2015年一级建造师市政工程预习:盾构法施工隧道
在松软含水地层、地面构筑物不允许拆迁,施工条件困难地段,采用盾构法施工隧道能显示其优越性:振动小、噪声低、施工速度快、安全可靠,对沿线居民生活、地下和地面构筑物及建筑物影响小等。盾构法修建的区间隧道衬砌有预制装配式衬砌、预制装配式衬砌和模筑钢筋混凝土整体式衬砌相结合的双层衬砌以及挤压混凝土整体式衬砌三大类。
1.预制装配式衬砌
预制配式衬砌是用工厂预制的构件,称为管片,在盾构尾部拼装而成的。管片种类按材料可知为钢筋混凝土、钢、铸铁以及由几种材料组合而成的复合管片。钢筋混凝土管片的耐压性和耐久性都比较好;目前已可生产抗压强度达60MPa、渗透系数小于10—11cm/s的管片,而且,这几种管片刚度大,由其组成的衬砌防水性能有保证。钢管片的强度高,具有良好的可焊接性,便于加工和维修,重量轻也便于施工。铸铁管片强度高,防水和防锈蚀性能好,易加工。和钢管片相比,刚度亦较大,故在早期的地下铁道区间隧道中得到广泛的应用。
按管片螺栓手孔大小,可将管片分为箱型和平板型两类。箱型管片是指因手孔较大而呈肋板型结构,手孔较大不仅方便了接头螺栓的穿入和拧紧,而且也节省了材料,使单块管片重量减轻,便于运输和拼装。但因截面削弱较多,在盾构千斤顶推力作用下容易开裂,故只有强度较大的金属管片才采用箱型结构。平板型管片是指因螺栓手孔较小或无手孔而呈曲板型结构的管片,由于管片截面削弱少或无削弱,故对盾构千斤顶推力具有较大的抵抗力,对通风的阻力也较小。
衬砌秆内管片之间以及各衬砌环之间的连接方式,从其力学特性来看,可分为柔性连接和刚性连接,前者允许相邻管片间产生微小的转动和压缩,使衬砌环能按内力分布状态产生相应的变形,以改善衬砌环的受力状态。后者则通过增加连接螺栓的排数,力图在构造上使接缝处的刚度与管片本身相同。刚性连接不仅拼装麻烦、造价高,而且会在衬砌环中产生较大的次应力,带来不良后果,因此,目前较为通用的是柔性连接,常用的有:单排螺栓连接、销钉连接及无连接件等。
2. 双层衬砌
为防止隧道渗水和衬硇腐蚀,提高衬砌结构刚度和输水隧洞承受内水压力的能力,修正隧道施工误差,减少噪声和振动以及作为内部装饰,可以在装配式衬砌内部再做一层整体式混凝土或钢筋混凝土内衬。
3. 挤压混凝土整体式衬砌
挤压混凝土衬砌就是随着盾构向前掘进,用一套衬砌施工设备在盾尾同步灌注的混凝土或钢筋混凝土整体式衬砌,因其灌注后即承受盾构千斤顶推力的挤压作用,故有此称谓。挤压混凝土衬砌可以是素混凝土,也可以是钢筋混凝土,但应用最多的是钢纤维混凝土。
挤压混凝土衬砌一次成型,内表面光滑,衬砌背后无空隙,故无须注浆,且对控制地层移动特别有效。