盾構(gòu)機(jī)的種類、構(gòu)造、選型及管片拼裝技術(shù)

1、1盾構(gòu)機(jī)的種類、構(gòu)造、選型及管片拼裝技術(shù)1. 盾構(gòu)機(jī)的種類 盾構(gòu)機(jī)是盾構(gòu)法施工的主要施工機(jī)械，按開(kāi)挖面與作業(yè)室之間的隔墻構(gòu)造可分為全開(kāi)敞式、半開(kāi)敞式及密封式三種。種類劃分如下所示： 盾構(gòu)機(jī)的種類和構(gòu)造全開(kāi)敞式 全開(kāi)敞式盾構(gòu)機(jī)是指沒(méi)有隔墻、開(kāi)挖面敞露狀態(tài)的盾構(gòu)機(jī)。根據(jù)開(kāi)挖方式的不同，又分為手掘式、半機(jī)械化式及機(jī)械式三種。這種盾構(gòu)機(jī)適用于開(kāi)挖面自穩(wěn)性好的圍巖。在遇到開(kāi)挖面不能自穩(wěn)的地層時(shí)，則需進(jìn)行地層超前加固等輔助施工方法，以防止開(kāi)挖面坍塌。 國(guó)內(nèi)外根據(jù)各種使用條件的不同，使用的盾構(gòu)也不同，特別是面板及刀具的形式多種多樣。目前，應(yīng)用最廣的是泥水盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)。手掘式盾構(gòu) 半機(jī)械式盾構(gòu) 網(wǎng)格式盾

2、構(gòu) 土壓平衡式盾構(gòu) 土壓平衡式盾構(gòu)又稱削土密封式或泥土加壓式盾構(gòu)。它的前端有一個(gè)全斷面切削刀盤(pán)，在它后面有一個(gè)貯留切削土體的密封艙，在其中心處或下方裝有長(zhǎng)筒形的螺旋輸送機(jī)，在密封艙和螺旋輸送機(jī)，以及在盾殼四周裝設(shè)的土壓傳感裝置，根據(jù)需要還可裝設(shè)改善切削土體流動(dòng)性的塑流化材料的注入設(shè)備。 泥水加壓式盾構(gòu) 泥水加壓式盾構(gòu)的總體構(gòu)造與土壓平衡式盾構(gòu)相似，僅支護(hù)開(kāi)挖面方法和排碴方式有所不同。在泥水加壓式盾構(gòu)的密封艙內(nèi)充滿特殊配制的壓力泥漿，刀盤(pán)(花板型)浸沒(méi)在泥漿中工作。對(duì)開(kāi)挖面支護(hù)，通常是由泥漿壓力和刀盤(pán)面板共同承擔(dān)，前者主要是在掘進(jìn)中起支護(hù)作用，后者主要是在停止掘進(jìn)時(shí)起支護(hù)作用。 泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)

3、機(jī)與工法a直接控制型(日本型) 直接控制型(日本型)泥水加壓式盾構(gòu)的泥漿壓力控制由一套自動(dòng)控制泥漿平衡的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)圖。P1為供泥泵，從泥漿處理廠的泥水調(diào)整槽將泥漿壓人盾構(gòu)密封艙，供入泥漿比重在1.051.25之間，在密封艙內(nèi)與開(kāi)挖碴土混合后的重泥漿由排泥泵P2、P3、P4排至泥漿處理廠，排出泥漿比重在1.11.4之間。密封艙的泥漿壓力是通過(guò)調(diào)節(jié)供漿泵P1的轉(zhuǎn)速或節(jié)流閥的開(kāi)口比值來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。 泥水室直接控制型泥水加壓盾構(gòu)泥漿自動(dòng)控制輸送系統(tǒng)大刀盤(pán)清水槽泥漿調(diào)整槽密度計(jì)流量計(jì)供漿管排漿管伸縮管Vp2p3p4p1b間接控制型(德國(guó)型) 間接控制型(德國(guó)型)泥水加壓式盾構(gòu)的泥漿壓力控制由空氣和泥

4、水雙重系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)圖。 空氣管半隔板 間接控制型泥水加壓盾構(gòu)泥漿壓力控制系統(tǒng)混合盾構(gòu)(Mixshield) 混合盾構(gòu)是在歐洲發(fā)展起來(lái)的一種新型盾構(gòu)。這種盾構(gòu)本機(jī)可以構(gòu)成一臺(tái)泥水加壓式盾構(gòu)、氣壓式盾構(gòu)或土壓平衡式盾構(gòu)，當(dāng)?shù)貙訔l件變化時(shí)，盾構(gòu)的機(jī)形可以隨地層變化而相應(yīng)改變調(diào)整。 多圓盾構(gòu)(MultiCircularFaceShield) 多圓盾構(gòu)是日本開(kāi)發(fā)的新型盾構(gòu)，其中的雙圓盾構(gòu)可以用來(lái)修建區(qū)間隧道，一次開(kāi)挖完成雙線區(qū)間隧道，可以比兩個(gè)單獨(dú)的圓形隧道降低工程成本工10%，減少開(kāi)挖面積15%。三圓盾構(gòu)既可用來(lái)修建地鐵車(chē)站隧道，拆下中間盾構(gòu)后又成為兩個(gè)單獨(dú)盾構(gòu)，可以修建區(qū)間隧道。 多圓盾構(gòu)(Mult

5、iCircularFaceShield) 多圓盾構(gòu)是近年日本開(kāi)發(fā)的新型盾構(gòu)，其中的雙圓盾構(gòu)可以用來(lái)修建區(qū)間隧道，一次開(kāi)挖完成雙線區(qū)間隧道，可以比兩個(gè)單獨(dú)的圓形隧道降低工程成本工10%，減少開(kāi)挖面積15%。三圓盾構(gòu)既可用來(lái)修建地鐵車(chē)站隧道，拆下中間盾構(gòu)后又成為兩個(gè)單獨(dú)盾構(gòu)，可以修建區(qū)間隧道。 盾構(gòu)選型的基本原則開(kāi)挖面穩(wěn)定地層的適應(yīng)性地下水處理沉降施工適宜性安全性輔助工法環(huán)境及公害 盾構(gòu)類型與滲透性的關(guān)系盾構(gòu)機(jī)的分類及選型盾構(gòu)工序始發(fā)掘進(jìn)注漿管片拼裝盾構(gòu)達(dá)到掉頭/拆卸 管片分類管片寬度為1.2m，厚度為350mm；隧道拼裝形式一般分為以下兩種：1、通縫拼裝；2、錯(cuò)縫拼裝；管片類型：鋼管片鋼筋混凝土

6、管片 管片成環(huán)后防水橡膠膨脹止水帶的制作止水帶制作包角粘子同步注漿的作用同步注漿可以對(duì)管片的環(huán)與環(huán)之間的高差進(jìn)行有效的控制，以免管片推出盾尾后管片下沉或上浮量過(guò)大，引起管片碎裂。如圖所示管片拼裝形式一般分為兩種：1、為通縫拼裝；2、錯(cuò)縫拼裝；通縫拼裝隧道錯(cuò)縫拼裝隧道管片拼裝的特點(diǎn)通縫拼裝：各環(huán)管片的縱縫對(duì)齊的拼裝方法，這種拼裝方法在拼裝時(shí)定位容易，縱向螺栓容易穿進(jìn)，拼裝施工應(yīng)力小，但容易產(chǎn)生環(huán)面不平，并有較大累計(jì)誤差，導(dǎo)致環(huán)向螺栓很難穿進(jìn)，環(huán)縫壓密量不夠。錯(cuò)縫拼裝：錯(cuò)縫拼裝即前后環(huán)管片的縱縫錯(cuò)開(kāi)拼裝，一般錯(cuò)開(kāi)1/21/3塊管片弧長(zhǎng)，用此法建造的隧道整體性好，拼裝施工應(yīng)力大，縱向穿螺栓困難，縱縫

7、壓密差。但環(huán)面較平正，穿環(huán)向螺栓比較容易。成環(huán)管片管片拼裝成環(huán)一共由6塊管片組成：1塊落底塊D塊、2塊標(biāo)準(zhǔn)塊B1、B2塊、2塊鄰接塊L1、L2塊、1塊封頂塊F塊。如右圖所示紅色為外徑；藍(lán)色為內(nèi)徑；管片拼裝順序管片拼裝順序一般為：先下后上的拼裝順序；第一步：拼裝落底塊D塊；第二步：拼裝標(biāo)準(zhǔn)塊B1、B2，左右交叉；第三步：拼裝鄰接塊L1、L2左右交叉；第四步：拼裝封頂塊F，縱向插入；成環(huán)后管片位置拼裝落底塊拼裝鄰接塊拼裝標(biāo)準(zhǔn)塊拼裝封頂塊管片拼裝順序示意圖第一步第二步第四步第三步KBBA管 片AAA管片的組裝順序K管片(封頂塊)的嵌入半徑方向插入型BKKBBB封頂塊F塊的拼裝拼裝封頂塊F塊，為縱向插

8、入式；在其左右兩側(cè)涂刷潤(rùn)滑劑，使在插入時(shí)不會(huì)過(guò)緊，使止水帶向外逃出，影響下一環(huán)管片的拼裝；止水帶外逃直接影響下一環(huán)管片在拼裝時(shí)管片鄰接塊L1、L2兩角部容易碎裂，并引起管片滲漏水；管片成環(huán)后技術(shù)名詞解釋 管片端頭每塊管片的二個(gè)縱向端面； 張角兩塊管片端面接頭縫在徑向向外張開(kāi)稱外張角，反之稱內(nèi)張角； 喇叭兩塊管片端面接頭縫在縱向向推進(jìn)方向張開(kāi)叫前喇叭，反之稱后喇叭； 踏步前后兩環(huán)管片內(nèi)弧面的不平整度； 縱向螺栓環(huán)與環(huán)之間的連接螺栓； 環(huán)向螺栓同一環(huán)管片塊與塊之間的連接螺栓； 端肋管片中每塊管片兩端頭的肋板； 環(huán)肋管片環(huán)向的肋板； 縱肋管片在縱向的加勁肋； 橢圓度圓環(huán)垂直、水平兩直徑之差值； 超前

9、指圓環(huán)環(huán)面與推進(jìn)設(shè)計(jì)軸線垂直度的誤差，有上、下超前和左、右超前之分。管片環(huán)面的狀態(tài)主要有以下幾種： 下超前（右超前）向下踏步 (右)上超前（左超前）向上踏步 (左)縱向錯(cuò)縫環(huán)向錯(cuò)縫縱、環(huán)向錯(cuò)縫環(huán)面不平或縱縫前后喇叭前喇叭后喇叭推進(jìn)方向千斤頂封頂塊前突管片環(huán)面錯(cuò)位糾偏對(duì)于管片十字縫錯(cuò)位，將采用楔子對(duì)其進(jìn)行環(huán)面糾偏；楔子的厚度一般為3mm、2mm、1mm；十字縫錯(cuò)縫楔子粘貼判別方法（1）濕跡對(duì)于濕跡現(xiàn)象，水分蒸發(fā)速度快于滲入量，用干手觸摸有潮濕感，但無(wú)水分浸潤(rùn)感覺(jué)，在隧道內(nèi)常規(guī)通風(fēng)條件下，潮濕現(xiàn)象可能會(huì)消失。管片腰部以上區(qū)域無(wú)法用手觸摸，僅能依靠目測(cè)判斷。（2）滲水滲水現(xiàn)象在加強(qiáng)人工通風(fēng)的條件下也

10、不會(huì)消失，用干手觸摸，明顯沾有水分，如用廢報(bào)紙貼于滲水處，廢紙將會(huì)被浸濕變色，對(duì)于腰部以上區(qū)域，可通過(guò)燈光照射，有無(wú)反光，輔助判斷是否為滲水。某些情況下，病害可能介于濕跡與滲水之間，較難區(qū)別，此時(shí)應(yīng)多種檢查方法并用，只要一種檢查結(jié)果為滲水，則應(yīng)按不利原則考慮歸為滲水病害。（3）滴漏滴水現(xiàn)象與其他滲漏水病害較容易區(qū)分，但由于滴漏速度有快慢，當(dāng)檢查速度較快時(shí)，容易漏檢。在檢查過(guò)程中，可注意道床表面是否有水跡或小量積水，如存在，極有可能是隧道頂部滴漏的結(jié)果。（4）漏泥砂漏泥現(xiàn)象較易判斷，通常漏泥時(shí)，滲水量相對(duì)較大，且?jiàn)A帶新鮮泥沙，導(dǎo)致滲出物渾濁橢圓度允拼裝許偏差值（mm）（驗(yàn)收）地鐵隧道5D（0.6

11、D）公路隧道6D（0.8D）檢查頻率4點(diǎn)/環(huán)（10環(huán)）錯(cuò)臺(tái)：成型隧道相鄰管片接縫處的高差相鄰管片的徑向錯(cuò)臺(tái)（mm）地鐵隧道5（10）公路隧道6（12）檢查頻率4點(diǎn)/環(huán)相鄰環(huán)面環(huán)面錯(cuò)臺(tái)（mm）地鐵隧道6（15）公路隧道7（17）檢查頻率1點(diǎn)/環(huán)凈空與橢圓度隧道凈空：是指隧道內(nèi)輪廓線所包圍的空間，包括隧道建筑限界、通風(fēng)及其它功能所需的斷面積。 限界 “限界”是一種規(guī)定的輪廓線，這種輪廓線以內(nèi)的空間是保證地鐵列車(chē)安全運(yùn)行所必需的。 地下鐵道的限界分為車(chē)輛限界、設(shè)備限界、建筑限界和受電弓或受流器限界。它們是根據(jù)車(chē)輛外輪廓尺寸及技術(shù)參數(shù)、軌道特性、各種誤差及變形，并考慮列車(chē)在運(yùn)動(dòng)中的狀態(tài)等因素，經(jīng)科學(xué)地

12、分析計(jì)算確定。 限界基本內(nèi)容 限界的坐標(biāo)系XOXYY車(chē)輛限界 車(chē)輛限界是指車(chē)輛最外輪廓線的限界尺寸，應(yīng)根據(jù)車(chē)輛的輪廓尺寸和技術(shù)參數(shù)，并考慮其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)情況下所能達(dá)到的橫向和豎向偏移量，按可能產(chǎn)生的最不利情況進(jìn)行組合確定。 二、限界基本內(nèi)容 車(chē)輛輪廓線(1)車(chē)輛輪廓線的含義(2)車(chē)體外輪廓尺寸 我國(guó)地鐵車(chē)輛采用標(biāo)準(zhǔn)車(chē)型和寬體車(chē)型兩種。將其分為A型及B型，各型車(chē)輛基本參數(shù)。 標(biāo)準(zhǔn)車(chē)型 寬體車(chē)型車(chē)長(zhǎng) 19000mm 22100mm 寬 2800mm 3000mm高 3800mm 3800mm 限界基本內(nèi)容 設(shè)備限界 設(shè)備限界是指線路上各種設(shè)備不得侵入的輪廓線。是在車(chē)輛限界的基礎(chǔ)上再計(jì)入軌道出現(xiàn)最大允

13、許誤差時(shí)，引起車(chē)輛的偏移和傾斜等附加偏移量，以及在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)中難于預(yù)計(jì)的因素在內(nèi)的安全預(yù)留量。 二、限界基本內(nèi)容 車(chē)輛輪廓線車(chē)輛限界設(shè)備限界節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)1局部放大圖建筑限界 (1)建筑限界的含義建筑限界是行車(chē)隧道和高架橋等結(jié)構(gòu)物的最小橫斷面有效內(nèi)輪廓線。在建筑限界以內(nèi)、設(shè)備限界以外的空間，應(yīng)能滿足固定設(shè)備和管線安裝的需要，還需考慮其他誤差、測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)變形等。(2)盾構(gòu)施工的圓形隧道和礦山法施工的馬蹄形以及拱形隧道，在列車(chē)頂部控制點(diǎn)范圍內(nèi)，建筑限界以內(nèi)，設(shè)備限界以外即建筑限界與設(shè)備限界之間的空間，宜不小于150mm，以滿足電纜管線橫穿的需要。 (3)圓形隧道建筑限界 (盾構(gòu)法施工) 。如

14、線路最小平面曲線半徑R=300m，圓形隧道建筑限界的直徑宜為= 5200mm。8504350=5。200(4)馬蹄形隧道建筑限界(暗挖法施工)。馬蹄形隧道內(nèi)部?jī)艨粘叽纾瑧?yīng)考慮施工誤差才能滿足建筑限界的要求，一般在建筑限界的兩側(cè)及頂部各增加100m。O2O1O5O3O4O4O3限界考慮參數(shù)斷面類型。車(chē)輛規(guī)格參數(shù)。（長(zhǎng)、寬、高、轉(zhuǎn)向架）最高運(yùn)行速。軌道曲率、鋼軌類型。風(fēng)荷載等橢圓度橢圓度是指圓形隧道管片襯砌拼裝成環(huán)后最大與最小直徑的差值。橢圓度的計(jì)算方法如下：T=2*(a-b)/dT隧道橢圓度。a隧道的長(zhǎng)半軸。b隧道的短半軸。d隧道的外徑。1.在隧道管片邊緣處吊多條垂線，通過(guò)兩側(cè)拉皮尺的方法，找出垂直于各垂線的測(cè)線，通過(guò)不停的移動(dòng)嘗試，找出最長(zhǎng)的測(cè)線A,B，即最長(zhǎng)軸2a。2.找到隧道長(zhǎng)軸后，取2a的中心點(diǎn)O，移動(dòng)隧道中間的吊錘，讓吊錘剛好通過(guò)中心點(diǎn)O,測(cè)量該測(cè)線的長(zhǎng)度得到短軸b，然后按公式計(jì)。 其弊端在于：默認(rèn)了短半軸與吊