盾构隧道技术介绍.pdfVIP

第一章 盾构隧道概述 第一节 盾构技术发展概况 1、盾构的历史及发展概况 隧道盾构工法施工起源于欧洲,于1818 年由英国工程师布鲁诺尔(Brunel)发明，用于泰 晤士河底下的隧道工程。此后，在1887 年的南伦敦铁路隧道工程中，兼用了气压施工法的 盾构推进，构筑了盾构工法的基础。本世纪初，盾构法在美国和苏联得到发展，二次世界 大战后，特别是近二十年来，盾沟在欧洲和日本的发展速度很快。经过不断的发展，盾构 技术己日趋完善，也越来超受到各国重视。自六十年代开始，英国首创泥水加压盾构后， 日本在泥水加压盾构方面取得了很大进展，而且又出现了一种更新颖的土压平衡盾沟。在 气压盾构基础上发展起来的局部气压盾构，在美国、日本及西欧各国均取得了成功的施工 经验，但最近几年已被泥水加压盾构及土压平衡盾构等密闭型盾构所取代，原来的敞开型 盾构应用逐渐减少。 以下是密闭型盾构工法的开发情况： 图1-1-1 密闭型盾构工法的开发情况一览图 盾构技术是目前国际上较为广泛采用的地下隧洞全机械化开挖的施工技术。随着一次 掘进机增加盾构支撑、盾尾辅助设备和切削盘技术问题的解决，盾构技术已成为一个比较 完善的施工方法，解决了在软岩、泥土、砂层中施工的技术难题。盾构技术应用于城市地 下隧洞或海底、河底、穿越断层和地下水位较高的地下隧道施工，具有安全、可靠和进度 快、一次推进距离长、对施工场地要求较低、对城市道路交通等环境的影响小等其它方法 不可取代的优点。因此近年来得到较快的发展，特别是在欧洲、美国、日本等发达地区得 到了推广应用。从目前情况来看，日本、德国、法国等国的盾构施工技术及盾构机制造水 平比较先进。目前，世界上最长的英法海底隧道（长37.2km ）承受120m 深的海水压力(12bar 大气压) ，日本东京湾海底隧道（长10km）也是承受高水头(海面下约60m、海底面下约30m)、 高水压(约6 bar 大气压) ，但基本上是在均质硬岩中掘进，采用了许多当今世界上最先进的 技术，所有电气和机械设备均考虑密封和防突然溃入的海水浸蚀。日本的盾构技术通过几 十年的发展、顺应了高水压、长距离、高速施工和劳动环境等方面的挑战，使信息化施工 技术得以进步，并开和改善了机械设备，从而达到了世界顶级的水平。 从我国情况来看，与日本及欧洲等国家相比，我国使用盾构技术的历史较短，施工经 验较少，因此在这一新技术的研究和应用中，有着较大的空间。国内盾构施工技术和盾构 机制造水平最近几年也有了很大的提高，近年来在我国的地铁隧道、排污隧道、越江隧道 的施工中开始了较为广泛的应用。上海、南京、广州等城市已成功地利用盾构技术完成了 多条城市地铁、过江(河)隧道的施工，积累了大量的工程施工经验。如：北京、上海、广 州、深圳、南京等城市地铁建设，上海的穿越黄浦江公路隧道，污水治理工程的排污隧道、 西气东输南京三江口穿越长江隧道、重庆市主城排水过江隧道、广州的地下电力隧道、武 汉长江公路隧道等。而武汉、成都、大连、杭州、沈阳等大中型城市也正历兵秣马，准备 采用盾构技术建设地铁。目前国内正在建设的最大直径的隧道是上中路隧道，盾构直径达 14.87m,而即将开工的上海崇明越江隧道直径将达 15.2 米,将是目前世界最大直径的隧道。 我国的盾构技术正以其高起点飞速发展,其先进性、高质量、高安全性和强环保性为国人所 认同和推广。 2 、盾构工法的多样化 由于密闭型盾构工法的实用化，对于开挖面的稳定和地基沉降等对周边环境的影响变 小了，盾构工法成为对付地下铁道、上下水道、电力通信、道路、地下河渠等大规模的隧 道工程施工条件不利情况下施工的主力军。 此外，当进入到廿世纪八十年代的后半时期，成为对于这些隧道中对应的规模、形状、 线形、自动化、省力化、降低成本等多种需要，开展了工程总承包商和制造商相互之间技 术竞争的动力，主要表现在以下方面： 2.1 、大断面化 在克服开挖面的稳定和物资、机械、材料组合的功效化课题，以Φ14.14m 的横贯东京 湾道路为起点，所进行了大断面铁路、公路、地下河流等大直径隧道施工。 2.2 、大深度化 由于城市中比较浅的地下空间皆为已设置的构筑物云集占据，要新建隧道必须变深， 便成为要施工深度在下 60~70m 的隧道，要提高盾构机和管片的承压性，耐久性，乃是往 大深度、高水压施工的必要具备的条件。 2.3 、长距离化 在过分密集的市中心部分，对