浅谈盾构法在隧道施工中的应用

刘军辉

【摘要】随着科学技术的发展，交通运输业也在不断发展。除大量公路施工外，地铁等隧道施工也逐渐增多。盾构法是隧道工程中一种重要的施工方法。

【关键词】地铁隧道；盾构法；应用

随着地铁在沿海城市，如上海、杭州等地的发展，以及地质条件的特殊性，盾构法是应用最广泛的方法。目前，我国隧道断面的施工方法多为钻爆法开挖、盾构掘进，或是将各种施工方法相结合。

一、盾构技术

所谓盾构施工技术，是指采用盾构设备、盾构支护和质量保证隧道，为了防止隧道的侵入、塌陷、切割岩土等，在现场进行灌浆后安装。我国地铁隧道施工采用的主要方法是钻爆法。开挖和支护基本都是以人工操作为主，这种施工方法的优点是干扰少，但施工效率低，风险高，劳动强度高。盾构法施工有几个优点，地层适应性强，地下水水质运行良好，减少了环境污染，机械工程、工作效率高，合理控制地面沉降对建筑物的影响较小。为了解决地面沉降问题，地下管线和地面建筑物将受到一定程度的破坏。建筑工地更大，在一些交通繁忙的地方很难建造。在施工过程中，占地面积少的优点，对地面建筑的影响较小，施工工作比较安全，但施工过程很复杂，施工条件很差，而且有交叉作业。

二、盾构法的原理和施工程序

（1）传统技术最显著的特点是浅埋，通常在地表附近。在施工中，由于爆破或者下部开挖会引起地面明显的位移沉降，影响周围环境，所以施工中的支护、排水、注浆等要求较高，增加了具体施工难度。盾构法结合我国隧道施工的实际特点，充分重视地质水文条件。在施工中，盾构隧道施工要求在隧道的末端和起始处建造一个基坑或竖井，以便设备能够装配。当隧道太长时，还需要设置维修竖井。工作井的尺寸取决于屏蔽体的具体形状和尺寸。一般井的宽度需要超过盾构机的2米，便于盾构机的维护。井长需要满足盾构机的安装和拆卸要求，同时还需要考虑盾构机孔的进出。盾构法施工过程包括土层开挖、盾构机推进、衬砌拼装、背压灌浆。施工过程中必须确保这些程序及时地执行。

（2）盾构隧道施工以盾构作为施工工具。除开挖外，盾构隧道也能起到很强的支撑作用。屏蔽机的外形如钢管，能承受外界水和地层的较大压力。盾片主要由切割环、支撑环和盾尾三部分组成。常用的盾牌有圆形、椭圆形和半圆形。盾构法施工速度快，隧道开挖相对稳定，对周围环境影响较小，对建筑物影响较大。该方法适用于粘性土层、砂层、综合断层岩层、上软下硬地层的地质，在城市建设中具有很大的优势。盾构法施工一般在有水的情况下进行，适用于大跨度台站施工。因此，在我国隧道施工中得到了广泛的应用，并在地下车库和人行横道的施工中得到广泛的应用。

三、施工中采用的关键技术以及创新点

（一）盾构法施工过程中所用的刀具

现阶段，国内外盾构掘进中采用的包括气压法开仓换刀、敞开式开仓换刀还有竖井换刀三种。这些均有不同程度的缺点。例如：气压开仓法，其工作过程中，均处于一个密闭的环境下加压，这对气压的控制有着很高的标准。若是在换刀的过程中，气压遭到改变，则很有可能导致砂土很快就会涌入刀盘中，这将导致地层坍塌，将不能保证项目的质量，而且还威胁到人员的生命和财产的安全。因此，为了改善这些问题，我们必须从刀具的优化开始。

（1）从刀具的材质和结构上突破。在砂砾层中，刀具主要由于受到石英砂和卵石的冲击而磨损，因此需要加强刀具的硬度和耐磨性。

（2）改进刀具在刀头上的分布。在考虑刀具本身的改进时，也要改革刀具的切割方式，创新设计高性能刀具。

（二）泡沫在盾构推进中的应用

在地层中进行盾构隧道施工时，泡沫可以大大地提高土体的渗透性和流动性能，从而使地层达到稳定状态。在刀头周边、刀头中部及土体处注入细泡，减少扭矩，有效维护刀具。泡沫技術的应用可以促进盾构掘进机的掘进，也可以大大改善盾构掘进机的刀具磨损和地面沉降问题。

（三）欠压推进技术的应用

在隧道工程中应用低压推进技术，不仅可以有效地保持刀具的质量，减少刀具的磨损，而且还可以加快施工进度。低压推进技术的主要原理是：土仓外土的稳定性通常是通过推力、开挖速度和推进速度这三个参数来实现的。在推进过程中，刀头和刀头的磨损主要是由土的磨损引起的。实践证明，推力越大，刀具和刀具的磨损越大。低压推进技术可以加快开挖速度，降低总推力。根据重复测试和数据来自建筑工地的反馈，加强地铁隧道的施工质量，必须优化现有的施工技术，提高盾构隧道在压力环境下工作的方法和应用创新的推进技术，并确保未来的使用不会威胁人们的生命和财产安全。

四、结语

由于隧道工程特殊的地质环境，在施工阶段可能存在各种风险。如果对风险事件的理解和分析仅限于它们的外在表现，那么风险管理就不可能继续下去。风险并不可怕，只要对风险有足够的认识，决策措施得当，盾构建设就会顺利开展。

参考文献

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