对地下结构施工技术的介绍

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[摘 要] 随着中国的城市化发展，城市人口急剧膨胀所带来的生存空间拥挤、交通阻塞、环境恶化等问题已凸显，如果听任城市无限制地蔓延扩张，将会严重危害中国土地资源。地下空间的发展正式缓解这一危害的重要途径，而盾构、顶管、沉井、爆破、TBM等是地下结构施工的重要技术。本文对这几种方法作详细的介绍。

[关键词] 地下结构的发展、地下结构施工技术、盾构、顶管、沉井、爆破、TBM   地下结构的发展概况 人类从利用天然洞穴，到人工构筑地下洞室，从观察、体验和推理中，逐步对地下结构的工作特性有所了解。由洞室承受上部的岩柱重量发展为普氏或泰沙基理论．进而用有限元等方法计算洞室围岩的稳定和应力应变状态。从实际工程上来讲，建成了广布全球的铁路隧道，实藏了各类水电站洞室和地下厂房。铁路隧道的断面比较定型，水电站洞室和地下厂房通常选择在较坚硬的岩体之中，设计和施工相对比较成熟。铁路隧道常遇到的问题是当穿越软弱岩层或地层扩 带时如何加固或改良地层的问题，水电站洞室和地下厂房通常涉及的是对断 一、盾构法 盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。 　盾构施工方法由以下几个步骤组成：   盾构法施工概貌 　　第一，在置放盾构机的地方打一个垂直井，再用混泥土墙进行加固；  　　第二，将盾构机安装到井底，并装配相应的千斤顶；  　　第三，用千斤顶之力驱动井底部的盾构机往水平方向前进，形成隧道；  　　第四，将开挖好的隧道边墙用事先制作好的混泥土衬砌加固，地压较高时可以采用浇铸的钢制衬砌加固来代替混泥土衬砌。  盾构法施工中，其隧道一般采用以预制管片拼装的圆形衬砌，也可采用挤压混凝土圆形衬砌，必要时可再浇筑一层内衬砌，形成防水功能好的圆形双层衬砌。  盾构法施工的优缺点 优点 　　1、安全开挖和衬砌，掘进速度快；  　　2、盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低。  　　3、不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；  　　4、穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动；  　　5、在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。  　　盾构法施工的点  缺点 　　1、断面尺寸多变的区段适应能力差；  2、新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。   盾构法的历史和发展   盾构法 用盾构法修建隧道已有 150余年的历史。最早进行研究的是法国工程师M.I.布律内尔，他由观察船蛆在船的木头中钻洞，并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发，在1818年开始研究盾构法施工，并于1825年在英国伦敦泰晤士河下，用一个矩形盾构建造世界上第一条水底隧道(宽11.4米、高6.8米)。 在修建过程中遇到很大的困难，两次被河水淹没，直至1835年，使用了改良后的盾构，才于1843年完工。其后P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底,用一个直径2.2米的圆形盾构建造隧道。1847年在英国伦敦地下铁道城南线施工中，英国人J.H.格雷特黑德第一次在粘土层和含水砂层中采用气压盾构法施工，并第一次在衬砌背后压浆来填补盾尾和衬砌之间的空隙，创造了比较完整的气压盾构法施工工艺，为现代化盾构法施工奠定了基础，促进了盾构法施工的发展。20世纪30～40年代，仅美国纽约就采用气压盾构法成功地建造了19条水底的道路隧道、地下铁道隧道、煤气管道和给水排水管道等。从1897～1980年，在世界范围内用盾构法修建的水底道路隧道已有21条。德、日、法、苏等国把盾构法广泛使用于地下铁道和各种大型地下管道的施工。1969年起，在英、日和西欧各国开始发展一种微型盾构施工法，盾构直径最小的只有1米左右,适用于城市给水排水管道、煤气管道、电力和通信电缆等管道的施工。