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摘要：由于盾構法在我国地下工程，特别是隧道工程的大量应用，因此文章主要是从盾构法的施工影响作用及始发技术等为出发点，并结合笔者平时的工作经验来论述盾构技术在地下工程施工的应用。
关键词：盾构法施工技术应用
Abstract: due to the shield law in our country in underground engineering, especially a large number of tunnel engineering application, so the article mainly from the shield law construction effect and initial technology, as a starting point, the author discusses the working experience at ordinary times to shield technology in underground engineering construction application.
Keywords: shield tunneling technology application
中图分类号：U455.43文献标识码：A文章编号：
0 引言
近年来,随着我国的发展，人民的生活水平的提高。目前的交通运输系统已经有点跟不上日益见长的生活节奏。特别是我国的北京，上海，广州等各大城市。因此，这些一线城市都已开始了地下铁路的建设工程。在这些地下工程中,由于受到施工场地、道路交通等城市环境因素的限制,使得传统的施工方法难以普遍适用。而对城市正常机能影响很小的隧道施工方法- 盾构施工法普遍得到了人们的关注,并且在一些地区已经有了较为广泛的使用。
1 盾构法的施工影响作用
盾构法对城市的正常功能及周围环境的影响很小。除盾构竖井处需要一定的施工场地以外，隧道沿线不需要施工场地，无需拆迁，因而对城市的商业、交通、住居影响很小。可以在深部穿越地上建筑物、河流；在地下穿过各种埋设物和已有隧道而不对其产生不良影响。施工一般不需要采取地下水降水等措施，也无噪声、振动等施工污染。可根据施工隧道的断面大小、埋深条件等施工隧道特点和地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造盾构机，所以此法是适合于某一区间的专有方法。此外它的施工精度高。如管片的制作精度几乎近似于机械制造的程度。由于断面不能随意调整，对隧道轴线的偏离、管片拼装精度也有很高的要求。可以看出，盾构法对地面结构影响可能性最小；对环境无不良影响，地下水位可保持；对工作人员较安全，劳动强度低，进度快；机械化程度高；隧洞形状准确；质量高，衬砌经济。
2盾构法始发技术的重要性及关键技术
由于在始发阶段存在以下几种特殊情况：
2.1 始发推进前需凿除车站的围护结构（主要是处理钢筋砼结构），凿除围护结构后的土体在一定的时间段内必须保持自稳，不能有水土流失；
2.2 始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进行调向；
2.3 始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难；
2.4 始发期间一些设备如管片小车、管片吊机，包括出渣都不能正常使用。有时也会存在盾构机因为车站结构的原因而不能整机始发。
盾构在初始阶段的施工难度很大。因此，盾构隧道始发技术是盾构法施工技术的关键，也是盾构施工成败的一个标志，必须要全力做好。同时还应确保盾构连续正常地从非土压平衡工况过渡到土压平衡工况，以达到控制地面沉降，保证工程质量等目的。
3 盾构法在富水砂层施工的应用
3.1 在盾构施工中,盾构机在富水松散地层、断层或江底等地质条件下的掘进速度对其施工安全有着重要影响,因此保证盾构机完好是顺利通过这些不良地层的关键,其技术要点如下:
3.1.1过江前仔细检查大轴承、盾壳铰接和盾尾的密封状况,以保证设备完好和提高过江安全性,同时及时更换损坏刀具,必要时需要在洞内更换盾尾密封,并保证配件供应和盾构机各系统始终处于正常工作状态,提高掘进速度,避免盾构机在江底作不必要的停留,以降低风险。
3.1.2 施工中注意设置和控制盾构机施工参数,特别是利用声纳法或水压力感应器法等信息化反馈手段,及时摸清江底隆沉情况,以及时调整盾构机施工参数,将其掘进对河床的扰动降到最低。
3.1.3 适当缩短浆液胶凝时间,保证同步注浆质量,减少地层损失。
3.1.4 增加洞内排污设备能力,保证盾尾积水及时排除。
3.2 掘进施工技术
盾构机在富水砂层施工时，容易引起地层沉降大、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题。针对这些问题，主要的施工技术有：
3.2.1 采用土压平衡模式掘进，进行开挖面稳定计算，设定合理的掘进参数，控制盾构机姿态，控制土压力以稳定开作面，控制地表沉降，将施工对地层的影响减到最小。掘进过程土仓顶部压力控制在1.0bar，掘进速度控制在30mm/min以上，出土量不得大于50立方米；盾构机姿态保持向上，趋势控制在范围±4。掘进的过程必须尽可能的快，中间尽量减少停滞时间。在掘进接近1600mm时根据土仓顶部压力减少或不出土，以使掘进至1800mm时土仓顶部压力达到2.0bar~3.0bar范围。
3.2.2 盾构掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料, 改善渣土性能, 提高渣土的流动性和止水性, 防止涌水流砂和发生喷涌现象, 并利于螺旋输送机排土。
富水砂层中掘进可适量往土仓加入发泡剂，但必须根据实际情况严格控制发泡剂配比及加入量。
3.3 出现喷涌的解决措施：
3.3.1 关闭出土闸门，关掉螺旋机，在顶部土压不超限的情况下继续往前掘进，使土仓基本满土后（此时刀盘油压较高，扭矩较大）停止；然后稍开出土闸门，不启动螺旋机，让土压把砂土挤出，待砂土挤出速度较慢甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。
3.3.2 关闭出土闸门，螺旋机正转转速调至2.0rpm左右，继续往前掘进，到顶部土压达2.8bar时停止；待土压降低到2.0bar以下时再按前面方法掘进，到刀盘扭矩较大（约3200KN•m）时，关闭刀盘及螺旋机，稍开出土闸门，让土压把砂土挤出，待砂土挤出速度较慢甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。
3.3.3 保持连续掘进，减少盾构机停顿时间。适当缩短浆液胶凝时间，保证注浆质量。
盾尾同步注浆的量与地面沉降有较大关系，过少会造成地面较大的沉降，过多会窜浆至地面，污染环境。富水砂层注砂浆极易往外扩散，在掘进过程需根据注浆压力（＜2.0bar）和地面情况及时调整注浆量。注浆的标准是确保脱出盾尾的管片背后的空隙能填满，这不仅可降低后期地面的沉降，也对管片防水起到一定有利作用。
对于砂浆胶凝时间的控制，项目部做了多次试验砂浆配比不是前篇一律的，应根据地层和掘进情况进行动态的调整。
3.3.4 运用导向系统和分区操控推进油缸, 控制盾构姿态, 防止盾构抬升。
富水砂层的承重能力较低，加上盾构机在掘进过程中的震动，姿态较易往下沉。因此在地层中盾构机的姿态易保持向上，但趋势易控制在±4。若出现机头往下掉的情况，需及时通过千斤顶行程调节姿态。调节不可过急，易通过千斤顶行程及选取最优管片两者结合来调节；不然会使得盾尾间隙过小，造成管片错台。
4 结束语
综上所述，由于目前盾构法在我国地下工程，特别是隧道工程中的大量应用。因此，在使用盾构法时要根据已有的地质资料和实际的地表建筑物及管线等情况进行补充地质钻探,摸清隧道穿越的详细地质情况,并结合盾构机掘进状态和出土情况对地质情况作出准确的判断,以便采取或者提前采取相应的措施保证盾构机在复杂地质条件下的顺利掘进。
参考文献：
[1] 袁敏正，竺维彬.盾构技术在广州地铁的应用及发展〔3〕.广东土木与建筑，2004（8）：43.
[2] 张凤详，傅德明，杨国祥等.盾构隧道施工手册[M] 北京：人民交通出版社，2005： 306.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：盾构法施工技术应用
Abstract: due to the shield law in our country in underground engineering, especially a large number of tunnel engineering application, so the article mainly from the shield law construction effect and initial technology, as a starting point, the author discusses the working experience at ordinary times to shield technology in underground engineering construction application.
Keywords: shield tunneling technology application
中图分类号：U455.43文献标识码：A文章编号：
0 引言
近年来,随着我国的发展，人民的生活水平的提高。目前的交通运输系统已经有点跟不上日益见长的生活节奏。特别是我国的北京，上海，广州等各大城市。因此，这些一线城市都已开始了地下铁路的建设工程。在这些地下工程中,由于受到施工场地、道路交通等城市环境因素的限制,使得传统的施工方法难以普遍适用。而对城市正常机能影响很小的隧道施工方法- 盾构施工法普遍得到了人们的关注,并且在一些地区已经有了较为广泛的使用。
1 盾构法的施工影响作用
盾构法对城市的正常功能及周围环境的影响很小。除盾构竖井处需要一定的施工场地以外，隧道沿线不需要施工场地，无需拆迁，因而对城市的商业、交通、住居影响很小。可以在深部穿越地上建筑物、河流；在地下穿过各种埋设物和已有隧道而不对其产生不良影响。施工一般不需要采取地下水降水等措施，也无噪声、振动等施工污染。可根据施工隧道的断面大小、埋深条件等施工隧道特点和地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造盾构机，所以此法是适合于某一区间的专有方法。此外它的施工精度高。如管片的制作精度几乎近似于机械制造的程度。由于断面不能随意调整，对隧道轴线的偏离、管片拼装精度也有很高的要求。可以看出，盾构法对地面结构影响可能性最小；对环境无不良影响，地下水位可保持；对工作人员较安全，劳动强度低，进度快；机械化程度高；隧洞形状准确；质量高，衬砌经济。
2盾构法始发技术的重要性及关键技术
由于在始发阶段存在以下几种特殊情况：
2.1 始发推进前需凿除车站的围护结构（主要是处理钢筋砼结构），凿除围护结构后的土体在一定的时间段内必须保持自稳，不能有水土流失；
2.2 始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进行调向；
2.3 始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难；
2.4 始发期间一些设备如管片小车、管片吊机，包括出渣都不能正常使用。有时也会存在盾构机因为车站结构的原因而不能整机始发。
盾构在初始阶段的施工难度很大。因此，盾构隧道始发技术是盾构法施工技术的关键，也是盾构施工成败的一个标志，必须要全力做好。同时还应确保盾构连续正常地从非土压平衡工况过渡到土压平衡工况，以达到控制地面沉降，保证工程质量等目的。
3 盾构法在富水砂层施工的应用
3.1 在盾构施工中,盾构机在富水松散地层、断层或江底等地质条件下的掘进速度对其施工安全有着重要影响,因此保证盾构机完好是顺利通过这些不良地层的关键,其技术要点如下:
3.1.1过江前仔细检查大轴承、盾壳铰接和盾尾的密封状况,以保证设备完好和提高过江安全性,同时及时更换损坏刀具,必要时需要在洞内更换盾尾密封,并保证配件供应和盾构机各系统始终处于正常工作状态,提高掘进速度,避免盾构机在江底作不必要的停留,以降低风险。
3.1.2 施工中注意设置和控制盾构机施工参数,特别是利用声纳法或水压力感应器法等信息化反馈手段,及时摸清江底隆沉情况,以及时调整盾构机施工参数,将其掘进对河床的扰动降到最低。
3.1.3 适当缩短浆液胶凝时间,保证同步注浆质量,减少地层损失。
3.1.4 增加洞内排污设备能力,保证盾尾积水及时排除。
3.2 掘进施工技术
盾构机在富水砂层施工时，容易引起地层沉降大、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题。针对这些问题，主要的施工技术有：
3.2.1 采用土压平衡模式掘进，进行开挖面稳定计算，设定合理的掘进参数，控制盾构机姿态，控制土压力以稳定开作面，控制地表沉降，将施工对地层的影响减到最小。掘进过程土仓顶部压力控制在1.0bar，掘进速度控制在30mm/min以上，出土量不得大于50立方米；盾构机姿态保持向上，趋势控制在范围±4。掘进的过程必须尽可能的快，中间尽量减少停滞时间。在掘进接近1600mm时根据土仓顶部压力减少或不出土，以使掘进至1800mm时土仓顶部压力达到2.0bar~3.0bar范围。
3.2.2 盾构掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料, 改善渣土性能, 提高渣土的流动性和止水性, 防止涌水流砂和发生喷涌现象, 并利于螺旋输送机排土。
富水砂层中掘进可适量往土仓加入发泡剂，但必须根据实际情况严格控制发泡剂配比及加入量。
3.3 出现喷涌的解决措施：
3.3.1 关闭出土闸门，关掉螺旋机，在顶部土压不超限的情况下继续往前掘进，使土仓基本满土后（此时刀盘油压较高，扭矩较大）停止；然后稍开出土闸门，不启动螺旋机，让土压把砂土挤出，待砂土挤出速度较慢甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。
3.3.2 关闭出土闸门，螺旋机正转转速调至2.0rpm左右，继续往前掘进，到顶部土压达2.8bar时停止；待土压降低到2.0bar以下时再按前面方法掘进，到刀盘扭矩较大（约3200KN•m）时，关闭刀盘及螺旋机，稍开出土闸门，让土压把砂土挤出，待砂土挤出速度较慢甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。
3.3.3 保持连续掘进，减少盾构机停顿时间。适当缩短浆液胶凝时间，保证注浆质量。
盾尾同步注浆的量与地面沉降有较大关系，过少会造成地面较大的沉降，过多会窜浆至地面，污染环境。富水砂层注砂浆极易往外扩散，在掘进过程需根据注浆压力（＜2.0bar）和地面情况及时调整注浆量。注浆的标准是确保脱出盾尾的管片背后的空隙能填满，这不仅可降低后期地面的沉降，也对管片防水起到一定有利作用。
对于砂浆胶凝时间的控制，项目部做了多次试验砂浆配比不是前篇一律的，应根据地层和掘进情况进行动态的调整。
3.3.4 运用导向系统和分区操控推进油缸, 控制盾构姿态, 防止盾构抬升。
富水砂层的承重能力较低，加上盾构机在掘进过程中的震动，姿态较易往下沉。因此在地层中盾构机的姿态易保持向上，但趋势易控制在±4。若出现机头往下掉的情况，需及时通过千斤顶行程调节姿态。调节不可过急，易通过千斤顶行程及选取最优管片两者结合来调节；不然会使得盾尾间隙过小，造成管片错台。
4 结束语
综上所述，由于目前盾构法在我国地下工程，特别是隧道工程中的大量应用。因此，在使用盾构法时要根据已有的地质资料和实际的地表建筑物及管线等情况进行补充地质钻探,摸清隧道穿越的详细地质情况,并结合盾构机掘进状态和出土情况对地质情况作出准确的判断,以便采取或者提前采取相应的措施保证盾构机在复杂地质条件下的顺利掘进。
参考文献：
[1] 袁敏正，竺维彬.盾构技术在广州地铁的应用及发展〔3〕.广东土木与建筑，2004（8）：43.
[2] 张凤详，傅德明，杨国祥等.盾构隧道施工手册[M] 北京：人民交通出版社，2005： 306.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。