盾构施工技术及其应用

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1、第17卷第3期水利水电科技进展1997年6月盾构施工技术及其应用王守强(中国华水水电开发总公司北京100081)摘要综述盾构机械的结构、分类及工作原理,对盾构机的施工速度、施工技术、使用寿命,以及用盾构机挖成隧洞后的衬砌与灌浆问题作了较详细的分析。文末介绍了日本东京地下蓄水池工程和英国环伦敦供水工程采用盾构机械施工的实例。关键词施工机械盾构机掘进机施工技术隧洞衬砌当今世界上隧洞掘进主要有钻爆法和掘的危害以及工程安全事故。如日本津轻海峡进机施工两种。钻爆法即通过钻孔爆破岩土的青涵铁路隧道全长5318

2、5km,1972年起使来开挖隧洞,我国著名的鲁布革水电站就是用钻爆法施工14年才完工,事故死亡100多一种全机械化钻爆法施工的典型,月平均进人。90年代,规模相当(全长5015km)的英尺为200～250m。掘进机是以机械能破碎法英吉利海峡铁路隧道使用盾构机施工,只岩土,使隧洞全断面一次成型,掘进机开挖是用了三年半就全部贯通,没有一起死亡事故。目前世界上隧洞施工最有效的手段,它的广近30年来,在掘进机的施工中,又比较泛而又成熟的应用是隧洞施工史上的一次革普遍而又成熟地应用盾构技术(全断面掘命。它与

3、钻爆法相比,具有快速、优质、经济、进),进行隧洞施工和地下埋管,这种机械与安全四大优点。传统掘进机相比,工效较高,月进尺可达几百随着科学技术的不断进步,90年代以米至千米。适应于多种复杂地质条件,软土来,掘进机工作效率不断提高,国外采用掘进硬岩均可使用,即使一条隧洞既有软土、又有机开挖隧洞月平均进尺已达到六七百米,有硬岩,也能选择合适的盾构机械一次贯通。的甚至超过千米,一般为钻爆法的3～5倍。特别是在地下水压很大的地层中传统掘进机在甘肃引大入秦工程中,运用美国罗宾斯掘难以开挖,而盾构机械也可畅通无

4、阻。盾构进机,月平均进尺达到1000m。用掘进机施机安全度高,可以一次成洞。洞体质量包括工,避免了爆破作业,成洞周围岩石受震动破结构完整性、承载力、止漏防渗都远较传统掘坏影响小,隧洞洞壁开挖光滑,衬砌工作量也进机好。另外因有坚固盾壳支撑,施工安全随之大大减小,有些洞壁甚至可以不要衬砌。可靠。从这些方面来看,盾构技术的应用,又运用掘进机施工,可以选择较短的隧洞长度、使掘进机施工技术进入一个新的阶段。较少的支洞数量和相应的临建工程以及费经济在发展,社会在进步,我国水利、水用,既缩短了工期,又提高了经济

5、效益和社会电、交通、铁道、城市地铁等建设,需要开挖大效益。另外,采用掘进机施工还可避免钻爆量的隧洞,或在地下埋管,因此,盾构技术在法施工中的人员伤亡、有毒有害尘埃对人体我国的应用有着广阔的前景。作者简介:王守强,男,教授级高级工程师,中国华水水电开发总公司总经理。·5·©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net盾构机的尺寸是这样确定的:依据隧洞1盾构技术洞

6、径的要求,考虑管片厚度(即洞身的厚度)盾构法施工起源于欧洲,后在日本、美洲确定盾壳外径;根据切削、维修、出碴、安装管也有了较大的发展,现在已广泛地应用于世片、灌浆等要求,确定其长度。界各地,据粗略统计,已生产了8000多台大目前,直径最大的盾构机的外径是小不等的各类盾构机,而且均已获得成功。14114m,全重3200t,用于日本东京湾海底盾构技术是利用盾构机械所特有的盾壳公路隧道施工。作为支护,防止岩土地层的崩坍和地下水的盾构技术的关键在于根据地质条件与地入浸,以保障在岩土等各种地层中以多种切下水

7、状况合理选用相应的盾构机械,以达到削方式进行开挖,同时安装管片并灌浆,从而开挖效率高、设备制造价格和工程投资较低、形成质量完好的洞身。安装简便快捷、使用寿命长、操作与维护方便由上可见,一个盾构系统大体上可由几等要求。个重要环节组成。首先是盾构机械,即开挖目前国际上常用的盾构机械可分为泥水隧洞的主体设施,其次是洞身的管片的制作,加压式和土压平衡式两大类,遇到较复杂的再就是管片的运输与安装,最后灌浆封堵,地质情况也可采用混合式盾构机械。下面对同时还有装碴、出碴以及其它辅助设施。不同类型的盾构机作一简单

8、介绍。一个完善的盾构系统必须做好如下几项11111泥水加压式盾构机重要工作:首先是根据隧洞所处地质情况(包泥水加压式盾构机又称有压泥浆式盾构括地质构造、岩石指标、地下水位、渗透性机,主要针对无粘聚力的滞水砂层、软塑性、流等)、隧洞几何尺寸(包括隧洞断面形状、隧洞动性等特别松软地层中进行隧洞开挖而研制直径、隧洞长度、隧洞转弯曲率半径、隧洞纵的,目前被广泛应用于各种软弱地层的施工。向坡度等)及外部边界条件(包括隧洞埋深、泥水加压式盾构机的基本工作原理是:地面建筑物情况与环境标准及要求等