石家庄铁道大学四方学院盾构法施工研究毕业论文.doc

第1章 绪论 1.1研究当时社会背景 20世纪下半叶以来，伴随着世界范围内的城市化进程，伴随着我国城市化进程的加快，城市建设快速发展，城市规模不断扩大，城市人口急剧膨胀，许多城市不同程度上出现了用地紧张，生存空间拥挤，交通堵塞，给城市生活带来了很大的影响，也制约着经济和社会的进一步发展，充分开发地下空间成为现代城市可持续发展的必要手段。 盾构隧道开挖是城市地下施工的主要手段，盾构施工是在一个能支撑地层压力而又能在地层中推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状钢筒结构，在它的掩护下，完成挖掘、出土、隧道支护等工作，它的最大的特点就是整个隧道掘进过程都是在这个被称做护盾的钢结构的掩护下完成的，可以最大限度地避免坍塌和地面塌陷。 目前我国很多城市的规模不断的扩大、城市人口高度集中、并且继续呈现大幅度的增长趋势。的发展 2.1国外盾构法隧道的发展历史和现状 1802年，英国采矿工程师阿贝尔提出修建英吉利海峡隧道的计划，设计从英法两岸用一种有掩体结构的挖掘机修筑隧道，每侧各挖掘18.7km，最后在瓦恩浅滩对接贯通。然而真正的盾构法应用始于1818年，由法国工程师布罗诺尔研发并取得专利。 18世纪未，英国人提出在伦敦地下修建横贯泰晤士河隧道的构想，并对具体的掘削工法和使用机械等问题做了讨论。到1798年开始着手希望实现这个构思，但由于竖井挖不到预定的深度，故计划受挫。但横贯泰晤士河隧道的设想与日俱增，4年后Torevix决定由另一地点建造连结两岸的隧道，随后工程再次开工。施工中克服了种种困难，当掘进到最后30m时，开挖面急剧浸水隧道被水淹没，横贯泰晤士河的设想再次破灭，工程从开工到被迫终止用了5年时间。横贯泰晤士河的计划在以后10年中未见显著进展。 1818年布罗诺尔观察了小虫腐蚀木船底板成洞的经过，从而得到启示，在此基础上提出了盾构工法，并取得了专利。这就是所谓的开放型手掘盾构的原型。布罗诺尔对自己的新工法非常自信，并于1823年拟定了伦敦泰晤士河两岸的另一条道路隧道的计划。随后，这个计划由当时的国会确认，工程于1825年动工。隧道长458m，隧道断面为11.4m×6.8m。工程进展顺利，但因地层下沉，致使工程被迫中止。但罗诺尔并没有因此而灰心失望，他总结了失败的教训，对盾构做了7年的改进，后于1834年工程再次开工，又经过7年的精心施工，终于在1841年贯通隧道。罗诺尔在该隧道中采用的是方形铸铁框盾构。自罗诺尔向泰晤士河隧道挑战到隧道峻工前后经历了20个春秋，罗诺尔经过不懈的努力，克服了种种困难，终于最后取得了胜利。此时，他已是72岁的老人。罗诺尔对盾构工法的贡献极为卓著，这是后人的一致公论。 自罗诺尔的方形盾构以后，盾构技术又经过了23年的改进，到1869年建造横贯泰晤士河上的第二条隧道，首次采用圆形断面，外径2.18m,长402m，这项工程由Barlow和Great两人负责。Great采用了新开发的圆形盾构，使用铸铁扇形管片直到隧道掘削结束未出任何事故。随后Great在1887年南伦敦铁道隧道施工中使用了盾构和气压组合工法获得成功，这为现在的盾构工法奠定了基础。从起初Torevix反复失败和受挫折，到引出罗诺尔的盾构工法，及进而改进成为Great的盾构工法前后经过80年的漫长岁月。 20世纪60~80年代盾构工法继续发展完善，成绩显著。1960年英国伦敦开始使用滚筒式挖掘机；同年美国纽约最先使用油压千斤顶盾构；1964年日本埼玉隧道中最先使用泥水盾构；1969年日本在东京首次实施泥水加压盾构施工；1972年日本开发土压盾构成功；1975年日本推出泥土加压盾构成功；1978年日本开发高浓度泥水盾构成功；1981年日本开发气泡盾构成功；1982年日本开发ECL工法成功；1988年日本开发泥水式双圆搭接盾构工法成功；1989年日本开发HV工法、注浆盾构工法成功。总之这一时期的特点是开发了多种新型盾构工法，以泥水式、土压式盾构工法为主。 1990年~xxx年在这一段时间里盾构工法的技术进步极为显著。归纳总结有以下几个特点： ① 盾构隧道长距离化、大直径化 最早是英法两国共同施工建造的英吉利海峡隧道（长48km）采用φ8.8m的土压盾构工法于1993年竣工完成；日本东京湾隧道（长15.1km)采用泥水盾构（φ14.14m）于1996年竣工；丹麦斯多贝尔特海峡隧道（长7.9km）采用φ8.5m土压盾构工法于1996年竣工；德国易北河第4条隧道采用复合盾构（φ14.2m）于xxx年竣工；荷兰格累恩哈特隧道（φ14.87m、泥水式）预计xxx年竣工；第2条英吉利海峡隧道（φ15m、土压盾构）于xxx年动工，预计在***年竣工完成。 ② 盾构多样化 断面形状各式各样，例如矩形，马蹄形、椭圆形、多圆搭接形（双圆搭接、3圆搭接）等多种异圆断面盾构；在