對地下結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的介紹

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[摘 要] 隨著中國的城市化發(fā)展，城市人口急劇膨脹所帶來的生存空間擁擠、交通阻塞、環(huán)境惡化等問題已凸顯，如果聽任城市無限制地蔓延擴(kuò)張，將會(huì)嚴(yán)重危害中國土地資源。地下空間的發(fā)展正式緩解這一危害的重要途徑，而盾構(gòu)、頂管、沉井、爆破、TBM等是地下結(jié)構(gòu)施工的重要技術(shù)。本文對這幾種方法作詳細(xì)的介紹。

[關(guān)鍵詞] 地下結(jié)構(gòu)的發(fā)展、地下結(jié)構(gòu)施工技術(shù)、盾構(gòu)、頂管、沉井、爆破、TBM   地下結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況 人類從利用天然洞穴，到人工構(gòu)筑地下洞室，從觀察、體驗(yàn)和推理中，逐步對地下結(jié)構(gòu)的工作特性有所了解。由洞室承受上部的巖柱重量發(fā)展為普氏或泰沙基理論．進(jìn)而用有限元等方法計(jì)算洞室圍巖的穩(wěn)定和應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。從實(shí)際工程上來講，建成了廣布全球的鐵路隧道，實(shí)藏了各類水電站洞室和地下廠房。鐵路隧道的斷面比較定型，水電站洞室和地下廠房通常選擇在較堅(jiān)硬的巖體之中，設(shè)計(jì)和施工相對比較成熟。鐵路隧道常遇到的問題是當(dāng)穿越軟弱巖層或地層擴(kuò) 帶時(shí)如何加固或改良地層的問題，水電站洞室和地下廠房通常涉及的是對斷 一、盾構(gòu)法 盾構(gòu)法(Shield Method)是暗挖法施工中的一種全機(jī)械化施工方法，它是將盾構(gòu)機(jī)械在地中推進(jìn)，通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌，同時(shí)在開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖，通過出土機(jī)械運(yùn)出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機(jī)械化施工方法。 　盾構(gòu)施工方法由以下幾個(gè)步驟組成：   盾構(gòu)法施工概貌 　　第一，在置放盾構(gòu)機(jī)的地方打一個(gè)垂直井，再用混泥土墻進(jìn)行加固；  　　第二，將盾構(gòu)機(jī)安裝到井底，并裝配相應(yīng)的千斤頂；  　　第三，用千斤頂之力驅(qū)動(dòng)井底部的盾構(gòu)機(jī)往水平方向前進(jìn)，形成隧道；  　　第四，將開挖好的隧道邊墻用事先制作好的混泥土襯砌加固，地壓較高時(shí)可以采用澆鑄的鋼制襯砌加固來代替混泥土襯砌。  盾構(gòu)法施工中，其隧道一般采用以預(yù)制管片拼裝的圓形襯砌，也可采用擠壓混凝土圓形襯砌，必要時(shí)可再澆筑一層內(nèi)襯砌，形成防水功能好的圓形雙層襯砌。  盾構(gòu)法施工的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 　　1、安全開挖和襯砌，掘進(jìn)速度快；  　　2、盾構(gòu)的推進(jìn)、出土、拼裝襯砌等全過程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，施工勞動(dòng)強(qiáng)度低。  　　3、不影響地面交通與設(shè)施，同時(shí)不影響地下管線等設(shè)施；  　　4、穿越河道時(shí)不影響航運(yùn)，施工中不受季節(jié)、風(fēng)雨等氣候條件影響，施工中沒有噪音和擾動(dòng)；  　　5、在松軟含水地層中修建埋深較大的長隧道往往具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)越性。  　　盾構(gòu)法施工的點(diǎn)  缺點(diǎn) 　　1、斷面尺寸多變的區(qū)段適應(yīng)能力差；  2、新型盾構(gòu)購置費(fèi)昂貴，對施工區(qū)段短的工程不太經(jīng)濟(jì)。   盾構(gòu)法的歷史和發(fā)展   盾構(gòu)法 用盾構(gòu)法修建隧道已有 150余年的歷史。最早進(jìn)行研究的是法國工程師M.I.布律內(nèi)爾，他由觀察船蛆在船的木頭中鉆洞，并從體內(nèi)排出一種粘液加固洞穴的現(xiàn)象得到啟發(fā)，在1818年開始研究盾構(gòu)法施工，并于1825年在英國倫敦泰晤士河下，用一個(gè)矩形盾構(gòu)建造世界上第一條水底隧道(寬11.4米、高6.8米)。 在修建過程中遇到很大的困難，兩次被河水淹沒，直至1835年，使用了改良后的盾構(gòu)，才于1843年完工。其后P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底,用一個(gè)直徑2.2米的圓形盾構(gòu)建造隧道。1847年在英國倫敦地下鐵道城南線施工中，英國人J.H.格雷特黑德第一次在粘土層和含水砂層中采用氣壓盾構(gòu)法施工，并第一次在襯砌背后壓漿來填補(bǔ)盾尾和襯砌之間的空隙，創(chuàng)造了比較完整的氣壓盾構(gòu)法施工工藝，為現(xiàn)代化盾構(gòu)法施工奠定了基礎(chǔ)，促進(jìn)了盾構(gòu)法施工的發(fā)展。20世紀(jì)30～40年代，僅美國紐約就采用氣壓盾構(gòu)法成功地建造了19條水底的道路隧道、地下鐵道隧道、煤氣管道和給水排水管道等。從1897～1980年，在世界范圍內(nèi)用盾構(gòu)法修建的水底道路隧道已有21條。德、日、法、蘇等國把盾構(gòu)法廣泛使用于地下鐵道和各種大型地下管道的施工。1969年起，在英、日和西歐各國開始發(fā)展一種微型盾構(gòu)施工法，盾構(gòu)直徑最小的只有1米左右,適用于城市給水排水管道、煤氣管道、電力和通信電纜等管道的施工。