中交路桥华南工程有限公司 广东省中山市 528403
摘要：地铁在城市交通发展中有着积极促进作用，可以有效的分流城市密集人群，解决人们出行的问题，缓解交通拥堵，在人们生活中有着十分重要的地位。而地铁工程的建设难度相对较大，对环境、地质、技术的要求较高。而本文就简要的分析地铁工程中的盾构施工法应用，以供借鉴。
关键词：地铁工程；盾构法；施工技术
前言：在地铁建设过程中，绝大多数情况下需要挖掘隧道，在进行隧道建设的过程中，采用盾构法进行施工的话，能够将盾构机械当做隧道的掘进设备，又能够以其盾壳作为支护，在施工过程中采用千斤顶作为支撑，形成一个完备的盾构推进体系，对于地铁施工来说能够取得非常好的施工效果。
1 地铁盾构施工方法的概念
盾构法是在工程施工过程中，采用暗挖的一种重要方法。这种方法完全依赖于机械设备的一种技术。盾构法所用的机械就是盾构机。盾构机是一种推行设备，并且其盾构外壳和支撑能够有效防止隧道周围岩土的坍塌，同时开挖面前方有切削装置，借助于其他的机械将土运出隧道。这种方法尽管在很早就已经出现，但是基于成本等要素，在近十年内才广泛地应用。这种技术已经推广，便成为了地铁建设中最重要的方法。盾构法施工对于地铁建设来说具有下面的一些优点：首先，它对周围的环境影响小，盾构机工作过程中并不会产生较大的振动和噪音，这对于隧道上方的正常运行是有很大的帮助的；其次，它是一种精度的施工方法，盾构机的运行不仅仅是机械运行，而且涉及到了机械工程和工程测量等多个领域的工作；最后，盾构法能够有效节约成本，这对于越来越多的地铁建设是起到了很大的积极作用。
2 地铁施工盾构法施工技术要点
2.1 盾构机始发前的准备
盾构法施工技术方案和施工细节依赖于围岩条件，因此要求在施工准备阶段对沿线的工程地质和水文地质条件进行细致的勘察工作，并根据实际情况做好应急准备。城市了地面交通繁忙、地面建筑物和地下管线密集，对地面沉降应用严格控制，在节省开挖面、不干扰地下水发育和围岩稳定并缩短工期的压力下，盾构法是最佳选择。
2.2 盾构法的施工流程
（1）在隧道的起始端和终端各建一个工作井
始发井采用明挖法施工，施工方法和明挖车站的施作方法基本相同，围护结构采用钻孔灌注桩+钢支撑的形式。始发井考虑到在盾构施工阶段的降雨及降雪，需要在工作竖井内设置一个集水井，将盾构掘进时施工排放的污水及雨水等收集起来，用水泵排至地面的沉淀池内。为了方便工作人员安全上下竖井，工作井内布置钢梯一部，钢梯布置在始发井的一角，钢梯由槽钢、角钢、花纹钢板、钢管及圆钢焊接而成。
（2）盾构机在起始端的工作井内安装就位
在始发井结构施工结束后，开始安装盾构基座，为盾构初始掘进做准备。盾构基座采用钢结构，盾构基座水平位置按设计轴线准确进行放样。盾构基座高程安装时使盾构机就位后比设计高程高15mm，以利于调整盾构机初始掘进的姿态。
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（3）盾构机的初始掘进
将推进油缸顶在反力装置上，启动切削刀盘和推进油缸即可进行掘削推进，推进油缸推进到一个行程，收回推进油缸，在推进油缸与反力装置间加垫临时支撑垫，即可进行推进。在盾构刀盘切入土体前，为防止正面土体突然被切削而过量流失引起工作面坍塌，应通过螺旋输送器倒转方向向土仓内加注粘土，至满仓后才启动刀盘切削土体和出土。盾体进入隧道后，进行管片安装和后部辅助设备平车的拼装，推进油缸顶在管片上继续推进，这样，推进一节，拼接一节，直至盾构设备完全进入隧道。
（4）盾构机的正常掘进
盾构设备完全进入隧道后，盾构按预先设定的方向掘进，该过程由盾构设备的计算机控制系统控制。当盾构设备出现左右或上下偏差时，由计算机系统对推进油缸进行控制，确保条件方向按预定设置方向前进。同时，在保证开挖面土压平衡的基础上，调节刀盘转速与推进速度及螺旋输送机速度的比率，使开挖与排土保持恒定。
（5）衬砌
在盾构设备掘进完一个节距以后，即可进行管片衬砌，由管片运输车运送到安装台位，再由管片衬砌台车将管片送至安装位置安装就位。管片安装完毕后，进行下一个循环的掘进，直至整个隧道工程的完成。
（6）进洞
盾构由区间隧道进入接收竖井前，需首先对端头土体的加固和渗水情况进行取芯测试，在确保土体稳定和物大量渗水的情况下方可凿除洞口混凝土。洞口混凝土凿除应分层分块进行。在盾构距洞口越10m时，将洞口混凝土全部拆除。待盾构机刀盘露出洞口时，清除端头井内盾构机所带出的土体后，将盾构接受架准确地定位安设在洞口的底板上，高层比盾构机略低，并将接受架固定，以便盾构机顺利滑行上架。
2.3 盾构机掘进过程中应注意的问题
（1）进洞时盾构施工参数的计算
掘进前必须计算盾构掘进施工参数，进洞时尽量早地建立土压平衡，在掘进过程中必须制定试验段，注意相关数据的采集、分析，严加控制。及时总结并制定出适合本合同段地质条件的掘进工艺参数。
（2）推进速度
为了保证盾构机姿态、土体平衡，顺利切削洞口加固后的土体，保护切削刀，初始阶段速度一般定为10mm/min。
（3）管片拼装
在洞内进行管片拼装时，要注意管片与管片之间的缝隙的变化，要保持一定的缝隙，管片拼装一定要保证其拼装的质量，尤其是圆整度，拼装时将管片连接螺旋拧紧并及时用紧线器拉紧，管片外侧与基座间的空隙用木楔子楔紧固定。
（4）控制出土量
初始掘进阶段严格控制出土量，在土体加固范围内，以控制出土量为核心，各种参数合理配置，同时严格填写推进出土记录，才能保证一环的出土量不至于超挖，地面不会发生沉降。
（5）注浆量
盾构机尾部进入土体第一环至第三环的时候，要将注浆量加大，并且采用早强注浆材料进行注浆，以保证洞口的地面不发生沉降。盾构进入终端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。这时为防止出洞口土体坍塌需要对出洞土体进行加固，据洞口土质条件，一般采用旋喷桩加固，并加强地表沉降监测。
3 地铁盾构法施工新技术介绍
3.1 特殊断面盾构施工技术
特殊断面盾构可分为复圆形盾构和非圆形盾构两大类。其中复圆形盾构包括双圆盾构和三圆盾构。双圆盾构可用于一次修建双线地铁隧道、下水道、共同沟等，三圆形盾构则用于修建地铁车站。非圆形盾构包括椭圆形盾构、马蹄形盾构、矩形盾构和半圆形盾构，根据隧道使用目的可分别加以采用。
3.2 复合盾构施工技术
由于盾构是一种针对性很强的专用施工机械，每台盾构机都是针对某一种具体的地质水文条件而制定的。在地质条件复杂的情况下，采用常规盾构就无法完成施工，因此复合盾构施工技术应运而生。典型的工程如广州地铁二号线工程。
复合式刀盘装有齿刀和滚刀两种刀具，以滚刀对付硬岩层，齿刀对付软岩层，两种刀具用背装的方式进行互换。
3.3 球体盾构施工技术
球体盾构施工技术根据变换方法可分为纵、横连续掘进和横、横连续掘进两种(均只使用一台盾构机)。其中纵、横方向连续掘进施工是从地面开始连续沿直角方向进行竖并开挖和隧道掘进的施工方法，横、横方向连续掘进则指不需旋转竖井，在地面下朝直角方向进行连续掘进的施工法。
球体盾构在所使用的主盾构里设有内装次盾构的球体，在施工中必须慎重研究盾构自重、开挖反力、推进反力的平衡关系。尤其在采用纵、横掘进盾构进行竖井施工时，在进行方向改变的过程中，次盾构的球体需要旋转900，此时极易发生涌水和涌砂现象，因此要充分考虑球体部的防水结构，以防止砂土及地下水流入隧道内。使用球体盾构，可以在狭窄的施工场地上直接进行地下隧道的掘进，省去了构筑竖井所需要的场地、时间，因此采用球体盾构掘进可以缩短修筑工期，是一种应用前景广阔的新型盾构施工技术。
结束语：
总而言之，在地铁工程的施工中，我们需要根据条件采用恰当的施工措施，是地铁施工质量提升的关键，盾构法技术越来越成熟，必将在未来的地铁施工中起到越来越重要的作用。选择一种好的施工方法，才能保障地铁行车安全、高效。
参考文献：
[1]孙城，张昌明.地铁盾构施工技术浅析[J].机械管理开发，2012（1）.
[2]刘震.盾构法在地铁施工过程中的应用分析[J].科技创业家，2013（7）.
论文作者:徐勇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第21期
论文发表时间:2017/12/25
标签：盾构论文; 管片论文; 地铁论文; 隧道论文; 洞口论文; 球体论文; 竖井论文; 《防护工程》2017年第21期论文;