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【摘要】：地铁作为解决地面拥堵的有效手段，近年来在国内外得到快速发展。在土层中修建地下隧道最合适的方法之一即盾构法。本文主要描述近些年来，盾构技术的发展和研究现状，为研究人员提供一定的参考。
【关键词】：盾构技术；研究现状
0引言
为有效解决城市的交通拥堵的问题，已在地面上修建了大量的立交桥、高架橋，随着地上空间越来越紧张，越来越多的城市交通也转为向地下发展，大批建设地下立交、地铁和地下快速交通主干隧道。在地铁兴建的高潮之际，掌握地铁中的相关技术研究现状，对工程及研究人员都有着重要的意义。
1 盾构技术
1.1盾构技术的发展
在中国，盾构技术最早出现在20世纪50年代末；1963年，上海隧道工程公司开始试验性地采用盾构法掘进隧道，全面对网格式挤压盾构法的施工进行了研究分析。
随着1966年北京地铁进入政府规划，开始设计，我国地铁进入了初步稳定发展阶段。1966 年我国第一台隧道掘进机诞生于水利部杭州机械研究所，并被应用于水电工程；接着1976年又为郑州市设计了直径为6m的盾构掘进机。1984年上海成功研制了直径为11.32米的超大直径盾构机并成功投入使用。1990年，上海地铁1号线全线开工，便应用了盾构掘进机。1996年，上海地铁2号线再次使用了盾构掘进机。
1.2盾构技术的快速发展
20世纪90年代上海隧道工程股份有限公司自行开发了中国第一台土压平衡掘进机。1996年，上海延安东路隧道南线工程成功采用泥水加压平衡盾构掘进机施工。1998年，上海隧道股份成功研制国内第1台φ2.2米泥水加压平衡顶管机，用于上海污水治理二期过江倒虹管工程。1999年5月，上海隧道股份研制成功国内第1台3.8米×3.8米矩形组合刀盘式土压平衡顶管机，在浦东陆家嘴地铁车站掘进120米，建成2条过街人行地道。
2研究现状描述
2.1国外研究现状
盾构法修建隧道[1]最早进行研究的是法国工程师Marc Isambard Brunel，距今已有 190余年的历史，1887年Great在南伦敦铁路隧道施工中使用了盾构和压气组合工法获得成功， 为现在的盾构工法奠定了基础。
2.2 国内研究现状
丁春林等[12]基于广州地铁二号线某区间盾构隧道的背景之下，对比分析了弹性铰法、弹性地基梁法和自由变形圆环法的计算结果。胡志平等[16]主要探讨盾构隧道衬砌的稳定性风险分析，并提出了一些对策。楼葭菲[18]研究了现有盾构与传统单圆形盾构隧道的异同点，得到了双圆盾构隧道的衬砌内力解析模式，同时也得到了双圆盾构隧道的影响因素。胡志平等[20]总结出关于盾构隧道管片衬砌结构的平板壳-弹性铰-地基系统模型，这在很大程度上弥补了二维计算模型在计算中的一些不足。陈丹[22]以北京地区的实际情况为背景，量体裁衣提出了针对于于北京地区地铁盾构隧道的設计的方法。王乾[24]以北京地层特点为基础，对比研究了修正惯用法、均质圆环链杆法、多铰圆环法、梁—弹簧模型法，总结出一种和实际的受力情况贴近的计算方法，能够作为北京盾构隧道设计的规范。裴利华[25]主要详细描述了盾构隧道管片结构的各种设计方法主要包括结构形式分块方案、连接的形式和接缝的设计等主要内容。
杨阜东[28]以国内外盾构隧道理论和数值模拟研究的相关成果为基础，对比分析修正圆环模型和梁-弹簧模型这两种荷载结构法模型对盾构隧道衬砌进行数值模拟计算。王飞[29]详细描述了隧道管片的抗弯试验和抗渗性的试验方法，对比分析了对管片在试验过程中的受力状况和受渗情况与实际可能的受力情况或受渗情况，以期能够验证试验方法的可行性。李忠献等[30]研究了一种新的力学模型，并说明了新的接头模型的适用性。艾辉军等[32]利用非线性接触理论，模拟管片接头结构和管片衬砌与围岩及道床之间的相互作用，建立了道床–管片–围岩的三维非连续接触模型，对盾构隧道管片接头在围岩静压、列车动载作用下的受力与变形进行了深入研究。
彭益成等[34]提出了一种新型的盾构隧道衬砌结构计算模型壳–接头模型，建立了接头联接单元的刚度矩阵和计算流程，定义了弯曲、剪切和拉压刚度的计算方法，使之能准确模拟接头的力学行为。最后利用壳–接头模型模拟盾构隧道接头原型试验，计算结果与试验较为吻合，验证了壳–接头模型模拟盾构隧道衬砌结构力学行为的准确性和适用性。
3 结论
由上述现状描述可知：作为主要支撑结构的盾构隧道衬砌管片对于盾构隧道的稳定性发挥着重要作用。目前国内外的盾构技术已经相对成熟，盾构隧道衬砌结构计算体系也日趋完善，我国盾构技术也已达到世界领先水平。
参考文献：
[1]宋振熊. 国外盾构技术进展[J]. 地铁与轻轨，1992，03：22-24+21
[2]丁春林，刘建国，宫全美，肖广智. 盾构隧道管片衬砌内力计算方法比较[J]. 地下空间，2001，03：208-214+239-240
[3]胡志平，冯紫良，刘学山，陈枫. 盾构隧道管片衬砌结构稳定性风险分析[J]. 同济大学学报（自然科学版），2004，05：596-600
[4]楼葭菲，双圆盾构隧道管片衬砌内力计算与分析，同济大学.学院学报，2004，17（3）： 75-79
[5]王乾. 北京盾构隧道管片及联络通道标准化设计的研究[D].北京交通大学，2007
[6]裴利华. 盾构隧道管片结构设计研究[J]. 铁道标准设计，2009，12：86-91
[7]杨阜东. 高水压越江盾构隧道管片结构稳定性研究[D].山东大学，2011
[8]王飞. 盾构管片力学性能及抗渗性试验[J]. 山西建筑，2012，08：206-207
[9]李忠献，王洪龙，李宁. 考虑接头力学特性的盾构隧道地震响应分析[J]. 地震工程与工程振动，2012，06：166-173
[10]彭益成，丁文其，朱合华，赵伟，金跃郎. 盾构隧道衬砌结构的壳–接头模型研究[J]. 岩土工程学报，2013，10：1823-1829
【关键词】：盾构技术；研究现状
0引言
为有效解决城市的交通拥堵的问题，已在地面上修建了大量的立交桥、高架橋，随着地上空间越来越紧张，越来越多的城市交通也转为向地下发展，大批建设地下立交、地铁和地下快速交通主干隧道。在地铁兴建的高潮之际，掌握地铁中的相关技术研究现状，对工程及研究人员都有着重要的意义。
1 盾构技术
1.1盾构技术的发展
在中国，盾构技术最早出现在20世纪50年代末；1963年，上海隧道工程公司开始试验性地采用盾构法掘进隧道，全面对网格式挤压盾构法的施工进行了研究分析。
随着1966年北京地铁进入政府规划，开始设计，我国地铁进入了初步稳定发展阶段。1966 年我国第一台隧道掘进机诞生于水利部杭州机械研究所，并被应用于水电工程；接着1976年又为郑州市设计了直径为6m的盾构掘进机。1984年上海成功研制了直径为11.32米的超大直径盾构机并成功投入使用。1990年，上海地铁1号线全线开工，便应用了盾构掘进机。1996年，上海地铁2号线再次使用了盾构掘进机。
1.2盾构技术的快速发展
20世纪90年代上海隧道工程股份有限公司自行开发了中国第一台土压平衡掘进机。1996年，上海延安东路隧道南线工程成功采用泥水加压平衡盾构掘进机施工。1998年，上海隧道股份成功研制国内第1台φ2.2米泥水加压平衡顶管机，用于上海污水治理二期过江倒虹管工程。1999年5月，上海隧道股份研制成功国内第1台3.8米×3.8米矩形组合刀盘式土压平衡顶管机，在浦东陆家嘴地铁车站掘进120米，建成2条过街人行地道。
2研究现状描述
2.1国外研究现状
盾构法修建隧道[1]最早进行研究的是法国工程师Marc Isambard Brunel，距今已有 190余年的历史，1887年Great在南伦敦铁路隧道施工中使用了盾构和压气组合工法获得成功， 为现在的盾构工法奠定了基础。
2.2 国内研究现状
丁春林等[12]基于广州地铁二号线某区间盾构隧道的背景之下，对比分析了弹性铰法、弹性地基梁法和自由变形圆环法的计算结果。胡志平等[16]主要探讨盾构隧道衬砌的稳定性风险分析，并提出了一些对策。楼葭菲[18]研究了现有盾构与传统单圆形盾构隧道的异同点，得到了双圆盾构隧道的衬砌内力解析模式，同时也得到了双圆盾构隧道的影响因素。胡志平等[20]总结出关于盾构隧道管片衬砌结构的平板壳-弹性铰-地基系统模型，这在很大程度上弥补了二维计算模型在计算中的一些不足。陈丹[22]以北京地区的实际情况为背景，量体裁衣提出了针对于于北京地区地铁盾构隧道的設计的方法。王乾[24]以北京地层特点为基础，对比研究了修正惯用法、均质圆环链杆法、多铰圆环法、梁—弹簧模型法，总结出一种和实际的受力情况贴近的计算方法，能够作为北京盾构隧道设计的规范。裴利华[25]主要详细描述了盾构隧道管片结构的各种设计方法主要包括结构形式分块方案、连接的形式和接缝的设计等主要内容。
杨阜东[28]以国内外盾构隧道理论和数值模拟研究的相关成果为基础，对比分析修正圆环模型和梁-弹簧模型这两种荷载结构法模型对盾构隧道衬砌进行数值模拟计算。王飞[29]详细描述了隧道管片的抗弯试验和抗渗性的试验方法，对比分析了对管片在试验过程中的受力状况和受渗情况与实际可能的受力情况或受渗情况，以期能够验证试验方法的可行性。李忠献等[30]研究了一种新的力学模型，并说明了新的接头模型的适用性。艾辉军等[32]利用非线性接触理论，模拟管片接头结构和管片衬砌与围岩及道床之间的相互作用，建立了道床–管片–围岩的三维非连续接触模型，对盾构隧道管片接头在围岩静压、列车动载作用下的受力与变形进行了深入研究。
彭益成等[34]提出了一种新型的盾构隧道衬砌结构计算模型壳–接头模型，建立了接头联接单元的刚度矩阵和计算流程，定义了弯曲、剪切和拉压刚度的计算方法，使之能准确模拟接头的力学行为。最后利用壳–接头模型模拟盾构隧道接头原型试验，计算结果与试验较为吻合，验证了壳–接头模型模拟盾构隧道衬砌结构力学行为的准确性和适用性。
3 结论
由上述现状描述可知：作为主要支撑结构的盾构隧道衬砌管片对于盾构隧道的稳定性发挥着重要作用。目前国内外的盾构技术已经相对成熟，盾构隧道衬砌结构计算体系也日趋完善，我国盾构技术也已达到世界领先水平。
参考文献：
[1]宋振熊. 国外盾构技术进展[J]. 地铁与轻轨，1992，03：22-24+21
[2]丁春林，刘建国，宫全美，肖广智. 盾构隧道管片衬砌内力计算方法比较[J]. 地下空间，2001，03：208-214+239-240
[3]胡志平，冯紫良，刘学山，陈枫. 盾构隧道管片衬砌结构稳定性风险分析[J]. 同济大学学报（自然科学版），2004，05：596-600
[4]楼葭菲，双圆盾构隧道管片衬砌内力计算与分析，同济大学.学院学报，2004，17（3）： 75-79
[5]王乾. 北京盾构隧道管片及联络通道标准化设计的研究[D].北京交通大学，2007
[6]裴利华. 盾构隧道管片结构设计研究[J]. 铁道标准设计，2009，12：86-91
[7]杨阜东. 高水压越江盾构隧道管片结构稳定性研究[D].山东大学，2011
[8]王飞. 盾构管片力学性能及抗渗性试验[J]. 山西建筑，2012，08：206-207
[9]李忠献，王洪龙，李宁. 考虑接头力学特性的盾构隧道地震响应分析[J]. 地震工程与工程振动，2012，06：166-173
[10]彭益成，丁文其，朱合华，赵伟，金跃郎. 盾构隧道衬砌结构的壳–接头模型研究[J]. 岩土工程学报，2013，10：1823-1829