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发布时间：2021-03-21
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第一章盾构法发展
盾构法(Shield)或掩护筒法是在地表以下土层或松软岩层中暗挖隧道的一种施工方法。自1818年法国工程师布鲁诺尔(Brunel)发明盾构法以来，经过一百多年的应用与发展，从气压盾构到泥水加压盾构以及更新颖的土压平衡盾构，已使盾构法能适用于任何水文地质条件下的施工。盾构法受启发于蛀虫挖洞，20世纪初日本引进盾构施工技术，并使其得以较大发展。上世纪60年代该技术引入中国。目前，日本及欧洲处于盾构技术的领先地位。随着盾构机制造业的发展和施工工艺的不断改进，逐步形成了比较完善的盾构系列施工工法。近年来随着城市建设的发展，地下空间得到广泛的开发利用，盾构设备的自动化程度越来越高，其适用性得以拓展，能够适用于多种地质条件和复杂环境条件。已在城市地铁、市政管道、地下公路、越江隧道等基础设施建设中得到广泛应用。
第二章地铁盾构区间施工实例
2.1地铁盾构区间工程概况
角门北路-南站区间左线全长1321.687m（其中盾构法施工1161.488m，矿山法施工139.199m），右线全长1382.858m（其中盾构法施工1231.434m，矿山法施工130.424m）。南站-陶然亭站区间左线全长1462.619m（其中盾构法施工821.05m，矿山法施工604.569m），右线全长1481.079m（其中盾构法施工864.05m，矿山法施工584.629m）。盾构隧道结构采用单层预制拼装式管片衬砌，隧道外径6000mm，衬砌厚度300mm，管片环宽1200mm，每环管片分为6块，管片间防水采用预制弹性密封橡胶条。
2.2所用盾构机的主要技术性能参数
所用盾构机为日本三菱重工业株式会社生产的土压平衡式盾构机，外径Ф6140mm，机长约71m，总体重量400T（含后续台车），总推力37840kN，开口率39%。考虑到沿线砂卵石地层对刀具的磨损，特增加了刀具磨损检测装置。本盾构机主体为圆筒状，由前体、后体构成。该机刀盘由98把刮刀、40把先行刀、1把中心刀、2把仿形刀、3个刀具磨损监测刀组成。22个推进千斤顶均匀的分布在盾构机机身内侧的环梁部位，作为盾构机的推进系统。16台铰接千斤顶组成的铰接装置可以使盾构机在曲线段中比较容易的进行推进作业。另外设置了4套可以从机内进行回填注入的同步回填注入装置。3道盾尾密封刷设于盾构机体的尾端作为盾尾密封装置，防止地下水、土沙、背填浆液等从环片与主体之间的缝隙渗入机体内部。
（2）处理方法
当形成大土堆后，螺旋输送机应停止出土，继续运转胶带输送机，采用人工方法进行清除，并通过胶带运走。禁止操作人员为了减少麻烦试图通过螺旋输送机继续出土，增加土堆土方的泥土重量将其压塌，使土堆塌落在胶带上而被运走。若此时螺旋输送机继续出土，大量泥土将从土堆的上方滑落至胶带输送机前端的支撑架上，结果不但不能将土堆压塌，反而会使支撑架上的泥土越积越多，可能造成整个支撑架被压塌的后果。
所以当遇到粘土地层时，在盾构机推进过程中，应使泥和水在泥土仓内尽可能地均匀混和，避免泥水混和不均；同时通过摄像仪观察螺旋输送机的出土情况，当发现有整团泥土在胶带上打滑，滞留在胶带上不能被胶带及时运走时，应减小螺旋输送机出土速度，或停止出土，以防止胶带上的泥土越积越多而形成大土堆，待滞留在胶带上的泥土被运走后，再继续出土。
3.5泥土仓土压大幅度突降
（1）产生原因
这是由于泥土仓内空气和水的含量较多，泥土仓的土压主要是由空气压力组成的。压力空气容易穿过泥水层进入螺旋输送机，从其出土闸门迅速地喷出，泥土仓内压力空气瞬时大量释放，造成泥土仓内土压大幅度突降；在较松软的地质中，泥土仓内压力空气有时会通过盾构机外壳的松软土层向盾尾方向移动，击穿尾盾密封向盾构机内部释放压力空气，也会造成泥土仓内土压大幅度突降。
（2）处理方法
当遇此情况时，立即关闭螺旋输送机及其出土闸门，停止出土。盾构机继续往前推进，使泥土仓土压尽快恢复至正常值，以保持开挖面土层的稳定，防止由于泥土仓压力的突降而引起地层发生变化，引起地表面出现较大幅度的沉降。同时，在操作中应根据土质情况和刀盘扭矩的大小，减少注水量，调整泡沫系统中空气的比例，并减小泡沫量，降低泥土仓内水和空气的含量。
