盾构法隧道技术

盾构法隧道技术内容摘要：

并通过土舱下部的螺旋输送机把土砂送至盾构机后部，见图 1 所示。 通过调整刀盘转速、推进速度、螺旋机转速来调整切 削土量和出土量并保持土舱压力，使之与开挖面水土压力保持平衡。 图 1 土压平衡原理图 土压平衡盾构适用于各种粘性地层、砂性地层、砂砾土层。 对于风化岩地层、软土与软岩的混合地层，可采用复合型的土压平衡盾构。 在砂性、砂砾、软岩地层采用土压盾构掘进施工，应在土舱、螺旋机内以及刀盘上注入润滑泥浆或泡沫，以改良土砂的塑流性能。 我国土压盾构的引进和消化吸收 1985 年，上海芙蓉江路排水隧道工程引进日本川崎重工制造的一台 Φ 小刀盘土压盾构，盾构前端设有 3 只小刀盘切削开挖面土体，切削土砂经螺旋输送机运 至土箱。 开挖面土压平衡，以减小对周围土体的抗压影响。 芙蓉江路排水隧道掘进长度 1450m，这是我国引进的首台简易式土压盾构用于隧道工程，其施工性能和掘进速度均优于以往的网格挤压型盾构。 1987 年，上海隧道工程公司在消化吸收国外土压平衡盾构机理和设计制造技术的基础上，研制了国内首台 Φ 加泥式土压平衡盾构掘进机，见图 2。 盾构的主要技术指标见表 1。 表 1 Φ 土压平衡盾构主要工作参数 盾构本体 外径 4350mm 盾尾内径 4240mm 盾构长度 6900mm 最大推力 24000kN 推进速度 2cm/min 切削刀盘 扭矩 1700kNm 转速 01r/min 螺旋输送机 扭矩 排土量 73m3/h 拼装机 回转速度 01r/min 回转角度 177。 185176。 提升重量 3t 提升行程 650mm 平移行程 1100mm Φ 土压平衡盾构用于市南站过江电缆隧道。 隧道总长度 534m，在黄浦江底掘进，隧道埋深 21m～ 30m，穿越土层主要为砂质粉土。 隧道掘进顺利解决了高水压情况下的密封和砂性土的加泥塑流技术难题，该台盾构还用于福 州路过江电缆隧道、上海污水治理 1 期工程等多项工程，掘进总长度达 4km。 1990 年以后，上海隧道工程公司又自行陆续设计制造了 10 余台Φ ～Φ 土压平衡盾构，用于取排水隧道和地铁隧道工程。 1993 年制造 1 台Φ 土压盾构，用于南京市夹江排水 11 隧道工程，穿越粉砂地层，掘进长度 1294m。 上海地铁工程Φ 土压盾构掘进施工 1990 年，上海地铁一号线开工建设，双线区间隧道选用土压平衡盾构掘进，经国际招标， 7台Φ 土压盾构由法国 FCB 公司、上海市 隧道工程公司、上海市隧道工程设计院、上海沪东造船厂联合体中标，利用法国混合贷款 亿法郎。 第 1 台Φ 土压盾构于 1991 年 6 月始发推进， 7 台盾构掘进总长度 ， 1993年 2 月全线贯通，掘进施工期仅 20 个月，每台盾构的月掘进长度达 200～ 250m。 掘进施工穿越市区建筑群、道路、地下管线等，地面沉降控制达＋1cm～－ 3cm。 Φ 土压平衡盾构见图 3 所示，其主要技术性能见表 2。 1995 年上海地铁二号线 区间隧道开始掘进施工，地铁一号线工程所用的 7 台 Φ 土压盾构经维修 以后，继续用于二号线区间隧道掘进，同时又从法国 FMT 公司和上海的联合体购置 2 台土压盾构，上海隧道工程股份有限公司制造 1 台土压盾构，共计 10 台土压盾构用于隧道施工。 于 2020 年开工兴建的上海地铁明珠线二期工程区间隧道仍使用这 10 台Φ 土压平衡盾构施工。 2020 年，向日本三菱重工购置 4 台Φ 土压平衡盾构，共计 14 台盾构掘进施工。 广州地铁工程Φ 复合型土压盾构掘进施工 1996 年，广州地铁一号线工程中有 区间隧道采用 3 台Φ 盾构掘进施工，其中1 台为复合型土 压平衡盾构， 2 台为泥水加压盾构，均为日本川崎重工制造，由青木建设承包施工。 烈士陵园站→农讲所站→公园前站 2970m 区间隧道采用复合型土压盾构，其刀盘上设置了两种刀具，切削粘土的割刀和切削风化岩石的盘形滚刀。 刀盘边缘还将有 10cm 的超挖刀。 盾构为铰接型，由前后两节组成，机身长 ，便于转弯纠偏，左右可纠转 176。 ，上下可纠转 176。 盾构最大推力为 32340kN，刀盘扭矩 3430kN/m。 广州地铁首次采用盾构施工，也是我国在风化岩地层中首次使用盾构，隧道的掘进速度、工程质量、施工安全均优于采用钻爆矿山法施 工的地铁隧道。 2020 年，广州地铁二号线工程海珠广场站至江南新村站 3423m 区间隧道选用 2 台由上海隧道工程公司改制的Φ 复合型土压盾构掘进施工。 盾构从珠江底穿越，埋深 16～ 28m，掘进地层为含水丰富的弱风化岩、强风化岩和中风化岩。 为解决因刀盘面板的粘结引起的进土不畅、推进速度慢、刀盘扭矩大的问题，在刀盘上加装了先行刀。 2020 年，广州地铁工程购置 4 台Φ 德国海瑞克公司制造的复合型土压盾构，掘进速度 8m/d，最快达 20m/d。 其它城市地铁的土压盾构应用情况 北京地铁五号线于 2020年引进 1台Φ ，用于试验段工程，其穿越土层为粘土、砂土、含砾砂土。 为解决土砂的塑流，在土舱内添加泡沫剂，掘进速度已达8m/d。