地铁施工用盾构机选型及施工组织

地铁施工用盾构机选型及施工组织

发表时间：2017-04-18T15:22:55.443Z 来源：《基层建设》2017年2期作者：姚伟楷

[导读] 摘要：随着人们生活水平的提升，越来越多的人开始购买汽车，使交通环境不堪重负、路面拥堵。为了缓解这一问题，一些城市开始修建地铁进而缓解交通压力。

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摘要：随着人们生活水平的提升，越来越多的人开始购买汽车，使交通环境不堪重负、路面拥堵。为了缓解这一问题，一些城市开始修建地铁进而缓解交通压力。地铁具有容量大、便利、噪声小等特点，在人们生活出行中起到至关重要的作用。地铁的顺利施工，首先借助盾构机施工，盾构机的机型选择和施工组织对隧道施工具有决定性作用，与施工安全有着直接联系。对此，笔者根据实际工程经验，就地铁施工盾构机选型和施工组织，进行简要分析。

关键词：地铁施工；盾构机；选型和施工组织

现如今，在暗挖隧道施工中常用盾构机施工，盾构机也是现阶段最为先进的施工方法。使用盾构机施工具有噪声小、进度快、无振动损害等特点。即使在施工过程中，居民生活不受干扰、路面交通、出行顺畅。但在施工前，需要选择当合的盾构机机型，才能确保暗挖隧道施工的顺利进行。

一、盾构机分析

（一）盾构机原理

盾构机是集光、电、机、传感为一体的现代施工设备，运送土渣、开挖切削土体、测量导向纠偏等。由切削刀盘、液压顶进、岩土排运、动力等众多机构组件组合而成。应用在不同土质、硬岩层中进行隧道暗挖，有较强的稳定性与掘进性。

盾构机能够支撑地层压力，在地层中由不同形状钢筒保护，推动挖掘、支护等。使用盾构机施工不仅节省经济投入，同时取缔人工挖掘，省时省力，自动化技术水平高，地面交通运行不会受到影响。

（二）盾构施工参数选择

盾构施工是现阶段常用的挖掘形式，根据各土层状态选择匹配的盾构机，系统的进行数据精算，推进施工；尾部安装能够承载较大压力管片，构成圆形隧道。使用这样施工方式。首先，极大的保障了施工安全，在施工阶段通过有关技术进行操作控制，安全稳定，相对于传统人工挖掘方法，确保了施工人员人身安全，降低风险指数；其次，施工速度快。据有关资料统计：一天内，盾构机可以挖掘30m；传统矿山挖掘方法一天只能推进2m；最后，高质量，施工盾构机施工依靠自动化技术，具有高质量特点，延长使用时间。

1、盾构直径

盾构直径是盾壳外径。盾构直径需要结合管片外径、盾尾风险、钢板厚度等因素精确计算，盾尾缝隙结合管片大小、隧道形态等确定。盾尾孔隙为盾壳钢板中外层和管片外层的缝隙。参照一定尺寸标准，根据施工要求确定盾构直径。

D=d+2（x+ ）,公式中：D是盾构直径mm；d是隧道外径mm；x为盾尾缝隙mm；则是盾尾钢板厚度mm。

2、盾构长度

盾构长度主要根据土层情况、开挖方法、衬砌方法、隧道形状等确定。通常情况下，当盾构直径确定后，其灵活度可以根据下面数据确定。

小型盾构（D=2-3m）L/D=1.50；中型盾构（D=3-6m）L/D=1.00；大型盾构（D>6m）L/D=0.75。

二、盾构机选型

盾构机类型通常可以划分为：挤压式盾构、手掘式、半机械式、机械式等多种盾构类型（如图一）。在地铁施工过程前，根据实际情况，选择盾构机机型、配置，是其第一环节也是最为重要部分。由于不同的地下环境不同、土质情况不一，因此，选择不同类型的盾构机。盾构机施工具有多样化特点，是不断变化的。在选择过程中，需要根据地质情况，选择适合的盾构机类型。

选择盾构机盾构机主要分为几点：首先，盾构机出土形式、工作面的平衡方法选择；第二，盾构机在工作面稳定时，盾构机机封闭情况的选择。针对复合的盾构施工，主要参考地质层状况。

三、盾构机机型选择影响因素

选择盾构机机型需要结合施工状态、特点、实践、地质等方面进行综合考量。因此，盾构机影响条件众多，其中分为：隧道长和线性、地下水含量、水压、地质层等方面。

根据土质层中的渗透性、流动性等状态，作为主要参考标准；盾构机在施工阶段，对建筑、环境等能够产生影响。所以，在选择盾构机时，环境影响因素也是其考量之一；21世纪发展下，建筑工程施工质量较低，承载力有限。在盾构机选择过程中，既要确保施工效果理

想又要节省成本，是施工部门需要着重考虑的问题。

四、盾构机施工组织研究

（一）曲线推进

根据每个城市交通布局与地铁使用情况，地铁隧道会出现曲线部分。另一方面，在隧道施工过程中，时常遇到建筑物阻挡，针对这一问题，则要改变规划线路，采取曲线设计规划。由此看来，盾构机施工具有曲线推进功能，有效规避遮挡物，确保地铁施工的顺利进行。

地铁暗挖隧道施工时，要想降低曲线对土质的影响，其方法为：针对曲线位置，在盾构机上选择锲形管片展开施工。笔者建议：除此之外，可以选择油压分区进行施工控制，千斤顶自由编组；也可以选择铰接机形式解决曲线施工问题。

（二）加泥、加泡沫系统

地铁施工阶段，盾构切削的砂土和黄土将融合土仓中，进行混合，将导致刀盘出现糊刀问题。所以，在盾构机施工前需要加泥、加泡沫系统。针对地质环境的差异性，该种系统加入塑流化材料，改变盾构机密封舱中切削土体塑流性影响。调整开挖面水和土作用力，确保盾构机能够正常排土，增强了盾构机对各土质的适应力。

（三）降低盾构机推动阻力

结合各土层环境和标准贯入锤击数据大小，刀盘盘圈外径、切削刀最大切削轨迹外径等不同外径大小差距。其问题如果没有得到有效解决，将会增加推进阻力，进而影响推进性发挥，影响施工进程。

总而言之，在主切削最大切削轨迹外径设计阶段，需要让其大于盾构机外径；采取适当的刀具切削深度，有效设置刀盘盘圈刀具。这样一来，则能够降低摩擦阻力，降低推动阻力、降低噪声与振动，同时保证土体控制不受影响，提升推进效果。

（四）盾构机机体接收

地铁施工阶段，防止地下水涌入井中，在土体清理后，适当增加推进速度；当刀盘穿过防水帘幕后，立刻拉紧防水帘幕压板中钢丝绳，确保防水帘幕压在盾构机前盾体外；而后缓慢推进盾构机，注浆结束后浆液凝固，密封水管安装结束后，盾构机保持匀速向前推进；盾体推动结束后盾构机接收完成。

结语：

盾构机的应用为地铁施工带来了便利，在施工中起到重要作用，具有较大优势。盾构施工机型的选择与施工能否顺利完成有着直接关系，确保了地铁施工的顺利完成。

参考文献：

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