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盾構(gòu)機(jī)的原理種類
盾構(gòu)機(jī),全名叫盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī),是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械,現(xiàn)代盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體,具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能,涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測量等多門學(xué)科技術(shù),而且要按照不同的地質(zhì)進(jìn)行“量體裁衣”式的設(shè)計制造,可靠性要求極高。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。
敞開式手掘式及半機(jī)械式盾構(gòu)均為半敞開式開挖,這種方法適于地地質(zhì)條件較好,開挖面在掘進(jìn)中能維持穩(wěn)定或在有輔助措施是能維持穩(wěn)定的情況,其開挖一般是從頂部開始逐層向下挖掘。若土層較差,還可借用千斤頂加撐板對開挖面進(jìn)行臨時支撐。采用敞開式開挖,處理孤立障礙物、糾偏、超挖均為其它方式容易。為盡量減少對地層的擾動,要適當(dāng)控制超挖量與暴露時間。
機(jī)械切削式指與盾構(gòu)直徑相仿的全斷面旋轉(zhuǎn)切削刀盤開挖方式。根據(jù)地質(zhì)條件的好壞,大刀盤可分為刀架間無封板及有封板兩種。刀架間無封板適用于土質(zhì)較好的條件。大刀盤開挖方式,在彎道施工或糾偏是不如敞開式開挖便于超挖。此外,清除障礙物也不如敞開式開挖。使用大刀盤的盾構(gòu),機(jī)械構(gòu)造復(fù)雜,消耗動力較大。
網(wǎng)格式采用網(wǎng)格式開挖,開挖面由網(wǎng)格梁與格板分成許多格子。開挖面的支撐作用是由土的粘聚力和網(wǎng)格厚度范圍內(nèi)的阻力而產(chǎn)生的。當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)時,整體就從格子里擠出來。根據(jù)土的性質(zhì),調(diào)節(jié)網(wǎng)格的開孔面積。采用網(wǎng)格式開挖時,在所有千斤頂縮回后,會產(chǎn)生較大的盾構(gòu)后退現(xiàn)象,導(dǎo)致地表沉降,因此,在施工務(wù)必采取有效措施,防止盾構(gòu)后退。
擠壓式全擠壓式和局部擠壓式開挖,由于不出土或只部分出土,對地層有較大的擾動,在施工軸線時,應(yīng)盡量避開地面建筑物。局部擠壓式施工時,要精心控制出土量,以減少和控制地表變形。全擠壓式施工時,盾構(gòu)把四周一定范圍內(nèi)的土體擠密實。
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