地铁盾构法施工监测工程方案总体绪论.docx
地铁盾构法施工监测工程方案总体绪论1.1 盾构施工技术介绍1.2 盾构施工技术简介盾构法(Shie1dTunne11ingMethod)是指利用盾构机在软质地基或破碎岩层中进行隧道开挖、衬砌等作业的施工方法。盾构机是一种带有护罩的专用设备，利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体，同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。盾构机掘进的出楂方式有机械式和水力式，以水力式居多。水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力，又用作输送排出土体的介质。盾构施工的主要原理是在尽可能不扰动围岩的前提下完成施工，从而最大限度的减少对地面建筑物及地基内埋设物的影响。盾构法适合在软土地基段施工，具有自动化程度高，节省人力，易于管理，施工速度快，洞体质量稳定，不受气候影响，对周围建筑物和交通影响小等特点。由于这些特点，盾构法施工是在闹市区和水底的软弱地层中修建地下工程较好的施工方法之一。修建地铁等城市地下工程，有明(盖)挖法、暗挖法、盾构法等，各种方法都有其优缺点和适用条件，而盾构法其优势成为城市地铁隧道采用较多的施工方法I1目前，世界上在建的地铁区间一般都采用盾构法进行隧道施工。1.3 盾构施工技术的发展盾构施工法于19世纪初期发明，首先用于开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。1887年，英国人格雷特海德(Greathead)在南伦敦铁路隧道工程中使用盾构和气压施工法进行施工，奠定了现代盾构施工法的基础。1931年，前苏联用英制盾构建造了莫斯科地铁隧道，这是盾构法首次应用于地铁施工中。20世纪80年代以后，通过对盾构机制造的关键技术(如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及沉降在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下刀具的更换)，和在恶劣地质条件下施工技术等方面的探索和研究，盾构技术获得了巨大进步，成绩显著。现在，盾构施工趋于长距离化、大直径化和小直径化，也越来越趋向于自动化。盾构设备中出现了管片吊装、拼装自动化装置，盾构的掘进方向、姿态自动化控制系统，盾构施工信息化管理系统以及盾构施工故障自动诊断系统。1.4 盾构技术在我国的使用现状1956年，我国在阜新海州露天矿中采用了2.66m的盾构，在沙土层里成功地开凿了一条疏水巷道，这是我国第一条采用盾构施工的隧道。1963年，上海市打浦路过江隧道采用上海隧道工程研究院设计的我国第一台(1.22m)大型网格挤压盾构施工，辅以气压稳定开挖面,在黄浦江底顺利掘进隧道，掘进总长1322m,取得了成功。同时，这也是我国在交通建设首次采用盾构施工技术。20世纪90年代以来，我国各地纷纷立项开建地铁。2001年起广州地铁二号线、南京地铁二号线、深圳地铁一号线、沈阳地铁一号线先后从德国和日本引进14台6.146.34的土压平衡盾构和复合盾构，掘进地铁隧道50kmo如今，深圳、上海、广州、南京、天津等地地铁的建设，以及部分高速铁路隧道(如广深港高速铁路隧道等)，都已经或者即将采用更大直径的盾构/TBM施工。盾构工法施工隧道已经成为我国城市地铁隧道和部分铁路隧道的主要施工方法。1.5 盾构法施工监测简述1.6 盾构施工中变形监测的目的由于地铁隧道工程位于地层包围之中，周围地层的水文、工程地质情况复杂多变，土层力学性质又各不相同，施工中可能遇到很多预想不到的问题，带来安全隐患。而采用盾构法施工时，隧道衬砌管片和周边土体之间的间隙,也容易造成泥水流失，从而引起地面沉降及周围建筑物、管线明显位移。另外，由于盾构掘进的速度受盾构设备进、出土速度的限制，若进出土速度不协调，极易出现正面土体失稳和地表沉降等不良现象。针对这些实际情况，现代盾构工程普遍采用信息化设计、施工和管理，以便于随时掌握施工进展情况，针对出现的问题采取相应的应对措施。施工中进行监控测量，是信息化施工管理的一个积极有效的手段。信息化施工通过现场监控测量可以达到以下目的：1.7 检验工程勘察资料的可靠性，验证设计理论和设计参数；1.8 通过监控测量，将监测数据和预测值相比较，判断前一步施工工艺和参数是否符合预期要求，了解所采用的施工方法和施工手段的科学性和合理性；1.9 各种观测数据相结合，为合理确定盾构施工参数提供依据，调整下一步施工方法，保证施工安全；11O根据监测结果，判断工程的安全性，及时发现危险的先兆，以便提前采取必要的工程措施，避免发生工程事故和环境事故，保证工程顺利进行；结束计方案，使设计达到安全优质、经济合理的标准，并且丰富工作经验，以更科学地指导以后的工程建设。1.12 施工监测的主要内容1.13 盾构施工过程中导致变形的因素主要包括以下几点：1.14 (1)开挖面周围的土体扰动；1.15 (2)盾尾后压浆不及时、不充分；1.16 (3)盾构在曲线推进或纠偏推进中造成超挖；1.17 (4)盾壳对周围土体的摩擦和剪切造成隧道周围土层的扰动；图1-1信息化施工中开展变形监测的作用1.18(5)盾构挤压推进对土体的扰动。针对盾构施工的这些变形特点，施工中一般进行如下项目的监测：地表沉降观测，地面建筑物沉降及倾斜监测，拱顶收敛观测，衬砌管片收敛观测；在特殊的地段设置量测主断面,进行土体分层位移、土体水平位移观测、地下水位监测等。这些观测数据成果，相互印证，确保监测结果的可靠性，合理确定盾构参数，反馈指导施工。
