盾构技术在地铁施工中的应用
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浅谈盾构法地铁施工中的应用作者:葛东杰来源:《城市建设理论研究》2013年第32期摘要:盾构法是一种机械化和自动化程度较高的隧道掘进施工方法,从20世纪60年代开始,西方发达国家大量将这种技术应用于城市地铁和大型城市排水隧道施工。
我国近年来也开始在城市地铁隧道中广泛应用这种方法。
在这种背景下,本文首先探讨了地铁施工的盾构法概要,进而从多个方面着手说明了地铁施工中盾构法应用。
关键词:盾构法;地铁施工;应用中图分类号: TU7 文献标识码: A一、地铁施工的盾构法概要盾构法的发明,其灵感启示源自蛀凿船虫(ship worm)对木壳船只造成损害。
十九世纪法国工程师 Marc Isambard Brunnel 观察蛀凿船虫使用牙齿凿入木头内,同时以其躯体支撑隧道周壁,且在进一步开挖前分泌出一种硬化剂固定及稳定开挖壁面,再借助虫身的蠕动前进与排出木屑,形成隧道的特有活动现象,据此而奠定今日盾构施工的基本原理。
盾构法为在软弱土质中开挖地铁隧道的一种施工方法,也即在可能崩坍流动的地方从事地铁隧道施工时,利用比地铁隧道外径断面稍大的可移动钢套管凿入土内,并在设置永久衬砌前,用以支撑地铁隧道洞口四周的土地,一面确保不管地盘崩坍与否均可安全迅速的进行地铁隧道开挖,另一面则保护永久衬砌的施工。
盾构机为刚性结构钢筒,主要是由钢制的壳板及推进千斤顶等构成。
壳板用以支撑可能崩坍的地方,而钢筒两端,前端机械装有切刃齿可实施开挖作业,尾端供组合安装衬砌环片用,并以环片为千斤顶的反力座使盾构机向前推进。
在盾构机尾端脱离其后的环片时,同时实施以水泥砂浆填充其造成的空隙。
犹如甲虫穿泥,该施工方法是以盾构机逐步先行,永久衬砌随后跟进,背填灌浆殿后,是一种反覆循环的施工方法。
鉴于在恶劣的施工地中,若采用传统地铁隧道开挖法施工,不仅面临需要采用大量密布的临时支撑实施重复架设与拆除的缺点,且随时有发生危险;更因为开挖工作与衬砌工作相互干扰,彼此等待,导致施工进度缓慢,造价升高。
隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨篇一隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨摘要:隧道盾构施工技术是一种现代化的地下工程技术,具有高效、安全、环保等优点,被广泛应用于城市轨道交通、铁路、公路等领域。
本文首先介绍了隧道盾构施工技术的概念和优点,然后分析了其发展趋势,最后探讨了其应用现状和未来发展前景。
一、隧道盾构施工技术概述隧道盾构施工技术是一种集机械、材料、地质等多种学科于一体的综合性工程技术。
它利用盾构机械在地下推进,通过盾构外壳的支撑作用和刀盘的切削作用,开挖和拼装隧道。
隧道盾构施工技术具有以下优点:高效:盾构机械的推进速度较快,可以实现快速施工,缩短工期。
安全:盾构机械具有较高的稳定性和可靠性,可以减少施工风险。
环保:隧道盾构施工技术在施工过程中对周围环境的影响较小,具有较好的环保性能。
二、隧道盾构施工技术发展趋势随着科技的不断进步和工程实践的不断发展,隧道盾构施工技术也在不断发展和完善。
其发展趋势主要包括以下几个方面:大直径盾构的应用:随着城市轨道交通和大型管道等工程的需要,大直径盾构的应用越来越广泛。
大直径盾构可以满足更大断面、更高使用要求的隧道施工需求。
复杂地质条件下的盾构施工:在复杂地质条件下,如软土、砂卵石、岩溶等地质条件下,盾构施工的技术要求越来越高。
针对不同地质条件,研发和应用相应的盾构技术和设备是未来的发展趋势。
智能化盾构施工:随着人工智能技术的发展,智能化盾构施工将成为未来的发展趋势。
通过引入传感器、监控系统等技术,实现对盾构施工的实时监控和智能控制,提高施工效率和安全性。
绿色施工:隧道盾构施工技术在绿色施工方面具有较大的潜力。
通过优化施工方案、采用环保材料和技术等手段,降低施工对环境的影响,实现节能减排和可持续发展。
三、隧道盾构施工技术的应用探讨隧道盾构施工技术在城市轨道交通、铁路、公路等领域得到了广泛应用。
在城市轨道交通方面,由于城市环境复杂,盾构施工具有较好的适应性。
在铁路方面,盾构施工可以满足长距离、大断面的隧道施工需求。
第26卷第7期摘要:文章结合沈阳地铁一号线第4合同段盾构的正常始发,通过对盾构始发施工的技术难点分析,重点介绍其施工工艺及关键技术,并对常见的问题提出相应的预防措施。
关键词:盾构始发;掘进;施工;应用中图分类号:U231+.3文献标识码:A文章编号:1006-8937(2007)07-0047-04Abstract:Combinedwiththeoriginatingtechniquefortheshieldstructureinthefourthcontractsectof1#lineofShenyangunderground,throughtheanalysisonthetechniquedifficultyoftheconstructionaboutoriginatingtechniquefortheshieldstructure,thispapermainlyintroducedtheconstructiontechnicsandkeytechniqueandputforwardthecorrespondingpreventivemeasuresforthefamiliarquestions.Keywords:originatingtechniquefortheshieldstructure;tunnelling;construction;application盾构始发技术在沈阳地铁一号线中的应用(沈阳地铁指挥部,辽宁沈阳110024)Applicationoforiginatingtechniquefortheshieldstructurein1#lineofShenyangundergroundCHENTao,YUANChuan-xu(HeadquartersofShenyangUnderground,Shenyang,Liaoning110024,China)收稿日期:2007-03-16作者简介:陈涛(1966—),男,辽宁沈阳人,大学本科,高级工程师,沈阳地铁建设指挥部副指挥长,主要从事地铁等市政工程施工管理工作。
地铁隧道盾构法施工技术【摘要】地铁隧道施工经常遇到复杂的地质条件和严苛的周边环境保护要求,极易造成隧道沉降,道路路面塌陷等安全事故。
本文针对盾构法通过采取各种施工技术措施,加强施工过程中的监控量测,以此确保施工安全。
【关键词】关键词:地铁隧道;盾构施工;掘进;监测地铁隧道是贯穿于地铁工程的重要建设形式,因其施工环境复杂,对施工技术提出较高的要求,通常基于盾构法展开施工作业。
盾构法在应用中存在诸多技术要点,加强质量控制十分必要。
1盾构隧道施工测量概述地下工程测量是一项持续性工作,需落实到勘察设计、施工建设、运营等阶段。
经地下工程测量后,应及时反馈线状工程的实际状况,根据所得结果采取调整措施,及时纠偏,保证隧道可顺利贯通。
盾构法因具有技术可靠性和施工便捷性的特点而取得广泛的应用,盾构期间做好测量工作具有显著现实意义,能够作为反映盾构施工状况的“窗口”,在此基础上合理组织后续的盾构作业,直至盾构贯通为止。
根据盾构法隧道工程的施工特点,测量工作应重点考虑如下几方面:创建平面控制网和高程控制网;明确地面的坐标、方向及高程,将其有序传递至地下,由此构建完整的地下坐标系统;在前述基础上,做好地下平面和高程的测量与控制工作;组织测量放样,作为开挖和衬砌的参照基准,保证开挖量的合理性以及衬砌结构的准确性。
根据上述所提的要点,详细部署测量工作包括:经测量后,在地下标定建筑物的控制基准线,包含设计中心线和高程,作为参照基准而使用,以便后续的开挖和衬砌作业均可高效推进;开挖面掘进施工期间,根据要求使施工中线顺利贯通,应确保实际开挖范围稳定在设定的界限以内;按图纸将设备安装到位;采集并完整记录测量数据,汇总成测量资料,交给设计部门和管理部门,为相关部门日常工作的开展提供参考。
盾构施工测量具有指导作用,应保证盾构机沿设计轴线方向稳定运行,同时生成的测量数据应作为盾构机调整姿态的参考。
根据实际情况修正参数,并且测量数据还需反映出隧道衬砌环的安装质量。
地铁施工的技术难点与解决方法地铁作为城市交通的重要组成部分,为居民提供了便捷快速的出行方式。
然而,在地铁建设过程中,会面临一系列技术难题。
本文将探讨地铁施工中的技术难点,并提出解决方法。
一、引入盾构技术地铁施工中常见的一个难点是隧道的开挖和地下空间的利用。
传统的开挖方式通常需要挖掘大量土方,不仅造成大面积地貌变化,还容易引发地面塌陷等安全问题。
为了解决这一难题,可以引入盾构技术。
盾构机可以在地下开挖隧道,减少土方开挖量,降低对地表的影响。
此外,盾构机还可以同时进行隧道衬砌的施工,提高工作效率。
二、应对地下水位在地铁施工过程中,常常需要穿越河流、湖泊等水体或在高地下水位区域进行施工。
地下水的泌水和压力会对施工带来不小的困难。
为了应对地下水位,可以采取防水灌浆、冻结法等措施。
防水灌浆可以通过注入特殊的材料,形成防水层来保护施工区域。
而冻结法则是通过使用低温冷冻管冻结周边土层,形成冻结带,以控制地下水位。
三、提升施工效率地铁施工常常面临的一个挑战是工期紧张。
为了提升施工效率,可以采取一系列措施。
首先,可以试用全自动化施工设备,如自动化钢筋工作机、剪板机等。
这些设备不仅能够减少人工作业,还能提高工程质量。
其次,在施工中采用模块化构造,可以将零部件预制好后再进行组装,减少现场施工时间。
再者,合理安排施工工艺,提前进行材料储备和施工准备工作,以避免不必要的停工时间。
四、保证施工安全地铁施工是一项高危作业,安全难题是不可忽视的。
为了保证施工安全,可以采取多项措施。
首先,严格执行安全操作规程,确保施工人员的安全。
其次,做好爆破作业的防护,采取措施减少爆破对周边环境的影响。
另外,监测隧道内各项参数,及时发现问题,并采取相应措施解决。
五、充分利用地下空间地铁施工过程中将穿越大量地下管线,因此如何合理利用地下空间是一项重要任务。
可以将地铁沿线设立应急通道、供电走廊、排水管等,减少地上设施的占地面积,提高城市空间利用率。
地铁施工的盾构法与开挖法比较引言:地铁交通在现代城市中扮演着重要的角色,而地铁的建成离不开先进的施工技术。
盾构法和开挖法是目前地铁建设中常用的两种方法。
本文将从工程性能、施工难度、环境影响和经济成本等方面,对这两种施工方法进行比较。
一、工程性能地铁盾构法在地下施工时运用的是一种特殊的机器——盾构机。
盾构机能够在不破坏地表的情况下进行施工,保证了地面的建筑物不受到影响。
盾构机施工的隧道较为光滑,土体被良好的支撑着,因此结构性能良好,对地下水的渗透也有更好的控制能力。
然而,盾构法的施工只能够进行直线推进,对于需要曲线或复杂形状的隧道,施工效果欠佳。
开挖法是一种传统的地下工程施工方法,其施工较为灵活,可以应对各种复杂情况。
开挖法施工出的隧道形状可以更好地适应地下复杂的地质条件,并且可以进行各种形式的工程增补和维修。
然而,开挖法对地表有较大的影响,常常需要占用道路,施工时间较长。
二、施工难度盾构法在施工过程中需要先进的机械设备,操作技术要求较高,由于地下地层复杂,需要针对不同情况进行不同的处理,这增加了盾构法的施工难度。
同时,隧道的推进速度比较慢,需要耗费较长的时间来完成。
而开挖法则相对简单一些,机械设备要求较低,可以采用普通的挖掘机等设备来进行开挖。
由于可以根据实际情况进行现场调整,并且工期较短,所以施工难度相对较低。
三、环境影响盾构法施工过程中,由于其在地下施工,相较于开挖法会减少对地表的影响。
并且盾构机在作业过程中可以有效地控制噪音和震动,降低对周边居民的影响。
盾构法也可以有效地防止地面沉降。
而开挖法由于需要挖掘土体,对周围环境会有更大的影响。
挖掘机的噪音和振动会对周围居民生活造成一定的干扰,而且施工过程中可能导致地表沉降,对周围建筑和地下管网造成一定的影响。
四、经济成本盾构法施工过程中需要先进的机械设备,而且作业难度较大,因此其施工成本较高。
此外,由于工期较长,工程周期成本也会相应增加。
而开挖法的施工成本较低,主要依赖于普通的机械设备,与施工难度相对应,工程周期较短,经济成本相对较低。
分析地铁盾构施工中盾构机过站技术摘要:在城市的交通轨道和隧洞的建设过程当中,盾构机是其施工的主要设备。
盾构施工技术越来越广泛应用在城市交通、下水道、地下电缆和河流通道隧道施工,保护方法具有适应性强、安全的特点,因此得到了进一步的开发、利用。
盾构施工技术是地铁建设过程中常用的施工技术方法,在施工过程中盾构机过站是关键的施工技术环节,对施工安全、施工质量及效率都产生重要的影响。
关键词:地铁盾构施工;盾构机;过站技术引言:盾构施工技术是现阶段城市地铁交通建设使用的关键性技术。
在地铁施工建设环节中盾构施工技术更为常见,在这项技术的施工过程中,盾构机过站技术也十分常见,在某种程度而言,这项技术的发展和应用很可能直接影响施工质量和进度。
盾构机的过站是现在隧道施工的重要组成部分,盾构机存在各种形式和方法,但过站的主要目的是希望盾构机能够快速、安全、顺利通过车站结构而不断掘进。
一、盾构施工技术的工作原理在地铁施工中,影响盾构施工技术质量的因素诸多,比如施工机械设备因素、人员应用因素、地质环境因素等。
在地铁施工过程中需要使用盾构机盾体来保证挖掘面的安全性,并且能够确保工程能够朝着前方顺利的掘进,在持续掘进的过程中能够及时的排除泥土,然后在使用管片拼接形成衬砌,衬砌作为盾构机的末端,利用注浆的方式来保证周围岩土的稳定性和牢固性,最后使用千斤顶的反作用力来使推动机器顺利的前行。
施工人员若是想要保证开挖的稳定性,则还需要借助自然稳定、压缩空气的支撑,施工机器设备的支撑和土压平衡支撑等方法。
除此之外,在盾构机内部,还存在着能够有效维持盾构机稳定性的压力舱和刀盘,盾构机的后形壳则是为了提高围岩的牢固程度。
盾构机不同组成部分的作用是存在差别的,盾构机中的压力舱和刀盘所起到的关键性作用就是能够保证盾构机的稳定性,盾壳的作用就是能够确保施工过程中围岩的牢固性,盾构机的工作机构则是其壁后注浆和衬砌管片这两个部分。
二、传统的平移过站方式在盾构施工过程中,根据盾构掘进的工艺流程,有很多次盾构机需要在启动前移动到洞口,离开隧道后移动到吊装井口,移动到风井,以及通过车站到达区间。
盾构技术在地铁施工中的应用
平大幅度提升。
在前不久北京地铁望京站的施工中,盾构机完成了1400多米的掘进任务。
盾构技术,在地下施工领域发挥了重要作用。
盾构技术开创新局面
中国工程院钱七虎、王梦恕等5位院士曾在一份研究报告中指出:人均GDP500美元,就具备了大规模开发利用地下空间的条件;1000至2000美元之间,则达到开发利用的高潮。
2003年,我国人均GDP首次突破1000美元时,北京等大城市已经迎来了地下工程开发建设的高潮。
在地下工程施工工法中,盾构以其技术先进和安全、快捷,受到越来越多的推崇。
业内人士公认,21世纪是地下空间开发与利用的世纪,盾构专业技术将成为地下工程施工技术潮流新秀。
盾构机是一种特殊的隧道掘进机,可以在防止开挖面崩塌并保持开挖面稳定的同时,在盾壳保护下安全地进行隧道开挖和衬砌作业,速度比传统施工快8至10倍,具有自动化程度高、占地面积小、不用大面积降水、有利于环境保护和降低劳动强度等诸多优点。
日本、欧洲是盾构技术比较发达的国家和地区。
20世纪末,我国实力雄厚的央企开始引进盾构机,用于南方的隧道工程。
1994年,在修建北京酒仙桥污水处理厂及亮马河北路污水管线工程中,经过反复研究、多方论证,盾构法施工成为污水截流工程的最佳方案。
到2000年5月,亮马河污水管线盾构工程全长1700米的污水管线完工。
沉降监测记录表明,所有数据都在可控范围内,工程沿线地面上的百余
座建筑物安然无恙,工程质量完全满足设计要求。
同时,工程总投资由4.5亿元减少到1.5亿元,经济效益十分明显。
由于盾构施工不需要降水,因而少抽取地下水380万立方米,相当于一个半昆明湖的水量,对于水资源紧缺的北京来说,弥足珍贵。
亮马河污水管线工程获得北京市科学技术三等奖,被专家称为华北地区应用盾构施工技术的开先河之举。
紧接着,北京市政集团四处在坝河污水截流工程中,只用10个月时间,完成了全长3900米的污水管线施工。
其间,盾构机不但连续穿越东四环路、京顺路、机场路等,而且创下一次性掘进2500米、伴有隧道转弯的国内最高纪录。
盾构机洋为中用
至今国内的盾构机主要依赖进口。
我国幅员辽阔、地质条件复杂,南方土壤含水高,北方土质硬且多鹅卵石,而洋盾构机恰恰是喜水惧石。
怎样将洋设备本土化,使之适合我国北方的地质条件,是科技人员首先要解决的课题。
北京凉水河南岸污水管线,是迄今为止国内外盾构施工难度最大的工程之一。
难点一:盾构几乎在全断面无水砂卵石地层中长距离推进,这种土体中的盾构掘进在国内是第一例。
难点二:盾构需要多次穿越公路和铁路干线,必须确保铁路在不限速、不慢点、不预加固的前提下正常运营。
市政集团四处的工程技术人员借鉴国外的经验,探索改良土质的途径。
最终,盾构机优质、高效地在无水砂卵石地层中推进3300米,安全穿越了京九等4条铁路主干线,确保了铁路的正常运营,创造了提前完工的佳绩。
这项工程的科研成果后来被广泛应用到北京地铁工程建
设之中。
几年来,以四处为主体,北京市政集团探索完成了在轻亚黏土、中亚黏土、重亚黏土、不同砂质地层、卵砾石层等各类地层条件下,安全、快速、优质、高效的盾构施工方法,在国内率先实现了若干重大技术突破。
特别是砂卵石地层,率先实现了在全断面无水砂卵石地层中的盾构掘进,被专家视为盾构技术的重大突破,是市政工程盾构隧道施工技术的里程碑,其科技成果居世界先进水平,荣获北京市科学技术一等奖。
开拓地下施工领域
北京地铁5号线18号标,不但隧道距离是全线最长的,而且盾构机要穿越地坛公园。
园内的方泽坛是我国现存最大的祭地之坛,周边还有几十棵数百年树龄的古柏,施工难度堪称全线之最。
四处技术人员根据地质状况,改进盾构机的刀具和出土方式,使盾构机在坚硬的卵石层里削石如泥、行进自如,地上文物、古树及沿途建筑物毫发未伤。
地铁4号线最难的标段14标,包括两个半地铁车站和三段盾构区间,6条隧道总长7300多米。
四处技术人员反复琢磨盾构机的工作原理,最后,通过优化控制掘进参数、合理应用施工辅助材料、提高机械性能等一系列措施,有效减轻了刀盘的磨损,创造出掘进1100米不换刀盘的世界新纪录。
在地铁15号线01标段和03标段工程中,他们克服进场晚、困难多等不利因素,以应用盾构机的绝对优势,齐头并进、你赶我超,不断创造出地铁盾构掘进的新纪录。
01标段望京站望京西站区间,创造了盾构单月掘进858环、长度1029.6米的全国地铁盾构施工速度新纪录。
03标
在马泉营站到崔各庄站区间,不仅穿越770米的民房段和区间风井,同时在曲线半径400米的转弯过程中,又刷新01标的进尺,创造了单月1077.6米的地铁盾构施工的最新纪录,在盾构快速推进方面又向前迈出了一大步。
目前,北京市政集团四处已经完成污水、上水、地铁、电力等盾构隧道达40余公里。
应用盾构技术施工获得多个奖项:北京市南水北调配套工程团城湖至第九水厂输水工程04标段,获市政基础设施结构长城杯工程。
地铁五号线18标,荣获第八届中国土木工程詹天佑大奖。
地铁五号线18标,荣获中国建设工程鲁班奖国家优质工程。
机场线02标工程,获北京市基础设施结构长城杯金质奖。
《砂卵石地层盾构隧道施工工法》已由北京市建设委员会审定通过,获得北京市工法。
科学技术创新成果与盾构应用技术的大幅提升,将使地下施工更加得心应手。
盾构应用技术将在基础设施建设中做出新的贡献。