張建宏

【摘? 要】隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家越來越重視盾構(gòu)掘進機及其液壓技術(shù)。為了進一步提升盾構(gòu)掘進機的應(yīng)用成效，需要根據(jù)實際情況了解設(shè)備在隧道工程施工過程中的應(yīng)用優(yōu)勢，充分利用其自動化特征，避免過多施工客觀因素所導(dǎo)致的不良影響，降低人力和物力的損耗。因此，論文主要針對盾構(gòu)掘進機及其液壓技術(shù)進行分析，并提出合理化建議。

【Abstract】With the rapid development of China's economy， the country pays more and more attention to shield tunneling machine and its hydraulic technology. In order to further improve the application effect of shield tunneling machine， it is necessary to understand the application advantages of the equipment in the process of tunnel construction according to the actual situation， make full use of its automation characteristics， avoid the adverse effects caused by too many objective factors in construction， and reduce the loss of manpower and material resources. Therefore， the paper mainly analyzes the shield tunneling machine and its hydraulic technology， and puts forward some reasonable suggestions.

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)掘進機;液壓技術(shù);應(yīng)用

【Keywords】shield tunneling machine; hydraulic technology; application

【中圖分類號】U455.3+1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）04-0154-02

1 引言

隨著工程施工規(guī)模的擴大，國內(nèi)盾構(gòu)掘進機愈加受到人民的關(guān)注和重視，主要原理是應(yīng)用圓柱體的鋼組件確保整個工程施工軸線沿著邊緣的方向?qū)⑼寥老蚯巴七M，應(yīng)用掘進機做好土壤挖掘工程施工，以圓柱體組件的殼作為護盾結(jié)構(gòu)主體，對隧洞不同階段的工程做好臨時性的支持，并將土層結(jié)構(gòu)外的壓力降低，確保所有的施工結(jié)構(gòu)土壤可分擔(dān)土層結(jié)構(gòu)周圍的壓力，對所有的工程施工起到保護。

2 盾構(gòu)掘進機的基本內(nèi)容

2.1 共性

由于工程施工受地質(zhì)情況影響大，故目前研發(fā)技術(shù)部門已經(jīng)研發(fā)出了多樣化的盾構(gòu)掘進機，其有著多元的功能，基本功能是通用性的，加之一些機構(gòu)切割隧道的新功能，可將洞外的信息輸送進去，確保圍巖順利被切割。在此期間，若是巖石質(zhì)地不一，那么盾構(gòu)掘進機的最終切割方式也有新的差別，主要表現(xiàn)為切割方式以及輸送方式上的差異?？蓪⑵鋭澐譃橐韵聨追N類別：機械水力切割、泥漿泵輸送、機械切割等。

2.2 混凝土襯砌功能和機構(gòu)

盾構(gòu)掘進機基本上都會配置一個盾構(gòu)，且大部分的盾構(gòu)都是呈現(xiàn)出橢圓形的斷面式結(jié)構(gòu)，盾構(gòu)后面的襯砌是采用混凝土磚塊拼接而成，會受到不同的混凝土工程施工地質(zhì)缺陷而導(dǎo)致整體混凝土形狀、數(shù)量以及呈現(xiàn)方式存在差異，對此，在這些方面必須要謹慎，不可一味節(jié)省資金。在隧洞以及混凝土的外環(huán)工程施工中，必須要用填料回填的方式將整體的工程結(jié)構(gòu)固定化[1]。

2.3 推進功能和機構(gòu)

盾構(gòu)掘進機大部分都是應(yīng)用液壓千斤頂?shù)姆绞酱_保機械設(shè)備能夠按照隧道的邊緣線不斷將土壤推進，在地質(zhì)差異過大的區(qū)域，機械設(shè)備中差異之處僅是液壓千斤頂?shù)臄?shù)量、壓力以及位置布局等，其他機械設(shè)備不受影響，皆可通用使用。例如，液壓千斤頂?shù)牟贾萌羰翘幱诨炷镣猸h(huán)以及豎井之間，那么盾構(gòu)掘進機可起到頂管機的作用。

3 傳統(tǒng)隧道工程施工與現(xiàn)代化盾構(gòu)機施工的區(qū)別

在隧道工程施工過程中，傳統(tǒng)隧道工程施工基本上是應(yīng)用人為機械對土方進行開挖，隨之將挖出來的土方倒入傳統(tǒng)礦車上，利用礦車向外輸送，不斷地形成一整套服務(wù)體系，完成隧道工程的開挖和施工。在完成隧道工程前期措施之后，對已經(jīng)開挖成功的隧道進行支護處理，避免其若是遇到淤泥等情況出現(xiàn)隧道坍塌以及施工工程失敗等情況?，F(xiàn)代化的盾構(gòu)掘進機施工是指在實際的工程施工中應(yīng)用一個主要工程結(jié)構(gòu)起到工程支護作用，同時完成地下土方挖掘以及土壤輸送，減少地面出現(xiàn)塌陷的幾率。該種方法與傳統(tǒng)的工程施工技術(shù)相比，可更好地保證工程施工的安全性與可靠性，利用機械設(shè)備完成人為無法操作的復(fù)雜施工，工程施工環(huán)境較好，在地下水位高、施工地質(zhì)復(fù)雜等情況可以順利完成施工，提高工程施工效率，避免延誤工程施工期限。在發(fā)達國家或者地區(qū)，這種技術(shù)已經(jīng)受到了隧道工程施工團隊以及單位的廣泛應(yīng)用，用該種方式可以在隧道直徑只有20cm的情況下完成所有的工程施工，比較常應(yīng)用的工程施工有地鐵隧道、鐵路隧道以及公路隧道等。該種情況下的工程施工水平高，工程施工效率大，體系結(jié)構(gòu)完整，有利于整體工程施工質(zhì)量的提升。

4 盾構(gòu)掘進機應(yīng)用趨勢

4.1 穩(wěn)定地層以及地面沉降控制技術(shù)

現(xiàn)代化的盾構(gòu)掘進機控制地面沉降的方法是采用泥土平衡以及土壓平衡的方式，該種方式主要是通過預(yù)先設(shè)定土方內(nèi)部的壓力結(jié)構(gòu)來確保整個地質(zhì)土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，在工程施工過程中，首先要對整個施工的區(qū)域地質(zhì)情況、水溫情況以及自然情況進行充分了解，根據(jù)地表沉降數(shù)據(jù)作出相關(guān)措施調(diào)整，避免由于地面土壤開挖過程中土層原始應(yīng)力滯后變動導(dǎo)致的問題。開挖層面的土壤原始應(yīng)力形式過于復(fù)雜，其預(yù)先所設(shè)定的數(shù)值內(nèi)容存在較多不足之處，故工程施工質(zhì)量主要依據(jù)施工人員的工程經(jīng)驗以及崗位培訓(xùn)才能夠?qū)こ淌┕べ|(zhì)量進行綜合控制。若是選擇現(xiàn)代化的盾構(gòu)掘進機可選擇一個平衡式的盾構(gòu)在土層內(nèi)部形成較好的涂鴉傳感器，增進控制系統(tǒng)控制成效，確保土層地層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低安全事故發(fā)生概率，使得地面沉降得到明顯控制[2]。

4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)

在工程施工過程中，現(xiàn)代化的洞口掘進機已經(jīng)出現(xiàn)了曲折，新的盾構(gòu)體以及多形狀的盾構(gòu)機，可用于解決取率半徑小、彎道施工以及復(fù)線隧道施工的問題。國內(nèi)主要將盾體分為兩到三節(jié)，活動面有拱形、H和V形等形狀，只有較邊緣化的曲面半徑限制，在推進過程中可作水平與豎直轉(zhuǎn)動，形成多樣化的隧道，但是目前比較常用的盾體結(jié)構(gòu)是斷面式結(jié)構(gòu)，屬于國家領(lǐng)袖級別的設(shè)計技術(shù)。

4.3 刀具技術(shù)

在工程施工過程中，現(xiàn)代化的盾構(gòu)掘進機有多種切割發(fā)展方向，可依據(jù)不同的機械設(shè)備位置而進行改變，只需要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整刀盤刀具即可實現(xiàn)盾構(gòu)掘進機刀具方向的隨機化以及異形化。刀盤刀具的技術(shù)多樣性帶來了新的地層結(jié)構(gòu)多樣性，可依據(jù)新刀具的壽命以及技術(shù)進行綜合分析。

4.4 液壓推進與導(dǎo)向技術(shù)

在工程施工過程中，國內(nèi)比較先進的盾構(gòu)工程施工一般是在開挖面以及盾構(gòu)體周邊主要位置布置監(jiān)控點，確保實時采集盾構(gòu)掘進機的運行情況、土壓以及地層干擾信號等，及時將所收集到的信息輸送到信號處理計算機終端中，確保應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)計算機技術(shù)分析多種數(shù)據(jù)，及時將數(shù)據(jù)發(fā)送到液壓系統(tǒng)中進行信號的實時控制，實現(xiàn)對盾構(gòu)結(jié)構(gòu)體推向以及導(dǎo)向方向的自動化控制，基本實現(xiàn)無人化的精準操作。國內(nèi)某條地鐵線所使用的法國盾構(gòu)以及復(fù)線隧道施工都配置較強的計算機信息處理以及控制系統(tǒng)，應(yīng)用該項系統(tǒng)可減少工程施工中的人員勞動強度，提高機械設(shè)備的工作效率以及施工精度。通過所采集到的實時化數(shù)據(jù)信息提高數(shù)據(jù)分析、反饋以及控制能力，便于現(xiàn)場工作人員的實時決策，盡可能達到工程工作效率提高的作用[3]。

4.5 磚砌技術(shù)

在工程施工過程中，盾構(gòu)工程施工是采用管片拼裝系統(tǒng)將砼管片拼裝成隧道襯砌，增添一些管片拼裝系統(tǒng)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以此實現(xiàn)回轉(zhuǎn)機構(gòu)、水平移動液壓缸等基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性維護，在關(guān)鍵時期應(yīng)用自動化裝置實現(xiàn)管片機械化操作和位移。國內(nèi)的管片對中以及拼裝主要靠人為工程施工，其消耗了大量的人力、物力以及財力，會浪費大量的掘進機運行時間，會直接影響到工程施工進度。由于日本已經(jīng)研制自動化管片拼裝設(shè)備，可自主進行砼管片的輸送、拼裝機鉗住管片等操作，實際效果良好，因此，在具體的工程施工中還是要應(yīng)用新標(biāo)準和引進新技術(shù)實現(xiàn)最優(yōu)的設(shè)備工程施工。

4.6 防水技術(shù)

在工程施工過程中，防水技術(shù)以及同步化的注漿技術(shù)是盾構(gòu)施工中的重要性技術(shù)，主要應(yīng)用環(huán)向與縱向膨脹橡膠防水以及土工防水布等技術(shù)，有效地控制地面沉降。除此之外，還可以確保盾構(gòu)掘進機推進過程中，土壤地殼活動得到一定的平復(fù)及時填充空隙。

5 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段國家越來越重視盾構(gòu)掘進機及其液壓技術(shù)。為進一步提升盾構(gòu)掘進機的應(yīng)用成效，需要根據(jù)實際情況了解隧道工程施工流程，避免傳統(tǒng)工程施工中存在的弊端，增強工程施工的穩(wěn)定性與合理性，確保高質(zhì)量的工程施工，充分地利用現(xiàn)代化技術(shù)確保隧道開挖以及掘進施工的工程施工精準性，利用盾構(gòu)掘進機的優(yōu)勢提高施工效率，確保液壓技術(shù)的最終應(yīng)用成效。

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