21盾构选型设计及联络监造Word格式文档下载.docx

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设计联络和盾构监造是盾构设计制造时期盾构买卖双方交流的技术平台和控制手段。

设计联络是在盾构选型确定后，盾构制造商提供盾构有关设计技术资料，盾构制造计划，以及进一步补充完善合同及有关技术要求。

盾构监造是协助和促进盾构制造商按照合同、设计文件要求，保证盾构设备制造质量。

1.2适用范围

适用于城市地铁盾构机选型。

2盾构机选型、设计联络及监造流程

盾构机选择正确与否，涉及能否正常掘进施工，特别是涉及施工安全，必须采取科学的方法，按照可行的程序，经过策划、调查、可行性研究、综合比选评价等步骤，科学合理选定。

盾构选型、设计联络及监造流程见下图2-1所示。

图2-1盾构机选型、设计联络及监造流程图

3盾构选型的原则和依据

盾构机的选择是保障工程项目顺利实施的前提条件与设备保障。

盾构机的选择除满足隧道断面与外形尺寸外，还应包括盾构机类型、性能、配套设备、辅助工法等。

盾构机的选择主要根据工程地质条件与水文地质条件、隧道断面形状、隧道外形尺寸、隧道埋深、地下障碍物、地面建筑物、地表隆沉要求等因素，经过技术经济比较后综合确定。

盾构选型主要依据招标文件、工程勘察报告、隧洞设计及相关标准和规范，针对工程特点和难点、隧洞设计参数、盾构施工工艺及进度要求等因素进行分析，对盾构类型、驱动方式、功能要求、主要技术参数和辅助设备的配置等进行研究，并邀请具有同类盾构制造经验的国际著名盾构制造商和国内外盾构设计、隧洞设计及盾构施工方面的专家共同参与。

经过反复论证和研究，参照类似工程盾构的选型及施工情况，完成适应相应工程施工盾构的选型工作，确定盾构方案、主要功能、主要技术性能参数及辅助设备的配置。

（1）适用性原则

盾构机的断面形状与外形尺寸适用于隧道断面形状与外形要求，种类与性能要适用工程地质与水文地质条件、隧道断面形状、隧道外形尺寸、隧道埋深、地下障碍物、地下构筑物与地面建筑物安全需要、地表隆沉要求使用条件。

若所选盾构机不能充分满足上述使用条件，应增加相应的辅助工法，如压气工法、注浆工法等，以确保开挖面稳定。

由于盾构机具有较长的使用寿命，可用于多个工程项目，因此应根据使用寿命期内预计的常用使用条件或最不利使用条件选择盾构机，以便具有较广泛的适用性。

（2）技术先进性原则

技术先进性有两方面含义：

一是不同种类盾构机技术先进性不同；

二是同一种类盾构机由于设备配置的差异与功能的差异而技术先进性不同。

选择技术先进的盾构机，一方面为了更好地适应建设单位当前及今后的工程施工要求，提高施工单位的市场竞争力；

另一方面在合理使用寿命期内保持技术先进性。

技术先进性要以可靠性为前提，要选择经过工程实践验证、可靠性高的先进技术。

当前，技术最先进的盾构机是加泥土压式与泥水式盾构机，随着盾构机的设计与制造技术不断完善与提高，技术上相互渗透、融合，其适用范围愈加广泛，已成为盾构隧道施工使用最多、最为广泛的盾构机。

（3）经济合理性原则

经济合理性是指所选择的盾构机及其辅助工法用于工程项目施工，在满足施工安全、质量标准、环境保护要求和工期要求的前提下，其综合施工成本合理。

盾构选型可分为基本条件整理、项目论证、施工方案论证比较、确定方案等4个阶段，而选型的原则是保证开挖工作面的稳定性，保证不对周围其它建筑物、构筑物、埋设物产生有害的影响和谋求最大限度的经济台理性。

在国内外盾构法施工运用实绩中闭胸式盾构已发展为主流。

我国在土压平衡式盾构的使用方面已有一定的经验，但在使用时仍应注意在复杂地质条件下会产生的各种问题，从而影响其经济性。

4盾构机选型方法

4.1根据地层的渗透系数进行盾构选型

地层的渗透性与盾构机选型的关系如下图4-1所示。

通常，渗透系数大于10-7m/s时，选用泥水加压式盾构机；

渗透系数小于10-4m/s时，选用土压平衡式盾构机。

根据这种关系，若地层以各种级配富水的砂层、砂砾层为主时，选择泥水加压式盾构机是适宜的；

其它地层及其组合地层采用土压平衡式盾构机是合理的选择。

图4-1地层的渗透性与盾构选型的关系

4.2根据岩土颗粒进行盾构选型

岩土颗粒与盾构机选型的关系如下图4-2所示。

大体上，当岩土中的粉粒和粘粒的总量达到35％以上时，通常会选择土压平衡式盾构机；

相反的情况选择泥水盾构机比较合适。

图4-2地层的岩土颗粒与盾构选型的关系

4.3盾构机对地质的适用性

根据当前盾构的技术水平，各种盾构机对地质条件的适用性如表4-1所示。

表4-1盾构机对地质条件的适应性一览表

盾构机

土质

敞开式

密闭式

手掘式

半机械

挖掘式

机械

泥土压式

泥水式

分类

N值

适

用

性

注

意

点

冲积粘性土

腐质土

×

△

地层变形

粉土、

粘土

0～2

地层

变形

○

砂质粉土、砂质粘土

0～5

5～10

洪积粘性土

粉质粘土、粘土

10～20

泥土堵塞

粘质粉土、粘土

15～25

25以上

开挖

软岩

粘性岩、泥岩

50以上

地下水压

刀具磨损

砂质土

混有粉土、粘土的砂

10～15

地下

水压

松散砂

10～30

密实砂

30以上

砂砾、卵

石

松散

砂砾

10～40

固结

40以上

水压刀盘与刀具磨损

混有卵石的砂砾

－

人员安全、地下水压

地下水压、超挖量

刀具选择、送泥对策

卵石、巨砾

砾石

破碎、地下水压

刀具与螺旋输送机选择

砾石破碎、送泥对策

注：

1.表中符号○表示原则上适用；

△表示必须进行辅助工法、辅助设备等充分论证后适用；

表示原则上不适用。

2.选择敞开式盾构多同时采用压气、注浆等辅助工法，其适用性要经过充分论证。

4.4盾构机选型时必须考虑的特殊因素

盾构选型除根据上述外，在具体实施时，还必须考虑环保、地质多变和安全等因素。

4.4.1环保因素

对泥水盾构机而言，虽然经过过筛、旋流、沉淀等处理程序，可以将弃土浆液中的一些粗颗粒分离出来，并通过汽车、船等工具运输弃碴，但泥浆中的悬浮或半悬浮状态的细粒土石颗粒仍不能完全分离出来，而这些物质又不能随意处理，就形成了使用泥水盾构机的一大困难。

降低污染保护环境是选择泥水盾构机面临的十分重要的课题。

需要解决的是如何防止将这些泥浆弃置江、河、湖、海等水体中造成范围更大、更严重的污染。

当然，要把弃土泥浆彻底处理到可以作为固体物料运输的程度也是可以做到的，这种做法在国内外都有许多成功的事例，但做到这一点也并非易事，这是因为：

（1）处理设备比较昂贵，增大了工程的投资；

（2）用来安装这些处理设备需要的施工场地比较大；

（3）处理的时间比较长。

4.4.2工程地质多变因素

盾构施工工程地质的复杂性主要反映在基础地质（主要是围岩）和工程地质特性的多变性的多变方面。

在一个盾构施工段或一个盾构合同标段当中，某些部分的施工环境适合选用土压平衡式盾构机，但某些部分的施工环境又很适合选用泥水盾构机。

然而，作为同一施工合同段，中途更换另一种盾构机的可能性很小。

在这种情况下，只好选择同一类型的设备。

此时，就要综合考虑并对不同选择进行风险分析后择其优者。

4.4.3安全因素

从保持工作面的稳定、控制地面沉降的角度来看，使用泥水盾构机要比土压平衡盾构的效果要好一些，特别是在江、河湖等水体下、在密集的建筑物或构筑物下及上软下硬的地层中进行盾构施工。

在这些特殊的施工环境中，施工过程的安全性是在进行盾构选型时的一项极其重要的选择因素。

5盾构施工风险评估

风险评价是将建设工程风险事件的发生可能性和损失后果进行定量化的过程。

这个过程在系统地识别建设工程风险与合理地作出风险对策之间起着重要的桥梁作用。

因此，针对地铁工程的特殊性，建立和健全地铁工程风险评估机制及评估体系是十分必要的。

建立和健全地铁风险评估评价体系的目的更在于事先给出分析对象的风险预报，它涉及的内容包括：

（1）预报工程问题中可能出现的风险；

（2）分析导致风险出现的各种潜在因素；

（3）讨论某种改变对工程的经济性、安全性的影响；

（4）判断分析对象是否满足要求的风险准则；

（5）对工程风险的监控监测和管理。

总之，在地铁施工中可能存在的风险不尽相同，各种风险导致的损失也不可能完全一样，但无论从时间方面还是从空间方面考虑，地铁施工项目活动由于具有投资规模巨大、实施周期长、不确定因素多、经济风险和技术风险大、在国民经济和社会发展中占有重要战略地位等特点，在建设中可能面临的风险种类更繁多，各种风险之间的相互关系错种复杂。

隧道施工风险特点：

（1）由于地基岩土性质、工程水文地质条件复杂，隧道施工的风险是客观存在的；

（2）由于勘察设计资料有限，设计计算理论不完善和在隧道施工中会不可避免地遇到一些突发偶然事件等原因，