淺談盾構(gòu)法隧道施工及其易發(fā)工程災(zāi)害

淺談盾構(gòu)法隧隧道施工及其其易發(fā)工程災(zāi)災(zāi)害·盾構(gòu)機(jī)介紹盾構(gòu)機(jī)的分類類目前地鐵施工工主要以泥水水平衡式、土土壓平衡式兩兩種模式盾構(gòu)構(gòu)為主。泥水平衡式盾盾構(gòu)介紹該型式盾構(gòu)是是在機(jī)械式盾盾構(gòu)的刀盤的的后側(cè)設(shè)置一一道密封隔板板，隔板與刀刀盤間的空間間定名為泥水水倉(cāng)，把水、、粘土、添加加劑混合制成成的泥水，經(jīng)經(jīng)過(guò)輸送管道道壓入泥水倉(cāng)倉(cāng)，并具有一一定壓力，形形成泥水壓力力室，通過(guò)泥泥水的加壓作作用和壓力保保持機(jī)構(gòu)，來(lái)來(lái)維持開(kāi)挖工工作面的穩(wěn)定定。泥水平衡式盾盾構(gòu)施工特點(diǎn)點(diǎn)在已發(fā)生流沙沙的地層中能能穩(wěn)定開(kāi)挖面面，可在正常常大氣壓下施施工作業(yè)；泥水傳遞速度度快而且均勻勻，開(kāi)挖面壓壓力平衡的控控制精度高；；盾構(gòu)不出土，，減少運(yùn)輸車車輛，進(jìn)度快快；刀盤扭矩矩小、刀具磨磨損小，適合合長(zhǎng)距離施工工；適合大直徑隧隧道施工適用于軟弱的的淤泥質(zhì)粘土土層、松散的的砂土層、沙沙礫層、卵石石層和硬土的的互層等地層層。特別適用用于地層含水水量大、上方方有水體的越越江隧道和海海底隧道施工工。需要較大規(guī)模模的泥水處理理設(shè)備及設(shè)置置泥水處理設(shè)設(shè)備的場(chǎng)地。。土壓平衡式盾盾構(gòu)施工特點(diǎn)點(diǎn)土壓平衡式盾盾構(gòu)又稱削土土密閉式或泥泥土加壓式盾盾構(gòu)。

其施施工方法是保保持開(kāi)挖面的的穩(wěn)定，在切切削刀盤后面面的密封腔內(nèi)內(nèi)充滿開(kāi)挖下下來(lái)的土砂，，并保持一定定土壓力。特特點(diǎn)：施施工中基本不不使用土體加加固等輔助施施工措施，節(jié)節(jié)省技術(shù)措施施費(fèi)，并對(duì)環(huán)環(huán)境無(wú)污染；；根據(jù)土壓變變化調(diào)整出土土和盾構(gòu)推進(jìn)進(jìn)速度，易達(dá)達(dá)到工作面的的穩(wěn)定，減少少了地表變形形；對(duì)掘進(jìn)土土量能形成自自動(dòng)控制管理理，機(jī)械自動(dòng)動(dòng)化程度高、、施工速度快快。

原理理：土壓平衡衡盾構(gòu)盾構(gòu)機(jī)機(jī)是利用安裝裝在盾構(gòu)最前前面的全斷面面切削刀盤，，將正面土體體切削下來(lái)進(jìn)進(jìn)入刀盤后面面的密封艙內(nèi)內(nèi)，并使艙內(nèi)內(nèi)具有適當(dāng)壓壓力與開(kāi)挖面面水土壓力平平衡，以減少少盾構(gòu)推進(jìn)對(duì)對(duì)地層土體的的擾動(dòng)，從而而控制地表沉沉降，在出土土?xí)r由安裝在在密封倉(cāng)下部部的螺旋運(yùn)輸輸機(jī)向排土口口連續(xù)的將土土碴排出。土壓平衡盾構(gòu)構(gòu)的基本原理理圖片演示增大/減小螺旋輸送送機(jī)排放速度度地下水壓土土壓壓增大/減小推進(jìn)速度度壓力土艙壓力主要要控制因素圖圖片演示土壓平衡盾構(gòu)構(gòu)的組成車架4車架3車架2車架1通風(fēng)系統(tǒng)盾尾中盾前盾刀盤刀盤前盾中盾盾尾刀盤6.28m，前盾6.25m，中盾6.24m，盾尾6.23m刀盤刀盤是一個(gè)帶帶有多個(gè)進(jìn)料料槽的切削盤盤體，位于盾盾構(gòu)機(jī)的最前前部，開(kāi)口率率為28％，刀盤驅(qū)動(dòng)動(dòng)可以使刀盤盤在順時(shí)針和和逆時(shí)針兩個(gè)個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)0～3.3轉(zhuǎn)/分鐘的無(wú)級(jí)變變速。前盾前盾的外型像像一個(gè)圓筒,在其內(nèi)部安裝裝有用于支撐撐刀盤主驅(qū)動(dòng)動(dòng)裝置和螺旋旋輸送機(jī)的鋼鋼結(jié)構(gòu)。排土土系統(tǒng)中的螺螺旋輸送機(jī)的的安放位置，，裝有土倉(cāng)倉(cāng)保壓系統(tǒng)的的人行閘，工工作人員進(jìn)入入到土艙檢察察及更換刀具具時(shí)，要使用用人行閘。進(jìn)艙通道連接螺旋輸送送機(jī)連接中盾螺栓栓孔支撐鋼結(jié)構(gòu)主驅(qū)動(dòng)馬達(dá)前盾前方（土土艙）被動(dòng)攪拌棒連接刀盤螺旋旋孔人艙閘門中盾中盾設(shè)備主要要有推進(jìn)油缸缸，鉸接油缸缸，人艙，米米字支撐梁，，走道平臺(tái)，，配電柜，超超前注漿孔等等推進(jìn)油缸鉸接油缸超前注漿孔盾尾盾尾沒(méi)有鋼結(jié)結(jié)構(gòu)支撐環(huán)，，只有殼體，，盾尾尾部有有加強(qiáng)環(huán)，厚厚50mm，設(shè)有3道盾尾刷，4用6備同步注漿孔孔，管片拼裝裝機(jī)安裝于殼殼體內(nèi)。盾尾盾尾下井連接接螺旋輸送機(jī)下下井安裝刀盤安裝前盾與中盾連連接設(shè)備橋在其下部安裝裝有管片運(yùn)輸輸設(shè)備，包括括管片輸送車車、運(yùn)送管片片的電動(dòng)吊車車的連接橋軌軌道1#車架7m3儲(chǔ)漿罐注漿泵手動(dòng)注漿系統(tǒng)統(tǒng)2#車架液壓油箱液壓泵站冷卻系統(tǒng)3#臺(tái)車的泡沫系系統(tǒng)、內(nèi)外循循環(huán)冷卻水系系統(tǒng)、低壓補(bǔ)補(bǔ)償柜、配電電柜及管路等等設(shè)備泡沫原液箱泡沫混合液箱箱低壓補(bǔ)償柜配電柜4#車架空壓機(jī)儲(chǔ)氣罐變壓器5#車架電纜存放箱污水箱6#車架進(jìn)水管卷盤排水管卷盤始發(fā)場(chǎng)地布置置始發(fā)井場(chǎng)地標(biāo)標(biāo)高控制，鋪鋪設(shè)盾體平移移鋼板站內(nèi)軌道鋪設(shè)設(shè)道岔始發(fā)托架下井井井內(nèi)場(chǎng)地硬化化找平電瓶車充電站站車架連接方式式車架之間采用用鐵銷連接盾構(gòu)施工測(cè)量量盾構(gòu)施工測(cè)量量的主要內(nèi)容容：地面測(cè)量控制制網(wǎng)的交接樁樁。地面測(cè)測(cè)量控制網(wǎng)點(diǎn)點(diǎn)復(fù)核及加密密。貫通測(cè)量技術(shù)術(shù)方案的制訂訂。聯(lián)系測(cè)量量。地下控制制測(cè)量（地下下主控導(dǎo)線測(cè)測(cè)量、施工導(dǎo)導(dǎo)線測(cè)量））。盾構(gòu)機(jī)的的導(dǎo)向測(cè)量。?？⒐y(cè)量等等等。平面精密導(dǎo)線線測(cè)量其中：①多方向水平角角觀測(cè)采用全全圓觀測(cè)法，，歸零差小于于6秒；②導(dǎo)線點(diǎn)只有兩兩個(gè)觀測(cè)方向向時(shí)，宜采用用左、右角觀觀測(cè)，左右角角平均值之和和與360。的較差應(yīng)小于于4“；③如遇長(zhǎng)、短邊邊需要調(diào)焦時(shí)時(shí)，應(yīng)采用盤盤左長(zhǎng)邊調(diào)焦焦，盤右長(zhǎng)邊邊不調(diào)焦，盤盤右短邊調(diào)焦焦，盤左短邊邊不調(diào)焦的觀觀測(cè)順序進(jìn)行行觀測(cè)；④觀測(cè)豎直角不不應(yīng)>30°；⑤開(kāi)始測(cè)量前前應(yīng)測(cè)量大氣氣溫度、大氣氣壓等氣象參參數(shù)并輸入全全站儀，改變變其氣象參數(shù)數(shù)。每條導(dǎo)線線邊測(cè)距應(yīng)往往返各測(cè)三測(cè)測(cè)回，每測(cè)回回三次讀數(shù)，，讀數(shù)較差<3mm往返平均值較較差應(yīng)小于5mm。邊長(zhǎng)理論上上應(yīng)作高程歸歸化和投影改改化工作；⑥一般選用TC1800一級(jí)全站儀；；⑦高山、樓房房頂上測(cè)量一一般情況下人人員分工：測(cè)測(cè)站記錄、觀觀測(cè)、搬運(yùn)工工共三人，目目標(biāo)站兩人。。平均邊長(zhǎng)(m)導(dǎo)線總長(zhǎng)(km)每邊測(cè)距中誤差(mm)測(cè)距相對(duì)中誤差測(cè)角中誤差(")測(cè)回?cái)?shù)方位角閉合差(")全長(zhǎng)相對(duì)閉合差相鄰點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差Ⅰ級(jí)全站儀Ⅱ級(jí)全站儀3503~5±61/60000±2.546

1/35000±8注：n為導(dǎo)線的角度個(gè)數(shù)，Ⅰ級(jí)全站儀、Ⅱ級(jí)全站儀標(biāo)稱精度分別為m?=±1",m?=±2",測(cè)距：1mm±1ppm,2mm±2ppm±5√n

高程控制網(wǎng)應(yīng)應(yīng)在城市二等等水準(zhǔn)點(diǎn)下布布設(shè)的精密水水準(zhǔn)網(wǎng)。其中：1、車站、隧道道洞口或豎井井口應(yīng)設(shè)置二二個(gè)以上水準(zhǔn)準(zhǔn)點(diǎn)2、觀測(cè)方法：：往測(cè)：奇數(shù)數(shù)站上為：后后—前—前—后。偶數(shù)站上為：：前—后—后—前。返測(cè)：奇數(shù)站站上為：前—后—后—前。偶數(shù)站上為：：后—前—前—后。3、由往測(cè)轉(zhuǎn)向向返測(cè)時(shí)，兩兩根標(biāo)尺必須須互換位置。。4、視距≤60m，前后視距差差≤1.0m，前后視距累累計(jì)差≤3.0m5、每測(cè)站觀值值限差：基輔輔分劃讀數(shù)差差≤0.5mm基輔分劃所測(cè)測(cè)高差之差≤≤0.7mm檢測(cè)間歇點(diǎn)高高差≤1.0mm主要技術(shù)參數(shù)數(shù)應(yīng)符合以下下技術(shù)要求：每千米高差中數(shù)中誤差(mm)附合水準(zhǔn)路線平均長(zhǎng)度(km)水準(zhǔn)儀等級(jí)水準(zhǔn)尺觀測(cè)次數(shù)往返高差、附合或環(huán)線閉合差(mm)與已知點(diǎn)聯(lián)測(cè)附合或環(huán)線偶然中誤差M△全中誤差Mw平坦地山地±2±42~4DS1因瓦尺往返測(cè)各一次往返測(cè)各一次

注：L為往返測(cè)段，附合或環(huán)線的路線長(zhǎng)度（以km計(jì)）：n：為單程的測(cè)站數(shù)±8√L

±2√n

高程測(cè)量環(huán)片姿態(tài)測(cè)量量（極坐標(biāo)法法測(cè)量）1、長(zhǎng)水準(zhǔn)尺（（3m或4m）應(yīng)在每環(huán)前前端法線面上上置平；2、用全站儀極極坐標(biāo)法直接接測(cè)量每環(huán)中中心（一般是是粘貼反射片片）坐標(biāo)(X,Y)；4、或用三角高高程法測(cè)量直直接測(cè)量環(huán)片片中心三維坐坐標(biāo)（X,Y,Z）。長(zhǎng)尺法測(cè)量示示意圖：5、計(jì)算環(huán)片片中心與隧道道設(shè)計(jì)中心的的偏距，偏距距在盾構(gòu)前進(jìn)進(jìn)方向左側(cè)為為“負(fù)”記為“-”，偏距在盾盾構(gòu)前進(jìn)方向向右側(cè)為“正”記為“+”。底板高大于于設(shè)計(jì)高程垂垂直偏差為“正”記為“+，反之垂直偏偏差為“負(fù)”記為“-”。3、用DS3水淮儀直接測(cè)測(cè)量每環(huán)前端端底部高程；；RL/2i說(shuō)明：1、R為隧道內(nèi)徑，L為長(zhǎng)水平尺長(zhǎng)度，i為長(zhǎng)尺底部與隧道底之間的高差；2、站標(biāo)高=i+反射片至長(zhǎng)尺底部的高h(yuǎn)。反射片隧道貫通測(cè)量量貫通前的測(cè)量量一般在貫通前前150米~200米再進(jìn)行一次次聯(lián)系測(cè)量與與主控測(cè)量，，測(cè)量方法與與地下主控測(cè)測(cè)量和聯(lián)系測(cè)測(cè)量方法相同同。不另作介介紹。貫通后的測(cè)量量1.主控測(cè)量TCA托架移站必須須進(jìn)行復(fù)測(cè)，，離貫通面50米新移站的托托架掘進(jìn)5~8環(huán)后必須進(jìn)行行復(fù)測(cè)，確保保盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)態(tài)測(cè)量誤差≤≤±10mm。2.TCA托架測(cè)量（頻頻率、精度控控制）一般至少在貫貫通前100米測(cè)量出洞洞洞門中心的實(shí)實(shí)際三維坐標(biāo)標(biāo)，向總工室室提供書面資資料，由總工工室下達(dá)盾構(gòu)構(gòu)機(jī)貫通前盾盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控控制技術(shù)指令令。3出洞洞門中心心三維坐標(biāo)復(fù)復(fù)測(cè)盾構(gòu)機(jī)破洞后后，應(yīng)及時(shí)組組織測(cè)量盾構(gòu)構(gòu)機(jī)姿態(tài)。測(cè)測(cè)量方法一般般有兩種，測(cè)測(cè)量測(cè)點(diǎn)三維維坐標(biāo)一般為為全站儀直接接坐標(biāo)法測(cè)量量法。下面僅僅介紹兩種方方法的外業(yè)測(cè)測(cè)量方法:1破洞后的盾構(gòu)構(gòu)機(jī)姿態(tài)測(cè)量量演算工房導(dǎo)向向系統(tǒng)界面導(dǎo)向系統(tǒng)安裝裝說(shuō)明VMT的姿態(tài)顯示圖圖形TBM遠(yuǎn)程控制后視棱鏡鉸接千斤頂伸長(zhǎng)測(cè)量G1G2G4G3G...n主千斤頂伸長(zhǎng)測(cè)量V1V2V4V3V...nSLUM-控制單元盾尾間隙測(cè)量Disto1Disto2Disto4Disto3Disto5連接到辦公室隧道管片TBMSPS---------------------------------------[TBMPLC]（數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)）控制中心ELS目標(biāo)黃色盒子激光經(jīng)緯儀顯示器工業(yè)電腦VMT內(nèi)測(cè)量系統(tǒng)主主要組成部分分形象圖1、支撐與底板板連接處2、3、托架支撐4、托架底板5、托架固定螺螺絲6、儀器對(duì)中制制動(dòng)螺絲放測(cè)量?jī)x器的的托架放后視棱鏡的的托架圓棱鏡166mmELS激光標(biāo)靶激光標(biāo)靶在盾盾構(gòu)機(jī)上的位位置激光標(biāo)靶測(cè)量?jī)x器正常常工作時(shí)的情情景一無(wú)線信號(hào)發(fā)射射器隧道設(shè)備布置置隧道布置圖紙紙電瓶車溜車管片拼裝頭斷斷裂管片開(kāi)裂廣州地鐵二號(hào)號(hào)線市二宮～～江南西站右線R149環(huán)(鞠世健攝)新加坡某地鐵鐵隧道管片開(kāi)開(kāi)裂(上海隧道工程程股份有限公公司攝)盾尾漏漿軟土地層噴涌涌，出土量增增大228環(huán)掘進(jìn)至1600mm，推力大于1800t，刀盤扭矩達(dá)達(dá)80%～90%（4.6MN?m～5.2MN?m），速度卻仍仍然難以提升升，維持在10mm/min左右。當(dāng)229環(huán)掘進(jìn)至1200mm，推力大于1800t，扭矩高達(dá)80%～100%（4.6MN?m～5.7MN?m），而掘進(jìn)速速度仍為6mm/min左右，此時(shí)刀刀盤密封溫度度升至50℃，渣土溫度也也明顯升高。。不斷地加水、、攪拌、出土土，起到了一一定效果，隨隨著部分巖塊塊和泥餅的洗洗出，螺旋輸輸送機(jī)開(kāi)始正正常出土，土土倉(cāng)內(nèi)土壓逐逐漸正常。229環(huán)掘進(jìn)完成。。該環(huán)管片共共使用泡沫1桶，出渣20車（約300m3）。四號(hào)線大學(xué)城城專線【大~小】盾構(gòu)區(qū)間左線線盾構(gòu)機(jī)盾體體側(cè)翻－2005年4月29日夜班，左線線盾構(gòu)機(jī)后點(diǎn)點(diǎn)垂直姿態(tài)偏偏離中心達(dá)到到180mm，大小項(xiàng)目部部決定轉(zhuǎn)動(dòng)刀刀盤，以使刀刀盤前方底部部的豆粒石攪攪動(dòng)，在推進(jìn)進(jìn)中糾正盾構(gòu)構(gòu)機(jī)垂直姿態(tài)態(tài)。－2005年4月30日0點(diǎn)50分時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)動(dòng)3個(gè)刀盤電機(jī)，，凌晨1點(diǎn)刀盤NO1、2、3電機(jī)先后過(guò)負(fù)負(fù)跳閘（該現(xiàn)現(xiàn)象在平時(shí)掘掘進(jìn)中出現(xiàn)較較多）。－后啟用8個(gè)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，，但刀盤仍然然無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，，出現(xiàn)這些情情況時(shí)，從設(shè)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)故障障提示為電機(jī)機(jī)過(guò)負(fù)。－最后做出了了啟動(dòng)10個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)刀刀盤的決定，，同時(shí)縮回了了頂在管片上