盾构机的研究现状与应用实践探索

周登峰

摘 要：盾构机是一种用于工程施工的工程器械，具有较高的应用价值，广泛的应用到隧道施工、地铁施工等中。有效地转变了传统隧道施工的施工模式，在提高施工自动化程度的基础上，可以有效减少施工的劳动强度，提高施工效率，且采用盾构机施工，可以有效减少对地上部分的干扰，保障地面部分建筑的安全。近年来，随着对盾构机的研究不断深入，国内外学者均展开了对盾构机的深入分析和研究，且取得了一定的成就，使得盾构机技术水平和施工效率均显著提升。在分析盾构机研究现状的基础上，加强对盾构机的应用实践解读，结合某市城市地铁的工程实例，对盾构机的具体应用实践进行阐述。

关键词：盾构机 研究现状 隧道施工 盾构法 应用实践

中图分类号：TH112 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0032-03

隧道工程是一项复杂的工程项目，涉及内容较多，且具有较高的风险，容易引发安全事故的产生。而为了提高施工的效率和施工的安全系数，盾构机得到了有效的应用，应用盾构机的施工方式，被称之盾构施工技术。盾构技术的有效应用，对推动隧洞施工的效率和安全，使具有直接的影响。盾构机在具体的施工中，可以应用于各类复杂的工程地质和水文地质情况，具有极高的适应性，符合诸多工程的基本需求。基于此，該文对盾构机的研究现状进行分析，并结合某工厂的基本情况，详细地对盾构机的应用实践展开探讨，具体内容如下。

1 盾构机的研究现状分析

盾构机是一种高效的工程施工机械，可以为工程的施工效率和施工安全提供基础，距盾构机的问世已经度过了180多年，主要是由英国科学家研发，后期在日本、德国得到了进一步功能扩展，使其的功能性更加强大，可以有效完成对相关工程施工作业。现阶段，盾构机已经成为诸多工程中提高效率和安全的有效施工类型，且逐渐衍伸处盾构施工技术。目前，国内的研究人员，仍旧致力于盾构机的相关研究工作，L Ran等结合盾构机的基本结构情况，为了实现盾构机具体掘进过程中的相关参数进行监测，设计出一种有效的监控系统，为盾构机的安全运行提供基础。国内科学家同样对盾构机做出了相关的研究，国内对盾构TBM施工大数据平台的建设工作，这项工作是现阶段盾构及掘进技术国家重点实验室深度融合盾构TBM和施工技术、大数据理念的重要创新，可以为盾构TBM设备管理、盾构TBM施工管理、成本管理提供基础，进一步推动国内地下工程、隧道工程的创新和发展。综合国内外研究人员，盾构机及其相关技术均得到强化和改进，使得盾构更加符合隧道工程、地下工程的需求，提高工程的安全性和效率性，积极推动工程项目的顺利建成。

2 盾构机分析

盾构机作为工程施工中的重要机械类型，具备诸多功能，具有切削土体、输送渣滓、隧道衬砌和测量导向纠偏等能力，对于推动隧道工程和地下工程的整体施工效率和安全性具有直接的影响。根据盾构机的基本情况可以对盾构机进行分类，其中具体的盾构机分类情况如以下几点。

（1）敞开式。所谓敞开式盾构机主要有：手掘式、半机械式的盾构机，敞开式盾构机主要适用地质条件较好的区域的，具体的应用中，需要借助相关辅助工作使得盾构机可以保持稳定，开挖过程中，主要是从顶部逐渐向下开挖。施工中，如果遇见地质条件突变的情况，使得地质条件变差的情况发生，需要借助相关特定的器材保持敞开式盾构机的稳定。采用敞开式盾构机时，需要尽可能地降低对地层造成的影响，保障施工的安全。

（2）机械切削式。这类盾构机具备一个具有直接的全断面旋转切削刀盘，由这个刀盘完成切削工作。且根据刀盘的大小情况，可以应用到不同规格的工程施工中。其中，刀架有封板的机械切削盾构机可以应用到的全部的地形环境中，具有较强的适用能力。大刀盘的盾构机具有极强的切削能力，可以有效地完成大型工程项目的施工任务。但是，由于大刀盘的体积较大，这也就使得在具体的施工中，所需要消耗的动力较大。

（3）网格式。这类开挖方式，主要是对开挖面进行处理，使得开挖面可以分成许多格子，且由土体自身之间的相关作用力实现开挖面的支撑。盾构机的前进过程中，就能够将需要开挖土体从网格中的挤出。施工中，可以根据土体的具体情况，合理地对网格的规格进行调整。但是，采用这类盾构开挖方式，可能会导致盾构机出现后退的情况，影响施工的安全和效率。故此，网格式盾构机施工中，需要合理对盾构机后退的现象进行控制。

（4）挤压式。采用挤压式盾构机，对地层扰动较大的，可能会引起地表变形。故此，挤压式盾构机施工过程中，需要合理的对出土量进行控制，且做好周边土体的挤密工作，进而保障工程的安全和质量。

此外，根据盾构机的技术情况，还存在一些新兴的盾构机其中主要有异圆形断面盾构机、特种盾构机、超大口径和小口径圆形断面盾构机，其中不同类型的盾构机具有不同的功能特点和适应特点。具体的工程施工中，需要合理地选择盾构机，进而保障工程的整体安全性和稳定性。

3 盾构机的应用实践

盾构机在具体的应用中，需要结合工程的基本情况，展开盾构机的应用，该文结合某地铁工程的基本情况，详细地对盾构机的具体应用展开探讨。

3.1 工程实例

工程为某市城市地铁，以工程中的盾构区间为例，盾构区间内容，均采用盾构施工，其中盾构的起止里程为DK10+573.295～DK11+955.650，区间左线全长为1 412.477 m，右线全长为1 395.112 m。其中，盾构区间段内，DK11.395为左右联络通道，为单圆隧道，区间距为25.66 m。线路主要呈现“V”型坡，最大纵坡为25%。其中，土层以冲积层和杂填土为主，冲积层主要石油中粗砂、使粉质粘土，厚度在1.3～6.7 m。杂填土普遍分布，结构松散，主要是由粘性土、碎石等构成，其中厚度为0.5～3.5 m。

3.2 盾构机选型原则

在具体的盾构机选型中，需要结合具体隧道盾构区间围岩类型、围岩的强度和周边裂隙的基本情况，详细地对区间含水量等进行分析，这些因素是影响盾构机选型的主要因素。在综合分析盾构区地址条件的基础上，需要保障盾构机在具体的施工中，对地面造成的影响最小，保障地面的整体稳定性。故此，盾构机选型时，需要在了解工程地质资料的基础上，对施工周边区域的建筑、环境等信息展开综合解读，保障盾构机选型的有效性。

3.3 盾构机施工

（1）施工准备工作，在盾构机的实践应用中，该工程从施工的前期准备工作开始，对洞门施工和洞门地层的加固工作，确保盾构施工的安全性，减少安全隐患的发生。

（2）盾构机组装，在具体的盾构机应用中，需要合理展开盾构机的整体组装工作。由于受到场地的影响，盾构机的具体组装，可以分为井下组装和后配套地面组装。在组装之前，需要根据盾构机的具体规模，做好前期准备工作，该工程采用120 t的拖车，300 t的履带吊和50 t的汽车吊，综合完成对盾构机的组装工作。该工程中采用的盾构机的重量为99 t的结构构件，故此，该工程采取的吊装方式，可以完成对盾构机的吊装。

（3）盾构机的就为调试，盾构机组装完成后，需要对盾构机的整体性进行检测检验，判断是否存在设备损坏的情况。检测检验完成后，采用空载调试的方式，观察盾构机的电气系统、液压系统和控制系统等的工作情况，在完成相关使仪表设备的调试。空载调试完成后，展开负载调试，负载调试主要是对各类管线的负载情况。

（4）盾构机始发，始发阶段是盾构机应用实践的关键内容，结合如图1所示的盾构机始发流程展开对盾构机的始发。

（5）盾构机的试掘进，结按照始发流程完成相关工艺施工，需要合理展开盾构机的试掘进，在具体地试掘进阶段，需要保障相关工作人员掌握盾构机的具体操作方式，和相关配套工艺，并对盾构机掘进过程中的地表隆陷、地中位移和建筑位移等参数，为保障盾构区间安全提供基础。

（6）盾构机正常掘进，在试掘进完成后，且相关工作人员操作经验丰富，工艺流程完善后，且对地面影响参数在接受范围内，通过提升掘进的速度、注意安全、重视质量等内容，严格按照盾构机掘进的相关质量标准和技术标准展开盾构机的正常掘进。

（7）接收段的掘进施工，按照地铁车站的基本情况，合理地展开盾构机接收段的掘进施工任务，具体的施工中，需要对盾构机的掘进姿态进行控制，且有效地与各类工序的衔接工作，避免衔接不当导致工程的整体安全。具体的接收端掘进施工，需要做好接收地段的土体加固、盾构机位置确定和具体掘进、相关安装工作，从而有效完成接收段的施工任务。

（8）管片施工与衬砌注浆，结合工程的具体需求合理地展開管片施工，通常情况下，管片是由盾构过程中由盾构机完成。注浆是避免地层下陷和增加工程段防水能力的基础。可以选择适当注浆材料、注浆液配合比，进而保障工程的整体性和安全性。

（9）调头和拆卸，调头是促使盾构机回复到初始位置，并完成拆卸的基础，具体的调头中需要严格地按照规范展开，并由专门的工作人员负责指挥。拆卸同样需要按照规范展开，保障盾构的质量。

4 结语

通过分析盾构机的研究现状和具体情况，对国内外盾构的研究情况和具体情况，再对盾构机的具体应用实践进行分析，为相关工程的整体安全性和功能性提供基础，实现相关工程的安全和质量。

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