盾构法隧道工程监测技术交流

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1、盾构法隧道工程监测技术交流1概述1.1盾构的定义盾构，全称隧道掘进机（TunnelBoringMachine），是一种用于软土、土岩混合、岩石等地层内隧道暗挖施工的机械设备，具有金属外壳，外壳内装有整机及其辅助设备，通过外壳的掩护进行地层开挖、渣土（石）排运、整机推进和管片安装或其他支护等作业，使隧道一次成型。传统上讲，用于土层或土岩混合地层的称为盾构，用于岩石地层的称为岩石全断面掘进机（国际上简称TBM）。在欧美地区，一般将上述两种情形统称为TBM，而在日本、中国和东南亚地区，仍习惯的有盾构和TBM之分。盾构是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构集机、电

2、、传感、信息等技术于一体，具有开挖切削地层、输送渣土、拼装隧道衬砌（一般是管片或锚喷支架支护）、测量导向纠偏等功能。盾构已广泛用于城市地铁、铁路、公路、市政、水电隧道等工程中。TBM是TunnelBoringMachine的简称，在盾构/TBM的发展历史上，曾经在很长一段时间里一直将盾构定义为在土体内修建开挖隧道的机械化设备，而将TBM定义为在岩石地层中开挖隧道的机械化设备。随着社会的不断发展，工程建设大规模开展，施工建设条件更加复杂，在采用机械掘进机开挖隧道的过程中，经常遇到隧道断面为土岩混合的情况，同时在全岩隧道开挖中大量出现软硬不均（岩石的无侧限抗压

3、强度相差较大，国际上一般定义岩石单轴抗压强度为10～20以上）的地层情况，土层隧道开挖中出现断面内土体性质差异较大的复合地层等情况，因此国际隧道协会已经将软土盾构和硬岩TBM统称为TBM。图1和图2分别为典型的盾构和TBM刀盘外部结构图。为了统一使用外文译文中的盾构或TBM这个词，同时也为了规范国内对盾构设备的用语，我国已在一些相关规范或规程中将历史上曾经的“盾构机”一词统称为“盾构”。尽管国际隧道协会已经将传统意义上的盾构和岩石TBM的称谓仍然会争论一段时间，例如混合式盾构、混合式TBM，泥水盾构、泥水TBM等。主要讨论传统意义上的盾构和混合式盾构。-6

4、8-图1盾构刀盘及其外部结构图2TBM刀盘及其外部结构1.2盾构工法盾构法施工因其具有的自动化程度高、能够适用于各种复杂的工程地质和水文地质条件、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可有效控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响等特点，广泛应用于城市轨道交通工程建设中。盾构工法简称盾构法，就是以盾构为核心的一整套完整的修建隧道的施工方法的总称，是暗挖隧道的一种有效施工方法，是用盾构在地下一边掘进，防止软基开挖面土砂崩塌和保持开挖面稳定的同时，一边在机内安全地进行隧道的开挖作业和衬砌作业，从而构筑成隧道的有效方法。通常意义上，盾构工法是由稳定开挖

5、面、盾构开挖和衬砌三大要素组成，盾构工法的主要过程可以分为三个阶段：盾构的始发与到达、盾构的掘进以及盾构的隧道贯通后联络通道、风道、泵房等辅助设施的施工。盾构工法是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工，最大限度的减少盾构施工对地面建（构）筑及地基内埋设物的影响。盾构在推进过程中，通过盾构外壳和管片来支撑四周围岩防止岩土砂崩塌，闭胸式盾构是用泥土加压或泥水加压来抵抗开挖面的土压力和水压力以维持开挖面的稳定性，敞开式盾构是以开挖面自稳为前提，然后借助相关的辅助措施。盾构工法的开挖施工过程如下：（1）建造盾构始发竖井和到达竖井，或者车站（始发或到达工作井与车站合建

6、）。（2）把盾构主机和配件分批吊入始发竖井中，并在预定始发掘进位置上将盾构设备统装成整机，随后调试其性能使之达到设计要求。-68-（3）盾构从竖井或车站预留洞门处始发，沿着隧道设计轴线掘进。盾构掘进时靠盾构前部的旋转倔削刀盘切削土体，切削土体过程中必须始终保持开挖面的稳定。为了满足这个要求必须保证刀盘后面土压舱或泥水舱内对地层的反作用压力大于来自地层的水土压力；依靠舱内的出土机械出土；依靠中部的千斤顶推动盾构前进；由后部的管片安装机拼装管片（也即隧道衬砌）；随后再由尾部的壁后注浆系统向衬砌与地层间的缝隙中注入填充浆液，以防止隧道和地面的下沉。（4）盾构掘进

7、到达预定终点的竖井或车站时，盾构进入该竖井或车站接受工作井，掘进过程结束。随后解体盾构，吊出地面。1.3盾构法工程特点用盾构法修建隧道具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、地面沉降量可控，施工对地面建筑物影响小等特点，在隧道较长，埋深较大的情况下用盾构法施工更为经济合理。（1）盾构法施工的主要技术特点如下。1）施工对周围环境影响小除盾构竖井处需要一定的施工场地以外，隧道沿线不需要施工场地，无需进行拆迁，对城市的商业、交通、住居等影响小。可以在地层深部穿越地上建筑物、河流；在地下穿过各种埋设构筑物和已有隧道而不对其产生不良影响或产生

8、很小的影响，施工不需要采取地下水降水等措施，产生的环境影响、噪声、