关于隧道盾构施工技术发展趋势和应用

苏巨峰

山西路桥建设集团有限公司公路工程总承包分公司 山西太原 030006

隧道工程随着对地下空间的大力开发而不断涌现，隧道是一个复杂而又系统的工程，为保证隧道工程质量和施工安全、效率，建议采用盾构技术进行施工。而想要达到理想的盾构技术应用效果，有必要对其应用要点加以分析和明确，这样还能起到促进技术进一步发展的重要作用。

1 盾构技术未来发展趋势

目前，城市化进程日益加快，随着地上空间逐渐开发殆尽，人们开始重视对地下空间的开发与使用，隧道工程因此不断增多，对工程施工质量提出了很高的要求。盾构技术是隧道工程建设中最常用的一种施工技术，通过对这项技术的合理应用，能在保证工程质量的基础上，加快施工效率，缩短工期。然而，这项技术也存在一些不足之处，其中最主要的就是会受到机械设备生产制造方面因素的影响与制约。在这种情况下，将来的盾构技术首先将实现机械设备生产制造方面的与改进与突破，引入不同的新技术，提高衬砌等相关技术的自动化程度，使盾构技术更好的适用于当前实际情况。

2 盾构技术实际应用

2.1 工程概况

某隧道工程线路总长约1265m，采用盾构技术进行施工，隧道埋深为6-8m。工程地质条件相对复杂，存在软弱地层，而且工程还处在市区当中，周围存在很多既有管线，对盾构施工容易造成影响与干扰。现围绕该隧道工程实际情况，对其盾构技术具体应用做如下深入分析。

2.2 施工准备阶段

在盾构施工正式开始前，应先认真做好以下各项准备工作：

盾构入井前，根据洞门中心线，确定盾构始发位置，然后反推托架具体位置，根据隧道的坡度大小，结合机身弧度，将托架设置在5cm厚砂层间隔，同时在始发段的底板设置钢板，和隧道的中轴线完全对准[1]。

盾构施工可使用反力墙彻底取代反力架。对反力墙进行设计的过程中，应充分考虑盾构始发推力，使安全裕度达到标准要求，反力墙轴线应与盾构始发轴线完全相同，反力墙断面则要与发生台水平轴线保持垂直，以此确保盾构轴线与隧道轴线保持平行。施工中通过对钢板的安装设置能防止漏水涌砂等现象的发生。

2.3 盾构初期掘进

在盾构初期掘进过程中，需在隧道的轴线进行观测点布置，尤其是在出洞的30m之内需要对沉降观测点予以加密，按照1m的间隔距离布置观测点，同时按照10m的间隔距离布置观测断面。确定地面沉降具有的规律，在推进过程中增大测量工作的频率，每天进行两次，根据测量结果指导实际的盾构掘进。在掘进开始前，还应确定压浆配比，同时对各类机械设备实施反复调试，保证初推进能够取得成功[2]。

掘进时，应对包含进土数量、前方土实际压力与推进速度等在内的各项数据进行准确观察和收集，同时对各个观测点予以同步观测，为实际的掘进施工和数据调整提供参考指导，确保地面沉降不超过允许范围，在掘进时还应做好同步注浆和沉降量控制。另外，还需配置足够的双液浆用于紧急堵漏。

掘进后，以实际沉降量为依据对管片实施二次补浆。试掘进时，确定掘进速度和土压力等数据，确保吸收舱实际水压保持平衡，同时对试验段实际沉降情况与衬砌变形等进行重新观测，以此为下一步施工提供定性和定量指导[3]。

待盾构掘进到60m长后，暂时停止掘进，对台车轨道进行安装，并对工作井中部分临时管片的钢支撑与上半部分进行拆除，然后逐个节段将台车吊入到工作井，并将其安装到轨道上，在轨道上牵引至隧道的前端，和盾构进行连接，使两者形成一个联动装置。台车转换时，还应做好其它设备的转换。将台车转换好以后，对之前拆除的钢支撑进行安装和焊接，使其达到牢固[4]。

在盾构掘进的初期，因台车尺寸相对较大不能进行下井，所以盾构机身上的进水和进泥管路均不能安装，对此要在井中安装临时管路，用于进水和出泥。完成台车转换以后，对临时管路进行拆除，此时利用盾构自身的排泥系统进行出泥。

待盾构掘进长度达到100m后，隧道的外摩阻力基本可以达到正常掘进要求，确认后，暂时停止掘进，拆除并吊出临时管片，然后在工作井当中对电瓶车的轨道进行重新铺设，将其与原有管道相连后即可继续进行掘进[5]。

2.4 盾构正常掘进

盾构启动过程中，操作人员应对千斤顶进行检查，确认是否靠足，在刚开始推进时与推进完成之前，速度都不能太快。在每环掘进开始时，需逐步增加掘进的速度，避免启动速度太大。在一环掘进时，实际掘进速度需保持相对恒定，避免产生波动，使切口的水压保持稳定，且送泥与排泥的管路均保持畅通。推进速度应能保证实际进浆量达到要求，确保同步注浆系统一直处在最佳的工作状态当中。在对掘进速度进行调整时，应始终确保开挖面保持稳定[6]。

在盾构掘进过程中，需要以土质情况与覆土厚度为依据，结合地面监测信息确定推力、速度与出土量之间的关系，确保推进坡度能够保持平稳，对一次纠偏量进行严格控制，避免对土体造成太大的扰动。另外，还应以实际监测数据为依据，对注浆量进行适当调整，以此使轴线与地层发生的变形都处在允许范围之内。

盾构掘进时，要对盾构轴线及姿态予以严格的控制，并做到勤测勤纠，对轴线进行纠偏时，每次的纠偏量都不能超过4mm。掘进时，隧道的实际轴线和设计要求之间的偏差不能超过50mm，包含上下左右四个方向。

盾构正式掘进的过程中，应做好施工监测，随时对掘进参数进行调整，并持续完善相关施工工艺，对施工完成后地表产生的最大变形进行控制，一般情况下，地表隆起不能超过10mm，地表沉陷不能超过30mm。当有特殊要求时，应严格按照要求执行。另外，在推进时，坡度不能产生突然变化，轴线与折角产生的变化都不能超过0.4%。待初期掘进长度达到100m之后，对临时管片与后座系统进行拆除，然后进入到正常掘进状态。对于隧道中的水平运输，主要使用送浆车及管片车进行。

2.5 衬砌拼装

在拼装管片之前，应对盾尾处存在的垃圾和杂物进行清理，同时对管片的实际密封情况、型号及整体外观进行检查，当发现损坏时，应立即修复，修复好后才能进行拼装。

在搬运、拼装和推进时，应采取有效措施避免顶裂、缺角与缺边，在实际拼装的过程中应随时注意对平整度的检查和分析，对于管片环之间和块之间存在的踏步，不能超过4mm[7]。

待管片成环以后，隧道直径产生的变形不能超过隧道外径的0.2%。

盾构推进完成一环后，应立即将螺栓拧紧，在隧道达到贯通以后，还应将各环管片上的螺栓拧紧。

当隧道转弯或对隧道轴线进行纠正的过程中，可通过对楔形管片的安装实现纠偏；当然也可通过对石棉橡胶板的设置纠偏，完成对管片的安装后，采用千斤顶进行压缩，以此形成一个楔形环面，实现转弯与纠偏。将粘贴面上的杂物清理干净后，利用专业胶水将板贴在管片环面。如果板厚超过3mm，需在相同部位的背后加贴一道薄板，以此达到良好的止水效果。

2.6 同步注浆

伴随盾构不断推进，从盾尾处脱出的管片和土体之间将产生空隙，对于这个空隙，采用注浆的方法进行充填。注入到衬砌背部的浆液会产生一定程度的收缩，基于此，实际注浆量不小于空隙的理论体积。在松散地层中，注浆压力相对较小，但注浆流量较大，此时应增加一定注浆量，使注浆压力不小于控制压力的下限。在实际注浆作业中，除了要对压浆数量进行严格控制，还要加强对注浆压力的控制。在注浆时，要以施工情况与地质条件为依据，对注浆的数量与压力做到二者兼顾。通常情况，注浆压力都按照0.5MPa控制。注浆的速度应与掘进速度保持同步，也就是在掘进的同时做好注浆，在掘进完成后，注浆也随之停止。

3 结语

综上所述，盾构技术是现阶段隧道工程建设最常用的一种施工技术，采用盾构技术进行隧道施工时，除了要严格执行各项要求及标准，保证施工质量，还要加强施工技术总结，积累相应的施工经验，以此为盾构技术未来发展奠定良好基础。