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盾構施工

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        如果說20世紀是橋梁建設的世紀,那么21世紀就是地下空間開發的世紀。隨著城市密集度的提高和高層建筑的不斷增加,地面可利用空間越來越少,地下空間的利用開發就越來越受到重視。伴隨著地下空間時代的來臨,地下工程的施工機械化得到迅速發展。所以,如何更有效利用和創造地下空間已成為當今城市現代化的重要課題,采用盾構法來開發地下空間則是一種最佳選擇。

盾構施工1.jpg

        我國盾構應用較多或較早的地區是上海、廣州及北京地區,可以說這三個地區分別代表了我國三大區域的土層特征,盾構特征。上海是軟土區域,廣州是軟弱不均區域,北京是砂卵石地層為特點。

1. 根據地質條件選擇盾構機類型

盾構施工地質滲透系數.jpg

砂質土類自立性能較差的地層,應盡量使用密閉型的盾構施工。若為地下水較豐富且透水性較好的砂質土,則應優先考慮使用泥水平衡盾構;對粘性土,則可首先考慮土壓平衡盾構。砂礫和軟巖等強度較高的地層自立性能較好,應考慮半機械式或敞口機械式盾構施工。因在相同條件下,盾構復雜,操作困難,造價高,反之,盾構簡單,制造使用方便,造價低。
針對地下水條件,若其壓力值較高(大于0.1MPa),就應優先考慮使用密封型的盾構,以保證工程的安全,條件許可也可采用降水或氣壓等輔助方法。
對于礫徑較小的地層,可以考慮各種盾構的使用。若礫徑較大,除自立性能較好的地層可考慮采用手掘式或半機械式盾構外,-般應使用土壓平衡盾構,若需采用泥水平衡盾構的話,須增加一個鱷式碎石機,在輸出泥漿前,先將大石塊粉碎。

2.盾構機選型的其它條件

除了地質條件以外的盾構機選型的制約條件還很多,如工期、造價、環境因素、基地條件等。

1)工期制約條件
因為手掘式與半機械式盾構機使用人工較多,機械化程度低,所以施工進度慢。其余各類型盾構機因為都是機械化掘進和運輸,平均掘進速度比前者快。

2) 造價制約因素
一般敞口式盾構機的造價比密閉式盾構機低,主要原因是敞口式盾構機個象密閉式盾構機那樣有復雜的后配套系統,在地質條件允許的情況下,從降低造價考慮,宜優先選用敞口式盾構機。

3) 環境因素的制約
敞口型的盾構機引起的地表沉降大于網格式盾構,更大于密閉式的掘進機。

4) 基地條件的制約
泥水平衡式的掘進機必須配套大型的泥漿處理和循環系統,若需使用泥水平衡盾構開挖隧道,就必須具備較大的地面空間。

5)設計線路、平面豎向曲線形狀的制約
若隧道轉彎曲率半徑太小,就需考慮使用中間鉸接的盾構。將其分為前后鉸接的兩段,顯然增加了施上中轉彎的靈活性。

3.輔助工法的使用
掘進機施工隧道的輔助工法一般有:壓氣法、降水法、凍結法、注漿法等。前三種屬于物理方法,注漿法屬于化學方法。這些方法也主要是用于保證隧道開挖而的穩定,注漿法還能減少盾構機開挖過程中引起的地表沉降。一般密閉式掘進機使用最多的是注漿法。盾尾注漿用以填補建筑間隙,以減少地面沉降。在地層自立性能差的情況下,若采用手掘進、半機械式或網格式掘進機施工,就需采用壓氣法輔助施工,以高氣壓保證開挖面的穩定,在這一輔助工法下,施工人員易患氣壓職業病。當盾構機在砂質土或砂礫層中施工時,可考慮使用降水的方法改變地層的物理力學指標,增加其自立性能,確保開挖面的穩定。凍結法的施工成本較高,一般情況下不采用,但在長隧道的盾構對接中使用。

4.盾構工法的選定程序流程圖


盾構工法的選定程序流程圖.jpg

 

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