长,工区总工,现场工程师。 ⑵盾构掘进队:带班员,拼装员,电瓶车司机,注浆员等。 ⑶盾构地面队:搅拌站调度、搅拌手,龙门吊司机、司索工,电瓶车充电员等。 ⑷盾构机修队:盾构机械维修员。 ⑸盾构电工队:盾构电气检修员。 ⑹盾构吊装队:广东力特吊装公司。 ⑺盾构组装队:上海力行公司。 ⑻盾构测量队:地面沉降测量员,盾构姿态测量员,管片姿态测量员等。 2、施工机具准备: ⑴两台直径8810mm日本奥村土压平衡盾构机 ⑵搅拌站一座 ⑶电瓶车两台 ⑷循环水箱一个 ⑸发电机一台及配套发电机房一座 ⑹电瓶车充电房一座 ⑺龙门吊四台

⑻350吨履带吊一台 ⑼地面自生产加工房一座 三、施工工艺 1、盾构吊运与组装 根据盾构部件情况、场地情况,制定详细的盾构组装放啊,然后根据相关安全操作规程使用350吨履带吊,200吨汽车吊,60吨龙门吊将盾构机各部件吊运至基坑内,并由力行组装队对盾构机进行组装。 2、盾构机现场调试 根据盾构机主要功能及使用要求制定调试大纲,主要调试内容如下: ⑴盾构壳体 ⑵切削刀盘 ⑶管片拼装机 ⑷螺旋运输机 ⑸皮带运输机 ⑹同步注浆系统 ⑺集中润滑系统 ⑻液压系统 ⑼铰接装置 ⑽电气系统 ⑾渣土改良系统 ⑿盾尾密封系统 对各系统进行空载调试,然后进行整机空载调试,详细记录盾构运转状况,并进行评估。 3、盾构始发 制定详细的始发方案,使用反力架作为盾构机的推进支撑面,精确确定盾构始发标高等已定参数,始发掘进前对洞门土体进行质量检查,对洞门加固的旋喷桩做抽芯检测,制定洞门密封破除方案,使用止水帘布扇形压板对洞门进行密封,确保始发安全。始发掘进时对盾构姿态进行复核。在负环管片定位时,确保管片环面与隧道轴线垂直。始发掘进时重点保护6,7号台车之间的延长管线,对盾构掘进,壁后注浆,管片拼装,出土及材料运输进行工序磨合,尽量在正常掘进时做到环环相扣,工序衔接得当。始发掘进时严格控制盾构的姿态和推力,加大检测力度,根据监控结果调整掘进参数。

隧道掘进机法施工方案

隧道掘进机施工方案 1、编制依据 1.1、符合设计文件和相关的施工图纸,并按照项目部总体实施性施工组织设计编制。 1.2、遵照《中华人民共和国安全生产法》(2011修正版)、《建设工程安全生产管理条例》(国务院令第393号)、《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076—95)、《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33—2001)、《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)、《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)、《公路水运工程安全生产监督管理办法》(交通部令2007年第1号)等工程建设安全生产管理规定,符合《公路工程质量检验评定标准》(JTJ F80/1-2004)、《公路隧道施工技术规范》(JTJ042—94)、《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205-2001)、《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2003、J253-2003)、《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002~J160-2002)、《建筑钢结构焊接规程》(JGJ81-2002)等规范、标准的规定进行编制。 1.3、国家、交通部、省、直辖市现行环境保护、劳动保护有关政策、法律、法规等。 1.4、对合同段的现场踏勘所获当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。 2、工程地质水文 掘进机法经济切割岩石适用于围岩岩石极限抗压强度不大于90mpa的各级围岩,地下水无碍,最大切割岩石硬度可达到120MPa。 3、掘进机施工临建布置 3.1、用电 掘进机用电额定电压为1140V电压,隧道口需有10KV电压的线路接口。专用变压器变压到1140V,提供掘进机使用,专用变压器至掘进机端低压线缆不宜大于

复杂地层盾构施工技术研究

复杂地层盾构施工技术研究 【摘要】在分析工程重难点的基础上,对包括盾构机选型和刀具配置等盾构机主要技术参数进行较深入的探讨。同时,对掘进模式的优选、掘进参数、盾构机姿态的控制和同步注浆参数的设定等方面的技术措施进行了研究,总结出了一套较为成熟的施工技术方法。 【关键词】隧道;冲洪积扇地层;盾构掘进 北京地铁4号线北宫门-龙背村调出井盾构区间所处地质条件比较特殊,穿越永定河冲洪积扇,并受到西北玉泉山和香山等山脉的影响,且局部穿越出露的极硬岩,具有山前冲洪积扇地层的复合特性,施工难度大, 施工技术要求高。对包括盾构机选型和刀具配置等盾构机主要技术参数进行较深入的探讨以及对掘进模式的优选、掘进参数、盾构机姿态的控制和同步注浆参数的设定等方面的技术措施进行了研究,总结出了一套较为成熟的施工技术。 1、工程概况和施工重难点 1.1 工程概况 北京地铁4号线北(宫门)-龙(背村调出井)盾构区间长523.294 m,根据地勘资料,区间穿越第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚更新世冲洪积层,局部穿越二迭系红庙岭组。第四纪冲洪积层主要以粉土、粉质黏土、粉细砂、卵石圆砾层为主;二迭系红庙岭组主要以强~中风化砾岩、微风化砾岩、微风化砂岩、强~中风化砾岩为主。 根据详勘和补充勘探报告显示,北-龙区间大约有190m左右的全断面岩石,该段岩石为微风化砾岩和强风化砂岩,单轴抗压强度最大76.8 MPa。其余地层主要为粉质黏土、粉土、中粗砂以及全断面的砂卵石层,有较为严重的软硬不均地层出露,具有山前地区的典型特点。钻孔中实测两层地下水,第一层为潜水,第二层为层间潜水。由于本段地下水不具有承压性,总体上对盾构施工没有太大影响,但是盾构施工对含水的砂层产生一些不利因素,尤其是盾构开挖面上部的砂层容易受到扰动而引起局部坍塌(图1)。 1.2 工程重难点 由于本工程为山前冲洪积扇地形,地质复杂多变,盾构机在复合地层中掘进需要根据不同的地层情况频繁转换盾构机的掘进模式、掘进参数和注浆参数,同时也要及时调整添加材料的种类和数量。在岩石地层中掘进,刀具磨损较为严重,导致换刀频率增加,增加了停机时间,对施工工期将产生较大影响。在上软下硬地层中掘进,如何保证掌子面稳定,以及快速安全的通过是本工程的难点。 2、盾构机主要技术参数 2.1 盾构机选型

掘进参数及盾构姿态

掘进参数及盾构姿态 盾构开挖过程中,掘进参数及盾构姿态是主要的控制项目,而这两方面又是相互影响的。掘进参数是手段,盾构姿态是目的。掘进参数决定了盾构姿态的发展趋势,盾构姿态又决定掘进参数的选择,二者相辅相成,共同促进盾构施工的质量。 一、掘进参数 小松TM632PMX盾构机属于土压平衡盾构机,主要由刀盘及刀盘驱动、盾壳、螺旋输送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步注浆系统等组成(盾构机主体)。根据盾构机的组成,掘进参数主要有以下几方面。 1、土压 土压力主要由水压以及土体压力组成(还有渗透力的作用)。掘进中一般按照土体埋深考虑静水压力以及适当考虑土体压力,但都应根据具体地质考虑计算土压。实际掘进中的土压除考虑静水压力以及理论的土体压力外,应根据计算土压以及实际出土量以及地面沉降综合考虑。实际各种地层土压还应考虑地面建筑物状况以及隧道上方管线布置,通常,对于各种含水或富含水砂层并且地面有建筑物状况,土压应考虑高于隧道埋深静水压力并能够产生隆起以应对后期沉降;对于需要进行半仓气压掘进地层,土压也需高于隧道埋深的静水压力以保证正常出土量;对于弱含水地层,土压不必完全按照埋深静水压力考虑,可以根据出土量及地面沉降进行适当增减;对于富含粘粒质地层,即考虑半仓气压掘进但并非欠土压,以免刀盘粘结。 2、总推力 正常掘进推力由刀盘切削土体的推力,土仓压力对盾体的阻力,盾体与土体的摩擦力以及后配套拉力组成。在始发进洞阶段,由于盾构进入加固区时,正面土体强度较大,往往造成推进油压过高,加大了钢支撑承受的荷载,为了防止盾构后靠支撑及变形过大,必须严格控制盾构推力的大小。把盾构总推力控制在允许范围内,避免因盾构总推力过大,造成后靠变形过大或破坏,导致管片位移。在正常施工阶段,可适当加大推力,可以避免过多沉降(边推边注浆)。 3、掘进刀盘扭矩 刀盘扭矩指盾构机掘进过程中刀盘切削土体时需要刀盘驱动系统提供的作用力,刀盘扭矩由土体切削扭矩,土体搅拌需要的扭矩组成。影响刀盘扭矩变化的因素有:掘进速度;地质因素;渣土改良状况;刀具状况;刀盘状况。当掘进速度快时,刀盘对土体切削量增加,扭矩增加;当地层地质发生变化时,刀盘切削土体需要的切削力变化时,扭矩也会相应增大;当渣土改良效果发生变化时,如果土仓内渣土流动性变差,刀盘搅拌力矩增大;如果刀盘与掌子面之间渣土流动性变差时,刀盘与掌子面间摩擦力变化,刀盘扭矩也会发生明显变化;粘性土挤压粘结成泥饼,也会增加刀盘扭矩。 4、推进速度 盾构机单位转速内推进的长度为贯入度,单位时间内推进的长度为推进速度。在软土地层掘进时,盾构机推进速度应该是越快越好(可以减少土层的损失),较快的推进速度能够有效控制渣土出土量。当盾构机推进速度出现忽快忽慢周期性变化时,应考虑刀盘出现泥饼或中心部位刀具损坏。在强风化地层中,当盾构机掘进速度突然变慢时,应考虑是否土仓内渣土积土严重,避免发生泥饼。 5、螺旋输送机转速及扭矩 螺旋输送机转速具有调节土压,控制出土量的作用。螺旋输送机在富含水砂层中掘进时,如果喷涌严重,可以通过反转出土的方式掘进。螺旋输送机掘进中扭矩持续过大时,应考虑向螺旋管内注入泡沫或泥浆(膨润土)减小扭矩防止螺旋机积土卡死,也可加装高压喷水装

盾构试掘进技术总结

中铁十局集团有限公司 CHINA RAILWAY TENTH GROUP CO.LED 大连地铁201标盾构100m试掘进 技术参数总结 中铁十局集团济南铁路工程有限公司 二O一一年五月

一、工程概况 大连市地铁二号线西安路站~交通大学站区间,本区间隧道起讫里程为DK16+803.630~CK18+462.893。本区间主要采用盾构法施工,在靠近交通大学站一端采用矿山法。本盾构区间隧道起讫里程为DK16+803.630~CK18+130.000,右线全长1326.370m,左线全长为1342.225m。区间左线设置断链,在左DK17+616.398=左DK17+600.000处设置长链16.398m。区间在DK16+796.63处设盾构始发井,在DK16+992处设区间联络通道,在DK17+481.662处设区间风井兼联络通道及泵房,在DK18+135.5处设盾构接收井。 西安路站至交通大学站区间平面线路出西安路站后沿南北向向南,通过半径为300m的曲线转入偏东西方向,再通过半径450m曲线接入黄河路,到达交通大学站。区间纵断布置形式呈“V”字形,最大纵坡为25‰。区间为双线地下隧道,左右线路为上下重叠至区间终点左右线逐渐分离并行。盾构段隧道开挖断面直径为6m,盾构隧道衬砌的管片采用厚300mm,宽1200mm,每环由6片管片拼装而成,拼装方式采用错缝拼装。

本盾构100m试掘进阶段主要在300m小半径曲线上,下坡段坡度为5‰。右线隧道从始发井开始至100m试掘进主要穿越?7中风化钙质板岩。?7中风化钙质板岩岩性特征:灰色,层状结构,层理和节理裂隙较发育,矿物主要为云母、石英、方解石,遇稀盐酸起泡,局部夹石英岩脉,岩芯呈柱状。揭露层顶高程-24.90~9.70m,层顶埋深 3.70~33.50m。根据岩石抗压强度结果,本场地中等风化板岩为较软岩,岩芯较完整,局部较破碎,岩石质量等级为Ⅳ级。根据设计 院提供的资料,中风化钙质板岩最大天然抗压强度为36Mpa。

隧道盾构掘进施工主要工艺

隧道盾构掘进施工主要工艺 1、盾构始发与到达掘进技术 1.1 始发掘进 所谓始发掘进是指利用临时拼装起来的管片来承受反作用力,将盾构机推上始发台,由始发口贯入地层,开始沿所定线路掘进的一系列作业。本工程中每台盾构机都要经过两次始发掘进,第一次是盾构机组装、调试完后从三元里站始发,第二次是盾构机通过广州火车站后二次始发。 1.1.1 始发前的准备工作 (1)始发预埋件的设计、制作与安装 盾构机始发时巨大的推力通过反力架传递给车站结构,为保证盾构机顺利始发及车站结构的安全,需要在车站的某些位置预埋一些构件。同时盾构机盾尾进入区间后为减小地层变形需要立即进行回填注浆,为了防止跑浆也需要在车站侧墙上预埋构件以实现临时封堵。 三元里车站始发预埋件大样及预埋位置如图:隧盾-施组-SD01、02所示。 (2)洞门端头土体加固 三元里车站隧道端头上覆2米厚〈8〉类土(岩石中等风化带),开挖后侧壁基本稳定。始发前不对端头进行加固。 (3)端头围护桩的破除 始发前需要对洞门端头围护桩予 以拆除,确保盾构机顺利出站。三元里 站端头围护桩厚1.1米,洞门预留孔直 径6.62米。计划对围护桩进行分块拆除 如图7-1-1。 环形及横向拉槽宽度50cm,竖向 拉槽宽度20cm,竖向槽沿围护桩接缝凿 除。 盾构机推进前割断连接钢筋,拉开 钢筋砼网片,清理石碴并处理外露钢筋 头,避免阻挂盾壳。围护桩拆除后,快 速拼装负环管片,盾构机抵拢工作面,避免工作面暴露太久失稳坍塌。拉槽 图7-7-1 凿除分块示意图

1.2 盾构机始发流程 盾构机始发前首先将反力架连接在预埋件的位置,吊装盾构机组件在始发台上组装、调试;然后安装400宽的负环钢管片,盾构机试运转;最后拆除洞门端墙盾构机贯入开挖面加压掘进。 盾构机始发流程见下图: 盾构机始发时临时封堵操作工艺流程如下: 安装反力架、始发台 盾构机组件的吊装 组装临时钢管片、 盾构机试运转 拆除端头维护桩 盾构机贯入开挖面加压掘进(拼装临时管片) 盾尾通过入,压板加 固、壁后回填注浆 端头地层加固 检查开挖面地层 始发准备工作 拆除端头围护桩 掘 进 安装螺栓、橡胶帘布板及钢压板 上拉压板,置于盾构机通过位置 盾尾通过始发口 下拉压板 盾尾同步注浆

盾构掘进机发展战略研究

盾构掘进机发展战略研究 【提要】:本文在回顾国内外盾构发展历程和阐明国内外盾构现状的基础上,指出国内盾构在地层稳定控制技术、结构设计技术、刀盘刀具设计技术、系统集成技术等7个方面存在的差距,并根据国内现有条件,在盾构研发的策略、组织形式、攻关课题等8个方面,提出了发展思路及措施。【关键词】:盾构设备发展历史现状发展战略Abstract:Thispaperonthebaseofreviewingshielddevelopm enthistoryandexplainingtheexistingshieldsituationbot hdomesticandabroad,indicatesthegaplaggingbehindinrel ationtothoseabroad,intermsofgroundstabilitycontrolte chnique,structuredesign,cuttingdisk,andcuttingtoolsd esign,andsystemintegration,andthelike7aspects,andina ccordancewithexistingdomesticconditions,putsforwards developmentthinkingandmeasuresintermsofshieldRDstrat egy,organizationalpattern,nutcrackingtopicsandthelik e8aspects.Keywords:shieldinstallation,developmenthis tory,existingsituation,developmentstrategy.盾构是一种挖掘隧道用的工程机械。传统的隧道施工方法是用人工或机械方法将土挖掘下来,再装上矿车外运,紧接着对挖空了的隧道进行支护,这种方法当遇到淤泥或流沙层等地质条件

第三节 盾构通过花岗岩球状风化体的掘进技术

第三节盾构通过花岗岩球状风化体的掘进技术 花岗岩风化土中存在的球状风化核,俗称“孤石”,在广州地区是普遍存在的一种地质现象,尤其在广州地铁三号线天~华区间的施工中多次碰到。花岗岩风化土中的球状风化核,其成因是岩浆中的石英富集部分不容易风化所致。由于其埋藏分布及大小是随机的,很难通过地质钻探探明其分布情况。孤石形状各异,大小从几十公分到几米,岩石单轴抗压强度可以达到100Mpa以上。相对于孤石的强度,周边风化土层强度小很多。盾构推进过程中,很容易出现孤石不能被滚刀破碎,在刀盘前滚动,严重损坏刀具和刀盘的现象。同时孤石通常存在于自稳能力不好的残积层,洞内基本上无条件直接进行处理,因此盾构在存在孤石的花岗岩残积层中掘进,将面临极大的施工风险,严重影响工程进度及成本。 一、盾构通过花岗岩球状风化体存在的问题 1、掘进非常困难并频繁卡刀盘; 2、盾构机姿态难以控制; 3、刀具磨损非常严重,刀圈崩断,刀座、刀盘变形 4、更换刀具困难,花岗岩残积层不稳定,遇水膨胀崩解,泥化以致流淌,必须进行地面或洞内加固,加固后再进行气压换刀,耗用大量时间。 5、掘进震动大,对保护地面建筑物不利。 二、破碎花岗岩球状风化体的方法 1、盾构机直接破除孤石,盾构机直接破除孤石需要满足两个条件: (1)盾构提供足够的切削力破岩。 (2)在孤石被刀具破碎过程中,周边土体不能产生破坏,即孤石不能移动。 2、不能通过盾构机直接破除的孤石,可采取如下方法: (1)对孤石周边风化土层进行地面或洞内预加固,然后再盾构机破岩或人工破岩。 (2)洞内静态爆破或火药爆破。 (3)地面钻孔爆破或冲孔破除孤石。 (4)压气作业条件下人工破除孤石,破除时可采用岩石分裂机等设备。 三、施工中应采取的针对性措施 1、加密补充地质勘探,掌握孤石分布情况。

盾构机掘进技术(基础)(含参数)

盾构机掘进技术培训总结 一、掘进参数的选择 1、掘进参数的选择依据:①地质情况判断②盾构机当前姿态③地面监测结果反馈④盾构机状况; 地质情况的判断依据:①地质资料及补勘资料②掘进参数变化③渣土状态。 也就是说,盾构机目前要在什么样的地层中施工,是硬岩、软岩、沙层,还是断层等;目前盾构机的中心线是不是与隧道设计中心线相吻合,有偏差,怎样的偏差?地表面是不是有沉降?沉降了多少?建筑物是否有影响?盾构机目前的刀具状况怎样的?各系统是不是完好?等等 由于盾构机的可操作性很强,掘进参数的选择不能一概而定,需根据不同的实际情况选择相应的掘进参数。如:在地质条件较破碎的地质情况下应采用低速掘进,但刀具磨损较快时,应考率调整刀盘准速和掘进速度已获得最佳的贯入度;又如:盾构机栽头且偏离中线较大时,应考虑蛇行纠偏,防止过急纠偏造成管片开裂、错台或渗水等问题;所以掘进中一定要根据现场实际情况,灵活正确地选择掘进参数。 2、影响掘进的主要参数:掘进模式、土仓压力、刀盘扭矩、刀盘转速、推进力、推进速度、螺旋输送机扭矩、铰接油缸的行程、泡沫注入率等 二、掘进模式的选择 1、土压平衡式盾构机的掘进有三种模式:①敞开模式②半敞开模式③土压平衡模式 采取何种掘进模式关键在于地层的自稳性和地下水含量决定的。 a 、敞开模式 该模式适用于能够自稳、地下水少的地层。该掘进模式类似于TBM掘进,盾构机切削下来的碴土进入土仓内即刻被螺旋输送机排出,土仓内仅有极少量的碴土,土仓基本处于清空状态,掘进中刀盘所受反扭力较小。由于土仓内压力为大气压,故不能支撑开挖面地层和防止地下水渗入。

b 、半敞开模式 半敞开式有的又称为局部气压模式,该掘进模式适用于具有一定自稳能力和地下水压力不太高的地层。其防止地下水渗入的效果主要取决于压缩空气的压力。掘进中土仓内的碴土未充满土仓,尚有一定的空间,通过向土仓内输入压缩空气与碴土共同支撑开挖面和防止地下水渗入。 c 、土压平衡模式 该掘进模式适用于不能稳定的软土和富水地层。土压平衡模式是将刀盘切削下来的碴土充满土仓,并通过推进操作产生与土压力和水压力相平衡的土仓压力来稳定开挖面地层和防止地下水的渗入。该掘进模式主要通过控制盾构推进速度和螺旋输送机的排土量来产生压力,并通过测量土仓内土压力来随时调整、控制盾构推进速度和螺旋输送机转速。在该掘进模式下,刀盘所受的反扭力较大。 2、土压平衡的建立 通过对掘进速度、出土速度的控制实现盾构机的土仓压力与掌子面的土压和水压平衡防止地层坍塌。 即掌子面的压力控制因素:①盾构机的掘进速度②螺旋输送机的转速③螺旋输送机的开度

盾构机操作手册

盾构机操作手册 一掘进参数定义 1,土压2,温度3,泡沫参数4,注浆压力5,推力6,扭矩7,推进速度8,螺旋机速度9,铰接行程差10,推进油缸行程差11,姿态趋势12,滚动角 1,土压 A,计算工作土压由土体水压以及土体压力组成,掘进中一般按照土体埋深考虑静水压力以及适当考虑土体压力,但都应根据具体地质考虑计算土压 B,实际掘进中的土压除考虑静水压力以及理论的土体压力外,应根据计算土压以及实际除土量以及地面沉降综合考虑 C,实际各种地层土压还应考虑地面建筑物状况以及隧道上方管线布置,通常,对于各种含水或富含水砂层并且地面有建筑物状况,土压应考虑高于隧道埋深静水压力并能够产生地面约2~3mm隆起以应对后期沉降;对于需要进行半仓气压掘进地层,土压也需高于隧道埋深的静水压力0.2~0.3bar 以保证正常出土量;对于弱含水地层,土压不必完全按照埋深静水压力考

虑,可以根据出土量及地面沉降进行适当增减;对于富含粘粒质地层,不建议采用完全土压掘进,即考虑半仓气压掘进但并非欠土压,以免刀盘粘结。 2,温度 A,此处所及温度指土仓温度以及渣土温度 B,不论富含粘粒质地层或砂岩地层,如果土仓内出现渣土粘结于刀盘都会出现渣土温度高于正常出土温度;如果粘结进一步发育,会出现土仓壁温度升高。 C,随时关注渣土或土仓壁温度,可以防止通常所说的土仓结饼,尤其可以预防在软弱地层无妨开仓除饼而产生的施工停止状况。 D,渣土温度的监控应持续监控,尤其是螺旋机出土的块状渣土应作为温度检查的重要依据。 3,泡沫参数 A,关于泡沫剂浓度,及泡沫剂原液与水的比例,泡沫剂浓度首先应该依据泡沫剂生产厂家提供的泡沫剂浓度进行调价,实际施工中的浓度状况应该依据最终泡沫发生状况调节。 B,关于膨胀率,及空气与泡沫剂溶液的比例,通常在15~25,实际参数也应该根据泡沫最终发生效果调节。 C,关于泡沫注入率,即掘进速度与泡沫剂注入速度的比例,最好按照渣土实际改良状况进行调节,不建议完全按照厂家提供注入参数注入,因为实验室内渣土搅拌与刀盘内渣土搅拌的情形有差别。

大盾构掘进注浆技术交底

技术交底书表格编号 1311 项目名称广州市轨道交通地铁四号线南延5标项目经理部第1 页共页 交底编号4N5B-GCB- 工程名称广州市轨道交通四号线南延段施工5标土建工程 设计文件编号/ 施工部位大盾构始发掘进技术交底 交底日期2015年月日 技术交底内容: 1、技术交底范围 本交底适用于广州轨道交通四号线南延段施工5标【中间风井-南沙客运港站】大盾构区间盾构始发注浆及盾构掘进同步注浆施工。 2、工程概况 本次施工设计范围为中间风井~南沙客运港区间隧道全长1491.466 m,中风井-客运港站采用开挖直径11.71m泥水盾构施工;从中间北端头始发,始发后沿海港大道前进,掘进至YDK65+998.776后以800m的曲线半径右转至科技大道,最终掘进至南沙客运港站吊出。 3、施工准备 (1)砂浆准备 原材准备 1)砂要求采用细度模量1.6~2.3 的细砂,不允许夹杂有5mm 以上的豆石或杂物,需要时需对砂子进行过筛处理; 2)水泥、粉煤灰、膨润土不可有结块现象,细骨料中不可有大粒径的异物。 砂浆拌制 1)浆液配合比严格按工程师通知配合比配制; 2)原材料计量误差要控制在规范要求范围内;

图4.2 同步注浆系统点位布置图 (2)注浆时只需用双活塞注入泵将储存在砂浆箱中的浆液通过管路泵送到盾壳上的同步注浆点既可。 (3)注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式,自动控制方式即预先设定注浆压力,由控制程序自动调整注浆速度,当注浆压力达到设定值时,自行停止注浆。手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量,以防注浆速度过快,而影响注浆效果。一般不从预留注浆孔注浆,以大大降低从管片渗漏水的可能。为了能够适应不同的注浆量和压力要求,注浆量和压力也可以在控制操作电脑屏上进行人工调整。 (4)同步注浆通过盾尾注浆孔在盾构推进的同时压注,在每个注浆孔出口设置压力传感器,以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制,从而实现对管片背后 盾尾 盾尾注浆 浆液注入 1 2 3 4 6 5

盾构掘进穿越建构筑物的沉降控制技术及研究

盾构过建筑物的沉降控制技术及研究 (李懂懂) 摘要广州电缆隧道盾构区间厚德变电站至客村盾构区间隧道穿广州大道后滘大桥、广州大道上涌中桥以及多栋建构筑物,下穿广州大道新窖南路隧道和广州大道墩和路口人行地道。拟建场地位于广州沉降区,基岩为白垩系白鹤洞组泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。岩层走向NW,倾角约10~20°,中微风化岩体较完整,裂隙不发育,场地未发现断裂构造踪迹。但地基岩上部覆盖厚度不大的第四系软土层。对盾构下穿多栋建构筑物隧道及桥墩施工技术总结,对广州三角洲冲积平原地貌地层的盾构施工提供借鉴。 关键词盾构全断面淤泥全风化岩带掘进控制同步注浆 引言 为了掌握盾构隧道在施工过程中的力学动态,确保施工过程中盾构隧道的稳定和地面建(构)筑物的安全,应进行现场监控量测。通过对观察及量测数据的分析和判断,对盾构隧道结构体系的稳定状态和建筑物的安全度进行预测,并据此确定相应的工程措施,以保证施工安全。特殊地段的沉降控制一直是盾构施工中的难点、风险点,本文介绍了广州电缆隧道厚德变电站至客村盾构区间,盾构隧道穿广州大道后滘大桥、广州大道上涌中桥以及多栋建构筑物,下穿广州大道新窖南路隧道和广州大道墩和路口人行地道,本地段时所采取的技术措施,以期对类似地层有借鉴和指导作用。 本段电缆隧道南起220kV厚德变电站(位于广州大道南后窖村内,待建),沿后窖村内规划道路由东向西与广州大道南相交,此后沿广州大道南由南向北,途经广州大道后滘大桥、广州大道车行隧道以及上涌中桥,最终在客村与广州大道南交汇处。线路总长度为3090.90 m,其中明挖隧道部分长557.48m,最小曲线半径为10m,最小纵坡5‰,隧道埋深约2.5~7m;盾构隧道部分长2533.42m,最小曲线半径为350m,最小纵坡5‰,隧道埋深约13~17m。220千伏厚德电力隧道将布置本期及规划共设(最大回路数)4回220千伏电缆线路、本期及规划(最大回路数)12回110千伏电缆线路。 为满足电力隧道后期电缆敷设、隧道通风、逃生等要求,厚德电力隧道中设置七处明挖竖井(以下称为“过井”)。 (1)盾构隧道旁穿广州大道后滘大桥、广州大道上涌中桥以及多栋建构筑物,下穿广州大道新窖南路隧道和广州大道墩和路口人行地道,在施工时需密切对其进行监测。 为了掌握盾构隧道在施工过程中的力学动态,确保施工过程中盾构隧道的稳定和地面建(构)筑物的安全,应进行现场监控量测。通过对观察及量测数据的分析和判断,对盾构隧道结构体系的稳定状态和建筑物的安全度进行预测,并据此确定相应的工程措施,以保证施工安全。监控量测项目主要包括地质、地物及支护状况观察、地表沉隆、隧道隆陷、土体内部位移、衬砌环内力和变形、土层压应力、地下管线、建(构)筑物倾斜、建(构)筑物裂缝观察等。洞内各测点应在管片中进行预埋,同时为准确获得土层和结构环的动态数据,各监测点应在盾构掘进前读取其稳定的初始读数,监测数据要绘制成时态曲线,用回归分析法进行处理,及时反馈指导施工; 地表下沉点按普通水准基点埋设,并在破裂面以外3~4倍洞跨处设若干水准基点,作为各测点高程量测的基准;地表下沉量测应在开挖面前方(2~3)倍B(B为隧道宽度)处开始进行,直到开挖面后方(3~5)B且地表下沉基本稳定为止;量测数据的整理与反馈参照《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)进行。各监测项目的控制值必须得到保证。同时应加强监控量测工作的管理,

完整版中国盾构技术与国外的七大差距

中国盾构技术与国外的七大差距 1、地层稳定和地面沉降控制技术由于环境保护和地面设施的制约,对隧道施工的施工质量和环境保护要求越来越高,地面沉降控制成了衡量现代盾构技术水平的关键技术之 一。现代盾构控制地面沉降和减少对土体扰动的最基本和有效的方法是采用泥水平衡和土压平衡(包括加压,加泥水、泡末和其他 土质改性剂)技术。我国现有的平衡式盾构都是通过预先设定土仓内压力值以达到稳定地层的目的,在施工工程中根据地表沉降情 况再进行调整,是一种“滞后式”的土压纠正。由于开挖面上土层的原始应力比较复杂,这种预先设定与滞后调整的结果会使机头 处的地面隆起或塌陷,所以地层稳定和地表沉降控制的效果在很大程度上取决于施工人员的经验,施工质量难以保证。国外先进的 平衡式盾构,在土仓内都设置先进的土压传感器,配备实时反馈及调整的机、电、液与计算机控制系统,在通常情况下都能很好地 保证地层稳定的效果。这是国内外盾构技术所存在的主要差距。2 、结构设计技术我国目前研制的盾构掘进机都是单体形式的, 盾体是一个刚体,断面尺寸越大在运动方面限制也就越严格,给隧道的弯道设计和施工造成困难。另外,由于盾构断面全为一孔,

)复线隧道,也必须分上行与下行1~5m所以即使建造距离很近的(.两线进行独立施工,给地面设施拥挤的城市隧道的设计带来困难,分别施工的两隧道的相互干扰也给施工带来不利影响。国外盾构掘进机已出现可折曲的盾体和多体等形式解决曲率半径小的弯道 施工和复线隧道的一次施工等问题。可以把盾体分成两到三截,转弯灵活;截面有眼镜形、三圆形、拱形、H&V等多种形式。 国外先进盾构除了转弯半径与爬坡方面的限制较小外,像H&V型盾构,在掘进过程中,可作水平与竖向的灵活转动,形成空间 相对位置多样的隧道。3、刀盘刀具设计技术从现有的盾构看,国内已经掌握基本的全断面切割刀盘技术,通常是在盾构机头 部安装一个整体转动的圆盘,在上面布置若干刀头包括超挖刀头,转动方向固定,只能切割规则空间。在刀头刀盘的组合与刀头 刀盘的运动分解上,缺少变化,在某些情况下,给盾构掘进机的转弯和爬坡等造成一定的麻烦。国外盾构出现了能有多种切割方向, 可以伴随盾构机体位的改变而作相应调整的刀盘;并且实现了通过盾构掘进机刀具的切割方向和刀盘的分解组合生成多种异形空间 (如矩形,椭圆形,眼镜形,扩大形等等)。另外,国内对刀具、刀盘的岩土适应性设计方面缺少完整的理论依据、系统的经验 数据和可靠的实验装备

盾构掘进机发展战略研究

【提要】:本文在回顾国内外盾构发展历程和阐明国内外盾构现状的基础上,指出国内盾构在地层稳定控制技术、结构设计技术、刀盘刀具设计技术、系统集成技术等7个方面存在的差距,并根据国内现有条件,在盾构研发的策略、组织形式、攻关课题等8个方面,提出了发展思路及措施。 【关键词】:盾构设备发展历史现状发展战略 盾构是一种挖掘隧道用的工程机械。传统的隧道施工方法是用人工或机械方法将土挖掘下来,再装上矿车外运,紧接着对挖空了的隧道进行支护,这种方法当遇到淤泥或流沙层等地质条件时,很难做到“及时”支护,极易坍塌,造成大面积的地面塌陷。盾构施工是在一个能支撑地层压力而又能在地层中推进的圆形(或矩形和马蹄形等特殊形状)钢筒结构的掩护下,完成挖掘、出土、隧道支护等工作,它的最大的特点就是整个隧道掘进过程都是在这个被称做护盾的钢结构的掩护下完成的,可以最大限度地避免坍塌和地面塌陷。与传统的隧道掘进技术相比,盾构法施工具有安全可靠、机械化程度高、工作环境好、土方量少、进度快、施工成本低等优点,尤其在地质条件复杂、地下水位高而隧道埋深较大时,只能依赖盾构。在发达国家盾构法施工的隧道已占隧道总量的90%以上,日本一个国家在用盾构达千台以上。盾构法施工的隧道直径可以小到0.2m,大到18m,适用于地铁隧道、铁路隧道、公路隧道、引水隧道、矿山巷道、城市市政隧道等各种隧道工程。随着隧道工程对施工质量和环保要求的逐步提高,现代盾构已演变成为一种高度智能化,集机、电、液、光、计算机技术为一体的大型工程机械装备。我国在盾构施工隧道的关键设备和技术方面与发达国家相比存在着较大的差距,如何尽快提高我国盾构掘进水平使我国在先进隧道施工技术方面占世界一席之地是相关科研和施工技术人员一直关注的问题,本文综述国内、外盾构设备和技术发展的历史和现状,指出国内外盾构掘进技术的差距,提出我国发展盾构掘进机的思路。 2 国内盾构掘进机的发展历史和现状我国盾构掘进技术的应用可以追溯到1953年东北阜新煤矿用手掘式盾构修建直径为2.6m的疏水巷道,但是由于受这一时期我国经济技术的限制,盾构技术一直没有受到足够的重视,盾构技术的发展非常缓慢,应用也相当有限。直到1985年以后,随着经济技术的突飞猛进,各种地下工程的需求与日俱增,我国开始引进和研制全断面闭胸式盾构,可以说我国起步了现代盾构技术的开发和应用。进入20世纪90年代后,随着城市化进程的加快,城市地下空间的进一步利用,对环境保护和施工质量要求相对较高的城市地铁隧道的需求越来越大,为了满足这一需求,我国开始大规模地引进、应用国际先进的盾构施工技术和设备。具有代表性的国内盾构施工隧道工程表1所示[7,8]。表1 国内盾构施工隧道典型工程 与其他国家盾构发展历程相似,我国的盾构发展也是与不同时期的经济、技术的发展相对应,是社会、经济发展的需要和各种相关技术水平的综合体现。但是,在20世纪90年代以后,随着我国经济进入了良性发展的快车道,公路、铁路、水利建设和城市化进程等达到了前所未有的发展速度,对盾构的巨大市场需求大大超过了国内的盾构研制水平。20世纪90年代进行的几项重大工程所采用的盾构设备和施工技术基本都依赖进口,如:上海地铁1号线采用7台法国制造的土压平衡盾构;上海2号线除了使用1号线的7台盾构外,又新进口了两台盾构;延安东路复线隧道采用从日本引进的泥水式平衡盾构;广州地铁1号线也采用日本制造的土压平衡盾构。目前,国内许多企业虽然也开展了盾构设备的研制和相关技术的开发,如:上海隧道股份有限公司、铁道部隧道局、广重集团等单位自行设计和开发了适用的盾构掘进机和相关的施工技术,制造了多种形式的盾构,但国产盾构仅能适用于周围环境要求不高和地质条件单一的地区,不适合建筑密集地区、管线复杂地区、地质条件复杂的地区。当环境要求高、破坏后治理费用大时,综合考虑费效比后,还是不得不花费大量外汇采用进口盾构。可以说,我国现代盾构掘进设备和技术的研制才刚刚起步,尚没有形成能针对

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