地铁与轻轨课程论文.

中国矿业大学力学与建筑工程学院2014~2015学年度第二学期

地铁与轻轨课程论文

学号02120438

班级土木工程2012-9班

姓名郭曙瑞

力学与建筑工程学院教学管理办公室

地铁隧道施工中的盾构法

（中国矿业大学力学与建筑工程学院土木工程2012-9班郭曙瑞）

摘要：城市公共交通网络的重要组成部分。泛指城市中再不同形式轨道上运行的大、中运量城市公共交通工具，是当代城市中地铁、轻轨、单轨铁路、自动导向、短途磁悬浮等轨道交通的总称。本文主要叙述和总结了地铁隧道施工中常用的工法盾构法的施工过程、技术要领、适用的范围、盾构的类型和选择以及盾构施工过程中应做的准备工作，可能遇到的问题和解决方案。文中对盾构法施工的各项工作都做了详细说明，并在叙述中就一些措施和解决方案提出了自己的观点以补充和完善工法中的不足之处。

关键词：施工过程；掘进机；选型；盾构拼装；地面沉降

1 引言

盾构法隧道施工是地铁建设中应用最为广泛的施工方法。它是一种先进的隧道机械化施工技术。盾构法作为目前最为安全有效的城市轨道施工工艺，已经被绝大多数市政工程所青睐，在21世纪中国社会、经济高速发展的时代，全国范围内各大中型城市都倾向于城市地铁及类似的市政工程的修建，因此盾构法施工在目前国内的市场不可估量。盾构法施工结合了传统和现代的各项技术革新，有着固定的施工工艺流程，包含了诸多施工环节，每一个环节或工序都必须有技术含量较高的专项方案指导施工，并辅以经验丰富的管理操作人员，才能充分发挥盾构法施工的优越性，实现工程的最大收益。

1 盾构施工技术基本原理盾构施工技术是指使用盾构机,一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳,一边进行隧道掘进、出渣,并在盾构机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆,从而在不扰动围岩的基础上修筑隧道的方法。盾构机的“盾”是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾型钢壳。“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体[1]。图1、图2分别为土压平衡和泥水平衡盾构机主体示意图

2.1 盾构法施工的技术要点

主要施工过程有：（1）在盾构法隧道的起始端和终结端各建一个工作井，城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井。（2）盾构在始发工作井内安装就位。（3）依靠盾构千斤顶推力将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出。（4）盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片。（5）及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置。（6）盾构进入到达工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。在上述施工过程中，保证掘进面稳定的措施、盾构机沿设计路线的高精度推进、衬砌作业的顺利进行等三项工作最为关键，这三项工作是保证盾构施工成功的重要因素。

2.2盾构法施工的优点及适用范围

盾构能适用于各种复杂的工程地质和水文地质条件。从流动性很大的第四纪淤泥质土层到中风化和微风化岩层，它既可用来修建小断面的区间隧道，也可用来修建大断面的车站隧道，而且施工速度快，能有效地控制地面沉降。盾构法的优点有：（1）安全开挖和衬砌，掘进速度快。

（2）盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低。

（3）不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施。

（4）穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动。

（5）在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。

盾构法的适用范围有：

（1）在松软含水地层，相对均质的地质条件。

（2）盾构法施工隧道应有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m。隧道覆土太浅，盾构法施工难度较大；在水下修建隧道时，覆土太浅盾构施工安全风险较大。

（3）地面上必须有修建用于盾构进出洞和出土进料的工作井位置。

（4）隧道之间或隧道与其他建筑物之间所夹土体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m，竖直方向1.5m。

（5）从经济角度讲，连续的盾构施工长度不宜小于300m。但应指出，盾构法施工需要较长的时间和较高的投资用于质构与附属设备的设计和制造，以及建造端头工作井等工程设施。同时，盾构法的施工技术方案和施工细节对围岩条件的依赖件，较之其他方法尤甚，这就要求事先对沿线的工程地质和水文地质条件做细致的勘探工作，井要根据围岩的复杂程度做好各种应变的准备。因此，在地面交通繁忙，地面建筑韧和地下管线密布，对地面沉降要求严格的城区．不宣采用明挖法，且地下水发育，围岩稳定性差，或隧道很长而又工期要求紧迫，不能采用较为经济的矿山法时，采用盾构法施工才是经济合理的。

3 盾构类型及选择

3.1盾构类型

根据开挖、工作面支护和防护方式，一般可以将盾构分为全面开放型、部分开放型、密封型以及全断面隧道掘进机4大类：（1）全面开放型盾构不设隔板，其特点是掘削面敞开。这种盾构适于掘削面可以自立的地层中适用。全面开放型盾构按其开挖的方法可分为手掘式、半机械和机械式三种。（2）部分开放型盾构又称挤压式盾构。它是在开放型盾构的切口环和支撑环之间设置胸板，以支挡正面土体，但在胸板上有一些开口，当盾构向前推进时，需要排除的土体将从开口处挤入盾构内，然后装车外运。这种盾构适用于松软黏土层，且在推进过程中会引起较大的地面变形。如图2所示。

图2部分开放型盾构结构

（3）密封型盾构是一种设置封闭隔板的机械式盾构。掘削土砂是从位于掘削面和隔板之间的土舱内取出的，利用外加泥水压或者泥土压与掘削面上的土压平衡来维持掘削面的稳定，所以封闭式有泥水平衡式和土压平衡式两种。进而土压平衡式又可分为真正的土压平衡式和加泥平衡式；加泥平衡式又分为加泥和加泥浆两种平衡方式。

（4）隧道掘进机是用机械破碎岩石、出碴和支护实行连续作业的一种综合设备。按掘进机在工作面上的切削过程，分为全断面掘进机和部分断面掘进机。按破碎岩石原理不同，又可分滚压式掘进机和铣切式掘进机。

3.2盾构选型的依据和方法

根据不同的工程地质、水文地质条件和施工环境与工期的要求，合理地选择盾构类