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几种特殊盾构隧道施工方面开发和利用新工法 　　摘要：科学技术的发展和工程建设的需要，原有的盾构掘进机势必要发展成为适应性强，功能多，能够软硬兼施和掘进效率高的新型盾构掘进机。而我国的特殊盾构隧道的新工法，如MF盾构法，偏心多轴盾构法，自由断面盾构法，球体盾构法盾构掘进机其的设计研究，制造已发展到了相当水平。 　　关键词：特殊盾构隧道的新工法MF盾构法偏心多轴盾构法　自由断面盾构法球体盾构法 　　中图分类号：TU7　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2010)012-004-02 　　 　　1　引言 　　 　　城市地下空间开发是城市基础建设的新挑战，人类文明进步伴随着高科投的发展，挑战传统隧道工程施工方法已成为一种时尚，潜在的生产力和经济性引发了盾构法隧道新概念。以下介绍几种特殊盾构隧道施工方面开发和利用的新工法。 　　 　　2　MF盾构法 　　 　　MF(Multi Face)盾构是由多个圆形断面的一部分错位重合而成，可同时开挖多个圆形断面的盾构法。隧道有效面积较开挖面积相等的单圆断面而言要大，是一种较为经济合理的断面形式。两个或多个大小不同的圆形断面通过一定规则的叠合可提供任意断面形式的隧道，在隧道线路规划时，对线性的选择有更多的灵活性。上下空间受限制的情况下，则可选择横向叠合式。MF盾构法更适用于地铁车站，共同沟和地下停车场等大断面隧道的开挖。 　　MF盾构法的特点： 　　(1)由MF盾构法建成的隧道基本结构形式为圆形，所以它保持了圆形断面的力学特性； 　　(2)隧道可由多个小型圆断面叠合形成，开挖量小，断面利用率高： 　　(3)在隧道线路规划时对线形的选择有更多的灵活性，可根据需要选择横向MF盾构或纵向MF盾构，更加适用于地下空间受到限制的隧道建设； 　　(4)根据土质情况和施工条件以及对周围环境影响的需要，采用泥水盾构或土压盾构； 　　(5)盾构由多个独立控制的圆形断面组成，可根据不同地质条件进行土体开挖管理； 　　(6)通过调整各刀盘的转速和转向，利用开挖时作用在盾构上的反力可有效地控制盾构的姿态，纠偏也相对容易： 　　(7)采用横向多圆盾构法可用于地铁车站，地铁车辆机务区段的开挖； 　　 　　3　偏心多轴盾构法 　　 　　偏心多轴盾构采用多根主轴，垂直于主轴方向固定一组曲柄轴，在曲柄轴上再安装刀架。运转主轴刀架将在同一平面内作圆弧运动，被挖开的断面接近于刀架的形状。因此，可根据隧道断面形状要求设计刀架是矩形，圆形，椭圆形或马蹄形。 　　偏心多轴盾构特点： 　　(D可根据需要选择刀架形状开挖任意断面的隧道： 　　(2)刀架转动半径小，可选择较小的驱动扭矩。因采用多个转动轴同时驱动刀架，所以盾构掘进机具有紧凑玲珑，易装，易拆，易运等特点，适用于大断面隧道开挖； 　　(3)刀架转动半径小，刀具的行走距离也小。从刀片的磨损角度上来说，比一般盾构至少可多开挖3倍以上的距离，适合于长距离隧道的开挖： 　　(4)刀架驱动装置小，盾构掘进机内施工操作空间大，可根据需要在盾构掘进机内配置土体改良设备，向整个隧道断面的任何位置进行土体改良，适合于曲率半径小，隧道间隔小，土质差等施工条件差的施工； 　　(5)采用十字形交叉式刀片，此刀片的前后刀刃的角度相等，所以可进行全方位开挖。可破碎大直径碎石和开挖高强度纤维加强混凝土墙。 　　 　　4　自由断面盾构法 　　 　　所谓自由断面盾构法就是在一个普通圆形盾构主刀盘的外侧设置数个规模比主刀盘小的行星刀盘。随主刀盘的旋转行星刀盘在外围作自转的同时绕主刀盘公转，行星刀盘公转的轨道由行星刀盘扇动臂的扇动角度确定。通过对行星刀盘扇动臂的调节可开挖各种非圆形断面的隧道。也就是说，通过对行星刀盘公转轨道的设计可选择如矩形断面，椭圆形断面，马蹄形断面，卵形断面等非圆形断面。此盾构法尤其适用于地下空间受限制的，如穿越既成管线和水道之间的中小型隧道工程。 　　自由断面盾构法特点： 　　(1)可开挖多种非圆形断面的隧道，选择细长型断面使宽度或深度受限制的地下空间更有效的得到利用； 　　(2)可根据不同的使用目的合理选择不同断面，比如共同沟和电力管线等选择矩形断面，公路和铁路隧道则选择马蹄形断面等； 　　(3)隧道断面的最大纵横尺寸之比为椭圆形1.5：1.0，矩形1.2：1.0，马蹄形1.35：1.0； 　　(4)行星刀盘上的刀具呈梅花状布置，扇动臂采用计算机自动控制。 　　 　　5　球体盾构法 　　 　　球体盾构是利用球体本身可自由旋转的特点，将一球体内藏于先行主机盾构内部，在其他内部又设计一个后续次机盾构。先行盾构完成前期开挖后，利用球体的旋转改变隧道的推进方向，进行后期隧道的开挖。改向后盾构掘进机刀具交换和维修