土压盾构掘进机在我国隧道工程中的应用和发展

【摘  要】  文章介绍了我国隧道工程采用先进的上压平衡盾构掘进机的概况，重点介绍了各大城市地铁隧道应用土压盾构的实例。分析了在不同地层条件下土压盾构切削土砂及开挖面稳定的机理．用工程实例阐述盾构施工参数的匹配和控制的重要性。
【关键词】  隧道工程  盾构法施工 土压平衡控制
0引言   
      世界盾构隧道掘进机自1970年以来，开发了具有刀盘切削的密闭式的可平衡开挖面水土压的2种新颖掘进机—泥水加压平衡盾构和土压平衡盾构，使盾构掘进技术发生了一次新的飞跃。1975年，日本隧道业兴起了泥水加压盾构热，1978年起，土压盾构的应用也得到广泛的发展。日本成为泥水加压和泥土加压盾构应用得最多的国家。
1    近年来，我国的城市地铁隧道、市政隧道、水电隧道、公路交通隧道已经越来越多地采用全断面隧道掘进机施工，其中用得最多的是土压平衡盾构掘进机。上海、广州、深圳、南京、北京的地铁区间隧道已经采用了31台直径6．14～6．34m的土压平衡盾构，掘进区间隧道总长度达100km。土压盾构具有机械化程度高、开挖面稳定、掘进速度快、作业安全等优点，在隧道工程中有广泛的发展前景。土压平衡盾构掘进机的机理和适用地层
      土压平衡盾构依靠大刀盘漩转切削开挖面土体，土砂切削后进人刀盘后的密封土舱下部的螺旋输送机把土砂送至盾构机后部，见图1历示。通过调整刀盘转速、推进速度来调整切削土量和出土量并保持土舱压力，使之与开挖面水土压力保持平衡。

    图1  土压平衡原理图
      土压平衡盾构适用于各种粘性地层、砂性地层、砂砾土层。对于风化岩地层、软土与软岩的混合地层，可采用复合型的土压平衡盾构。在砂性、砂砾、软岩地层采用土压盾构掘进施工，应在土舱、螺旋机内以及刀盘上注入润滑泥浆或泡沫，以改良ie的塑流性能。我国土压盾构的引进和消化吸收1985年，上海芙蓉江路排水隧道工程引进日本川崎重工制造的一台φ4．33m小刀盘土压盾构构前端设有3只小刀盘切削丌挖面十体，切削土砂经螺旋输送机运至土箱。开挖而上压平衡，以减小对  周围十体的抗压影响。芙蓉江路排水隧道掘进长度1 450m，这是我国引进的首六简易式土压盾构用于  隧道工程，其施下性能和掘进速度均优丁以往的网格挤压型盾构。  
      1987年，上海隧道工程公司在消化吸收国外土压平衡盾构机理和设计制造技术的基硎止，研制了  国内首台中4．3m加泥式土压平衡盾构掘进机，见图2。盾构的主要技术指标见表1。  

图2  0435m加泥式土压平衡盾构  
表1  巾4．35m土压平衡盾构主要工作参数  
      中4．35m土压平衡盾构用于市南站过江电缆隧道。隧道总长度534m，在黄浦江底掘进，隧道埋深  
21～30m，穿越土层主要为砂质粉土。隧道掘进顺利解决了高水压情况下的密封和砂性土的加泥塑流技  
术难题，该台盾构还用于福州路过江电缆隧道、上海污水治理1期丁程等多项工程，掘进总长度达4km。  
      1990年以后，上海隧道工程公司又自行陆续设计制造了10余台中3．8～中6．34m土压平衡盾构，用  于取排水隧道和地铁隧道丁程。1993年制造1台中6．34m土压盾构，用于南京市夹江排水隧道工程，  穿越粉砂地层，掘进长度1 294m。  
3  土压平衡盾构在地铁隧道工程中的应用  
3．1  上海地铁工程06．34m土压盾构掘进施工  
      1990年，上海地铁一号线开千建设，双线区间隧道选用土压平衡盾构掘进，经国际招标，7台中6．34m  土压盾构由法国FCB公司、  卜海市隧道工程公司、上海市隧道工程设计院、上海沪东造船厂联合体中  标，利用法国混合贷款1．32亿法郎。第1台中6．34m土压盾构于1991年6月始发推进，7台盾构掘进  总长度17．37km，见图3所示，其主要技术性能见表1。  

    表2  06．34m土压平衡盾构主要工作参数  
      1993年2月全线贯通，掘进施工期仅20个月，每台盾构的月掘进长度达200～250m。掘进施工穿越市区建筑群、道路、地下管线等，地面沉降控制达—3～+1cm。φ6．34m

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