在地铁线路穿越河道地段,围岩结构松散、饱水、呈流塑或软塑状态,工程地质条件较差的地段,可以采用盾构机施工。盾构是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置,钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶;钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装一环衬砌,并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆,以防止隧道及地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先修建一竖井,在竖井内安装盾构,盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。
图1盾构机内部构造
我国应用盾构法修建隧道始于20世纪50~60年代的上海。最初是用于修建城市地下排水隧道,采用的是比较老式的盾构机(如网格式、压气式、插板式等),80年代末、90年代初开始采用土压式、泥水式等现代盾构修筑地铁区间隧道。盾构法具有安全、可靠、快速、环保等优点,目前,该方法已经在我国的地铁建设中得到了迅速的发展。我国各城市地铁采用的盾构机大多是土压平衡盾构机型。 图2异形盾构机实物
随着盾构法研究的深入、工程应用的增多,盾构法施工技术以及盾构机修造配套技术也得到了发展提高:上海地铁隧道基本全部采用盾构法修建,除区间单圆盾构外,目前正在使用双圆盾构一次施工两条平行的区间隧道,此外还试验采用了方形断面盾构修建地下通道;采用直径11.2m的泥水盾构建成了大连路越江道路隧道,这也是目前我国最大直径的盾构机。广州地铁采用具有土压平衡、气压平衡和半土压平衡模式的新型复合式盾构机成功应用于既有软土、又有坚硬岩石以及断裂破碎带的复杂地层的地铁区间隧道修筑,大大拓展了盾构法的应用范围。深圳、南京、北京、天津等城市虽然地质、水文条件各不相同,但采用盾构法修建区间隧道均取得了成功。 图3盾构竖井
盾构法的主要优点:除竖井施工外,施工作业均在地下进行,既不影响地面交通,又可减少对附近居民的噪声和振动影响;盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行,施工易于管理,施工人员也比较少,土方量少,穿越河道时不影响航运,施工不受风雨等气候条件的影响。在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道,盾构法有较高的技术经济优越性。 盾构掘进过程中,主要施工阶段分为盾构始发、正常掘进、管片拼装与注浆及盾构到达等工序。 图4盾构始发工艺流程图 图5盾构始发实物图 图6盾构正常掘进流程图 图7盾构正常掘进图 图8管片拼装工艺流程图 图9管片拼装实物图 图10盾构到达工艺流程图 图11盾构到达实物图 盾构法的优点: 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。 盾构法缺点: 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。
|