盾構施工總結匯總十篇

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篇（1）

引言

盾構隧道施工階段的管片結構受力特性與正常使用階段具有一定的差異性。在隧道的正常使用階段，只需要進行管片結構的平面應變力的分析。而在施工階段，由于受到多種不確定因素的影響，管片結構的受力問題則成為了典型的三維問題。為了保證隧道施工的質量以及管片結構的安全，對盾構隧道施工過程中的管片結構受力特征進行深入的研究是很有必要的。

1 施工過程的管片結構受力特征研究

1.1 施工過程的管片受力情況

盾構隧道施工的整個過程都在地下，盾構隧道設計應以力學理論、結構理論和連續介質理論為指導，綜合分析隧道結構和地層的相互作用情況。但是就目前來看，使用的較為廣泛的設計理論依然是荷載結構法，而利用這種方法只能對隧道襯砌結構進行計算，卻無法進行圍巖應力和變形的計算，因為，受到施工工藝和環境的影響，很多荷載的施加具有一定的隨機性[1]。但是，由于在盾構隧道施工階段，需要在管片結構上進行作用力的施加，所以需要采用合理的方法進行管片結構受力特征的分析，從而避免施工荷載對管片結構的破壞。就目前來看，盾構隧道施工施加在管片結構上的荷載有施工荷載和操作荷載。其中，施工荷載包含了千斤頂推力、盾尾密封刷壓力、壁后注漿壓力、上浮力等多種作用力。而操作荷載則主要為管片拼裝機的推力。

首先，千斤頂推力是隧道施工的主要驅動力，同時也是施工過程中管片結構所承受的最大的外力。淤泥質粘土層中的千斤頂推力最高將達到12MN，全斷面沙土地層的千斤頂推力則能夠達到20MN，而跨江海的盾構隧道的千斤頂推力則達到了30MN以上[2]。

其次，注漿壓力主要是在注漿填充盾尾間隙的過程中產生的，而在該種壓力達到一定的數值時，將引起管片局部或整體上浮、錯位、開裂或其他形式的破壞。所以，壁后注漿是盾構隧道施工的重要工作，關系著施工質量的好壞。而通常情況下，在管片完成安裝后注漿時，管片外側圍巖壓力將達到最大。在扣除初始應力的情況下，這種壓力增量最高將達到143.5kPa。而在盾構機械進行掘進時，圍巖壓力也會隨之變化。例如，在盾構推進19環的情況下，28.5m后圍巖的拱頂壓力就會在18.8到35.2kPa之間，左側為56.4到68kPa之間，右側則在41.1到59.3kPa之間。此外，注漿壓力也是導致管片結構內力增長的重要因素。

再者，盾構隧道承受的上浮力是在注漿完成后產生的。因為，在注漿完成后，盾構會在水泥漿液凝結的時間里進行掘進。而在這種情況下，會有一定范圍內的管片未能得到及時裹住，從而導致管片懸浮在注漿液中，進而使管片承受一定的上浮力。此外，由于盾殼與管片之間存在著一定的摩擦力的同時，管片也會承受盾尾密封刷對其的環向壓力，所以在盾構長時間停止掘進時，這些壓力將對管片結構產生一定的影響。最后，在管片拼裝的過程中，管片結構將承受裝配器荷載對其的作用。一方面，管片本身的自重較重，所以需要裝配器施加足夠的作用力進行管片的拼裝。另一方面，在進行管片拼裝的過程中，需要進行拼裝位置的來回調整。而一旦出現了管片斷面受力不均的情況，就會導致管片內部產生應力。

1.2 施工過程的管片結構受力特征

從受力特征角度來看，盾構隧道施工的過程中，管片結構主要有三種受力特征，既典型三維特征、不確定性和不可忽視性[3]。其中，管片結構的典型三維受力特征指的是因為管片結構受到了來自于千斤頂推力、注漿壓力等多個方向的作用力。所以，在進行施工過程的管片結構的受力情況的分析時，難以將管片結構的受力情況簡化成平面模型，因此也給管片結構的受力分析問題帶來了一定的困難。就目前來看，通常用來進行施工過程的管片結構受力情況分析的方法為修正慣用法。具體來說，就是將管片環當做是剛度均勻的環來進行管片結構的受力分析。而管片結構受力之所以具有一定的不確定性，是因為作用在管片結構上的千斤頂推力在盾構隧道掘進階段和糾偏階段有所不同。此外，在糾偏階段，由于千斤頂推力會在管片結構上產生一定的應力集中效應，所以也導致了管片結構的受力的不確定性。此外，由于盾構機械偏移帶來的拼裝軸線偏移問題，也使得管片間存在著一定的拼裝應力，從而也導致管片結構受力的不確定性。管片結構受力的不可忽視性，則是因為在盾構施工過程中，管片結構會受到施工荷載的影響而產生結構的破壞現象。所以，想要保證施工的質量和管片結構安全，就不能忽視管片結構的受力問題。

1.3 導致管片結構破壞的受力情況分析

在盾構隧道施工的過程中，管片裂縫、管片局部破損、管片滲漏和管片錯臺都是較為常見的管片結構破壞現象[4]。管片裂縫主要是因為施工荷載對管片結構的作用而造成的。一方面，在盾構機械進行姿態的調整時，盾殼應力會積聚到一定的程度，并導致管片結構的破損。另一方面，在盾構掘進的過程中，由于管片環中心軸線與盾構機械中心軸線存在著一定的偏差，所以導致管片產生一定的軸向彎矩，進而產生相應的裂縫。管片局部破損的原因是管片在運輸或拼裝的過程中遭受了擠壓、沖撞和摩擦等作用力。在盾構隧道施工的過程中，管片的錯位會導致管片之間的止水條不能正常的吻合，進而造成管片的滲水。同時，一些貫穿性裂縫的存在，也同樣會引起管片滲水。此外，由千斤頂擺放位置不對引發的止水條損壞和拼裝過程造成的止水條脫落，也同樣會導致管片的滲漏。最后，管片錯臺也是較為常見的管片結構破損現象，而之所以出現這一現象，則是管片結構受到了注漿壓力、上浮力、盾構機姿態調整等多種因素的影響。

2 結論

總而言之，為了保證盾構隧道施工的質量，在進行隧道管片結構設計時，要綜合考慮施工過程對管片結構的各種不利影響。而從本文的研究來看，管片結構的受力情況較為復雜，只有通過三維模型體系，才能更好的進行管片結構受力情況和特征的分析。同時，在進行管片結構破裂和滲漏等問題的研究時，需要考慮到管片結構的三維特性、不確定性和不可忽略性這三種受力特征。只有這樣，才能全面看待管片結構受力問題，從而確保管片結構施工及運營階段的安全，同時促進盾構隧道施工質量的提高。

參考文獻：

[1]葉飛，何川，王士民.盾構隧道施工期襯砌管片受力特性及其影響分析[J].巖土力學，2011（32）.

[2]陳旭明.盾構穿越礦山法隧道施工過程管片結構受力特征研究[D].武漢工程大學，2013.

[3]郭瑞，何川，方勇.膨脹土地層中盾構隧道管片結構受力分析與對策研究[J].現代隧道技術，2010（47）.

篇（2）

引言

盾構法（ShieldMethod）是暗挖法施工中的一種全機械化施工方法，它是將帶防護罩的特制機械（即盾構）在破碎巖層或土層中推進，通過盾構外殼和管片支承四周圍巖防止發生往隧道內的坍塌，同時在開挖面前方用切削裝置進行土體開挖，通過出土機械運出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進，并拼裝預制混凝土管片，形成隧道結構的一種機械化施工方法。我國自20世紀50年代初開始引進盾構法隧道技術，20世紀90年代后，盾構法隧道施工技術逐漸地應用于能源、交通、水利等領域的隧道建設中。尤其是，隨著我國綜合國力的提高，城市現代化建設也必將提速，而緩解城市交通壓力的城市地鐵建設將是重中之重。城市軌道交通事業的發展，伴隨著盾構法技術在我國突飛猛進的發展和廣泛的應用。目前，已有約100余臺盾構機在北京、廣州、上海、深圳、西安等10多個城市地鐵隧道施工領域發揮著巨大的效用。可以預料，21世紀必將是我國城市地鐵建設的高峰時期，我國已經進入了大規模地鐵的時代[1]。根據保持開挖面土體穩定所采用的平衡方式不同，盾構可分為土壓平衡盾構和泥水加壓盾構。土壓平衡盾構的工作原理是通過調整拍拖量或開挖量來直接控制土倉內的壓力，使其與開挖面地層水、土壓力相平衡，同時直接利用土倉的泥土對開挖面地層進行支護，從而在開挖面土倉保持穩定的條件下進行隧道掘進。

1.工程概況

本文選題主要來源于西安地鐵三號線科技路站～太白路南站區間隧道工程土壓平衡盾構法施工實踐（下稱科太區間盾構工程）。科技路站～太白南路站區間地貌屬皂河～級階地，隧道圍巖主要為密實狀態的2-5層中砂，其次為密實狀態的2-6層粗砂、2-4層細砂，部分段落穿越可塑狀態的2-2層、4-4層粉質粘土，圍巖相變大結構較為復雜。區間隧道通過2-5層中砂約占94%，2-6層粗砂約占3%，2-4層細砂約占1%，2-2粉質粘土約占1%，4-4粉質粘土約占1%。隧道通過地層斷面如圖1所示。

本工程地質條件極其復雜多變，在軸線方向上開挖面上下巖土性質相差懸殊，且每一種巖土厚度都很不穩定，造成土艙壓力忽高忽低，難以達到平衡。隨著盾構向前掘進，上部軟弱砂土、砂礫超量進入土艙，容易導致地表出現漏斗狀塌陷。同時，由于飽和砂土地層、砂礫地層均易固結、土水分離，易受水的滲透，不易形成塑性流動，因此被開挖下來的土砂在刀盤、壓力艙內易形成“泥餅”，造成壓力艙閉塞致使旋轉扭矩上升、排土不暢；或由于排土口水壓過大而發生噴涌，最終使開挖面失穩。飽和砂土圍巖～旦發生開挖面失穩，嚴重時會導致開挖面前部產生流砂，發生地面坍塌[2-3]。

本課題在前人、學者、工程技術人員實踐和研究的基礎上，結合該工程實例，研究在飽和含水砂層條件下利用土壓平衡盾構機進行隧道施工的應用技術，并對該條件下地地表沉陷控制進行研究，系統總結和闡述了土壓平衡盾構機在富水砂層條件下施工的關鍵性技術和地表沉陷控制方法，具有一定的學術價值，對拓寬土壓平衡盾構機應用范圍及在相近地層條件下的地鐵盾構安全施工具有參考價值和指導意義。

2.國內外盾構法施工的研究現狀

英國與其他一些國家在20世紀20年代開始對“在軟弱地層中開挖隧產生地面沉陷和地層變形”問題進行研究，重點在于經驗公式推導及理論分析。日本在飽和砂土地層隧道施工中，泥水盾構的使用占絕大多數。

在國內，隨著廣州、西安、南京、蘇州等城市地鐵建設的發展，土壓平衡盾構在含水砂層隧道施工逐漸應用，一些學者和工程技術人員開始對這一課題進行研究，例如：楊志新、袁大軍對長距離富水砂層土壓平衡盾構施工對土體的擾動機理、擾動規律、控制方法進行了研究；吳昊對土壓平衡盾構過富水砂層的施工參數選定與控制技術進行了論述；張成對土壓平衡盾構在富水砂層中掘進采用雙級螺旋輸送器進行了分析和總結。王振飛通過對北京地鐵盾構通過砂卵石地層的研究，分析了砂卵石地層刀具磨損特征和磨損規律，優化了刀具配置方案。曾華波對廣州地鐵盾構區間部分穿越砂層施工中，渣土流動性差，排土困難，地下水壓高時，易發生噴涌、易造成地表沉降等問題的處理方法進行了闡述。吳迪對富水砂層土壓平衡盾構掘進施工引起的地表沉降進行了系統分析，找到土體的變形規律與本構模型；分析了隧道施工引起的土體擾動機理分析；闡述了土壓平衡盾構施工工藝。

目前，國內對土壓平衡盾構在含水砂層施工中的地層沉降控制技術及具體施工難題有較為深入的研究，但對于長距離富水砂層土壓平衡盾構施工技術系統的總結和研究尚不多見。且對西安地鐵全斷面砂層盾構施工技術的研究也很少，因此有必要對西安地鐵盾構穿過砂層段關鍵施工技術進行研究。

對于盾構穿越砂層地質條件引起的地表沉降，目前國內研究有吳昊對土壓平衡盾構過富水砂層的施工參數選定與控制技術進行了論述；張成對土壓平衡盾構在水砂層中掘進采用雙級螺旋輸送器進行了分析和總結；在廣州地鐵二號線新～磨區間下穿華南快速干線的超淺埋暗挖隧道施工中，成功應用水平旋噴攪拌樁在飽和粉細砂地層中進行超前預支護，解決了飽和砂性地層中超淺埋暗挖隧道的施工難題；李力針對北京地鐵四號線西單～靈境胡同渡線隧道工程，利用理論分析、數值模擬手段，研究分析在粉細砂地層中修建大跨隧道時注漿管棚的預支護作用機理、圍巖塑性區范圍、地表沉降最大值及不同支護條件下的沉降。吳波、劉維寧等基于彈-黏塑性模型，使用三維有限元程序，對某淺埋城市隧道工程在開挖過程中地表和圍巖變形以及圍巖的穩定性的時空效應進行了分析和探討。

對于地表沉降方面國外對軟弱地層隧道開挖誘發的變形破壞機理研究起步較早，主要方法有模型試驗、數值模擬和現場試驗。泰沙基早在20世紀30年代利用活板門物理模型研究了隧道開挖引起的沉降和襯砌受力情況，但是不能模擬隧道開挖的過程；Adachi（2003）在1倍的重力加速度和離心條件下，利用軸對稱活板門的二維和三維試驗研究了覆跨比對開挖引起的地表沉降和襯砌受力的影響；Nomoto（1999）研制了小型盾構機來模擬盾構機施工過程，得到了隨著施工推進地面下沉規律。在數值計算方面，主要集中在有限元和離散元應用。Park（2002）利用有限元模擬了未固結傾斜地層變形特性，得出隧道開挖引起的地表沉降與地層的傾向有很大關系；Kasper（2004）用三維有限元模擬了軟弱地層中盾構開挖時地層和襯砌的應力分布和變形特點；Kimura（2005）通過研究淺埋隧道的～系列加固方法的加固效果，發現鎖腳錨桿和長大管棚可以有效地控制地表沉降；Tannant（2004）利用離散元研究了高地應力下隧道襯砌的作用，發現襯砌能夠很好地控制碎裂巖體變位和減小隧道周邊的變形；ChenS.Cz（2002）提出了混合離散元和有限元方法模擬了碎裂巖體中隧道開挖，獲得了理想結果。O.Reilly和New等針對不用的地層，研究了采用不同的施工方法所引起的地表沉降問題。在大量的實測資料基礎上，提出了沉降槽寬度、地層損失和地表沉降的預計公式。Attewell等通過假定橫向地表沉降為正態分布形式、縱向分布為二次拋物線形態，得出了隧道施工引起的三維地表運動公式。Attwell和Woodmae檢查了大量在黏土中修建隧道的案例，發現用累積概率曲線來描述開挖面無支撐時的縱向沉降曲線是有效的，當開挖面有支撐力時，可用累積概率曲線的轉換形式來描述。

3.盾構施工研究內容與技術路線

3.1盾構施工技術研究

本課題依靠西安地鐵三號線科技路站～太白路南站區間隧道工程土壓平衡盾構法施工實踐，對盾構穿過富水砂層地段的施工技術進行系統研究。在總結國內和西安地鐵盾構施工經驗基礎上，依據“地質是基礎、盾構機是關鍵、人（管理）是根本”的盾構施工原則。全面分析土壓平衡盾構機特點和富水砂層地質特征，結合本工程案例，研究影響飽和含水砂層土壓平衡盾構施工的盾構機密封技術、刀盤開口率問題、噴涌控制技術、渣良技術、土壓平衡掘進、特殊地段地層加固技術，對富水砂層土壓平衡盾構施工關鍵技術進行系統性的總結和研究，提出對應的地表沉陷控制技術，保證安全施工[4-7]。主要研究內容有：

3.1.1砂層盾構施工技術研究

包括富水砂層盾構類型適應性研究，盾構機密封技術、噴涌控制技術、渣良技術、富水砂層土壓平衡盾構掘進模式分析、富水砂層盾構刀盤刀具適應性分析，提出合理的盾構施工參數。

3.1.1.1土壓平衡掘進

盾構機穿越砂層時建立土壓平衡掘進模式，掘進參數選擇時適當提高盾構機的推進速度，降低刀盤轉速，嚴密監測地表沉降情況，確保平、穩、快通過砂層。

3.1.1.2渣良

向刀盤、土艙噴注泡沫劑，土艙中砂土、水體與泡沫劑充分攪拌，形成具有較好和易性、密水性的稠體狀塑性流動體，通過盾構機螺旋排土器輸送到盾構機體外，有效防止螺旋排土器出口處噴涌現象的發生。

3.1.1.3建立土壓平衡掘進模式

典型砂層地段掘進時的土壓平衡模式，其土壓值設定為1.8～2.3bar，刀盤轉速1～1.5r/min，推力控制在1500t以下。

盾構機掘進過程中，主要通過以下兩種方法來建立有效的土壓平衡：一是在維持推進速度不變，保持土艙壓力的情況下，根據螺旋機出口處渣樣外觀及其含水量，以及螺旋機扭矩數據，合理調整螺旋機轉速及開啟度（一般情況下螺旋機轉速為2～5rmp，開啟度為10%～30%），并采取渣土車逐斗控制出土量的方法嚴格控制渣土排放量，確保土艙壓力足以平衡開挖面土水壓力；二是在保持螺旋輸送機轉速或閘門開啟度不變的情況下，增大盾構機的推力，降低刀盤轉速，達到增大土艙壓力的目的。

3.1.2砂層盾構隧道地表沉陷控制技術研究

提出合理的盾構施工參數，采用信息化施工技術，制定地表沉陷監測方案設計，采用FLAC數值計算預測地表沉陷規律，完成地表監測結果與FLAC預測結果分析研究。

3.1.2.1合理選擇掘進模式和掘進參數

一般采用土壓平衡模式，根據地下水位、地層條件、隧道埋深等合理選擇土倉壓力。合理選擇掘進參數，例如：螺旋輸送器的轉速、閘門開度，刀盤轉速，推進千斤頂的推力等。

3.1.2.2做好監測工作，及時反饋監測信息

適當加密監測頻率，根據地表沉降和建筑物沉降的監測數據，結合地質情況，及時調整土倉壓力、千斤頂推力等施工參數。

3.2盾構施工的技術路線

4.盾構施工的常見問題及解決對策

4.1盾構施工的常見問題

4.1.1由于地層的不確定性，可能出現不可預知的突發狀況；由于砂層具有滲透系數大、粉細砂層易液化、粘性砂層流動性好等特點，因此，盾構機通過該地層時，受到擾動后地層的土力學特性易發生變化，如樁基處于砂層中，砂層受擾動后，降低了樁與土體之間的摩擦力，消弱了樁基的承載力，造成建筑物沉降。若盾構開挖面或其上方存在較厚的砂層，當這些砂層受到擾動時易產生液化，液化后的砂土體從切口環位置或刀盤開口處流入土倉，致使出土量很難得到控制，從而造成上部土體塌方和掘進中的噴涌現象。砂層噴涌之后，需用大量時間進行清理，嚴重影響盾構施工進度。

4.1.2盾構穿砂層段內出現刀具嚴重磨損情況，導致無法掘進施工。由于隧道穿越的地層較原地勘資料變化較大，呈現為致密的卵石層，使得重型撕裂刀無法松動土層，形成實際上利用切刀松動土體，大部分刀齒受卵石碰撞而崩裂；周邊刮刀由刀齒切削地層改為刀座切削地層，刀盤扭矩增大，進一步加劇刀具磨損，增大了掘進扭矩。

4.1.3如何根據地表監測結果，合理調整盾構施工參數。工程施工前，通過補充地質鉆孔和回聲測深儀，進一步查清隧道的地質條件和覆土厚度，為盾構機選型、盾構掘進參數的選取及制定相應的輔助措施提供第一手準確資料。

4.2解決對策

4.2.1盡可能做好應急預案，在任何情況下都嚴格按照規定進行應對；

4.2.2在進入全斷面砂層之前，先行更換刀具。依然出現該情況的，在做好支護措施的情況下，在線路以外打豎井至盾構深度，而后打橫洞至刀盤處，帶壓換刀。

4.2.3通過系統分析，參考相關工程的施工經驗，并結合本工程實際，進行合理的調整，保證盾構安全推進。

5.結論

根據西安地鐵三號線科技路站～太白路南站區間隧道工程施工實踐，研究在飽和含水砂層條件下利用土壓平衡盾構機進行隧道施工的應用技術，系統總結和闡述了土壓平衡盾構機在富水砂層條件下施工的關鍵性技術，對拓寬土壓平衡盾構機應用范圍及在相近地層條件下的地鐵盾構安全施工提供參考和指導。

參考文獻：

[1]錢七虎.迎接我國城市地下空間開發.巖土工程學報，1998（1）：112～113.

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[3]程衛民.日本在砂土中長距離盾構法隧道施工技術[J].人民長江，1999，30（4）：45～46.

[4]李建斌.淺談盾構刀盤的設計與應用[J].建筑機械化，2006，3：31.

篇（3）

1 概述

在地鐵盾構區間施工中，盾構進洞后，為了更好地掌握盾構的各類參數，施工時注意對推進參數的實時設定優化，地面沉降與施工參數之間的關系，并對推進的各項技術數據進行采集、統計、分析，爭取在較短時間內掌握盾構機械設備的操作性能，確定盾構推進的施工參數設定范圍，將開始掘進的一段距離作為試推段。

2 試掘進重點工作

試推進階段重點是做好以下幾方面的工作：

（1）用最短的時間掌握盾構機的操作方法，機械性能，改進盾構的不完善部分。

（2）了解和認識隧道穿越的土層的地質條件，掌握這種地質下的各式盾構的施工方法。

（3）通過本段施工，加強對地面變形情況的監測分析，掌握盾構推進參數及同步注漿量參數。

3 試掘進階段的參數確定

3.1 參數確定

盾構初始掘進是從理論和經驗上選取各項施工參數，在施工過程中根據監測數據及反饋的各種信息，對施工參數及時加以調整。

盾構機出洞后，初始掘進分以下幾個階段實施。

首先在盾構機穿越加固土層后，以日進度3～4m的速度推進，對密封倉土壓力、刀盤轉速及壓力，推進速度，千斤頂推力，注漿壓力及注漿量等，分別采用幾組不同施工參數進行試掘進。通過地表沉降的測量和數據反饋，確定一組適用的施工參數。

然后提高日進度為4～5m，通過施工監測，根據地層條件、地表管線、周邊建筑情況，對施工參數作慎密細微的調整，以取得最佳施工參數。

完成上述的工作要點后，將推進速度提高到正常的計劃進度6環/日，但以滿足地表沉降要求為標準，以確保建（構）筑物、管線的安全為準則。

通過此階段的試掘進，對隧道的軸線控制，襯砌安裝質量均有了各項具體的保證措施，進一步掌握施工參數，能根據地下隧道覆土厚度、地質條件、地面附加荷載等變化情況，適時地調整盾構掘進參數，為整個區間隧道施工進度、質量管理奠定了良好的基礎。對區間沿線建（構）筑物、管線的保護也掌握了初步的規律，并以此指導全過程施工。

試推進是相對于正常掘進而言，在此期間，試推進也是對盾構機的整機性能進行全面的檢驗，通過試推進檢驗配套設備的配合能力，可及時修正和加強。

另外，管片與土體的摩擦力可提供進入正常掘進推進千斤頂足夠的反力，以隧道襯砌后內徑為5500mm，管片的厚度為350mm，外徑6200mm，試推進100m為例，估算如下：

F=S×f=（3.14×6×100×2.5）t=4710t

其中：

S- 100m管片外表面面積；

f-管片與襯背壓漿形成的水泥土之間的綜合摩擦系數，取2.5t/m2。

大于一般推進時用到的推進力（約1000-2000t），足夠提供推進需要的反力。

3.2 控制要點

在盾構未進入加固土體區時就應嚴格控制盾構機的操作，適當對開挖面注水或注入膨潤土泥漿等，并低速推進、低速轉動大刀盤，嚴防超負荷運轉，以免產生盾構進入接收井之前，刀盤被水泥土攪拌樁卡住而強行推進的不利現象，亦減少盾構刀盤磨損。

通過初始掘進，完善施工組織設計方案；完善盾構施工各個工種工序崗位的操作規程、作業工法；通過施工監測反饋回的數據及分析成果，總結出最佳掘進參數，包括推進力、推進速度與螺旋輸送器轉速的關系、刀盤轉速、土壓力上限下限值，掌握控制土體沉降的方法。

3.2 注意事項

（1）盾構靠近洞門。待出洞裝置、導軌安裝完畢后，盾構以最快速度靠上洞門，縮短洞門暴露時間。

（2）防止盾構旋轉、上飄。盾構出洞時，正面加固土體強度較高，由于盾構與地層間無摩擦力，盾構易旋轉，應加強對盾構姿態的測量，如發現盾構有較大轉角，可以采用大刀盤正反轉的措施進行調整。盾構剛出洞時，推進速度宜緩慢，大刀盤切削土體中可加水降低盾構正面壓力，防止盾構上飄，加強后盾支撐觀測，盡快完善后盾鋼支撐。

（3）洞圈封堵。盾構全部進入洞門，立即封堵洞圈，焊接扇形鋼板，以防洞口漏漿，盾尾離開洞門約3m時，應對洞口壓注聚胺酯或雙液漿封堵，并同時開啟同步注漿及盾尾油脂系統，以免注漿液倒灌，堵死漿管。

4 試掘進階段的施工監測

盾構在推進階段，做好盾構出洞后地表面、地下管線、地面建（構）筑物的施工監測，對施工中可能產生的各種地表隆沉、變形，及時采取相應的措施及保護手段。

試推進階段是全過程的前奏，所以施工監測顯得更為重要。對地表變形監測，采用沿軸線方向布設沉降監測點，包括深層沉降點，并加設橫斷面監測點；對地下管線，按要求的距離布設沉降點；對建筑物在調查研究的基礎上，對軸線兩側盾構機影響區域范圍的建筑物，布設沉降監測點。并布設相應的傾斜、裂縫監測點。上述測點的監測，每天不少于2次，并根據需要，適時加密監測頻度。

由于上述各類變形往往不是即時出現的，也就是說待到變形時，盾構已越過原本造成變形的地下對應作業區，故需及時地進行分類監測，掌握盾構機掘進作業與地下土層變形、地表變形和地下管線、建筑物沉降等的內在規律，及時反饋信息數據，指導盾構掘進作業。監測工作在盾構作業即將進入影響區開始，直至盾構作業脫離影響區，且地表滯后變形漸趨穩定的整個期間內跟蹤測量與監測。

5 試驗段掘進參數的選擇分析

5.1 擬達到的目的

盾構機掘進的前一段距離作為試掘進段，通過試掘進段擬達到以下目的：

（1）用最短的時間對新盾構機進行調試、熟悉機械性能。

（2）了解和認識本工程地質條件，掌握各地質條件下盾構施工方法。

（3）收集、整理、分析及歸納總結各地層的掘進參數，制定正常掘進的操作規程。

（4）熟練管片拼裝的操作工序，提高拼裝質量，加快施工進度。

（5）通過本段施工，加強對地面變形情況的監測分析，反映盾構機出洞時以及推進時對周圍環境的影響，掌握盾構推進參數及同步注漿量。

5.2 施工記錄

盾構機在完成前試掘進后，將對掘進參數進行必要的調整，為后續的正常掘進提供條件。并做好施工記錄，記錄內容有：

（1）隧道掘進：施工進度，油缸行程、掘進速度，盾構推力、土壓力，刀盤、螺旋機轉速，盾構內壁與管片外側環形空隙（上、下、左、右）等等。

（2）同步注漿：注漿壓力、數量、稠度，注漿材料配比、注漿試塊強度。

（3）測量：盾構傾斜度、隧道橢圓度、推進總距離、隧道每環襯砌環軸心的確切位置。

6 結論

篇（4）

Abstract: this article with the north street station ~ the drum Andrea street station under the existing metro underground wear, for example, a north street station ~ the drum Andrea street stand reinforced area to wear metro line 2 at the southeast to the pavilion stood the drum, and in turn to the north in line 2 at the drum under standing subject, moat and private housing area, to AnDeLu intersection bends to the northeast into the axial road outside the drum street construction has been effectively control, ensure the construction safety and the normal operation of the existing metro.

Keywords: tunnel, wear, control

中圖分類號：U45文獻標識碼：A 文章編號：

1、工程概況

本工程盾構區間安德里北街站～鼓樓大街站，區間起始里程為ZDK17+076.06～ZDK17+943.394，全長約867m，左線盾構出鼓樓大街站后穿越10m加固區至二號線鼓樓站東南風亭，向北依次下穿二號線鼓樓站主體、護城河及民房區，至安德路交叉口折向東北進入中軸路鼓樓外大街，于安德里北街站接收解體。右線盾構出安德里北街站后順鼓樓外大街南下，至安德路交叉口折向西南進入舊鼓樓外大街，向南穿北護城河舊鼓樓橋、地鐵二號線鼓樓站，于鼓樓大街站接收解體。

2、既有車站沉降控制要求

地鐵二號線既有站為正在運營的車站，所處地層易受擾動變形。盾構下穿施工需要考慮兩方面的問題；一是確保運營的正常運行，即保證二號線車站的軌道道床及軌道的各項技術參數滿足規范要求；二是保證既有車站的結構安全，沉降，變形，收斂，裂縫等控制在規范容許范圍內。

根據《北京市軌道交通工程建設安全風險技術管理體系》（試行）附件七《北京市軌道交通工程建設監控量測控制指標參考資料匯編》，《鼓樓地鐵車站結構及軌道安全性評估報告》及設計圖紙的要求，并嚴格控制將沉降值規定如下：

在施工的任何階段，車站底板預警值為2.1mm，警告值為2.4mm，車站底板每天沉降縫或隆起變形增量不超過±1.0mm，沉降縫最大變形控制值為±1.0mm；道床與結構剝離控制值不得超過1mm，地表沉降不超過10mm。橋梁墩臺縱向不均勻沉降不超過15mm，橫向不均勻沉降不超過5mm，主橋均勻沉降不超過15mm，墩、蓋梁傾斜度≤1/1000。

2、對車站下方土體加固

隧道施工前利用探洞對區間拱頂土體進行注漿加固，加固范圍為既有站結構底板以下3m，區間結構兩側2.5m范圍，注漿采用∅50袖閥管，注漿漿液采用水泥水玻璃，加固后土體應具有良好的均勻性和自立性，其無側限抗壓強度為≥0.8Mpa，注漿施工過程中應合理控制注漿壓力，并應根據既有軌道的的變形情況

隨時調整。

為了確保在盾構穿越期間地鐵二號線運行的暢通，綜合考慮該區間隧道的埋深、地質情況以及與地鐵二號線空間關系，制定本區段施工的指導思想為：“安全、連續、穩定”，并確立“模式正確、土壓合理、勻速掘進、保證注漿、避免停機、嚴密監測、快速反饋”的施工原則。

因左線始發施工距離既有站較近，始發伊始即當作下穿既有二號線既有車站，建立試驗段，加強監測，測量、技術等人員隨時待命。根據監測數據，及時進行分析，對施工參數進行計算、優化和調整。

試驗段目的為：通過試驗段推進情況的總結、調整，認真分析，為下穿既有車站提供開挖面地層、地下水、監測數據等有利信息，為順利通過既有車站做準備。

試驗段分為：始發加固段（10m）和風亭段（約56m）兩個階段。

1、始發加固區段到達風亭之前的10m作為始發加固區段。

表6-4始發加固區段擬定盾構掘進參數表

名稱 技術參數 備注

推進平均速度 10—20mm/min

土倉壓力 0.08MPa 上土倉壓力

注漿壓力 0.1MPa

注漿量 3.2m3/環

出土量 39—40.85m³/環 綜合松散系數1.05—1.1

加泡量 2500—4000L

推力 6000kN—8000KN

扭矩 1200kNm—1500 kNm

每15m的掘進區段均分為3個環節：刀盤經過時、盾尾經過時、脫出盾尾5環。

（1）刀盤經過時，通過深層布點所得到的監測數據，進行掘進指導，及時調整掘進土壓、掘進速度及刀盤轉速和扭矩等參數，使盾構參數的到合理有效的優化。

（2）盾尾經過時，及時進行深控監測，根據對監測數據的分析，優化調整同步注漿的參數，保證注漿參數的合理性。

（3）脫出盾尾5環后，對相應管片二次注漿，通過深控監測點得到相應數據，對盾構掘進參數進行合理優化調整，必要時可進行多次注漿。

每一段都通過對以上每個環節監測數據的分析總結、對推進過程中盾構排土量的控制以及土體改良的效果，將擬定掘進參數進行調整。

風亭段所劃分的前3個階段均通過以上步驟對掘進速度、土壓力、注漿壓力、注漿量、出土量、刀盤扭矩和轉速等參數進行總結優化，得出最佳掘進參數。在風亭段后11m，按總結出的掘進參數，對施工人員下達下穿既有站專項技術交底，確保順利穿越既有車站。

開挖面穩定作為土壓平衡式盾構掘進施工的技術核心，其主要內容就是土壓管理。為保證開挖面的穩定、有效的控制地表沉降，通過試驗段的掘進選定了七個施工管理指標來進行掘進控制管理：①土倉壓力；②推進速度；③總推力；④排土量；⑤刀盤轉速和扭矩；⑥注漿壓力和注漿量；⑦泡沫、泥漿注入壓力和注入量，其中土倉壓力是主要的管理指標，同步注漿控制以注漿壓力控制為主，結合注漿量控制。

每一段都通過對以上每個環節監測數據的分析總結、對推進過程中盾構排土量的控制以及土體改良的效果，將擬定掘進參數進行調整。

風亭段所劃分的前3個階段均通過以上步驟對掘進速度、土壓力、注漿壓力、注漿量、出土量、刀盤扭矩和轉速等參數進行總結優化，得出最佳掘進參數。在風亭段后11m，按總結出的掘進參數，對施工人員下達下穿既有站專項技術交底，確保順利穿越既有車站。

開挖面穩定作為土壓平衡式盾構掘進施工的技術核心，其主要內容就是土壓管理。為保證開挖面的穩定、有效的控制地表沉降，通過試驗段的掘進選定了七個施工管理指標來進行掘進控制管理：①土倉壓力；②推進速度；③總推力；④排土量；⑤刀盤轉速和扭矩；⑥注漿壓力和注漿量；⑦泡沫、泥漿注入壓力和注入量，其中土倉壓力是主要的管理指標，同步注漿控制以注漿壓力控制為主，結合注漿量控制。

每一段都通過對以上每個環節監測數據的分析總結、對推進過程中盾構排土量的控制以及土體改良的效果，將擬定掘進參數進行調整。

風亭段所劃分的前3個階段均通過以上步驟對掘進速度、土壓力、注漿壓力、注漿量、出土量、刀盤扭矩和轉速等參數進行總結優化，得出最佳掘進參數。在風亭段后11m，按總結出的掘進參數，對施工人員下達下穿既有站專項技術交底，確保順利穿越既有車站。

開挖面穩定作為土壓平衡式盾構掘進施工的技術核心，其主要內容就是土壓管理。為保證開挖面的穩定、有效的控制地表沉降，通過試驗段的掘進選定了七個施工管理指標來進行掘進控制管理：①土倉壓力；②推進速度；③總推力；④排土量；⑤刀盤轉速和扭矩；⑥注漿壓力和注漿量；⑦泡沫、泥漿注入壓力和注入量，其中土倉壓力是主要的管理指標，同步注漿控制以注漿壓力控制為主，結合注漿量控制。

篇（5）

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

。

1工程概述

隧道區間所處地段地形平坦，地面標高介于383.8-387.7m。區間單線長1046m，區間線路左右線總共有4個曲線半徑均為3000m的曲線段，其中左右線各兩個，每條線路左右轉彎曲線各1個，區間曲線段總長度為125.6m。隧道覆土厚度8.5～11.2m，線路最大坡度為7.66‰，最小坡度為2‰；最大坡長553.7米；左右線各有3個豎曲線，豎曲線半徑為3000m、5000m。盾構區間圓形隧道外徑6.0m，內徑5.4m，管片厚度300mm，管片寬度1.5m，分塊數為6塊（管片由一塊封頂塊、兩塊鄰接塊、三塊標準塊構成）。環間采用錯縫拼裝。管片砼強度等級為C50，抗滲等級S10。

1.2工程地質

地質組成自上而下為：人工填土；洪積黃土狀土；晚更新世風積黃土、殘積古土壤；中更新世風積黃土、殘積古土壤；晚更新世及中更新世沖積粉質粘土及砂類土等。盾構主要穿越地層為、洪積黃土狀土；晚更新世風積黃土、殘積古土壤；中更新世風積黃土、殘積古土壤。總的來說，區間地質條件較差，針對本地質條件的盾構機選型及設計至關重要，對刀具的配置、密封、刀盤開口率的設計與制造，提出更高的要求。

2.盾構機類型、配置及參數

2.1工藝原理

盾構實際上是盾構機的簡稱。它是一個橫斷面外形與隧道橫斷面外形相同、尺寸稍大，內藏挖土、排土機具，自身設有保護外殼的暗挖隧道的機械。以盾構為核心的一整套完整的隧道施工方法稱為盾構工法，概況如圖1所示。

圖1

2.2盾構機類型的選擇

盾構的選型是否合理，是盾構施工成敗的關鍵。根據試驗段工程特點，結合地鐵整體工程需要，重點考慮（1）工程、水文地質條件；（2）掘進長度及過程；（3）管片尺寸、拼裝；（4）線路平面條件；（5）線路縱斷面條件，隧道埋深；（6）掘進速度要求；（7）掘進方向誤差要求；（8）地表沉降量要求；（9）盾構機壽命；（10）周圍環境等因素，選擇鉸接式土壓平衡盾構機。

3.快速掘進方案的論證及確定

施工進度影響因素：盾構施工功效不高、自然災害導致停工、停電導致停工、停水導致停工、業主要求停工、其他。通過對本項目的資源配置、右線盾構施工中的盾構機推進速度、管片拼裝速度、掘進速度及施工進度等情況進行調查統計、分析比較顯示，影響右線盾構施工速度較慢的關鍵是盾構施工功效不高。功效不高主要原因為：①首次在該地層下施工，無成功經驗可以借鑒；盾構機掘進參數未優化；②列車編組不合理。

3.1優化盾構掘進參數，提高推進速度

第一步、針對首次在濕陷性黃土地質條件，對右線施工的盾構機掘進管理進行統計分析，總結經驗教訓，重點對右線施工單日完成8環以上的32天的盾構機掘進參數進行統計分析，確定優化后的施工參數，確定盾構快速掘進參數為：總推力在900-1400KN,切削扭矩在600-1300KN?m，掘進速度控制在60-80mm/min，土倉壓力0.15-0.2Mpa；第二步、在左線的盾構施工中，結合土建情況逐步進行調整，在地面沉降、盾構機姿態及管片姿態受控的情況下，加快盾構機推進速度。

3.2優化列車編組

首先按理論計算對比，把右線的“3+2”編組模式改為“4+2”模式。確保單列列車能完成一環掘進，減少有效掘進時間。

3.3實施效果

按照以上方案實施后，安全及質量受控，左線盾構施工速度顯著提高，平均每天完成11.6環（17.4米），比右線平均掘進速度5.3環/天提高了6.3環/天，創造了單班14環成洞21m、單日27環成洞40.5m及單月485環成洞727.5m創全國盾構施工新紀錄，實現了快速掘進。實現盾構快速掘進節約成本約200萬元。

4提高黃土地層盾構快速掘進技效率的措施

影響盾構高速掘進的因素非常多,其中盾構設備的正常運轉、工序的有效管理、人員管理的合理化、盾構施工的智能化是盾構施工中最關鍵的環節。

4.1設備正常運轉

4.1.1完善盾構施工的配套設備及設施

配套設備及設施對盾構掘進速度有較大的影響,設備和設施的配備能力應大于盾構設備的掘進能力。在工程的投標階段,應對配套設備和設施進行詳細的選型,為盾構快速掘進提供了硬件支持。為了達到快速掘進的目的,盾構配套設備應具備狀態。設備發生故障時的維修設專人對盾構機進行維護,在盾構機或配套設備發生故障時能憑借豐富的經驗快速維修,盡可能的減少設備問題對盾構掘進速度的影響。同時對設備進行定期和不定期的檢查與修整,對于各種設備故障提前做好維修的準備工作。避免問題出現時,消耗大量的準備工作時間。

4.1.2施工期間設備常規保養

施工期間設備的常規保養,對發揮盾構設備性能,確保工作穩定性至關重要,要按規定,指定專人加強對盾構及配套設備的保養工作,使之處于良好的工作狀態。

4.1.3設備發生故障時的維修

設專人對盾構機進行維護,在盾構機或配套設備發生故障時能憑借豐富的經驗快速維修,盡可能的減少設備問題對盾構掘進速度的影響。同時對設備進行定期和不定期的檢查與修整,對于各種設備故障提前做好維修的準備工作。避免問題出現時,消耗大量的準備工作時間。

4.2施工工序的有效管理

盾構施工工序多,每個工序順利正常運行才能保證整個施工過程暢通。在壓縮各個工序時間段的同時,應加強彼此之間的銜接。施工中,對各施工環節進行有效控制能加快盾構掘進的速度,主要措施如下:

l)龍門吊的合理選型,確保龍門吊具備足夠提升能力和穩定性,保證施工期間龍門吊不會出現大故障。

2)電瓶車及編組車輛的合理選型,能有效解決長距離水平運輸占用時間長的問題,可加快盾構后期掘進的速度。

3)合理設置集土坑。現場集土坑必須滿足隧道出土與土車外運量相平衡的要求。在場地條件允許的前提下應盡可能的加大集土坑,來滿足盾構快速掘進的要求。

4)充分挖掘盾構設備快速掘進的能力。盾構快速掘進最關鍵的因素是盾構設備本身的能力,現有盾構的額定速度為80mmn/〕in。由于盾構在粉質豁土層掘進,推力較小,姿態控制相對容易,可以通過關掉少數千斤頂的供油來加快剩余千斤頂的推進速度。實際施工中關掉了2個千斤頂的供油,最快速度達到10mm/min,有效地提高了盾構的推進速度。

5)加強技術人員和操作工人的培養。通過施工前技術交底,組織重要崗位的操作人員相互參觀學習,定期召開經驗交流會,建立獎勵機制,使獎金與施工速度和施工質量掛鉤等措施,提高職工的操作水平,加強對盾構施工各環節時間的控制,為盾構的快速施工提供軟件支持。

4.3人員管理的合理化

l)重要崗位的操作人員,必須要經過專業培訓,要加強各相關專業的理論學習。特別應該重視對操作手的重點培養,操作手應具備一定的機械電器及工程地質知識,對盾構機械結構、電氣配置、隧道地層及線路情況有基本的了解。

2)要調動工人主觀能動性,通過建立獎勵機制,提高工人勞動積極性,避免由于工人積極性的波動而影響施工進度。

3)加強各工序工人之間的交流,增強各工序之間的協調性及合理銜接。

4)加強施工與設計人員之間的溝通。

5)人機協調,人相對于盾構來說,人是占主動性的,因此應該加強人員管理,更好配合機械,始終保持一種人等機械的狀態,避免機械等人的現象。

4.4盾構施工的智能化

盾構法施工技術以其特有的智能、安全、快捷、地層適用性廣等特點與優勢,在我國城市地鐵建設中得到廣泛推廣和應用,但盾構施工仍受工程地質條件、人為控制等因素的影響。盾構施工應做好信息化施工,及時將監測所獲取的數據反映給盾構操作人員,通過及時調整盾構機掘進參數,控制地表的沉降或隆起。同時實現從建管公司到施工現場的實時跟蹤監控,進行快速、全面、合理地分析判斷,使盾構施工參數最優化.

5結論

1）黃土地層選用土壓平衡盾構成功，施工順利；

2）刀盤設計及刀具配置合理，磨損較小，輻條式刀盤和大開口率避免了施工中出現“泥餅”和“糊刀”等問題，建議后續類似地層施工刀盤開口率可以加大到50%-60%；

3）由于黃土在無水條件下自立性能好，根據隧道上方管線和建構筑物情況可適當調低土倉壓力，或采取欠土壓模式掘進，以有利于節能和快速掘進。

6參考文獻

【1】施仲衡主編.《地下鐵道設計與施工》.陜西科學技術出版社.2011年

篇（6）

1 引言

近年來，雙圓盾構施工技術開始引入我國，并已成功應用于上海軌道交通楊浦線和六號線的建設。與單圓盾構施工雙線隧道相比，雙圓盾構具有許多優勢，它能夠一次完成雙線隧道，施工速度快，土方挖掘量少，隧道斷面面積利用率高。雙圓盾構正逐漸成為地鐵隧道、道路隧道等地下工程施工的主流形式。

盾構施工引起的地表沉降是施工環境保護的一個重要問題，特別是在樓群密集區域建設的城市軌道交通，對地表沉降有嚴格的控制標準。對于單圓盾構工法的地表沉降機理、沉降槽形式和沉降預測等理論，國內外專家已做了較多的研究[1，2]，但是對于雙圓盾構工法引起的地表沉降尚缺乏足夠的認識，探索雙圓盾構工法的地表沉降規律有其必要性。本文針對上海軌道交通六號線雙圓盾構區間隧道工程，通過對現場沉降監測結果的統計分析，得出雙圓盾構工法的地表沉降規律，并探討了軟土地層中雙圓盾構施工參數與地表沉降的關系，為后續工程積累經驗。

篇（7）

Abstract: with the rapid development of our country's economic construction, the underground engineering construction also get great development. Shield law as a new technology in the construction of underground projects get the large-scale application. However, in the shield tunneling applications, there is still a lot of problems to be solved.

Keywords: shield law, large scale application, solution measures

中圖分類號： U455.43 文獻標識碼：A文章編號：

隨著我國城市化建設的快速發展，人們的生活水平及需求得到了極大提高，對于交通運輸行業的需求也有著越來越高的要求，尤其對于北京，上海，廣州等各大城市來說，其生活節奏也越來越緊湊。在我國的很多城市已經開始了地下鐵路的建設工程。因為在這類地下工程中施工場地、道路交通等城市環境因素對施工有著諸多限制,一些傳統的施工方法已經不能夠很好的適應逐漸提高的施工要求。盾構施工法作為新興的施工方法，在對城市正常機能影響很小的隧道施工得到了極其廣泛的應用。盾構法(Shield Method)作為一種暗挖法施工中的全機械化施工方法，主要是在地中推進盾構機械，利用盾構外殼和管片對四周圍巖的支撐避免往隧道內的坍塌發生，并使用切削裝置在開挖面前方開挖土體，使用出土機械將挖土運出洞外，在后部利用千斤頂加壓進行頂進，同時將預制的混凝土管片拼裝，使隧道結構形成的一種機械化施工方法。

一、盾構法在應用中存在的問題

目前，盾構法已經在城市地鐵、公路。鐵路等諸多施工領域得到了廣泛應用，其快速安全、對地面建筑物影響小等諸多優點使得其施工質量得到有效保障。然而，我們也不難發現，作為一項新興的施工技術，在其應用中仍然存在很多的不足，主要體現在施工中盾構選型的不合理、盾構法施工勞務外包、管片設計不合理以及安裝與設計人員分離、專業的人才隊伍不完善、管理經驗不足等。

1、對盾構選型認識不足

通常在隧道施工中盾構法的采用具有較強的針對性，盾構機本身需要適應工程的施工條件，在施工中對盾構機的合理選型直接影響著掘進施工的成效。盾構機主要在城市地鐵建設中應用，而因為不同的城市有著不同的地鐵隧道直徑，這就造成不能使用同類的盾構機進行施工。另外，部分施工企業對盾構法及其選型的認識存在不足，對于盾構機的選擇并不能很好的適應施工條件，其經濟性較差。除了這些，盾構機刀盤的驅動功率、扭矩等的儲備不足，葉片的耐磨性較差等，都會造成在一些特殊地層中的掘進較為困難，在施工中增加風險。

2、盾構法施工勞務外包存在弊端

目前，施工的大部分企業都采用的是勞務外包模式，這種模式有著一定的弊端：

（1）在施工中，工作意見不統一、做法不一致的現象極易出現，使包工隊與盾構機操作人員之間極易產生矛盾，造成所有的施工人員間的相互配合不能積極有效的進行，不能形成有效統一的整體，對整個工程的正常施工和施工進度產生影響。

（2）因為勞務外包是總價包干，包工隊為了使成本節約，通常減少施工人人員，使得施工人員的數量出現不足，特別是在拼裝管片人員不足時，不但會增加勞動強度，還會造成一些質量問題，比如錯縫、錯臺等，對隧道質量和施工效率產生影響。

3、管片的設計施工不合理

（1）管片的設計不合理

盾構法施工對多個環節有所涉及。對施工實際情況的考慮不充分，會造成不合理的管片設計。另外，由于每個人的地質知識和施工經驗存在差異性，有時候對地質很可能會出現誤判，造成盾構機卡在施工隧道內，在處理時就需要花費大量的時間和人力、物力，造成了極大的浪費。

（2）拼裝人員和操作人員信息交流不通暢

在目前的工程施工中，采用盾構法時，往往存在著管片拼裝人員與操作人員缺少溝通，相互之間沒有流暢的信息交流。在二者之間存在矛盾或施工是在夜間時，極易出現施工疲勞，在盾構機操作人員施工時，拼裝人員會進行短暫的休息；而拼裝人員進行管片拼裝時，操作人員也會利用這段時間進行休息，甚至會出現一個工班都沒有交流信息，使工程施工質量難以得到有效保證。

4、人才隊伍不完善

在當前的盾構法施工中，往往存在這樣的問題：不能及時排除盾構機的故障；對盾構機的維護保養不能使盾構法施工需要得到滿足；不能嚴格執行掘進命令；對于突發事件處理不當或是經驗不足等等。這些問題都源于盾構法施工隊伍的不完善。隨著盾構法施工的普遍應用，其中專業人才不足、技術力量較為薄弱、操作人員的水平良莠不齊、維修力量不符合要求等都是在施工中存在的突出問題。

5、施工管理經驗不足

盾構法施工是一種流水線式的工廠化作業，由多個環節構成，對其要有嚴格的施工管理。然而在部分的施工企業中，對于盾構法的管理相對較為薄弱，這除了是由于盾構法施工項目較多，專業的管理人員存在不足之外，盾構法施工管理的經驗相對不足，管理力量較為薄弱。在施工中決策的不及時或失誤很可能使工程出現事故隱患。

除了上述這些問題之外，在盾構法的應用施工中，盾構設備的利用率較低、施工工期的延誤、施工額外成本較多、施工區間分散等都是普遍存在的問題。

二、解決措施

1、對盾構法選型要有正確認識

第一，要根據施工對象對盾構機選型準確選擇。在施工中，水文地質、地貌特征、建筑物等特征都有著極大的差異性，所以在盾構法施工中，要對盾構機使用地域的地質特征和工程特點進行認真分析，做到盾構機的準確選型，使其使用可以和工程實際相互配合。

第二，盾構機的刀盤功率、扭矩及耐磨性等要有一定的儲備系數，螺旋輸送器的耐磨性要高，使一些特殊地段的施工要求得到滿足。

第三，在盾構機的使用設計中，不但要對某一標段的地質狀況適應，還要對大部分的地層適應，使使用周期內的不同標段的穩定配置和改造要求得到保證。

第四，對盾構機使用過程中出現的一些顯著問題進行深入了解分析，對設計方案進行優化改進。

2、制定符合盾構法施工實際的要求標準

盾構法施工的直徑標準不統一，對盾構法施工的標準化有著很大的制約。因此，相關的部門需要對盾構法施工隧道直徑制定規范的要求標準，對地鐵隧道施工市場進行統籌規劃。

3、對已積累的施工經驗進行借鑒

盾構法施工的大規模應用，需要在施工中，對城市已有單位的盾構施工經驗虛心請教并仔細借鑒。另外，根據對地質條件和相關施工規范的了解、分析，對盾構法的施工方案和應急預案進行詳細制定，對施工中的各項參數進行制定，對盾構機掘進的模式進行確定，按照施工方案和參數嚴格施工。但要注意的是對總結的經驗不能生搬硬套。

4、對人才激勵機制進行完善

要使隧道質量得到保證，就要使盾構法的施工人員隊伍穩定，對于人才的選用要非常重視。首先，通過以薪酬為主的激勵管理體制，對操作人員在施工中的成績予與肯定，提高他們的工資效益，激發施工人員的工作熱情，保持人員隊伍的長期穩定；此外，在工程管理中，要做好和施工人員的溝通，對他們的意見建議多多聽取、關注，為他們提高一定的培訓，使他們積極的展示自己，為其發展提供良好的平臺，使其產生成就感，增強工程項目中員工的向心力和凝聚力。

總結：

作為一項復雜的綜合性施工技術，通過這些年來的不斷發展，盾構法施工己經形成了一套較為成熟的施工技術，開始廣泛應用于地鐵工程建設。這就對其施工有了更高的要求，在其大規模應用中，不可避免的產生各種各樣的問題，這就需要施工人員不斷的學習、實踐，進一步對相關的施工技術以及施工質量監測重點進行熟悉掌握，有效保證盾構法的施工質量、施工安全，使其大規模應用得到進一步發展。

參考文獻

[1]王嵐,李剛.盾構法施工引起地表沉降原因分析[J].河南建材, 2011,(03)

[2]任懷志.盾構法施工過程中的常見問題及防治措施[J].中小企業管理與科技(上旬刊), 2009,(08)

篇（8）

㈠引言

近年來，為適應城市發展需要和滿足城市居民日益增長的出行需求，上海市地鐵建設不斷加快了建設步伐。根據上海地區軟土地質的特點，地鐵區間隧道建設一般都采用盾構法施工，盾構法施工是以盾構機為隧道掘進設備，以盾構機的盾殼作支護，用前端刀盤切削土體，由千斤頂頂推盾構機前進，以開挖面上拼裝預制好的管片作襯砌，從而形成隧道的施工方法。盾構機的類型有多種，目前在上海地鐵區間隧道建設中以土壓平衡式盾構應用最為廣泛。土壓平衡盾構工藝原理是利用安裝在盾構最前面的全斷面切削刀盤，將正面土體切削下來的土進入刀盤后面的密封艙內，井使艙內具有適當壓力與開挖面水土壓力平衡，以減少盾構推進對地層土體的擾動，從而控制地表沉降或隆起，在出土時由安裝在密封艙下部的螺旋運輸機向排土口連續的將土渣排出。由于地鐵盾構法隧道施工技術難度大、施工風險高、質量要求高、不可預測因素多。因此，監理人員應熟悉和掌握盾構法隧道施工監理監控重點及相應對策，在監理工作中才能真正做到有效地對施工質量進行監控，從而為業主提供優質的監理服務。 本人有幸參加了地鐵二號線西延伸工程的施工監理工作，在區間隧道掘進施工監理過程中，通過不斷摸索與總結，也積累了一些菲薄的工作經驗， 以下就以土壓平衡式盾構為例，對隧道掘進施工中監理應監控的重點及采取的對策，談幾點體會，以為拋磚引玉。

㈡正文

1.盾構始發（出洞）階段

盾構始發（出洞）階段是控制盾構掘進施工的首要環節。在盾構始發（出洞）前、后各項準備工作中監理需監督承包單位做好充分的技術、人員、材料、設備準備，并對盾構是否具備出洞條件予以審查，確保盾構在安全可靠的前提下能順利出洞。

1.1盾構出洞土體加固

為了確保盾構出洞施工的安全和更好地保護附近的地下管線和建（構）筑物，盾構出洞前需對出洞區域洞口土體進行加固。土體加固的方法較多（如水泥攪拌樁加固、旋噴樁加固等），但無論采用何種加固方法，對土體加固的效果檢驗始終應作為監理重點控制的內容。在確保加固效果滿足設計要求前提下，才能同意盾構出洞，否則應督促承包方及時采取補救措施。針對土體加固監理人員應重點關注以下三方面：

⑴加固土體與地墻間隙封閉

由于加固土體與地墻之間存在間隙，監理在審查土體加固專項方案時應審查承包方是否在方案中有相應的措施，一般可采用注漿、旋噴等方法封閉該間隙，并監督承包方予以落實。

⑵加固土體的強度

加固土體的強度是否滿足設計要求是衡量加固效果的首要指標，可通過對進出洞加固范圍內不同深度土體采用鉆芯取樣檢測的方式加以驗證，監理人員應對承包方鉆芯取樣過程進行見證，確保取樣工作的真實性。

⑶加固土體的均勻性

檢驗加固土體的均勻性目前尚無相應的工具、手段，可通過打探孔方式進行觀察。監理人員應監督承包方在洞口割除圍護結構背土面鋼筋及鑿除砼后，合理布置探孔（選擇有代表性部位、數量一般不少于5個），現場觀察探孔有無滲漏或流砂等異常情況，作為判斷土體加固效果的輔助手段。

1.2盾構始發基座設置

盾構始發前需將盾構機準確的擱置在符合設計軸線的始發基座上，待所有準備工作就緒后，沿設計軸線向地層內掘進施工。因此，盾構出洞前盾構始發基座定位的準確與否，直接影響到盾構機始發姿態好壞。監理在檢查盾構始發基座時，應重點復核以下內容：

⑴洞門位置及尺寸

在基座設置前，監理人員應采用測量工具對洞口實際的凈尺寸、直徑、洞門中心的平面位置及高程進行復核。

⑵盾構始發基座位置

盾構始發基座的設置依據不僅包括洞門中心的位置、還包括設計坡度與平面方向。在始發基座設置完畢，為確保盾構機能以最佳的姿態出洞。監理人員應復核基座頂部導向軌的位置（平面位置及高程），確保盾構擱置位置和方向滿足設計軸線的要求。

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Abstract : Common problems in shield tunneI construction are summarized and analyzed in this paper.and the corresponding preventive measures are proposed, which can provide some reference to the construction of the shield tunnel.

Key words : shield tunnel; EPB shield; common problems; preventive measures

引言

盾構法施工技術因其先進的施工工藝和不斷完善的施工技術，使得其在城市地下空間的開發中得到廣泛應用[1,2]，如城市地鐵、公路隧道、跨海隧道的建設及城市市政管道的改造等。然而由于盾構法施工在我國應用時間不長，各種事故頻繁發生在盾構隧道施工過程中（圖1），嚴重地影響工程質量以及工程進度[3,4]。本文針對土壓平衡盾構施工中的常見事故進行了總結分析，并給出相應的解決措施，為解決土壓平衡盾構施工中的技術難題提供了參考與借鑒。

1盾構施工特點

盾構法是采用盾構在地表以下開挖隧道的施工方法，盾構是一個既可以支承地層壓力又可以在地層中推進和裝配襯砌的鋼筒狀結構[4]。它借助于支撐在已經完成的襯砌管片上的千斤頂的推力不斷向前頂進。在盾殼的支護下，刀盤可以安全地開挖地層，尾部可以裝配管片，迅速形成隧道的永久性襯砌，并將襯砌與地層之間的建筑空隙用水泥砂漿填充，以防止周圍地層后期變形和圍巖壓力的增長。盾構法施工可以在較大范圍的工程地質和水文地質條件下使用，機械化程度高、施工快速、安全、無噪音，在我國城市地鐵建設的高速發展中得到了廣泛應用。然而由于盾構技術復雜，施工工序多，使得盾構在施工使用過程中也暴露出不少的問題[5,6]。

盾構法隧道上方一定范圍內的地表沉降很難控制，特別在飽和含水松軟的土層中，要采取多項措施才能把沉降限制在很小的范圍內；

遇到堅硬地層、鋼筋混凝土樁、孤石等障礙物時，通過困難；

遇到流砂地層，施工困難；

若隧道覆土太淺，則盾構法施工困難大，安全性降低；

盾構在掘進過程中其軸線較難控制，特別是在小曲率半徑隧道時，施工尤為困難。

2盾構施工中常見問題及對策

2.1盾構機叩頭

盾構始發后，在盾構機抵達掌子面及脫離加固區時容易出現盾構機“叩頭”的現象[7,8]，根據地質條件不同有些可能出現超限的情況。為防止盾構機叩頭可采取以下預防措施：

盾構基座安裝時應使盾構就位后的高程比隧道設計軸線高程高約20mm，以利于調整盾構初始掘進的姿態；

合理選擇盾構的千斤頂編組，控制好盾構機液壓千斤頂上下推力之差。

2.2泥餅問題

在穿越粘性土層時，盾構機刀盤一般是在高溫、高壓中進行掘進的，在這種環境中，粘性土易壓實固結產生泥餅，特別是在刀盤的中心部位。當產生泥餅時，掘進速度急劇下降，刀盤扭矩也會上升，大大降低開挖效率，甚至無法掘進。施工中主要采取下列預防措施防止泥餅的產生：

加強盾構掘進時的地質預測和泥土管理，特別是在黏性土中掘進時，應密切注意開挖面的地質情況和刀盤的工作狀態；

增加刀盤前部中心部位泡沫注入量并選擇較大的泡沫注入比例，改善土體的和易性,減小渣土的黏附性，降低泥餅產生的幾率，必要時螺旋輸送機內也加入泡沫，以增加碴土的流動性，利于碴土的排出；

在到達黏性土地層之前把刀盤上的部分滾刀換成刮刀，增大刀盤的開口率；

在刀盤背面和土倉壓力隔板上設攪拌棒，以加強攪拌強度和范圍；

一旦產生泥餅，可空轉刀盤使泥餅在離心力的作用下脫落，必要時也可在確保開挖面穩定的前提下進行人工進倉清除。

2.3管片上浮問題

盾構機的切削刀盤直徑與隧道襯砌管片外徑的差值，以及盾構機在掘進過程中的蛇形運動產生的超挖，使得管片與地層間存在一個環形建筑間隙[5]，如不及時充填此空間，脫出盾尾的管片便處于無約束的狀態，就會給管片產生位移提供可能的條件，這是造成盾構隧道襯砌管片產生位移的一個外部條件。如果此間隙不能及時被同步注漿填充，或者是由于注漿工藝和注漿漿液質量使得漿液的初凝時較長，漿液在很長一段時間內是未達初凝的流體，管片脫離盾尾之后受到周圍地下水、注漿漿液、泥漿等包裹的作用，使管片受到上浮力，如果管片所受的上浮力大于其自身重力就會產生上浮，這是上浮的內在原因。當發現管片有上浮現象時，可采取下列措施控制管片的上浮：

在漿液性能的選擇上應該保證漿液的充填性、初凝時間與早期強度的有機結合，使盾構隧道管片與圍巖共同作用形成穩定的整體構筑物；

根據工程地質、水文、隧道埋深等情況的變化動態地調整漿液配比，以控制地表的沉降和保證管片的穩定。

2.4地表沉降問題

盾構法修建隧道引起地層位移的主要原因是施工過程中的地層損失，地層原始應力狀態的改變、土體的固結及土體的蠕變效應，襯砌結構的變形等，當土倉內壓力不足以與外界水土壓力平衡時，盾構刀盤面前方土層易坍塌，從而引起地表沉降。管片脫出盾尾后，管片與地層間存在一個環形建筑空間，在軟巖地層中如果不及時進行同步注漿填充，拱頂圍巖極有可能產生變形引起地表過量沉降。可采取下列措施防止地表沉降。

制定監控量測方案，加強對周圍道路、管線和臨近建筑物的監測，并及時反饋信息，據此調整和優化施工技術參數，做到信息化施工；

維持土倉內壓力平衡，根據地質情況和隧道埋深對土倉壓力進行動態調整；

在盾構機掘進過程中保證注漿量和注漿壓力，實際注漿量應達到理論空隙量的150％～200％，必要時要進行二次注漿。

2.5開挖面失穩

可能造成開挖面失穩的風險因素是開挖中前方遭遇流沙或發生管涌，盾構機將發生磕頭或突沉；開挖中前方地層出現空洞，導致盾構機軸線偏移、沉陷以及隧道塌方冒頂；盾構機推進過程中，出現超淺覆土，則會導致冒頂；盾構推進中突然遇到涌水，導致盾構機正面發生大面積塌方等。可采取以下措施預防開挖面的失穩：

控制推進速度，維持排土量和開挖量的平衡；

控制好壓力艙的應有壓力，防止開挖面失穩；

使開挖下來的土砂具有塑性流動性，并使土砂確實充滿壓力艙內，同時還應使開挖下來的土砂具有止水性；

超淺覆土段，一旦出現冒頂、冒漿隨時開啟氣壓平衡系統。

2.6盾構掘進軸線偏差問題

盾構掘進過程中，會因為盾構超挖或欠挖，造成盾構在土體內的姿態不好，以及由于盾構測量誤差、盾構糾偏不及時，或糾偏不到位導致盾構推進軸線過量偏離隧道設計軸線，影響成環管片的軸線。可采取以下措施進行控制：

正確的設定平衡壓力，使盾構的出土量與理論值接近，減少超挖與欠挖現象，控制好盾構的姿態；

盾構施工過程中經常校正、復測及復核測量基站；

發現盾構姿態出現偏差時應及時糾偏，使盾構正確地沿著隧道設計軸線前進；

盾構處于不均勻地層時，適當控制推進速度，當盾構在極其軟弱的地層施工時，應掌握推進速度與進土量的關系，控制正面土體的流失；

調整盾構的千斤頂編組或調整各區域油壓及時糾正盾構軸線，盾構的軸線受到管片位置的阻礙不能進行糾偏時，采用楔子環管片調整環面與隧道設計軸線的垂直度。

3結語

盾構隧道建設投資額多、規模大、涉及因素眾多、施工工序復雜、涉及面廣、工程范圍廣，其施工安全和施工風險更具有挑戰性，管理的難度比一般工程更大。作為地鐵建設者有責任有義務在各個環節重視安全工作，提前做好認真細致的評估和預測，提出切實可行的預防措施，在施工過程中對每個環節做好過程控制，不放過任何細節（尤其是事故征兆），依靠科學規范管理不斷提高地鐵建設安全水平，減少盾構推進過程中的事故率，確保盾構隧道的順利推進。

參考文獻

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篇（10）

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.177

1 引言

近年來，我國在開展大規模的地鐵工程的建設中，盾構法的施工技術因為有著綠色環保、安全可靠的特點，在地下工程中得到了突飛猛進的發展。國內外學者通過采用室內模擬試驗、監測數據分析、工程應用研究及理論研究相結合等方法對土壓平衡盾構機在全斷面砂層中掘進的基本理論和關鍵技術進行深入研究，進一步提高了盾構法在施工過程中的適應性。

隨著盾構法施工技術的不斷發展，土壓盾構機對地層的適應性也有了很大的提高，主要適用于軟巖、含水的軟土、硬巖和復合地層的地下工程盾構掘進施工。

2 土壓盾構法

（1）土壓盾構與泥水盾構。通過泥水平衡盾構土和壓平衡盾構的對比： 技術方面，兩種機型都可以適應這種地層； 從開挖面的穩定控制來看，泥水盾構比土壓盾構具有更好的適應性，但如果使用正確的輔助方法和施工管理，土壓盾構也可以適應；施工場地方面，泥水盾構在運輸、廢棄泥水處理、場地占用上有著很大的難度，而土壓盾構不存在這方面的問題。

（2）土壓盾構的施工原理。它的原理是在普通盾構機的基礎上，將一個密閉的擋板放在盾構機中部，把需要開挖的土體與盾構開挖面隔離開來，形成一個封閉的艙體，此艙體叫土壓力艙，它是用來切削刀盤的地方。還要在密封的擋板處放一個螺旋出土器裝置，在千斤頂提供推力的情況下，當盾構機向前推進的時候，刀盤切削渣土并充滿土壓力艙，這時盾構開挖面上的水壓力和土壓力的總和與土艙內的土壓力保持平衡。圖1為土壓盾構機原理圖。

3 帶壓換刀技術

（1）簡要概述。在掘進的過程中盾構機主要有三種刀具磨損的更換方式：第一種是在常壓條件下地層經過加固或排水后直接敞開式換刀。第二種是在常壓條件下直接敞開式換刀。第三種則是通過壓入空氣來穩定掌子面，在非常壓的條件下更換刀具。

（2）夠壞都際醯腦理。帶壓換刀技術的工作原理：對刀盤前方的開挖面土層改良進行加固處理，并保證土倉和刀盤前方的周圍地層滿足氣密性要求，然后利用空氣壓縮機對空氣進行加壓，最后注入土倉，慢慢置換掉土倉內的土體，用氣壓替代土壓，在土倉內建立合理的氣壓來平衡刀盤前方的土、水壓力，達到防止地下水滲入和穩定開挖面的目的，在一定的氣壓條件下，施工人員需要安全的進入到土倉內進行刀具更換和檢查、維修保養等作業。

（3）夠壞兜撓攀啤4壓換刀技術具有加固地層和降低地下水位的優點，這是常壓換刀作業方法無法代替的，它的優勢有：1）洞內進行加固，對周圍環境影響小且不占用地面積；2）加固的效果比較好，地表的變形小；3）成本費用相對較低；4）可以頻繁的實施換刀技術。

（4）帶壓換刀技術在施工中的困難。帶壓換刀與常壓換刀相比，其困難有以下幾點：1）換刀壓力值的確定與計算比較麻煩；2）膨潤土的配合比極其制備方法；3）換刀前后對掘進參數的設置以及施工技術控制；4）保壓和加減壓技術；5）工作人員的健康和安全保證；6）對地表沉降的控制

（5）帶壓換刀技術的工藝流程。帶壓換刀技術的施工工藝流程可總結如下：

刀具檢查更換地點預測確定帶壓換刀方案盾構離換刀點最后五環周邊加入膨潤土漿盾構離換刀點最后一環時開挖面注入膨潤土漿停止掘進刀盤繼續轉動5min使開挖面形成泥膜刀盤停止轉動，螺旋輸送機開始出土并同時給土倉加壓對土倉氣壓觀察半個小時人員進入人閘逐步加壓至與土倉壓力平衡（氣壓穩定） 進入土倉進行換刀作業換刀作業人員完成一個作業班次降壓出艙完成換刀作業土倉重新建立土壓平衡恢復掘進

4 帶壓換刀技術的應用

國內的大部分地鐵建設單位和盾構施工單位都在積極的探索和研究帶壓換刀技術在不同地層條件下的應用，已經取得了一定的成果。（1）2005年6月廣州地鐵四號線在小谷圍到新造區間左線江底土壓盾構施工中應用了帶壓換刀技術；（2）廣州地鐵四號線的大學城專線區間采用了土壓盾構施工，過江時由于刀具的磨損十分嚴重，先進行加固，后進行了帶壓換刀；（3）2006年12月宜昌長江穿越隧道工程開工時使用了德國的海瑞克泥水加壓盾構機進行作業，帶壓進倉修復了磨損的刀盤并更換了刀盤主軸承；（4）2003年底，廣州地鐵三號線在天河客運站到華師站的區間，采用帶壓換刀技術破除了卡住刀盤的孤石；（5）在武漢長江隧道施工中中鐵隧道集團采用土壓盾構法，第一次自主實現了高水壓帶壓換刀技術；（6）中鐵隧道集團下的TBM公司根據廣州地鐵的土壓盾構的施工經驗，形成了“盾構帶壓進倉作業工法”。

5 結語

實踐表明，在全斷面砂層實現帶壓檢查以及更換刀具等操作是一種可行的方法。帶壓換刀技術不僅避免了由于地表加固而造成的地面交通擁堵問題，還保證了既有建筑物和管線的安全以及隧道上方道路的暢通，同時也樹立了城市的良好形象。而且，進倉人員的身體狀況并沒有不良的反應，換刀的效率很高。所以帶壓換刀技術是一種有效、經濟、安全的換刀技術。

參考文獻：