盾构是盾构掘进机的简称,是一种集开挖、支护、推进、衬砌等多种作业于一体的大型施工机械,其前端设有支撑和开挖土体的装置,中段装有顶进所需的千斤顶,尾部有拼装环片的机构。盾构法是指以盾构这种施工机械在地面下暗挖隧道的施工方法,隧道掘进、衬砌拼装在钢壳体保护下完成。
盾构法隧道
以盾构设备为核心建造的地下通道。
- 英文名称
- tunnel by shield digging
- 所属学科
- 石油与天然气工程
盾构法的基本施工过程如图所示。①在待穿越的障碍物两端各修建一座竖井。一端为始发井,是盾构组装、开始掘进、渣土运出和吊运管片的场所;另一端为接收井,是盾构解体和运出的场所。②把盾构主机和配件分批吊入始发井中,在井底组装成整机并调试其性能使其达到施工要求。③盾构从竖井井壁上的开口处沿隧道的设计轴线掘进。盾构的掘进靠其前端的旋转刀盘来切削土体。切削土体过程中必须始终维持切削面的稳定,保证切削面上的土体不出现坍塌。为满足这个要求,必须保证刀盘后面土舱内土体(或泥水仓内的泥浆)对地层的反作用压力(被动土压)大于或等于地层的土压(主动土压)。切削下来的土体通过台车或泥浆管道运输到地面。盾构依靠中部的千斤顶推动前进,每推进一定距离(0.7~1.5米),就在盾尾支护下拼装一环衬砌(也称管片或钢筋混凝土环片),并向衬砌外围的环形空隙中压注水泥砂浆,防止隧道或地面下沉。④盾构到达接收竖井后,掘进结束,随后盾构解体,由接收竖井处吊出。
包括:①在地面下暗挖隧道,不影响地面交通,不影响通航,对周围环境影响小。②挖掘、排土、衬砌等作业在盾构外壳的掩护下进行,保证了施工作业人员的安全。③挖掘、排土、衬砌等作业全过程可实现机械化作业,施工劳动强度低,掘进速度快。④适用土质范围广。可以在N值(标准贯入度值)0~15的黏土、N值1~50的砂土以及N值10~50的砾石层等几乎所有土质中使用。⑤盾构法隧道穿越长度大于顶管法隧道。盾构法与顶管法的顶进机理不同。顶管法的顶进设备位于竖井内,千斤顶的顶力需通过中间的工具管节传递到隧道前端,随着穿越距离的增长,工具管受到的地层摩阻力不断增加,竖井内千斤顶的顶推作用逐渐减弱。盾构法的顶进设备位于隧道前端的盾构机内部,千斤顶的顶力直接作用在盾构尾部的管片上,不随穿越距离的增加而减弱,故盾构法隧道理论穿越长度远大于顶管法隧道。
包括:①由于盾构是一种价格昂贵、针对性很强的专用施工机械,对每一项工程都需根据地质水文等条件进行专门设计制造,不能简单地在其他工程中重复使用,故一般适用于长隧道施工,对短于750米的隧道被认为是不经济的。②盾构机从制造、搬运、组装到开始掘进需要较长周期。③每延米综合造价较高。对承包商施工技术及管理水平要求也较高。
条目图册
扩展阅读
- 张凤祥,朱合华,傅德明.盾构隧道.北京:人民交通出版社,2004.