摘要：地铁是我们生活当中非常重要的一种交通工具，在进行地铁工程施工过程中，盾构技术是运用比较广泛的一种施工技术，它对地下施工环境有着良好的适应能力。本文针对盾构技术在城市地铁施工中的应用进行了论述，希望有一定的参考价值。
关键词：盾构技术；城市地铁；施工；应用
前言：城市化发展越来越快，城市人口的增多，交通压力也在不断的上升，所以，为了改变这种现状，地铁工程被充分的运用到城市建设当中，地铁是我们生活中不可缺少的交通工具。在实际施工当中，地铁隧道工程建设是重中之重，该工程的开展需要通过盾构施工技术来完成，在对隧道进行掘进时，盾构机是主要的施工设备，施工效果极佳。所以，在地铁施工当中盾构技术被广泛的运用到其中。
一、盾构法施工概述
（一）工作原理
在现代地铁工程施工过程中，盾构施工使用的主要设备为盾构机，在整个挖掘施工等过程当中，盾构钢壳的支护作用也在其中被广泛的运用，从而使得围岩的稳定性得到进一步的保障，下图1为盾构法的主要组成图示。
图1 盾构法基本组成
（二）技术特点
对城市地铁进行施工时，使用的盾构施工本身有着自身的优势，具体表现如下面几点：第一，在实际施工当中，对于附近的环境及环境，并不会造成影响，在盾构施工时，所占的场地面积非常小，所以，并不会产生非常大的噪声，因此，不会形成噪声危害，更不会给人们的日常生活造成影响。第二，盾构施工的精度非常的高，开展盾构掘进工作，一般会先运用先进的设备对施工场地进行观测，然后在进行掘进施工，另外，施工当中，需要对隧道的轴线偏差工作要进行严格的把控，更要有效的控制衬砌管片制作的误差，通常施工当中会将误差控制在0.5mm。第三，关于设备设置了专用线，在使用盾构机时，应该以隧道断面参数为依据，对其进行有效的控制，所以，盾构机具有专用性的特点，在完成隧工施工后，不能二次使用机械。第四，风险性是施工中不能避免的，尤其是盾构机在施工状态下，很容易发生风险性，一般施工只能进不能退是盾构机最大的施工风险，一旦掘进时发生故障等问题，会给工程的进度带来极大的影响，更会影响到经济方面[1-2]。
二、盾构技术在城市地铁施工中的应用
在对某个城市的轨道交通进行施工时，其的工程标段是两站以及三区间，在实施工程过程当中使用的技术主要为盾构技术，而且效果非常的显著，笔者针对本次轨道交通工程的施工实况，对盾构法的运用方面进行了探究和分析。
（一）施工准备
为了更好的开展工程项目施工，在运用盾构施工技术时，应该根据下列步骤开展工作：在进行隧道的施工时，首先需要对工作井进行建立，然后在施工的过程中拼装施工设备，对于洞口地层方面，需要开展加固施工，并且通过衬砌环和工作井后壁实现推力的目的，使得盾构能够将工作井墙壁推出来。
（二）盾构掘进施工工艺
1、掘进施工参数。想要施工项目能够顺利的完成，作为施工人员，在工程掘进施工环节当中，应该对监测及控制工作重视起来，在运用盾构技术时，应该和施工的具体情况进行相结合，然后不断的完善施工工艺，更要对其进行有效的控制，对于地面沉降方面也要加强控制。对于推进施工环节，需要将推进量的控制进行强化，更要准确的校核施工的测量结果和三维坐标，以施工的具体情况为出发点，对其进行调整和解决。
2、管片拼装施工。盾构机是施工中比较常用的一种设备，通常情况下，生产厂商会将盾构机的头部进行组装，所运输的设备也是整体的，将其最后送至施工场地。然而，目前我国在道路运输时运用的是分体运输方法，会将设备分成几个部分进行运送，如切削刀盘、上部盾壳、下部盾壳、主机四个部分，最后在对设备实施组装，这是由于设备本身的单件重量比较重，差不多基本是30t，因此，在选择起重设备的过程中，一般施工现场运用的是龙门式起重吊机，或者是汽车起重机等。使用的过程具体如下：第一，安装盾构机座，对轴线需要进行测量，然后始发导口。第二，对盾壳进行吊装，想要让设备整体的安全性得到保障，在安装设备时必须达到准确的要求。第三，主机的吊装，需要在主机上对刀盘进行固定。第四，安装设备的上部和下部的盾壳，最后开展焊接工作，这样拼装工作就完成了[3-4]。
另外，在安装的过程中部分环节缓解也需要注意，如，反力装置属于两个部分，一个是固定支撑座，一个是临时支撑座，一般负环管片是目前的反力架支撑，该方面的组成，是隧道管片拼接形成的。
3、环面超前量控制措施。对于管片的施工，施工人员需要对环面超前量进行仔细的检查，只有重视每个施工环节，才能让管片环面与隧道轴线的垂直状态得到进一步的保障。⑴、同步注浆。此次的地铁工程当中，标段是三个区间，在整个楼房段进行了盾构的穿越，对于同步的注浆浆液，该施工中使用的是快硬性的早强浆液。由于这种浆液本身有着很强的黏度，而且泌水性不是很大，所以，在实际施工当中，像渗漏这种现象是不会发生的。再者，本身浆液的抗渗漏性能比较显著，而且浆液的后期强度也非常的高；根据规定进行施工作业，只要将注浆量控制到合理化，就能够有效的控制地面沉降现象，而且效果会非常显著。也就是说，在实际地铁工程施工当中，对于快硬性早强浆液的运用，可以让施工质量真正的得到保障，更使得施工工期进一步的缩短，最终让施工成本费用得到有效的控制。⑵、二次注浆。任何一个施工环节都会给周围带来一定的影响，盾构掘进也是一样的，它会对隧道中心线20m内的建筑物造成影响，但是，注浆施工是不可忽视的一个环节，尤其是压降施工是重中之重，所以，对于压浆的施工，施工单位应该要求专业的技术人员，先对具体施工状况进行详细的记录，其中内容有压降量、压降区域等，作为施工单位的监理人员，应该对工程的整体进行严格的监督，只有做好监督工程，才能让施工质量得到有效的保障。
（三）出土
第一，垂直运输。为了更好的施工，在盾构施工之前，应该针对始发井的区域，对门吊进行合理的设置，这样能够在出土运输环节，更加的便捷。第二，水平运输。在洞内进行水平运输时，通常使用的方式为编组列车的形式。第三，集土坑。该次地铁工程项目施工当中，设置的集土坑为540m 3 （20m×6m×4．5m），这样盾构机可以顺利的实施掘进出土。第四，弃土运输。盾构施工的过程中，会产生一些渣土，对于渣土的运输，通常会在夜间将其运输出去，一般会借助挖掘机，在运输车辆中装入渣土，然后以规划的线路运输渣土，对于场地出渣门口，还能够对洗车槽进行布设，这样可以及时的清洗运输车辆，该方面必须引起重视。
三、城市地铁施工中盾构技术的优化
（一）盾构施工人员技术的提升
对于盾构施工质量的保障，作为施工单位，应该对施工现场的管理人员的管理方面要进行加强，更要定期的对其开展培训工作，这样才能让管理人员对相关的技能有一定的掌握和了解。在实施盾构施工中，施工人员必须熟练的掌握施工技术，所以，施工单位应该针对施工人员掌握的施工技术定期的开展考核工作。在具体施工过程中，作为相关的工作人员应该针对施工现场的技术需要进行交底，其中有施工技术的重难点，比较普遍的问题，预防的对策等，这样才能让施工人员可以对设计人员的施工意图有一个正确的理解和认识，另外，在整个施工过程中，应该有效的控制施工人员的质量安全教育，这样可以进一步的提升盾构施工质量[5]。
（二）施工材料质量的严格把关
在地铁工程施工当中，施工材料是不可缺少的一部分，可以说，施工材料是影响整个工程质量的关键环节，所以，相关的工作人员在选取原材料的过程中，应该遵守下面几点：第一，水泥。在选择水泥的过程中，工作人员应该进行多方面的对比，然后选择抗渗性能相对比较高，而且水灰比比较低的水泥，这样能够让混凝土混合物的用水量得到进一步的控制。另外，对于使用的水泥，应该对其的抗压强度、细度等方面的性能进行保障，更要与相关规范要求相符合。第二，检测工作的有效落实。尤其是管片检查工作必须引起重视，管片不能出现裂缝的现象，更要对受力检测工作进行加强，只有这样才能让该环节的承受土体压力得到有效的保障。第三，外加剂。对于盾构施工安全方面的保障，工作人员在选择施工材料时，应该对混凝土进行恰当的外加剂的掺加，如，减水剂等，外加剂的加入，最终的目的就是能够让混凝土的各个方面的性能得到进一步的提升。
（三）合理控制盾构施工时间
对于盾构施工，想要保证盾构技能实现连续工作，对于比较狭窄的施工区域，需要进行球体盾构施工技术的运用，该技术也被我们叫做是连续掘进施工技术。在实际施工当中，连续掘进施工技术连续掘进的位置主要为纵向和横向的位置，特别要关注的是施工过程中，需要进行两台盾构机的布设，方向为朝直角，一个进行开挖竖井，一个开展掘进隧道，对于施工的整个过程，对盾构的自重、反力平衡施工控制方面非常的重视，尤其是进行反力开挖的过程中，必须对其进行有效的控制，范围应该在9rad左右，不然会导致涌水等情况的发生。另外，为了防止土、砂进入到隧道当中，应该对球体部结构的防水性能方面进行保证。
（四）盾构施工的风险评价
通常情况下，盾构施工很容易出现风险，而且风险性比较大，所以，为了防止风险的发生，首先需要对风险进行评价。风险评价的目的就是通过有效的方法，让风险的发生概率进一步的降低，更要对所有的结果及标准进行有效的对比，最终选择比较科学、合理的方法开展施工工作，不仅保证施工质量，更提升了进度。
四、盾构技术的发展前景
在地铁工程项目施工当中，盾构技术是使用比较广泛的一种技术，在进行隧道施工时，盾构机自动化程度比较高，而且很大程度的降低了人力的使用，施工适应力强，一次成道，任何气候不会对其造成影响，在进行开挖时，能够对地面沉降进行有效的控制，对于周围的建筑物的影响也比较小，更不会给水面交通带来影响，通常情况下，隧道比较长，而且埋深比较大，施工中使用盾构机，不仅经济，而且合理，在城市地铁建设当中发挥着重要的作用，近些年各个城市在地铁建设方面发展迅速，因此，盾构机被广泛的运用到其中，这对盾构机的性能等方面有了更高的要求，所以，盾构技术的发展前景势态良好，更有着一定的方向性。
（一）微型和超大型化
在地铁工程项目当中，隧道建设和其他的施工项目有着极大的差异性，尤其是特点更大不相同，为了与现代隧道工程项目的变化要求相符合，让盾构技术能够充分的运用到隧道工程项目当中，盾构机的横断面直径发展方向也发生了改变，越来越趋向于微型和超大型发展[6-7]。
（二）高度自动化
随着科学技术的进步，带动了计算机控制、激光超导等多个领域技术的迅速发展，在现代的盾构技术当中，对上述的技术进行了充分的运用，也是因为这些技术的辅助，使得盾构技术实现了智能化、自动化，而且安全、便捷、真正的达到了高效性。
（三）高适应性
在建设隧道过程中，会遇到不同的状态，而且形式也有着很大的差异性，如，水下、城市、市政等，所以，隧道的要求也有着极大的不同，在实际开挖隧道时，使用的盾构技术应该有着极强的适应能力，对不同的地质条件都能够适应，可以运用于各种条件的隧道建设当中。
（四）多样化
因为每个工程不同，所以工程的横断面也会有着极大的差异性，盾构技术也应该在不同的形式下发展，并且产生改变，目前使用的盾构机在形状上有很多种，如矩形、双圆、圆形等，随着技术的不断进步和发展，针对隧道受力和空间利用方面进行了深入的研究，最终寻找出实现两种平衡的中间点的形状，这使得隧道工程的适应性得到了进一步的提升。
结束语：
目前我国面临着城市交通压力问题，地铁的出现，有效的缓解了该问题，可以说，地铁是我们生活当中不可缺少的重要交通工具。从我国的现状而言，在地铁施工过程中，盾构技术的运用将成为未来的发展趋势，这种技术有着自身的优势，其发展前景势态良好，所以，应该对其进行深入的研究分析，这有着十分重要的意义。
参考文献：
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[7]郑晓燕. 盾构技术在城市地铁施工中的应用研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学，2017（13）：11-98.
论文作者:张海山
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/31
标签：盾构论文; 隧道论文; 地铁论文; 技术论文; 管片论文; 过程中论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2018年第18期论文;