文档介绍：盾构施工技术
第一节概述
一、基本原理
盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。
先在隧道的一端建造竖井或基坑,以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发,在地层中沿着设计轴线,向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。盾构推进中所受到的地层阻力,通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌、再传到竖井或基坑的后靠壁上。
●盾构是进行土方开挖、正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具
●盾构是一个既能支承地层压力,又能在地层中推进的钢筒结构
●钢筒的前面设置各种支撑和挖土装置
钢筒的中段周圈内安装顶进千斤顶
钢筒的尾部可安置数环隧道衬砌
●盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装一环衬砌,并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体,以防止隧道及地面下沉,在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
二、国外盾构施工技术发展概述
1. 人工开挖盾构的发明
世界上第一条人工开挖盾构隧道是由Mare Brunel和他的儿子—起在伦敦泰晤士河下建成的。该盾构呈矩形(,7m高),总共只有366m长的隧道耗时20年左右,曾经历很大困难,出现过五次以上涌水。
1869年,James Henry ,该隧道衬砌是铸铁管片,隧道在不透水的粘土层中掘进,无地下水威胁,因此进展相当顺利。
1886年,Greathead在建造伦敦地铁时首次使用了压缩空气盾构,解决了在含水地层中修建隧道的问题。
2. 机械化盾构的问世
1876年:第一台机械化盾构的专利出现。第一台机械化盾构的设想是用由几块板构成的半球状刀盘旋转切削土体,然后靠径向转动的土斗将切削下来的土体运到皮带输送机上。
1896年,,刀盘由若干轮辐构成,电动驱动由长轴传递,其外形也与现代盾构较为接近。
早期的盾构技术在英国发明并得到发展并不是偶然的事件,由于19世纪和20世纪上半叶,英国是全球最强盛的工业化国家,而对隧道掘进来讲,伦敦的粘土可说是地球上较理想的土层,因此,由当时最发达的国家率先在较理想的土层中发展盾构技术是合乎技术发展的逻辑的。
3. 削土密封式压力平衡盾构的出现
1965年,日本首先制造了泥水盾构(Slurry Shield),其基本原理是用液体(水或加膨润土的水)平衡开挖面的土体。与压缩空气盾构相比,泥水盾构不需要人员在压缩空气条件下工作,但泥水处理系统比较复杂,泥水盾构虽然也可用于粘土地层,但绝大多数情况是在含水砂层中使用。
1974年,日本的Sato kogyo有限公司发明了土压平衡盾构(Earth Pressure Balanced Shield)。在此之前,虽然压缩空气盾构和泥水盾构已能克服含水层中的施工问题,但压缩空气对人体的危害和泥水对环境的不利影响促使日本的隧道专家寻找一个更好的解决问题的办法,土压平衡盾构便应运而生了。
泥水盾构和土压平衡盾构同属削土密封式压力平衡盾构。
日本能够在现代盾构技术的发展中独领风骚也有其客观原因,
首先,日本从60年代中期开始步人现代化已逐步接近欧美国家,这为日本发展现代盾构技术提供了强有力的技术支持。
其次,人口众多、土地贫乏、多岛,不得不开发地下空间。
再次,一些大城市(如东京)的软弱地层条件又给日本隧道专家带来了很多困难,激励着日本隧道专家寻找理想的隧道建造技术,构成了日本隧道施工技术进步的动力。
4. 盾构技术的新发展
20世纪进入80年代后,盾构技术发展的主流大致从以下两个方面延伸:
(1)日本人注重的开发不同几何形状的盾构技术;
(近十多年来日本不仅科技水平在世界上处于领先地位,而且城市的地下空间利用率已经达到相当高的程度,如何在有限的地下空间中建造更多的隧道已经摆到了日本地下工程工作者的议事日程上。此外,地面建筑物的高度拥挤又迫使日本人构想诸如竖井隧道一体化的施工模式,从而使日本人研究出了各种类型的盾构)
(2)欧洲诸国(特别是德国)bined Shields)。
欧洲幅员辽阔,地层条件复杂多变,于是就产生了各种各样的多功能盾构。
三、中国盾构施工技术发展简述
1950年,我国在第一个五年计划期间,。
1957年,。
1963年,上海隧道公司开始系统地开发我国的盾构技术,
1964年,隧道公司开发了网格式盾构;
1966年,用可封闭式网格盾构建造了直径为l0m的上海第一条黄浦江越江隧道(打浦路隧道);
1970—1973年,