市政工程學習資料:盾構機型的選擇

　　一、盾構機的種類

　　按開挖面是否封閉劃分，可分為密閉式和敞開式兩類。

　　按平衡開挖面土壓與水壓的原理不同，密閉式盾構機又可分為土壓式（常用泥土壓式）和泥水式兩種。

　　敞開式盾構機按開挖方式劃分，可分為手掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式三種。

　　按盾構機的斷面形狀劃分，有圓形和異型盾構機兩類，其中異型盾構機主要有多圓形、馬蹄形和矩形。

　　二、盾構機的選擇

　　（一）選擇原則

　　盾構機的選擇原則主要有：

　　（1）適用性原則

　　（2）技術先進性原則

　　技術先進性有兩方面含義：一是不同種類盾構機技術先進性不同，二是同一種類盾構機由于設備配置的差：異與功能的差異而技術先進性不同。

　　（3）經濟合理性原則

　　（二）各種盾構機對地質條件的適用性

　　（三）選擇程序

　　噴錨暗挖法的掘進方式選擇

　　“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”是淺埋暗挖法施工的十八字方針。

　　采用淺埋暗挖法施工時，常見的施工方法是正臺階法以及適用于特殊地層條件的其他施工方法，如全斷面法、正臺階法、正臺階環形開挖法、單側壁導坑法、雙側壁導坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法、中洞法、側洞法、柱洞法等。

　　一、全斷面法

　　地下工程結構斷面采用一次開挖成型的施工方法叫全斷面開挖法，該法的優點是可以減少開挖對圍巖的擾動次數，有利于圍巖天然承載拱的形成，工序簡單，便于組織大型機械化施工；施工速度快，防水處理簡單。缺點是對地質條件要求嚴格，圍巖必須有足夠的自穩能力。

　　二、臺階法

　　臺階法施工就是將結構斷面分成兩個以上部分，即分成上下兩個工作面或幾個工作面，分步開挖。根據地層條件和機械配套情況，臺階法又可分為正臺階法和中隔壁臺階法等。正臺階法能較早使支護閉合，有利于控制其結構變形及由此引起的地面沉降。

　　（一）臺階法開挖優點

　　1．靈活多變，適用性強。凡是軟弱圍巖、第四紀沉積地層，必須采用正臺階法，這是各種不同方法中的基本方法。

　　2．具有足夠的作業空間和較快的施工速度。當地層無水、洞跨小于10m時，均可采用該方法。

　　（二）臺階法開挖注意事項

　　1．臺階數不宜過多，臺階長度要適當，對城市第四紀地層，臺階長度一般以控制在1D內（D一般指隧道跨度）為宜。

　　2．對巖石地層，針對破碎地段可配合掛網噴錨支護施工，以防止落石和崩塌。

　　三、正臺階環形開挖法

　　又稱環形開挖留核心土法，一般將斷面分成環形拱部（示意圖中的1、2、3）、上部核心土（4）、下部臺階（5）等三部分（見表1K413031）。根據斷面的大小，環形拱部又可分成幾塊交替開挖。環形開挖進尺為0.5～1.Om，不宜過長。臺階長度一般以控制在1D內（D一般指隧道跨度）為宜。

　　和臺階法一樣，核心土和下部開挖都是在拱部初次支護保護下進行的，施工安全性好。這種方法適用于一般土質或易坍塌的軟弱圍巖中。

　　這種方法的主要優點是：與超短臺階法相比，臺階長度可以適度加長，以減少上、下臺階施工干擾；而與下述的側壁法相比，施工機械化程度可相對提高，施工速度可加快。

　　四、單側壁導坑法

　　這種方法一般是將斷面分成三塊：側壁導坑（1）、上臺階（2）、下臺階（3）（見表1K413031中的示意圖）。側壁導坑尺寸應本著充分利用臺階的支撐作用，并考慮機械設備和施工條件而定。一般側壁導坑寬度不宜超過0.5倍洞寬，高度以到起拱線為宜，這樣導坑可分二次開挖和支護，不需要架設工作平臺，人工架立鋼支撐也較方便。

　　單側壁導坑法適用于斷面跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖中。

　　五、雙側壁導坑法

　　又稱眼鏡工法。當隧道跨度很大，地表沉陷要求嚴格，圍巖條件特別差，單側壁導坑法難以控制圍巖變形時，可采用雙側壁導坑法。現場實測表明，雙側壁導坑法所引起的地表沉陷僅為短臺階法的1／2.

　　這種方法一般是將斷面分成四塊：左、右側壁導坑、上部核心土（2）、下臺階（3）（見表1K413031中的示意圖）。導坑尺寸擬定的原則同前，但寬度不宜超過斷面最大跨度的1／3.左、右側導坑錯開的距離，應根據開挖一側導坑所引起的圍巖應力重分布的影響不致波及另一側已成導坑的原則確定。

　　雙側壁導坑法施工安全，但速度較慢，成本較高。

　　六、中隔壁法和交叉中隔壁法

　　中隔壁法也稱CD工法，主要適用于地層較差和不穩定巖體、且地面沉降要求嚴格的地下工程施工。當CD工法不能滿足要求時，可在CD工法基礎上加設臨時仰拱，即所謂的交叉中隔壁法（CRD工法）。CD工法和CRD工法在大跨度隧道中應用普遍，在施工中應嚴格遵守正臺階法的施工要點，尤其要考慮時空效應，每一步開挖必須快速，必須及時步步成環，工作面留核心土或用噴混凝土封閉，消除由于工作面應力松弛而增大沉降值的現象。

　　七、中洞法、側洞法、柱洞法、洞樁法

　　當地層條件差、斷面特大時，一般設計成多跨結構，跨與跨之間有梁、柱連接，一般采用中洞法、側洞法、柱晌法及洞樁法等施工，其核心思想是變大斷面為中小斷面，提高施工安全度。

　　1．中洞法施工就是先開挖中間部分（中洞），在中洞內施作梁、柱結構，然后再開挖兩側部分（側洞），并逐漸將側洞頂部荷載通過中洞初期支護轉移到梁、柱結構上。由于中洞的跨度較大，施工中一般采用CD．CRD或眼鏡工法進行施工。中洞法施工工序復雜，但兩側洞對稱施工，比較容易解決側壓力從中洞初期支護轉移到梁柱上時的不平衡側壓力問題，施工引起的地面沉降較易控制。該工法的特點是初期支護自上而下，每一步封閉成環，環環相扣，二次襯砌自下而上施工，施工質量容易得到保證。

　　2．側洞法施工就是先開挖兩側部分（側洞），在側洞內做梁、柱結構，然后再開挖中間部分（中洞），并逐漸將中洞頂部荷載通過初期支護轉移到梁、柱上，這種施工方法在處理中洞頂部荷載轉移時，相對于中洞法要困難一些。兩側洞施工時，中洞上方土體經受多次擾動，形成危及中洞的上小下大的梯形、三角形或楔形土體，該土體直接壓在中洞上，中洞施工若不夠謹慎就可能發生坍塌。

　　3．柱洞法施工是先在立柱位置施作一個小導洞，當小導洞做好后，在洞內再做底梁，形成一個細而高的縱向結構，該工法的關鍵是如何確保兩側開挖后初期支護同步作用在頂縱梁上，而且柱子左右水平力要同時加上且保持相等。

　　4．洞樁法就是先挖洞，在洞內制作挖孔樁，梁柱完成后，再施作頂部結構，然后在其保護下施工，實際上就是將蓋挖法施工的挖孔樁梁柱等轉入地下進行。