盾構(gòu)法與頂管法

1、.第二章 盾構(gòu)法與頂管法盾構(gòu)是在軟巖和土體中進(jìn)行隧道施工的專門(mén)機(jī)具，使用盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖隧道的方法稱為盾構(gòu)法。頂管法是將分節(jié)預(yù)制好的地下管道（或小型隧道）在土層中頂進(jìn)，穿越障礙物的一種施工方法。盾構(gòu)法和頂管法是軟土地層中隧道暗挖施工的兩類主要方法。盾構(gòu)法隧道前進(jìn)是依靠設(shè)在盾尾的一組千斤頂克服盾構(gòu)機(jī)重和周圍土體產(chǎn)生的正面和側(cè)壁的摩阻力，千斤頂支撐在已拼裝好的環(huán)形隧道襯砌上，每拼裝一環(huán)管片，千斤頂向前推進(jìn)一個(gè)襯砌環(huán)間寬度。理論上，盾構(gòu)法施工隧道，前進(jìn)阻力不受隧道長(zhǎng)度增加而增加。頂管法的推力來(lái)自始發(fā)工作井內(nèi)作用在后背井壁上的分組千斤頂，千斤頂將裝有切口和支護(hù)開(kāi)挖裝置的工具管頂出工作井井壁，以工具管為先導(dǎo)，

2、逐步將預(yù)制好的管節(jié)按設(shè)計(jì)軸線頂人土層中，直至工具管后的第一個(gè)管節(jié)進(jìn)人目標(biāo)工作井。頂管法推進(jìn)的阻力隨管道長(zhǎng)度的增加而增加。為了克服長(zhǎng)距離頂管頂進(jìn)力不足，常在管道中間設(shè)置一個(gè)至幾個(gè)中繼接力間或采取其他減少摩阻力措施。這兩類工法的共同特點(diǎn)1）除豎井外，地面作業(yè)很少，隱蔽性好，因噪聲、振動(dòng)引起的環(huán)境影響小；2）隧道及管道施工費(fèi)用和技術(shù)難度基本上不受覆土深淺的影響，適合建造覆土深的隧道；3）穿越河底或湖、海底時(shí)，隧道施工不影響航道，也完全不受氣候的影響；4）穿越地面建筑群和地下管線密集的區(qū)域時(shí)，周圍環(huán)境可不受施工影響；5）自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工速度快、安全。在施工工藝上，兩種工法也有許多共同特點(diǎn)

3、：l）都必須先在地面建造始發(fā)工作井，進(jìn)出工作井的封門(mén)和土體加固技術(shù)；2）開(kāi)挖工作面采用土壓、氣壓、泥水或機(jī)械平臺(tái)平衡開(kāi)挖面的技術(shù)；3）挖土、土渣材料的運(yùn)輸方式；4）防排水及安全保護(hù)措施；5）地面沉降，對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)。頂管法一般用于修建排水管、敷設(shè)煤氣管、輸油管、動(dòng)力電纜和通訊電纜的管道、地下交通隧道及橋梁的墩臺(tái)等，這些管道的內(nèi)徑一般都在23m。內(nèi)徑太大和太小的管道頂進(jìn)都較困難，因而都是目前頂管技術(shù)研究的方向?？趶匠^(guò)4石m的管道，一般自重過(guò)大，且在市內(nèi)輸送時(shí)超過(guò)限量規(guī)定，故常在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制；口徑超過(guò)3m的較長(zhǎng)距離頂管綜合經(jīng)濟(jì)效益不如盾構(gòu)法施工；直徑小于0.6m的頂管，人員不能到達(dá)工作面，必須借助電視

4、等實(shí)行遠(yuǎn)距離操作、自動(dòng)控制，習(xí)慣稱為微形頂管。頂管法施工與盾構(gòu)法施工相比有突出的優(yōu)點(diǎn)：1）管段整體預(yù)制，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度易保證；2）管段制作、養(yǎng)護(hù)工藝在工廠完成，混凝土管壁可有較好的水密閉性能；3）與盾構(gòu)法隧道相比，接縫大為減少，容易使接縫達(dá)到密閉防水要求；4）管道縱向受力性能較好，能適應(yīng)地層的變形；5）不需要二次襯砌，工序簡(jiǎn)單；6）內(nèi)壁光潔，作為輸水隧道時(shí)，流水阻力減小。第一節(jié) 盾構(gòu)法施工一、盾構(gòu)機(jī)的組成與分類盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)一般由盾構(gòu)殼、推進(jìn)千斤頂、正面支撐機(jī)構(gòu)、挖土及運(yùn)輸組、襯砌拼裝機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)和盾尾裝置等組成。盾構(gòu)機(jī)的盾殼是由鋼板焊接成殼體，在盾殼掩護(hù)下，進(jìn)行土體開(kāi)挖、襯砌拼裝

5、等隧道施工的工序。盾殼可分為切口環(huán)、支承環(huán)和盾尾三部分，見(jiàn)圖2-1。圖 2-1 盾構(gòu)的構(gòu)成1切口部分。它位于盾構(gòu)的最前端，施工時(shí)切人地層，掩護(hù)開(kāi)挖作業(yè)。切口環(huán)前端設(shè)有刃口，以減少切土?xí)r對(duì)地層的擾動(dòng)。切口環(huán)的長(zhǎng)度主要取決于支撐、開(kāi)挖方法的挖土機(jī)具和操作人員回旋余地大小。大部分手掘式盾構(gòu)切口頂部比底部長(zhǎng)，就像帽檐一樣，有的還設(shè)有千斤頂操縱的活動(dòng)前檐，以增加掩護(hù)長(zhǎng)度。網(wǎng)格式盾構(gòu)在切口環(huán)上裝有鋼網(wǎng)格，正面支承千斤頂和活動(dòng)帽檐，機(jī)械式盾構(gòu)則前端裝有刀盤(pán)和鏟斗。在局部氣壓、泥水加壓和上壓平衡式盾構(gòu)中，其切口部分的壓力高于隧道內(nèi)部的常壓，故切口與支撐之間需用密閉隔板分開(kāi)。2支承環(huán)部分。支承環(huán)緊接于切口環(huán)后，

6、位于盾構(gòu)的中部，是一個(gè)剛性較好的圓形結(jié)構(gòu)。地層土壓力、所有千斤頂?shù)捻斄σ约扒锌凇⒍芪?、襯砌拼裝時(shí)傳來(lái)的施工荷載均由支承環(huán)承擔(dān)。支承環(huán)的外沿布置盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂。拼裝機(jī)用于拼裝管片襯砌，主要設(shè)備有舉重臂、真圓保護(hù)器等。大型盾構(gòu)占用空間較大，所有液壓動(dòng)力設(shè)備、操縱控制臺(tái)、襯砌拼裝器（舉重器）等都往往布置在這里，中小盾構(gòu)則可把部分設(shè)備移至盾構(gòu)后面的車架上。當(dāng)切口環(huán)內(nèi)壓力高于常壓時(shí)，在支承環(huán)內(nèi)要布置人行加壓和減壓閘。圖 2-2 盾尾密封裝置3盾尾部分。盾尾一般由盾構(gòu)外殼鋼板延長(zhǎng)構(gòu)成，主要用于掩護(hù)隧道襯砌的安裝工作。盾尾末端設(shè)有密封裝置，以防止水、土及注漿材料從盾尾與襯砌之間進(jìn)人盾構(gòu)內(nèi)。盾尾密封裝置損壞時(shí)

7、，還要在盾尾部分進(jìn)行更換，因此，盾尾的長(zhǎng)度要滿足以上各項(xiàng)工作的進(jìn)行。盾尾厚度從結(jié)構(gòu)上考慮應(yīng)盡可能減薄，但盾尾除承受上壓力外，遇到隧道糾偏及彎道施工時(shí)，還有一些難以估計(jì)的施工荷載，受力情況復(fù)雜，所以其厚度應(yīng)綜合上述因素來(lái)確定。4盾殼外徑與襯砌外徑間的建筑空隙，在滿足盾構(gòu)糾偏要求的前提下應(yīng)盡量減小。盾尾密封裝置要將經(jīng)常變化的空隙加以密封，因此材料要富有彈性，構(gòu)造形式要求耐磨損、耐撕裂。以往采用過(guò)橡膠板或橡膠板兩面加彈簧鋼板的復(fù)合板，還試用過(guò)充氣車胎、尼龍毛刷等，但均未取得理想的效果。特別是盾尾壓注水泥漿的盾構(gòu)，密封裝置更易損壞。目前除了摸索新的密封形式外，一般采用多道、可更換的盾尾密封裝置，如圖2

8、-2所示。當(dāng)前多采用多道彈簧鋼板和鋼絲刷組成的密封裝置，同時(shí)在鋼絲刷上涂滿油膏。油膏在盾構(gòu)推進(jìn)中有損耗，需不斷補(bǔ)充。盾構(gòu)機(jī)可分為以下四類1手掘式盾構(gòu)手掘式盾構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，配套設(shè)備較少，因而造價(jià)低。其開(kāi)挖面可以根據(jù)地質(zhì)條件全部敞開(kāi)，也可以采取正面支撐隨開(kāi)挖隨支撐。在某些疏散的砂性地層，還可以按照土的摩擦角將開(kāi)挖面分為幾層，這時(shí)，就把盾構(gòu)稱為棚式盾構(gòu)。手掘式盾構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）正面是敞開(kāi)的，施工人員隨時(shí)可以觀察地層變化情況，及時(shí)采取應(yīng)付措施；（2）當(dāng)在地層中遇到樁、孤石等地下障礙物時(shí)，比較容易處理；（3）可以向需要方向超挖，容易進(jìn)行盾構(gòu)糾偏，也便于在隧道的曲線段施工；（4）造價(jià)低，結(jié)構(gòu)設(shè)備簡(jiǎn)單，易

9、制造。它的主要缺點(diǎn)有：（1）在含水地層中，當(dāng)開(kāi)挖面出現(xiàn)滲水、流砂時(shí)，必須輔以降水、氣壓或地層加固等措施；（2）工作面若發(fā)生塌方和沼氣爆炸事故時(shí)，易引起危及人身及工程安全的事故；（3）勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低、進(jìn)速慢，在大直徑盾構(gòu)中尤為突出。手掘式盾構(gòu)盡管有上述不少缺點(diǎn)，但由于簡(jiǎn)單易行，目前在地質(zhì)條件較好的工程中仍廣泛應(yīng)用。2擠壓式盾構(gòu)擠壓式盾構(gòu)分為全擠壓及半擠壓兩種，前者是將手掘式盾構(gòu)的開(kāi)挖工作面用胸板封閉起來(lái)，把土層擋在胸板外，這樣就比較安全可靠，沒(méi)有水、砂涌人及土體坍塌的危險(xiǎn)，并省去了出土工序；后者是在封閉上局部開(kāi)孔，當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，土體從孔中擠人盾構(gòu)，裝車外運(yùn)，勞動(dòng)條件比手掘式盾構(gòu)大為改善，效率

10、也成倍提高，見(jiàn)圖2-3。圖 2-3 擠壓式盾構(gòu)圖 2-4 網(wǎng)格式盾構(gòu)1-盾構(gòu)千斤頂(推進(jìn)盾構(gòu)用); 2-開(kāi)挖面支撐千斤頂; 3-舉重臂(拼裝裝配式鋼筋混凝土襯砌用); 4-堆土平臺(tái)(盾構(gòu)下部土塊由轉(zhuǎn)盤(pán)提升后落入推土平臺(tái)); 5-刮板運(yùn)輸機(jī),土塊由堆土平臺(tái)進(jìn)入輸出; 6-裝配式鋼筋混凝土襯砌; 7-盾構(gòu)鋼殼; 8-開(kāi)挖面鋼網(wǎng)格; 9-轉(zhuǎn)盤(pán); 10-裝土車擠壓式盾構(gòu)僅適用于軟可塑的粘土層，適用范圍比較狹窄。全擠壓施工由于有較大隆起變形，只能用于空闊的地段或河底、海灘等處；半擠壓施工雖然能在城市房屋、街道下進(jìn)行，但對(duì)地層擾動(dòng)大，地面變形也很難避免，這是擠壓式盾構(gòu)的缺點(diǎn)。網(wǎng)格式盾構(gòu)是一種介于半擠壓和手

11、掘式之間的盾構(gòu)形式。這種盾構(gòu)在開(kāi)挖面裝有鋼制的開(kāi)口格柵，稱為網(wǎng)格。當(dāng)盾構(gòu)向前推進(jìn)時(shí)，土被網(wǎng)格切成條狀，進(jìn)人盾構(gòu)后運(yùn)走如圖24。當(dāng)盾構(gòu)停止推進(jìn)時(shí)，網(wǎng)格起到擋土作用，有效地防止了開(kāi)挖面坍塌。這種盾構(gòu)對(duì)土體的擠壓作用比擠壓式盾構(gòu)小些。網(wǎng)格式盾構(gòu)也只適用于軟可塑的粘性土層，地層含水時(shí)，尚需輔以降水、氣壓等措施。3半機(jī)械式盾構(gòu)半機(jī)械式盾構(gòu)系在手掘式盾構(gòu)正面裝上挖土機(jī)械來(lái)代替人工開(kāi)挖。根據(jù)地層條件，可以安裝反鏟挖土機(jī)或螺旋切削機(jī)。如果土質(zhì)堅(jiān)硬，可安裝軟巖掘進(jìn)機(jī)的切削頭子。半機(jī)械式盾構(gòu)的適用范圍基本上和手掘式一樣，其優(yōu)缺點(diǎn)除可減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度外，均與手掘式相似。4機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)械式盾構(gòu)是手掘式盾構(gòu)的切口部分，

12、安裝與盾構(gòu)直徑同樣大小的大刀盤(pán)，以實(shí)現(xiàn)全斷面切削開(kāi)挖。若地層能夠自立或采取輔助措施后能自立，可用開(kāi)胸機(jī)械式盾構(gòu)，如果地層較差，則可采用下列幾種闊胸機(jī)械式盾構(gòu)。（1）開(kāi)胸機(jī)械切削盾構(gòu)。當(dāng)?shù)貙幽軌蜃粤?，或采用輔助措施后能夠自立時(shí)，在盾構(gòu)切口部分，安裝與盾構(gòu)直徑相適宜的大刀盤(pán)，以進(jìn)行全斷面開(kāi)胸機(jī)械切削。星形的刀盤(pán)輻條后面沒(méi)有胸板封閉圖 2-5 局部氣壓盾構(gòu)1-氣壓內(nèi)出土運(yùn)輸系統(tǒng); 2-皮帶運(yùn)輸機(jī); 3-排土抓斗; 4-出土斗; 5-運(yùn)土車; 6-運(yùn)送管片單軌; 7-管片; 8-管片拼裝器; 9-伸縮接頭（2）局部氣壓盾構(gòu)。這種盾構(gòu)（見(jiàn)圖25）系在開(kāi)胸機(jī)械式盾構(gòu)的切口環(huán)和支承環(huán)之間裝上隔板，使切口環(huán)部

13、分形成一個(gè)密封艙，艙中通人壓縮空氣，以平衡開(kāi)挖面的土壓力代替在隧道內(nèi)加壓的全氣壓施工。這樣襯砌拼裝和隧道內(nèi)其它施工人員就不在氣壓艙內(nèi)工作，無(wú)疑有很大的優(yōu)越性。局部氣壓盾構(gòu)的一些技術(shù)問(wèn)題，目前尚未很好解決。例如，從密封艙內(nèi)連續(xù)出土的裝置，還存在漏氣和壽命不長(zhǎng)等問(wèn)題；盾尾密封裝置還不能完全阻止氣壓艙內(nèi)的壓縮空氣通過(guò)開(kāi)挖面經(jīng)外殼從盾尾泄露；管片接縫漏氣等，故目前世界各國(guó)應(yīng)用不多。在江、河、海底進(jìn)行盾構(gòu)法隧道施工，如果覆蓋土層薄，為防止塌頂和地表水涌人，采用壓縮空氣支撐開(kāi)挖面常常是必需的。（3）泥水加壓式盾構(gòu)。局部氣壓盾構(gòu)的技術(shù)難題是連續(xù)出土和壓縮空氣的泄露問(wèn)題。地層在同樣壓力差及同樣間隙條件下，漏氣

14、量要比漏水量大80倍之多。因此，若在上述局部氣壓密封艙內(nèi)改通入泥水（泥漿），既可大大減少盾尾的漏氣，同時(shí)刀盤(pán)切削下來(lái)的土，還可利用泥水通過(guò)管道輸送到地面處理，這就解決了從密封艙內(nèi)連續(xù)出土的問(wèn)題，這些優(yōu)點(diǎn)都是顯而易見(jiàn)的。但泥水盾構(gòu)的配套設(shè)備多，首先要有一套自動(dòng)控制和泥水輸送的系統(tǒng)，還要有專門(mén)的泥水處理系統(tǒng)，所以泥水加壓盾構(gòu)的設(shè)備費(fèi)用較大。以5m直徑的中型盾構(gòu)為例，假定泥水盾構(gòu)本身的投資為100，則其控制系統(tǒng)的投資也需100，地面泥水處理的投資還需100。設(shè)備投資比一般機(jī)械化盾構(gòu)高，這是它的主要缺點(diǎn)。（4）土壓平衡式盾構(gòu)。這種盾構(gòu)又稱削土密閉式或泥土加壓式盾構(gòu)（見(jiàn)圖26），是在上述兩種機(jī)械化盾構(gòu)的

15、基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。這種盾構(gòu)的前端也有一個(gè)全斷面切削刀盤(pán)，盾構(gòu)的中心或下部有長(zhǎng)筒形螺旋運(yùn)輸機(jī)的進(jìn)土口，其出土口則在密封艙外。所謂土壓平衡，就是用刀盤(pán)切削下來(lái)的土，如同壓縮空氣或泥水一樣充滿整個(gè)密封艙，并保持一定壓力來(lái)平衡開(kāi)挖面的土壓力。螺旋運(yùn)輸機(jī)的出土量（用它的轉(zhuǎn)速控制）要密切配合刀盤(pán)的切削速度，以保持密封艙內(nèi)始終充滿泥土，而又不致過(guò)于飽滿。這種盾構(gòu)避免了局部氣壓盾構(gòu)的主要缺點(diǎn)，也省略了投資較大的泥水盾構(gòu)所需的輸送和處理設(shè)備，因此，是一種發(fā)展中的最新型盾構(gòu)。土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)應(yīng)用比較廣泛，種類也比較多。圖 2-6 土壓平衡式盾構(gòu)1-刀盤(pán)用油馬達(dá); 2-螺旋運(yùn)輸機(jī); 3-螺旋運(yùn)輸機(jī)油馬達(dá); 4-皮帶

16、運(yùn)輸機(jī); 5-閘門(mén)千斤頂; 6-管片拼裝器; 7-刀盤(pán)支架; 8-隔壁; 9-緊急用出入口（5）混合形盾構(gòu)（Mixsllield）?；旌闲味軜?gòu)就是把隧道巖石掘進(jìn)機(jī)（TBM，Tunnel Boring Machine）與軟土的盾構(gòu)機(jī)相結(jié)合，造出既能用于巖石地層，也可用于軟土的新型隧道掘進(jìn)機(jī)，圖2-7為有代表性的一種。為了適應(yīng)軟土層的粉細(xì)砂、中砂、粗砂、淤泥、粉質(zhì)粘土、風(fēng)化砂巖等多變的地層條件，我國(guó)廣州地鐵采用了混合型的泥水平衡盾構(gòu)和混合形土壓平衡盾構(gòu)。即通過(guò)改進(jìn)刀盤(pán)的刀具型式、刀具開(kāi)口進(jìn)土率、泥土排除外運(yùn)和分離裝置，吸收兩種盾構(gòu)機(jī)特點(diǎn)，以適應(yīng)不同地質(zhì)和環(huán)境條件的影響。圖2-7 混合形盾構(gòu)圖2-8

17、 異形盾構(gòu)(6)異形盾構(gòu)。上海隧道股份有限公司使用國(guó)產(chǎn)矩形盾構(gòu)施工完成了黃浦江行人觀光隧道的出人通道，日本東京地鐵12號(hào)線使用了三心圓泥水盾構(gòu)。三心圓泥水盾構(gòu)是由三臺(tái)圓形盾構(gòu)機(jī)排列組合成一體，中心大刀盤(pán)直徑為8.846m，兩側(cè)盾構(gòu)機(jī)外徑為814m，相互交疊后總的高度達(dá)17.440m。為適合 R125m彎曲曲線推進(jìn)，機(jī)器裝有活動(dòng)鉸接合機(jī)構(gòu)（鉸的角度2°）。機(jī)身總長(zhǎng)11.020m，工作面單位面積推力為179kN，總推力150000kN。有四臺(tái)電機(jī)用于盾構(gòu)機(jī)操作管片的拼裝、鋼主柱的架設(shè)，設(shè)備的總重量達(dá)2600t。盾構(gòu)機(jī)身和車架總長(zhǎng)約275m，中部為137m，主要用于建造乘客在兩端進(jìn)出的車站

18、。站臺(tái)部分的襯砌由鋼管片組成，乘客的通道由柔性的鋼筋土管片組成，見(jiàn)圖2-8。圖2-8 異形盾構(gòu)二、盾構(gòu)法施工工藝過(guò)程使用盾構(gòu)法施工，施工工藝流程如圖2-9。始發(fā)工作井建造進(jìn)出工作井洞口土體加固處理盾構(gòu)吊運(yùn)、裝配、試車管片制作螺栓制作架設(shè)后座支撐基座鑿除封門(mén)開(kāi)挖、頂進(jìn)50m后拆除吊環(huán)、100m后調(diào)整施工強(qiáng)度，設(shè)定推壓力出井進(jìn)洞現(xiàn)場(chǎng)粘貼防水膠帶推進(jìn)千斤頂頂進(jìn)挖土調(diào)整艙內(nèi)土壓力拼裝襯砌、注漿姿態(tài)調(diào)整，循環(huán)往復(fù)土體改良聯(lián)絡(luò)通道施工最后50m軸線校正、調(diào)整盾構(gòu)出洞進(jìn)工作井嵌縫、封孔、堵漏裝修、設(shè)備安裝驗(yàn) 收?qǐng)D2-9 盾構(gòu)隧道施工流程（一）盾構(gòu)的組裝基坑或工作井 在盾構(gòu)施工段的始端，要布置基坑或井，用以進(jìn)

19、行盾構(gòu)的安裝工作。若盾構(gòu)推進(jìn)線路特別長(zhǎng)時(shí)，還應(yīng)設(shè)置檢修工作井，這些井和基坑應(yīng)盡量結(jié)合隧道規(guī)劃線路上的通風(fēng)井、設(shè)備井、地鐵車站、排水泵房以及立體交叉、平行交叉、施工方法轉(zhuǎn)換處來(lái)設(shè)置。作為拼裝室用的井，其建筑尺寸應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)裝施工要求來(lái)確定，其寬度一般應(yīng)比盾構(gòu)直徑酌情減小，井的長(zhǎng)度方向（沿推進(jìn)方向）要考慮盾構(gòu)設(shè)備安裝的要求。目前，中、小盾構(gòu)的動(dòng)力裝置、配電設(shè)備大部分布置在盾構(gòu)后面的設(shè)備車架上。若考慮安裝全部設(shè)備車架，會(huì)使工作井尺寸過(guò)長(zhǎng)。一般盾構(gòu)可采用臨時(shí)操縱措施安裝部分車架，但確定井的長(zhǎng)度時(shí)也要考慮將來(lái)轉(zhuǎn)換成全套車架的方便。從施工要求考慮，井的寬度具有盾構(gòu)安裝尺寸已夠，而長(zhǎng)度則要考慮在盾構(gòu)前面拆除洞

20、門(mén)封板和在盾構(gòu)后面布置后座和垂直運(yùn)輸所需的尺寸。此外，為方便進(jìn)行洞門(mén)與襯砌間空隙的充填、封板工作及臨時(shí)后座襯砌環(huán)與盾構(gòu)導(dǎo)軌間的填實(shí)工作，在盾構(gòu)下部至少應(yīng)留有1m左右高度的空間。工作井可以用沉井（箱）法施工，也可連續(xù)墻支護(hù)（樁排墻支護(hù)）、錨噴支護(hù)明挖法施工，視工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況而定。盾構(gòu)基座 盾構(gòu)基座在井內(nèi)用作安裝及穩(wěn)妥地?cái)R置盾構(gòu)，更重要的是通過(guò)設(shè)在基座上的導(dǎo)軌使盾構(gòu)在施工前獲得正確的導(dǎo)向。因此，導(dǎo)軌需要根據(jù)隧道設(shè)計(jì)、施工要求定出的平面及高程位置進(jìn)行測(cè)量定位?；梢圆捎矛F(xiàn)澆鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌由兩根或多根鋼軌組成?；惺芏軜?gòu)自重外，還應(yīng)考慮盾構(gòu)切人地層后，進(jìn)行糾偏時(shí)產(chǎn)生的集中荷載。

21、（二）盾構(gòu)開(kāi)挖盾構(gòu)開(kāi)挖方式可分為敞開(kāi)式、機(jī)械切削式、網(wǎng)格式和擠壓式等。為了減少盾構(gòu)施工對(duì)地層的擾動(dòng)，可先借助千斤頂驅(qū)動(dòng)盾構(gòu)使其切口貫入土層，然后在切口內(nèi)進(jìn)行土體開(kāi)挖與運(yùn)輸，這是軟土地層盾構(gòu)掘進(jìn)的基本過(guò)程。1敞開(kāi)式開(kāi)挖手掘式及半機(jī)械式盾構(gòu)均為半敞開(kāi)式開(kāi)挖，這種方式適于地質(zhì)條件好，開(kāi)挖面在掘進(jìn)中能維持穩(wěn)定或在有輔助措施時(shí)能維持穩(wěn)定的情況，其開(kāi)挖程序一般是從頂部開(kāi)始逐層向下挖掘。若土層較差，還可以借助千斤頂加撐板對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行臨時(shí)支撐。根據(jù)切口長(zhǎng)度的不同，每環(huán)可分?jǐn)?shù)次開(kāi)挖和推進(jìn)。支撐千斤頂常設(shè)計(jì)成差壓式，即在保持支撐力的條件下可以縮回，以確保支撐效能。采用敞開(kāi)式開(kāi)挖，處理孤立障礙物、糾偏、超挖均比其他

22、方式容易。為盡量減少對(duì)地層的擾動(dòng)，要適當(dāng)控制超挖量與暴露時(shí)間，土質(zhì)較差時(shí)尤應(yīng)注意。2機(jī)械切削開(kāi)挖這里主要指與盾構(gòu)直徑相仿的全斷面旋轉(zhuǎn)切削刀盤(pán)（簡(jiǎn)稱大刀盤(pán)）開(kāi)挖方式。過(guò)去也用過(guò)一些由多個(gè)小盤(pán)組成的所謂行星式刀盤(pán)，以及千斤頂操縱的擺動(dòng)式刀盤(pán)，但目前大都采用以液壓或電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力的可雙向轉(zhuǎn)動(dòng)切削的大刀盤(pán)。根據(jù)地質(zhì)條件的好壞，大刀盤(pán)可分為刀架間無(wú)封板的及有封板的兩種。前者適用于土質(zhì)較好的條件，如我國(guó)黃土高原使用的“DW2.52”黃土洞掘進(jìn)機(jī)，即為無(wú)封板刀盤(pán)形式。大刀盤(pán)切削開(kāi)挖配合運(yùn)土機(jī)械（皮帶機(jī)、刮板機(jī)、轉(zhuǎn)盤(pán)。螺旋運(yùn)輸機(jī)等）可使土方從開(kāi)挖到裝車運(yùn)輸部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。大刀盤(pán)開(kāi)挖方式，在彎道施工或糾偏時(shí)不如敞開(kāi)

23、式便于超挖（有些刀盤(pán)裝有周邊超挖刀來(lái)彌補(bǔ)其不足）。此外，清除障礙物也顯得困難些，特別是裝有封板的大刀盤(pán)更顯不便。使用大刀盤(pán)的盾構(gòu)機(jī)械構(gòu)造復(fù)雜，消耗動(dòng)力較大，但這種盾構(gòu)是實(shí)現(xiàn)隧道施工機(jī)械化、減輕體力勞動(dòng)的必然方向。目前國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的泥水加壓盾構(gòu)、土壓平衡盾構(gòu)，均采用這種開(kāi)挖方式。3網(wǎng)格式開(kāi)挖采用這種開(kāi)挖方式時(shí)，開(kāi)挖面由阿格梁與格板分成許多格子。開(kāi)挖面的支撐作用是由土的粘聚力和網(wǎng)格厚度范圍內(nèi)的阻力（與主動(dòng)土壓相等）而產(chǎn)生的。當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，克服這項(xiàng)阻力，土體就從格子里呈條狀擠出來(lái)。要根據(jù)土的性質(zhì)，調(diào)節(jié)網(wǎng)格的開(kāi)孔面積。格子過(guò)大會(huì)喪失支撐作用；格子過(guò)小則會(huì)引起對(duì)土層的擠壓擾動(dòng)等不利影響。我國(guó)在大面積使用

24、大、中型盾構(gòu)過(guò)程中，曾在網(wǎng)格后面布置提土轉(zhuǎn)盤(pán)，把土提到盾構(gòu)中心的刮板機(jī)頭部，然后裝車外運(yùn)。實(shí)踐證明，這種出土方式效率高、效果好。網(wǎng)格式開(kāi)挖一般不能超前開(kāi)挖，全靠調(diào)整千斤頂編組進(jìn)行糾偏。采用網(wǎng)格開(kāi)挖時(shí)，在所有千斤頂縮回后，會(huì)產(chǎn)生較大的盾構(gòu)后退現(xiàn)象，導(dǎo)致地表沉降，因此，施工時(shí)務(wù)必采取有效措施，防止盾構(gòu)后退。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，每環(huán)推進(jìn)結(jié)束后采取維持頂力（使盾構(gòu)不進(jìn)不推）屏壓510min，可有效防止盾構(gòu)后退。此外，拼裝管片時(shí)，要使一定數(shù)量的千斤頂軸對(duì)稱地輪流維持頂力，以防盾構(gòu)后退。在確定網(wǎng)格式盾構(gòu)的推力時(shí)，應(yīng)計(jì)及開(kāi)挖面土體主動(dòng)上壓力引起的阻力以及網(wǎng)格梁、隔板切人土層的阻力。4擠壓式開(kāi)挖全擠壓式和局部擠壓式

25、開(kāi)挖，由于不出土或只部分出土，對(duì)地層有較大的擾動(dòng)，在考慮施工軸線時(shí)，應(yīng)盡量避開(kāi)地面建筑物。局部擠壓施工時(shí)，要精心控制出土量（土質(zhì)不同，出土量也不同，一般宜作實(shí)地試驗(yàn)），以減少和控制地表變形。全擠壓施工時(shí)，盾構(gòu)把四周一定范圍內(nèi)的土體擠密實(shí)。由于只有上部有自由面，所以大部分上體被擠向地表面，部分土體則擠向盾尾及盾構(gòu)下部。因此盾尾建筑空隙可以自然得到充填，不需要再進(jìn)行襯砌壁后注漿。根據(jù)施工的觀察與測(cè)量，擠向盾尾的土體對(duì)初出盾尾的襯砌產(chǎn)生的環(huán)向荷載是不小的。擠壓施工時(shí)，由于可以把開(kāi)挖面全部封閉起來(lái)，在盾尾密封效果良好的條件下，可以不采取其他輔助施工措施，而且不出土、不壓漿，能在土質(zhì)塑性大、空隙比較大、

26、有流動(dòng)性的地層中達(dá)到較高的施工速度。擠壓推進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)有明顯的上浮趨勢(shì)，正面又不能超挖，只能憑調(diào)整千斤頂編組來(lái)糾偏。遇到糾偏困難時(shí)，在正面阻力較大處，可以打開(kāi)封板擠出部分土來(lái)調(diào)整阻力。因此，常在正面封板的各個(gè)方位設(shè)置可啟閉的出土閘門(mén)。（三）隧道襯砌的拼裝軟土地層盾構(gòu)施工的隧道襯砌，通常采用預(yù)制拼裝的形式：對(duì)于防護(hù)要求甚高的隧道，也有采用整體澆注混凝土的。整體澆注襯砌施工繁瑣，進(jìn)度較慢，目前已逐漸被復(fù)合式襯砌取代。復(fù)合式襯砌在成洞階段先采用較薄的預(yù)制襯砌，然后再澆注混凝土內(nèi)襯，以滿足防護(hù)要求。預(yù)制拼裝襯砌是由稱為“管片”的多塊弧形預(yù)制構(gòu)件拼裝而成。管片可采用鑄鐵、鑄鋼、鋼筋混凝土等材料制成的各種構(gòu)

27、件形式。通常，盾構(gòu)及襯砌結(jié)構(gòu)確定之后，其拼裝方法也就大致決定了。管片拼裝方法根據(jù)結(jié)構(gòu)受力要求，分為通縫拼裝和錯(cuò)縫拼裝兩種。通縫拼裝，管片的縱縫要環(huán)環(huán)對(duì)齊，拼裝較為方便，易定位，襯砌環(huán)施工應(yīng)力小，但環(huán)面不平整的誤差容易累積起來(lái)，特別是采用較厚的現(xiàn)澆防水材料時(shí)，更是如此。若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要采用襯砌本身來(lái)傳遞圓環(huán)內(nèi)力時(shí)，宜采用錯(cuò)縫拼裝，即襯砌圓環(huán)的縱縫在相鄰圓環(huán)環(huán)間錯(cuò)開(kāi)l2l3管片。這種管片的環(huán)縱縫可設(shè)計(jì)成榨形連接，以利拼裝。錯(cuò)縫拼裝的隧道比通縫拼裝的隧道整體性強(qiáng)，但由于環(huán)面不平整，常引起較大的施工應(yīng)力，防水材料也常因壓密不夠面滲漏水。管片拼裝方法按其程序，可分為“先縱后環(huán)”和“先環(huán)后縱”兩種。先環(huán)后縱

28、法是：拼裝前將所有盾構(gòu)千斤頂縮回，管片先拼裝成圓環(huán)，然后用千斤頂使拼好的圓環(huán)縱向靠攏（與已成環(huán)連接成洞）。這種方法拼裝的環(huán)面較為平整，縱縫拼裝質(zhì)量好，但對(duì)易產(chǎn)生后退現(xiàn)象的盾構(gòu)，不宜采用。先縱后環(huán)的拼裝方法可以有效地防止盾構(gòu)后退，即拼裝某一塊管片時(shí)，就只縮回該管片部分的千斤頂，其它千斤頂則軸對(duì)稱地支撐或升壓。這樣逐塊輪流縮回與伸出部分千斤頂，直至拼裝成環(huán)。在整個(gè)拼裝過(guò)程中，要求控制盾構(gòu)位置不變。管片拼裝常用舉重臂來(lái)進(jìn)行。舉重臂可以根據(jù)拼裝要求完成旋轉(zhuǎn)、徑向伸縮、縱向移動(dòng)等操作，有的還裝有可以微動(dòng)調(diào)節(jié)的裝置。無(wú)論是采用先縱后環(huán)還是先環(huán)后縱的方法，舉重臂均能迅速、方便地完成作業(yè)，其操作順序是：自上而

29、下，左右交叉，最后封頂成環(huán)。若采用將襯砌管片縱向插入拼裝的方法，舉重臂沿隧道軸向的移動(dòng)距離要加長(zhǎng)。（四）襯砌壁后壓漿為防止地表沉降，必須將盾尾和襯砌之間的建筑空隙及時(shí)壓漿充填。壓漿還可以改善隧道襯砌的受力狀態(tài)，增強(qiáng)襯砌的防水效能，因此，是盾構(gòu)施工的關(guān)鍵工序。壓漿有以下幾種方法，主要應(yīng)根據(jù)地層條件選用。1二次壓注。這種壓注工藝是當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)一環(huán)后，立即用風(fēng)動(dòng)壓注機(jī)通過(guò)管片的壓注孔，向襯砌壁后的建筑空隙注人豆粒砂，以防止地層的坍塌。繼續(xù)推進(jìn)數(shù)環(huán)（58環(huán)）后，再用壓漿泵將水泥類漿體灌人砂間空隙，使之團(tuán)結(jié)。二次壓注法施工繁瑣，壓注豆粒砂不易保證密實(shí)，尤其是拱頂部分，此外灌注水泥漿時(shí)也難填滿。地表沉降量略

30、大，后期常需進(jìn)行補(bǔ)充壓漿，但這對(duì)保護(hù)盾尾密封裝置有利。2一次壓注。若地層條件較差，盾尾空隙一出現(xiàn)就會(huì)發(fā)生坍塌時(shí)，則希望盾尾空隙內(nèi)始終保持一定的壓力。在這種情況下宜采用一次壓注法，即隨著盾尾空隙的出現(xiàn)，立即壓注水泥村漿，并保持一定壓力。一旦壓漿出現(xiàn)故障，盾構(gòu)也要暫停推進(jìn)。這種工藝對(duì)盾尾密封裝置要方較高，易產(chǎn)生盾尾漏漿，必須準(zhǔn)備采取有效的堵漏措施。3三次壓注。同步壓漿填充盾尾間隙，管片脫出盾尾過(guò)程中快速壓漿；二次壓漿在3d后，防止?jié){液失水、流失，土體壓縮變形引起沉降；三次壓漿發(fā)現(xiàn)明顯的地表沉陷趨勢(shì)或隧道嚴(yán)重滲漏時(shí)，可在相應(yīng)區(qū)間進(jìn)行補(bǔ)充壓漿。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，壓漿數(shù)量同注人壓力及要求控制的地表沉降有關(guān)，

31、一般為理論計(jì)算建筑空隙體積的110180。壓漿要對(duì)稱于襯砌環(huán)進(jìn)行，盡量避免單點(diǎn)超壓注漿，以減少襯砌環(huán)的不均勻施工荷載。注漿壓力一般為0.51.OMPa。（五）盾構(gòu)法施工的運(yùn)輸、供電、通風(fēng)和排水1運(yùn)輸。隧道內(nèi)需運(yùn)輸?shù)牟牧嫌虚_(kāi)挖的土方、管片、壓漿材料，以及隧道延伸所需的枕木、鋼軌、走道板、管道等。運(yùn)輸方式分為水平運(yùn)輸和垂直運(yùn)輸。水平運(yùn)輸大都采用輕型窄軌（軌距a刀mm），以蓄電池式電機(jī)車牽引。在運(yùn)距長(zhǎng)、坡度陡戰(zhàn)情況下，可采用內(nèi)燃機(jī)車。隧道內(nèi)的水平運(yùn)輸線，可通過(guò)豎井內(nèi)的罐籠或貨運(yùn)電梯等垂直運(yùn)輸工具與地面聯(lián)系。整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體條件，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與布置。2供電。盾構(gòu)施工時(shí)，除了要重視盾構(gòu)

32、本身及井下設(shè)備的供電外，對(duì)地面降水用水泵、氣壓用空壓機(jī)等的供電也務(wù)必充分保證，否則會(huì)因斷電招致重大工程事故。供電系統(tǒng)要考慮足夠的備用系數(shù)，還應(yīng)采用多路電源供電的辦法。供電線路及設(shè)備要有良好的安全措施，并經(jīng)常維修檢查。如果外電源供電參數(shù)不足時(shí)，工地上要采取補(bǔ)償措施，必要時(shí)要布置臨時(shí)發(fā)電站，其發(fā)電量以保證工程及人身安全為主。例如，維持降水的水泵用電量；氣壓盾構(gòu)維持工作面氣壓的空壓機(jī)電量；隧道內(nèi)照明以及維持工程安全的設(shè)備用電量，以及保證撤出施工人員的電梯、罐籠、訊號(hào)用電量等。這些保證供電項(xiàng)目，要明確地反映到工程的施工組織設(shè)計(jì)中去。3通風(fēng)。盾構(gòu)施工均為獨(dú)頭巷道的形式，為此，應(yīng)根據(jù)工作面實(shí)際操作人數(shù)，供

33、給新鮮空氣，并注意調(diào)節(jié)工作面的溫度與濕度。隧道內(nèi)使用電焊、氣割、化學(xué)灌漿堵漏時(shí)應(yīng)加大通風(fēng)量。一般采用礦用通風(fēng)機(jī)，考慮一定距離的接力，送到開(kāi)挖面。氣壓式盾構(gòu)直接利用加壓管路接往開(kāi)挖面，以保證空氣清新。大斷面隧道的工作面還可以布置若干排風(fēng)扇。氣壓盾構(gòu)隧道的排氣管宜布置在隧道后部，以利隧道內(nèi)換氣。地層中含有沼氣、瓦斯等易燃、易爆氣體時(shí)，除加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)密閉措施外，還應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)。對(duì)有害氣體應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并降低到可能爆燃的濃度以下。4排水。隧道施工用水、滲漏水以及工作面涌水應(yīng)迅速排除，以保證盾構(gòu)機(jī)械的安全操作。隧道內(nèi)積水一般先排人工作井，再用專設(shè)的抽水系統(tǒng)排至地面。為減少隧道施工所需的排水設(shè)備可將盾構(gòu)推進(jìn)的線

34、路設(shè)計(jì)成上坡推進(jìn)，使積水能自動(dòng)流人工作井的集水坑。對(duì)于有上下縱坡轉(zhuǎn)換的隧道，要在最低點(diǎn)布置臨時(shí)水泵，通過(guò)管道將水排往工作井的集水坑。使用氣壓式盾構(gòu)時(shí)，可利用壓力差排除氣壓段積水。若閘墻處于隧道低端，要在常壓段閘墻附近另設(shè)排水設(shè)施。盾構(gòu)施工的排水，是保證工程質(zhì)量和進(jìn)度的重要環(huán)節(jié)進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)時(shí)房必進(jìn)行周密的籌劃和安排。三、盾構(gòu)法存在的問(wèn)題盾構(gòu)法隧道建設(shè)對(duì)地面干擾小，施工速度快、安全、機(jī)構(gòu)化和自動(dòng)化程序高等優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，也是今后城市軟土地層隧道建設(shè)的發(fā)展方向。但盾構(gòu)法隧道也存在一系列的缺點(diǎn)和施工難點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：（1）盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)引起土體的變形走動(dòng)、孔隙水壓力波動(dòng)、過(guò)大的地面沉降和隆起；（2）

35、盾構(gòu)在地下“蛇行”前進(jìn)，方向控制不準(zhǔn)，糾偏困難；（3）超大直徑、超小直徑、矩形、異形、雙圓形、球形盾少見(jiàn)，無(wú)法適應(yīng)各類交通、上下水、熱力等市政工程的隧道建設(shè)需要。（4）缺少高精度、高度自動(dòng)化機(jī)械化、適用于長(zhǎng)距離快速施工、易于操作和使用的盾構(gòu)。缺少適應(yīng)于巖層、軟弱土層、流砂、沼氣等復(fù)雜工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的盾構(gòu)機(jī)。（5）盾構(gòu)機(jī)造價(jià)昂貴；（6）盾構(gòu)法隧道襯砌和接縫滲漏水，隧道后期沉降過(guò)大。第二節(jié) 頂管法施工一、常用機(jī)具設(shè)備頂管法施工常用機(jī)具設(shè)備有工具管、液壓千斤頂、頂鐵、工作臺(tái)與棚架。1工具管的形式目前較常使用的頂管工具管有手掘式、擠壓式、局部氣壓水力挖土式、泥水平衡式和多刀盤(pán)土壓平衡式等幾種。

36、手掘式頂管工具管為正面敞胸，要用人工挖土，如圖2-10所示。擠壓式頂客工具管正面有網(wǎng)格切土裝置或?qū)⑶锌谌心_放大，由此減小開(kāi)挖面，采用擠土頂進(jìn)，如圖2-11所示。切土刃腳糾偏千斤頂法蘭圈糾偏千斤頂法蘭圈圖2-10 手掘式頂管工具管圖2-11 擠壓式頂管工具管L-工具管長(zhǎng)度約1.6m；D-工具管外徑； l-喇叭口長(zhǎng)度；h1-土斗車輪高度；d-喇叭口小口直徑；h2-糾偏千斤頂高度工具管長(zhǎng)度約1m圖2-12 局部氣壓水力挖土式頂管工具管1-刃腳；2-格柵；3-照明燈；4-胸板；5-真空壓力表；6-觀察窗；7-高壓水倉(cāng)；8-垂直鉸鏈；9-左右糾偏油缸；10-水槍；11-小水密門(mén)；12-吸口格柵；13-吸

37、泥門(mén)；14-陰井；15-吸管進(jìn)口；16-雙球活接頭；17-上下糾偏油缸；18-水平鉸鏈；19-吸泥管；20-氣閘門(mén)；21-大水密門(mén)；22-吸泥管閘閥；23-泥漿環(huán)；24-清理陰井；25-管道；26-氣壓局部氣壓水力挖土式頂管工具管正面設(shè)有網(wǎng)格并在其后設(shè)置密封艙，在密封艙中加適當(dāng)氣壓以支承正面土體，密封艙中設(shè)置高壓水槍和水力揚(yáng)升機(jī)用以沖挖正面土體，將沖下的泥水吸出并送入通過(guò)密封艙隔墻的水力運(yùn)泥管道排放至地面的貯泥水池，如圖2-12所示。泥水平衡式頂管工具管正面設(shè)置刮土刀盤(pán)，其后設(shè)置密封艙，在密封艙中注入穩(wěn)定正面土體的護(hù)壁泥漿，刮土刀盤(pán)刮下的泥土沉入密封艙下部的泥水中并通過(guò)水力運(yùn)輸管道排放至地面的

38、泥水處理裝置，如圖2-13所示。圖2-14 多刀盤(pán)土壓平衡式頂管工具管圖2-13 泥水平衡式頂管工具管多刀盤(pán)土壓平衡式頂管工具管頭部設(shè)置密封艙，密封隔板上裝設(shè)數(shù)個(gè)刀盤(pán)切土器，頂進(jìn)時(shí)螺旋器出土速度與工具管推進(jìn)速度相協(xié)調(diào)，如圖2-14所示。3頂鐵a)b)c)圖2-15 頂鐵示意圖a) 矩形頂鐵； b)圓形頂鐵； c)弧形頂鐵頂鐵是頂管過(guò)程中傳遞頂力的工具，它呆延長(zhǎng)千斤頂?shù)男谐?，并且擴(kuò)大管節(jié)端部的承壓面積；頂鐵由各種型鋼制成，其強(qiáng)度和剛度應(yīng)經(jīng)過(guò)核算。頂鐵根據(jù)安放位置與使用作用的不同，可分成順鐵、橫鐵和立鐵。順鐵在頂進(jìn)過(guò)程中與頂鎬的行程長(zhǎng)度配合傳遞頂力，在頂鎬與管子之間陸續(xù)安放。頂鐵的形式一般有矩形、

39、圓形、弧形等，其斷面參見(jiàn)圖2-15。圖2-16 卷?yè)P(yáng)機(jī)起重臺(tái)與棚架示意圖1-棚架；2-卷?yè)P(yáng)機(jī)；3-活動(dòng)蓋板；4-滾輪軌； 5-方木；6-槽鋼；7-工字鋼；8-工作坑撐木4工作臺(tái)與棚架工作臺(tái)搭設(shè)在工作井的頂面，主梁采用型鋼，上面鋪設(shè)15cm×15cm方木，作為承重平臺(tái)，中間留有下管和出土的方孔為平臺(tái)口，在平口上設(shè)活動(dòng)蓋板，裝有滾動(dòng)輪與導(dǎo)軌。棚架是在卷?yè)P(yáng)機(jī)起重架外面罩以防雨棚，見(jiàn)圖2-16。二、頂管法施工程序頂管法施工過(guò)程如下：先在管道設(shè)計(jì)路線上施工一定數(shù)量的小基坑作為頂管工作井（大多采用沉井），作為一段頂管的起點(diǎn)與終點(diǎn)，工作井的一面或兩面?zhèn)缺谠O(shè)有圓孔作為預(yù)制管節(jié)的出口與入口。頂管出口孔

40、壁對(duì)面?zhèn)葔槌袎罕冢渖习惭b液壓千斤頂和承壓墊板。千斤頂將帶有切口和支護(hù)開(kāi)挖裝置的工具管頂出工作井出口孔壁，然后以工具管為先導(dǎo)，將預(yù)制管節(jié)按設(shè)計(jì)軸線逐節(jié)頂入土層中，直至工具管后第一段管節(jié)的前端進(jìn)入下一節(jié)作井的井口孔壁，這樣就施工完了一段管道，繼續(xù)上一施工過(guò)程，一條管線就施工完畢。圖2-17為普通頂管施工布置示意圖。中心樁撐木管子內(nèi)漲圈圓形頂鐵鋼絲繩(接起重設(shè)備)頂鎬機(jī)順鐵運(yùn)土機(jī)挖土立板兼作后背（或墊鋼板）后背方木后背頂鐵導(dǎo)軌木軌基坑道板橫鐵混凝土基坑排水層工作井?dāng)嗝媪宸侥竟茏禹樿F頂鎬撐鐵撐木水準(zhǔn)點(diǎn)排水層混凝土基礎(chǔ)工作井底部平面工作井長(zhǎng)度L圖2-17 普通頂管施工布置示意立鐵（一）設(shè)置工作井及

41、后背墻1工作井的設(shè)置選址 頂管工作井是頂管施工時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的臨時(shí)性設(shè)施，包括后背、導(dǎo)軌和基礎(chǔ)等，工作井是人、機(jī)械、材料較集中的活動(dòng)場(chǎng)所，因此，選擇工作井的位置應(yīng)考慮以下原則：1）有可利用的坑壁原狀土作后背；（2）盡量選擇在管線上的附屬構(gòu)筑物如檢查并處；（3）工作井處應(yīng)便于排水、出土和運(yùn)輸，并具有堆放少量管材及暫存土的場(chǎng)地；（4）工作井盡量遠(yuǎn)離建筑物；（5）單向頂進(jìn)時(shí)工作井宜設(shè)在下游一側(cè)。種類152534圖2-18 工作井種類1-單向頂進(jìn)井；2-雙向頂進(jìn)井；3-多向頂進(jìn)井；4-轉(zhuǎn)角頂進(jìn)井；5-接受井 從工作井的使用功能上有單向頂進(jìn)井、雙向頂進(jìn)井、多向頂進(jìn)井及轉(zhuǎn)角頂進(jìn)井，見(jiàn)圖2-18。工作井實(shí)質(zhì)上

42、是一方形或圓形小基坑，其支護(hù)類型同普通基坑一樣有多種形式，包括地下連續(xù)墻、柱列式鉆孔灌注樁、鋼板樁、樹(shù)根樁和攪拌柱等形式，與一般基坑不同的是因其平面尺寸較小，其支護(hù)還經(jīng)常采用鋼筋混凝土沉井。在管徑大于等于1.8m或頂管埋深大于等于5.5m時(shí)普遍采用鋼筋混凝土沉井作為頂進(jìn)工作井。采用沉井作為工作井時(shí)，為減少頂管設(shè)備的轉(zhuǎn)移，一般采用雙向頂進(jìn)儷當(dāng)采用鋼板樁工作井時(shí)，為確保后座土體穩(wěn)定，一般采用單向頂進(jìn)。尺寸 一般開(kāi)挖工作井，其底部的平面尺寸應(yīng)根據(jù)管徑大小、管節(jié)長(zhǎng)度、操作設(shè)備、出土方式及后背長(zhǎng)度等不同情況而定。當(dāng)上下游管線的夾角>170°時(shí)，一般采用直線頂進(jìn)工作井，即矩形工作井，普遍采

43、用的矩形工作井平面尺寸根據(jù)表2-1選用；當(dāng)上下游管線的夾角170°時(shí)，一般采用圓形工作井。表2-1 矩形工作井平面尺寸選用表（m）頂管內(nèi)徑(mm)頂進(jìn)井(寬×長(zhǎng))接收井(寬×長(zhǎng))頂管內(nèi)徑(mm)頂管井(寬×長(zhǎng))接收井(寬×長(zhǎng))80012003.57.53.5×4.05.0180020004.58.04.5×5.06.0135016504.08.04.0×4.05.0220024005.09.05.0×5.06.0注：采用泥水平衡頂管施工時(shí)，其頂進(jìn)井的寬度應(yīng)在其一側(cè)增加1m寬度以布置泥水旁通裝置工作井的平面

44、位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)管位要求，盡量避讓地下管線，減小施工擾動(dòng)后的影響。工作井與周圍建筑物及地下管線的最小平面距離應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件及工作井施工方法而定。采用鋼板樁或沉井法施工的工作井，其地面影響范圍一般按井深的1.5倍計(jì)算，在此范圍內(nèi)的建筑物和管線等應(yīng)采取必要的技術(shù)措施加以保護(hù)。基礎(chǔ) 基礎(chǔ)的形式取決于基底的土質(zhì)、管節(jié)的重要性以及地下水位的情況，一般有以下3種形式可供參考：（1）土槽木枕基礎(chǔ)。適用于土質(zhì)較好，又無(wú)地下水的工作井。這種基礎(chǔ)施工操作簡(jiǎn)便、用料少，可在方木上直接鋪設(shè)導(dǎo)軌，見(jiàn)圖2-19。（2）卵石木枕基礎(chǔ)。適用于地下水位不高，但地基土為細(xì)粉砂或亞砂土近飽和狀，安裝過(guò)程中有可能被擾動(dòng)，可采用卵石

45、木枕基礎(chǔ)，見(jiàn)圖2-20。（3）混凝土木枕基礎(chǔ)。適用于地下水位高，同時(shí)地基土質(zhì)又差的工作井。混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不低于C18級(jí)，厚度為20cm（不應(yīng)小于該處井室的基礎(chǔ)加墊層厚度），澆注寬度較枕木長(zhǎng)50cm為宜，并在混凝土內(nèi)部埋設(shè)15cm×15cm的方木作軌枕（方木埋人混凝土的一面包油氈一層）。這種基礎(chǔ)不擾動(dòng)地基土，能承受較大的荷載，見(jiàn)圖221。90a)導(dǎo)軌頂進(jìn)方向>C10混凝土基礎(chǔ)必要時(shí)加鋪卵石100150木軌基150×150與混凝土接觸面處包油氈一層>C10混凝土基礎(chǔ)導(dǎo)軌釘頂進(jìn)方向?qū)к壞拒壔?50×150與混凝土接觸面處包油氈一層必要時(shí)加鋪卵石100150

46、4012380150b)c)圖2-21 混凝土木枕基礎(chǔ)a)縱鋪混凝土軌枕基礎(chǔ)； b)橫鋪混凝土軌枕基礎(chǔ)； c)木軌枕臥入混凝土的高度1240cm卵形基礎(chǔ)40cm12粗砂填縫圖2-19 土槽木枕基礎(chǔ)1-導(dǎo)軌； 2-方木圖2-20 卵石木枕基礎(chǔ)1-導(dǎo)軌； 2-方木5導(dǎo)軌導(dǎo)軌安裝是頂管施工中的一項(xiàng)重要工作，安裝的準(zhǔn)確與否直接影響管子的頂進(jìn)質(zhì)量，因此導(dǎo)軌宜選用鋼質(zhì)材料制作，并應(yīng)有足夠的剛度，其安裝要求如下：（1）兩導(dǎo)軌應(yīng)平行、等高，或略高于該處管道的設(shè)計(jì)高程，其坡度應(yīng)與管道坡度一致。（2）安裝后的導(dǎo)軌應(yīng)牢固，不得在使用中產(chǎn)生位移，并應(yīng)經(jīng)常檢查校核。（3）兩導(dǎo)軌的間距可按下式計(jì)算（見(jiàn)圖2-22）：A0=

47、A+a圖2-22 導(dǎo)軌安裝間距計(jì)算圖式中：A0兩導(dǎo)軌的中距(mm) A 兩導(dǎo)軌上部的凈距(mm) A 導(dǎo)軌的上頂寬度(mm) D 管外徑(mm) h 導(dǎo)軌高度(mm) e 管外底距枕木的距離(一般為1025mm)2后背墻的設(shè)置可以利用坑壁原土作后背墻，但要滿足以下要求：圖2-23 后背墻裝配圖1-撐板（木板或鋼板）；2-支撐方木；3-撐杠；4后背方木；5-立鐵；6-橫鐵；7-木板；8-護(hù)木；9-導(dǎo)軌；10-軌枕12345678910原土>500mm（1）后背土壁應(yīng)鏟修平整，并使壁面與管道頂進(jìn)方向垂直。（2）在平直的土壁或撐板前橫排15cm×15cm方木，與土壁或撐板貼緊，方木前

48、可設(shè)置立鐵，立鐵前再橫向疊放15cm×40cm橫鐵，見(jiàn)圖2-23。（3）方木應(yīng)臥到工作井以下一定深度，使頂鎬的著力中心高度不小于方木后背高度的1/3。（4）靠坑壁橫排方木的面積（F），可根據(jù)土質(zhì)允許承載力（一般土：150kPa；濕度較大的粉砂：100kPa；比較干的粘土、亞粘土及密實(shí)的砂土：200kPa）計(jì)算。（二）安裝頂管工具管選擇合適的頂管工具管并安裝就位，工具管的形式請(qǐng)參閱本節(jié)前面部分。（三）挖土與頂進(jìn)管前挖土是控制管節(jié)頂進(jìn)方向和高程、減少偏差的重要作業(yè)，是保證頂管質(zhì)量及管上構(gòu)筑物安全的關(guān)鍵。因此管前挖土頂進(jìn)有如下要求：（1）關(guān)于管前挖土的長(zhǎng)度a.在一般頂管地段，土質(zhì)良好，可超

49、前管端3050cm；b.在鐵路道軌下不行超前管端以外10cm，并隨挖隨頂，在道軌以外最大不得超過(guò)30cm，同時(shí)應(yīng)遵守管理單位的規(guī)定。（2）關(guān)于管子周圍的超挖a.在不允許土體下沉的頂管地段（如上頂有重要構(gòu)筑物或其他管道），管子周圍一律不得超挖；b.在一般頂管地段，上面允許超挖1.5cm，但在下面135°范圍內(nèi)不得超挖，一定保持管壁與土基表面吻合，參見(jiàn)圖2-24。（3）安裝管帽圖2-24 超挖示意圖圖2-25 管帽示意圖在土層松散或有流砂的地段頂管時(shí)，為了防止土方坍落，保證安全和便于挖土操作，在首節(jié)管前端可安裝管帽見(jiàn)圖2-25，將管帽頂入土中后便可在帽檐下挖土。帽檐的長(zhǎng)度L，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況而定，有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：L=D/(tan)式中：L 帽檐的長(zhǎng)度(mm) D 管子的外徑(mm) 土壤的內(nèi)摩擦角（°）（4）頂進(jìn)a.頂進(jìn)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)緩慢進(jìn)行，待各接觸部位密合后，再按正常頂進(jìn)速度頂進(jìn)；b.頂進(jìn)中若發(fā)現(xiàn)油路壓力突然增高，應(yīng)停止頂進(jìn)，檢查原因并經(jīng)過(guò)處理后方可繼續(xù)頂進(jìn)，回鎬時(shí)，油路壓力不得過(guò)大，速度不得過(guò)快；c.挖出的土方要及時(shí)外運(yùn)，及時(shí)頂進(jìn)，使頂力限制在較小范圍內(nèi)。（5）安裝工具脹圈（臨時(shí)連接）圖2-26 工具內(nèi)漲圈示意圖為了防止鋼筋混凝土管在頂管中錯(cuò)口，