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摘要: 本文主要结合笔者多年从事隧道工程施工的一些相关经验总结，并翻阅相关材料对隧道施工中盾构法施工技术进行简要的论述。
关键词: 地铁隧道；土压平衡式；盾构施工
一、盾构施工基本原理及特点
隧道盾构法施工是在护盾的保护下采用盾构机在地下掘进，同时进行管片衬砌作业而构筑隧道的一种施工方法。隧道盾构法施工首先需要在隧道一端设置竖井或基坑用来安装盾构机，盾构机沿着隧道设计路线的轴线方向前进，同时从盾尾输出土体。但由于在盾构机推进的过程中盾尾土体的受力状态发生变化，需要在盾尾进行衬砌，并在开挖坑道周边及衬砌缝隙中压注水泥浆，从而起到封闭水源、防止隧道及地面下沉的作用。目前，我国城市地铁建设已经摒弃传统的明挖施工，均采用盾构法进行施工，常用的盾构机主要包括泥浆式、土压平衡式、敞开式、压缩空气式等四种类型，但土压平衡式盾构机可以用于松软土层至砂砾层等各类土质的施工，在工程中的应用也最为广泛。
地铁隧道盾构施工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的掩护下完成挖掘、出土、隧道支护等工作的。地铁隧道采用盾构法施工可以最大限度地减少工程施工对城市正常功能和周围环境的影响，而且采用盾构机进行掘进施工不仅大大降低了明挖法施工的工程量和工人的劳动强度，还显著提高了掘进速度和施工的精度及安全性，使得地铁建设的工期得到有效保障。但盾构法施工也存在一次性投资大、机器复杂而且尺寸和重量大、装运繁琐、维修费用高等缺点。
二、盾构掘进施工准备
盾构机的类型选择对保证工程施工质量、加快施工效率尤为重要，因此需要根据实际工程的地质、水文地质条件、施工环境、工期、机器寿命和经济性等因素进行综合平衡后确定，并保证盾构机开挖尺寸满足地铁隧道设计断面的尺寸要求，而且其开挖功能适用于整条路线的地质条件，从而最大限度地提高工程施工的安全性、可靠性和经济性。在盾构机掘进施工前，需做好始发及到达端头的加固和盾构机的调试工作。由于我国许多城市地铁建设工程均处在土体自稳能力较差地段，特别是线路经过透水性强的松散砂土和含水粘土时必须对盾构始发及到达端头采用注浆、旋喷、深层搅拌、井点降水、冻结法等多种方法进行加固处理，并对加固土体的范围、强度、透水性及均质性进行检查，确保加固后土体的自立性、防水性和强度符合工程施工要求。盾构机下井前，需要对主拼装区场地面的基础进行加固，并进行混凝土硬化处理，确保主拼装区场地能够承受盾构机的荷载重量。为确保盾构在洞内的移动安全，盾构托架必须具有足够的刚度和强度，保证盾构推进方向。在安装盾构始发基座时，应根据出洞口线路平纵曲线条件，适当在设计轴线的基础上抬高 2cm，并对基座进行支撑加固。此外，由于盾构机各部件的外形尺寸和重量均较大，需要在拼装场地进行适当组合装配后运输到吊装场地，以方便盾构机的装配。在盾构机各组成块连接完成后，需要检查盾构机与后方设备及后方台车之间的连接，并对盾构机的刀盘转动情况、刀盘上刀具、推进千斤顶系统、管片拼装机及各种辅助系统进行检测，以保证盾构机的各项功能的正常发挥。
三、盾构掘进技术
1.盾构始发及初始掘进阶段
盾构始发及初始掘进在地铁隧道工程施工中占有十分重要的位置，而且随着隧道埋深、尺寸的加大和周围施工环境的日趋严峻，这对盾构工程始发和初始掘进的技术要求越来越高，常常需要根据实际情况采用多种技术措施保证开挖面地层的自稳性，利用挡土墙和水泥加固土墙作为构筑物防止开挖面崩塌，在不良地质路段必须对地基进行改良，确保开挖面稳定后再进行施工。为确保施工可靠和安全，在洞口初始掘进后，需对初始掘进段开挖面加压，并采用水泥浆封闭隧道壁，使隧道洞口尽早稳定。在具体施工程施工中，为减少盾构推进阻力，始发前需在基座轨道上涂抹润滑油膏，并在刀头和密封装置上涂抹油脂，减少刀盘上刀头对洞门的破坏。此外，还需严格控制始发基座导轨的标高、间距及中心轴线，防止盾构旋转、上飘，并通过加强监测来及时调整盾构掘进参数，保证盾构的掘进姿态。在盾构初始掘进阶段需要通过试验段掘进获得盾构掘进的各项参数，并通过地表隆陷、地层位移规律的监控量测来对盾构掘进参数进行调整。
2.盾构正常掘进阶段
依据盾构始发及初始掘进阶段确定的盾构掘进各项参数，盾构机就可以进入正常掘进阶段。为使盾构機获得理想的掘进效果，在保证刀盘与刀具的适应性、碴土的流动性和止水性的基础上，还需根据线路沿线的不同地质条件选择不同的掘进模式，通常有土压平衡模式、半敞开式和敞开式掘进三种掘进模式。当盾构通过不同的地层时，应及时改变盾构的掘进工况，并合理设置各种参数，以保证盾构机能够适应地层的变化要求，在保证土体结构稳定的同时，提高掘进施工效率。在具体工程施工中，必须在施工前采用钻探设备对沿线地质情况和土层变化进行测试，以方便盾构机及时调整掘进模式，并保证盾构机在切换到不同地层掘进模式时有 10m 以上的工况过渡段。此外，还需对螺旋输送机的排土速度、盾构机的掘进姿态及地基变形情况进行检测，确保地铁隧道盾构掘进施工的顺利进行。在坡度段施工时，还应严格控制开挖土量、注浆材料的稳定性、隧道内排水情况等，并在上坡时加大盾构千斤顶推力和稳固后方台车。
3.盾构到达掘进阶段
通常盾构到达掘进施工可以采用盾构机到达后拆除挡土墙再推进和盾构机到达前拆除挡土墙再到达两种方法，前者具有工种少、施工性好的优点，被广泛用于地层稳定性好的中小断面盾构工程中; 而盾构机到达前拆除挡土墙再到达的方法需要对地基进行高强度的改良加固，可以提高洞口防渗性和防止地基坍塌，有利于地层稳定，主要用于大断面盾构工程中。在具体工程施工中，为确保盾构机能够准确到达端头竖井，需在离端头100m和50m 时采用自动导向与人工测量相结合的方法及时调整盾构姿态和纠偏，并逐渐降低掘进速度、减少掘进推力，但此过程中由于盾构推力的减少会造成管片反力的降低，使得管片的接缝出容易产生漏水现象，需在每环管片安装四个固定板。
四、结语
随着我国城市大规模基础设施建设潮的兴起，城市地铁隧道建设得到快速发展，隧道盾构施工技术具有施工速度快、安全、成型质量好等优点，成为现代城市向地下发展的重要施工方法。在具体的工程施工中，由于各地的地质和水文地质条件不同，导致隧道盾构施工中屡屡出现质量事故，需要工程技术人员严格按照施工掘进的技术要点控制盾构机的掘进状态，并通过加强监测及时调整掘进模式，从而确保城市地铁隧道的施工质量。
参考文献：
[1]安斐.隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨[J].黑龙江交通科技，2011（10） ．
[2]魏辉.浅谈地铁隧道盾构施工技术[J].建筑与发展，2011（4） ．
[3]牛清山.盾构法的调查•设计•施工[M].北京:中国建筑工业出版社，2008．
关键词: 地铁隧道；土压平衡式；盾构施工
一、盾构施工基本原理及特点
隧道盾构法施工是在护盾的保护下采用盾构机在地下掘进，同时进行管片衬砌作业而构筑隧道的一种施工方法。隧道盾构法施工首先需要在隧道一端设置竖井或基坑用来安装盾构机，盾构机沿着隧道设计路线的轴线方向前进，同时从盾尾输出土体。但由于在盾构机推进的过程中盾尾土体的受力状态发生变化，需要在盾尾进行衬砌，并在开挖坑道周边及衬砌缝隙中压注水泥浆，从而起到封闭水源、防止隧道及地面下沉的作用。目前，我国城市地铁建设已经摒弃传统的明挖施工，均采用盾构法进行施工，常用的盾构机主要包括泥浆式、土压平衡式、敞开式、压缩空气式等四种类型，但土压平衡式盾构机可以用于松软土层至砂砾层等各类土质的施工，在工程中的应用也最为广泛。
地铁隧道盾构施工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的掩护下完成挖掘、出土、隧道支护等工作的。地铁隧道采用盾构法施工可以最大限度地减少工程施工对城市正常功能和周围环境的影响，而且采用盾构机进行掘进施工不仅大大降低了明挖法施工的工程量和工人的劳动强度，还显著提高了掘进速度和施工的精度及安全性，使得地铁建设的工期得到有效保障。但盾构法施工也存在一次性投资大、机器复杂而且尺寸和重量大、装运繁琐、维修费用高等缺点。
二、盾构掘进施工准备
盾构机的类型选择对保证工程施工质量、加快施工效率尤为重要，因此需要根据实际工程的地质、水文地质条件、施工环境、工期、机器寿命和经济性等因素进行综合平衡后确定，并保证盾构机开挖尺寸满足地铁隧道设计断面的尺寸要求，而且其开挖功能适用于整条路线的地质条件，从而最大限度地提高工程施工的安全性、可靠性和经济性。在盾构机掘进施工前，需做好始发及到达端头的加固和盾构机的调试工作。由于我国许多城市地铁建设工程均处在土体自稳能力较差地段，特别是线路经过透水性强的松散砂土和含水粘土时必须对盾构始发及到达端头采用注浆、旋喷、深层搅拌、井点降水、冻结法等多种方法进行加固处理，并对加固土体的范围、强度、透水性及均质性进行检查，确保加固后土体的自立性、防水性和强度符合工程施工要求。盾构机下井前，需要对主拼装区场地面的基础进行加固，并进行混凝土硬化处理，确保主拼装区场地能够承受盾构机的荷载重量。为确保盾构在洞内的移动安全，盾构托架必须具有足够的刚度和强度，保证盾构推进方向。在安装盾构始发基座时，应根据出洞口线路平纵曲线条件，适当在设计轴线的基础上抬高 2cm，并对基座进行支撑加固。此外，由于盾构机各部件的外形尺寸和重量均较大，需要在拼装场地进行适当组合装配后运输到吊装场地，以方便盾构机的装配。在盾构机各组成块连接完成后，需要检查盾构机与后方设备及后方台车之间的连接，并对盾构机的刀盘转动情况、刀盘上刀具、推进千斤顶系统、管片拼装机及各种辅助系统进行检测，以保证盾构机的各项功能的正常发挥。
三、盾构掘进技术
1.盾构始发及初始掘进阶段
盾构始发及初始掘进在地铁隧道工程施工中占有十分重要的位置，而且随着隧道埋深、尺寸的加大和周围施工环境的日趋严峻，这对盾构工程始发和初始掘进的技术要求越来越高，常常需要根据实际情况采用多种技术措施保证开挖面地层的自稳性，利用挡土墙和水泥加固土墙作为构筑物防止开挖面崩塌，在不良地质路段必须对地基进行改良，确保开挖面稳定后再进行施工。为确保施工可靠和安全，在洞口初始掘进后，需对初始掘进段开挖面加压，并采用水泥浆封闭隧道壁，使隧道洞口尽早稳定。在具体施工程施工中，为减少盾构推进阻力，始发前需在基座轨道上涂抹润滑油膏，并在刀头和密封装置上涂抹油脂，减少刀盘上刀头对洞门的破坏。此外，还需严格控制始发基座导轨的标高、间距及中心轴线，防止盾构旋转、上飘，并通过加强监测来及时调整盾构掘进参数，保证盾构的掘进姿态。在盾构初始掘进阶段需要通过试验段掘进获得盾构掘进的各项参数，并通过地表隆陷、地层位移规律的监控量测来对盾构掘进参数进行调整。
2.盾构正常掘进阶段
依据盾构始发及初始掘进阶段确定的盾构掘进各项参数，盾构机就可以进入正常掘进阶段。为使盾构機获得理想的掘进效果，在保证刀盘与刀具的适应性、碴土的流动性和止水性的基础上，还需根据线路沿线的不同地质条件选择不同的掘进模式，通常有土压平衡模式、半敞开式和敞开式掘进三种掘进模式。当盾构通过不同的地层时，应及时改变盾构的掘进工况，并合理设置各种参数，以保证盾构机能够适应地层的变化要求，在保证土体结构稳定的同时，提高掘进施工效率。在具体工程施工中，必须在施工前采用钻探设备对沿线地质情况和土层变化进行测试，以方便盾构机及时调整掘进模式，并保证盾构机在切换到不同地层掘进模式时有 10m 以上的工况过渡段。此外，还需对螺旋输送机的排土速度、盾构机的掘进姿态及地基变形情况进行检测，确保地铁隧道盾构掘进施工的顺利进行。在坡度段施工时，还应严格控制开挖土量、注浆材料的稳定性、隧道内排水情况等，并在上坡时加大盾构千斤顶推力和稳固后方台车。
3.盾构到达掘进阶段
通常盾构到达掘进施工可以采用盾构机到达后拆除挡土墙再推进和盾构机到达前拆除挡土墙再到达两种方法，前者具有工种少、施工性好的优点，被广泛用于地层稳定性好的中小断面盾构工程中; 而盾构机到达前拆除挡土墙再到达的方法需要对地基进行高强度的改良加固，可以提高洞口防渗性和防止地基坍塌，有利于地层稳定，主要用于大断面盾构工程中。在具体工程施工中，为确保盾构机能够准确到达端头竖井，需在离端头100m和50m 时采用自动导向与人工测量相结合的方法及时调整盾构姿态和纠偏，并逐渐降低掘进速度、减少掘进推力，但此过程中由于盾构推力的减少会造成管片反力的降低，使得管片的接缝出容易产生漏水现象，需在每环管片安装四个固定板。
四、结语
随着我国城市大规模基础设施建设潮的兴起，城市地铁隧道建设得到快速发展，隧道盾构施工技术具有施工速度快、安全、成型质量好等优点，成为现代城市向地下发展的重要施工方法。在具体的工程施工中，由于各地的地质和水文地质条件不同，导致隧道盾构施工中屡屡出现质量事故，需要工程技术人员严格按照施工掘进的技术要点控制盾构机的掘进状态，并通过加强监测及时调整掘进模式，从而确保城市地铁隧道的施工质量。
参考文献：
[1]安斐.隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨[J].黑龙江交通科技，2011（10） ．
[2]魏辉.浅谈地铁隧道盾构施工技术[J].建筑与发展，2011（4） ．
[3]牛清山.盾构法的调查•设计•施工[M].北京:中国建筑工业出版社，2008．