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盾构法分类

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盾构分类

    盾构的形式比较多,其分类方法也较多。以人工、机械等挖掘方式可分为手掘式盾构和机械化盾构。以工作面的挡土形式可分为敞开式和密闭式盾构。盾构按其构造和开挖方法可分为手掘式和机械式。

一、手掘式盾构

手掘式盾构多用于地质条件较好的小型隧道开挖,其构造简单,配套设备较少,如图所示??筛莨ぷ髅娴牡刂侍跫蛉砍?,或正面支撑开挖,随挖随掘。其特点是:

1.开挖面是开放性的,施工人员随时可以观察到地层的变化情况;

2.遇到各种地下障碍物时,比较容易排除处理;

3.容易做到需要方向的超挖,对盾构纠偏有利,也便于隧道曲线段施工;

4.设备简单,造价低。手掘式盾构的缺点是施工人员劳动强度大,施工速度慢,用于含水不稳定地层中容易产生流砂和涌土现象,施工安全性差。

二、挤压式盾构

挤压式盾构可分为全挤压式盾构和半挤压式盾构。前者是将工作面用胸板封闭,将土层挡在胸板外面,避免水土的涌入,并省去出土工序。后者则在封闭胸板上局部开孔,当盾构推进时,土体从孔中挤入盾构,装车外运,如图所示为挤压式盾构的示意图。挤压式盾构靠强大的推力将前方土层挤入盾构四周外侧而向前推进,适用于松软可塑的粘性土层。该方法对地层的扰动较大,应尽量避开在地面建筑物下施工。网格式盾构是一种介于半挤压式和手掘式之间的盾构形式。它的前部不是胸板,而是钢制的开口网格。当盾构向前推进时,土被网格切成条块进入盾构后运出;当盾构停止推进时,网格起到挡土的作用,可有效地防止开挖面的坍塌。

三、机械化盾构

有半机械化和全机械化之分。半机械化盾构由挖土机械代替人工开挖。根据土质情况,掘土机械可以是反铲挖土机,螺旋切削机或软岩掘进机。因造价相对全机械化盾构较低,又可以减轻劳动强度,效率较高,因此在地下工程中用的较多。全机械化盾构于切口环部位装有与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘,不、配以运土机械设备,可使土方从开挖到装车全部实现机械化作业。全机械化盾构分为开胸式、机械切削盾构和闭胸式机械化盾构。世界各国在闭胸式机械化盾构施工技术方面发展的较快。目前闭胸式机械化盾构又可分为以下3种。

⑴局部气压盾构

在开胸式盾构的切口环和支撑环之间装有隔板, 使切口环部分形成密封舱。 舱内通入压缩空气,以平衡开挖面的土压力,维持其稳定。局部气压盾构是相对于盾构隧道内全部通入压缩空气的施工方法而言,它可以避免工作人员在压气下工作的弊病。但局部气压盾构至今还存在下列技术问题:

5.因密封舱部分的体积小,故压缩空气的容量小,若透气系数大的地层难以保持开挖面气压的稳定。

6.盾尾密封装置还做不到完全阻止舱内压缩空气的泄漏。

7.管片之间接缝存在压缩空气泄漏的问题,有时管片外部泥水被一起带入隧道,增加了施工难度。图为局部气压盾构示意图,因此该方法一直未被广泛应用。

1.气压内出土运输系统 ;2.胶带输送机 ;3.排土抓斗;4.出土斗 ;5.运土车;6.运送管片单轨;7.管片;8.衬砌拼装器;9.伸缩接头

⑵泥水加压盾构

 

在盾构密封隔舱内注入泥水,由泥水压力抵抗正面土压力,用全断面机械化切削及管道输送泥水出土方式,完成盾构并开挖掘进的全过程。图为泥水加压盾构示意图,泥水加压盾构实现了管道连续出土,又防止开挖面的坍塌,大大改善了盾尾泄漏。因此,泥水加压盾构发展较快,广泛应用于各种用途的隧道工程中。

1.钻头;2.隔板;3.压力控制阀;4.集矸槽;5.斜槽;6.搅动器;7.盾尾密封;8.水泥浆;9.摩努型泵;10.矸石泵;11.伸缩管;12.紧急支管

⑶土压平衡盾构

 

又称削土密闭式或泥土加压式盾构,是在局部气压盾构及泥水加压盾构基础上发展起来的一种适用于含水饱和软弱地层中施工的新型盾构。如图所示。土压平衡盾构的头装有断面切削刀盘,在切口环与支撑环之间设有密封隔板,使切口部分形成浆化泥土密封舱。用流动性和不透水性的“作浆材料”压注于切削下的土中使之成为可流动又不透水的浆化泥土,使其充满开挖面密封舱及相连的长筒型螺旋输送机。盾构切削速度控制螺旋输送机的转速,保证密封舱内始终充满泥土,而又不过于饱满。土压平衡盾构避免了局部气压盾构的主要缺点, 又省略了泥水盾构中的处理设备,是正在发展的最有前途的地下工程施工设备之一。

 

1.浆化泥土 ;2.测定浆化泥土的压力计 ;3.浆化泥土密封舱 ;4.使刀盘旋转的液压马达;5.土层;6.管片;7.衬砌拼装器;8.搅拌叶片;9.作浆材料注入孔阀门;10.螺旋输送机;11.刀盘支架上装刀具

 

(4)微型盾构

微型盾构是指直径在2.0m以下的小直径盾构。自1970年以来,由于上下水道、电缆隧道等小直径隧道工程的不断增加,促使微型盾构迅速发展。尤其在大城市中地下管线密集、开槽埋管又无法施工时,采用微型盾构按挖法更加显示其优越性。微型盾构基本原理与普通盾构相同但并非单纯地将普通盾构按比例缩小,而是有其自身的许多特点。例如:覆盖层较薄,一般不到2.0m衬砌结构受集中荷载影响;施工在繁忙的城市道路下方,工作井尽量少占地,应减少噪音等。

四、城市地铁的盾构法施工具有以下优点:

1.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产生的噪声和振动;

2.盾构的推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行,施工易于管理,施工人员也较少;

3.隧道的施工费用不受覆土量多少的影响,适宜于建造覆土较深的隧道;

4.施工不受天气变化(如风雨等气候)条件的影响;

5.当隧道穿过河底或其它建筑物时,不影响施工;

6.只要设法使盾构的开挖面稳定,则隧道越深,地基越差,土中影响施工的埋设物越多,与明瓦发相比在经济上、施工进度上越有利。但盾构法施工中也存在以下问题。

7.当隧道曲线半径过小时,施工难度较大;

8.在陆地建造隧道时,如果隧道覆土太浅,则盾构施工困难很大,而在水下施工时,如覆土太浅则盾构法施工也不够安全;

9.盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定地层时,对劳动?;ひ蠼细?,施工条件差;

10.盾构在地层中沿着设计轴线推进时,隧道上方一定范围内的地表沉降尚难完全预防,特别在饱和含水松软的土层中,要采取严密的技术措施才能将沉降控制在很小的限度内;

11.在饱和含水层中,盾构法施工所采用的拼装衬砌,对达到整体结构防水的技术要求较高。

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