盾構(gòu)推進(jìn)工作

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一、 盾構(gòu)開挖方法

1.敞開式開挖

手掘式及半機(jī)械式盾構(gòu)均為敞開式開挖。這種方式適用于地質(zhì)條件好，開挖面在掘進(jìn)中能維持穩(wěn)定或在有輔助措施時(shí)能維持穩(wěn)定的情況。其開挖程序一般是從頂部開始逐層向下挖掘。若土質(zhì)較差，還可以借助支撐千斤頂加撐板對開挖面進(jìn)行臨時(shí)支撐。根據(jù)其切口長度，每環(huán)可分幾次開挖和推進(jìn)。

2.網(wǎng)格式開挖

網(wǎng)格式開挖由網(wǎng)格梁與隔板將開挖面分成許多格子。開挖面的支撐作用時(shí)由土的粘聚力和網(wǎng)格厚度范圍內(nèi)的阻力產(chǎn)生的。當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，克服這項(xiàng)阻力，土體就從格子里呈條狀擠出來。要根據(jù)土的性質(zhì)，調(diào)節(jié)網(wǎng)格的開挖面積。采用網(wǎng)格式開挖時(shí)，在所有千斤頂縮回之后，會產(chǎn)生較大的盾構(gòu)后退現(xiàn)象，導(dǎo)致地表沉降，因此施工時(shí)要防止盾構(gòu)后退。

3.擠壓式開挖

全擠壓式和局部擠壓式開挖，由于不出土或只部分出土，對土層有較大的擾動，在考慮施工軸線時(shí)，應(yīng)盡量避開地面建筑物。局部擠壓施工時(shí)，要嚴(yán)格控制出土量，以減少和控制地表變形。全擠壓施工時(shí)，盾構(gòu)把四周一定范圍內(nèi)的土體擠壓密，由于只有上部有自由面，所以大部分土體被擠向地表，部分則擠向盾尾及盾構(gòu)下部，建筑空隙自然得到充填。

4.機(jī)械切削開挖

使用機(jī)械式盾構(gòu)進(jìn)行開挖，它適用于各類土層，尤其適用于極易坍塌的砂性土層的長隧道，可連續(xù)掘進(jìn)挖土。由旋轉(zhuǎn)刀盤切削產(chǎn)生的渣土經(jīng)過刀盤上的預(yù)留槽口進(jìn)入土艙，提升和流入漏斗后，在通過傳送帶運(yùn)人出土車。目前采用的泥水加壓盾構(gòu)、土壓平衡盾構(gòu)是這種開挖方式的典型例子。

二、 施工管理

1.土壓平衡式盾構(gòu)

土壓平衡式盾構(gòu)的施工管理是通過排土機(jī)構(gòu)的機(jī)械控制方式進(jìn)行，這種排土機(jī)構(gòu)可以調(diào)整排土量，使之與挖土量保持平衡，以避免地面沉降或?qū)Ω浇鼧?gòu)筑物造成影響。

2.加泥式或加泥漿式盾構(gòu)

加泥或加泥漿式盾構(gòu)為了確保開挖面的穩(wěn)定，在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)進(jìn)行排土量管理和土壓管理。排土量管理以使掘進(jìn)量和排土量之間取得平衡為目的；土壓管理以通過土壓計(jì)測出密封艙內(nèi)的泥土壓力來保持土壓力平衡為目的。

3.加水式盾構(gòu)

加水式盾構(gòu)施工法的開挖面穩(wěn)定管理有兩種方式：一是不間斷地掌握盾構(gòu)掘進(jìn)中的掘土量和排土量之間的關(guān)系，從而將密封艙內(nèi)的切削土的積存量保持在最佳狀態(tài)的排土率管理；二是保證同地下水壓力取得平衡的附加水壓力管理。

4.泥水加壓平衡式盾構(gòu)

泥水加壓式盾構(gòu)一面要保持泥水壓力來平衡作用于開挖面的外部壓力，一面又要向前推進(jìn)，所以要對開挖面泥水壓力、密封艙內(nèi)的土壓力，以及同掘土量平衡的出土量等進(jìn)行必要的檢測和管理。

三、 盾構(gòu)操縱與糾偏

1.盾構(gòu)的操縱與偏向

盾構(gòu)操縱，主要是使盾構(gòu)運(yùn)動軌跡始終在設(shè)計(jì)軸線容許偏差值范圍內(nèi)，達(dá)到隧道襯砌拼裝在理想的位置上的目的。

盾構(gòu)在地層中推進(jìn)時(shí)，導(dǎo)致偏向的因素很多，主要有：

a.地質(zhì)條件的因素

由于地層土質(zhì)不均勻，以及地層有卵石或其它障礙物，造成正面及四周的阻力不一致。

b.機(jī)械設(shè)備的因素

各千斤頂工作不同步，由于加工精度誤差造成伸出阻力不一致，盾構(gòu)外殼形狀誤差、設(shè)備在盾構(gòu)內(nèi)安置偏重于某一側(cè)，千斤頂安裝后軸線不平行。

c.施工操作的因素

部分千斤頂使用頻率過高，導(dǎo)致襯砌環(huán)縫的防水材料壓密量不一致，累積后使推進(jìn)后座面不正，擠壓式盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)有明顯上浮；盾構(gòu)下部土體如有過量流失，引起盾構(gòu)下沉。

2.盾構(gòu)的糾偏

a.千斤頂編組的調(diào)整

通過調(diào)整千斤頂?shù)木幗M，使其千斤頂合力位置與外力合力位置組成一個(gè)有利于糾偏的力偶，從而調(diào)整高程位置及平面位置。

b.盾構(gòu)縱坡的控制

通過變坡法或穩(wěn)坡法控制縱坡來調(diào)整盾構(gòu)高程，以及盾構(gòu)與已成管片端面間的間隙。

c.開挖面阻力的調(diào)整

當(dāng)利用千斤頂編組無法達(dá)到糾偏目的時(shí)，可采用調(diào)整開挖面阻力，也就是人為地改變阻力的合力位置，從而得到一個(gè)理想的糾偏力偶，來達(dá)到控制盾構(gòu)軸線的目的。

d.盾構(gòu)自傳的控制

當(dāng)盾構(gòu)有少量自轉(zhuǎn)時(shí)，可用盾構(gòu)內(nèi)的舉重臂、轉(zhuǎn)盤等大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備的使用地方來糾正；當(dāng)自轉(zhuǎn)量較大時(shí)，采用壓重的方法，使其形成一個(gè)糾旋轉(zhuǎn)力偶。

四、 襯砌壁后壓漿

為防止地表沉降，必須將盾尾和襯砌之間的建筑空隙及時(shí)壓漿充填，壓漿還可以改善隧道襯砌的受力狀態(tài)，增強(qiáng)襯砌的防水效能，有利于盾構(gòu)推進(jìn)糾偏，因此是盾構(gòu)施工的關(guān)鍵工序。

1.壓漿方法

a.二次壓注

當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)一環(huán)后，立即用風(fēng)動壓注機(jī)通過襯砌管片的壓注孔，向襯砌壁后的建筑空隙注入豆粒砂，防止地層的坍塌。繼續(xù)推進(jìn)5～8環(huán)后，再用壓漿泵將水泥類漿體灌入砂間空隙，使之固結(jié)。二次壓注法施工繁瑣，壓注豆粒砂不易保證密實(shí)，尤其是拱頂部分，此外灌注水泥漿時(shí)也難填滿。地表沉降略大，后期常需進(jìn)行補(bǔ)充壓漿，但對保護(hù)盾尾密封裝置有利。

b.一次壓注

若地層條件較差，盾尾空隙一出現(xiàn)就會發(fā)生坍塌時(shí)，則希望盾尾空隙內(nèi)始終保持一定的壓力。在這種情況下尾宜采取一次壓注法，即隨著盾尾空隙的出現(xiàn)，立即壓注水泥砂漿，并保持一定壓力。一旦出現(xiàn)壓漿故障，盾構(gòu)也要暫停推進(jìn)。這種工藝對盾尾密封裝置要求較高，容易產(chǎn)生盾尾漏漿，須準(zhǔn)備采取有效的堵漏措施。

2.壓漿材料

壓漿的常用材料拌制成漿體要滿足下列要求：
a.和易性要好
b.凝結(jié)時(shí)間要合適
c.要有一定的強(qiáng)度
d.收縮率要小
e.具有一定的抗?jié)B能力

目前通常采用無水泥的壓漿材料，它是以石灰、膨潤土、磨細(xì)粉煤灰和砂配置而成。

3.壓漿設(shè)備

隧道內(nèi)的壓漿設(shè)備由壓漿泵、軟管、連接管片壓漿孔的旋塞注漿嘴、管路接頭、閥門等組成。目前施工壓漿泵一般采用活塞式壓漿泵或自吸式壓漿泵。