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毕业设计（论文）—文件综述题目：我国盾构法隧道施工技术研究学院：土木建筑学院专业：土木工程（岩土与地下结构工程）学生：00000000000学号：0000000000指导教师：000000000000重庆交通大学2013年二0一三届土木工程专业（岩土与地下结构工程）毕业设计·文献综述-1-我国盾构法隧道施工技术研究000000（重庆交通大学，重庆，400074，中国）摘要:经过近半个世纪的发展，我国盾构法隧道施工技术得到了不断进步。本文阐述了盾构法在我国轨道交通、越江公路隧道及能源隧道等不同领域的应用及发展，总结了目前我国盾构法施工的总体水平，并根据当今地下空间的开发要求，对今后盾构法软土隧道新技术的发展方向作了探索[1~6]。关键词:盾构法；隧道；轨道交通；越江隧道；施工技术ResearchonconstructiontechnologyofshieldtunnelinourcountryLifeng(ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing100074,china)ABSTRACKT:Afternearlyhalfacenturyofdevelopment,tunnelshieldconstructiontechniqueofourcountryhasbeencontinuousprogress.Thispaperdescribesthedevelopmentandapplicationofshieldmethodinrailtransit,cross-rivertunnelandpowertunnelindifferentfields,andsummarizedtheoveralllevelofconstructionofourshield,andaccordingtothedevelopmentofundergroundspacerequirements,thedevelopmentdirectionofthenewtechnologyofshieldtunnelinsoftsoilisstudied.KEYWORDS:shieldtunnel;tunnel;railtransit;cross-rivertunnel;constructiontechnique一、引言盾构法施工技术自1806年由英国工程师布鲁诺首创，并用于英国伦敦泰晤士河水底隧道，至今已有200余年历史。该技术由于无需占用大量隧道沿线的施工场地，对城市的商业、交通、住居等影响很小，很快受到各国的推崇。经过数代技术人员的不懈努力，盾构法隧道施工技术由最初只能在极少数欧美发达国家应用，发展成为目前发展中国家在城市市政建设中逐步应用的施工技术[5]。近年来，随着我国市政基础设施建设的全面展开，有效利用和开发地下空资源，成为各地政府的共识，由此，我国的盾构法隧道施工技术在各类工程实践中得到迅速发展。我国使用盾构法修建隧道时，该技术已在世界范围内经历了一个世纪的发展历程。正因为技术的相对成熟，加之国内市政基础设施建设的迫切需二0一三届土木工程专业（岩土与地下结构工程）毕业设计·文献综述-2-求，及国家对城市环境保护意识的增强。盾构法隧道施工以其节约城市空间及环保性，而受到广泛的认可和接受[8]。20世纪50、60年代以来，盾构法施工在我国的沿海（上海、广州、深圳、天津）和内陆城市（北京、南京、武汉）逐步得到应用，并在轨道交通、越江公路、能源等领域累计施工隧道8600多座，累计里程4370多公里[6]。20世纪90年代，盾构法施工技术进入发展时期。21世纪，随着我国城市化建设进程的加快，城郊互动日益密切，城市交通便捷化要求日益增强，我国的盾构法隧道施工进入高速发展时期[7]。二、我国现有的盾构法施工技术[5~9]盾构法隧道施工涉及到土力学、基础工程学、机械等众多学科，具有很强的专业性和实践性。在过去的半个世纪的时间里，我国的施工单位、科研单位和大专院校等对我国盾构法隧道施工进行了较为广泛的研究，并取得了一定的成果，这些研究与我国地下空间的开发利用及国家经济水平相适应，促使我国形成了一套较为完整的盾构法施工技术体系，目前，我国的部分技术、工法甚至达到国际先进水平。2.1我国成熟的盾构法施工技术[10]经过近半个世纪的发展，我国已在盾构法软土隧道领域形成了相关的施工及验收规范、各类盾构法施工工法等标准性文件，并在以下八方面形成了较为成熟的关键技术体系。第一是盾构施工对地表沉降影响的控制技术[12]，在我国的盾构法隧道施工中，主要通过隧道开挖面稳定性控制技术及同步注浆技术来控制地表沉降，经过多次工程实践，我国已经在施工中形成了一套独特的工艺，可将盾构施工引起的地表沉降控制在1～-3cm范围内。第二是隧道轴线控制技术[13]，在盾构法隧道施工中，小半径曲线的盾构轴线控制是一项关键技术。我国主要是通过盾构姿态、管片拼装、同步注浆等工艺的优化，以及盾构铰接装置、超挖刀的综合运用，有效地将隧道轴线偏差控制在±50mm以内。上海地铁l号线汉中路～上海火车站间上行线区间，隧道圆曲线段半径为299.851m，是目前已建地铁中曲线段半径最小的盾构施工区段。第三是盾构近距离穿越大型管涵施工技术[14]，对于隧道施工而言，工程中遇到的各类管线问题一直是困扰盾构施工的难题，它对沉降控制的精度要求极为严格，而我国在软土盾构法隧道中形成的近距离穿越大型管涵施工技术，有效解决了这个难题。1999年，我国建设者在上海轨道交通2号线杨高路站～东方路站二0一三届土木工程专业（岩土与地下结构工程）毕业设计·文献综述-3-区间施工中，顺利穿越上游引水箱涵管道。2005年，上海的轨道交通6号线民生路站～源深体育中心站双圆盾构区间隧道，需要穿越浦东源深路下的原水箱涵，走向与隧道轴线夹角成83°，管渠底面距盾构机顶部仅为1.57m，这是目前已知的盾构成功穿越箱涵的最近距离，施工中，原水管渠的扰动位移始终保持在5mm之内，我国首个双圆盾构近距离穿越地下管涵获得成功。工程的成功表明我国对该技术的掌握又上了一个台阶。第四是盾构穿越障碍物施工技术[15]，在城市轨道交通建设过程中，盾构施工有时需穿越既有的工作井，比如，上海的延安东路隧道南线施工需要穿越C15素混凝土槽壁，在此基础上，工程人员总结了一套与其相适应的施工参数和技术措施，并形成了切削障碍物（纤维钢筋混凝土等）的盾构的刀盘刀具设计模式及一套盾构穿越障碍物的切削技术，同时借助信息化的动态施工管理，达到满足盾构切削障碍物施工及地面沉降控制技术的要求。第五是越江隧道施工技术[16]，从上海成功建成打浦路隧道以来，已有三条（2号线、4号线、8号线）轨道交通及延安东路越江隧道[17]、大连路越江隧道[18]等10条大型越江公路隧道成功穿越黄浦江。通过穿越黄浦江的多条隧道施工实践，我国已形成了一系列过江专有技术，其中主要包括水底监测技术、浅气层应对技术、盾尾防漏技术及隧道稳定性控制技术，这些技术的成功应用确保了越江隧道的成功建设。第六是隧道施工高效运输技术[19]，在盾构法施工中，我国通过对传统运输设备的配置改进，开发了大吨位设备运输系统和应用皮带运输系统，使盾构施工出土工序的时间大大缩短。另外，对隧道空间的充分应用，也使管片等工程材料的运输和出土工序同步，保证了盾构推进的连续性。通过特殊移动道岔的设计与应用，实现运输车辆在车架后方的及时交会，保证了隧道施工运输线路的畅通和高效。2.2国际先进水平的盾构法施工技术随着地下空间的开发，盾构施工技术已广泛地应用于软土层的市政工程领域。自上海首次开展软土隧道可行性试验至今，通过众多的工程实践，我国的软土盾构法施工技术得到快速提升，积累了大量施工经验，形成了独具特色的施工工艺、工法，并形成了一系列处于国际先进水平的软土盾构法隧道施工技术。一是海底隧道垂直顶升建设取排水口施工技术[20]，从隧道内部用顶升方法安全、快速地向上顶出通水立管，顶升不受水面风浪和气候影响，顶升完毕后，只二0一三届土木工程专业（岩土与地下结构工程）毕业设计·文献综述-4-需短时小规模的潜水作业，揭开通水立管的顶盖即可完成。该技术安全、快速、经济而又不受水上风浪潮汐影响。二是近距离穿越运营中的隧道施工技术[21]，通过对叠交隧道影响的研究、分析和模拟试验，我国在施工中加强监测，由此积累了一套在上海软土地层条件下处理盾构掘进时相邻隧道相互影响的经验，形成一整套长距离叠交隧道掘进技术，从而把软土盾构法隧道施工中，近距离隧道的相互影响降到最低限度。三是大直径盾构推进与地面沉降控制技术[22]，通过对大断面泥水盾构的开挖面稳定、施工参数匹配的系统研究分析，我国探索出了一套科学管理盾构施工参数、地面沉降控制技术和盾构穿越重要构筑物注浆控制沉降技术，并摸索出了大型盾构在上海软土地层中施工隧道的地面沉降和隧道变形规律。三、盾构法施工技术在我国的应用[7,9]近几年来，我国隧道及地下工程的建设发展很快，盾构法隧道施工技术广泛应用于城市地铁隧道、市政公用隧道、越江交通隧道和水利电力隧道,以及铁路公路隧道等工程建设。就城市地铁隧道而言，据统计，至2005年，我国在建的各类地铁线路共计13条，总长度约300公里，其中约200公里采用盾构法隧道施工技术。杭州、武汉、成都、重庆、沈阳、哈尔滨、西安、苏州等地已规划2010年前建设的地铁线路约20条，长度约500公里，我国的市政公用隧道、水电隧道、公路铁路隧道2010年前建设的规划有上千公里。这里着重介绍盾构法施工技术在我国轨道交通建设、大直径公路隧道建设和能源隧道建设中的应用情况。3.1盾构法隧道施工技术在轨道交通区间隧道建设中的应用[23]上海和广州是我国运用盾构法隧道施工技术，建设城市轨道交通区间隧道比较典型的两大城市。上海地区的土质是典型的含水软土地层，1991年，上海率先引进法国FCB公司的7台φ6.34m土压平衡式盾构，建成了长16.8km的地铁1号线区间隧道。这7台盾构机采用大刀盘开挖、螺旋输送机排土，同时备有同步压浆、计算机控制系统等，性能比较完善。隧道处于淤泥土和淤泥质亚粘土，覆土深度5～18m，推进进度为4～6m/d，地面沉降控制在+10mm～-30mm，为我国在含水软土地区的城市中修建隧道提供了宝贵的经验，上海轨道交通主要采用土压平衡盾构进行施工。目前，上海已有5轨道交通线路投入运营，在建的轨道交通有8条，按照规划，到2012年，上海将建成500公里的轨道交通。二0一三届土木工程专业（岩土与地下结构工程）毕业设计·文献综述-5-广州地区土质是典型的复合地层，在隧道开挖断面内的垂直方向和水平方向上都可能存在多种地层的组合，因此，在不同类别岩层中的盾构施工，其施工进度、施工参数、刀具的磨损特性等方面都具有很大的差异。广州的第一条盾构法轨道交通线路（广州地铁1号线）始建于1993年12月底，1999年正式开通运营，全长18.48km，其中从黄沙～烈士陵园共有6个区间隧道采用盾构法开挖，开创了我国在复合地层中采用盾构法修建轨道交通区间隧道的先河。目前，广州已有4条轨道交通线路投入运营。按照规划，至2010年，广州将建成8条轨道交通线合计189km。继上海、广州等城市率先修建了盾构法地铁线路之后，南京、北京、天津、深圳等城市都已成功采用盾构法修建了自己的地铁。3.2盾构法隧道施工技术在大直径公路隧道建设中的应用[24]目前，我国在长江的中游、下游和入海口均有采用大直径盾构修建越江公路隧道的规划。其中，位于长江入海口的上海已经开始动工建设长江通道。上海长江越江通道工程为6车道的南隧北桥建设方案，南港隧道，全长约9km，其中圆形盾构隧道长约7.5km，隧道外径15m，为目前世界上一次掘进距离最长，直径最大的隧道。隧道采用2台φ15.43m泥水加压盾构掘进机施工（图2），由德国海瑞克公司中标制造。2006年9月盾构正式出洞施工，目前隧道施工已达2500m，最快单日掘进16m。2007年1月17，结合工程实际研制的“超大直径、超长距离隧道盾构推进技术研究”通过验收，成果达到国际先进水平