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摘要：盾构法施工作为最近兴起的施工方法，极大加快了隧道工程的施工进度，全程自动化作业减轻了人员的劳动前度，在地下工程领域具有十分广阔的前景。本文就盾构法施工的特点、工序及应用作了简单的介绍。
关键词：盾构法；特点；工序；应用
盾构法是用盾构机进行开挖、推进，并在盾尾进行衬砌作业从而修建隧道的方法。其属于暗挖法的一种全机械化施工方法。它是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，通过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城市中心区修建隧道的一种机械。在它的掩护下，头部可以安全地开挖地层，一次掘进相当于装配式衬砌一环的宽度。尾部可以装配预制管片或砌块，迅速地拼装成隧道永久衬砌，并将衬砌与土层之间的空隙用水泥压浆填实，防止周围地层的继续变形和围岩压力的增长。随着我国城市化进程的加速发展，地下建筑和地下交通设施的建设日益增加，盾构法施工也逐渐普及。
一、施工特点
优点
1、安全开挖和衬砌，掘进速度快；
2、推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低。
3、不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；
4、穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，没有噪音和扰动；
5、在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。
缺点
1、断面尺寸多变的区段适应能力差；
2、购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。
3、工人的工作环境差，工作危险系数高。
盾构法施工适用条件
1、在硬岩外的相对均质的地质条件。
2、盾构法施工隧道应有足够的埋深，覆土深度宜不小于盾构直径。隧道覆土太浅，盾构法施工难度较大；在水下修建隧道时，覆土太浅盾构施工安全风险较大。
3、地面上必须有修建用于盾构进出洞和出土进料的工作井位置。
4、隧道之间或隧道与其他建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m，竖直方向1.5m。
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5、从经济角度讲，连续的盾构施工长度不宜小于300m。
二、施工工序
盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井和拆卸井，特别长的隧道，还应设置中间检修工作井。拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有盾构基座和盾构推进的后座。盾构在拼装井内拼装就绪，经运转调试后，就可拆除出洞口封板，盾构推出工作井后即开始隧道掘进施工。主要工序如下：
1、土层开挖。盾构施工中，为安全考虑，一般先将盾构前面的切口贯入土体，在切口内进行土层开挖，开挖方式有：① 敞开式开挖。适用于地质条件较好、掘进时能保持开挖面稳定的地层。由顶部开始逐层向下开挖，可按每环衬砌的宽度分数次完成。②机械切削式开挖。用装有全断面切削刀盘的机械化盾构开挖土层。刀盘可分为刀架间无封板的和有封板的两种，分别在土质较好的和较差的条件下使用。在含水不稳定的地层中，可采用泥水加压盾构和土压平衡式盾构进行开挖。③挤压式开挖。使用挤压式盾构的开挖方式，又有全挤压和局部挤压之分。前者由于掘进时不出土或部分出砌。土，对地层有较大的扰动，因此隧道位置应尽量避开地下管线和地隧道。
2、推进纠偏。推进过程中，主要采取调整千斤顶的推力、调整和气压法的技术特点，较完整地提出了气压盾构法的施工工艺，首 开挖面压力以及控制盾构推进的纵坡等方法来操纵盾构位置和顶创了在盾尾后面的衬砌外围环形空隙中压浆的施工方法，为盾构 进方向。一般按照测量结果提供的偏离设计轴线的高程和平面位置值，确定下一次推进时须有若干千斤顶开动及推力的大小，用以纠正方向。此外，调整的方法也随盾构开挖方式有所不同：如敞开式盾构，可用超挖或欠挖来调整；机械切削开挖，可用超挖刀进行局部超挖来纠正；挤压式开挖，可用改变进土孔位置和开孔率来调整。
3、衬砌拼装。拼装方法根据结构受力要求，可分为通缝拼装和错缝拼装。通缝拼装是使管片的纵缝环环对齐，拼装较为方便，容易定位，但其缺点是环面不平整的误差容易积累。错缝拼装是使相邻衬砌圆环的纵缝错开管片长度的 1/2～1/3。错缝拼装的衬砌整体性好，但当环面不平整时，容易引起较大的施工应力。衬砌拼装方法按拼装顺序，又可分为先环后纵和先纵后环两种。先环后纵法是先将管片拼成圆环，然后用盾构千斤顶将衬砌圆环纵向顶紧。先纵后环法是将管片逐块先与上一环管片拼接好，最后封顶成环。
4、衬砌压注。为了防止地表沉降，必须将盾尾和衬砌之间的空隙及时压注充填。压注后还可改善衬砌受力状态，并增进衬砌的防水效果。压注的方法有二次压注和一次压注。二次压注是在盾构推进一环后，立即用风动压注机通过衬砌上的预留孔，向衬砌背后的空隙内压入豆粒砂，以防止地层坍塌；在继续推进数环后，再用压浆泵将水泥类浆体压入砂间空隙，使之凝固。因压注豆粒砂不易密实，压浆也难充满砂问空隙，不能防止地表沉降，已趋于淘汰。一次压注是随着盾构推进，当盾尾和衬砌之问出现空隙时，立即通过预留孔压注水泥类砂浆，并保持一定的压力，使之充满空隙。压浆时要对称进行，并尽量避免单点超压注浆，以减少对衬砌的不均匀施工荷载；一旦压浆出现故障，应立即暂停盾构的推进。
盾构法的应用
自1843年，世界上第首个采用盾构法成功修建的泰晤士河水底隧道(位于英国伦敦)问世以来，盾构法在国外的发展至今已有170余年历史，在美、英、德日等发达国家得到了迅速发展和广泛应用。我国从上世纪50年代，开始将小型盾构机应用于地下管道工程，1966年又利用用盾构法修建穿越黄浦江的水下公路隧道工程，从此以后，盾构法在我国主要城市的轨道交通工程中尤其在地铁与区间隧道中得到了迅猛的发展。
盾构法会根据施工区域地层的特点不同选用相应的盾构机。盾构选型的主要原则有安全性、适用性、经济合理性、技术先进性，以保障盾构法施工的安全、可靠、经济、快速。北京、上海、广州这三座城市是我国采用盾构法的最早最多的地区，同时这三座城市还分别代表了我国3大典型的地层特征¬¬：砂卵石地层、软土地层以及复合式地层。砂卵石地层宜采用开敞式盾构机和土压式盾构机施工，如北京地铁、沈阳地铁、成都地铁等;软土地层宜采用土压式盾构机施工，如上海地铁、南京地铁、苏州地铁等;复合式地层宜采用复合式盾构机（泥水和土压工作模式同时在一台盾构机上）施工，如广州地铁和深圳地铁等。另外，膨胀土和黄地层因最怕浸水后地层导致加速变坏，应采用开敞式无刀盘盾构机和无水土压盾构机施工，如合肥地铁、西安地铁；而硬岩地层则要采用更为先进的TBM掘进机（在盾构机基础上的改良机械），如大连地铁、青岛地铁、厦门地铁、重庆地铁等。
结束语
随着我国国民经济和城市现代化的不断发展，高度商业化、效率化和功能密集化的现代城市对于工程施工的要求越来越高，加上城市用地、交通立体化的要求，向地下发展的地下工程会越来越多。盾构法施工是符合时代需求的施工工法，不断提高设备创新、不断优化施工工法是加快施工进度、提高资源利用效率的重要方法。作为新时代的交通建设者，我们要做到因地制宜的协调利用各种施工方法，最终实现“科学施工、绿色施工”的目标。
参考文献
[1]胡皓.盾构技术在城市轨道交通中的应用[J].工程建设标准化，2016
[2]王梦恕.中国盾构和掘进机隧道技术现状、存在的问题及发展思路[J].隧道建设，2014, 34(3)：179-187.
论文作者:杨天芝,刘艳超
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/17
标签：盾构论文; 隧道论文; 地层论文; 管片论文; 空隙论文; 地铁论文; 方法论文; 《基层建设》2018年第2期论文;