地铁施工中盾构法应用技术浅析

杨 光（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙410000）

地铁施工中盾构法应用技术浅析

杨 光（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙410000）

随着城市化进程的加快，为了缓解城市交通压力，地铁工程建设项目不断增多，施工中盾构法的应用比较常见。本文首先概述了盾构法施工的原理和技术特点，然后阐述了盾构法在地铁施工中的应用，最后指出相关技术要点，以供参考，希望促进我国地铁工程的健康发展。

地铁施工；盾构法；应用；技术要点

在我国，盾构法用于地铁施工，是近些年兴起的新型技术，而且在应用中不断改进性能，使其更加适合城市地铁的建设工作。在盾构法的应用下，取代了传统的挖掘方式，尤其适用于平原地区，具有效率高、安全性高的优势。纵观国外，日本、欧美发达国家普遍将盾构法用在地下管道施工。以日本为例，城市隧道施工中盾构法的应用比例达到90%以上。

1 盾构法施工概述

1.1 工作原理

盾构施工使用的机械是盾构机，指的是利用盾构钢壳的支护作用，进行挖掘、出渣等流程，同时在尾部进行衬砌、注浆，从而保证围岩的稳定性。从字面上理解，盾是指钢壳，作用是支护围岩，保证掘进工作的安全性；构是指衬砌管片、注浆体的构成，作用是保证开挖后隧道断面的稳定性。

1.2 技术特点

城市地铁施工和普通地铁施工相比，最大的不同就在于施工条件，因此盾构法施工期间，技术特点如下[1]：①对周边建筑和环境的影响小。在竖井施工、基坑施工中，需要占用地面施工场地，其余施工阶段不会占用地面场地，而且不会产生噪音和公害，不影响正常的交通状况。②施工精度高。一方面，盾构的掘进采用先进设备进行测量观测，对隧道轴线的偏差控制严格；另一方面，衬砌管片在制作时，误差控制在0.5mm以内。③设备专用性。盾构机的制造，是依据隧道的断面参数进行的，包括埋深、直径大小、地质条件等，因此盾构机具有专用性，隧道完工后，机械不会重复使用。④具有一定风险。盾构机在施工期间只可前进、不可后退，成为施工中的一大风险。如果掘进期间发生重大故障，会直接影响施工进行，甚至造成严重的经济损失。

2 盾构法在地铁施工中的应用

2.2 盾构拼装

竖井用来拼装盾构机械，因此在施工前，应该首先根据拼装工艺要求确定建筑尺寸。一般情况下，井宽比盾构机的直径多处1.6～2.0m，长度要满足设备安装和作业空间要求[2]。同时，还要考虑到覆盖土层的厚度、进发方式等，土层厚度不同，进发方式不同，竖井的施工尺寸也不同。另外，竖井的护壁材料主要是钢板、喷射混凝土；根据施工需求，起重设备主要采用货物升降机、龙门式起重机等。盾构在拼装前，首先将分解的零部件运至始发立坑，组装后设置反力装置和进发导口。

2.1 始发竖井

锚杆机注浆是根据其设备性能进行的钻孔操作，从应用效果来看，该流程能够为水泥浆灌输提供对应通道。技术难度较大，但是对稳定工程基础可起到重要推进效果，建筑的安全性、可靠性是施工第一要求，所以要对基坑锚杆机注浆十分重视，需要注意的是，地下环境较为复杂，技术人员在作业时要提高对周围的观察，如果发现四周存在疑似障碍物，要立刻停止对应工作，并针对障碍物进行合理分析，确定其影响程度低才能继续后续处理。具体工艺操作流程要严格按照工程标准执行，不能贪图一时简单而忽略重复灌浆的重要性，只有将规则落实到细节，才能保证土建工程的有效性。

盾构机进入洞口时，审核相关技术参数，控制好进洞技术，为后续掘进施工提供基础。尤其是动态监测前进轴线，及时纠正偏差，为隧洞的长度、方向奠定基础。盾构机在出洞前，依然要做好相关准备工作，审查出洞技术和条件，并对机械进行有效防护。

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隧道洞口的外径和盾构的外径之间具有一定的差距，因此会形成环形空隙，容易导致水源涌出、土体渗出，继而造成地表沉降，影响盾构施工的安全性。为了避免这一现象的发生，靠近盾构上洞门的土体前方，会设置环形的橡胶止水带、钢板，用来封堵空隙[4]。当盾构进入土体之后，对环形钢板和预埋件管片进行焊接，将洞口空隙完全封堵。

再介绍一下进洞。盾构在掘进活动中，从隧道进入竖井时，首先通过取芯试验，测试端头土的加固情况、渗水情况，保证没有大量渗水、土体稳定，才能够对洞口的混凝土进行凿除处理。具体到凿除工作，应该遵循分层、分块的原则。当盾构机和洞口的距离为10m时，就应该清除洞口混凝土；刀盘露出洞口后，清除带出的土体，并对接收架进行定位，准确安设在洞口底板上。完成进洞工序之后，再次紧固隧道内的管片螺栓，并进行止水处理。

进发导口是在开挖方向设置的，作用包括三个：①保证开挖面的稳定性；②防止土体坍塌；③避免地下水渗出。在掘进前方，土体加固主要采用注浆法、冷冻法，加固范围应该比盾构的长度大，直径控制在盾构直径的2倍左右。

将机电一体化技术充分应用个到工程机械工作装置中，可通过该技术对机械工程的传统系统、发动机、液压系统、制动系统等情况进行实时监控，一旦其在运行的过程中，发生异常现象，该技术就会准确找出故障发生的位置，并通过报警系统发生警报提示；可以说，通过机电一体化技术的应用，可以及时发现机械设备运行过程中出现的故障，并采取有效的解决措施，保障生产的顺利进行。同时，也在一定程度上提高了设备的使用寿命，为企业节省了一定的资金。

2.5 盾构始发

◎青霉素 使用要注意是否过敏。其实引起过敏的不是青霉素，而是对生产过程中的杂质产生的过敏，一般价钱贵的杂质少些，不能清楚是否过敏的建议还是用头孢。常见的有阿莫西林、阿莫西林克拉维酸钾分散片，阿莫西林舒巴坦酯片，克拉维酸和舒巴坦能对付细菌的耐药性。

完成各项准备工作后，盾构进行始发工作，推进油缸顶在反力装置上，切削刀盘、推进油缸启动后，即可实现掘进切削工作。盾构的刀盘切入土体时，为了避免土体因为切削而造成过量流失，引发断面坍塌现象，应该在螺旋输送器的辅助下，在土压舱内加注粘土，确保满舱后再启动刀盘切削土体。盾构进入隧道以后，同时还要安装管片、拼接平车，为后续施工做好准备。推进油缸在管片上推进，推进工序和拼接工序循环进行，直至盾构机完全进入隧道。

2.6 盾构掘进

当盾构机完全进入隧道后，严格按照预定的方向进行掘进，此时的盾构机由计算机进行控制，一旦发生左右偏差、上下偏差，系统会自动控制推进油缸，保证掘进方向的误差控制在标准范围内。掘进期间，要保证开挖面土压平衡，在此基础上合理调整刀盘的转速、推进速度、螺旋输送机的速度等参数，以确保开挖工作的稳定性[5]。

2.7 衬砌和进洞

先介绍一下衬砌。按照预设目标，盾构机完成一个节距的施工后，就要及时使用管片完成衬砌工作。首先在管片运输车的帮助下，将管片输送到安装台位；然后利用管片衬砌台车，将其置于预定位置并安装。安装工作完成后，即可进行下一个循环，如此反复操作，直到整个隧道施工完毕。

2.4 洞口止水

2.3 进发导口

3 地铁施工中盾构法的技术要点

3.1 进洞出洞技术要点

⑦魏金枝：《柔石传略》，丁景唐，瞿光熙编《左联五烈士研究资料编目》，上海文艺出版社1981版，第218页。

盾构机的头部，一般是在生产厂商组装完成，然后将其整体运到现场。然而，考虑到我国城市道路的运输能力、通过能力，多采用分体运输方式，将其分为切削刀盘、上部盾壳、下部盾壳、主机四个部分，然后在竖井内进行组装。考虑到单件重量在30t左右，在起重设备的选择上，可以使用龙门式起重吊机，或者汽车起重机。具体拼装时：①安装盾构的基座，对盾构的推进轴线、始发导口进行测量；②吊装盾壳，将其准确安装在基座上，保证固定牢靠；③吊装主机，将刀盘固定在主机上；④安装上部盾壳和下部盾壳，并对其焊接，整个拼装工作完成[3]。其中，反力装置包括两个部分：①固定支撑座；②临时支撑垫，负环管片常作为支撑反力架使用，是由预制的隧道管片拼接组装而成的，而且全部采用闭口环。

从本次奇异变化的特征看，与地震前兆异常有一定的相似性(魏庆汝，2000)。另外，汶川地震前，全国地热台网的256口观测井，有40口观测到了疑似异常，震前陡降异常有15口，占异常总数的37.5%。这类异常出现时间与地震发生时间相差多为几天至几十天。虽然兰考豫11井水温、水位突降形态与某些疑似前兆异常类似，但此异常已持续长达一年，期间并没有对应的地震发生。因此，此异常为地震前兆异常的可能性很小。

3.2 掘进施工技术要点

必需氨基酸包括苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸等。测定结果，A1组必需氨基酸在鸡胸肉、腿肉和肝脏中分别为0.175%、0.037 9%和1.98%，B1组鸡胸肉、腿肉和肝脏中分别为0.042 3%、0.039 2%和3.72%。表明在舍养条件下，无抗养殖鸡胸肉中必需氨基酸高于有抗养殖。

盾构机在掘进施工时，首要遵循的原则就是减少对周围环境的影响，尤其是减少周围土体的扰动，从而保证开挖断面的稳定性。考虑到掘进参数包括盾构姿态、盾构坡度、注浆方式等，施工中应该进行动态监测，并结合地表沉降情况，对掘进参数进行适当调整。

3.3 不良地质施工技术要点

掘进期间可能会遇到不良地质，常见如淤泥粉质粘土，对于施工而言具有一定难度。针对于此，应该采用相应的掘进施工技术，例如提高土舱压力，避免土体液化；或者向土舱内加适量泥，以避免喷砂现象。实践表明，这两种方法均能够在保证安全性的基础上，提高施工效率。

4 结语

综上所述，盾构法应用在城市地铁施工中，对周边建筑和环境的影响小，施工精度高，设备具有专用性，而且施工具有一定风险。通过分析可知，盾构法施工的具体流程，包括始发竖井、盾构拼装、进发导口、洞口止水、盾构始发、盾构掘进、衬砌和进洞。严格把握施工技术要点，有利于提高掘进效率，保证施工安全性。

[1]吴 江.地铁施工中盾构法应用技术探析[J].科技创新与应用，2015（04）：153.

[2]张国轩.地铁施工盾构法的施工技术研讨[J].黑龙江科学，2014，05（03）：56.

[3]袁存防，卢昌松，魏学强，等.VMT自动导向系统在盾构法施工中的应用和研究[J].现代隧道技术，2011，48（03）：148～153.

[4]王小红.小议地铁施工盾构法施工技术[J].科技创新与应用，2013（34）：220.

[5]葛东杰.浅谈盾构法地铁施工中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2013（32）.

U455.43

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2095-2066（2016）36-0240-02

2016-12-2

杨 光（1984-），男，工程硕士，主要从事地铁施工管理工作。