盾构法隧道

盾构法隧道（通用11篇）

盾构法隧道 篇1

地铁的建设根据不同的地质情况其施工方法也不尽相同, 施工现场的地质和水文情况对隧道施工有着很大的影响。盾构法在地铁隧道施工中的应用, 可以根据施工现场的条件, 进行合理的施工, 做到了不扰民, 同时也保护了生态环境, 最重要的是有效的解决了隧道的支护和防塌问题。盾构法通过分析超前加固、开挖的时空顺序和台阶的具体长度等, 来保证施工的安全, 控制施工的质量和地层的沉降。通过有效合理的施工, 来保证周边生态平衡和环境不受过多的影响, 确保工程质量的同时取得预期的经济和社会效益。

1 盾构法

1.1 盾构法

盾构法是暗挖施工的一种形式, 主要是利用机械进行施工。利用盾构机械在地表下面进行挖掘, 运用盾构外壳和管片对隧道的四周进行支撑, 防止围岩的坍塌。在盾构机工作的同时, 还会有切削装置进行配合工作, 利于盾构机的挖掘, 并且由出土机把土输送出去。盾构法能够使隧道的埋深小于或者等于隧道的直径, 使隧道的修筑面临最小的地表沉降。盾构法的突出优势就是对城市的交通会造成大的影响, 并且无污染。

1.2 盾构法的原理和施工程序

传统技术最为显著的特点就是埋藏浅, 通常距离地表较近。在施工中由于地层的损失会造成地面的明显移动, 会对周边环境造成影响, 所以对施工中的支护、排水、灌浆等都有较高的要求, 增加了具体的施工难度。盾构法结合了我国隧道建设的实际特点, 充分关注地质、水文条件。在施工中采取了多种辅助措施来巩固围岩, 增加围岩的承受力, 并且在开挖后, 及时的支护, 和围岩形成一个完整的支护体系。

盾构法施工需要在隧道终端和始端建造基坑或者是竖井, 以便可以对设备进行拼装, 当隧道过长时, 还需要设置检修井。工作井的大小需要根据盾构的具体形状和大小决定。一般井的宽度需要超出盾构机2m左右, 这样可以方便盾构机的维修。井的长度需要满足盾构机的安装和拆卸的要求, 此外还需要考虑到盾构机进出洞。此外盾构法的施工程序还有土层的开挖、盾构机的推进、衬砌拼装、衬砌背后压注等。在进行这些工序时, 必须确保这些工序及时的进行, 不能出现耽搁, 长时间的的停顿会对路面产生影响, 可能会造成路面或者建筑物的下沉。

盾构法施工依赖的是盾构这种施工器具, 盾构除开挖外, 还可以起到强有力的支撑, 盾构机钢管机似的外形可以抵挡来自外界水和地层的较大压力。盾构主要由三部分组成, 分别是切口环、支撑环、盾尾。经常用到的盾构有圆形、椭圆形、半圆形。

盾构法施工速度快, 并且开挖的洞体比较稳定, 对周围的环境影响小, 尤其是对建筑物造成的影响不大。此方法适用于粘性土层、砂层、全面断岩层、上软下硬地层等地质, 在城市建设中有很大的优势。

盾构法可以在有水的情况下正常进行, 并且适用于跨度较大的车站修筑, 因此, 在我国的隧道施工中有了广泛的推广, 此外在地下车库和过街人行道的建设施工中也得到了应用。

2 盾构法的应用

2.1 盾构法在地铁隧道施工中的技术应用

1) 车站结构的计算。目前, 国内运用盾构法来设计地铁隧道施工可以说取得了不错的成就, 并且具备较为丰富的经验, 理论经验和技术方法也逐渐的成熟, 但是对于区间隧道的扩挖技术依旧是盲区, 需要进一步提高进步, 应该从实际问题中注意修建过程中围岩应力的复杂变化和调整形态, 充分考虑到围岩修建中的内部变化和车站的结构承载。

2) 管片、支护方式、连接方式。严格要求施工期间车站扩挖的管片撤除和再次使用, 运用与隧道盾构施工中相符的特殊管片, 以确保施工的安全。在工程中, 管惠城际地铁隧道施工使用的钢筋混凝土管片由管惠城际地铁隧道管片厂生产, 除区间管片外, 还需要负环管片10环。为了确保工程造价和运营安全、有效的防水, 应该利用有利于车站结构的支护方式, 如初期支护和二衬支护等方式要恰当选择。车站主体与其他结构的连接部位技术需要加强, 施工中须严格注意。洞门井接头施工在任何时候不得对主体隧道工程的进展造成延缓。拆除或凿除管片前, 应探明管片外注浆层情况并确定是否需要预注浆。

3) 环保技术。施工中注意对周围环境的影响, 如扩挖时对围岩的影响, 以及造成的地表下沉等。要有效的控制地表的下沉, 对周围环境的影响降到最低。在建设施工的全过程中, 根据客观存在的粉尘、污水、噪声和固体废物等环境因素, 实施全过程污染预防控制, 尽可能地减少或防止不利的环境影响。预防为主, 宣传引导, 全面规划, 合理布局, 改进工艺, 节省资源, 为企业争取最佳经济效益和环境效益。严格遵守国家和地方政府部门颁布的环境管理法律、法规和有关规定。对加固区域的管线和影响建筑物实施监测, 在加固实施期间每天监测2次, 若沉降出现异常时相应增加监测次数。

2.2 风井的施工方法

根据风井的地质情况和具体要求, 对端头进洞的地基进行加固, 长度为6m, 其中5.4m要采用钻孔灌注施工, 同时要确保钻孔灌注和风井围护桩之间有600mm的间隙, 便于使用高压旋喷桩进行施工。由于风井主要位于城镇居民区周围, 受影响比较大, 因此出洞地基要分两部分完成, 首先, 在风井围护桩施工完成后, 进行加固钻孔灌注桩施工。然后, 风井开挖完工, 进行高压旋喷桩施工。

地基加固主要包括纵向和横向, 纵向为接收井的外井壁向外6m;横向的是以洞圈为中心, 向两侧延伸4m, 确保洞圈上的加固深度为3m, 洞圈下的加固深度为4m, 隧道直径为7m, 水泥的掺量要达到20%, 洞圈上3m外的地区主要是弱加固区, 水泥掺量为7%。此外还需要对搅拌桩和钻孔灌注桩间的间隙进行加固, 主要采取旋喷桩进行连接补强加固。

3 结语

盾构法在地下空间建设时有着独特的优势, 尤其是城市地铁建设。可以确保地面不受影响, 交通正常运行, 管线正常使用, 并且减少了对环境的污染, 促进了地铁隧道的施工。盾构法在地铁施工中是一项综合技术的应用, 包括盾构机械技术、隧道测量技术、地下防水技术、施工安全等, 通过近年来的摸索和实践, 盾构法已经形成了较为成熟的技术, 提高了施工的质量, 确保了施工安全。

参考文献

[1]官胜斌, 梅湛璆.浅谈公路隧道盾构施工技术[J].中国高新技术企业, 2009.

[2]孔凡强.长距离小半径曲线盾构法地铁隧道施工关键技术[J].价值工程, 2011.

[3]王海平, 范新健, 张庆贺, 张建政.盾构穿越铁路股道的施工风险分析[J].低温建筑技术, 2008.

[4]张颖, 李铭军, 何肖健.小半径曲线盾构隧道设计及施工新技术[J].都市快轨交通, 2010.

盾构法隧道 篇2

通过南京龙蟠路明挖隧道近距离上跨南京地铁盾构隧道的`施工实例,论述了在既有隧道上方修建明挖隧道的施工方法及措施.该技术有效控制了盾构隧道上浮等潜在危险源,确保了施工安全,为以后类似工程实施提供借鉴参考.

作 者：赵炜 Zhao Wei  作者单位：中铁隧道股份有限公司,河南,新乡,453000 刊 名：市政技术 英文刊名：MUNICIPAL ENGINEERING TECHNOLOGY 年，卷(期)： 27(3) 分类号：U455.49 关键词：明挖隧道   盾构隧道   近距离施工   隆起   上浮   抽条开挖  

 

盾构法隧道 篇3

关键词：地铁隧道;盾构法;施工质量

一、盾构技术概述

盾构法施工，就是利用有特定形状的盾构掘进机钢制构件，按照设计的隧道轴线通过挖掘土体向前掘进，完成隧道土体开挖和管片拼装，进而完成隧道开挖支护的施工技术。在刀盘开挖土体阶段，钢制构件用来维持土体稳定、保护作业人员安全施工。当使用盾构机修建地下隧道时，盾构法施工基本原理是根据隧道埋深和地质情况，在土仓建立一定的土仓压力，利用土舱压力或者泥水压力来平衡掌子面的水土压力，以此保证掌子面稳定;选取合理的掘进参数，进行隧道开挖，确保刀盘开挖土体和推进施工时掌子面稳固，力求把对岩体的扰动降到最低，尽最大可能降低对地面建构筑物和地下管线等设施的影响。盾构施工过程中，通过同步注浆和二次注浆，填充施工空隙，控制沉降，确保施工安全和质量。

随着盾构施工技术发展，盾构机的种类和开挖直径呈现多样化，如盾构有土压平衡式、泥水平衡式、双护盾、矩形盾构机等。在城市地下隧道施工中，目前主要使用土压平衡和泥水加压平衡盾构，在一些地质情况复杂的地层中，也能够很好地满足施工技术规范要求。

二、地铁隧道盾构法施工质量控制重点及措施

1、管片渗水的原因及处理措施

目前，在建和已投入运营的轨道交通隧道结构均普遍出现管片渗漏水病害。通过调查发现，渗漏水主要集中在管片的环、纵拼接缝处，手孔螺栓处，以及管片贯穿裂纹处。在建设过程中若出现下列问题，则管片会出现不规则裂缝和止水带破坏，地下水通过止水带间隙从管片拼接缝、螺栓手孔及裂纹处渗出。

1.1 管片渗水的原因分析

①管片自身质量缺陷

在管片生产过程中，设置密封垫的沟槽部位混凝土不密实有蜂窝、气泡等缺陷，管片拼装完成后，地下水绕过密封垫，从蜂窝、气泡孔处渗漏进来。

②管片止水条脱落

在拼装过程中，管片发生了碰撞，使止水条脱落或断裂，使密封垫没有形成闭合的防水密封圈。

③ 管片背衬注浆不饱满

盾构掘进中盾尾同步注浆量不足或注浆不及时，会造成管片背衬空隙填充不密实，管片与地层间隙积水，若管片密封条贴合不紧密，水压使密封垫压实较薄弱的位置出现渗漏现象。

④盾构与管片的姿态不好

盾构与管片的姿态不好，与轴线偏差大，会影响管片拼装质量，造成管片错台，止水带错位，相邻管片止水带不能正常吻合压紧，从而引起漏水。

⑤掘进过程中推力控制不当

掘进过程中姿态纠偏过快，推进油缸液压千斤顶推力差过大，易造成管片受力不均匀、局部受压过大，导致管片产生破损、裂纹、贯穿性裂缝等，以致产生渗漏水。

⑥ 管片拼装质量控制不严格

管片拼装时，盾尾积水积渣未清理干净，管片止水条区域存在破损，管片止水带错位、断裂及遇水膨胀止水条失效等，均会导致拼装出现空隙形成漏水;管片螺栓紧固不到位，管片防水圈没有压实，或过早紧固管片螺栓，都会导致管片整体出现空隙，也会造成渗水。

1.2 渗水质量缺陷预防及渗水堵漏措施

1.2.1 掘進和管片拼装过程严格把控

盾构掘进过程中，选取合理的推力等掘进参数，控制姿态与隧道轴线拟合，做好同步注浆压力和注浆量满足要求，严格把关管片生产质量和拼装过程，能够有效的防止管片拼装完成后产生渗漏水。

1.2.2 二次补浆

对存在漏水的管片首先进行二次补浆，二次补浆能够在根本上堵住渗水通道。二次补浆首先采用单液浆，注浆压力控制在一定范围内，观察堵漏效果;效果不明显后注双液浆，注浆压力可以稍微提高。

1.2.3 环纵缝注浆堵漏

当二次补浆后环纵缝仍然存在漏水时，采用注浆进行封堵。注浆措施如下：对环向缝和纵向缝全部采用快干高强度砂浆（含环氧树脂类成分）封闭，为后面灌浆做准备，封闭的时候向内凹进去1-2厘米深的弧形;再在漏水缝上垂直钻孔到止水条处，钻孔间距每米2-3个，同时装上专用注浆嘴，用高压灌浆设备向接缝内灌浆，浆料优先采用环氧树脂，灌浆压力控制在一定范围内，以压满整个接缝为准。

2、管片错台的原因及处理措施

管片错台是拼装好的管片同一环各片，或者是相邻环管片之间的内弧面不平整。人为操作控制不当和管片受力不均匀等都会产生管片错台。

2.1 错台产生的原因

管片错台产生的原因主要有以下几个方面：管片拼装手在拼装过程中未按照标准流程操作，未控制好平整度;管片点位选取不当，选择的管片型号不合理;管片拼装的中心不与盾构机轴心一致;在安装管片时，人为的偏移管片的径向，出现错台;盾尾底部积水积渣清理的不干净，造成此处的管片安装难以就位、不能插入螺栓;在管片完成安装后，未对管片螺栓进行规定的复紧工作;同步注浆时注浆量太大，注浆压力太高，也会造成错台;在掘进施工时，围岩或隧道轴线、转弯半径变化，盾构机的姿态调整不及时或控制不当，造成盾构机姿态大幅度的变化，管片的错台也会造成连锁反应，比如完工后管片的错台，由于管片上浮，也能造成错台现象。

2.2 错台防止措施

选择合理的管片类型和点位以适应设计线路，保证转弯管片的比例和管片螺栓的质量可以满足施工的要求。在工程施工的过程中，选择管片的类型要以设计参数为依据，确保管片中心与盾构机的轴心同心。施工过程中主要依据的是千斤顶形程差，和盾尾间隙等。管片安装的过程必须要以规定的施工规范为标准，严格执行。同时也要管理好注浆过程，根据实际地层的情况，选用最合理的注浆方式，并控制好注浆的压力。

3、管片破损的原因及处理措施

3.1 管片破损产生的原因

①吊运和拼装过程中的碰撞，边缘部分混凝土的脱落。②千斤顶撑靴顶在管片上不正（盾尾间隙不均匀时）会使管片内侧或外侧的混凝土破损。③盾构机姿态调整时，急于纠偏造成受力不均匀、千斤顶行程差过大而导致管片损坏。

3.2 管片破损防治措施

①在吊装、运输、安装过程中应做好防护措施，做好保护工作。②盾构机姿态调整不宜过急，适当调整千斤顶压力差和行程差。③根据隧道曲线走向、盾构姿态和盾尾间隙，选择最恰当的管片类型和拼装点位。

4、盾构法施工精度控制及纠偏

盾构机自身的导向测量系统就可以进行掘进工作中盾构机的定位、管片定位和管片安装顺序的测算工作。但导向系统自身也会出现问题，造成施工误差，所以就需要在盾构机零位测量时设置人工测量标志，便于对系统进行定期或不定期的检查，以确保系统的准确性。一旦出现盾构机操作失误或地质条件突变，造成线路偏移时，要及时纠正。

盾构机纠偏工作中要注意以下几点：在进行刀盘转向变更时，按照一定的间隔进行切换，并且不宜太快;结合掌子面地层情况对掘进参数进行调整，以免再出现偏差;蛇形修正速度不宜太快，要长距离的慢慢修正;测量转站时，确保精度;在进行直线推进时要选择新的基准即当前位置与设计线远方位置上任一点所成的线，以此为据进行线形管理。而对于曲线推进，则要求盾构机的位置点与远点之间的连线与设计曲线相切。

结束语

城市地铁隧道盾构法以其地层适应强、速度快、施工质量有保证等显著的优点被广泛地应用，是一种具备安全性和高速度的城市地铁施工方法，文章对盾构法施工技术及质量控制措施的分析，目的在于提高城市地铁盾构法施工的技术应用质量，促进城市地铁建设的快速发展。

参考文献：

[1]李鸿威.地铁工程中盾构法隧道的质量缺陷和改进办法[J].西部探矿工程，2003（12）：88-86.

隧道盾构法施工中的测量技术 篇4

盾构施工中,测量方面的主要工作是在人工测量基础上进行自动化测量,保证盾构机沿设计轴线前进,偏差值满足设计要求。本文以北京地铁14号线15标东风北桥站至将台站区间10.22m大盾构施工为例,对盾构施工测量技术作简要阐述。

北京地铁14号线15标东风北桥站至将台站盾构区间为单洞双线圆形区间隧道,区间线路从东风北桥站向北下穿东四环后到达将台站。盾构掘进测量以日本演算工房ROBOTEC隧道自动导向系统为主,辅以人工测量校核。

1 地上控制测量

首先对业主给定的平面控制点及高程控制点进行复核,坐标点采用附合导线形式,水准测量采用往返闭合水准线路,并对测量结果进行平差处理,作为平面控制点及高程控制点的施工控制网的依据。根据始发竖井的现场实际情况,分别在盾构井的东西侧加设了3个地面导线点以及3个水准点。为了避免对中误差对精度带来的影响,导线点全部采用了强制对中盘模式。

2 联系测量

联系测量精度对整个标段能否正确贯通起着决定性的作用。联系测量的主要目的是将地上的平面及高程系统传递到地下导线点和水准点上,形成统一的空间坐标系统。根据以往经验,本工程定向测量采用了全站仪一井定向法,高程传递测量采用钢尺导入法。本工程在整个施工过程中,联系测量坐标传递3次。

2.1 导线传递

根据施工现场条件,本工程采用了一井定向方法,地面、地下近井导线测量观测技术要求等同精密导线。分别在隧道工作井两端各投挂一根钢丝,在每根钢丝上下两端适当位置上粘贴反射亮片,钢丝底部挂工作重锤并置入油桶内。先在地上测出两个亮片点的坐标,然后在工作井中再分别测设两条钢丝,反算出井下两个导线点的坐标,作为盾构始发及掘进的平面控制依据。

一井定向是在同一竖井内悬挂两根钢丝组成联系三角形,联系三角形测量采用拓普康全站仪测量,每次独立测量三测回,各测回较差不超过1mm。地上与地下测量的钢丝间距较差小于2mm。每次定向应独立进行三次,取三次平均值作为定向成果。联系三角形钢丝布置形状应满足下列要求:

①钢丝间的距离a应尽可能长;

②定向角α、′α尽可能小,一般应小于1°,呈直伸三角形;

③b/a及b′/a′的比值应尽可能小,一般应小于1.5。

2.2 水准传递

高程联系测量可用吊钢尺法。使用两台同精度水准仪分别置于竖井上下合适的位置,悬吊钢尺稳定后同时进行测量作业。导入标高每次独立进行3次,每次变化仪器高使高差大于100 mm,两次高差较差≤±2mm,取3次平均值为地下水准测量基点标高。

3 地下控制测量

隧道内控制测量分为平面及高程控制测量两部分。随着盾构机沿线路方向往纵深不断掘进,隧道内也需进行相应的平面及高程控制测量,以指导盾构机按设计线路方向正常掘进,以及对环片姿态、盾构机姿态进行检测,对导向系统控制点坐标进行调整。地下平面控制点及高程控制点均固定在隧道内稳定的管片上,管片上布设的点位采用钻孔埋设膨胀螺栓的方法,为保证测量精度,防止出现点位移动现象,每次延伸控制导线前,需对已有的导线控制点至少三个点进行联测检验。

①地下导线控制测量

在实际施工时,采用了双支导线,布设成附和导线方式。一是避免测量时的粗差,另一方面通过双支导线之间的相互校核,以提高地下控制导线的测量精度。隧道内平面控制测量是以平面联系测量基线边为基础的控制测量,盾构机每掘进150~200m后,加设一个平面测量控制点。相对中误差≤±1/35000,导线端点横向误差为:

式中:s为导线边长;mβ为测角中误差;n为支导线边数;ρ=206265。

②地下高程控制测量

将高程引至隧道内高程控制点上,随着盾构掘进水准路线也向前延伸。作为施工导线用的吊篮高程可由洞内控制水准点用水准测量方法引测。地下水准测量应在隧道贯通前独立进行3次,并与地面向地下传递高程同步。

4 盾构掘进测量

4.1 盾构机姿态测量

盾构姿态测量是盾构法施工测量的核心,盾构姿态的正确与否,不但直接影响着管片的拼装质量而且是盾构是否沿设计轴线掘进的前提。盾构机姿态测量包括测量盾构机的水平偏角、垂直偏角、俯仰角、扭转角。盾构机的偏角、俯仰角是用来判断盾构机在掘进过程中是否在隧道设计中线上前进,扭转度是用来判断盾构机是否在容许范围内发生扭转。测定盾构机姿态的目的是确定目标棱镜与盾构机的盾首、盾尾之间的位置关系,为盾构机掘进提供基础数据。

4.2 Robotec自动测量系统

此系统是为了对隧道挖掘施工进行调整管理而开发的。其测量原理为:地面将测量指令传给地下装置部分,再传给自动化测量装置进行自动测量并计算,然后将反映盾构姿态的轴线数据与理论数值进行比较,自动计算出盾构水平及竖向偏差,并显示在计算机上。

Robotec导向系统测量包括:隧道设计中线坐标计算,测站托架和后视托架的三维坐标的测量,初始参数设置等工作。

①隧道设计中线坐标计算

将隧道的设计轴线要素和高程要素计算后,输入计算机中,Robotec测量系统将会自动计算出隧道中线的三维坐标。

②Robotec测量测站托架和后视托架的测量

测站托架上安放全站仪,后视托架上安放后视棱镜。通过人工测量将测站托架和后视托架的中心位置的三维坐标测量出来后,作为控制盾构机姿态的起始测量数据。

③测量系统初始参数设置:将自动全站仪以及后视棱镜的三维坐标输入控制计算机文件里,照准激光标靶并测量其坐标和方位以确定激光标靶三维坐标,以及盾构机的俯仰角和滚动角,盾构机的位置就以数据和模拟图形的形式显示在控制室的电脑屏幕上。

此外,在盾构施工过程中,为了保证导向系统的正确性和可靠性,避免出现电脑理论计算与轴线实际计算出现脱节的情况,在盾构机掘进一定的长度或时间之后,应通过洞内的独立导线进行盾构姿态的人工检测。为保证测量数据传达的及时性,在测量过程中使用跟踪测量的方法,及时测量出盾构机的三维坐标,与设计平面及竖向关系进行比较,确定改正值来指导盾构推进。

5 结论及建议

由于隧道工程建于地下,具有区间距离长,隧道内通视条件差等特点,而且往往受工程工期和施工环境的限制,这就要求测量工作一直保持在最高测量精度的状态。在施工中必须高度重视测量工作,不允许出现测量误差超出限差的情况。必须加强施工测量检核,经常复核洞内的导线点、水准点,随时掌握控制点的变形情况,随时发现点位变化,随时进行测量修正。严格遵守各项测量工作制度和工作程序,确保测量结果的准确性。

参考文献

[1]潘国荣,王穗辉.地铁盾构施工中的若干测量手段及方法[J].测绘通报,2001(1):23-25.

[2]肖智勇,傅继阳.地铁区间隧道盾构法施工中的测量技术[J].暨南大学学报,2005,26(3):331-336.

[3]王暖堂.盾构隧道施工中的测量技术研究[J].铁道建筑,2002(12):1-5.

[4]王超领,张永超.地铁盾构机掘进实时姿态定向测量的研究[J].隧道建设,2007,27(6):33-35+38.

[5]武汉测绘科技大学.测量学[M].北京:测绘出版社,l994.

[6]李青岳.工程测量学[M].北京:测绘出版社,2008.

[7]秦长利,于来法,马全明.GB 50308—2008,城市轨道交通工程测量规范[J].2008.

[8]杨小明,颜树强.土木工程测量[M].中国建材工业出版社,2006.

地铁隧道盾构施工问题与对策 篇5

关键词：地铁隧道；盾构法；对策

引言

近年来，为了适应城市的现代化建设和满足城市居民不断增长的出行需求，全国各地的地铁建设不断发展，为人们的出行提供了巨大的保障。然而，在地铁隧道建设中关于引进盾构法所带来的问题不容忽视，如何加强盾构施工的安全性应是研究的重点。本文以深圳地铁11号线区间隧道建设为例，在地铁隧道盾构施工出现的问题的基础上提出解决的对策。

一、关于盾构法的简介

1.1盾构法的概念

盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备，以盾构机的盾壳作支护，用前端刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌，从而形成隧道的施工方法。

1.2盾构的原理及其优缺点

盾构的基本原理是基于一圆柱形的钢组件沿隧洞轴线被向前推进的同时开挖土壤。该钢组件总是防护着开挖出的空间，直到初步或最终隧洞衬砌建成。盾构必须承受周围地层的压力，而且要防止地下水的侵入。

1.3盾构型式主要有：泥浆式盾构、土压平衡式盾构、敞开式盾构、压缩空气式盾构、组合式盾构等等。

二、盾构法在施工过程中会出现的问题

2.1地面沉降问题

2.1.1地面沉降概念

地面沉降主要是由于施工过程中开挖面的应力释放和附加应力等引起的地层变形。由于盾构施工是在岩石体内部进行的，所以无论开挖的深度大小，都会对岩体周围的土层产生扰动，从而影响地表形态。

2.1.2盾构法施工沿隧道纵向的地面沉降可划分为5个阶段。

（1）盾构到达前的地层沉降，即盾构机未到达土体时地表就已发生了变化，该影响限于10m～15m以内。这主要是由盾构推进土压力的波动引起的。

（2）盾构到达时的底层沉降，即开挖时土层的沉降，自开挖面距观测点约3m～10m时，直到开挖面位于观测点正下方之间所产生沉降现象。这多是由于土体应力释放或盾构反向土仓压力引起的土层塑性变形所引起的。

（3）盾构机通过时的沉降，即盾构切口到达测点起至尾部离开测点之间发生的沉降。这阶段的沉降主要是由盾壳向前移动时与周围土体之间形成的剪切滑动面造成土体被扰动，这一阶段的沉降占总沉降的35%～40%。

（4）盾尾间隙沉降，即盾尾通过测点后所导致的地表沉降，其大约在尾部通过测点后0～20m内产生影响。这往往是因为注浆不及时或注浆量不足，使得土体向空隙填入，造成土层应力释放而引起的地表变化。这个阶段的沉降占总沉降的40%～45%。

（5）后续沉降，即盾尾离开土体一周后的地表沉降，其原因是前面作用累计导致的，这反映了地层沉降的时间效应。这个阶段的地面沉降不超过总沉降的10%。

综上所述，盾构施工过程中，第三和第四阶段的地面沉降所占比例最大，所以对其控制也很重要。

2.1.3导致地面沉降的原因有内外因之分，主要包括以下几点：

（1）地质条件：据研究表明，盾构施工对地表沉降的影响应地层状况而各异。

（2）土体性质：不同性质的土体对地表沉降的程度也不同。

（3）覆土厚度h和盾构外径d：最大地面沉降随覆土厚度h和盾构外径d的比值即h/d的增大而减少。

（4）地下水位变化：施工过程中的地层中水位的变化也会导致地层变形，引起沉降现象发生。

（5）盾构施工姿态：盾构推过程中，土压仓压力过大或过小都引起地层沉降。

（6）若注浆不及时或注浆量不足都会引起地层变形。

2.2地层损失

盾构推进引起的土体位移由盾构前的地表位移；盾构通过时的位移；盾构离开后的土体固结三部分组成。相比较而言，盾构前的地表位移发生的可能性较小，而盾构离开后的土体固结需要几个月的时间才会确定，因此，盾构机通过时位移是导致地表较大位移，从而造成地层损失。

2.3管片渗漏与上浮

盾构施工过程中还会导致管片的渗漏与上浮。管片的渗漏主要表现为裂缝渗水，接缝漏水，吊装孔因卸水导致阶段性渗水。管片的上浮则表现为直接导致管片间错台，管片破裂，隧道漏水，严重的导致线路水平超标等等。所以，在隧道盾构施工过程中应控制好管片的渗漏与上浮。

三、应对地铁隧道施工问题的对策

3.1针对地表沉降问题

3.1.1盾构机的选择

以上海隧道建设为例，其建设是以土压平衡式盾构应用最为广泛。土压平衡盾构工艺原理是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来的土进入刀盘后面的密封舱内，并使舱内具有就适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对土层的土体的扰动，从而避免地层的沉降。因此，在盾构施工过程中，盾构机的选择很重要，要根据不同盾构机的特性减少地面沉降现象的出现。

3.1.2控制其影响在合适的范围内

无论是在盾构机施工过程的哪一个阶段，都要把其施工带来的影响控制在合理的范围内，并在该范围内加强监控，避免地面的大幅度沉降。

3.1.3对注浆的要求

因为注浆的因素也会导致地面沉降，所以在盾构施工过程中要提高对注浆的要求，例如加快注浆的速度，及时注浆，再次要调好浆液的比例，最后还要控制好注浆量，把注浆量控制在合理的范围内，避免因注浆量不足而引起地层变形。

3.1.4进行实地勘测

根据上面的研究，我们已经知道了影响地面沉降的内在和外在因素。而对于地质条件，土体性质，覆土厚度，还有地下水变化的了解和掌握必须进行实地勘察。在隧道施工前，施工单位应派人专门进行调查，真正掌握以上要素的情况，这样在施工中才可根据情况具体分析，避免因任何一个因素而引发地层变形。

3.2针对地层损失现象

在以上问题分析中，不难看出地层损失的关键环节是盾构通过时造成的地表位移。因此对这一阶段的控制显得至关重要。为了减少地层损失，应把盾构通过的地层发生的位移控制在合理的范围内，及时监控，防止出现唯一过大的现象。

3.3针对管片的渗漏与上浮

对于管片渗漏的原因我们已经具体分析过了，大多是由于裂缝引起的，所以防止渗漏最主要的是减少裂缝。而对于管片的上浮，要注重管片的质量检查，避免应管片质量出现的问题而引发的管片上浮。

3.4关于施工监督与监理机制

除了盾构施工过程中应对问题的各种措施外，加强施工过程中的工程监督，建立合理的监理机制也是重中之重。要做到施工前的监督，施工中的监督，施工后的监督，避免任何一个环节出现问题。

四、结论

众所周知，“安全第一”是项目施工的首要原则，面对施工过程中出现的种种问题，我们要加强防护措施，还应制定合理的监理机制，从而保证施工的顺利进行以及项目的后期使用。盾构法隧道工程是一项综合性的技术，通过工程师不断地探索与实践已形成了一套较成熟的施工技术，并且已广泛用于施工建设中，尤其是在上海的地铁建设中。然而盾构法有利有弊，在施工过程中应趋利避害，加强监督，真正使其发挥积极的作用。

参考文献：

[1]黄俊，张顶立，虞辰杰.地铁隧道开挖引起地表塌陷分析[J].中国地质灾害与防治学报，2004，15（1）：65～69

[2]周文波.盾构法隧道施工技术及應用[m].北京.中国建筑工业出版社，2004，11（03）：52.

[3]中华人民共和国国家标准.盾构法隧道施工及验收规范（gb50446-2008）[S].北京.中国建筑工业出版社，2008-02-05.

作者简介：

盾构法隧道 篇6

对于地铁施工中, 盾构机的装备技术在近些年的发展中取得了较大的进步, 我国已经可以独立制造盾构设备, 但是在刀盘主轴、关键刀具等部件上的制作与国际具有一定的差距。另外, 我国城市地面环境比较复杂、建筑物密度比较大, 因此, 在地铁建设中, 一般采用的盾构设备为土压平衡式盾构式设备。但是我国环境差别比较大, 对于不同地层的盾构设备的选用是一项关键的步骤。

2 管片生产质量控制

管片的质量对于隧道质量和隧道的安全系数具有重要的作用。为了保证管片的生产质量, 需要对管片厂的管片生产方案、管片的脱模以及管片的原材料质量、混凝土配合比等各方面工序上进行严格的监督。具体要求是:在管片生产的前三个月, 需要对管片的生产组织进行严格的审查, 监督施工单位对专业人员进行培训等教育活动, 然后在管片生产前, 对管片进行质量控制, 如果出现质量问题, 应立即停止生产。对于管片生产的原材料方面, 应对管片原材料的质量提供良好的保障, 对于进场的钢筋混凝土、砂石料等原材料, 进行见证取样, 抽样检查合格后进行批准使用。对于混凝土的配合比方面, 需要进行严格的控制。在进行组模前, 需要把脱模剂进行均匀的涂抹, 并进行模具的检查。在进行混凝土浇筑时, 对混凝土的抗压能力以及抗渗性等进行检验试验。对于成品管片, 要对管片的生产质量进行严格的把控。

3 盾构掘进与管片拼装

(1) 进行盾构掘进与管片的拼装质量上, 需要对盾构机姿态以及管片的选型等都需要进行严格细心地审查。在管片日常检查中, 需要对管片的错台、渗漏以及破损或者裂缝方面进行严格的检查, 并做好详细的记录, 如果在施工中出现管片破损的现象, 需要进行及时的更换。 (2) 对盾构机的推力、扭矩、油缸行程以及地质情况等进行数据分析, 对于不同地层盾构推进的规律下, 更好地进行成型隧道的控制拼装。 (3) 为了保证盾构始发质量, 始发架需要进行精准的定位, 做好定位的防护措施, 进行防滚动设施的安装, 盾构机应当调整为抬头状态, 在刀盘中心处应当比设计轴线稍高, 在始发架与洞门之间进行导轨的安装, 避免盾构机出现载投的现象。 (4) 对于管片盾构进出洞口的连接处, 要在未浇筑振捣前或者没有达到设计强度前进行管片的拉紧装置, 也就是在洞口十环管片中用型钢沿着隧道进行纵向拉紧, 防止洞口管片出现环缝松弛的现象, 避免漏水的发生。

4 防水施工工艺控制

(1) 同步注浆质量控制:为了保证注浆时填充盾尾间对位隧道的首道防水线, 需要在进行注浆时进行同步注浆, 注浆需要注实, 避免发生漏注的现象, 这样可以更好地提高防渗性能。 (2) 管片接缝处的防水质量控制:管片接缝处的防水质量是隧道防水的重要工序, 对于管片接缝处的防水控制, 主要从防水的材料质量、管片的粘贴质量、以及管片的止水条凹槽质量进行全面的控制。对于防水材料的质量控制上, 需要进行生产厂家的实地考察, 分析生产厂家的生产工艺以及生产质量保证体系, 需要保证生产厂家的生产能力符合国家的标准, 然后需要对防水条每一批次进行见证取样, 并进行实际的实验, 试验合格后才可以进行实际的使用, 此外, 需要对防水条进行水压实验, 保证防水条的水压能力达到合格的要求。对于止水条的粘贴质量控制, 要在管片进行拼装前进行认真地检查, 防止止水条产生松动的现象, 在变形缝处需要进行防水保护。对于管片止水条的凹槽处, 主要检查凹槽附近是否存在破损现象, 对于细微处的凹槽裂缝要进行仔细的检查, 对于发现的止水条的破损处, 需要进行报废处理。 (3) 手孔封堵及嵌缝:隧道内的管片进行拼装后, 为了防止手孔和管片拼装的接缝间出现漏水的现象, 需要在道床表面下手孔封堵与道床混凝土浇筑同时完成。其他的手孔封堵可以采用微膨胀水泥进行施工作业。隧道的螺栓以及螺帽等需要进行防锈处理, 在进行管片拼装安装前, 对管片拼接的螺栓进行拧紧检查, 并保持手孔内的干净整洁, 禁止垃圾杂物的出现。 (4) 堵漏的控制:在进行日常的检查中, 应当对管片的破损渗漏现象进行及时的检查, 并针对出现这种现象的原因进行总结。保证在掘进隧道结束后, 对于管片出现渗漏的现象进行防渗漏方案的制定, 并及时采取措施进行解决。

5 洞门施工质量控制

针对洞门的施工特点, 需要将洞门的施工工序进行合理的规划, 按照施工工序进行施工。针对不同的施工工序, 对不同的质量控制点进行检查, 如果发现不合格的现象, 要进行解决, 然后才能进行下一道施工工序。 (1) 洞门防水施工:对于洞门处的防水施工, 洞门防水首先是拆零环管片前用双液浆对临近洞门的3 环管片进行二次注浆, 进行空隙的填充以及下水通道的封堵。为了保证防水质量的有效性, 需要在零环管片拆除后进行基面的清理, 并针对渗水点进行封堵, 如果暂时封堵不成功的, 应在结构施工完成后进行再次注浆的封堵。等到洞门基面干燥后, 进行遇水膨胀止水条的安装处理, 保证止水条的安装牢固, 防止产生松脱的现象。 (2) 钢筋绑扎:按照设计图纸的要求进行钢筋的绑扎和下料时, 需要保证钢筋的数量以及钢筋的间距等达到设计要求, 保证钢筋的焊接质量。 (3) 模板安装:在对于混凝土的整体浇筑以及振捣, 支撑必须要牢固, 防止出现沉降现象。此外, 为了防止混凝土浇筑出现漏浆的现象, 需要在模板与管片间进行间隙的加强处理。 (4) 洞门混凝土浇筑:洞门处的混凝土浇筑配合比要进行混凝土的坍落度实验, 进行抗压抗渗性能的检测。在进行结构浇筑时, 为了保证混凝土的施工振捣质量, 结合人工与机器进行振捣, 保证每个洞门的混凝土要在三小时之内浇筑完毕, 在混凝土浇筑后的一星期, 才能进行机型钢模的拆除。

6 结束语

使用盾构法进行城市地铁施工, 目前已经被广泛的采用, 随着我国城市建设脚步的不断推进, 我国城市地铁建设不断朝着大深度以及更加复杂化的方向发展, 这使地铁隧道的施工产生了更加复杂的问题与挑战。但是, 随着科学技术的不断进行与施工机械设备的不断更新, 盾构法在地铁施工中将更加完善。

参考文献

[1]汪玉勤.长区间盾构法施工地铁隧道的测量控制方法[J].铁道勘察, 2007, 2:12-16.

[2]张新金.盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站关键技术研究[D].北京交通大学, 2010.

[3]马可栓.盾构施工引起地基移动与近邻建筑保护研究[D].华中科技大学, 2008.

[4]王明年, 魏龙海, 路军富, 等.成都地铁卵石层中盾构施工开挖面稳定性研究[J].岩土力学, 2011, 1:99-105.

[5]梁睿.北京地铁隧道施工引起的地表沉降统计分析与预测[D].北京交通大学, 2007.

盾构法隧道 篇7

关键词：盾构隧道,概率积分法,地表沉降,动态分析

0 引言

盾构法施工已成为我国城市地铁隧道施工中一种重要的施工方法。同其他施工方法一样, 施工将不可避免地扰动土体, 破坏了原有的平衡状态, 而向新的平衡状态转化, 导致地表的沉降[1,2]。无论施工技术如何改进, 预测地铁隧道开挖引起的地表位移沉降及对周围环境的影响是盾构施工的一个重要问题。围绕这一问题国内外学者们运用了许多方法进行了大量的研究工作。刘建航[3]提出盾构施工过程中实际开挖土体体积与竣工隧道体积之间有一定的差值, 即“负地层损失”的概念, 从而对Peck公式进行改进;Loganathan和Poulos[4]基于解析理论, 提出预测地表沉降的解析公式, 由于实际影响因素比较多, 理论计算参数取值存在一定的局限;王穗辉等[5]利用神经网络强大的非线性映射进行建模分析, 目前, 将人工神经网络应用在地铁施工建设处于启动阶段, 还需要进一步开展研究和试验;张海波、于宁等[6,7]利用数值模拟的方法对开挖过程进行了模拟分析;张书丰等[8]利用数学方法中的延迟差分方程法建立模型对纵向地表沉降进行动态预报;刘波等[9]基于最优化理论的共轭方向加速法, 研究了Peck法与随机介质法各自的多参数反分析方法。由于地质条件的复杂多变以及施工参数的变化使得上述的研究成果具有一定的局限性, 不同地区纵向地表沉降有着不同的特点。

地表沉降是一个长期的, 变化的过程, 若能较准确地预测地表位移沉降随时间的变化, 对盾构施工及周围环境的安全是非常有意义的。因此, 本文结合西安地铁某区间盾构隧道施工情况, 在实际监测值的基础上, 以概率积分法为基础, 对其隧道开挖引起的横向和纵向的地表沉降趋势进行预测, 用实测值来验证曲线预测沉降的吻合程度, 对后续工程的设计与施工经验的积累具有重要意义。

概率积分法是因其所用的预计公式中含有概率积分而得名。该方法的基础为随机介质理论, 所以又称随机介质理论法。随机介质理论首先由波兰学者李特威尼申于20世纪50年代引入岩层移动研究, 后来我国学者刘宝琛、廖国华等发展成为概率积分法, 是预测开采沉陷领域应用较为成熟和广泛的方法之一, 广泛用于矿山地表沉陷预测分析[10,11], 近期才将此方法应用于地铁工程, 该法优点在于概率积分法数学模型相对简单, 运算性能强, 便于计算机计算, 可以快速实现预计。预计参数不依赖于纯理论, 而是基于实测资料, 更具有客观现实性, 因而预计结果可靠、精度相对较高, 该法比常规的地面沉降控制指标将更有效[12]。

1 地表沉陷预测模型

1.1 基本原理[13]

岩体作为开挖沉陷的研究主体可以用两种完全不同的介质模型来模拟, 一种是连续介质模型;另一种是非连续介质模型。由于岩体中有一系列原生的和开挖引起的裂隙面和其他非连续面, 开挖沉陷问题属于非连续介质模型, 开挖引起的岩层和地表移动的规律与作为随机介质的颗粒体介质模型所描述的规律在宏观上相似。

概率积分法应用时应注意几种假设:岩体是各项同性、均质的、不连续介质, 即地表移动与方向无关, 也称为等影响原理;岩层水平成层, 承认线性叠加原理;盆地内岩体体积不随深度变化, 只产生形变。我国通用的概率积分法主要适用于水平和倾斜地层半无限开采条件下的地表移动变形计算[14]。所以应用概率积分法来研究开挖沉陷引起的地表移动变形问题是适当的。

1.2 地表沉陷预测模型

由概率积分法理论可知, 动态地表移动的主断面形式为盆地型, 如图1所示。据此得到盆地主断面移动变形计算式:

式 (1) 中, β为主要影响角;H为开挖深度, m;C一般的计算公式为C=1-e-ct;r为主要影响半径, 一般取H/tanβ, m;d为拐点偏移距, m;Cd为动态下沉盆地系数, r/ (r+d) ;m为开挖直径, m;η为下沉系数;v为开挖速度, m/a;c时间参数, 一般条件下1.0≤c≤3.0;x为观测点距原点的距离, mm;t为下沉变形时间, (0≤t≤+∞) , a;ω (x, t) 表示地表下沉值。

对式 (1) 进行积分变换得:

利用概率积分法预计地表下沉值时, 要根据实测资料, 在详细分析施工区条件、广泛参考相近地质开挖条件下的观测数据的基础上, 进行综合分析并依据规程按照开采覆岩的性质来确定充分采动下沉系数、主要影响角正切值、拐点偏移距等经验参数。

1.3 地表沉陷预测参数选取

开挖沉陷预测结果的精度主要取决于预计模型与实际地表移动变形规律的一致程度, 而对于概率积分法预计模型预计精度则主要取决于参数的可靠性。概率积分法中所涉及的主要预计参数有5个, 即下沉系数η、主要影响角正切tanβ、拐点偏移距d、动态下沉盆地系数Cd、影响传播角β。参数的影响因素复杂, 如何选取参数是实践中的难题[15]。概率积分法预计参数一般是利用地表移动观测站数据通过最小二乘法曲线拟合确定, 最小二乘法对于实际情况的复杂性导致的观测站数据中包含异值或粗差的影响非常敏感, 可能会使拟合参数估值产生偏差, 导致预计结果失真。抗差估计求参技术可以较好地克服模型偏差和异值点造成的失真性。周江文教授提出的IGGI方案对最小二乘参数估计解式的权阵进行了改化, 即以等价权Pii代替先验权P等价权的形式[16]:

式 (4) 中:k0为分位参数, 一般取k0=1.5;k1为淘汰点, 一般取k1=2.5。从而用等价权重构抗差解式和单位权中误差。每个点的下沉可以由自变量和除动态下沉盆地系数以外的预计参数表达, 经线性化后, 首先采用最小二乘法估计出的参数估值做初始值, 再利用等价权迭代至满足精度要求为止, 即可获得参数的抗差解[17], 得到较为准确的预测参数。

2 地表沉降值预测

2.1 工程概况

隧道开挖断面直径6.00m, 覆岩岩性为中硬, 西安地铁二号某标段盾构区间长度2376双线延米, 其中含有地裂缝F8、F9, 盾构隧道内径5400mm, 外径6000mm, 预制装配式板形钢筋混凝土管片, 错缝拼装, 纵、环缝均采用弧形螺栓连接。采用日本小松直径6140mm土压平衡盾构施工, 主机长8.68m。盾构施工通过地层主要情况如下:素填土、新黄土、古土壤、老黄土、粉质黏土, 隧道埋深16.92m, 开挖速度为7m/a, 盾构到达的时间为2010年12月6~12日, 盾尾闭合的时间为2010年12月20~22日。地下水为潜水和上层滞水, 水位较高。

为确保工程顺利实施, 采用先施作暗挖隧道后盾构通过的施工方法。这种方案有过站小车、弧形导台加钢板、弧形导台加钢轨3种方法。通过对比分析采用弧形导台加轨道法, 这种方法推进系统易上浮, 所需始发及空推推力小, 反力钢环受力小, 施工速度快, 安全系数高。

由于此次地质条件多为土体, 满足不连续介质;土体介质是由沙粒或相对来说很小的岩块这样的介质颗粒组成的。颗粒之间完全失去联系, 可以相对运动。颗粒介质的运动用颗粒的随机移动来表征, 并把大量的颗粒介质的移动视为随机过程。所以概率积分法能更好地适用于此次工程实例。

2.2 地表沉陷预测结果

本文结合西安地铁某区间隧道施工, 对现有施工过程中地表移动变形进行了监测, 采用上文中提到的抗差估计 (IGGI方案) 的方法求取预计参数。按照上文提及的解算方法步骤, 求得预计参数见表1。

注:δ为走向移动角, 中硬岩层取70°~75°, 表土层移动角为45°。

选取典型的断面进行分析, 测点的布置分为沿轴线纵向布置和垂直轴线的横向布置。横向布置选取距离洞口的距离为60m、80m、100m的HD1、HD2、HD3工作面, 纵向布置以轴线为对称中线, 分别布置三条测点, 分别为JZ1、JZ2、JZ3。结合概率积分法的预计参数, 取预测时间为2010年12月至2011年的1月, 在预测时间这段时间内进行监测沉降跟踪。经过现场布点监测, 获得了大量的实测数据。将预测值和实测值进行对比, 结果见表2和表3。

注:HD2、HD3的数据不再详细列出。

2.3 沉降结果分析

根据选取典型沉降监测断面的监测点的监测数据和预测数据作为分析对象, 具体的沉降曲线和下沉位移预测曲线如图2、图3所示。

由图2可以看出, 隧道正上方的对称中心线处沉降量最大, 达到-16.35mm, 而两侧的测点沉降量则随着距离中线的增加而减小的这种基本趋势。但几乎所有测点都在一定程度上表现出了一种变化规律:在12月6日之前, 沉降量都比较小, 约在1.55~3.75mm范围之内, 属于盾构到达前的前期沉降, 在12月12日之前沉降量增大, 属于盾尾到达时地表沉降。在12月24日, 沉降量有升有降, 但总体有所增大的趋势, 属于盾构通过后盾尾闭合阶段沉降, 在12月24日之后基本上呈现平缓的变化, 地表沉降量趋于稳定, 属于后期沉降。各阶段的划分没有清晰的界限, 但各阶段的变化特征却是不同的, 这与引起地表沉降的主要影响因素有关系。

由图3可以看出, 地表沉降的计算预测值小于实测值, 主要原因在于计算模型中的支护的效应是瞬间实施的, 而实际工程作用中并不是如此的。尽管如此, 横向地表沉降监测和预测的曲线图还是很符合沉降的实际情况的, 即近似正态分布的沉降槽的趋势。

3 结论

本文通过西安某地铁区间盾构施工所引起地表的沉降现场实测数据的分析及预测, 得到以下主要结论:

(1) 盾构推进时引起地表沉降是不容忽视的, 尽管目前技术在不断的改进, 但其推进引起的沉降是目前地下工程施工引起地层较小移动的因素之一。

(2) 通过对沉降曲线分析得出, 隧道中心大部分沉降发生在隧道开挖后7到10天之间;在盾体通过后10天左右地表沉降值基本趋于稳定, 即大部分沉降是由于盾尾空缺引起的, 这符合一般盾构法施工引起的地表沉降规律, 因此在施工中应重视盾尾过后的地表变形情况。

(3) 预测曲线图与实际沉降曲线趋向大致相同, 变化趋于稳定, 较好地符合了地表沉降的一般规律, 说明基于概率积分法预测盾构施工时引起的地表沉降是可行的。

盾构法隧道 篇8

盾构作为目前世界上广泛采用的一种隧道施工先进技术,具有安全、快速、不影响地面设施和交通等优点。盾构法隧道的防水以管片自防水和管片接缝防水为主,管片接缝间使用的密封垫成为盾构法隧道施工中的一种重要防水材料。

自1843年法国工程师布律内尔首次使用盾构掘进技术建成泰晤士河水底隧道后,盾构法施工技术在世界各地得到大量应用并不断发展。盾构管片用密封垫材料随着盾构技术的发展而逐步改进,目前世界范围内主要有两种类型:一是以日本为代表,采用遇水膨胀橡胶,由日本旭电化公司于1977年开发成功;另一类以德国为代表,采用氯丁橡胶(CR)和三元乙丙橡胶(EPDM),尤以三元乙丙橡胶为主,德国的Phoenix公司、瑞士的D覿twyler公司、荷兰的Trelleborg公司等对此开展了深入研究。

我国最早的盾构隧道是1968年建成贯通的上海打浦路越江公路隧道,经过40多年的发展,盾构已广泛用于我国城市地铁、公路、铁路、水下和海底隧道等建设中。国内盾构管片用橡胶密封垫最早采用的是遇水膨胀橡胶,从20世纪80年代起,国内生产企业和科研院所研发成功并大规模工业生产遇水膨胀橡胶,产品性能和生产能力均能满足我国盾构施工的技术要求。随着盾构隧道的增加,也逐渐大量采用三元乙丙橡胶作为盾构管片用密封垫材料,少量采用氯丁橡胶做密封垫,经过国内研究单位和生产企业的努力,这类密封垫现已全部国产化。

国内盾构管片用橡胶密封垫的技术要求是由隧道设计单位根据防水要求而制定的,1996年上海市隧道工程设计院主编了上海地方标准DBJ 08—50—96《盾构法隧道防水技术规程》,涵盖了盾构管片密封垫的技术要求。为进一步规范我国盾构管片用橡胶密封垫的技术要求和试验方法,根据国标委综合[2007]100号文“关于下达2007年第五批国家标准制修订计划的通知”的要求和安排,由全国橡标委橡胶杂品分技术委员会负责组织《高分子防水材料第4部分盾构隧道管片用橡胶密封垫》国家标准(计划项目编号20078910—Q—606)的制定工作。

2 标准制定原则

本标准的指标按照国内盾构法隧道管片用橡胶密封垫的防水技术要求而设置,引用了GB18173.3—2008《高分子防水材料第三部分遇水膨胀橡胶》的部分指标,同时参照了德国凤凰公司技术资料。制定本标准的目的是有效规范盾构法隧道管片用橡胶密封垫的产品分类、技术要求、试验方法和检验规则等,指导这类产品的设计、生产、应用,并积极推进产品的发展创新,提升我国盾构法隧道的防水技术水平。

本标准的主要内容依据以下方面而确定:

1)国内现有产品的技术指标、试验方法、检验规则和数据积累;2)编制过程中组织进行的验证试验结果;3)国外同类产品的技术指标、试验方法和检验规则;4)国内产品技术发展的预测。

3 标准内容介绍

3.1 前言

本标准的技术要求部分,包括:橡胶密封垫的结构型式、规格尺寸及公差要求,外观质量要求和物理性能要求(除遇水膨胀橡胶密封垫胶料的硬度外),为强制性条款;其余部分为推荐性条款。本标准的“附录A——耐水压模拟试验方法”和“附录B——压缩应力模拟试验方法”为资料性附录。

本标准是GB 18173《高分子防水材料》系列标准中的第四部分,前三部分为:第1部分—片材,第2部分—止水带,第3部分—遇水膨胀橡胶。

3.2 范围

本标准规定了盾构法隧道管片用橡胶密封垫的分类、要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输与贮存等,适用于以橡胶为主体材料,盾构隧道拼装式管片防水用橡胶密封垫,用于盾构法隧道接缝防水。

3.3 分类

目前国内盾构法隧道管片用橡胶密封垫主要采用氯丁橡胶、三元乙丙橡胶和遇水膨胀橡胶这三种材质。其中,遇水膨胀橡胶的止水机理是遇水后体积膨胀、以水止水;而其余两种是靠橡胶弹性止水,故统称为弹性橡胶密封垫。本标准即按此方法将橡胶密封垫分为两类:弹性橡胶密封垫(包括氯丁橡胶密封垫、三元乙丙橡胶密封垫)和遇水膨胀橡胶密封垫。如两类材质复合在一起,则称为弹性橡胶与遇水膨胀橡胶复合密封垫。

3.4 要求

3.4.1 外观要求

在盾构隧道工程中,橡胶密封垫的结构型式、规格尺寸及公差直接影响隧道的防水效果。实际工程中是由设计人员根据隧道的防水要求而制定的,在工程图纸中发布,因此本标准规定“应符合经规定程序批准的图样及技术文件要求”。如果图纸中没有公差要求,则规定允许偏差应符合GB/T 3672.1—2002《橡胶制品的公差第1部分:尺寸公差》中E2级的要求。本标准还明确规定了橡胶密封垫“工作面部分”和“非工作面部分”的外观质量要求。工作面指管片拼装后密封垫之间的接触面及密封垫上与密封垫沟槽的接触面,其外观质量要求高于非工作面。

3.4.2 物理性能要求

本标准以工程实际使用产品积累数据和验证试验结果为主要依据,广泛征求了行业内设计单位、使用单位的意见和建议,力求标准内容科学客观,并在保证产品满足盾构施工要求的前提下放宽产品的材质要求。同时,规定了各类橡胶的硬度范围:氯丁橡胶密封垫的硬度范围是邵尔A(50±5)～(60±5)度、三元乙丙橡胶无孔密封垫的硬度范围是邵尔A(50±5)～(60±5)度、三元乙丙橡胶多孔密封垫的硬度范围是邵尔A(60±5)～(70±5)度,供选择使用。

本标准按弹性橡胶密封垫和遇水膨胀橡胶密封垫两种类型分别规定了物性指标。弹性橡胶密封垫成品的物理性能见表1。对于三元乙丙橡胶多孔密封垫,若在成品上无法切片制样测试,规定用相同胶料标准试样做测试。

需要说明的是,表1中弹性橡胶弹性密封垫的压缩永久变形是关键性能指标,因为弹性密封垫靠压缩回弹力起密封作用,这一指标差将会造成应力松弛,影响止水效果。因此在压缩永久变形指标的确定上选取了相对积累数据和目前实际应用数据中较严的指标,以保证密封垫的长期止水效果。

本标准规定的遇水膨胀橡胶密封垫的物理性能要求,是指胶料性能,直接应用了同一系列标准GB/T18173.3—2008《高分子防水材料第3部分遇水膨胀橡胶》中制品型膨胀橡胶胶料“PZ250”(250%静水膨胀倍率)和“PZ400”(400%静水膨胀倍率)两个规格的指标,见表2。若采用成品切片测试,则拉伸强度、拉断伸长率、反复浸水试验中的拉伸强度、拉断伸长率性能指标应达到表2规定指标的80%。

复合密封垫弹性橡胶物理性能指标应符合表1规定,遇水膨胀橡胶物理性能指标应符合表2规定。

3.4.3 试验方法

本标准规定的外观要求试验方法是:规格尺寸用游标卡尺(精度为0.02 mm)和钢卷尺(精度为1 mm)测量;外观质量检验用目测和游标卡尺(精度为0.02mm)进行。

本标准采用的物理性能试验方法均为橡胶产品常规的测试方法:硬度测定按GB/T 531—1999的规定进行;拉伸强度、拉断伸长率测定按GB/T 528—1998的规定进行,采用Ⅱ型哑铃状试样;压缩永久变形的测定按GB/T 7759—1996的规定进行,成品测试和半成品胶料测试均采用B型试样;热空气老化试验按GB/T 3512—2001规定的方法进行;防霉试验按GB/T 2423.16—1999规定的方法进行;反复浸水试验按GB/T 18173.3规定的方法进行;低温弯折试验按GB/T 18173.3规定的方法进行。

3.4.4 检验规则

鉴于盾构法隧道的结构特点,拼装完成的管片基本不可拆卸,导致橡胶密封垫也无法更换,因此要求在设计、生产和使用等过程中应严格控制质量,排除质量隐患,才能确保隧道防水质量。本标准规定成品性能检验以300环橡胶密封垫为一批,进行物性检验;半成品胶料性能检验:弹性橡胶密封垫胶料以6 000 kg为一批,遇水膨胀橡胶胶料以2 000 kg为一批进行物性检验。

3.4.5 耐水压模拟试验和压缩应力模拟试验方法

本标准资料性附录为盾构管片用橡胶密封垫的模拟试验方法,是在总结国内现有模拟试验技术积累的基础上,参照德国凤凰公司等国外公司技术资料而制定的。实际应用表明,模拟试验方法可以满足设计和施工人员对橡胶密封垫耐水压和压缩应力的试验要求。

附录A方法利用模拟管片“T”形、“一”形拼装接缝的试验装置,测定密封垫在设计错位量和张开量时能承受的最大水压值,模拟橡胶密封垫的耐水压性能;附录B方法是利用预先制备的带有沟槽的夹具模拟橡胶密封垫实际装配时的管片沟槽,测定管片拼装接缝完全闭合时的压缩应力。

附录A和附录B仅供验证设计的产品断面结构是否满足隧道防水性能和施工的要求。

4 结语

本标准的制定,规定了我国盾构法隧道管片用橡胶密封垫的性能要求和试验方法,将有效规范我国盾构管片用橡胶密封垫产品的设计、生产和应用,改变目前国内橡胶密封垫设计无据可依的局面,推动盾构技术进步,促进我国相关防水行业的健康发展。

摘要：介绍了编制《盾构法隧道管片用橡胶密封垫》国家标准的背景以及标准制定的原则;对该标准的主要内容,包括范围、分类、物理性能要求、试验方法等进行了较详细的说明。

盾构法隧道 篇9

关键词：电厂取排水工程,盾构法隧道,设计要点

1 前言

盾构法是在地下暗挖隧道的一种施工方法。电厂取、排水工程采用盾构法隧道的适用范围:能穿越各种不同的地质条件;对地面沉降有严格控制要求的地段;适用于直径φ≥3m的各种地下管道;适用于直线或不同半径的曲线布置;防腐蚀性能好, 海边电厂或地下水有腐蚀性的地方更为合适;盾构法隧道长度≥500m。盾构隧道主要采用圆形断面, 由精加工的衬砌管片 (俗称内衬环) 在盾构尾部通过螺栓连接拼装而成。施工工艺特点:利用取水泵房进水间或排水跌水井作为工作井, 采用盾构机械, 在地下进行综合连续向前推进施工作业, 全面完成从土石方的挖掘到衬砌管片的拼装工作。

我国已有十几个火力发电厂的取、排水工程采用了盾构隧道技术, 如:大唐福建宁德电厂、国电福建江阴电厂、国华浙江宁海电厂、上海外高桥电厂等。

2 盾构法隧道地质勘察问题

盾构法的地质勘察问题除执行有关行业的工程地质勘察要求外, 尚应满足以下要求:

(1) 钻孔位置应离隧道外侧3-5m, 并在两侧交错布置。

(2) 钻孔间距一般为50mm, 钻孔深度根据下卧层地质条件而定。

(3) 根据地层性质进行必要的静力触探试验及标准贯入度试验。

(4) 提供各层土的渗透系数, 查明承压含水层, 并测定相应的压力值。

(5) 穿越卵石层或碎石层时, 特别注意卵石或碎石的粒径大小。

(6) 穿越硬土层时, 查明土的风化程度, 以及相应的强度。

3 电厂取、排水盾构法隧道设计

3.1 盾构法隧道布置

(1) 满足工艺取、排水要求。

(2) 满足水域管理部门要求。

(3) 隧道间距一般不小于3D。

(4) 隧道顶部最小覆土厚度一般不小于1.5D。

(5) 隧道转弯半径一般大于20D (实际Φ3000 R=150m;Φ4200 R=225m) 。

(6) 隧道底部不宜放在欠固结的淤泥土层上。

3.2 盾构法隧道荷载计算

盾构法隧道的结构设计, 应根据结构形式、受力条件、使用要求和地处环境等因素, 就施工、使用阶段进行计算。荷载分类有:永久荷载、可变荷载及偶然荷载。永久荷载主要有:结构自重、地层压力、隧道上部和破坏棱体范围的设施及建筑物压力、静水压力及浮力、侧向地层抗力及地基反力。

·作用于浅埋 (覆土厚度小于2~3D, 小值对应小直径隧道) 盾构隧道上的地层压力、反力应根据工程地质和水文地质情况、结构形式、埋深、荷载作用下的变形、结构与地层刚度、施工方法、相邻隧道影响、回填压浆情况等因素研究确定。

·粘性土层中的竖向地层压力按全部覆土压力计算, 砂性土中可根据具体情况 (地层性质、隧道埋深等) 按卸载拱理论或全部覆土压力计算。

·施工阶段土层侧压力 (水、土压力) 系数可取0.6~0.7, 并可适当考虑由衬砌变形引起的地层抗力Pk, 抗力分布假设呈等腰三角形, 其作用范围为隧道水平直径上下45°之内, 抗力大小按弹性地基基床系数法计算:

式中Pk—地基反力 (k Pa)

K—基床系数 (k N/m3)

y—衬砌圆环在水平直径处的变形量 (m)

使用阶段侧压力为水压力与静止土压力之和。

3.3 盾构法隧道断面设计

衬砌结构横向计算模式应根据地层情况、衬砌构造特点、结构的实际工作条件等确定, 宜考虑衬砌与地层共同作用及装配式衬砌接头的影响。使用阶段一般可用自由变形的匀质圆环、施工阶段宜考虑接头实际刚度按弹性铰圆环进行分析。计算方法详见《盾构法隧道》。

(1) 隧道结构应按施工和使用阶段进行结构强度、变形计算, 同时须对混凝土结构裂缝宽度进行验算 (偶然荷载作用情况除外) 。

(2) 隧道衬砌宜采用具有一定刚度的柔性结构, 保证使用阶段衬砌环的直径变形控制在 (0.003~0.005) D、纵横张开量在3mm-5mm以内为宜。

(3) 盾构隧道衬砌厚度a应根据隧道外径D的大小、围岩条件、覆盖层厚度、管片材料、承受荷载情况以及管片所承受的施工荷载 (主要为千斤顶顶力) 等确定, 一般可以采用 (0.05~0.06) D。衬砌管片的类型有:箱型和平板型两类。

(4) 盾构隧道衬砌管片宽b (沿隧道纵向) 应与衬砌拼装方式、盾构千斤顶冲程相适应。宽度较小时, 方便了搬运、组装及曲线上的施工, 但接缝增多, 加大了隧道防水的难度, 制作成本增加, 且不利于控制纵向的不均匀沉降。宽度较大则施工不便, 也会使盾尾长度增长而影响盾构的灵活性。目前因铰接盾构的出现, 宽度相对提高, 一般控制在1000~1400mm之间。曲线段应考虑不等宽的楔形环, 其环面锥度可按隧道曲率半径计算, 但不宜太大。衬砌环直径大于6m者, 楔形量为30mm~50mm;6m以下的约15mm~40mm。

(5) 盾构隧道衬砌管片分块数量应结合隧道所处的围岩条件、荷载情况、构造特点、运输能力、制作拼装方便、计算模型 (按多铰柔性圆环考虑, 分块数应多, 按弹性匀质圆环考虑, 分块数宜少) 等因素综合考虑决定。一般直径D≤6m的盾构隧道, 衬砌环分块数以4~6块为宜;D>6m时, 可分为6~10块。其中封顶块的拼装形式有径向楔入和纵向插入两种。

衬砌环的组成有两种方式。较好的方式为, 由若干标准管片 (A) 、两块相邻管片 (B) 和一块封顶管片 (K) 构成, B管片一端带坡面, K管片则两端带坡面。

(6) 在沿轴线方向, 当地层土质不均匀或顶部外荷载变化较大时, 可沿现浇钢筋混凝土内衬, 内衬可采用全断面衬砌或沿底部按60°、90°、120°局部衬砌。内衬厚度不宜小于150mm, 混凝土级别不低于C20。

3.4 盾构法隧道纵向不均匀沉降措施

盾构法隧道的纵向不均匀沉降是不可忽视的。尤以盾构工作井和隧道连接处、隧道底部下卧土层特性及分层突变处, 都会有较明显的差异沉降。设计中应按预估的沉降差, 设置适量的变形缝。一般工作井与隧道采用刚性连接, 而在外侧较近范围内设2-3道变形缝。

3.5 盾构法隧道防水措施

(1) 管片混凝土抗渗级别不低于W6。

(2) 衬砌管片间的纵缝、环缝内设置密封条, 螺栓孔设密封垫圈, 内弧侧设置嵌缝槽 (以备必要时作嵌缝处理) 。

(3) 提高管片制作精度及拼装质量, 减少接缝初始缝隙宽度。

(4) 衬砌管片外侧与土体的空隙内, 及时以适当的压力进行充填注浆。

(5) 衬砌纵缝内设橡胶传力衬垫, 以减少应力集中, 避免局部压损和渗漏。

3.6 盾构法隧道标准段管片构造设计

标准段断面为圆形闭口环, 衬砌采用预制装配式, 管片材料为钢筋混凝土, 管片的类型为平板型。构造设计主要考虑三个关键问题:管片的连接、管片接缝的止水;管片安装。

(1) 管片连接

管片的纵向、环向均设置凹凸型榫口和连接螺栓孔。环向上的螺栓承受因水、土压力所产生的应力和传递管片之间应力。纵向上的螺栓主要承受隧道不均匀沉降和管片微小变位时产生的应力。

斜螺栓连接是近几年发展起来的用于钢筋混凝土管片上的一种连接方式, 所需的螺栓手孔最小, 耗钢量最省, 与榫槽式接缝联合使用, 则管片拼装就位极为方便。

从理论上讲, 连接螺栓只在拼装管片时起作用, 拼装成环并向衬砌背后注浆后, 即可卸除。但现实工程中多不拆除, 为此, 不考虑卸除的螺栓必须具有很高的抗腐蚀、抗锈蚀能力。目前采用锌粉酪酸进行化学处理形成保护膜和氧化乙烯树脂涂层效果较好, 可以有100年以上的保护效果 (在海岸地带) 。

螺栓孔的设置应不得降低管片的强度, 采用错缝拼装形式时, 一般将纵向连接螺栓沿圆周等距离分置。

(2) 管片接缝的止水

钢筋混凝土管片的制造精度和抗渗性目前已经得到极大提高, 单块管片各部位尺寸误差均可达±0.1mm, 但是管片接缝的密贴程度尚不能保证不渗水, 需要采取特殊的防水措施, 即在环缝和纵缝处均采用两道止水措施。第一道主要的止水设施位于管片中间, 即将橡胶制品的弹性密封垫圈沿管片四周的凹凸型榫口箍紧, 当管片安装后, 弹性密封垫圈被挤压, 起到有效的止水作用。第二道止水措施即在预制管片的内弧侧设置嵌缝槽, 当管片拼装后, 在缝槽内嵌入快硬性水泥。

(3) 管片安装

管片采用盾构联合设备内设有的举重臂进行机械安装, 要求每一管片上均必须预埋钢套管, 举重臂举起、移动和就位管片时, 其一端和管片上预埋的钢套管连接。若隧道衬砌管片的外侧需要注浆作业, 该钢套管将作为注浆孔。

3.7 盾构法隧道特殊段设计

特殊部位的盾构隧道即顶部有开孔要求的进、排水段, 设于隧道的末端。其衬砌采用预制装配式, 衬砌环可采用钢管片、钢壳与钢筋混凝土复合管片等形式, 仅在设置立管处的隧道断面采用开口环, 其余仍为闭口环。钢管片位于顶部, 分别为:特殊块管片, 邻接块管片和带有楔形的封顶块管片。其余部分采用钢壳与钢筋混凝土复合管片等形式。海边电厂需要考虑特殊段牺牲阳极与垂直顶升立管牺牲阳极布置。

由于顶升施工荷载的原因, 故连接螺栓需要加强, 其它管片连接与安装基本同标准段。

(1) 管片接缝的止水

特殊段管片本身不透水, 加工精度高, 拼装后管片接缝非常密贴, 几乎不透水, 止水只要设置一道, 即在管片四周钢板上开槽, 槽中安装与标准段相同材质的弹性密封垫圈即可。

(2) 特殊块管片

开口环顶部的特殊块左右与邻接块、封顶块连接, 前后与闭口环的特殊块连接。特殊块是由厚钢板与型钢焊接而成。

(3) 立管

立管由封顶板、立管管节、止水框架、取水头或排水头组成。

·封顶板:为安装在盾构隧道上部开孔口处的特殊块管片。

·立管管节:

分别有顶头管节、标准管节与底座管节3种。采用矩形钢筋混凝土预制结构, 一般混凝土为C50, 抗渗标号为W10。每一管节的上下两端均设有钢结构连接法兰, 法兰共有三种:立管上、下法兰, 顶头管节外接法兰, 立管转向法兰。其中顶头管接外法兰采用不锈钢板制作, 其它法兰采用Q235钢板制作。法兰格腔中必须用防水水泥砂浆填满。

立管的结构设计应考虑水压力、土压力、波浪力、施工荷载以及顶升过程中可能发生的悬挂现象。

·止水框架:

止水框架为钢结构, 安装在顶升孔外周边, 其与周边的管片 (包括:邻接块管片、封顶块管片、闭口环的特殊块管片) 相焊接。顶升开始后, 止水框架将起到:维持开口环和闭口环的连接作用;加强孔口边缘强度的作用;保持闭口环和开口环的整体性。

·取水头或排水头:

取水头或排水头位于立管的顶端, 高于江 (河) 、海床面, 采用金属结构, 由潜水人员进行水下与立管的对接安装。需要另行设计, 在此不多叙述。

4注浆处理和注浆孔配置

盾构外壳与衬砌环外径有一定的差值, 而盾构在推进过程中将对周围的土壤造成挤压扰动, 因而衬砌管片外侧与四周的土体存在空隙。为了充填环形缝隙, 通常在衬砌管片上设置一个以上的注浆孔, 以便均匀注浆, 注浆材料为泥浆, 也可以加入少量水泥, 孔径根据所用浆材而定, 一般为50mm。在钢筋混凝土管片中, 注浆孔与起吊安装孔是共用的, 为此应根据作业安全性和是否便于施工确定注浆孔位置和孔径大小。

对于水底自流输水隧道, 如电厂布置在江 (河) 与海中的循环水取、排水隧道, 考虑到隧道的均匀沉降不至于引起严重后果, 也有取消进行注浆处理的。

5结论及其它

盾构法隧道 篇10

关键词：盾构隧道管片；土压力；土力学；弯矩；土体泊松比

中图分类号：U4593文献标志码：A文章编号：1672-1098（2016）01-0001-05

Abstract：In order to study the distribution of internal force of shield tunnel lining， three kinds of computational procedures for calculating bending moment distribution in segments of shield tunnel were summarized and analyzed. A new loading-structure method for calculating the distribution characteristics of bending moment was proposed based on soil pressure calculation method with the soil mechanics principles. Taking the shield tunnel in Shenyang Metro as an example， the difference of bending moment distribution calculated with the common method， finite element method and loading-structure method were compared. The computational results showed that there are some differences for bending moment distribution calculated with different computational methods. By using finite element method， the influence of the coefficient of earth pressure at-rest on bending moment distributions was simulated. The results showed that the maximum moment on segment decreases with increase of the coefficient of earth pressure at-rest.

Key words：shield tunnel segment； earth pressure； earth mechanics； bending moment； Poissons ratio of soil

近年来，世界上隧道工程的大量建设极大促进了隧道工程相关技术水平的进步，大多数国家在盾构隧道衬砌结构的设计方面都已形成较为固定的方法。但是，对于不同土层条件下计算模型以及荷载计算方法的选用并没有明确的规定，使得各种数值计算方法在隧道及地下工程中涌现出来，这对大量的设计和施工起到了良好的指导作用。

目前根据我国地下结构设计的特点，隧道结构设计分为四种：经验类比模型；荷载结构模型[1]；地层结构模型[2]；收敛约束模型[3]。假设地层对管片的作用只是产生作用在地下管片结构上的荷载，以计算管片在荷载作用下产生的内力和变形的方法称为荷载结构法；假设管片与地层一起构成受力变形的整体，并可按连续介质力学原理计算衬砌和周边地层的计算方法称为地层结构法[4]。收敛约束模型则是以测试为主的设计方法，但收敛约束法的原理还不完善，存在很多问题难以解决，使得该方法仍只能停留在定性的描述阶段。

实际上，在隧道工程结构设计中，由于地下结构的设计受到各种复杂因素的影响[5]，而这些因素的影响规律还没有完全被人们所完全认识，使得理论计算的结果常与工程实际有较大的差异，很难用作实际的设计依据[6]。即使内力分析采用了比较严密的理论推导，其计算结果往往也需要用经验类比来加以判断和补充，因此隧道设计仍难摆脱经验方法的约束，经验方法在我国隧道设计中仍占主导地位。尽管信息化设计作为隧道工程设计理论的一个方向，但在其预设计阶段，支护参数仍须采用经验方法来确定。同时由于经验方法的理论及数据限制，基于经验和科学建立起来的隧道工程设计模型，其设计水平的提高，最终仍将依赖理论上的发展与突破。目前，基于有限元数值模拟方法越来越广泛的应用于盾构隧道的研究。文献[7]通过三维模拟对盾构隧道施工的机械行为进行了有限元分析； 文献[8]利用数值模拟分析了灌浆压力和工作面推力对引起的地面沉降的影响； 文献[9]利用梁单元模拟衬砌结构， 弹簧单元模拟围岩抗力， 点弹簧单元模拟墙角支座通过有限元法计算衬砌的内力和变形； 文献[10]通过一系列有限元方法分析了不同环境下隧道表面的沉降情况； 文献[11]采用FLAC3D有限差分程序对双隧道施工过程的影响因素进行了数值统计与分析。

通过模拟某盾构掘进的隧道，在忽略管片接头的基础上，即将管片视为抗弯刚度均匀的圆环，采用惯用设计法[12]，有限元法[13]和荷载-结构计算方法，得到隧道管片的弯矩分布，模拟计算了土体泊松比对隧道管片弯矩的影响。

1盾构隧道管片计算模型与方法

据统计，隧道建设费用中衬砌费用往往占整个隧道工程造价的30%～40%，因此，隧道衬砌结构设计必须安全可靠，同时经济合理。基于经典的管片内力计算方法惯用设计法以及有限元法，本文提出了新的计算模型，荷载-结构法。

11管片内力计算的惯用设计法

日本规范的隧道管片弯矩分布计算方法即为惯用设计法，其在计算过程中假设管片环是弯曲刚度均匀的圆环，它不考虑接头所引起的管片环局部刚度降低。在设计中，考虑了隧道顶部与底部的均布线荷载，隧道侧面的线性分布荷载，管片的自重以及水平方向地层抗力。

惯用法所使用的荷载体系如图1所示，垂直方向的地层抗力为等分布荷载，水平方向的地层抗力假定为管片环顶部开始左右45°～135°线性分布荷载（三角形分布）。则任意截面的弯矩值为垂直荷载、水平荷载、水平三角荷载、地层抗力以及自重产生的弯矩值之和。

12管片内力计算的有限元数值方法

由于隧道结构是在地层中修建的，其工程特性、设计原则及方法与地面结构不同，隧道结构的变形受到周围土体本身的约束，从某种意义上讲，土体也是地下结构的荷载，同时也是结构本身的一部分。

根据局部变形理论，隧道管片结构弯矩分析可以简化为内力计算力学模型（见图2）， 并通过ANSYS软件实现平面内弯矩的计算。 假设管片圆环是弯曲刚度均匀的如图2所示的位于土体中心的圆环， 选用ANSYS单元库里的梁单元BEAM3来模拟管片。 同时假设管片四周的土体为均匀的弹性变形体， 选用平面实体单元PLAN42模拟土体。 土体两侧施加水平位移约束，土体底部施加垂直位移约束。

13管片内力计算的荷载-结构法

荷载-结构法是将支护结构和围岩分开来考虑，这种模型认为隧道支护结构与围岩的相互作用是通过弹性支撑对结构施加约束来体现的[14]，而土体承载能力则在确定土体压力与弹性支撑的约束能力时直接地考虑。支护结构是承载主体，土体作为荷载的来源和支护结构的弹性支撑，并等效为作用于支护结构单元节点上的径向和切向荷载。在大多数情况下，切向荷载比径向荷载小，为简化而忽略其作用，仅对支护结构离散单元进行分析。

取四分之一管片作为简化模型（见图3），选用平面单元PLAN42模拟管片圆弧，模型顶端施加水平位移约束，底部施加垂直位移约束，管片圆弧外侧施加法向荷载。利用这种模型进行隧道设计的关键是如何确定作用在支护结构上的主动荷载。图3荷载-结构法计算模型已知基于弹性力学理论得到的任意深埋条件下的垂直土压力为

pv=∑ρighi （1）

式中：Pv为垂直土压力；ρ为土体密度；g为重力加速度；h为埋深；i为土层编号。

根据弹性力学理论，其水平土压力为

ph=μi1-μipv （2）

即 λ=phpv=μi1-μi （3）

式中：Ph为水平土压力；μ为土体的泊松；λ为侧向土压力系数。

基于土力学理论得到侧压力系数

λ=phpv=1-sin φ （4）

则ph=（1-sin φ）pv（5）

作用在管片的法向压力为

P=Pvcos2θ+Phsin2θ （6）

其中θ=arctan（-xy）（7）

式（4～7）中：φ为土体的内摩擦角；P为施加在管片外侧的法向压力；θ为管片模型任意截面与y轴正向的夹角；x，y分别为管片模型外侧面任意点的横坐标和纵坐标。

2管片内力计算的数值算例分析

以沈阳地铁云峰北街——沈阳站的地质条件为例，选取一种简单的地质模型进行对比分析（见图4）。隧道管片位于某均质单一土层，隧道覆土厚度15 m，土体容重18 kN/m3，弹性模量40 MPa，泊松比033，内摩擦角30°，地基抗力系数30 MN/m3。混凝土管片外径6 m，管片厚度350 mm，容重24 kN/m3，弹性模量345 GPa，泊松比020。

图4盾构隧道管片算例模型由式（3）和式（4）两种方法计算得到土层的侧向土压力系数值均为05。分别采用以上提出的三种计算方法，得到隧道管片四分之一圆环在侧向土压力系数同为05的情况下的弯矩值随角度变化（见图5）。

1. 惯用法；2. 有限元法；3. 荷载-结构法

不同方法管片的弯矩图对比基于有限元的隧道管片弯矩分布计算方法中，选用BEAM3单元模拟隧道管片，通过改变土体的泊松比μ，得到不同泊松比时的弯矩（见图6）。

1. μ=0.2；2. μ=0.25；3. μ=0.3；4. μ=0.35；5. μ=0.4

图6不同泊松比管片的弯矩分布由图6可得到管片不同泊松比的最大弯矩值变化情况（见图7），通过拟合该曲线可得到管片的最大弯矩值Mmax（kN·m/m）同泊松

土体泊松比为033时隧道管片的弯矩分布如图8所示，弯矩的正负号规定为：使衬砌内弧面受压为正，内弧面受拉为负，单位kN·m/m。通过图8可以看出，管片腰部受压弯矩最大，管片顶部及底部受拉弯矩最大。

弯矩/（kN·m·m-1）

土体泊松比为033时隧道管片的轴力分布如图9所示，轴力的正负号规定为：压缩为负，拉伸为正，单位kN/m。

轴力/（kN·m-1）

图9有限元模拟泊松比033时管片轴力分布通过图9可以看出，管片整体受到压缩轴力作用，其中顶部轴力值最小，腰部轴力值最大。3结论

1） 当土体泊松比为033时，根据弹性力学理论得到土体的侧向土压力系数为05。当土体的内摩擦角为30°时，根据土力学理论得到土体的侧向压力系数也为05。荷载-结构法与日本惯用设计法所得到的管片最大弯矩值比较接近，有限元法得到的管片最大弯矩值偏大。

2） 三种方法得到的隧道管片弯矩分布形状基本一致，即在土压力作用下四分之一隧道管片在0°和90°弯矩值最大但方向相反。在45°附近弯矩值为0，其他四分之三管片圆环弯矩分布与垂直轴呈对称形状。

3） 有限元模拟结果表明土体的泊松比影响隧道管片弯矩值，隧道管片的弯矩值随土体泊松比增大而减小，但不影响隧道管片的弯矩分布形状。

参考文献：

[1]曾东洋， 何川. 盾构隧道衬砌结构内力计算方法的对比分析研究[J]. 地下空间与工程学报， 2005，1（5）：707-712.

[2]张京，胡鹏，李国峰. 城市隧道结构设计研究[J].地下空间与工程学报，2014， 10（S1）：1 679-1 745.

[3]武振国， 常翔， 叶飞. 盾构隧道结构设计模型综述[J].隧道建设， 2008， 28（2）：182-185.

[4]高云龙， 郭小红. 盾构隧道非均质等效梁模型的建立与分析[J]. 铁道学报， 2013， 35（7）：123-128.

[5]ZHU J F， XU R Q， LIU G B. Analytical prediction for tunnelling-induced ground movements in sands considering disturbance[J]. Tunnellingand Underground Space Technology， 2014， 41（1）：165-175.

[6]THOMAS K， GUNTHER M. A numerical study of the effect of soil and grout material properties and cover depth in shield tunnelling[J]. Computers and Geotechnics，2006， 33（4-5）：234-247.

[7]陈俊生，莫海鸿.盾构隧道管片施工阶段力学行为的三维有限元分析[J].岩石力学与工程学报， 2006，25（S2）：3 482-3 489.

[8]王非，缪林昌，黎春林. 考虑施工过程的盾构隧道沉降数值分析[J].岩石力学与工程学报， 2013，32（S1）：2 907-2 914.

[9]周宪伟，赵新江，李宏宇.公路隧道衬砌有限元分析[J]. 黑龙江工程学院学报，2014， 28（5）：20-23.

[10]KARAKUS M， FOWELL R J. Effects of different tunnel face advance excavation on the settlement by FEM[J]. Tunnelling and Underground Space Technology， 2003，18（5）：513-523.

[11]DO N， DIAS D， ORESTE P，et al. Three-dimensional numerical simulation of a mechanized twin tunnels in soft ground[J]. Tunnelling and Underground Space Technology， 2014， 42（5）：40-51.

[12]侯公羽， 杨悦， 刘波. 盾构管片设计改进惯用法模型及其内力解析解[J]. 岩土力学， 2008，29（1）：161-166.

[13]陈卫星. 盾构管片均质圆环法计算模型探讨[J]. 有色冶金设计与研究，2011， 32（S1）：39-42.

盾构空推过矿山法隧道施工浅析 篇11

盾构施工在城市轨道交通和城际铁路施工中得到了充分的应用, 也积累了相当丰富的经验, 而矿山法施工在铁路、水利工程中的应用更为广泛。但两者在具有广泛适应性的同时, 在施工进度、施工质量、地层要求上都具有一定的局限性, 土压平衡盾构机在地质不连续的情况下适应性较弱, 对岩石强度、RQD值较高的中风化岩层施工能力较弱, 若采用硬岩掘进机, 盾构机的制造及施工工期、工程造价等方面综合比较都不是最佳方案;而矿山法在土层特别是覆土较浅的土层中施工风险较大。

综合以上实际经验和工程实际情况, 采用竖井+矿山法施工先行对不连续岩石段进行开挖施工, 形成空洞隧道, 再采用土压平衡盾构机穿越土层以及矿山法空段, 该方案的有效实施, 将会是盾构法施工隧道工艺的一个有效补充。

1 工程概况

梅园站~荣巷站盾构区间设计右线长1 4 5 2.4 4 3 m (线起终点里程为SK0+481.243~SK1+928.246, 含长链5.221m) ;左线长1447.397m (起终点里程为SK0+481.243~SK1+928.246, 含长链0.394m, ) , 设计最大坡度14‰, 最小曲线半径500m, 隧道顶埋深9.3m~15.5m。施工范围内45.00m以浅地基土除表层杂填土外, 主要由黏土、粉质黏土、残积土、石英砂岩等岩土层组成。

其中, 由于受地质影响, 梅~荣区间隧道左右线各有4段基岩突起, 左线里程分别为ZSK0+481.243~ZSK0+523、ZSK0+656~ZSK0+856.6、ZSK0+948.4~ZSK1+177.6及ZSK1+336~ZSK1+483.5, 累计长度为619.451米;右线里程分别为YSK0+481.244~YSK0+508.5、YSK0+645.5~YSK0+900.9、YSK0+982.4~YSK1+18445、YSK1+342.7~YSK1+489.6, 累计长度为637.097米。

梅-荣区间四段硬岩段采用矿山法开挖初支、盾构机空推拼装管片;在YSK0+702.1、YSK1+149.1、ZSK1+393.974设置3个竖井和横通道 (其中一段利用梅园站东端头井进行开挖) 分别进行硬岩段开挖和初支 (见图2-1) , 待矿山段开挖初支完成后, 再进行盾构空推通过并拼装管片形成矿山法隧道的二衬。二衬和初支之间的孔隙采用5mm~10mm豆砾石进行回填, 然后注浆填充豆砾石间的空隙, 最终由豆砾石混凝土和管片共同构成矿山法隧道的二衬。

该隧道区间采用两台德国海瑞克公司设计生产的土压平衡式 (EPB-6390) 盾构机进行施工, 先后从荣巷站西端头井始发, 先以2‰的坡度下行, 再以3‰和6.16‰的坡度下行, 再以4‰和14‰的坡度上行, 最后以2‰的坡度下行到达梅园站东端头。盾构在掘进的同时通过四段矿山段。梅-荣区间盾构掘进方向示意图见图2-2。

2 盾构空推过矿山法区间施工方案

2.1 盾构机过矿山法段

考虑到盾构在空推该段时, 所有的材料、设备、人员均可从竖井进行下放, 因此采用从刀盘前方向管片后吹填豆砾石, 具体施工示意图如图2-1所示。

a、盾构机出洞, 进入矿山法区间, 盾构机步进安装管片, 如正常掘进相同每步进1.2米拼装一环管片。

b、在刀盘前方搭设施工平台, 利用50钢管与刀盘焊接, 在表面铺设走道板, 便于喷射豆砾施工人员进行操作。

c、管片拼装完成后及时进行管片与矿山法隧道初支面间的回填, 背衬回填时每隔4.5米在盾构机切口四周用沙袋做成围堰, 防止浆液外漏、豆砾石从刀盘前面流出, 然后用混凝土喷射机从刀盘前方向盾构机后方吹入粒径为5mm~10mm的豆砾石骨料。

d、在豆砾石回填后, 进行注浆作业, 由于盾构机前面是敞开的, 同步注浆效果不是很理想, 在管片拼装10环后从吊装孔检查注浆效果, 若效果不好, 可通过注浆孔进行二次注浆。

e、在空推过程中, 盾构机前方豆砾石会有损失, 所需补充的豆砾石从竖井吊装并运输至掌子面。

2.2 竖井至小里程段 (进入盲洞) 施工方法:

盾构进入盲洞之后, 豆砾石回填在盾构机里面进行操作, 喷浆管通过人仓进入到管片背后进行豆砾石回填, 所有的材料都通过已成型的管片隧道进入, 具体施工示意图如图2-2所示。

a、喷射机与豆砾石由电瓶车运送至盾尾, 喷射工人通过盾构人仓到达刀盘前方, 然后将喷浆管从刀盘前方向插入至盾尾, 向盾尾后方吹入粒径为5mm~10mm的豆砾石骨料。直到豆砾石从切口环处砂袋上流出来为止。

b、在豆砾石回填后, 进行注浆作业, 在管片拼装10环后从吊装孔检查注浆效果, 若效果不好, 可通过注浆孔进行二次注浆。

3 盾构空推过矿山法隧道注意事项

1) 导台施工精确度控制

在盾构机空推前, 需要完成混凝土导台施工, 混凝土导台的施工质量直接影响到盾构机能否顺利推进, 影响成型隧道轴线偏差, 影响管片拼装质量, 因此导台的精确度是盾构空推段的一个控制难点。

2) 盾构机到达

在盾构机到达矿山法隧道前25m施工时, 随着刀盘前方岩土逐渐减少, 盾构机对前方岩体及矿山法段与盾构段接口位置的扰动也逐渐增加, 设定合适的盾构掘进参数, 是保证盾构顺利到达矿山段的关键, 这也是本次施工的难点。

3) 管片下沉, 易导致管片错台的风险

因管片与隧道初支之间存在25cm~30cm的间隙, 另外, 管片底部与矿山法导台存在10 cm左右空隙。根据设计图该间隙须人工首先回填豆砾石, 从盾构机刀盘前方通过刀盘、盾壳与隧道初支间较小空隙填充管片背后较大空隙, 不仅操作难度大, 而且填充效果很差, 极易出现填充不密实。管片脱出盾尾后易出现下沉现象, 从而造成管片错台。

4) 提供盾构机足够的反力

盾构机在导台上滑行, 遇到的阻力较小, 可能使管片之间的挤压力达不到2500KN的设计要求, 从而造成隧道密封性降低, 管片环之间容易漏水。

5) 注浆量控制

注浆量过大, 会造成水泥砂浆反窜到刀盘前方。注浆量过少, 则起不到背后注浆的效果, 不能及时稳定管片。当注浆压力达到设定值 (2~3 bar) 或注浆量达到豆粒石理论空隙率的80%以上时, 即可暂停注浆。

4 主要的施工工艺及方法

4.1 施工工艺流程

施工工艺流程图见图4-1。

4.2 盾构通过段的施工

盾构推进前, 将喷射机、豆砾石等材料机具通过硬岩隧道段的施工竖井运至刀盘前方。

1) 盾构步进

根据刀盘与导向平台之间的关系, 调整各组推进油缸的行程, 使盾构姿态沿设计线路方向推进。前期施工时推进速度一般控制在20mm/min~30mm/min之间, 工艺熟练后推进速度可达到30mm/min~40mm/min, 总推力在300t左右, 下部油缸压力略大于上部油缸压力。盾构步进时, 派专人在盾构前方检查、监测盾构步进情况, 主要检查硬岩隧道的开挖是否有侵入盾构刀盘轮廓的岩石存在、盾构前体下部与导台的结合情况、豆砾石回填是否密实等。盾构步进时, 刀盘前方的监测人员与盾构主司机要紧密配合, 使盾构沿导台的中心进行前移, 保证盾构前移时管片受力均匀。

根据该段曲线半径 (R=500米) , 计算出盾构每推进一环所发生的偏转角与铰接油缸行程差和推进油缸行程差。在盾构推进前复核硬岩隧道与盾构轴线误差, 根据误差调整铰接油缸、推进油缸的行程差, 保证盾构的盾壳与硬岩隧道间的间隙, 确保盾构按隧道设计轴线进行推进。

2) 管片拼装

加强管片选型工作, 通过控制盾尾与管片外表面的间隙, 确保管片拼装符合设计要求。管片拼装工艺与正常掘进时的工艺相同。管片选型时, 根据盾尾间隙与油缸行程差, 结合盾构姿态选择合适的管片。

管片每安装一片, 先人工初步紧固连接螺栓;安装完一环后, 用风动扳手对所有管片螺栓进行紧固;管片出盾尾后, 重新用风动扳手进行紧固。在安装管片时, 推进油缸的压力设定为50bar。

4.3 管片背衬回填

管片背衬回填由喷射豆砾石、盾尾同步注浆、补充注浆等组成。通过喷射豆砾石在管片脱离盾尾时对管片进行支撑, 防止管片下沉产生错台, 并增加盾构向前推进的摩擦力。利用盾构同步注浆系统压注水泥砂浆, 使衬砌管片与地层间紧密接触, 提高支护效果。根据注浆后的检查结果, 从管片注浆孔补充注浆固结管片。

1) 喷射豆砾石回填

在管片拼装的同时进行豆砾石喷射回填工作, 喷射豆砾石分两步进行:第一步, 每隔4.5m在盾构机的切口四周用袋装砂石料围成一个围堰, 围堰范围不小于225°, 以防管片背后的豆砾石、砂浆前窜。从刀盘前方向盾构后方吹入粒径5mm~10mm的豆砾石骨料, 喷射压力为0.25 MPa~0.3MPa。第二步, 在管片拼装完成并脱出盾尾后, 从管片注浆孔向管片背后吹入豆砾石骨料。但当管片背后间隙较少时, 从注浆孔向管片背后吹豆砾石比较困难, 因此施工过程中, 根据情况而定。

充填标准:考虑暗挖隧道平均超挖10cm, 管片与暗挖隧道的孔隙7.19m3, 喷射豆砾石填充孔隙的60%~70%, 则每环管片需喷射豆砾石约4.3m3~5m3。

2) 盾尾同步注浆

(1) 同步注浆浆液性能

同步注浆采用水泥砂浆。浆液配比为——水泥:膨润土:粉煤灰:砂:水=160:56:341:779:446。浆液胶凝时间为——初凝时间8h, 终凝时间10.5h, 浆液黏稠度控制在10cm~12cm之间, 试验员将不定期对浆夜进行黏稠度检测, 确保浆液质量。

(2) 注浆工艺

同步注浆在每环管片喷射豆砾石回填后进行, 与盾构步进同步。注浆通过盾构自身配备的同步注浆系统, 采用手动控制方式, 由人工根据现场情况随时调整注浆流量、速度、压力。

注浆压力:为保证对管片背后空隙的有效填充, 同时防止砂浆前窜至刀盘前方, 注浆压力取值为0.05 MPa~0.08MPa。

注浆结束标准:同步注浆时盾壳外围是敞开的, 压力变化不大, 不以压力作为注浆结束的控制标准。当注浆量达到理论注浆量的80%以上 (考虑浆液向刀盘前方的流动, 每环同步注浆量一般取6m3) 时, 即可结束注浆。在注浆过程中, 加强对盾构四周以及盾壳外部的围堰变形观测, 发现有浆液外泄, 应暂时停止注浆。

(3) 注浆效果检查

在盾构管片安装10环后, 间隔5m (4环管片) 在管片注浆孔处开口检查注浆效果。根据检查效果, 决定是否进行补充注浆。

4.4 监控量测

监控量测伴随隧道施工全过程, 根据量测数据调整施工工艺及工法, 确保施工及地表建筑物的安全。在硬岩隧道钻爆法施工时, 主要进行地表沉降、隧道拱顶下沉及水平收敛的监测。盾构空载过硬岩隧道时, 因钻爆法隧道变形已基本稳定, 同步注浆压力仅有0.05 MPa~0.08MPa, 对结构影响小, 监测以管片拼装后的姿态测量为主, 确保隧道的成洞质量。

5 关键技术控制措施

5.1 盾构空推反力计算

管片防水条极密所需的反力由混凝土导台与盾构机的摩擦阻力F1, 盾构机推动刀盘前方豆粒石受到的摩擦阻力F2, 刀盘支承豆粒石所受的侧向阻力F3和盾尾刷与管片之间的摩擦阻力F4, 后配套拖车的牵引阻力F5构成。

(1) 推进时混凝土导台与盾构机的摩擦阻力

其中:μ摩——导台与盾构机的摩擦系数;

Wg——盾构机主机重量;

(2) 盾构机推动刀盘前方豆粒石受到的摩擦阻力

式中:L——回填豆粒石的长度;

γ粒——豆粒石的重度, 取值16kg/m3

(3) 刀盘支承豆粒石所受的侧向阻力

式中:k——侧压力系数为0.39

(4) 盾尾刷与管片之间的摩擦阻力 (以两环管片作用在盾尾计)

式中:W管——每环管片的重力取200KN

(5) 后配套拖车的牵引阻力

因此, 根据以上计算, 盾构机空推时所能提供给盾构的反作用力总计为:

F>止水条达到最小防水挤压力2500KN, 故刀盘前方堆积的豆砾石设计满足管片环间止水效果要求。

5.2 过竖井段的施工与洞门封堵

1) 过竖井段的施工

盾构机空推过竖井段时, 井窝采用C15素砼进行回填, 回填高度与底板相平。回填后在隧道底90度角范围内浇注C30钢筋砼导台, 管片拼装完成拖出盾尾后, 采用20型钢进行支撑, 一端用膨胀固定到端头墙上, 一端支撑到管片上, 每环管片支撑两道。具体如图5-1所示。

2) 竖井处洞门封堵

当盾构机到达并完全通过竖井后, 管片与洞门之间有250mm的间隙, 竖井洞门采用砌砖进行封堵, 封堵顺序由下至上, 封堵到洞门3/4高时, 对管片背后喷射豆砾石回填, 回填完成后对洞门完全封堵, 在封堵墙外侧抹上一层厚度为100mm的快速水泥, 防止二次注浆时浆液从砖缝之间漏出。如图5-2所示。

6 结语与讨论

1) 盾构法和矿山法结合施工形成地铁隧道成效是显著的, 相对于单一工法, 该结合方案能充分发挥各自工法的长处, 在施工工期、施工成本、经济效益和社会效益都取得了良好的效果。

2) 盾构机由土层向矿山法隧道空推时, 精确的洞内接收测量时非常重要的, 导台的高施工质量是确保盾构机能够准确无误的进入到空推断的关键因素。

3) 盾构控制测量和矿山法隧道净空、限界测量在该施工方案中显得尤其重要。

4) 空推施工工法虽然使用的频率不是很高, 但为盾构施工中常见的盾构过站、盾构过风井等情况提供了一定的指导意义。

摘要：城市地铁隧道施工一般采用盾构掘进施工为主, 在特殊地段如连续的岩石地段一般采用矿山法施工, 而在本工程中岩石地层并不连续, 中风化岩层在地层中呈波浪状出现, 软硬地层交替出现的工程地层对采用盾构施工和矿山法施工都形成了较大的难度, 而采用矿山法结合土压平衡盾构机掘进施工工艺能够很好的实现区间隧道施工质量的连续性, 从而有力的保证了成型隧道与其他盾构隧道结构的高度一致性, 确保了后续地铁施工项目能够有效的统一起来。

关键词：矿山法,土压平衡盾构机,盾构空推

参考文献

[1]王梦恕, 洪开荣.中国隧道及地下工程修建技术[M].北京:人民交通出版社, 2007.