职称论文(盾构)

盾构隧道施工引言由于现在城市人口密度加大造成的地面交通的拥堵，为缓解这一状况地铁行业应运而生，而盾构隧道施工因相对于其他施工方法有在盾构的掩护下进行开挖和衬砌作业，有足够的施工安全性；地下施工不影响地面交通,在河底下施工不影响河道通航；施工操作不受气候条件的影响；产生的振动、噪声等环境危害较小；对地面建筑物及地下管线的影响较小等施工优点，从各种隧道施工方法中脱颖而出。本文主要从认识盾构、了解盾构施工过程中的重难点。盾构的组成

盾构机既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构。盾构机外形上看是一个大的钢管机，较隧道部分略大，它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的。它包括三部分：前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。大多数盾构的形状为圆形，也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形等其他形式。工作原理盾构机是一种带有护罩的专用设备。利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体，同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式，以水力式居多。水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力，又用作输送排出土体的介质。使用条件在松软含水地层，或地下线路等设施埋深达到10m或更深时，可以采用盾构法。1、线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井；2、隧道要有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m且不小于盾构直径；3、相对均质的地质条件；4、如果是单洞则要有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m,竖直方向1.5m；5、从经济角度讲，连续的施工长度不小于300m。盾构施工优缺点优点：1、安全开挖和衬砌，掘进速度快；2、盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低；3、不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；4、穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动；5、在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。缺点：1、断面尺寸多变的区段适应能力差；2、新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济；3、工人的工作环境较差。施工重点盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的装机井（始发井口）和拆机井（接收井口），特别长的隧道，还应设置中间检修工作井。拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有盾构托架和盾构推进的反力架。盾构在始发井内拼装就绪，经运转调试后，盾构推出工作井后即开始隧道掘进施工。主要工序如下：

1、土层开挖盾构施工中，为安全考虑，一般先将盾构前面的切口贯入土体，在切口内进行土层开挖，开挖方式有：①敞开式开挖。适用于地质条件较好、掘进时能保持开挖面稳定的地层。由顶部开始逐层向下开挖，可按每环衬砌的宽度分数次完成。②机械切削式开挖。用装有全断面切削刀盘的机械化盾构开挖土层。刀盘可分为刀架间无面板的和有面板的两种，分别在土质较好的和较差的条件下使用。在含水不稳定的地层中，可采用泥水加压盾构和土压平衡式盾构进行开挖。③挤压式开挖。使用挤压式盾构的开挖方式，又有全挤压和局部挤压之分。前者由于掘进时不出土或部分出土，对地层有较大的扰动，因此隧道位置应尽量避开地下管线和地面建筑物。

2、掘进姿态纠偏掘进过程中，主要采取调整千斤顶各分区的推力、调整开挖面压力以及控制管片拼装等方法来操纵盾构位置和顶进方向。一般按照测量结果提供的偏离设计轴线的高程和平面位置值，确定下一次推进时各区千斤顶开动及推力的大小，用以纠正方向；机械切削开挖，可用超挖刀进行局部超挖来纠正。

3、衬砌管片的拼装拼装方法根据结构受力要求，可分为通缝拼装和错缝拼装。通缝拼装是使管片的纵缝环环对齐，拼装较为方便，容易定位，但其缺点是环面不平整的误差容易积累。错缝拼装是使相邻衬砌圆环的纵缝错开管片长度的1/2～1/3。错缝拼装的衬砌整体性好，但当环面不平整时，容易引起较大的施工应力。衬砌拼装方法按拼装顺序，又可分为先环后纵和先纵后环两种。先环后纵法是先将管片拼成圆环，然后用盾构千斤顶将衬砌圆环纵向顶紧。先纵后环法是将管片逐块先与上一环管片拼接好，最后封顶成环；一般情况下都是先纵后环，这样有利于管片姿态的调整。

4、衬砌后填充为了防止地表沉降，必须将盾尾和衬砌之间的空隙及时压注充填。压注后还可改善衬砌受力状态，并增进衬砌的防水效果。压注的方法有二次注浆和同步注浆。二次压注是在盾构推进过后，用二次注浆机通过衬砌上的预留孔，向衬砌背后的空隙内注入单液浆（水泥砂浆）或双液浆（加水玻璃的水泥砂浆），以防止地层坍塌。同步注浆是随着盾构推进，当盾尾和衬砌之间出现空隙时，立即通过同步注浆系统注水泥类砂浆，并保持一定的压力，使之充满空隙。注浆时要对称进行，并尽量避免单点超压注浆，以减少对衬砌的不均匀施工荷载；一旦压浆出现故障，应立即暂停盾构的推进。

难点

姿态控制在盾构机掘进的过程中或多或少都会有超出设计限定轴线的情况，所以盾构姿态纠偏是盾构施工过程中的重难点，所以平时掘进过程中要时刻注意各种参数的变化（推进千斤顶各区推力、铰接变化、管片成型质量、掘进速度、刀盘扭矩、底层变化等）。纠偏过程中应注意：（1）小摆头、大摆尾。这种情况的要求下，盾构机的姿态变化轨迹是以前点后侧为基准点，后点进行扇型展开，这种情况下对掘进速度是有一定影响的，同时对下一环的掘进也将产生不利的影响，如果盾尾处的间隙很小，当掘进时受力不均等因素存在就会对管片产生扭动，不仅仅降低了推进油缸的有效推力，同时还会加大管片间的内力使得管片损坏或管片严重错台。⑵大摆头、小摆尾。这种情况就是,前点变化明显,使得一侧的土严重超挖,并使土的内聚力增加,另一侧出现很大空隙,而这个空隙暂时是无法添充的,当盾构机停止掘进时,由于一侧的内力释放,就会使得前点向另一侧偏移,这就是为什么再次掘进时姿态会出现偏移的原因。这两种纠偏方式都各有其优缺点,在掘进过程中似具体情况灵活运用,利用其它参数的使用找到二者平衡点，但要保证的是尽量使盾构机减少对土体的扰动。地表沉降控制在盾构施工过程中不可避免的会对周围土体造成扰动，会影响地标建筑物和既有管线，达到一定程度会影响其正常使用，甚至造成事故。那么对地面沉降的控制就显得极为重要了。措施有：（1）加强地面沉降监测，多布点、勤观测为原则，将实时监控数据交与相关技术人员。（2）通过对监测数据的观察对过往掘进数据进行分析研究原因。（3）对出土量进行严格监控，避免因超方欠方引起的对底层扰动造成地表沉降。（4）注浆量的控制，保证各种地层注浆量饱满充足；二次注浆及时有效的跟踪。

结束语

随着我国国民经济和城市现代化的不断发展，高度商业化、效率化和功能密集化的现代城市对于工程施工的要求越来越高，加上城市用地、交通立体化的要求，向地下发展