盾构隧道施工技术及工程质量安全控制.doc

PAGE PAGE 33 盾构隧道施工技术及工程质量安全控制 傅德明 目录 盾构法隧道技术发展概述 盾构法隧道基本概念及发展历史 我国盾构法隧道技术的应用和现状 盾构掘进机类型及地层适应性 盾构掘进机的构造及分类 土压盾构及适应地层 泥水盾构及适应地层 复合盾构及适应地层 盾构隧道衬砌结构和管片制作技术 盾构隧道衬砌分类和特点 高精度混凝土管片制作和质量控制 盾构进出洞技术及安全 盾构进出洞口的地基加固方法和质量控制 大直径大深度盾构进出洞风险控制 盾构掘进施工技术及工程质量控制 盾构开挖面稳定和工作参数优化 盾构在复杂地层条件下的施工及技术措施 盾构纠偏和姿态控制 管片拼装和隧道工程质量控制 盾构穿越建筑物及保护技术 盾构掘进施工对地层的影响及沉降控制 盾构隧道施工监测技术 盾构穿越建筑物及保护技术 盾构下穿运营地铁隧道施工及监护 盾构隧道工程事故实例分析 盾构隧道工程技术新发展 上海申通地铁集团有限公司 傅德明 2008-10 盾构法隧道技术发展概述 盾构法隧道基本概念及发展历史 盾构是一个横断面外形与隧道横断面外形相同、尺寸稍大，内藏挖土、排土机具，自身设有保护外壳的暗挖隧道的机械。以盾构为核心的一整套完成的隧道施工方法称为盾构工法，概况如图1所示。 盾构法施工的优点:场地作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小；隧道施工的费用和技术难度基本不受覆土深浅的影响，适宜于建造覆土深的隧道；穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候的影响；穿越地面建筑群和地下管线密集区时，周围可不受施工影响；自动化程度高、劳动强度低、施工速度较快。 图1 盾构工法概念图 盾构工法的设想19世纪初产生于英国， 1818年Brunel观察了小虫腐蚀木船底板成洞的经过，从而得到启示在此基础上提出了盾构工法，取得了专利，并于1823年拟定了穿越伦敦泰晤士河道路隧道的计划。工程于1825年动工 ，隧道长458m，隧道断面为11.4m×6.8m。工程因地层发生了5次涌水事故，致使工程被迫中止。 Brunel 总结了失败的教训对盾构做了7年的改进，后于1834年工程再次开工，又经过7年的经心施工，终于在1841年贯通隧道。 1869年建造横贯泰晤士河上的第二条隧道，首次采用圆形隧道，外径2.18m,长402m 。1887年南伦敦铁道隧道施工中使用了盾构和气压组合工法获得成功。 19世纪末到20世纪中叶盾构工法相继传入美国、法国、德国、日本、苏联等国，并得以不同程度的发展。 20世纪60~80年代盾构隧道技术继续发展完善 。1960年英国伦敦开始使用滚筒式挖掘机； 1964年日本埼玉隧道中最先使用泥水盾构；1969年日本在东京首次实施泥水加压盾构施工；1972年日本开发土压盾构成功；1975年日本推出泥土加压盾构；1978年日本开发高浓度泥水盾构；1981年日本开发气泡盾构；1982年日本开发ECL工法成功；1988年日本开发泥水式双圆盾构工法成功。 1990年~2003年 ，英法两国共同建造的英吉利海峡隧道（长48km）采用φ8.8m的土压盾构工法于1993年竣工；日本东京湾隧道（长9．2km)采用8台φ14.14m泥水盾构于1996年竣工；丹麦斯多贝尔特海峡隧道（长7.9km）采用φ8.5m土压盾构工法于1996年竣工；德国易北河第4条隧道采用复合盾构（φ14.2m）于2003年竣工；荷兰格累恩哈特隧道（φ14.87m、泥水式）于 从断面形状方面讲出现了矩形、马蹄形、椭圆形、多圆形等多种异圆断面盾构；从功能上讲出现了球体盾构、母子盾构、扩径盾构、变径盾构、分岔盾构、途中更换刀具盾构、障碍物直接切除盾构等特种盾构；从盾构机的掘削方式上看出现了摇动、摆动掘削方式的盾构，打破了以往的传统的旋转掘削方式。 施工设备出现了管片供给、运送、组装自动化装置；盾构机掘进中的方向、姿态自动控制系统；施工信息化、自动化的管理系统及施工故障自诊断系统。 我国隧道掘进机技术的发展历史和现状 50年代，东北阜新煤矿首次采用直径2.6m手掘式盾构施工巷道。1957年，北京市政工程局采用2台直径2.0m和2.6m手掘式盾构进行城市下水道施工。 1963年，上海结合软土地层对盾构掘进机、预制钢混凝土衬砌、隧道掘进施工参数，隧道接缝防水进行了系统的试验研究。研制了1台直径4.2m的手掘式盾构进行浅埋和深埋隧道掘进试验，隧道掘进长度68m。 1966年，上海打浦路越江道路隧道工程1322m主隧道采用由上海隧道工程设地院设计、江南造船厂制造的我国第一台直径10.