论文部分内容阅读
摘 要：城市地铁作为一种高效、安全的交通工具，已经成为许多城市缓解交通现状的主要选择，随着地铁的发展，盾构法作为一种快捷安全建设技术，已经在地铁隧道的施工建设中受到广泛应用，并随着城市地铁的修建工作中得到完善补充。而且，盾构法已成为国内外建设集团关注的热点。本文主要讲述了盾构法在地铁隧道修建中的技术现状。
关键词：盾构法;地铁隧道;技术现状
随着世界城市规模的日益扩大，各大城市的交通压力也陡然增加，各国政府在大力提倡环保出行、增加地面交通工具的同时，也在不断地往地下发展交通，而地铁，就是最重要的地下交通工具，其基本原理是运用盾构机同时掘进和出渣，在隧道挖掘过程中往往会面临坍塌的危险，而盾构机可以有效预防这种情况的发生，能够安全、可靠的进行施工。
在近50年的城市地铁建设中，通过劳动者不断的努力，我国引进、完善、开创了一系列适合中国地质条件、技术条件和经济条件的地铁隧道施工方法，已由原来的明挖法发展到现在的明挖法、盖挖法、全断面法、台阶法、分部开挖法、浅埋暗挖法、盾构法等多种方法，现代盾构已演变为一种高度智能化，集机、电、液、光、计算机技术为一体的大型工程机械装备，其中因盾構法安全可靠、地层适应性强、功效高、对地面交通干扰小、可跨越江河湖泊等优点，尤其在地质及水文条件较差时，只能依赖盾构。
随着盾构法的广泛应用，它面临的问题也不断而出，面临的技术现状有以下几个方面：
盾构在地铁隧道施工中的技术现状
1 盾构的装备制造与附加装备
在盾构机挖掘隧道时，遇到复杂地质是在所难免的，遇到这种情况盾构姿态则会发生失控的险情，例如，上海轨道交通9号线二期工程（初期）西起宜山路站，东至民生路站，全长14.2km。其中浦明路风井～小南门站区间隧道上行线长度1532.574m（1277环），下行线长度1547.021m（1289环）。另外，在588～591环处设旁通道一座。区间隧道内径φ500mm，外径 φ6200mm，管片环宽1.2m，采用两台小松φ6340mm 土压平衡盾构机掘进施工。区间隧道中心埋深19.329～28.996m。
上行线隧道掘进至572环起，发生盾构纠偏困难、轴线逐渐偏离原有设计轴线现象。
轴线偏离段隧道中心埋深为26.923～28.996m，断面所处地层为⑥粉质黏土和⑦1-2粉砂土层。
隧道平面为右曲线段R449.85lm，纵面为竖曲线段（R=4950m），隧道坡度从-4‰变坡到11‰。
φ6340mm 小松盾构机主机长度 7.605m，最大推力37730kN，最大扭矩 5147kN·m，开口率40%，刀盘转速0.25～1.3r/min。
上行线隧道轴线偏差发生于562环至625环，盾构高程在-4‰变坡到11‰过程中推进轴线不能跟上设计的坡度，管片高程与设计偏离逐渐加大，由-73mm发展至-724mm
由于盾构机配备的总推力不能满足在复杂地质条件下的需求，没有及时压注碱水、膨润土和泡沫等改良剂来降低刀盘结"泥饼"对盾构挖掘所带来的影响，导致盾构机在挖掘隧道过程中发生姿态失控的险情，盾构设备总推力应根据埋深深度的变化和设计轴线进行合理的选型，也应当添加碱水或泡沫等改良剂对渣土进行改良，应配备自动测量系统，使盾构机司机根据复杂地质条件灵活的进行姿态调整。
2 冷冻法进洞加固对盾构机的影响
在某些地铁施工场地，因种种原因，导致盾构无法顺利进洞，致使专人采取相应的措施进洞。例如，在某个地铁施工工地，由于施工场地极小，盾构的端头井外无加固场地，并且地墙已位于道路人行道以下，地质情况特殊（见经协调盾构进洞加固采用冷冻法加固。
当所有程序都准备完毕，盾构进入冷冻加固区域时，发现盾构机刀盘冻住无法转动，项目公司决定用蒸汽发生器解冻刀盘，同时在盾构机头部加注盐水帮助解冻，但进行了10d之久刀盘才得以解冻，之后不久因大量水从螺旋机出土口喷出，情况出现后停止盾构推进，关闭螺旋机闸门，但由于冻土块卡住螺旋机闸门，30min方关闭闸门，导致大量水土流失，从而延误了工期。即使一些建设集团在某些技术设备上取得了一定的进步，但在刀具、刀盘主轴，螺旋机闸门上距世界先进水平仍有较大差距。正因如此，能够建立一套加热刀具、刀盘和锋利的螺旋机闸门是相当重要的。
3 盾构施工测量技术的欠缺
随着地铁在城市交通中的重要作用，盾构也得到了广泛的应用，一些建设集团在盾构某些方面也取得了一定的突破，但是盾构施工测量技术并没有得到快速的发展。在一些施工场地由于施工测量技术欠缺，导致盾构掘进时发生轴线偏移测量事故。例如，某轨道交通线工程土建Ⅱ标中，当盾构推进至442环（里程XK28+049.538），进行轴线复测时发现隧道轴线平面实测值偏离设计值较大，经调查表明在该盾构施工中用来指导盾构推进的人工测量用轴线偏差计算器的程序输入有误导致。
由于人工测量的方法先天不足，另外该方法的测量精度也较自动导向系统低，不能实时反映盾构机的姿态，不适应目前自动化、信息化高要求的盾构隧道施工发展方向，因此大力发展自动导向系统准确测量施工数据是至关重要的。
结语
随着城市交通的压力不断增大，发展地下交通是必然发展的趋势，在发展地下交通的过程中盾构得到了广泛的应用，盾构法解决了很多隧道施工技术性及安全性问题，为未来城市地铁隧道施工建设提供了有效的技术支持，通过多年来前人的不断探索与努力盾构逐步得到了完善，城市中的地铁构建也会更加复杂，并向着交叉重叠、立交、多线等方向发展，随着国家地铁对盾构的广泛应用，必使盾构技术得到全新提升。
参考文献
[1]何川，封坤，方勇.盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J].西南交通大学学报，2015，50（1）：97-109.
[2]袁孝敏，张虹，王雪竹，姜小莲.城市轨道交通工程施工风险控制技术[M].北京：中国建筑工业出版社.2016.
[3]赵磊.盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J].郑州市第一建筑工程集团有限公司.[J]河南郑州.450000.
[4]陈克济.地铁工程施工技术[M].中国铁道出版社.2014.
[5]王世荣.盾构法地铁隧道施工关键技术研究[J].《科学与财富》2016年第03期.
[6]梁波，洪开荣.城市地铁工程施工技术评价及工程应用[M].中国铁道出版社.
作者简介：
郭世刚，1999.10.02，男，山东省济南市济阳区，专科，研究方向：城市轨道交
关键词：盾构法;地铁隧道;技术现状
随着世界城市规模的日益扩大，各大城市的交通压力也陡然增加，各国政府在大力提倡环保出行、增加地面交通工具的同时，也在不断地往地下发展交通，而地铁，就是最重要的地下交通工具，其基本原理是运用盾构机同时掘进和出渣，在隧道挖掘过程中往往会面临坍塌的危险，而盾构机可以有效预防这种情况的发生，能够安全、可靠的进行施工。
在近50年的城市地铁建设中，通过劳动者不断的努力，我国引进、完善、开创了一系列适合中国地质条件、技术条件和经济条件的地铁隧道施工方法，已由原来的明挖法发展到现在的明挖法、盖挖法、全断面法、台阶法、分部开挖法、浅埋暗挖法、盾构法等多种方法，现代盾构已演变为一种高度智能化，集机、电、液、光、计算机技术为一体的大型工程机械装备，其中因盾構法安全可靠、地层适应性强、功效高、对地面交通干扰小、可跨越江河湖泊等优点，尤其在地质及水文条件较差时，只能依赖盾构。
随着盾构法的广泛应用，它面临的问题也不断而出，面临的技术现状有以下几个方面：
盾构在地铁隧道施工中的技术现状
1 盾构的装备制造与附加装备
在盾构机挖掘隧道时，遇到复杂地质是在所难免的，遇到这种情况盾构姿态则会发生失控的险情，例如，上海轨道交通9号线二期工程（初期）西起宜山路站，东至民生路站，全长14.2km。其中浦明路风井～小南门站区间隧道上行线长度1532.574m（1277环），下行线长度1547.021m（1289环）。另外，在588～591环处设旁通道一座。区间隧道内径φ500mm，外径 φ6200mm，管片环宽1.2m，采用两台小松φ6340mm 土压平衡盾构机掘进施工。区间隧道中心埋深19.329～28.996m。
上行线隧道掘进至572环起，发生盾构纠偏困难、轴线逐渐偏离原有设计轴线现象。
轴线偏离段隧道中心埋深为26.923～28.996m，断面所处地层为⑥粉质黏土和⑦1-2粉砂土层。
隧道平面为右曲线段R449.85lm，纵面为竖曲线段（R=4950m），隧道坡度从-4‰变坡到11‰。
φ6340mm 小松盾构机主机长度 7.605m，最大推力37730kN，最大扭矩 5147kN·m，开口率40%，刀盘转速0.25～1.3r/min。
上行线隧道轴线偏差发生于562环至625环，盾构高程在-4‰变坡到11‰过程中推进轴线不能跟上设计的坡度，管片高程与设计偏离逐渐加大，由-73mm发展至-724mm
由于盾构机配备的总推力不能满足在复杂地质条件下的需求，没有及时压注碱水、膨润土和泡沫等改良剂来降低刀盘结"泥饼"对盾构挖掘所带来的影响，导致盾构机在挖掘隧道过程中发生姿态失控的险情，盾构设备总推力应根据埋深深度的变化和设计轴线进行合理的选型，也应当添加碱水或泡沫等改良剂对渣土进行改良，应配备自动测量系统，使盾构机司机根据复杂地质条件灵活的进行姿态调整。
2 冷冻法进洞加固对盾构机的影响
在某些地铁施工场地，因种种原因，导致盾构无法顺利进洞，致使专人采取相应的措施进洞。例如，在某个地铁施工工地，由于施工场地极小，盾构的端头井外无加固场地，并且地墙已位于道路人行道以下，地质情况特殊（见经协调盾构进洞加固采用冷冻法加固。
当所有程序都准备完毕，盾构进入冷冻加固区域时，发现盾构机刀盘冻住无法转动，项目公司决定用蒸汽发生器解冻刀盘，同时在盾构机头部加注盐水帮助解冻，但进行了10d之久刀盘才得以解冻，之后不久因大量水从螺旋机出土口喷出，情况出现后停止盾构推进，关闭螺旋机闸门，但由于冻土块卡住螺旋机闸门，30min方关闭闸门，导致大量水土流失，从而延误了工期。即使一些建设集团在某些技术设备上取得了一定的进步，但在刀具、刀盘主轴，螺旋机闸门上距世界先进水平仍有较大差距。正因如此，能够建立一套加热刀具、刀盘和锋利的螺旋机闸门是相当重要的。
3 盾构施工测量技术的欠缺
随着地铁在城市交通中的重要作用，盾构也得到了广泛的应用，一些建设集团在盾构某些方面也取得了一定的突破，但是盾构施工测量技术并没有得到快速的发展。在一些施工场地由于施工测量技术欠缺，导致盾构掘进时发生轴线偏移测量事故。例如，某轨道交通线工程土建Ⅱ标中，当盾构推进至442环（里程XK28+049.538），进行轴线复测时发现隧道轴线平面实测值偏离设计值较大，经调查表明在该盾构施工中用来指导盾构推进的人工测量用轴线偏差计算器的程序输入有误导致。
由于人工测量的方法先天不足，另外该方法的测量精度也较自动导向系统低，不能实时反映盾构机的姿态，不适应目前自动化、信息化高要求的盾构隧道施工发展方向，因此大力发展自动导向系统准确测量施工数据是至关重要的。
结语
随着城市交通的压力不断增大，发展地下交通是必然发展的趋势，在发展地下交通的过程中盾构得到了广泛的应用，盾构法解决了很多隧道施工技术性及安全性问题，为未来城市地铁隧道施工建设提供了有效的技术支持，通过多年来前人的不断探索与努力盾构逐步得到了完善，城市中的地铁构建也会更加复杂，并向着交叉重叠、立交、多线等方向发展，随着国家地铁对盾构的广泛应用，必使盾构技术得到全新提升。
参考文献
[1]何川，封坤，方勇.盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J].西南交通大学学报，2015，50（1）：97-109.
[2]袁孝敏，张虹，王雪竹，姜小莲.城市轨道交通工程施工风险控制技术[M].北京：中国建筑工业出版社.2016.
[3]赵磊.盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J].郑州市第一建筑工程集团有限公司.[J]河南郑州.450000.
[4]陈克济.地铁工程施工技术[M].中国铁道出版社.2014.
[5]王世荣.盾构法地铁隧道施工关键技术研究[J].《科学与财富》2016年第03期.
[6]梁波，洪开荣.城市地铁工程施工技术评价及工程应用[M].中国铁道出版社.
作者简介：
郭世刚，1999.10.02，男，山东省济南市济阳区，专科，研究方向：城市轨道交