探究地铁盾构法施工新技术要点

刘长林（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津300222）



探究地铁盾构法施工新技术要点

刘长林
（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津300222）

[摘要]随着社会的进步和发展，人们日常生活中越来越多地开始利用地下空间，快速发展城市交通轨道，其中最重要和常见的就是地铁。建设地铁过程中，盾构法是应用最为广泛的技术。本文主要分析了地铁盾构基本发展情况、盾构法施工原理、盾构法优势和特点，了解国内外盾构法以及施工情况，为选择最优化地铁建设方案提供依据和保证，并且分析未来盾构法发展主要方向，分析盾构法新技术在地铁中的应用。

[关键词]地铁；盾构法；施工；新技术

目前，随着生活水平不断提高以及城市化发展进程的加快，交通方面需要面对更多的压力。为了能够有效降低交通压力，最重要的方式就是建设地铁，并且已经逐渐成为重要的交通设备。建设地铁的过程中，盾构法是最常用的施工方式。建设地铁的速度十分快，为了能够有效解决城市交通问题，需要把其作为城市规划的主要内容。其中最重要的保证建设质量的方法就是合理选择施工技术，盾构法已经得到大量应用，基本上都是应用在隧道建设中。挖掘设备主要就是盾构挖掘机，并且把盾构机机壳当做基本支护，保证能够得到最好的施工效果。

一、工程实例

天津市在建设津滨轻轨工程的时候，对中山门西段东兴路站至中山门明挖区间（DK6+802.400～DK7+440.000）区间工程施工的时候合理应用盾构法。施工中存在以下几方面问题：一是建设城市地铁的时候盾构机需要穿过老旧房区，经过相关部门的鉴定，这些具备三十多年历史的房屋属于CU级危楼；二是建设地铁隧道的时候，近距离3～5的位置就存在护城河，并且需要通过数百米范围；三是地铁隧道需要穿过城市繁华地段，存在很多管线，施工困难比较大。

表1 工程主要参数

二、地铁施工盾构法发展现状

法国工程师MJ布律内尔在1818年研究从船木中进行钻洞以后，提出了盾构法。到如今经过近两百年的发展和进步，近年来经过不断研究和分析泥水式盾构机、土压平衡式盾构机的相关技术。例如，稳定检测开挖面、有效封闭盾构机、使用刀具寿命安全范围内地面塌陷、盾构机控制前进方向、更换刀具等，合理分析盾构机施工过程中新技术。再如，球形盾构施工技术、复合盾构施工技术、特殊断面盾构施工等，很大程度上促进了盾构法的进步和发展。法国、日本、德国等已经在地下管道施工和地铁施工中广泛应用盾构技术，日本90%以上的城市隧道都在应用盾构技术；德国盾构技术具备一定优势和特点，能够在封闭的情况下更换磨损的大直径刀具。20世纪50年代，国内开始分析和应用盾构技术，上海在1966年修建10m直径的过江隧道时应用的网格式挤压盾构法。发展到今天，国内大部分城市建设地铁隧道的时候都大量应用盾构技术。近几年，随着社会的进步和发展，城市地铁建设的时候已经开始大量应用盾构技术，不断改进和更新盾构技术，促使人们能够更加广泛地应用盾构技术。下文注重分析了盾构原理、特点、新技术以及未来展望。

三、盾构施工技术基本原理

盾构技术主要就是合理应用盾构机，保持具备稳定的盾构钢壳开挖面，安全进行出渣、前进挖掘，拼装尾部管片的时候需要依据稳定基础围堰来进行衬砌、注浆，利用千斤顶来合理顶住完成拼件的衬砌，从而通过反力来带动盾构机的前进。盾构施工方式主要包括三大要素：稳定开挖面、衬砌（壁后注浆）、挖掘（排土）。依据地下水、地质实际情况，利用不通风方式来有效处理开挖面稳定的问题，自然稳定开挖面，主要包括稳定机械式支撑、稳定敞口放坡、稳定压缩空气支撑、稳定土压平衡式支撑、稳定泥水式支撑等。盾构机中的盾主要就是指保证一定稳定性开挖面的支护围堰、压力舱、刀盘的钢壳，构就是指隧道衬砌构成的管片以及壁后注浆。

四、盾构施工技术的特点

第一，极小程度影响城市周围环境以及地面建筑物。盾构基坑和竖井中施工需要相应场地，但是隧道建设不需要场地，无振动、无噪音、无公害的施工，基本不会影响地面。比较适合应用在不能用明挖、较大埋深的松散地层。

第二，高要求施工精度。制作管片的时候需要类似于机械制造的精度，控制误差范围应该符合0.5mm之内。前进盾构的时候，应该对隧道轴线偏差实施严格控制和管理。

第三，盾构施工的时候存在不可后退、单向前进的作用，具备一定风险。施工过程中盾构设备只能前进不能后退，如果设备自身出现故障，会导致施工中出现严重后果，所以应该十分重视施工前的准备工作。

第四，在特定区域设备中更适合使用盾构机，依据隧道地质条件、埋深、断面大小等方面来合理制造、改进设计。

五、地铁盾构施工新技术

1.地铁盾构法施工新技术要点

地铁盾构法施工新技术要点包括：控制特殊条件沉降；制造耐久性、高强度管片；比较错缝、通缝拼装，分析总线形变；砂质粉土、流砂给设备带来的危害和影响；进出工作难题和措施；纠偏；施工中如果发现大石块、高压水、桩、超浅覆土等存在灾难性的实际地质情况解决措施。

2.阐述地铁盾构法施工新技术

（1）特殊断面盾构施工技术

特殊断面盾构分为两大类：非圆形盾构、复圆形盾构。复圆形盾构包括两种，是三圆形和双圆形盾构。三圆形盾构适合应用在地铁车站建设中；双圆形盾构技术适合使用在地铁共同沟、下水道、隧道中。非圆形盾构包括以下几种：半圆形盾构、马蹄形盾构、椭圆形盾构、矩形盾构等，依据隧道实际应用目标以及作用合理地进行选择。使用特殊断面盾构技术中三圆技术主要工程就是经地铁环线桥车站，在地下铁路中应用双圆形盾构技术。应用特殊断面盾构技术的过程中，不但需要分析使用设备中断面形状特点的影响，还应该考虑工程实际情况。掘进时候应该密切注意盾构设备。施工中分析断面形状以后，需要详细规划管片组装的顺序、分割数、精度等，也就是需要能够正确组装管片，严格控制以及管理盾构姿势，如果出现偏离的时候，应该利用千斤顶、超挖设备及时修正。

（2）复合盾构施工技术

盾构是存在很强针对性的专用设备，依据不同的水文地质实际情况建立符合规范的盾构机，每台盾构机都不同。在复杂地质基础上，如果使用常规方式不能合理完成施工。那么，就应该使用一种合理的并且符合实际情况的施工技术，如复合盾构技术。复合盾构技术包括两种复合刀具——滚刀和齿刀，处理硬岩程度时候使用滚刀，分析软岩层的时候使用齿刀。背装方式互换两种刀具。

（3）球体盾构施工技术

球体盾构施工技术依据不同的变换分为两种：横、横连续掘进和纵、横连续掘进。横、横连续掘进主要是说竖井不旋转，对着地面直角位置进行挖掘的方式；纵、横连续掘进实际上是连续从地面开始以直角方向开外竖井和隧道的施工方式。应用球体盾构技术的时候，需要在主盾构中合理安装次盾构的球体。实际施工的时候，合理分析推进反力、开挖反力、盾构自重的关系。施工中如果应用纵、横掘进盾构技术，应该合理改变方向，旋转次盾构球体90°，会导致形成涌砂、涌水的问题，所以应该合理分析防水结构，避免由于地下水、砂土导致堵塞。狭窄的施工场地中盾构技术能够在地下隧道中直接掘进，最大限度降低时间、场地限制，所以使用上述施工技术上能够尽可能缩短周期，属于新兴的施工技术。

（4）盾构穿越粉砂层施工技术

地质条件会极大程度上影响盾构施工实际难度，穿越淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土等土层的时候十分理想，但是因为存在粉砂层，会提高应用盾构技术的难度，因此，在实际施工的过程中需要应用一些比较特殊的方式来避免施工中出现穿越粉砂的不利现象，如出土口喷砂、土体液化问题。所以，最关键的施工就是保证具备一定止水性、流动性的正面土体，一是在土舱内部适当添加泥，避免出现喷砂现象，依据螺旋出土器出土能够有效增加流动性；二是合理增加土舱压力，避免土体液化。

3.我国盾构施工新技术未来发展方向

随着科学技术以及社会经济的进步和发展，未来研究盾构技术的时候，逐渐朝着全自动、高性能方向进行，重视评估盾构技术选型风险。引进三圆、双圆盾构设备，适合生产标准与规范。

参考文献：

[1]王宇飞.关于地铁盾构法施工新技术的研究[J].建材与装饰，2013（35）:63- 64.

[2]朱祖熹.用于地铁车站与区间隧道的几项防水新技术述评[C].2011新防水堵漏工程标准宣贯与技术研讨会论文集，2011:94- 97.

[3]周文波.盾构法地铁隧道施工新技术[C].2011中国地下工程与隧道国际峰会论文集，2011:121- 129.

[4]贺奇峰.浅谈地铁盾构法施工中盾构机转接始发技术[J].中国高新技术企业，2013（10）:97- 98.

[5]于天放.地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析[J].中国新技术新产品，2013（19）:70- 70,71.

[6]张雷明，刘华，王乃谦等.地铁隧道施工时盾构机下穿危房的施工方法[J].中国新技术新产品，2014（4）:57- 57.

[中图分类号]TU

[文献标识码]A

[文章编号]1673- 0046（2016）1- 0159- 02