盾构施工技术综述

盾构施工技术 摘要:世界经济的迅速发展加速了城市化建设,随着城市密集度的提高和高层建筑的不断增加,地面可利用的空间不断的减少,而地下有布满了各种用途的管线,所以如何更有效的利用和创造地下空间已成为当今城市现代化建设的重要课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,采用盾构法来开采地下空间则是一种最佳的选择。基础设施密集的大都市中心区利用率高,大都市中心的基础设施和较高利用率的地区,对创造地下空间提出了更高的要求,盾构工法与传统的钻爆法相比具有自动化程度高、不同地质条件适应性强、对城市居民和建筑物的影响小、在软弱地层中有利于控制地表沉陷、安全性高等优点,本文简要介绍盾构的起源与发展。 关键词:盾构技术盾构隧道盾构发展 1 盾构法隧道的起源及发展史 人类开始积极的利用地下,大概是在巴比伦人修建巴比伦古代城市时为了连接流经城市中间的幼发拉底河的两侧而开挖了河底隧道,我们现在能看到的就有古埃及的金字塔,金字塔内部的通道就是构筑的隧道。罗马人花了长达11年的时间修建了5km端面为3.3m×2m 的隧道。 人类从古老的时代就在地下开凿洞穴,或者用于居住,或者用于交通,或者作为水路利用起来。隧道利用形态不断扩大的同时,开挖隧道的工具也从石器转向青铜器、铁器时代了。但是有史时代开始到17世纪之前,开挖地下的技术不可思议的停止了。 17世纪的英国开始产业革命,对物质交流的效率化和作为动力的水的利用的要求,变成相应的地下(隧道)的要求。这时期隧道对构筑对象地层也得到扩大,至此以前以人力为主的开挖技术向着产业革命的成果向着动力的机械的时代发展,隧道的开挖技术得到了进一步的发展。 现代盾构法掘进隧道的原理是法国工程师Mare Isambard Brunel 在伦敦从船蛀在船板上的蛀孔,再用分泌物涂在孔的四周中得到的启示中发现的。Brunel在泰晤士河下的隧道工程中首次使用这盾构法,设想成为现实。 1866年,莫尔顿申请“盾构”专利。盾构最初称为小筒(cell)或圆筒(cylinder),在莫尔顿的专利中第一次使用“盾构”(shield)这一术语。 1825年~1911年为世界早期盾构法隧道的发展时期,1917年,日本引进盾构施工技术,是欧美以外第一个引进盾构法的国家。至今,日本盾构法隧道技术有了突飞猛进的发展,共制造了2000多台盾构挖掘机,其盾构法技术水平在世界领先。 2 盾构隧道基本原理 盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 轴线开挖土体而向前推进。这个钢质组件在初步或最终隧道衬砌建成前,主要起防护开挖出的土体、保护作业人员和机械设备安全的作用,这个钢质的组件被称为盾构。盾构的另一个作用是能够承受来自地层的压力,防止地下水或流沙的入侵。 常用盾构挖掘机和工法有以下两种 ⑴土压平衡盾构挖掘机与工法 泥土在盾构压力舱中的增减受到有效的控制,推进压力与土层压力和地下水压力相抗衡,使得工作面保持稳定。 ⑵泥水盾构掘进机与工法 泥水盾构掘进机适用于隧道面可被泥水所支撑的土质,可有效地应付各种困难和控制地表沉降。挖出的土以泥水的形式由管道运输,而砾石压碎后被管道运输或在管道运输中途被移走。 3 盾构的外形和材料 ⑴盾构的外形 盾构的外形就是指盾构的截面形状,从采用过的盾构来看,其外型有圆型、双元、三园、矩形、马蹄型、半圆形合于隧道截面相似的特殊形状等。例如:将人行隧道筑成马蹄形,使流体的力学性能达到最佳的状态;将穿山隧道筑成半圆形,可以使底边直接与公路连接等,但是,绝大多数盾构还是采用传统的圆形。 ⑵制造盾构的材料 盾构在底线穿越,要承受水平载荷、竖向载荷和水压力,如果地面有构筑物,还要承受这些附加载荷;盾构推进时,还要克服正面阻力,所以,盾构整体要求有足够的强度和刚度。盾构主要由钢板成型制成。大型盾构考虑到水平运输和垂直吊装的困难,可制成分体式,到现场进行就位拼装,部件的连接一般采用定位销定位、高强度螺栓连接,最后焊接成型的方法。 4 盾构的基本构造 一般由以下四部分组成: ⑴盾构壳体 所有的盾构形式,其本体从工作面开始均可分成刀盘、机头、机身和盾尾四部分,借以外壳钢板连成整体。 ①刀盘、机头部分是开挖和挡土的部分,它位于盾构的最前端,对于机械化盾构机 头内按不同的需要安装不同的机械设备,这些设备是用于正面土体的支护和开挖,而各类机械设备是由盾构的种类而定的。主要设备情况如下: A、泥水盾构,安置有切削刀盘、搅拌器和吸泥口; B、土压平衡盾构,安置有切削刀盘、搅拌器和螺旋输送机;. C、网格式盾构,安置有网格、提土转盘和运输机械的进口; D、棚式盾构,安置有多层活动平台、储土箕斗; E、水利机械盾构,安置有水枪、吸口和搅拌器; 在局部气压、泥水加压、土压平衡等盾构中,因切口内压力高于隧道内常压,所以在切口环处还需布置密封隔板及人行仓的进出闸门。 ②机身 机身是盾构的主体结构,是承受作用在盾构上全部荷载的骨架。它紧接于机头,位于盾构中部。通常是个刚性很好的圆形结构。 ③盾尾 盾尾一般由钢板构成,主要用于掩护隧道管片衬砌的安装工作。盾尾的末端设有密封装置,以防止水、土及压注材料从盾尾与衬砌之间进入盾构内。 ⑵推进机构 盾构掘进的前进动力是靠液压系统带动若干个千斤顶工作所组成的推进机构,它是盾构重要的基本构建之一,千斤顶的数量根据盾构直径、千斤顶推力、管片的构造,隧道曲线的情况综合考虑,一般情况下,中小型盾构每只千斤顶的推力为600~1500KN,在大型盾构中每只千斤顶的推力多为2000~4000KN。 ⑶管片拼装机 俗称举重臂,是盾构的主要设备之一,常以液压为动力。拼装机的形式有环形、中空轴形、齿轮齿形等。一般常用的是环形拼装机拼装成隧道,这种拼装机安装在支撑环的后部,或者盾构千斤顶撑板附近的盾尾部,它是一个可以自由伸缩的支架,安装在具有支撑滚轮的、能够转动的中空环上,这种形式空间大,便于安装出土设备。 ⑷正圆器 正圆器上装有上、下可伸缩的千斤顶,上下装有弧形的支架。盾构向前推进时,管片从盾尾脱出,管片受到自身重力和其他外力的作用会产生变形,当这种变形 量很大时,隧道的成型质量就会受到影响,就必须用正圆器来保证管片的真圆度。 5 盾构的分类 为适应各种不同的土质,盾构的种类繁多。盾构选型是根据不同的工程地质、水文地质和施工条件的要求,合理选择盾构机,盾构机类型及功能如下: ⑴密封式 适合于软性、粉质、含沙量少的土质。出泥根据挖掘速度调节开孔大小而定。 ⑵手掘式 适合于坚硬、无崩塌性土质或半坚硬土质。装配有半月形掘进面和用于支撑掘进面的千斤顶。如果土质条件需要,可以使用一些专用的设备,如可移动的防护罩、可移动式平台等。 ⑶半机械化式 一种手动操作型机械设备。配备有反铲、臂式切刀之类的工具,以满足土质条件的需要。 ⑷泥水加压式 适合于渗水砂土和砂砾土质。有的配备有石头箱和石头排出装置,以便移走泥土中的卵石。 ⑸定压式 适合于粘土和粘砂土质。主要特点之一是带有锥形阀门螺旋排出装置以便形成砂拴。也适用于部分气压操作。 ⑹加泥加压式 配备有全方位的辐条式切削,插于泥浆中适用于不同的断面。特点是转换变形功能和开放切削面构造。 ⑺泥浆式 由于泥浆灌入切削仓,所以适合于渗水、砂砾卵石土质和超软土质以及复杂地层。 这种类型有泥水加压式和定压式的优点,这样就适合各种各类型的地层。 ⑻潜盾式掘进机 配备有钻头,可以破碎大岩石体和基础。建议用于粘土层、可崩塌含水层、大岩石体和基础。 6盾构法隧道优缺点 盾构法隧道的优点: ⑴在盾构支护进行地下工程暗挖施工,不受地面交通、航运、河道、潮汐、季节、 气候等条件的影响,能较经济合理地保护隧道安全施工。 ⑵盾构的推进、出土、衬砌拼装可以实行自动化、智能化和施工远程控制信息化, 掘进速度较快,施工劳动强度较低。 ⑶地面的人文、自然景观受到良好的保护,周围的环境不受盾构施工的干扰;在松 软地层中,开挖埋置深度较大的长距离、大直径隧道,具有经济、技术、安全、军事等方面的优越性。 盾构法隧道的缺点: ⑴盾构机械造价叫昂贵,隧道的衬砌、运输、拼装、机械安装等工艺复杂,在饱和 含水的松软的地层中施工,地表沉陷风险较大。 ⑵需要设备制造、气压设备供应、衬砌管片预制、衬砌结构防水及堵漏、施工测量、 地面布置、盾构转移等技术配合,系统工程协调复杂。 ⑶建造短于750m的隧道经济性差;对隧道半径过小或隧道埋深较浅时施工的难度 大。 7 今后技术开发的方向性 盾构技术今后发展的方向有两个: ⑴在施工线上提高安全性、经济性、施工性等技术开发; ⑵盾构技术的飞速发展要大幅扩大工程对象的范围,为实现面向“大深度的地下利 用”而作进一步的开发。 参考 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 目录 工贸企业有限空间作业目录特种设备作业人员作业种类与目录特种设备作业人员目录1类医疗器械目录高值医用耗材参考目录 1 盾构隧道新技术.中铁西南科学研究院信息研究室译.2001 11 2周文波.盾构隧道施工技术及应用.中国建筑工业出版社.2004 3