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摘要:软土盾构隧道得益于其明显的优势，得到了越来越多的应用。本文首先分析了软土盾构隧道理论的最新研究进展，然后探究了盾构最佳推进时期的参数优化及匹配问题，进而在结合盾构法隧道施工技术的基础上，对该问题的实践做了展望。
关键词：软土盾构；隧道；理论；实践
中图分类号：U45文献标识码： A
一、前言
在隧道建设当中，软土盾构越来越多地进入到了实践范围当中。在现阶段，我国对于软土盾构隧道理论的研究尚且不够深入，其指导实践的力度也略有欠缺。为了更好地进行软土盾构隧道施工，有必要深入研究该项课题。
二、软土盾构隧道理论的研究进展
随着我国基础建设投资规模的增大，地铁建设面临巨大机遇与挑战。但是由于地铁建设投资巨大，且设计与施工条件与过去相比都发生了重大变化，因此在未来的地铁建设中，对于地铁建设部门，如何进一步节省投资、控制质量与进度；对于设计研究部门，如何针对已建和新建隧道使用和施工阶段已经发生的新问题和将来可以遇见到的问题，结合国内外以往的工程设计经验及研究成果，改进传统设计方法、探索新的设计理论与设计方法；对于施工单位，如何提高生产及施工工艺成为我国隧道工作者的一大任务。
最近，国内学者针对管片接头受力状态比较复杂的问题，正在研究新的设计计算模型。如同济大学朱合华等提出了梁接头模型，该模型将同时考虑接头抗剪、抗弯、抗压刚度，并从结构的非线性出发，引进了非线性介质力学数值分析单元，同时在数值模拟中考虑隧道管片纵向错缝拼装的影响。
在岩石甚至一些软岩非挤压地层的隧道中，沿隧道纵向发生的不均匀变形是很小的，对隧道还未发现能构成大的危害；但最近发现，在饱和含水、灵敏度较高的沿海软土地区，施工阶段对土的扰动及使用阶段沿线新建工程的影响，尤其是未来城市地铁的立体化建设使得隧道纵向变形的大小及其不均匀性达到了不可忽略的程度。最近调查与研究结果表明，隧道纵向变形不仅仅导致隧道纵向轴应力的变化及纵向接头张开值增大，而且给隧道横断面带来的附加内力成为隧道管片设计上不可忽略的重要因素。
在隧道施工方面，国内占主流的管片通缝拼装受到挑战，错缝拼装被正式提上议事日程。超近及立体交叉隧道设计与施工难题也已经摆在隧道工作者的面前。
三、盾构最佳推进时的参数优化及匹配
盾构最佳推进是指盾构推进中对周围地层及地面的影响最小，表现出地层的强度下降小，受到的扰动小，超孔隙水压力小，地面隆沉小以及盾尾脱开后的突沉幅度小。这一指导思想贯穿于盾构施工的整个过程，即短、长期过程，也是盾构施工中极力争取的、积极施工、保护环境的首要条件。
1.刀盘压力和土舱压力为维护开挖面的稳定，通常要在盾构机的前方形成一定的压力，来平衡土体的水平侧向土压力，通常采用气压、泥水压力及仁压来维持，因而就确定了后构机的类型。日前，以土压平衡盾构机最为先进，是将被切削下来的土体经强行搅拌后，在一定的推进速度下形成土压力来维护前方土体的平衡。
2.推进速度的选取要尽量不使前方土体受挤压，对开日率为零的挤压式盾构，不论如何选取，前方土体总受挤压；对x=10%的盾构(开胸式)，则速度选取是任意的；对一定的X盾构机，推进速度的选取依懒于盾构外径、开口率x及穿越土层的性能。
3.千斤顶总顶力千斤顶推动盾构前进，必须克服正面压力、盾壳外与土体的摩擦力及车架拖力等，在扣除这些阻力后，应使内外土舱压差越小越好，以利于土体稳定性的控制。
4.压浆压力与时间盾尾脱开后，由于建筑空隙的存在，加上软土自立性差(产生土拱现象较难)，冠顶上部L体较易塌落于管片之上，逐级发展，最后反映在地表沉降上。为做到减小沉降，必须对建筑空隙及时填补，一般采用压浆方法，做到尽量的填补而不是劈裂。否则，管片外的土层将会被浆体所扰动，造成较大的长期沉降及隧道本身的沉降。压入的时间一般与脱开同步为宜。
5.压浆量及压入方式根据上海地区多年的施工经验，压浆量一般为理论压浆量的140%，因为浆体会收缩、失水，同时盾尾也会带泥，必须扣除这部分的影响。压入方式采用同步压浆较科学，而管片补浆法的效果不如前者。在盾构推进一定距离后，体固结及后壳与土体问的摩擦力大于土体本身的抗剪强度，后壳外会结一层随盾构一起移动的泥皮，增大了建筑空隙，此时压浆量应做适当增加，最佳的注浆应使盾尾脱开后无明显地表下沉趋势。
四、盾构法隧道施工技术
盾构穿越工作井的封门应选择有一定强度，具有防水性，便于拆装的材料，例如膨胀珍珠岩泡沫水泥等.进出工作井的洞周应进行适当的土体加固，实践证明，注浆和深层土体搅拌桩有更好的技术经济效果。盾构进出工作井的设计施工盾构机进出工作井前后50m是盾构法隧道施工最困难的地段之一。
1.地面沉降机理和控制措施。工程实践表明，软土中的盾构法隧道施工会引起较大的地面沉降，即使使用世界上最先进的机械，要完全消除沉降也是不可能的图。过大的地表变形沉降可引起隧道附近地下管网的断裂、渗漏和建(构)筑物的开裂、倒塌。在市中心区，建筑物密集，控制地表变形是盾构法施工成功与否的关键。对土压平衡盾构来说，螺旋出土器转动过快，出土量过大，密封舱压力太低，致使开挖面土体松弛；反之密封舱压力过高，使开挖面土体积聚，开挖面土体初始应力场的平衡条件破坏，是导致地层扰动和地面变形的根本原因。管片衬砌自身的变形，接缝处的渗水漏泥，土体的固结压密等也是引起地面沉降的附加因素。
2.地面沉降的理论分析和实测。盾构隧道施工引起地面沉降分为以下五个阶段:盾构到达前、盾构到达时、盾构通过时、管片脱出盾尾时及后期固结变形阶段。对盾构推进中的施工参数进行优化，确保开挖面的土体应力接近初始应力场，控制出土速度不使超挖和欠挖。管片脱出盾尾时，于衬砌背后适时注浆，注浆压力、注浆量、浆液性质、注浆时机是防止隧道上部土体塌陷、后期固结变形的有效方法。
五、软土盾构隧道实践展望
为克服软土盾构隧道现存问题，必须从以下两方面来解决:
1.从软土盾构隧道衬砌管片拼装形式、管片材料等方面进行创新改造。以增大软土盾构隧道结构的纵向刚度的变化，使软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度具有可控性。而不同刚度的多样的衬砌结构拼装形式是解决软土盾构隧道纵向问题成为可能。
2.在纵向设计理论研究及其成果应用上应有所加强。隧道纵向结构性能的研究和横向性能研究相比还处在早期发展阶段，其成果尚未应用到工程设计的实践中。如何将已有的理论研究成果应用于工程设计(即纵向设计)，使工程设计更加符合客观现实。这不仅符合当前设计理论发展的趋势，更能实现在设计阶段上就开始着手解决软土盾构隧道现存问题(过量的纵向沉降或不均匀沉降，导致隧道渗水、漏泥或结构局部破坏而影响隧道的正常运营)，避免软土盾构隧运营后再进行处理的被动状态，因此，可节约大量资金。
软土盾构隧道结构纵向设计理论，不仅是软土盾构隧道结构设计理论发展的需要，也是社会发展的需要。它不仅具有理论价值，而且更具重要的经济意义和社会意义。
结束语
软土盾构隧道的理论要结合实践才能得到不断完善，隧道建设的实践要有理论的指导才能更加顺利。我国的软土盾构隧道理论与实践有待于加强，更有待于进行二者的结合。希望该项课题的研究，能够对相关问题起到借鉴作用。
参考文献：
[1]刘建航，侯学渊.盾构法隧道[M].北京:中国铁道出版社，2011年.
[2]陈基炜，詹龙喜.上海市地铁一号线变形测量及规律分析[J].城市地质，2010年，第2期:51-56.
[3]廖少明，黃钟晖.关于盾构法隧道采用错缝拼装技术的探讨[J].现代隧道技术，2011年，第6期:19-23.
[4](日本)土木学会.日木隧道标准规范(盾构篇)及解释[M]刘铁雌译，关宝树校.成都:西南交通大学出版社，2013年.
[5]臧小龙.软土盾构隧道纵向结构变形研究[D].2012年，第11期：83-86.
关键词：软土盾构；隧道；理论；实践
中图分类号：U45文献标识码： A
一、前言
在隧道建设当中，软土盾构越来越多地进入到了实践范围当中。在现阶段，我国对于软土盾构隧道理论的研究尚且不够深入，其指导实践的力度也略有欠缺。为了更好地进行软土盾构隧道施工，有必要深入研究该项课题。
二、软土盾构隧道理论的研究进展
随着我国基础建设投资规模的增大，地铁建设面临巨大机遇与挑战。但是由于地铁建设投资巨大，且设计与施工条件与过去相比都发生了重大变化，因此在未来的地铁建设中，对于地铁建设部门，如何进一步节省投资、控制质量与进度；对于设计研究部门，如何针对已建和新建隧道使用和施工阶段已经发生的新问题和将来可以遇见到的问题，结合国内外以往的工程设计经验及研究成果，改进传统设计方法、探索新的设计理论与设计方法；对于施工单位，如何提高生产及施工工艺成为我国隧道工作者的一大任务。
最近，国内学者针对管片接头受力状态比较复杂的问题，正在研究新的设计计算模型。如同济大学朱合华等提出了梁接头模型，该模型将同时考虑接头抗剪、抗弯、抗压刚度，并从结构的非线性出发，引进了非线性介质力学数值分析单元，同时在数值模拟中考虑隧道管片纵向错缝拼装的影响。
在岩石甚至一些软岩非挤压地层的隧道中，沿隧道纵向发生的不均匀变形是很小的，对隧道还未发现能构成大的危害；但最近发现，在饱和含水、灵敏度较高的沿海软土地区，施工阶段对土的扰动及使用阶段沿线新建工程的影响，尤其是未来城市地铁的立体化建设使得隧道纵向变形的大小及其不均匀性达到了不可忽略的程度。最近调查与研究结果表明，隧道纵向变形不仅仅导致隧道纵向轴应力的变化及纵向接头张开值增大，而且给隧道横断面带来的附加内力成为隧道管片设计上不可忽略的重要因素。
在隧道施工方面，国内占主流的管片通缝拼装受到挑战，错缝拼装被正式提上议事日程。超近及立体交叉隧道设计与施工难题也已经摆在隧道工作者的面前。
三、盾构最佳推进时的参数优化及匹配
盾构最佳推进是指盾构推进中对周围地层及地面的影响最小，表现出地层的强度下降小，受到的扰动小，超孔隙水压力小，地面隆沉小以及盾尾脱开后的突沉幅度小。这一指导思想贯穿于盾构施工的整个过程，即短、长期过程，也是盾构施工中极力争取的、积极施工、保护环境的首要条件。
1.刀盘压力和土舱压力为维护开挖面的稳定，通常要在盾构机的前方形成一定的压力，来平衡土体的水平侧向土压力，通常采用气压、泥水压力及仁压来维持，因而就确定了后构机的类型。日前，以土压平衡盾构机最为先进，是将被切削下来的土体经强行搅拌后，在一定的推进速度下形成土压力来维护前方土体的平衡。
2.推进速度的选取要尽量不使前方土体受挤压，对开日率为零的挤压式盾构，不论如何选取，前方土体总受挤压；对x=10%的盾构(开胸式)，则速度选取是任意的；对一定的X盾构机，推进速度的选取依懒于盾构外径、开口率x及穿越土层的性能。
3.千斤顶总顶力千斤顶推动盾构前进，必须克服正面压力、盾壳外与土体的摩擦力及车架拖力等，在扣除这些阻力后，应使内外土舱压差越小越好，以利于土体稳定性的控制。
4.压浆压力与时间盾尾脱开后，由于建筑空隙的存在，加上软土自立性差(产生土拱现象较难)，冠顶上部L体较易塌落于管片之上，逐级发展，最后反映在地表沉降上。为做到减小沉降，必须对建筑空隙及时填补，一般采用压浆方法，做到尽量的填补而不是劈裂。否则，管片外的土层将会被浆体所扰动，造成较大的长期沉降及隧道本身的沉降。压入的时间一般与脱开同步为宜。
5.压浆量及压入方式根据上海地区多年的施工经验，压浆量一般为理论压浆量的140%，因为浆体会收缩、失水，同时盾尾也会带泥，必须扣除这部分的影响。压入方式采用同步压浆较科学，而管片补浆法的效果不如前者。在盾构推进一定距离后，体固结及后壳与土体问的摩擦力大于土体本身的抗剪强度，后壳外会结一层随盾构一起移动的泥皮，增大了建筑空隙，此时压浆量应做适当增加，最佳的注浆应使盾尾脱开后无明显地表下沉趋势。
四、盾构法隧道施工技术
盾构穿越工作井的封门应选择有一定强度，具有防水性，便于拆装的材料，例如膨胀珍珠岩泡沫水泥等.进出工作井的洞周应进行适当的土体加固，实践证明，注浆和深层土体搅拌桩有更好的技术经济效果。盾构进出工作井的设计施工盾构机进出工作井前后50m是盾构法隧道施工最困难的地段之一。
1.地面沉降机理和控制措施。工程实践表明，软土中的盾构法隧道施工会引起较大的地面沉降，即使使用世界上最先进的机械，要完全消除沉降也是不可能的图。过大的地表变形沉降可引起隧道附近地下管网的断裂、渗漏和建(构)筑物的开裂、倒塌。在市中心区，建筑物密集，控制地表变形是盾构法施工成功与否的关键。对土压平衡盾构来说，螺旋出土器转动过快，出土量过大，密封舱压力太低，致使开挖面土体松弛；反之密封舱压力过高，使开挖面土体积聚，开挖面土体初始应力场的平衡条件破坏，是导致地层扰动和地面变形的根本原因。管片衬砌自身的变形，接缝处的渗水漏泥，土体的固结压密等也是引起地面沉降的附加因素。
2.地面沉降的理论分析和实测。盾构隧道施工引起地面沉降分为以下五个阶段:盾构到达前、盾构到达时、盾构通过时、管片脱出盾尾时及后期固结变形阶段。对盾构推进中的施工参数进行优化，确保开挖面的土体应力接近初始应力场，控制出土速度不使超挖和欠挖。管片脱出盾尾时，于衬砌背后适时注浆，注浆压力、注浆量、浆液性质、注浆时机是防止隧道上部土体塌陷、后期固结变形的有效方法。
五、软土盾构隧道实践展望
为克服软土盾构隧道现存问题，必须从以下两方面来解决:
1.从软土盾构隧道衬砌管片拼装形式、管片材料等方面进行创新改造。以增大软土盾构隧道结构的纵向刚度的变化，使软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度具有可控性。而不同刚度的多样的衬砌结构拼装形式是解决软土盾构隧道纵向问题成为可能。
2.在纵向设计理论研究及其成果应用上应有所加强。隧道纵向结构性能的研究和横向性能研究相比还处在早期发展阶段，其成果尚未应用到工程设计的实践中。如何将已有的理论研究成果应用于工程设计(即纵向设计)，使工程设计更加符合客观现实。这不仅符合当前设计理论发展的趋势，更能实现在设计阶段上就开始着手解决软土盾构隧道现存问题(过量的纵向沉降或不均匀沉降，导致隧道渗水、漏泥或结构局部破坏而影响隧道的正常运营)，避免软土盾构隧运营后再进行处理的被动状态，因此，可节约大量资金。
软土盾构隧道结构纵向设计理论，不仅是软土盾构隧道结构设计理论发展的需要，也是社会发展的需要。它不仅具有理论价值，而且更具重要的经济意义和社会意义。
结束语
软土盾构隧道的理论要结合实践才能得到不断完善，隧道建设的实践要有理论的指导才能更加顺利。我国的软土盾构隧道理论与实践有待于加强，更有待于进行二者的结合。希望该项课题的研究，能够对相关问题起到借鉴作用。
参考文献：
[1]刘建航，侯学渊.盾构法隧道[M].北京:中国铁道出版社，2011年.
[2]陈基炜，詹龙喜.上海市地铁一号线变形测量及规律分析[J].城市地质，2010年，第2期:51-56.
[3]廖少明，黃钟晖.关于盾构法隧道采用错缝拼装技术的探讨[J].现代隧道技术，2011年，第6期:19-23.
[4](日本)土木学会.日木隧道标准规范(盾构篇)及解释[M]刘铁雌译，关宝树校.成都:西南交通大学出版社，2013年.
[5]臧小龙.软土盾构隧道纵向结构变形研究[D].2012年，第11期：83-86.