城市地铁盾构隧道施工需要注意的几个问题

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1、城市地铁盾构隧道施工需要注意的几个问题【摘要】随着国民经济的迅猛发展与城市化进程的加快，城市的交通日益成为制约城市发展的瓶颈。城市地铁由于其运量大、能耗少、污染小、节省土地等优势，在城市交通中的地位日益凸显。而盾构法施工又是城市地铁隧道施工最重要的工法。本文针对盾构机选型及管片连接形式、盾构换刀等问题进行了讨论，并提出了一些建议和观点，以供参考与探讨。【关键词】盾构法施工盾构机选型管片连接形式换刀中图分类号：U455文献标识码：A1前言由于快速的工业化和人口的高度城市集中化，为缓解或从根本上解决人口增长对城市环境的压力和威胁，修建各种城市隧道和地下构筑物在世

2、界各国呈现急剧增长的趋势。在城市向现代化发展的同时，离开地下设施几乎不能够维持或者根本无法发展。以上海为例，根据其城市发展的规模以及未来的实际需求，上海共规划有11条地铁和7条轻轨线，路网总长447.5km。其次上海城市人均绿化面积不仅与国际大都市有着巨大的差距，就是与全国大中城市比较，也处于落后的水平。可以看出在城市修建隧道和地下工程的必要性，而且这已成为一个社会问题，对城市的发展起着越来越重要的作用。2针对不同地层的盾构机选型2.1盾构选型的一般原则(1)以开挖面稳定为核心，盾构选型应在充分把握地层条件的基础上进行。(2)应考虑土的塑性流动性、土的渗透系

3、数等，这对开挖面的稳定非常重要。塑性流动性直接影响土的顺畅排出，若地层透水性太高，地下水则可能通过开挖腔室和螺旋输送机内的废渣流入隧道。一般认为，m/s的渗透系数是土压平衡盾构作业的经验上限值。(3)应考虑地下水的含量及水压，这往往要与土的塑性流动性及透水性结合考虑，高水压、高渗透性的情况是非常不利的。这涉及到是选用泥水盾构还是土压盾构以及盾尾密封的选型。在日本，特别是饱和砂土层中泥水盾构的使用占绝大多数。(4)应视地层中有无砂砾和大卵石，这直接影响到土的渗透性、切削刀盘的磨耗、切削刀开挖时对地层的扰动范刀盘的开口率、对卵石的破碎方式及其排出方式。(5)应考

4、虑土层的粒径分布，一般都采用土层颗粒曲线来界定不同盾构的适用土层。总的来说，粒径大时宜采用泥水盾构，粒径小时宜采用土压盾构。(1)隧道的线形和转弯半径也是应考虑的因素，盾构机本体的长度与直径比及盾尾间隙直接影响盾构的转弯及纠偏能力。一般，长度与直径之比(L/D)应氺1.0,当转弯半径过小时可考虑采用铰接式盾构。(2)盾构选型时，必须根据土质条件决定切削刀的形状、材质和配置。必要时同时配置切削刀和滚刀，形成盾构和TBM的混合刀盘。(3)刀盘的装备扭矩也与盾构选型有关，盾构装备扭矩T=a(D为盾构外径，a为扭矩系数，对泥水盾构a=9_15;土压盾构a=8-23)

5、o显然，采用泥水盾构有利于减小刀盘切削阻力，从而减轻主轴承的负荷。(4)盾构施工对周围环境的影响也是盾构选型时应考虑的因素。比如地层变形的许可程度、有无地下构筑物等，再比如泥水处理以及废渣的倾倒是否对环境有污染等。(5)最后，盾构的选型还应考虑对工作环境的影响。比如，盾构的刀盘驱动是液压驱动还是电动驱动，液压驱动效率低，噪声大，洞内温度上升快，而电动驱动效率高，洞内环境好(噪声小、温度低)。2.2选用泥水式盾构还是土压式盾构在软土隧道和有水压的情况下，一般采用密封式盾构机密封式又有泥水式和土压式两种。土压式盾构主要有两类：一类是将开挖地的土体充填在土舱内，用

6、螺旋输送机调整土压，保持工作面的稳定。这种盾构机仅适用于可用切削刀开挖且含砂量小的塑性流动性软粘土。另一类是向开挖面注入水、泡沫、膨润土、CMC等添加剂，通过强制搅拌使土砂具有良好的塑性流动性和止水性，较好地传递土压，保持开挖面的稳定和土砂的顺畅排出。这种盾构机适用范围较广，可用于冲积粘土、洪积粘土、砂质土、砂砾、卵石等土层，以及这些土层的互层。对土压式盾构，会出现砂性土排土困难，掘进机刀头、刀盘的磨损，以及在含水砂层透水系数大、孔隙水压高时土舱顶部产生空隙的危险。泥水式盾构是将泥浆送入泥水室内，在开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜来对抗作用于开挖面的土水压力。

7、泥水式盾构机适用的地层范围很大从软弱砂质土层到砂砾层。泥水式盾构由于采用管道输送，工作面全密封，安全性高，在软弱互层地段也适用。通过泥浆施加合适压力，控制排土量，可使地层变形小，对环境几乎不产生影响。泥水式盾构特别适用于冲积洪积的砂砾、砂、亚粘土、粘土层或多水互层的土层；有涌水工作面不稳定的土层；上部有河川、湖沼、海洋等水压高、水量大的地层。泥水式盾构的泥浆处理设备设在地面，需占用较大的面积，这成为在城市密集区应用的不利因素。3盾构管片连接形式地铁盾构隧道一般都是圆形，其净空直径为5.4m-5.5m,目前国内地铁盾构隧道的管片大多设计为宽1.2m或1.5m、

8、分割数为“3+2+1”的形式，管片厚度一般为300m