复杂盾构法施工技术

1.主要技术内容

复杂盾构法施工技术为复杂地层、复杂地面条件下的盾构法施工技术，或大断面（洞径大于10m）、异型断面形式（非单圆形）的盾构法施工技术。“盾”是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾型钢壳，“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。由于盾构施工技术对环境影响很小而被广泛的采用，得到了迅速的发展。盾构机主要是用来开挖土砂围岩的隧道机械，由切口环、支撑环及盾尾三部分组成。就断面形状可分为单圆形、双圆形及异型盾构。所谓盾构施工技术，是指使用盾构机，一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并在盾构机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，从而在不扰动围岩的基础上修筑地下工程的方法。选择盾构型式时，除考虑施工区段的围岩条件、地面情况、断面尺寸、隧道长度、随到线路、工期等各种条件外，还应考虑开挖和衬砌等施工问题，必须选择能够安全而且经济地进行施工的盾构型式。根据盾构头部的结构，可将其大致分为闭胸式和敞开式。闭胸式盾构与可分为土压平衡式盾构和泥水加压式盾构；敞开式盾构又可分为全面敞开式和部分敞开式盾构。

2.技术指标

（1）承受荷载。设计盾构时需要考虑的荷载如：垂直和水平土压力、水压力、自重、上覆荷载的影响、变向荷载、开挖面前方土压力及其他荷载。

（2）盾构外径。所谓盾构外径，是指盾壳的外径，不考虑超挖刀头、摩擦旋转式刀盘、固定翼、壁后注浆用配管等突出部分。

（3）盾构长度。盾构本体长度指壳板长度的最大值，而盾构机长度则指盾构的前端到尾端的长度。盾构总长系指盾构前端至后端长度的最大值。

（4）刀盘扭矩。刀盘扭矩可进行简便计算：

式中：T;装备扭矩（KN2m）；D;盾构外径（m）；a;扭矩系数（土压平衡式盾构a=8～3；泥水加压式盾构a=9～5）。

（5）总推力。盾构的推进阻力组成包括：盾构四周外表面和土之间的摩擦力或粘结阻力（F1）；推进时，口环刃口前端产生的贯入阻力（F2）；开挖面前方阻力（F3）；变向阻力（曲线施工、蛇形修正、变向用稳定翼、挡板阻力等）（F4）；盾尾内的管片和壳板之间的摩擦力（F5）；后方台车的牵引阻力（F6）。以上各种推进阻力的总和（∑F），须对各种影响因素仔细考虑，要留出必要的富余量。

3.适用范围

适用于各类土层或松软岩层中隧道的施工。

4.已应用的典型工程

2006年北京地铁10号线在穿越三元桥临楼地段，盾构双线调至净距1.70m；2010年北京地铁9号线军一东区间盾构机在湖泊下砾岩层中掘进；2003年上海率先采用双圆形盾构机施工M8线地铁区间；上海外滩观光隧道实现了城市复杂地层近距离叠交隧道施工。