南京地铁5号线典型区间盾构隧道结构设计文献综述

 2022-10-24 22:38:24
  1. 文献综述(或调研报告):

3.1地铁隧道施工方法发展的历史和现状

随着城市人口的急剧膨胀,空间拥挤、交通阻塞等问题已经开始凸显,地铁的发展是缓解这一系列问题的重要途径。根据不同的外部条件,地铁的设计和施工将面临不同的问题。地铁隧道的施工方法对结构形式的确定和地铁土建工程造价有着决定性影响,受沿线工程地质条件、水文地质条件和环境条件(地面建筑物和地下构筑物的现状、道路宽度、交通状况)等多种因素的制约,同时也会对工程的难易程度、工期、造价、运营效果等产生直接的影响。几百年来各国工程师行筚路蓝缕之功,逐渐形成了以矿山法、新奥法以及盾构法为主的多种施工方法。

传统矿山法是人们在长期的施工实践中发展起来的。它是凿岩爆破,以木或钢构件作为临时支撑,待隧道或其他地下工程开挖成形后,以整体式衬砌作为永久性支护的施工方法。

新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称,原文是New Austrian Tunnelling Method,其概念是奥地利学者拉布希维兹(L.V.Rabcewicz)教授于20世纪50年代提出的,是以隧道工程经验和岩石力学的理论为基础,将锚杆和锚喷混凝土组合在一起,作为主要支护手段的一种施工方法。浅埋暗挖法则是依据新奥法的基本原理,在施工中采用多种辅助施工措施加固围岩,充分调动围岩的自承能力,隧道开挖后及时支护、封闭成环,使其与围岩共同作用形成联合支护体系,有效地抑制围岩过大变形的一种综合配套施工技术。

盾构法自19世纪发明后在几百年间迅速发展,不仅发展了适用于软土的盾构工法,而且还开发了适用于卵石地层等其他多种地层的盾构施工技术。此外在提高安全性,提高工程质量、缩短工期及降低成本方面进行了系统的研发。盾构法在城市隧道施工中已成为一种必不可少的常用隧道施工技术。

盾构法是在地面下暗挖隧道的一种施工方法,是利用盾构机械所特有的盾壳作为支护,防止岩土地层的崩坍和地下水的入浸,以保障在岩土等各种地层中以多种切削方式进行开挖,同时安装管片并注浆,从而形成质量完好的洞身。

盾构机主要由盾构壳(护盾)、挖掘机构、推进机构、排土机构、衬砌机构及辅助机构等几部分组成。护盾一般由切口环、支撑环和盾尾三部分组成;挖掘机构主要由刀头或刀盘及其轴承装置组成;推进机构主要由液压设备如油泵、油马达、油压千斤顶等组成;排土机械中的泥水式主要由泥浆泵及管道组成,土压平衡式主要由旋输送器和皮带运输机组成;衬砌机构主要是管片自动拼装机械手;辅助机构包括壁后灌浆装置、导向测量及控制装置等。

盾构法施工目前主要在软弱地层中采用,其最大特点是不影响或较小影响地面建筑物和环境。在现阶段,特别是在闹市区软弱地层中是修建地下工程最好的施工方法,尤其是近年来泥水式、土压平衡式盾构的开发,使之在松散的含水砂层、高水压地层等所有地层中进行开挖成为可能,所以当工程地条件差、周围环境复杂,难以采用矿山法和浅埋暗挖法施工时,盾构法为较好的选择。

3.2国内盾构法隧道发展和应用

中国地域广大,地层条件复杂,根据不同地质条件,可以将盾构技术分为三大不同针对地区:一是以上海地区为代表的软弱图地区,二是以广州地区为主的风化岩及软硬不均地层,三是以北京为代表的砂层、砂卵石地层。

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