浅析地铁盾构法隧道施工技术

李利民

【摘 要】近年来，施工过程最终做出了巨大的进展，具有高技术含量的盾构施工技术的，能够实现全断面的标题、屏蔽技术的出现使施工效率高，盾构施工技术的适用范围较广，更能显示其优点和缺点的方法来弥补。随着技术的发展，盾构施工技术的适用范围更广泛，得到了广泛地应用。鉴于此，本文对地铁盾构法隧道的施工技术进行了分析探讨，仅供参考。

【关键词】盾构法；隧道施工技术；应用措施

一、盾构法介绍

盾构法施工是以盾构这种施工机械在地上以下暗挖地道的一种施工办法。盾构是一个既能够支承地层压力又能够在地层中推动的活动钢筒构造。钢筒的前端设置有支持和开挖土体的设备，钢筒的中段装置有顶进所需的千斤顶；钢筒的尾部能够组装预制或现浇地道衬砌环。盾构每推动一环间隔，就在盾尾支护下组装（或现浇）一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以避免地道及地上下沉。盾构推动的反力由衬砌环承当。盾构施工前应先建筑一竖井，在竖井内装置盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地上。

二、地铁隧道盾构施工特点

地铁盾机施工主要为稳定开挖面、挖掘及排土、衬砌（壁后灌浆）三大部分。地铁盾构机施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响、水下开挖不影响水面交通等特点，在隧洞较长、埋深较大的情况下，用地铁盾构法施工更为经济合理。

三、地铁盾构施工技术原理

地铁盾构机的根本作业原理即是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推动边对土壤进行发掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对发掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时文撑的效果，接受周围土层的压力，有时还接受地下水压以及将地下水挡在外面。发掘、排土、衬砌等作业在护盾的保护下进行。

四、盾构法在地铁隧道施工中的技术应用

1、盾构法管片的施工技术

1.1管片分块。

管片分为标准块（B）、邻接块（L）、关键块（K）三类，其中关键块只有一块，两块紧邻块分别为关键块两侧，因此改变标准块（B）数量就直接改变断面尺寸。目前有三种类型即直线型+楔形拟合型、通用型、左转环+右转环衬砌环组合型均可满足隧道直线和曲线的设计要求；施工时对隧道线性的控制，采用通用型管片衬砌组合可最大程度的减少曲线累计拟合误差，每一块管片拼装施工连接精度严格控制，因只有一种类型的管片则管片衬砌可以整体360°旋转控制线性误差；设计环节应注意曲线的线性楔形量控制，与管片环宽、盾构隧道外径及设计半径有关系。

1.2管片连接。

管片之间连接有螺栓接头、绞接头等，有直螺栓、弯螺栓、斜螺栓等螺栓连接方式；有研究表明斜螺栓连接对管片损伤最小，但不适合小直径、薄管片盾构区间隧道；弯螺栓连接合适薄管片、小直径盾构隧道。管片连接时，加固螺栓连接需检测管片有無新裂缝的开裂及自身容许微小裂缝的继续发展；螺栓的加固对管片强度有影响，不得出现管片外观明显的破损；增加管片接头的刚度有利于结构整体性的增强及结构变形的控制；目前在国内管片间螺栓类型均属于永久性，因此可拆式螺栓管片是节约材料的新方向。

1.3管片拼装。

盾构隧道装配式衬砌结构管片拼装方式有通缝、错缝两种。在通缝与错缝连接受力分析及论证的研究中表明，通缝拼装的衬砌各环接头位置相同，受荷相同的情况下变形一直且相邻间无弯矩和剪力传递，目前广泛采用的错缝拼装衬砌接头错开，受力错综复杂致使相邻管片变形迥异（力的传递分散），但研究结果显示错缝在防水、控制等问题上优于通缝。拼装施工关键点，假定小块封顶为5+1型式原则是B2→B1（B2）→L1（L2）→K，在顺序上对线性控制方面做调正。简而言之，以关键块（K）最后一块拼装的原则下，以K块最远相对点为起点，沿环向的两侧向K块拼装；螺栓均是前一块或者前一环穿向当前块或者环。K块拼装方式有径向插入、纵向插入和先径向再纵向等方式，目前国内施工大多采用先径向后纵向的方式拼装关键块，径向搭接长度需综合考虑关键块插入度和盾构机千斤顶的长度（盾构机姿态），然而纵向插入的方式主要考虑径向搭接长度和插入关键块时的间隙。

2、压缩空气式盾构。

该工法运用压缩空气使整个盾构都避免地下水的侵入，它可在游离水体下或地下水位下运作。其作业原理是运用用压缩空气来平衡水压和土压。传统的压缩空气式盾构要求在地道作业面和止水地道之间封闭一个相对较大的作业腔，大多数工人常常处于压缩空气下，这会对掘进地道和衬砌形成搅扰，为了处理这些疑问，又出现了用无压作业腔及全断面开挖的压缩空气式盾构和带有无压作业腔及有些断面开挖的压缩空气式盾构等。

3、土压平衡式盾构。

该法用旋转的刀盘开挖地层，挖下的渣料通过切开轮的开口被压入开挖腔，然后在开挖腔内与塑性土浆混合。推力由压力舱壁传递到土浆上。当开挖腔内的土浆不再被当地的土和水压固化时就抵达平衡。假设土浆的支撑压增大超过了平衡，开挖腔的土浆和在作业面的地层将进一步固化。与泥浆式盾构对比利益在于：无分别设备在淤泥或粘土地层中运用，覆盖层浅时无贯穿浆化的支撑泥浆走漏的危险。

4、泥浆式盾构。

该法可以适用于各种懈怠地层，有无地下水均可，在安稳的地层中运用该法利益很多。运用该法地道作业面由泥浆支护，泥浆液被写入地道作业面前封闭的开挖腔，有压力的悬浮液进入地层，封闭地层并构成滤饼，滤饼上开挖腔中有压的悬浮液能平衡土压及水压。用作支护的液体一起又作为运送介质。由开挖东西开挖的地层在开挖腔中与支护液混合。然后悬浮液的混合物被泵送到地上，在地上的别离场中支护液从地层中别离出来。

5、软土盾构法施工技术

5.1网格挤压式盾构。

网格式水利机械盾构合适水利冲刷的网格和封板组成切口支承形式，盾构切口后部的隔舱板与网格间，供土体冲刷成泥水，冲刷水枪用于冲刷开启封板外的土体，或将舱内土块稀释成泥浆，水力输送机具采用扬水器及渣浆泵将舱内泥水排放至地面。水力出土盾构与干出土盾构不同在于出土形式及设置的网格封板，水力出土施工的特殊性在于根据地层土质、盾构推进轴线控制要求及推进出土量，来确定封板所开启的部位及出土开孔面积。水泵房出洞口处理一般采取洞门外钢板桩封门，出洞水力出土机械的过渡转换由临时的扬水器和管道过渡到正常车架水力出土机械，盾构推进与水力出土相互协调关系为多点冲土、面大坑浅、表湿内干、底部待挤、勤冲勤纠，控制推进出土量主要与网格封板开启面积的大小及正面土体的可塑性有关。

5.2复合式盾构。

复合式盾构是目前我国隧道施工中最为常见一种软土盾构法，复合式盾构掘进机运行系统采用模式识别和智能控制，操作人员可按不同硬岩、软土及复合地层条建设定掘进模式。

盾构将自动按设定模式调节系统运行状态，依靠盘型滚刀和标准割刀相结合的刀盘开挖土体。在具有丰富裂隙水且塑性较大的风化岩中掘进时，若盾构土舱设定压力过高，则经破碎后的风化岩与地层裂隙水混合后并经过刀盘碾压，极易在刀盘正面形成泥饼，从而极大的降低刀盘的切削效率，增大刀盘扭矩、推力，增加设备的故障率。

5.3双圆盾构工法。

双圆盾构工法（DOT工法）的工作原理较为简单，是利用安装在盾构最前面的两个辐条式切削刀盘对正面土体进行旋转切削，同时利用盾构本体上的千斤顶将盾构掘进机向前顶进，切削下来的土体进入刀盘后方的土舱内，舱内始终保持适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，土舱内土体由安装在土舱下部的螺旋输送机向排土口连续的将土渣排出，在推进一段距离后，由设在盾构本体上的拼装机将预制钢筋混凝土管片在盾构外壳的保护下拼装成环。

结束语

综上所述，随着我国科学技术的不断发展，我国地铁隧道的盾构技术也在不断的发展，为了促进我国城市化进程的发展，相关按建设单位要加强对于地铁隧道盾构技术研究，根据其技术原理，加强地铁隧道的建设。

参考文献：

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