地铁盾构法施工监理的理论与实践.doc

地铁盾构法施工监理的理论与实践
地铁盾构施工监理的理论与实践
作者田世文王晓刚
摘要本文通过对地铁盾构施工的发展和各施工阶段的施工工艺介绍,以及结合北京地铁8
号线实际施工监理情况,提出质量、安全控制要点共勉,以不断提高盾构施工监理的技术水平。
关键词盾构施工工艺质量安全监理控制
一、盾构法的概念
目前,北京市在建地铁线路共有13条,在建项目总里程达到300公里,项目总投资将高达2000亿元。到2015年将建成并运营18条线路,形成“三环、四横、五纵、七放射”总长 561公里的城市轨道交通网络。北京轨道交通建设正处于又好又快建设基本网络的快速发展时期。地铁施工工法种类繁多,其中以明挖、盖挖、暗挖、盾构施工为主,区间施工多采用盾构法。盾构法以其安全、快速的优点被广泛应用。
盾构法是以盾构机为隧道掘进设备,以盾构机的盾壳作为支护,用前端刀盘切削土体,由千斤顶顶推盾构机前进,以开挖面上拼装预制管片作为衬砌,从而形成隧道的施工方法。盾构机的类型有多种,根据工程的地质特点,目前北京地铁区间隧道建设以土压平衡式盾构应用最为广泛。
二、盾构法的历史与发展
采用盾构法修建隧道已有180多年的历史。最早进行研究的是法国工程师布律内尔,他由观察船蛆在船的木头中钻洞,并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发,在1818年开始研究盾构法施工,并于1825年在英国伦敦泰晤士河下,用一个矩形盾构建造世界上第一条水底隧道(、)。在修建过程中遇到很大的困难,两次被河水淹没,直至1835年,使用了改良后的盾构,才于1843年完工。其后巴洛于1865年在泰晤士河底,。1847年在英国伦敦地下铁道城南线施工中,英国人格雷特黑德第一次在粘土层和含水砂层中采用气压盾构法施工,并第一次在衬砌背后压浆来填补盾尾和衬砌之间的空隙,创造了比较完整的气压盾构法施工工艺,为现代化盾构法施工奠定了基础,促进了盾构法施工的发展。 20世纪30~40年代,仅美国纽约就采用气压盾构法成功地建造了19 条水底的道路隧道、地下铁道隧道、煤气管道和给水排水管道等。从1897~1980年,在世界范围内用盾构法修建的水底道路隧道已有21条。德、日、法、苏等国把盾构法广泛使用于地下铁道和各种大型地下管道的施工。1969年起,在英、日和西欧各国开始发展一种微型盾构施工法,盾构直径最小的只有1米左右,适用于城市给水排水管道、煤气管道、电力和通信电缆等管道的施工。
盾构机问世180多年,但得到迅速发展是在20世纪60年代以后。纵览当今世界各国,盾构机综合技术水平首推日本和欧洲最高。盾构机由初期的手掘式发展到半机械式、全机械式,以及近30多年来高速发展的泥水式平衡盾构机和加泥式土压平衡盾构机等。现代盾构机已在自动控制、激光导向、液压传动、开挖面压力控制、壁后同步注浆、盾尾密封、管片
拼装、计算机数据采集等方面得到很大发展。进入20世纪80年代后期,世界上又开发出既可用于软土地层又可用于岩石围岩的复合式盾构机;开发出可转任意角度的复合子母式盾构机。另外,盾构法隧道成型断面除圆形之外,多圆形、椭圆形、矩形及多室矩形也在实际工程中得到应用。当今世界盾构机的技术水平已发展到相当高的阶段。
中国于第一个五年计划期间,首先在辽宁阜新煤矿,用直径 。中国自行设计、制造的盾构,,。盾构法因其具有明显的优越性,故在施工得到广泛使用。其优越性在于①在盾构的掩护下进行开挖和衬砌作业,有足够的施工安全性;②地下施工不影响地面交通,在河底下施工不影响河道通航;③施工操作不受气候条件的影响;④产生的振动、噪声等环境危害较小;⑤对地面建筑物及地下管线的影响较小。目前正 1
在修建的北京地铁区间隧道大部分都采用盾构法施工,盾构法因为比传统的矿山法安全、快速而受到广大施工单位的青睐,很有发展前景,目前被广泛用于地铁隧道施工。
三、盾构机的主要工作原理
地层土体的扰动,从而控制地表沉降或隆起,在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土碴排出。
土舱土压力衡盾构的开挖土舱由刀盘、切口环、隔板及添加剂注入系统组成。将刀盘切削下来的碴土填满土舱室,在切削刀盘后面装有使土舱室内土砂强制混合的搅拌臂。借助盾构掘进油缸的推力通过隔板进行加压,产生泥土压,这一压力通过碴土及刀盘作用于整个作业面,使作业面稳定,同时用螺旋输送机排土,螺旋输送机排土量与盾构掘进出土量相适应,掘进过程中始终维持开挖土量与排土量平衡,维持土舱内土压力稳定在预定范围内。土舱内的土压力通过土压传感器进行测量,为保证预定的土压力可通过控制掘进力、掘进速度、螺旋输送机转速来控