盾构施工准备：5个重要步骤

5.3.1.1 施工准备工作

盾构施工前根据设计提供图纸和有关资料，对施工现场应进行详细勘察，对地上、地下障碍物、地形、土质、地下水和现场条件等诸方面进行了解，根据勘察结果，编制盾构施工方案。

盾构施工的准备工作还应包括测量定线、衬块预制、盾构机械组装、降低地下水位、土层加固以及工作坑开挖等。上述这些准备工作视情况选用，并编入施工方案中。

图5.45　盾构法施工概貌

1—盾构；2—盾构千斤顶；3—盾构正面网格；4—出土转盘；5—出土皮带运输机；6—管片拼装机；7—管片；8—压浆泵；9—压浆孔；10—出土机；11—由管片组成的隧道衬砌结构；12—在盾尾空隙中的压浆；13—后盾管片；14—竖片

5.3.1.2 盾构壳体尺寸的确定

盾构壳体尺寸应适应隧道的尺寸，一般按下列几个模数确定。

1.盾构的外径

盾构的内径D内应大于隧道衬砌的外径。

式中 D——盾构外径，mm；

d——衬砌外径，mm；

x——盾构厚度，mm；

δ——盾构建筑间隙，mm。

根据盾构调整方向的要求，一般盾构建筑为衬砌外径的0.8%～1.0%。其最小值要满足：

式中 l——盾尾内衬砌环上顶点能转动的最大水平距离，通常采用l=d/80；

M——盾尾掩盖部分的衬砌长度。

所以x=0.0125M，一般取用30～60mm。

2.盾构长度

盾构全长为前檐、切削环、支撑环和盾尾长度的总和，其大小取决于盾构开挖方法及预制衬砌环的宽度。也与盾构的灵敏度有关系。盾构灵敏度指盾构总长度L与其外径D的比例关系。灵敏度一般采用：

小型盾构（D=2～3m），L/D=1.5左右；

中型盾构（D=3～6m），L/D=1.0左右；

大型盾构L/D=0.75左右。

盾构直径确定后，选择适当灵敏度，即可决定盾构长度。

5.3.1.3 盾构推进时系统顶力计算(www.xing528.com)

盾构的前进是靠千斤顶来推进和调整方向。所以千斤顶应有足够的力量，来克服盾构前进过程中所遇到的各种阻力。

（1）外壳与周围土层间摩擦阻力F1：

式中 PV——盾构顶部的竖向土压力，kN/m2；

Ph——水平土压力值，kN/m2；

υ1——土与钢之间的摩擦系数，一般取0.2～0.6；

L——盾构长度，m；

D——盾构外径，m。

（2）切削环部分刃口切入土层阻力F2：

式中 φ——土的内摩擦角；

c——土的黏聚力，kN/m2；

其余符号意义同式（5.18）。

（3）砌块与盾尾之间的摩擦力F3：

式中 υ2——盾尾与衬砌之间的摩擦系数，一般为0.4～0.5；

G′——环衬砌重量；

L′——盾尾中衬砌的环数。

（4）盾构自重产生的摩擦阻力F4：

式中 G——盾构自重；

υ1——钢土之间的摩擦系数，一般为0.2～0.6。

（5）开挖面支撑阻力F5，应按支撑面上的主动土压力计算。

其余项阻力，需根据盾构施工时实际情况予以计算，叠加后组成盾构推进的总阻力。由于上述计算均为近似值，实际确定千斤顶总顶力时，尚需乘以1.5～2.0的安全系数。

有的资料提供经验公式确定盾构总顶力为

盾构千斤顶的顶力：小型断面用500～600kN；中型断面用1000～1500kN；大型断面（D＞10m）用25000kN。我国使用的千斤顶多数为1500～2000kN。