探讨盾构法隧道施工技术发展

黄邦明

摘要：在隧道施工中选择安全高速的施工方法已经成为了目前国内外专家学者的研究重点问题，盾构法是隧道施工中应用较为广泛的一种方法，确保了施工质量。本文以盾构法作为研究对象，从盾构法施工的原理和基本流程入手，分析目前盾构法隧道施工技术的现状，找出其中存在的问题，然后阐述了盾构法施工质量的控制方法，最后展望盾构法隧道施工技术的发展，希望本文的研究能对隧道施工有所帮助。

关键词：盾构法;隧道施工;质量控制;技术发展

前言：

随着经济的进步和城市的发展，交通建设在进一步的推进，尽可能的解决交通堵塞和闭塞的问题，提高出行效率，这也是解决交通问题的重要方向。隧道可以充分利用空间，成为了交通开发的重点内容。盾构法和一般的隧道施工方法相比更为安全，并且技术可操作性较高，施工效果较好，在隧道施工中应用愈加广泛，为隧道建设技术应用提供了方向，也提高了隧道建设质量。

1.盾构法施工的原理和基本流程

盾构设备是集机、光、电、气、液、信息于一体的隧道施工成套设备，能高效完成掘进、出渣、支护整套施工流程，具有自动化程度高、对交通和周围地层影响小、有利于环境保护的优点。盾构法能够很好地解决隧道岩土层结构不稳定的问题，避免出现土层塌陷，也能够为隧道施工作业提供一个安全的环境。

1.1盾构法施工的原理

盾构法利用盾构钢壳作为掘进设备，固定在设备前侧，借助这一设备作为动力来源，结合盾构机的其他辅助系统，完成掘进过程。目前隧道施工中较为常见的盾构机分为半机械式、挤压式及全机械式几种，结合具体的施工环境和施工方案的不同，可以选择不同的盾构机类型。盾构机的基本原理就用压力动力进行推进挖掘。本身盾构机钢壳结构的承载能力较好，可以在隧道施工过程中起到临时支撑作用，为内部施工提供必要的安全空间。在目前的盾构法隧道施工技术应用过程中，通常会借助计算机完成电子操作，在一些小型隧道可以借助手动操作完成施工，通过数据控制压力布局，从而对盾构机进行控制，保证工程施工按照预定计划展开，确保施工质量。

1.2盾构法施工的基本流程

盾构法在应用时涉及到多个流程项目，需要短时间内进行多个项目同时施工，施工现场容易出现混乱，再加上施工强度高，容易出现安全事故，因此需要严格按照其流程进行操作。首先，在始发作业阶段检查盾构机是否安装完成，进一步对盾构机周边岩层结构进行加固，确保盾构机能够顺利始发。然后，正常施工过程中，借助外界人力、辅助设备、材料等，完成隧道的挖掘、出渣、支护作业，形成隧道结构的基础框架。最后进行盾构机贯通接收，拆除盾构机，方便后续的隧道施工。

2.盾构法隧道施工技术的现状

国家和各个地方起都极为支持盾构法隧道施工技术的发展，通过多年的努力，相关技术手段在不断的创新，相关性能得到了优化，确保了工作的稳定性，盾构法隧道施工技术有了明显的进步，在隧道施工中应用更加广泛。

2.1开仓技术

盾构法施工过程中，为有效避免掌子面沉降，需在开挖仓建立压力来平衡掌子面土压及水压。因此在盾构制作时，根据地质条件，有针对行地设计了压力平衡仓，当施工过程中遇到地质条件差时，关闭平衡仓门来建立压力。从而，检查掌子面围岩情况、更换刀具及突发情况时，则需开启仓门。目前，我国的盾构开仓技术已相当成熟，最常规的是常压进仓，相对而言较安全，带压进仓、带压动火、带压潜水等领域也都取得了较高的进步，都有一整套保证安全的操作流程。

2.2盾构隧道对周边的影响

随着城市建设的进一步发展，地下工程开发规模也在加剧，地铁隧道建设缓解了城市交通的压力，不过一般地铁大多都分布在市中心和繁华区域，周边地上的构筑物较多，地下管线较为复杂，选择盾构法隧道施工，难度较高，涉及到多方面的影响因素。盾构法对于地形的适用应性较强，对于周边的地层影响较小，在地铁隧道施工中應用较为广泛，不过在其实际结构中，需要考虑到隧道本身的稳定性和安全性，也需要考虑到对于周边环境的影响，在建设过程中不可避免的会对周边地层产生一些变形影响，如果超过了变形界限会影响到周边构筑物的安全和日常使用要求。

2.3管片衬砌的耐久性问题

管片衬砌的使用年限并非是永久性的，一般使用年限只有35年左右，长时间使用会导致其耐久性降低。因此，为了保证其足够的使用年限，需要添加相应的混凝土复合结构，以便于能够增加其原本的直径，确保隧道的使用寿命符合预期要求。

2.4土压盾构与泥水盾构的选择问题

在不同类型的隧道施工中选择适用的盾构机，这也是一个难点问题，需要根据不同的土体结构和地质状况选择不同的盾构类型。土压盾构的平衡效果较好，适用于一些泥土层，却不适合黄土层，需要进一步确定降水量。土压平衡保护在整体上压力并不平均，一般会在上部形成空洞，工作面很难稳定，导致沉降增加，很难保证隧道的平衡。泥水盾构机与地面会形成较高的水位，适合应用在一些粘土层。

3.盾构法施工质量的控制方法

盾构法隧道施工技术在应用过程中可以选择多种质量控制方法，结合具体的施工要求，选择相应的施工方案，充分发挥盾构法的施工优势，解决其技术问题和质量问题。

3.1合理选择施工设备

隧道施工的前期阶段，需要分析隧道本身的岩土层强度以及土层的相关参数数据，通过实验起样分析结果来分析破岩强度和施工标准，选择最为合适的盾构机完成施工操作。在盾构机的选择上需要结合以往的工程经验和具体的实际情况，严格按照施工计划方案进行选择，确保在施工阶段中盾构机不会出现安全问题，满足隧道施工的需求。

3.2盾构机姿态控制

针对不同的隧道施工环境，需要选择不同的盾构机操作姿态，为了保证这一选择的准确性，需要借助人工和设备测量两种数据测量方式相结合，同时分析管片结构位置，利用盾构机掘进，确保后续的管片应用安装更加方便。一旦盾构机在控制上出现了误差，需要及时进行调整。

3.3管片二次補浆

首先对螺丝孔表面进行清理，利用电钻对发生破损的部分进行钻孔，借助高强度的砂浆封堵破损处，注入以环氧树脂为主的注浆材料。为了避免再次出现渗漏，需要在封堵完成之后，进行二次补浆处理，解决管片的渗漏问题，确保隧道施工质量。

4.盾构法隧道施工技术的发展展望

隧道施工能够充分利用空间，提高交通效率，近些年的隧道施工愈加复杂，多条隧道交叉，建设难度进一步增加。未来的隧道施工距离会更长，并且会实现隧道的合并等，这都需要借助盾构法完成施工。

4.1扩挖修建车站

在地铁隧道施工中，建设方式应用更加广泛，在区间隧道中应用盾构法，利用挖掘、钻探等方法完成地铁建设工作。现代化的地铁隧道建设中，调整车站和区间隧道之间的距离，利用长距离修建的特点，实现施工技术的组合。在未来，盾构法施工可以进行可视化的施工指导，借助BIM模型，进一步强化复杂的节点，做好建设管网布局，明确建设结构，在建设之前做好构筑指导。

4.2无刀盘盾构

无刀盘盾构简单来说就是可以实现一种开敞的简易盾构方式，人们可以站在平台上继续完成地层的处理和挖掘工作，应用范围进一步扩大，可以结合人们的不同需求进行定制处理。这一方式的制造较为简单，适应多种方式的挖掘，尽管成本较高，但是仍然有着较大的发展空间。

结语：

综上所述，隧道工程在施工过程中，盾构法已经基本完成了理论层面的研究，在理论层面具有较强的可操作性，其发展前景广阔，应用范围更加广泛。但是在实际操作中还缺乏经验，需要进一步的完善，在隧道施工中加以应用，总结成功经验和失败教训，以便于更好的发挥其技术优势，促进技术的发展，也不能进一步保证隧道的安全顺利施工。

参考文献

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[4]熊浩然.地铁隧道工程施工中的盾构法研究[J].科技资讯，2018，16（14）：71-72.

（作者单位：中铁隧道集团二处有限公司）