時間：2022-08-01 19:03:00
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇盾構施工總結，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】盾構技術 現狀 優點 看法
中圖分類號：U455.43 文獻標識碼： A
引言
現代經濟的迅速發展加大了我國對隧道工程的需求，隧道施工常用的方法是明挖法、淺埋暗挖法和盾構法，其中盾構法由于施工方便、施工速度快、環境污染小且安全性高從而得到迅速的發展，目前盾構技術已成為地鐵、通信、電力、水道等城市隧道的主要施工方法。本文對盾構技術的現狀及優點進行了總結，并闡述了對我國盾構技術的一些看法。
1.盾構技術的現狀
盾構技術起步于1818年，由英國工程師布魯諾爾提出并取得了專利。1869年Great提出采用新開發的圓形盾構，扇形鑄鐵管片，使得建造跨過泰晤士河的第二隧道圓滿完工，隨后他又在南倫敦隧道施工中成功運用了盾構和氣壓結合的技術，為現代盾構技術奠定了基礎。
19世紀末到20世紀中葉盾構技術相繼傳入美國、法國、德國、日本、前蘇聯和我國，并得到了發展，建造了各種不同用途的隧道，其中包括美國巴爾的摩，法國巴黎，德國柏林，前蘇聯莫斯科、列里格勒，日本東京等，使得盾構技術在世界各國開始推廣普及。
20世紀60年代中期至80年代，盾構技術繼續發展，并完善了圓形斷面的盾構技術，包括壓氣盾構、擠壓盾構、土壓盾構、泥土加壓盾構、泥水盾構等。
20世紀90年代是盾構技術發展的黃金時期，在該時期盾構技術得到了改進和提升，比如泥土成分配比，出泥、出土的速度參數的優化等，施工斷面從常規的單圓形向雙圓形、三圓形、矩形、馬蹄形及復合斷面發展，施工技術向高速施工、長距離施工、急曲線施工、地中對接技術等轉化，使得盾構技術逐漸成熟，加速了盾構技術的自動化進程。
2.盾構技術的優點
傳統的明挖法由于經常受到地形地貌的限制，導致應用領域不寬，并且由于明挖法施工速度慢，施工工期長，導致交通長時間阻塞，不僅給居民出行帶來困難，也加大了工程的負擔，并且給其他商業行業造成了一定的經濟損失；另外，由于明挖法對施工人員需求較大且易造成周圍地層的沉降，不僅給周圍構造物的安全造成威脅，而且也給施工人員本身造成威脅；最后由于施工過程噪聲大，污染大，嚴重影響了人們的正常生活。
盾構技術的蓬勃發展解決了明挖法中存在的諸多缺陷，其優點包括：(1)施工不再受地形地貌等地表環境的影響，使得盾構技術應用更為廣泛；(2)施工占用地表面積較少，使得地面通行受到的影響較小，對人們正常的出行影響較?。?3)適用于大深度、大口徑施工，使得施工成本得以降低；(4)施工速度較快，施工工期較短；(5)操作簡單，施工過程所需人員較少；(6)噪聲、震動污染較小，對周圍居民正常生活影響較??；(7)盾構法修建的隧道抗震性能較明挖法好。
由此可見盾構技術使得隧道施工向著機械化、省力化、大深度、長距離方向發展，并且對城市隧道的施工帶來了極大的便利，使得盾構技術在所有隧道施工技術中一直處于穩固的統治地位。
3.對我國盾構技術的看法
我國盾構技術起步較晚，直到現在我國盾構技術在發展過程中依然存在著諸多的缺點。例如地中盾構對接技術尚不成熟；進、出洞技術尚有難題未攻克；豎井隧道一體化施工技術還處于一片空白；盾構技術在特殊地域所能應用較少等等。
鑒于我國盾構技術的以上缺點，我國應本著隧道安全性、耐久性、經濟性、清潔性、適用性、美觀性的原則，改造原有的技術并引進新技術，完善我國盾構技術，攻克盾構技術種類不多的缺點，使我國盾構技術向著機械化、省力化、標準化、規范化、信息化方向邁進。
由于目前土壓、泥水盾構技術已在我國鋪開形勢，因此當務之急是健全每個施工環節的管理系統，其中包括：(1)做好對工作面穩定性及盾構機本身性能的檢查工作，防止因隧道坍塌、盾構機異常等造成的不必要損失，并定期對刀具的磨損情況進行檢查；(2)做好洞內外的測量工程，并引起先進的測量技術，制定合理的規范和修正方法；(3)盾構機運作期間應對盾構數據進行采集分析，并對各種參數進行調整，使得盾構機運轉更加合理化；(4)固定周期對盾構機的刀具、液壓裝置等進行檢修；(5)做好注漿質量和注入操作的管理；(6)采用合理的管片拼接技術，并研究新型管片以改善管片性能，如纖維混凝土管片；(7)加強對盾構隧道運營期的加固處理和防滲工作。
4.結語
盾構技術是現代隧道施工技術中的關鍵技術，本文總結了盾構技術發展的現狀及盾構技術較傳統明挖法的優勢，并據此提出了對我國盾構技術發展過程中的一些看法。我國盾構技術在關鍵技術上已經取得了突破的進展，并且也實現了盾構機的中國制造，但在隧道施工工程中還是存在著諸多缺陷，在隧道施工中，施工單位不僅要做好隧道基礎施工與關鍵施工技術，同時還要做好隧道施工管理與質量監控，確保隧道工程具有較高施工質量水平， 提高隧道的耐用性、安全性和舒適性，加快建立健全的管理系統。
【參考文獻】
[1]劉宣宇.盾構技術的發展與展望[J].施工技術，2013，1.
關鍵詞：盾構 始發 穿越建筑物 安全控制
中圖分類號：U416 文獻標識碼：A
1.概述
當前，我國的軌道交通建設如雨后春筍般的發展，地鐵建設及運營情況反映了一個城市的現代化程度。地鐵，作為一種綠色的交通方式，能夠減少能耗和城市污染，改善城市環境；作為一種準點、安全的交通方式，能夠緩解城市交通擁堵，更好的為居民出行提供便捷的服務。然而，地鐵的建設卻有比其他基礎設施建設更為復雜的施工環境，地鐵隧道采用盾構法施工雖已日趨成熟，但如何保證安全、優質的完成地鐵的施工任務是地鐵建設者面臨的普遍問題。
2.工程概況
合肥市軌道交通1號線葛大店站～望湖城站區間右線起訖里程K12+683.9～K14+113.611。區間隧道采用盾構法施工，其中4#盾構機計劃從望湖城站小里程右線始發，一直推進至太湖路站。本次盾構始發在望湖城站東端右線端頭井進行，由于距始發洞門12.8m即為B01商業建筑，該建筑為地上三層混凝土框架結構，基礎形式為柱下獨立基礎，最大基礎埋深為地下1.7m，隧頂距基底約8.581m。盾構在始發階段即穿越建筑物在國內盾構施工中較為罕見，如何采取有效的措施來保證盾構始發階段建筑物安全及盾構始發質量是本次始發的關鍵所在。
圖1望湖城站始發段與B01商業建筑平面示意圖 圖2 隧道與B01商業建筑基礎埋深示意圖
3.施工重難點分析及控制措施
3.1端頭井加固
望湖城站右線端頭井原設計采用高壓旋噴樁（二重管）加固，由于端頭井距離建筑物僅1.7m，根據望湖城站線端頭井加固施工時地表監測情況，加固范圍內地表最大隆起量達到了50cm。因此，高壓旋噴樁不適用于端頭井近建筑物的土體加固。根據專家建議及現場實際情況決定該端頭井加固方式變更為鉆孔咬合排樁加固，成孔直徑為800mm，相鄰樁相互咬合150mm。整個樁體采用粉煤灰混合砂漿灌注，土體加固范圍為隧道上下、左右各3.0m，加固區的長度為2.5m（4排），鉆孔樁設計樁長19m，共計64根。加固區強度為：0.5～0.8MPa。
圖3 端頭井加固平面示意圖
為減小近端頭井處的地表沉降，盾構機始發前在近端頭井土體預埋袖閥管，袖閥管的孔底距離隧道為200mm，袖閥管的管底部距離隧道的距離為1m，為保證盾構在同步注漿能正常保壓，底部套殼料的強度適當提高。具體的布設位置如下圖所示：
圖3 端頭井預留袖閥管平面、立面示意
盾構開挖直徑6280mm，盾體外徑為6260mm，在負環管片拼裝階段，無法立即進行同步注漿時，根據地表監測情況，利用預埋的袖閥管進行注漿來替代同步注漿以填充盾體與土體間的間隙。
3.2建筑物加固
按照原區間加固施工方案，在B01建筑東南角位置預留了袖閥管，為了保證右線在穿越該建筑物時有效的控制建筑物沉降，對該建筑物采取以下措施：
①對原有在B01建筑東南角位置預留的袖閥管進行注漿，同時對建筑物沉降量進行跟蹤監測，總結出注漿壓力及注漿量等參數。
②在B01建筑物右線穿越區域對稱布設袖閥管，并根據上述的注漿參數提前進行注漿，以確保右線穿越建筑物時控制建筑物的沉降。
③在對B01建筑物進行注漿時安排專人對建筑物進行24小時巡視，監測人員加大對建筑物及地表點的監測頻率，及時反饋相關監測數據，以便掌握相關數據。及時通知現場操作人員調整注漿壓力及注漿量，確保建筑物的安全。
3.3盾構掘進
為了控制始發階段B01商業建筑的沉降，保證建筑物的安全，盾構的推進過程中采取如下措施：
①盡快的讓盾構建立土壓平衡，保證掌子面的穩定，控制地表及建筑物的沉降，確保建筑物的安全；
②在+1環管片脫出盾尾后就立即進行注漿，以減小建筑間隙引起的地表沉降；
③為了保證管片的同步注漿在較短時間內凝固并封閉，始發階段的同步注漿的漿液采用單液漿進行壓注，并對漿液配合比進行了優化，同時及時跟進二次注漿。
④對洞門封閉的簾布翻板進行補強加固，確保在同步注漿時不被漿液沖破。
⑤為了防止漿液對盾尾刷造成污染，在注漿時加大盾構油脂的注入量以保護盾尾刷。
⑥為了保證反力架滿足推力要求，采取反力架與始發架牢固固定，形成剛體。
⑦始發前復核引軌標高，并在掘進過程中嚴格控制盾構機姿態，防止磕頭現象發生。
⑧加強地面監測及建筑物監測頻率，在始發段+1-+10環每環拱頂上方加密三個地表監測點，及時監測并掌握建筑物及地表的沉降。
4.穿越B01建筑時分階段控制
4.1穿越模擬階段
①穿越前，有針對性的對作業班組進行交底，讓每個作業人員了解B01建筑物所處里程、地面位置、結構類型等相關情況及控制重點，明確盾構穿越時的各項施工參數。
②盾構掘進至建筑物時，需對刀盤、盾尾密封、螺旋輸送機、鉸接、密封油脂系統、注漿系統等進行一次全面的檢查、維修。
③及時對盾構機的掘進姿態進行糾偏調整，控制在±20mm以內。
④穿越前12.8m的地段作為過渡模擬段，完全模擬在建筑物地面下推進時的盾構操作要求進行推進，加強土體變形觀測，檢驗預定情況的施工掘進參數引起的地層變形程度是否能夠達到預期的目標。
⑤按照設計要求，對穿越段建筑物進行施工監測，增加監測頻率（2次/d）。
⑥通過連續監測，確定盾構通過地段地表穩定后變化量（與初始值比較）最小時的最優盾構掘進參數。
⑦根據前期施工總結，掌握每車渣土裝滿時所對應的千斤頂行程，過程中嚴格控制隧道超、欠挖，使實際出土量控制在理論值的98%-100%。
⑧嚴格控制同步注漿配合比，確保漿液質量。根據前期施工總結，確定合理的注漿量及注漿壓力，嚴格控制注漿質量。
⑨采取合理措施防止盾尾漏漿現象：
a、加大盾尾油脂的注入量
b、合理控制盾尾間隙
c、漏漿情況比較嚴重時，可在管片外弧面加貼海綿條
⑩根據地面沉降情況，及時進行二次補漿。
4.2穿越階段
①穿越段嚴格采用模擬段施工參數進行施工，項目部安排專職人員對施工參數進行嚴格監控，對施工過程進行記錄。
② 成立穿越段領導小組，對施工過程中出現的異常情況進行分析處理，確保施工安全。
③ 根據設計要求，進行施工監測，及時反饋監測數據以指導施工。
④ 根據監測數據分析，對沉降量過大處進行二次補漿，當該處監測數據持續變大時，按照設計圖紙對建筑物進行袖閥管注漿加固處理。
4.3穿越后30m階段
盾構順利穿越B01建筑物后，對建筑物段繼續進行監測，根據監測數據分析，對沉降量過大處進行二次補漿，當該處監測數據持續變大時，立即采取預留袖閥管注漿的措施對建筑物進行加固處理。
5.掘進參數及監測數據
5.1監測點平面布置圖
圖5 監測點平面布置圖
5.2盾構施工記錄表見下表1、表2。
6.結論
合肥市軌道交通1號線望湖城車站右線始發，順利完成了建筑物的穿越。主要注意以下幾個方面：首先，通過采用有效的端頭井加固方式、推進過程中根據監測結果不斷的優化推進參數并采用袖閥管跟蹤補償等措施。其次，通過監控量測作為工程施工的“眼睛”，在穿越的過程中，對相關技術及監測等數據要詳細記錄，認真分析，掌握寶貴的第一手施工資料，有效的控制了盾構始發既穿越B01建筑的沉降。綜上，通過各種措施，地鐵盾構始發即穿越建筑物的順利完成，為以后類似工況下盾構機始發提供了寶貴的經驗，具有重要的參考意義及指導價值。
主要參考文獻
參考文獻
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[7]合肥市軌道交通1號線土建5標項目經理部盾構穿越建筑物施工技術總結
本文作者：王剛，（1981- ）工程師，從事建筑工程工作10年，寫作于2014年4月中國安徽合肥。
關鍵詞：盾構機，地質特點，施工技術
中圖分類號：TU74文獻標識碼： A
深圳水文、地質和地形地貌的特殊性,決定了深圳市地鐵盾構施工有其特點和難度。根據深圳地鐵盾構施工的經驗,并結合以往的施工經驗,對深圳地鐵盾構施工提出一些認識和想法,與大家共同探討。
1、深圳盾構施工的特點
在深圳做地鐵盾構施工的單位都有一個共同的認識:盾構施工中出過事故的多而不出問題的少。分析產生此種現狀的原因是和深圳的地質、水文和線路特點分不開的。
1.1深圳的地質、水文和線路特點
深圳地處海邊,屬于低丘、臺地、沖洪積平原和溝谷地貌。更由于近年來深圳城市發展過程中的移山、填海(河、湖)、平溝等人工作用,使深圳的地形、地貌發生了很大的變化。地鐵的盾構施工線路上的地層具有以下特點。
1.1.1復雜、多變和突變的地質
深圳既有堅硬的花崗巖又有勃土層和砂層,在盾構施工的線路上會遇到復合地層或由一種地層向另一種地層的突變,如上軟下硬的軟硬不均地層及在個別地段存在的漂石等。
1.1.2含水最大
深圳是個靠海的城市,水位低且雨水充沛。在離海邊近且透水性大的砂(卵)層、中、微風化巖石地層中富含的水極易造成盾構施工的噴涌。
1.1.3巖石強度高、曲線半徑小
盾構施工的線路上存在著高強度的花崗巖地層和小曲線半徑。深圳地鐵2號線東延線段香梅北站一景田站區間勘測得出巖石最大單軸抗壓強度達到193MPa,在硬巖段上還存在著350m小曲線半徑。在這樣的線路上進行盾構施工對盾構機掘進速度、調向及其使用的刀具都提出了更高的要求。
1.2深圳盾構施工的特點
1.2.1施工中出現的問題多
復雜、多變和突變的地質特點決定了盾構施工中出現的問題多種多洋。如在砂層中的施工極易造成地層的坍塌;在砂土地層中的施工易造成刀盤結泥餅使掘進無法進行;特別是在突變的地層中極易出現意想不到的問題。
1.2.2施工中易出現噴涌
含水量大的水文、地質特點決定了盾構施工中極易出現噴涌。由于盾構施工中的噴涌產生的超挖造成地表沉降大;盾構機內落渣多、清渣困難造成盾構施工無法連續進行和掘進速度緩慢。適宜的渣良措施、嫻熟的盾構操作技能和科學的組織管理措施是預防噴涌和解決噴涌帶來的一系列問題的關鍵。
1.2.3施工中盾構機出現被困住
巖石強度高且曲線半徑小的特點決定了盾構施工速度慢、刀具消耗大、盾構機調向困難、盾構機被卡住和困住等問題。深圳的盾構施工中多家單位出現過多起刀具無法更換和盾構機被困住的事故,也出現過因掘進速度慢造成工期緊張的問題。這就對盾構施工的組織管理及盾構機的配置和使用的刀具都提出了更高的要求。
2深圳地鐵盾構施工的要點
(l)正確的盾構機選型及配置;
(2)正確的盾構機操作技術和合理的掘進參數選擇;
(3)科學的施工技術及管理。
2.1盾構機的選型
選取復合式土壓平衡盾構機以適應深圳復雜多變地質條件下的盾構施工。深圳用盾構機除具備盾構機的一般功能外,針對深圳施工的特點需提高和加強以下幾方面的配置和功能。
2.1.1盾構機具備硬巖掘進和軟土掘進功能
針對深圳軟硬巖同時存在的特點,盾構機刀盤和刀具的設計以及配置需要既能適應軟土地層又能適應硬巖地層。這就需要配置高強度的刀盤和破硬巖的滾刀以及開挖軟土的齒刀。并能夠方便
和及時地進行修理與更換。盾構機需進行以下配置和設計。
(l)選用同時能安裝滾刀和齒刀的高強度的面板型刀盤。
(2)選用能破硬巖的重型滾刀:其中從意大利進口的旁邁力滾刀性價比較高,國產的滾刀有武漢江鉆和洛陽九九的滾刀性能也不錯,具體可根據實際的施工地質情況進行選配。
(3)選用軟土的切割刀具,其中聊城天工和聊城瑞鉆的齒刀性能還是比較好的
(4)配置人閘系統,以實現常壓下無法進倉需帶壓進倉進行刀具的更換和檢查的功能。
2.1.3盾構機具備超挖能力
配置超挖刀。由于深圳硬巖地層較硬,為防止卡住刀盤和困住盾構機,用于深圳施工的盾構機最好配備超挖刀,以提高盾構機的適用性。
2.1.4具備渣良能力
配備渣良的泡沫系統和加水系統。通過泡沫系統和加水系統的渣良來改善和提高盾構機的防噴涌能力和防結泥餅的能力。同時刀盤上泡沫管路設置要可靠并方便進行修理。
2.1.5其他方面的配置
(l)盾體上開設注聚胺脂的孔,以實現水大時對盾體進行的封堵和緊急情況下對盾構機的處理。
(2)儲備一些易損的盾構機備品、配件,確保盾構機的正常運行和使用。
2.2.硬巖段小曲線半徑掘進施工的幾點認識
(1)要勤檢查邊緣滾刀的磨損情況，磨損量超過10 mm一定要更換邊緣滾刀。
(2)注意盾構機掘進姿態的穩定，防止盾構機出現左、右偏擺情況的發生。這需要盾構機司機之間互相交底，掘進過程中要保持思想認識上的一致性，避免和防止出現一會向左推一會向右推的情況發生。
(3)盾構機的油缸推力差選取要適當，不可過大，防止頂碎管片和轉向過急。
(4)控制好盾尾間隙:管片的選型和拼裝的點位都要確保均勻的盾尾間隙。
(5)選好二次注漿的點位，一般都選取與盾構機轉向相反的一側的管片進行二次注雙液漿，確保二次漿液固結住管片，有利于盾構機轉彎的需要。
2.3在軟硬不均地層和軟土地層下穿密集建筑物掘進的幾點認識
(1)盡可能爭取不在建筑物下換刀。在下穿建筑物時要提前進行刀具檢查，確保盾構機能夠一次性穿越建筑物而不換刀。
(2)作好地質勘查和地層分析工作。對樓房基礎差、易下沉的地層提前進行加固或提前做好加固準備，在盾構通過前或通過后及時進行加固。
(3)掘進模式。硬巖中可采用敞開模式進行掘進;軟土和上軟下硬地層中掘進則應采用土壓平衡模式進行掘進;掘進中在不多出渣的條件下盡可能多注人泡沫并將土壓平衡模式向氣壓平衡模式轉換，同時土倉壓力可適當提高。
(4)注漿。同步注漿量可適當多注，每環的注漿量可提高到6耐，注漿壓力控制到3 bar，同時在管片背后補注雙液漿。在掘進中還要根據出渣量多少和樓房的監測情況來確定需否打小導管進行管片背后二次注漿，如打小導管注漿壓力可控制在4 bar左右。
(5)掘進參數控制。掘進速度控制在20-40 mm/min之間，推力控制在1 500 t左右，扭矩在3000kN.m以內，刀盤轉速控制在
1. 3 rpm左右。要盡可能地保持各掘進參數波動不大的情況下，均衡穩定地向前掘進。
2.3盾構施工技術管理和施工組織管理
深圳的盾構施工要穿越密集的樓房、繁華的街道、堅硬的巖石、松散的砂層和河流、湖泊，實施科學的技術管理和組織管理是盾構施工有序進行的保證。在盾構施工技術和施工組織管理上要加強以下幾方面的工作。
2. 3.1認真做好地質的詳勘工作
深圳盾構施工中出現的多次事故都與施工線路上的地質詳勘做的不詳細有關。認真細致地做好盾構施工線路上的地質詳勘，對特殊地段進行加密勘測，如地質差異性變化大和變化頻繁地段、穿越樓房(道路、河流、湖泊等)地段、計劃的檢查和換刀地段、始發和到達端頭的加固地段等需進行加密勘測，為盾構施工及方案的制定提供可靠的科學依據。
2. 3. 2技術方案和技術交底要先行
盾構施工的技術管理是盾構施工順利進行的保障。技術文件是盾構施工的指導性文件，盾構施工前技術方案和技術交底要先行，為技術方案和技術交底的貫徹實施提供充裕的時間。
2.3.3嚴格按技術文件的要求進行施工
地鐵盾構隧道有嚴格的技術質量規范要求，如超出規范輕則會出現質量事故影響地鐵的正常運營，無法實現地鐵正常設計要求。
2.3.4了解和掌握盾構機的性能，降低盾構施工中的消耗
盾構機在施工中的油脂消耗占有比較大的比重，其中沈重(NFM)盾構機比海瑞克盾構機在設計上的油脂消耗高。在了解盾構機運行原理和確保盾構機正常和安全使用的前提下，制定嚴格的油脂使用技術管理規程，確保油脂的經濟、合理使用。
3結束語
針對深圳盾構施工的特點，應用復合式土壓平衡盾構機及相應的功能配置，合理地選擇盾構施工技術參數，嚴格執行工藝紀律，采取有效的輔助工序管理措施(如換刀地層加固、樓房加固、進出洞加固等措施)，科學的盾構施工技術管理和組織管理，并加強盾構機的維修保養管理等措施，是深圳盾構施工有序、高效和經濟運行的保證。
參考文獻：
[1]郭仲偉.風險分析與決策[M].北京:機械工業出版社,1986
關鍵詞：地鐵；盾構隧道；施工安全；事故分析
我國地鐵施工的歷史已經有40多年，隨著國內地鐵項目的增多，面臨復雜的地質和外部環境情況，加之經驗不足，管理不到位，在建設中存在著一些不容忽視的問題和不安全隱患，對潛在技術風險缺乏必要的分析和論證，隨之而來的是施工事故的增多，在上海、北京、廣州等地都出現過不同程度的地鐵工程安全事故，造成了重大經濟和人員損失。近年來，越來越多的地鐵項目采用盾構法進行施工，盾構基本成為地鐵施工的首選，出于安全性與可靠性的考慮，非常需要歸納總結盾構施工過程中的事故，進行系統和全面的分析，以備后續建設項目借鑒，杜絕類似事故的發生。
1 盾構施工事故的分類及特點
在盾構隧道施工中，按照事故的發生特點，主要分為機械事故和施工技術事故兩大類。
1.1 機械事故
一般的盾構項目，機械使用較多，相對應的事故也較多，大約占一半以上，主要有龍門吊事故、盾構機事故、管片安裝機事故等。
1.1.1 管片吊機事故
上海地鐵4號線6標段施工中，盾構管片安裝機起吊密封突然失效，導致管片脫落，砸傷下部安裝工人2名，原因：由于密封失效，沒有及時發現，管片失去吸力而突然下落。防范措施： 嚴格設備維護檢查制度，尤其要重視管片安裝機的可靠性檢查，例如密封膠圈有無損壞，起吊繩具是否可靠等，消除安全隱患，同時，管片拼裝過程中，安裝機下部嚴禁有人工作。
1.1.2 電器事故
施工過程中，由于盾構掘進中功率大，能耗高，容易出現電力安全事故，必須給予重視。某現場盾構的10kV 高壓電纜，由于安裝接頭保護不當，突然擊穿，造成火災，并導致盾構掘進停止10h，因此，要重視施工動力線的安全保護措施，嚴格執行電力高壓進洞的安裝與施工規范，做到安全第一，萬無一失。
1.1.3 運輸設施的安全施工
與盾構配套的有軌運輸設備，要注意電瓶車的溜車防撞（包括管片車、砂漿車等），以及軌道道岔的安全運營等。武漢地鐵施工中就曾經出現電瓶車剎車失靈，導致列車溜車撞壞盾構機的嚴重事故，損失200 多萬元，停工近1個月。因此，對運輸軌道車輛的剎車性能檢測，軌道、道岔設備的安全性能檢測等應給予足夠的重視。
1.1.4 盾構脫困的形成原因以及處理措施
長時間停止掘進、或者轉彎、泥餅形成、不明物質困住等，都會導致盾構掌子面坍塌，使盾構無法驅動。措施：制定嚴格正確的操作掘進方法，隨時根據實際情況，調整掘進參數和施工工藝。
透過許多事故的現象，可以發現，對于機械事故來講，原因多與不規范、不正確的違章操作有直接關系，所以嚴格操作規范，是避免事故的必要條件；同時，人員的責任心非常重要，要抓好崗前培訓，特別是一些特種設備要嚴格持證上崗。由于盾構機是一個集液壓、電子、機械等多學科綜合為一體的現代化施工機械，配套設備多、施工牽涉的方面較多，所以，事故的隱患也多，這就要求現場必須重視機械設備的正常保養維護，加強對盾構機的熟悉和了解，要定人定崗，不輕易更換操作人員。
1.2 施工技術事故
主要是指由于施工工藝不當導致的技術事故。這類事故多為惡性事故，往往造成些人員傷亡或造成一定經濟損失。
1.2.1 地面沉降導致的安全事故
地面沉降一般可分為3類。第1類：非正常沉降，主要是施工中盾構操作失誤而引起的，如盾構操作過程中各類參數設置錯誤、超挖、注漿不及時；第2類：災害性沉降，主要指施工中盾構開挖面有突發性急劇流動，甚至暴發性崩塌，使地面塌陷。主要原因是遇到地下水壓大或透水性強的顆粒狀土體不良地質條件。如，廣州地鐵1號線在中山四路段采用盾構法施工，由于鑄鐵供水管漏水，硬路面下的土體部分流失，形成空洞，盾構通過時，小的地層變形造成供水管斷裂，大量水土流失，導致路面塌陷；第3類：盾構的選型不合適或出現較大失誤，如成都地鐵由于選型失誤，多次造成掘進過程中的地表沉陷事故，無法正常施工。
1.2.2 盾構隧道的防洪排水設施不具備或能力不足導致的安全事故
武漢過江公路隧道、重慶嘉陵江排污隧道等盾構隧道施工過程中，均出現過水從洞外倒排進隧道的事故，造成較大的損失。因此，施工中要做好防災預案安排。
1.2.3 管片拼裝事故
拼裝過程中，管片擠損或破裂，導致涌水，使施工面臨較大的技術風險。所以，必須重視管片的安裝工藝和技術方法，注意掘進參數的控制，采用相應的技術手段，控制姿態的調整，科學進行管片的安裝順序和安裝步驟。同時注重管片拼裝的質量，防止漏水，防止管片破裂等；施工中管片的上浮是一般盾構施工中比較常見的問題，如果得不到有效的控制，會引起很大的麻煩，要采取相應的技術措施，嚴格控制管片上浮。
1.2.4 氣體爆炸事故
盾構施工中，需要采取相應的消防、通風措施以及滅火措施等。2008年5月，廣州地鐵6號線施工中發生的不明氣體爆炸事故，造成3亡6傷的嚴重后果，所以，要加強自動報警與預防手段，消防、通風措施必須跟上，同時注意檢測氣體。
1.2.5 盾構機掘進參數導致的事故
在操作上，注意調整盾構機掘進參數，尤其是在始發和到達階段，要采取一定的技術手段，防止盾構機抬頭或掉頭，要均勻掘進，避免盾構機蛇形。對于泥水盾構而言，要防止掘進參數不當導致管片上浮的發生，還要注意當泥水倉的壓力建立不當以及泥水倉壓力不正確，導致的地面冒頂事故等。
1.2.6 土壓平衡盾構噴涌事故
廣州和武漢等地均發生過多次施工噴涌事故，可以考慮在螺旋輸送器出渣口（皮帶輸送機前端）安裝保壓泵渣設備，既能使土倉壓力不會通過螺旋輸送器卸壓，同時能將含水量高的渣土運走，而防止噴涌的發生。土壓平衡盾構機螺旋輸送機保壓泵碴系統，是補充增加的泥水加壓出渣系統。該系統能在噴涌等難以保持土倉平衡的情況下，繼續保持土倉壓力并且保證碴土能順利出至礦車，防止污染隧道，更有利于連續施工。
盾構施工過程中，發生事故多與施工方案不合適、掘進參數不合理等密切相關，要注意施工方法與盾構機性能的結合，采取科學合理的掘進方式和掘進參數，不斷進行優化處理，選擇適合于某一種地質條件的最好的掘進參數和方式。另外，選擇合適的盾構機，在盾構選型上要給與高度的重視，要選用與該盾構機相適應的施工方法；施工中要杜絕不合理工期、不切實際的進度、不合理的造價等，這些都是造成安全事故的罪魁禍首和最直接原因，只有采取科學的態度和施工手段，才可以最大限度地避免施工事故的發生。
總之，由于地鐵工程的隱蔽性、施工復雜性、地層條件和周圍環境的不確定性突出，加大了施工技術的難度和建設的風險性，從而易導致事故的發生。事故主要是由于施工技術、機械和安全防護不當原因等造成。根據北京、廣州地鐵施工的資料分析，在上百起事故中，由于施工技術原因有30 多起，機械相關的事故41起，安全防護原因有4起。
2 盾構隧道安全管理措施
2.1 加強盾構機設備管理水平
要加強盾構機本身的設備管理水平，杜絕帶病作業，注意維護與保養，發現問題及時解決。嚴格執行機械設備安全操作管理規章制度等，最大限度地減少機械事故的發生，確保整個盾構施工的順利進行。
2.2 構建專家、中介機構服務平臺
積極構建專家參與的中介安全服務平臺，充分發揮社會安全中介機構或專家的力量，按照建設部《危險性較大工程安全專項方案編制及專家論證審查辦法》，要求施工單位對暗挖工程重大危險源部位施工時編制專項施工方案，專家對方案進行咨詢評估。制定《地鐵工程安全生產監理工作的要點》，細化地鐵工程監理的安全管理工作，強化監理第二道安全防線的作用。
2.3 制定《地鐵工程盾構施工安全技術標準》
盡早制定《地鐵工程盾構施工安全技術標準》。鑒于當前尚無國家性的關于地鐵暗挖工程施工安全技術標準，可借鑒北京、上海等地的地鐵工程安全管理的有益做法，根據現場水文地質情況、建筑物的基礎形式、沿線的地下管網分布情況以及明挖、暗挖施工工藝方法等，建立和完善地鐵盾構工程施工安全的標準，確定相關盾構施工技術標準和技術規范，為施工安全管理提供技術保障。
2.4 成立地鐵盾構工程施工安全專家組
針對盾構工程施工專業性強，施工難度大，危險源隱蔽的特點，聘請在盾構設計、施工、監理領域有豐富經驗的專家組成施工安全專家組，參加地鐵盾構工程施工安全重大技術方案的會審和論證，參加地鐵施工重大危險點源抽查和專項整治活動，進而起到地鐵施工安全管理的智庫作用。同時考慮制定《地鐵工程施工突發事故應急預案》，成立常設的搶險專家組，并定期組織演練。這樣一旦發生事故，可防止事故進一步擴大，最大限度地挽救生命和保證財產的安全。
3 結束語
盾構隧道施工要以預防為主，有備無患，要堅決執行機械設備的使用、維護規范，要加強盾構施工中的監控測量工作，做到信息化施工。一般來說，地鐵施工發生事故前總是有預兆的，如隧道支護結構變形過大、過快，或地面沉降發生突變，或隧道出現滲漏水現象等，如能及時發現和處理，使其始終保持在控制標準以內，事故是可以避免的。
質量是施工的生命，安全是質量的前提，盾構隧道只有在確保安全的情況下，才能高效有序地進行。參建的每一個單位和個人都要建立“大安全”概念，利用一切可利用的技術、管理手段，依靠科學技術和技術創新，從每一環節入手，把風險降低至可控制程度。通過對各種安全影響因素進行風險分析和及時采取相應的防范措施，及時規避地鐵隧道建設過程中存在的潛在風險，確保地鐵建設的安全。
【參考文獻】
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關鍵詞：基坑工程；地鐵盾構隧道：三維有限元法
0 前 言
南京某廣場工程基坑在 3 個地方跨騎地鐵 1 號線盾構雙線隧道，基坑底距盾構管片頂最小距離為 1.67m。在地鐵盾構隧道之上如此密集地進行施工，在南京軟土地區尚屬首次，多次召開專家會進行論證。地鐵部門提出盾構隧道的保護要求：盾構隧道最大沉降不超過15 mm，盾構隧道最大隆起變形不超過10 mm。
跨地鐵段地層主要為粉土、粉砂及淤泥質粉質粘土，屬于軟土地層。地下水含量豐富。地鐵盾構位于淤泥質粉質粘土地層之中，基坑底亦位于該地層之中，工程地質條件差。
本文論述了該基坑施工過程中為確保盾構隧道安全采取的各種措施，以及這些措施的經驗和教訓，對跨地鐵段施工工況進了數值模擬分析，可為類似地質條件下跨地鐵段基坑工程提供參考[1-2]。
1 工程實踐
南京某廣場工程在南線隧道工程基坑、北線原有隧道延長工程基坑和地下停車場西出口基坑等 3 處跨騎地鐵 1 號線盾構雙線隧道。地鐵 1 號線盾構雙線隧道該區間隧道采用盾構法施工，管片襯砌內徑為 5500mm，外徑為 6200 mm，每節管片長度為 1.2 m，管片厚 350 mm。盾構隧道此段覆土厚 9.2 m?；优c地鐵1 號線盾構隧道相交角度約 70°。基坑平面示意圖見圖 1。
本段工程地質情況：①層以軟塑狀粉質粘土為主；②層為粉土、粉砂及粉質粘土。其中，②-1 粉土、②-2 粉砂、②-3 層淤泥質粉質粘土是明挖施工主要不良工程地質層。地下水含量豐富。地鐵盾構位于②-3 淤泥質粉質粘土地層之中，基坑底亦位于該地層之中，工程地質條件差。土層基本物理指標見表 1。
南線隧道工程基坑采用二重管高壓旋噴樁加固盾構隧道四周土體及防其上浮，旋噴樁距離盾構隧道頂面和側面的間距為 0.5 m。二重管高壓旋噴樁Φ800，搭接 200 mm，漿液壓力 20 MPa，氣壓力 0.7 MPa，提升速度 10～15 cm/min。旋噴樁施工接近完成時，地鐵盾構隧道左線局部管片接縫滲漏水、管片裂縫滲水等情況的發生，旋噴樁施工立即停工。事后分析可能在盾構隧道側面旋噴樁施工引起的。然后從盾構隧道內部通過管片預留孔對管片外圍區域進行注漿，以改善周圍土體的力學性能。注漿方式采用先劈裂注漿，后壓密注漿。對于管片接縫滲漏水、管片裂紋滲水的地方，采用壓注親水性環氧漿材料的方法進行封堵。隧道監測基本穩定后修補破損管片，拱部進行補充嵌縫。二個月后，基坑工程恢復施工。
吸取南線隧道工程基坑經驗，停車場西出口跨地鐵段采用深層攪拌樁加固盾構隧道周圍土體，基坑開挖面以下水泥摻量 20%，基坑開挖面以上水泥摻量14%，攪拌樁距離盾構隧道頂面和側面的間距為 0.5m。施工順序為首先進行雙軸深層攪拌樁加固，后進行基坑圍護 1200@1150 挖孔咬合樁施工。在深層攪拌樁加固施工過程中順利，只是在人工挖孔咬合樁施工過程中，1 根樁人工挖孔接近盾構隧道時，出現擠泥現象，盾構隧道右線 1165 環頂部管片出現崩角脫落，后及時采取措施后，順利完工。
在騎跨盾構隧道處基坑圍護采用中 1200@1150的挖孔咬合樁，樁長 8.0～16.0 m，基坑支撐采用Φ609×14 mm 鋼支撐，間距為 4.8 m，設上下兩道鋼支撐?；咏邓捎霉芫邓叶軜嬎淼纼蓚葘ΨQ降水，地下水位降至標高 3.0 m。在基坑內降水效果不理想的局部區域打取輕型井點輔助降水。坑內盾構隧道外側 3 m 處設四排Φ800 鉆孔抗拔樁（每排 5 根），以加固盾構隧道四周土體及防其上浮。
該段基坑挖土遵循“分層、分段、對稱、限時”原則。為防止因土方開挖先期卸載與基坑隆起而引起的地鐵盾構隧道的上浮變形，機械開挖至標高 7.5 m，人工抽槽安裝第二道鋼支撐，然后對坑內土方分 5 次由中間土條分別向兩側對稱進行人工抽條開挖。中間土條開挖后要集中力量進行兩根 H300X300 型鋼安裝及片石混凝土板澆筑。為保證基坑及早封閉，片石混凝土板的 H300X300 型鋼骨架在地面上預先加工，待基底清理干凈，驗收合格后將型鋼骨架吊裝至坑底：與抗拔樁鋼筋焊接后，進行片石混凝土板澆注，利用其與抗拔樁的整體結構壓住盾構隧道。
2 跨地鐵段數值分析
通過對地下停車場西出口跨地鐵段基坑施工工況的模擬分析，可以進一步認識地下停車場西出口跨盾構地鐵段的變形機理，為施工方法的改進提供了依據。由工程情況可知，計算必須采用三維模型。
盾構作為一種隧道全斷面施工的專用設備，從施工技術角度分析，各國大同小異。但作為一種機械、一種設備的使用，我國有一些與其他國家迥然不同的地方，主要表現在以下方面。
1）同一臺設備常用于多個項目
從其誕生之初，盾構就是根據某個具體項目的工程地質與水文地質而設計制造的。因此國外盾構廠商介紹時，往往某臺盾構與某一具體項目相連。我們認為，這是與其使用習慣相聯系的。據1992年鐵道部組織的有關掘進機考察的資料，當時國外4家主要掘進機制造公司（美國的羅賓斯，瑞典的佳伐、德國的馬克和維爾特公司）共生產了413臺掘進機，在767個工程中使用，共掘進2740km。也即1臺設備平均掘進6.63km，一個項目的長度約為3.57km，一臺盾構平均在1.86個項目上使用。這些數據說明在國外的使用習慣中，一臺盾構的使用壽命通常只有一兩個項目，因此專用性強、通用性較差。而我國情況則有所不同，由于地鐵建設的快速發展，使盾構需求井噴式爆發。地鐵建設受車站距離和標段限制，掘進區間約在1km左右。同時，城市地鐵往往分多期建設，盾構在一個地區可長年施工。這些因素使盾構在其壽命周期內多次轉場有了可能。根據某項資料，對正在施工的139個盾構項目進行調查，平均每個項目盾構的掘進里程為1.014km?？紤]到我國企業一般以盾構主軸承壽命作為經濟（折舊）壽命，那么一臺盾構往往要經過4～5個項目才達到報廢條件。但在實踐中，由于購置金額較大，很少聽說盾構到了折舊年限就報廢的事例。因此，一臺設備被多次使用已成為我們國家地鐵盾構的習慣。
2）以施工為先導的理念拉動行業發展
不完全統計，中國中鐵和中國鐵建所擁有的地鐵盾構數量占到全國數量的50%以上。而中國中鐵、中國鐵建以及上海隧道股份等以施工單位為主體孵化出的機械制造廠商生產的盾構數量占國產盾構的絕大部分。根據中國工程機械工業協會掘進機械分會的統計，2012年這3家的盾構產量占國內廠家的63%以上。隨著近年來鐵工、鐵建自我保護政策的加重，這一比重只會更高?；仡櫸覈軜嫯a業化的歷程，發現我國道路既不同于歐美企業最初源于的設計公司，也不同于日本企業源于的重型制造工廠，而是形成以施工企業為核心，通過引進、消化、仿制與再創新的研發路徑，研制出擁有核心技術和自主知識產權的設備。其產業化模式是從產業價值鏈的末端向前逐步延伸，而施工企業追求利潤最大化的愿望成為創新的主要驅動力。這種以施工使用為先導的理念拉動行業發展是受我國市場容量、產業格局和市場監管等多方面制約形成的，其成因這里不贅述。但它對具體使用帶來了不可忽視的影響，集中體現在施工企業在學習國外盾構施工技術的同時，也沿襲了施工機具的管理。這樣的管理方式對長期反復使用一臺機械將造成隱患。
2使用管理中存在的問題
盾構在國外是一種專用、非標、甚至是一次性使用的機械，由于我國建設的需求巨大，類似條件的項目數量較多，在經濟效益驅動下，以施工單位為主導，盾構逐漸成為一種反復使用的大型設備。由于各方未能對此變化給予足夠重視，在具體的設備使用管理中存在如下問題。
1）政府、行業監管缺位
作為影響施工安全、進度和成本的關鍵機械，盾構的使用到底受什么樣的監督？應該經過什么樣的檢驗程序？這些在我國目前還是空白。為了預防設備事故，保障人身和財產安全，促進經濟社會發展，我國專門制定了《特種設備安全法》，對特種設備的生產（包括設計、制造、安裝、改造、修理）、經營、使用、檢驗、檢測等進行了規定。但不在特種設備目錄之列的盾構是否就意味著可以不受監管或放松管理？企業的行為由誰來監督呢？隨著盾構大規模使用以及老舊盾構的增多，安全風險陡然增大，這個問題應該受到有關部門的重視。同樣，盾構的操作人員并非普通操作工，他必須能根據下達的技術指令及現場測量結果，合理配置各區域千斤頂的使用數量、推進油壓及速度，并正確選擇刀盤正、反轉模式等，來調整盾構姿態，保證掘進方向和進度，并能正確及時處理掘進中由于受水、土壓力及地質變化帶來的不可預見的情況。這一過程不僅僅需要對機械有充分的了解，并需要掌握工程技術和地質知識。所以我們認為盾構操作者不能簡單地按工種劃分，而是依據其技能，按管理崗位進行評定。這樣才能確保設備的使用安全。
2）使用維修理中存在的問題
對于盾構，應采用什么樣的維修制度，目前還沒有一個權威的說法。一些單位通過施工實踐，總結出利用油液的鐵譜、光譜分析對盾構進行狀態監測，進而實行項修的方式取得了較好效果，保證了項目的順利實施。我們認為，項修對于使用頻率低、轉場次數少的設備不失為一種好的方式，但對于大負荷全壽命周期內是否仍為一種可行可靠的維修方式，則仍需探討。特別是在多個項目使用，為了適應不同項目地質要求，要對盾構進行改造，如刀盤改造等，仍采用項修的方式，則不免頭痛醫頭、腳痛醫腳，缺乏了對設備整體技術狀況的分析。這樣在盾構長時間運轉，特別是臨近技術壽命時會有很大的安全風險。同樣，由于盾構制造廠商的競爭激烈，一些廠商在保護知識產權的旗號下有所保留，這樣使用單位難以獲得充分的技術資料。加之盾構在多個項目之間轉場，管理人員變動，以及勞務外包等形式的出現，使得現場往往難以掌握翔實的設備資料，這些都不利于設備的技術管理和施工安全。
3）經濟分析不完善，資料缺乏
首先從施工定額分析，盾構作為掘進的關鍵設備，其消耗直接影響著施工成本。據資料，設備折舊費用是影響盾構區間費用的一個關鍵因素，可占其比重的15%左右。而折舊的計算方法仍舊是根據直線法，即以采購成本除以其預計壽命（8～10km）得出每延米的折舊費用。從設備管理角度可知，8～10km或10000h一般是指盾構主軸承的壽命。這種以技術壽命等同于折舊壽命的提法是否合理，在普通設備都傾向于采取加速折舊的情況下，對盾構仍采用直線法，我們認為是不符合設備使用客觀規律的。其次，從具體消耗分析，概預算定額所針對的情況往往不能涵蓋施工中所遇到的所有工況，但是在實踐中，往往因為項目部0的工程、設備、物資、成本等部門缺乏對盾構設備消耗在施工成本中所占比重的認識，而難以有效配合，更難以獲得完整的數據記錄與分析，也無法開展工程精細化管理和索賠。這不僅使企業承擔了較大的經濟風險，也不利于對設備的精細化管理。由于以上因素，經濟核算往往難以反映出盾構在一個項目的合理使用成本，進而導致無法總結規律，提高管理水平。更無從談起促進整個行業的健康發展。
3意見和建議
綜上，雖然盾構施工可以借鑒國外的技術，但對盾構的管理則無法照搬國外的經驗。隨著盾構的大規模使用，其管理愈發重要。對此，提出以下意見和建議。
1）施工企業應將盾構比照特種設備進行管理
在我國《設備管理條例》多年未修訂的情況下，特種設備安全管理是可借鑒的一種設備管理體系，施工企業應該將盾構比照特種設備進行專業管理。具體措施如下：①建立設備的安全技術檔案。特別是對于設計文件、改造的技術文件等的留存，是技術檔案重要的組成部分。②明確專門的管理人員。該人員不僅需要懂得設備原理，而且應該掌握工程施工的相關知識。只有這樣，才能切實做好盾構設備的管理工作。③制訂完善的檢驗制度。在日檢、周檢、月檢等檢查的基礎上，應明確定期檢驗周期，特別是項目轉場前后的檢查檢驗內容，以確保進場設備的技術狀況。④加強設備操作人員的資格管理。盡管在全國職業大典修訂中提出了盾構操作司機的名稱，但對于司機應該具備的文化知識以及任職條件還沒有最后確定。所以施工單位應根據自己的經驗確定標準，以保證操作人員的素質。⑤建立監管體系。設備的產權單位應履行特種設備法中的政府監督作用。項目部則履行設備使用單位的責任。
2）行業應制定有關標準，規范市場
關于盾構及盾構法施工，相關行業頒布了一些行業標準和技術規范，如《5.5m～7m土壓平衡盾構（軟土）》（CT/T284-2008），《泥水平衡盾構》（CJ/T446-2014），《盾構法隧道施工與驗收規范》(GB50446-2008)，《地鐵隧道工程盾構施工技術規程》(DG/TJ08-2041-2008)等，但這些標準、規范由誰執行、由誰監督，即如何落實還需進一步明確。同時行業應組織制造商和使用單位制定維修規程、安全操作規程等法規文件，切實將盾構的使用從一種機具變為一種設備。同時，對于近年來興起的盾構施工監控系統、盾構再制造技術等也應給與關注和重視，及早介入，組織相關單位制定標準，為行業內不同企業的良性競爭奠定基礎。
3）適時立法，將盾構納入特種設備目錄
關鍵詞：土壓盾構；地鐵隧道
中圖分類號： U45 文獻標識碼： A
1.盾構機試驗推進段的施工及其重點
盾構出洞后，為了更好地掌握盾構的各類參數，將盾構出洞后的前100m推進作為試推進段。此段施工時注意對推進參數的設定，對推進時的各項技術數據進行采集、統計、分析，摸索地面沉降與施工參數之間的關系，爭取在較短時間內掌握盾構機械設備的操作性能及盾構在本標段地質條件下推進的施工參數設定范圍。
設立100m試推進段的目的是用最短的時間對盾構機的操作方法、機械性能進行熟悉。了解和認識本工程的地質條件，掌握該地質條件下盾構的施工方法。通過100m試推進段掘進，對該盾構機的性能進行總結，特別是將盾構機本身暴露出來的不足及時反饋，以便能在允許的情況下對推進設備進行優化。收集、整理、分析及歸納總結掘進參數，制定正常掘進中的操作規程，實現快速、連續、高效的正常掘進。熟悉管片拼裝的操作工序，提高拼裝質量，加快施工進度。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以及摸索出成形隧道的后期變形規律，從而為后續工程施工提供必要的技術數據參數依據。
2.盾構施工中存在的問題及常見風險源處置
施工單位施工時應加強對沿線建（構）筑物監測，建立預警系統，當區間隧道兩側建筑物較多時，適當增加監測點的數量，增加監測頻率；盾構通過之后還應繼續對建（構）筑物進行監控量測，確認建（構）筑物的安全，直至趨于穩定收斂。
隧道施工期間應對風險列表中的下穿、近距離穿越的建筑物進行監測，監測項目包括：建筑物沉降（含差異沉降）；建筑物傾斜；建筑物裂縫。測點布置在建筑物的角點上，每棟建筑物至少設四個沉降測點、兩組（每組2個）傾斜測點。
表2.1：盾構區間下穿建筑物監測頻率一覽表
為保證周邊環境安全和施工安全，應進行必要的施工監測，并定期（每半月）向業主、設計、施工和監理提供監測資料。施工監測應實行預警、警戒、極限三級管理。對具體風險源除采用以上保護措施外，還應根據建筑物實際情況采取以下措施控制地面沉降，確保風險源的安全：
2.1為使盾構推進參數設定更具科學性和準確性，現場建立監測信息交流溝通網絡，最終達到控制地面沉降的目的。可以參考到達風險源之前的盾構推進過程中產生的變形、沉降等監測數據，調整推進參數，判斷盾構過風險源時的安全性，進一步指導施工措施的選擇。
2.2由于地質條件、地面附加荷載等諸多不同因素制約，導致平衡壓力值的波動，為此，需及時分析沉降報表。若盾構切口前地面沉降，則需調高平衡壓力設定值，反之調低；若盾尾后部地面沉降，則需增加同步注漿量，并及時進行管片背后二次注漿。盾構通過建筑時，應對建筑進行不斷監測，根據監測結果采取及時、多次、足量的補壓漿措施通過管片注漿孔對管片背后進行補漿施工，直到建筑沉降基本穩定。
2.3根據盾構及管片間的建筑間隙及各土層特性合理控制出土量，并通過分析調整尋找最合理的數值?？刂坪侠淼耐七M速度，使盾構均衡勻速施工，減少盾構對土體的擾動。
2.4嚴格控制同步注漿量和漿液質量，在盾構推進時同步注漿填補盾尾空隙后，還存在地面沉降的隱患，可相應增大同步注漿量，如監測數據證實地面沉降接近或達到報警值時，應采用二次注漿、地面補壓漿或地面跟蹤注漿進行補救。
3.地鐵盾構工程關鍵技術問題及其解決方案
3.1端頭土體加固施工方案
由于南京地質具有一定的特殊性，根據已知的資料顯示，南京的地質條件十分復雜，地下水位相對較高，有較多古河道及大量含水砂層，在基巖中存在著斷層及構造破碎帶。比如在進行南京的地鐵一號線沿線就有2個盆地，盆地下又有古河道，尤其是西延線所在的河西地區，是河漫灘的軟土地層，含水量豐富，穩定性差，線路中還存在著全國罕見的軟流塑地層帶。如珠江路—鼓樓—玄武門區間，有施工單位最怕遇到的地質情況——軟流塑地層。按我國地鐵專家施仲衡先生對南京軟流塑地層的描述：在軟流塑地層中修地鐵，就好比在豆腐腦里挖隧道。在南京遭遇的這種特殊的軟流塑地層基礎上建設一條16.9公里的地鐵，起規模和難度相當于建設500公里的大鐵路！另外，南京地鐵隧道工程施工中由于地質結構復雜復雜，在進行具體施工和掘進中常遭遇到多種土層且大多為砂質土層，因此要確保工程的安全性和可靠性就要強化對地質進行固體強度和穩定性的設計。以南京張府園——三山街隧道區間為例，該施工段的土質為粉沙狀的流沙層，施工段為主在進洞隧道口埋置于中粗砂透鏡體，含潛水、夾粉質粘土重粉質粘土、中粗砂，含承壓水、粉質粘土粘質粉土,該施工段地質土層對盾構始發端頭旋噴加固施工增加了難度。因在打開隧道洞門，盾構機靠攏之前，洞門土體處于無支撐狀態，經過對端頭土體自穩能力的分析判定，為了保證開洞門時土體能自穩及保證盾構機進洞過程中不讓泥、水等涌入隧道內，需對端頭土體進行加固處理。加固體范圍為盾構隧道周邊各3m，沿隧道長度方向6m，加固體強度和穩定性必需達到設計要求，同時加固體的完整性。
3.2隧道壁后注漿
在盾構隧道施工過程中，隨著盾構機的掘進脫離盾尾，在隧道管片外皮與周圍土體之間存在一個環狀間隙，需及時進行注漿充填。達到有效控制地層沉降、約束隧道結構的變形、提高隧道的防水性等目的。壁后注漿是盾構施工的關鍵技術之一。針對南京地鐵二號線的工程及水文地質條件，結合盾構施工工藝，我們采用隧道壁后同步注漿。同步注漿是在盾構推進過程中，保持一定注漿壓力（綜合考慮注入量）并不間斷地從盾尾直接向壁后注漿，即在環形空隙形成的同時用漿液將其填充的注漿方式。
3.3地面沉降觀測
由于南京地鐵隧道工程沿線地質復雜，地下水位相對較高，有較多古河道及大量含水砂層，在基巖中存在著斷層及構造破碎帶。且一些施工段的地面危舊房屋密集、地下管線多，同時又有較多的文物，所以在施工過程中的地表沉降觀測尤為重要。根據隧道埋深和地層情況，我們確定隧道軸線左右各22m為沉降觀測范圍，沿隧道軸線30m左右設一個觀測斷面，每個觀測斷面設7個觀測點（隧道中線上方1個，左右各3個）。由于隧道多在密集的危舊房屋下通過，觀測斷面多沿房屋間的胡同設置，觀測點的位置也會根據地面情況進行適當調整。在一些重要建筑位置也增設了一些觀測點和觀測斷面。地面建筑物在盾構穿越樓房段掘進過程中，如沉降量大于沉降預警值、傾斜值，則應考慮進行地面跟蹤注漿的應急措施。跟蹤注漿采用袖閥管施工，雙液漿注漿補償地層損失量。
4.展望
未來我國隧道地鐵施工中土壓盾構技術應用將越來越普及，對于首次采用盾構法進行地鐵隧道工程的施工，要首先實施盾構試驗段其目的是通過工程實踐，結合地鐵隧道工程地質、水文地質及地面多危舊房屋的情況，全面掌握地鐵工程中的盾構施工技術，從而為在全面推廣盾構施工技術奠定的基礎，提高地鐵隧道的施工水平和工程質量。
參考文獻：
隨著城市地鐵建設的蓬勃發展，盾構法作為地鐵建設的主要工法得到了廣泛運用【1】，而隨著一個城市線路的越來越密集，新施工隧道交叉穿過既有運營地鐵線路就不可避免。而盾構隧道施工往往會危及地鐵結構本身以及鄰近結構物的安全與正常使用，使鄰近結構物傾斜、扭曲等，從而引起一系列環境效應問題【2,3】，新建線路盾構掘進中控制不當就會影響既有線路的正常運營。
根據某市地鐵3號線（即龍崗線）西延段購物公園站～福田站區間（以下簡稱購福區間）左線盾構安全平穩下穿既有運營的地鐵1號線購物公園站～香蜜湖站區間（以下簡稱購香區間）隧道工程實例，對該工程的施工參數進行了總結分析，以便為今后同類工程提供成功的經驗和參考。
1 工程概況
某市地鐵3號線3151標購福區間隧道左線盾構機在福華路與民田路交匯處（里程ZDK5+477.17～ ZDK5+497.25）連續下穿地鐵1號線購香區間既有隧道上、下行線。3號線購福區間隧道在下穿段的覆土厚度為17.6～18m，線路坡度為-5‰。地下水位埋深4～7.4m。負責本次穿越的盾構機為海瑞克s-469，刀盤開挖直徑6.28m，最大扭矩5300KN•m，掘進最大推力34210KN；盾構機總功率1720KW。3號線隧道采用C50鋼筋混凝土管片襯砌，管片防水等級S10，寬度為1.5m，厚度為0.3m，內徑為5.4m，外徑為6m。區間管片采用通用型管片、錯縫拼裝方式。 兩條線路的平面位置如圖1所示。
圖2新建3號線與1號線隧道交匯區地質剖面圖
中、粗砂（Q4al+pl）
褐黃、灰白色，飽和，中密狀，主要物質成分為石英質粗顆粒，另微含少量粘性土。級配良好。區間內層狀分布（段尾附近缺失），厚1～3.5m，埋深4.7～9.5m。ρ=1.84～2.07g/cm3，e=0.43～0.89，Es 0.1～0.2=4.49 ～19.93MPa，，α0.1～0.2=0.25MPa-1，中壓縮性土。
礫（砂）質粘性土（Qel）
褐紅、褐黃色，硬塑狀。土質較均勻，含少量石英質粗砂礫，由下伏花崗巖殘積而成。巖芯呈土柱狀。主要呈透鏡狀分布于區間兩端沖洪積層之下、基巖面之上，一般厚2～5m，埋深7～11m。ρ=1.76～1.73g/cm3，e=1.03～1.04，Es 0.1～0.2=3.15 ～4.12MPa，，α0.1～0.2=0.56MPa-1，高壓縮性土。
全風化花崗巖（γ53）
褐紅、褐黃色，巖石風化強烈，原巖結構可辨析，巖芯呈堅硬土柱狀，遇水軟化。礦物成分除石英質殘留外，其他已基本風化呈土狀。場地內層狀分布于殘積土之下，厚7～8.5m，埋深13～16m。ρ=1.86～1.83g/cm3，e=0.68～0.7，Es 0.1～0.2=4.54 ～4.60MPa，α0.1～0.2=0.36MPa-1，中壓縮性土。
強風化花崗巖（γ53）
褐黃、褐紅等色，局部夾暗黑色。巖石風化強烈，巖芯呈堅硬土柱狀，微含約5%角礫狀強風化碎石，手可折斷，遇水軟化崩解。場地內層狀分布于之下，厚度變化大，埋深20.0m以下。
下穿段局部地段呈微承壓，主要由大氣降水補給，水量較豐富。區間范圍內地表水水質類型為HCO3-.CL-- Ca2+. Na+型，對混凝土結構、鋼筋混凝土中的鋼筋及鋼結構具弱腐蝕性。各地層具體力學指標見表1。
表1地層物理力學指標表
3 工程特點及難點：
（1）新施工的3號線隧道與既有1號線運營隧道之間的凈距僅為1.23m，凈距之短，在國內地鐵領域也屬罕見，下穿難度較高。
（2）下穿段距離3號線始發端只有31m，新施工的3號線隧道的盾構機參數調整適應時間非常短；
（3）既有運營的地鐵1號線列車運行頻率高（平均每5分鐘發行一列車）、人流量大（該線日均客流量50萬人次以上）、每天營運時間長（運營時間：每天6：00至23：30），造成新線盾構下穿既有1號線的上、下行線隧道時不能避免完全在非運營時間完成施工。在地鐵運營時間完成新線對既有線的下穿，對施工參數要求高。
(4)根據《城市軌道交通安全保護區施工管理辦法 （暫行）》的規定， 3號線盾構隧道施工對既有1號線隧道影響的控制指標為：運營線路軌道豎向變形±4mm，兩軌道橫向高差
總結：本次下穿施工難度大，工程風險高，下穿隧道在該市中心繁華區，一旦在施工中造成既有線隧道沉降超限，地鐵停運等問題，社會影響大，損失嚴重。
4 主要技術措施
（1）在下穿施工開始前，對施工穿越區段管片螺栓進行了復緊，并對下穿段的監測區域內隧道現狀進行調查；推進前應對盾構進行了認真細致的維修保養，避免穿越過程中出現問題而停機；合理安排穿越進度計劃，細化到每一環的穿越時間，盡量將關鍵穿越安排在非運營時間。
（2）盾構施工參數控制：依靠施工過程中的地面量測監控、隧道內自動化監測指導3號線盾構施工參數的調整，如盾構掘進參數、注漿參數，主要目的是在盾構施工過程中保持地層的穩定，控制地層變形，從而減少既有1號線隧道的結構變形和應力變化。
（3）既有線隧道自動監測和人工監測相結合：自動監測是在既有1號線購香區間的上、下行線各布設了多個斷面，為3號線盾構機掘進提供沉降數據；人工監測是在既有1號線購香區間上、下行兩條隧道的道床中心設置人工監測點，監測點間距為30m。下穿施工前對既有1號線隧道道床進行原始數據采集；下穿施工期間，每天運營結束后進入既有1號線隧道進行人工監測測量。
圖3（a）既有1號線隧道人工監測點布設平面圖
圖3（b）既有1號線隧道人工監測點布設斷面圖
（3）3號線隧道洞內二次注漿加固地層：主要目的是控制后期地層變形和結構變形。
（4）道床差修正：主要目的是針對軌道變形進行修正，確保既有線運營安全。方法：在既有地鐵隧道內的管片環縫處抹上水泥塊，觀察水泥塊的裂縫產生和發展，從而判斷隧道的沉降和變形以指導施工；在既有線停運期間進入既有1號線隧道，在軌枕下方根據自動化監測結果和水泥塊裂縫方向設墊片代替道床注漿修正軌道變形。
（5）在地鐵3號線穿越既有1號線期間，將1號線地鐵運營列車減速至20km/h，降低3號線穿越1號線的施工風險。
5 結果分析
由于1號線地鐵隧道人工監測和自動化監測的控制指標較地面沉降指標嚴格（1號線隧道道床沉降不允許超過4mm，而地面沉降允許30mm），故一般情況下，只要1號線道床沉降控制在指標范圍內，地面沉降就不會超標，故對盾構掘進參數分析研究時以隧道道床沉降作為參考。
本次下穿施工對既有1號線結構變形、沉降控制比較成功，對1號線隧道的運營未造成任何影響。
本次下穿施工對地面沉降控制也是比較成功的，下穿期間地面累計沉降值為20.5mm，未超出規范允許的范圍，未對盾構機上方的道路交通造成任何影響。
5.1既有線隧道人工監測分析
在2月25日至28日3號線盾構機下穿期間，既有1號線上行線隧道道床變化量最大的點位是2月28日監測的L6，沉降量是-2.34 mm，下行線隧道道床變化量最大的點位是3月3日監測的R6，沉降量是-3.36mm。所有監測數據未發現異常，各監測點累計變化量均小于預警值4mm，各點變化速率較小，數據變化正常。通過運營部門司乘人員反映，3號線盾構穿越期間1號線隧道內運營行駛無任何異常情況。
圖4（a）既有1號線購香區間下穿段上行線沉降變化曲線圖
圖4（b）既有1號線購香區間下穿段下行線沉降變化曲線圖
5.2 盾構機掘進參數分析
2月25日施工：3號線購福左線掘進7～13環。施工第13環時，3號線盾構機刀盤距1號線上行線6m，僅1倍洞徑寬度，盾構正上方的1號線上行線隧道L6點發生0.35mm的沉降，受此影響，1號線下行線沉降0.66mm，分析認為這可能和下行線地層不密實有關，故上行線下沉引起下行線更大幅度下沉。此時3號線對1號線沉降影響因素主要為土倉壓力，本環土倉壓力為1.2bar（全文用盾構機上部土倉壓力代表盾構機土倉壓力），表明該環土倉壓力略小。
圖5（a）盾構掘進第13環示意圖
2月26日施工：3號線掘進14～21環。盾構機刀盤距離1號線上行線距離逐漸減小，至16環拼裝完成后，盾構機刀盤距1號線上行線僅1m左右，此段時間盾構機土倉壓力逐漸上升（由1.3bar升至1.7bar），1號線上行線沉降基本穩定在0.38mm，沒有繼續沉降，說明土倉壓力建立的比較合理。施工17～21環時盾構機刀盤在1號線上行線下方。這段時間內土倉壓力逐漸由第17、18環的1.75bar升至21環的2.2bar，綜合既有隧道上、下行線隆沉情況來看，盾構機土倉壓力還宜適當加大。
圖5（b）盾構掘進第21環示意圖
2月27日施工：3號線掘進22～31環。施工22～24環時，盾體在1號線上行線下方。這段時間內1號線上行線的輕微沉降主要是由3號線盾構的刀盤與盾殼間隙所產生的。既有1號線下行線隆沉受3號線盾構土倉壓力影響，土倉壓力由2.0bar逐漸升至2.4bar，1號線上行線右側發生0.3mm左右隆起，土倉壓力適中，1號線上行線隆起的影響因素為3號線盾構注漿壓力和注漿量，此間每環注漿量均為8m3，注漿壓力分別為0.5Mpa、0.5Mpa、0.25Mpa和0.4Mpa。除第27環1號線上行線存在一定程度沉降外，掘進和拼裝其他3環時既有1號線上行線比較平穩，說明注漿壓力和注漿量控制在0.5 Mpa和8m3比較合適；本階段刀盤逐漸接近1號線下行線，至28環刀盤已抵達1號線下行線下方，土倉壓力對既有下行線影響較大。本階段下行線發生0.63mm的沉降，結果表明3號線盾構土倉壓力（2.2bar）應適當提升。施工29～31環時，盾尾已離開1號線上行線，但盾尾注漿壓力及注漿量仍對1號線上行線產生一定影響。此期間，由于在管片上進行二次補漿，既有1號線上行線略微上浮，但主要是恢復前期沉降，所以注漿壓力和注漿量控制在0.4 Mpa和8m3還是適宜的。本階段刀盤位于下行線下方，土倉壓力對下行線隆沉影響較大。
圖5（c）盾構掘進第31環示意圖
2月28日施工：3號線掘進32～41環。施工32～33環時，施工的3號線盾尾已遠離1號線上行線，盾構施工對左線影響基本不大，只要1號線下行線不發生明顯隆沉，1號線上行線就不會發生較大變形。這段時間內1號線下行線的沉降主要是由3號線刀盤與盾殼間隙所產生的沉降引起的，由于3號線施工中采取了向中盾注入膨潤土的施工措施，1號線下行線沉降穩定。施工34～37環時，3號線盾尾在1號線下行線下方。影響1號線下行線沉降的主要因素是3號線盾構的注漿壓力和注漿量。這4環每環注漿量均為8 m3，注漿壓力分別為0.4Mpa、0.4Mpa、0.4Mpa、0.35Mpa。除施工3號線第37環造成1號線下行線1.86mm沉降外，施工其他3環時既有1號線上行線比較平穩，說明注漿壓力和注漿量控制在0.4 Mpa和8m3是比較合適的。施工38～40環時，3號線盾尾已離開既有1號線下行線，但盾尾注漿壓力及注漿量仍對1號線上行線產生一定影響。雖然本階段施工時3號線盾尾已遠離1號線上行線，但1號線上行線沉降仍增加到2.84mm。主要原因：由于盾構穿越1號線下行線隧道時發生沉降，對1號線上行線產生影響。此外，1號線下行線隧道雖發生輕微上浮，由于施工第37環時發生了沉降，施工38～40環時加大了注漿量和壓力對第37環進行補償，這說明3號線盾構注漿壓力和注漿量控制在0.4 Mpa和8 m3是合適的。施工第41環時，3號線盾尾已離開1號線下行線，盾構施工對下行線影響不大，只要3號線盾構刀盤前方不發生明顯隆沉，既有1號線下行線就不會發生較大變形，且觀測顯示沉降數據基本穩定。
圖5（d）盾構掘進第41環示意圖
結論：
地鐵3號線盾構機刀盤距離1號線隧道一倍洞徑距離時盾構機土倉壓力就會影響1號線上、下行隧道。直至3號線盾尾脫離1號線隧道4.5m時，盾構施工對1號線隧道的影響才基本消除。故3號線盾構施工影響區范圍是：刀盤距1號線隧道6m至盾尾脫出1號線隧道4.5m。
距既有線隧道洞口較近的下穿施工，其關鍵是在可能的條件下，應迅速提高盾構的推力、土倉壓力和同步注漿壓力，建立土壓平衡。另一方面，盡可能保持盾構勻速推進，避免長時間停機，對保持地層穩定非常重要。施工中在保持注漿壓力的同時，通過加大注漿量改良地層，有利于控制地層變形。
6 結語
（1）采用盾構法施工下穿1號線的正確性
3號線購福區間下穿1號線的地層主要處于全風化花崗巖層和強風化花崗巖層，地層強度較低，自穩性較差，相對于暗挖法施工，采用土壓平衡盾構機施工能最大程度的保持土體穩定和其上部1號線隧道的安全。
（2）取消對3號線與1號線之間土體進行加固的正確性
最初考慮在3號線購物公園站盾構始發井洞門處輪廓線外側設置長度為55～60m的水平管棚，采用純水泥漿按照一定的壓力注入土體，對3號線與1號線之間的土體進行加固處理。但由于新老兩條隧道之間間距較小，僅1.2m左右，提前對其加固可能會破壞原有土體的穩定性，不但起不到應有的加固效果，反而會造成所夾土體變形、沉降，加劇既有1號線隧道的變形。事實證明采用嚴格控制盾構機掘進參數的方法直接掘進通過既有1號線的做法是可行的。
參考文獻
[1] 劉建航、候學淵，盾構法隧道【M】.北京：中國鐵道出版社，1991.
[2] 方勇，土壓平衡式盾構掘進過程對地層的影響與控制【D】.成都：西南交通大學博士學位論文，2007.
關鍵詞：盾構；土壓平衡盾構機；盾構施工參數；地面沉降
1.工程概況
南京地鐵十號線D10-TA06標位于南京市浦口區江浦街道，標段全長近3.8km，包括“兩站三區間”，其中城西路站～鳳凰大街站區間，鳳凰大街站～龍華路站區間采用盾構法施工，盾構機從城西路站始發，到達鳳凰大街站后過站，二次始發，最終到達龍華路站解體，吊出。
本標段選擇了兩臺海瑞克生產的土壓平衡式復合盾構機，盾構機主要由刀盤、前盾、中盾、盾尾、螺旋輸送機、管片拼裝機、設備橋、1-5號拖車組成。
2.工程地質條件
2.1 工程地質及水文地質
城-鳳區間屬于為長江漫灘、堆積平原。場地內地勢較平坦。主要地層從上到下依次為：①-1雜填土、①-2-2素填土、①-3淤泥、②-1b2-3粉質黏土、②-2b4淤泥質粉質黏土～粉質黏土、②-2e2粉質粘土混卵礫石、②-3b3-4粉質粘土、④-2b2粉質粘土、④-3b1-2粉質粘土、④-4e-2卵礫石、K2P -2強風化粉砂質泥巖～泥質粉砂巖、K2P -3中風化粉砂質泥巖-泥質粉砂巖。
為確定施工參數，以右線前100環隧道掘進進行分析，該段地質條件復雜，上部主要為淤泥，中部為卵礫石，下部為風化巖，屬上軟下硬復合地層，地質剖面如圖1所示。
根據鉆探揭示的地層結構特征，本標段的地下水類型主要為松散巖類孔隙水（孔隙潛水、微承壓水）和基巖裂隙水，本段卵礫石層中含承壓水。
2.2工程地質評價及對盾構掘進影響
該段隧道埋深較淺，隧道掘進地層屬上軟下硬復合地層，夾雜的卵礫石層為富水地層，且卵礫石強度較高，地質條件極差，對盾構掘進主要影響為：
（1）盾構掘進緩慢，掘進方向易發生偏差
該段開挖面底部巖層多為中風化、強風化粉砂質泥巖，開挖面混雜大量卵礫石。在軟硬不均的地層中掘進時，推力和扭矩變化較大，盾構主機有著向地層較軟一側偏移的慣性， 特別是當盾構機需要向硬巖一側調線時，姿態將更難控制，甚至造成盾構機“卡殼”。
（2）刀具磨損嚴重，但開艙換刀風險高
開挖面上部的粘性土層粘粒含量高， 掘進參數控制不當極易造成刀盤結泥餅，造成滾刀偏磨，加之在中、微風化巖層中掘進滾刀磨損嚴重，加劇了刀具的損耗，甚至崩裂刮刀，開艙換刀的幾率大大高于在均質土層中換刀的幾率。
（3）噴涌嚴重，清碴量大
在開挖面④-4e-2卵礫石層中卵礫石含量超過50%，礫石層中混含粉質粘土，黏土中小顆粒的組分含量較多， 而介于其中的顆粒成分則較少。 這種獨特的組分特征， 使其既具有砂土的特征，亦具粘性土特征，同時也為小顆粒從大顆粒的孔隙中涌出提供可能性。加之卵礫石層裂隙水發育，富含微承壓水，巖層中補勘經常出現漿液流失現象因此，當盾構掘進參數控制不當時，螺旋出土器會出現涌水、涌碴情況，每環掘進都要花費大量的人力、 物力及寶貴的時間來清理碴土。
3.選用施工參數及效果分析
3.1 土壓力
土壓平衡控制的要點就是維持開挖面穩定，確保土倉內的土壓力平衡開挖面的地層土壓力和水壓力。根據《鐵路隧道設計規范》，綜合考慮圍巖分級，埋深及周邊環境，右線前100環隧道土壓力設定值P0按淺埋隧道計算。
設定土壓力值P0應控制在以下范圍內：（水壓力+主動土壓力）
3.1.1 靜止土壓力計算
在淺埋隧道中，靜止土壓為原狀的天然土體中，土處于靜止的彈性平衡狀態，這時的土壓力為靜止土壓力。在任一深度 處，土的鉛垂方向的自重應力 為最大主應力，而水平應力 為最小主應力。
（公式1）
（公式2）
式中 ――側向土壓力系數， ；
――巖體的泊松比。
3.1.2 主動土壓力與被動土壓力計算
在淺埋隧道的施工過程中，由于施工的擾動，改變了原狀的天然土體的靜止的彈性平衡狀態，從而使刀盤前方土體產生主動或被動土壓力。
根據盾構機的特點及盾構機施工的原理，結合我國鐵路隧道設計施工的具體經驗，施工采用朗金理論計算主動土壓力與被動土壓力。
當盾構機推力偏小，土體處于向下滑動的極限平衡狀態，具體如下圖所示：
此時土體內的豎直應力相當于大主應力，水平應力相當于小主應力。水平應力為維持刀盤前方的土體不向下滑移需要的最小土壓力，即土體的主動土壓力。畫出土體的應力圓，此時水平軸上處的E點與應力圓在抗剪強度線切點M的連線和豎直線間的夾角為破裂角。由圖3可知：
式中 ――深度為z處的地層自重應力；
――土的粘著力；
――地層深度；
――地層內部摩擦角。
當盾構機的推力偏大，土體處于向上滑動的極限平衡狀態，具體如下圖4所示：
此時刀盤前方的土壓力 相當于大主應力 ，而豎向應力 相當于小主應力 。畫出土體的應力圓，當應力圓與抗剪強度線相切時，刀盤前方的土體被破壞，向前滑移。此時作用在刀盤上的土壓力 即土體的被動土壓力。
破裂角 由圖可知：
式中 ――深度為z處的地層自重應力，
――土的粘著力；
――地層深度；
――地層內部摩擦角。
3.1.3 地下水壓力計算
當地下水位高于隧道頂部，由于地層中孔隙的存在，從而形成側向地下水壓。地下水壓力的大小與水力梯度、滲透系數、滲透速度以及滲透時間有關。
在掘進過程中，由于刀盤并非完全開口，而是中間有70%～80%的支擋結構，隨著刀盤的不斷往前推進，土倉內的壓力介于原始的土壓力值附近。加上水在土中的微細孔中流動時的阻力。故在掘進時地層中的水壓力可以根據地層的滲透系數進行酌情考慮。
3.1.4 預備壓力
由于施工存在許多不可遇見的因素，致使施工土壓力小于原狀土體中的靜止土壓力。按照施工經驗，在對沉降要求比較嚴格的地段計算土壓力時，通常在理論計算的基礎之上再考慮10～20kPa的壓力作為預備壓力。
3.1.5 土壓力與地面沉隆關系分析
依據統計圖可以看出，前期土倉壓力設置較小，地面累計沉降值較大，最大為-85.1mm，后期土倉壓力設置在0.9～1.2bar，地面累計沉降得到了控制，尤其是55環以后，地面累計沉降控制在23mm以內，滿足了規范要求。
3.2 掘進速度、刀盤轉速與地表沉降關系
依據統計圖，地面累計沉降量從最大的-85.1mm，變化至最小-5.2mm，而掘進速度一直控制在20～30mm/min，刀盤轉速控制在1.2～1.5rpm，可見地面累計沉降量與掘進速度、刀盤轉速之間的關系不明顯。
3.3 盾構機總推力、刀盤扭矩與地表沉降關系
依據統計圖，地面累計沉降量從最大的-85.1mm，變化至最小-5.2mm，而盾構總推力絕大部分在1500t上下浮動，刀盤扭矩在3000kN?m上下浮動，可見地面累計沉降量與盾構總推力、刀盤扭矩之間的變化關系也不是很明顯。
3.4 同步注漿壓力、注漿量與地表沉降關系
盾構機1-10環掘進施工時，因注漿設備故障，同步注漿不及時，加上地面有100t的水泥罐和粉煤灰罐各一個，地面荷載較大，導致前15環隧道軸線正上方地面累計沉降過大，DK21+685處累計沉降量達85.1mm，通過對注漿量及注漿壓力的反復調整， 55環以后，地面累計沉降量均控制在23mm以內，達到設計及規范要求。
4 最終參數確定
通過對城鳳區間右線盾構前100環的掘進數據的統計及成型管片的檢查，對前100環的總結如下：
（1）盾構機在上部為粉質粘土（淤泥質粉質粘土）、下部為中風化粉砂質泥巖中掘進時，其參數設置如下：
（2）穿越C20混凝土素墻的參數設置如下：
（3）同步注漿配合比
根據施工前所做的幾組配合比，在盾構掘進中進行了比試，優化出滿足使用要求的配比，最終的使用配比。
（4）針對管片出現的滲漏、破損等現象，編制專項方案，及時安排人員進行修補和堵漏。
5 施工成果檢查
（1）推進速度
在2月10日-3月5日摸索期間，盾構機推進速度極不均勻，約為10-40mm/min，經過不斷調整施工參數，約第55環后，盾構推進速度均勻，達到35mm/min左右，推力，扭矩均與速度匹配，并未出現嚴重的噴涌和結泥餅現象。
（2）管片滲漏水情況
部分管片出現環縫滲水、縱縫滲水、螺栓連接孔處滲水等現象。具體統計見表5如下：
對管片滲漏水情況主要采取二次注漿，通過管片中部的注漿孔進行二次補注漿，補充一次注漿未填充部分和體積減少部分，從而減少盾構機通過后土體的后期沉降，提高止水效果。
二次注漿使用專用的注漿泵，注漿前鑿穿外側保護層，安裝專用的注漿接頭。二次注漿采用水泥漿，注漿壓力為0.5MPa。
（3）管片錯臺
對管片錯臺進行了統計，最大錯臺達到1.7cm。通過錯臺分析，得出管片錯臺出現的部位是由于盾構掘進姿態、推力不均及管片選型不理想造成，因此，我們對盾構施工人員進行專門的知識培訓，并提供了施工人員的質量意識，盡量避免由于人為原因引起的問題。
（4）盾構姿態
對前100環的盾構姿態統計見圖10，圖11。
通過統計表可以看出，切口位置與鉸接位置的偏差值均控制在經驗值±50mm范圍內，保證了成型管片的質量。
（5）成型隧道中線偏差
對成型的管片進行了人工復測，管片每拼裝5環復核一次，其結果見圖12如下：
通過對人工復測管片的數據檢查分析，發現成型的管片隧道中心線高程最大偏差為38mm，隧道中心線平面最大偏差為66mm，均滿足《盾構法隧道施工與驗收規范》成型隧道±100m的要求，說明盾構姿態控制良好。
（6）沉降觀測
在右線100環試推進施工期間，對周邊地表沉降、周邊建筑物沉降、地下管線沉降、隧道凈空收斂等項目進行了監測。通過對施工監測數據進行統計，周邊建筑物沉降、地下管線沉降、隧道凈空收斂均未超過報警值，周邊地表沉降監測點中累計沉降最大的點為DB01-02，累計最大沉降值為-85.1mm，日沉降最大變化值-22.3mm，目前該點地表沉降已趨于穩定。2月15日開始試掘進，推進到3月4號時，根據前期的施工參數，優化了設置掘進參數，地表沉降得到了很好控制，55環以后的掘進，日沉降量和累計沉降量均控制在規范允許范圍內。
5 結束語
城西路站-鳳凰大街站區間地質條件復雜，可借鑒的施工案例較少，且不同的盾構機施工參數確定方法不盡相同。在復合地層中，根據地層及盾構機的特點，首先通過理論計算，然后結合實際推進情況及時調整施工參數，最后根據一系列的統計圖表得出最終的施工參數的方法，在實際施工中證實科學可靠，在復合地層盾構施工項目中，具有一定的借鑒作用。
參考文獻
[1]陳饋、洪開榮、吳學松.盾構施工技術[M]，北京：人民交通出版社，2009：153-158.
關鍵字：盾構；穿越；特殊地段；控制措施
Abstract: On the background of shield construction of subway sectional tunnel, and through the author’s personal experience, the paper elaborates on the tough controlling points of special sections like bridges, rivers, mass municipal tubes, residential clusters, when tunneling with shield method. And combining with actual situation of construction, it states controlling measures, such as organization, techniques, safety, for shield tunneling at special sections.
Key words: shield method; tunneling; special sections; controlling measures
中圖分類號：TU71文獻標識碼：A 文章編號：
引言
盾構施工，以自動化程度高、勞動強度低、施工速度較快、交通影響小在城市軌道交通建設中占據著不可動搖的位置。伴隨著各大城市地下交通的飛躍發展，盾構施工技術也日漸成熟。充分的事前分析，嚴格的事中控制，科學的事后總結，有利于將盾構風險降到最低，實現盾構技術的發展。雖然不同城市，都會遇到類似的問題，但是，不同城市的地質、水文狀況，也隨之帶來了不同的困難。嚴謹的施工方案，高素質的操作人員等將會為盾構的順利推進提供保障。以下內容結合作者的親身經歷，闡述了盾構穿越特殊地段的控制要點，如有不妥之處，還請指正。
1.工程概況
某盾構區間（為方便，稱之為A-B區間）是某城市軌道交通的重要組成部分，自得A站出站后以R=350m沿某路右拐穿過河流、住宅區；接著以R=350m右拐穿過住宅后進入北京路；然后沿某路右線以R=1000m先左拐后又以R=1200m右拐，左線以R=1200m左拐后到達B站。
本項目盾構區間將以復雜的線形，在復雜的地質條件下，穿越復雜的施工環境。其中盾構區間下穿河流、下穿既有地鐵隧道等工況在某城市軌道交通建設中均屬首例，尚無成功經驗可以借鑒，施工風險極高、技術難度極大。
2.特殊地段概況及風險點
2.1盾構穿越河流橋梁
區間左線在DK11+758.314～DK11+787.038、右線在DK11+758.714～DK11+791.111范圍下穿河流，左線穿越長度為28.7m，右線穿越長度為32.4m，隧頂距河床底最小覆土厚度5.9m。某橋沿東西方向橫跨河流，為某市保護建筑。其中西邊橋頭最南端樁基距離盾構隧道僅0.886m，對得勝橋的保護是盾構區間施工的重點。
圖1隧道與橋樁位置關系圖
2.2盾構下穿大型管網
環～得區間左、右線分別在DK12+124.838～DK12+137.238、DK12+118.497～DK12+130.897處下穿排污管網。排污管網為地下暗河，是主要的排污干渠。暗河頂部為磚砌拱形蓋板，蓋板頂部距地面不足1m，下部無任何基礎。盾構下穿位置隧頂至暗河定凈距約16.46m，若因擾動過大或出土超量造成磚拱蓋板坍塌，將直接威脅地表道路及鄰近建筑的安全。
圖2隧道與管網關系圖
2.3盾構下穿房屋建筑
從A站始發后側穿、下穿10處住宅樓；然后橫穿道路，進入住宅小區，共下穿4處住宅樓；最后進入大型道路，近距離側穿或下穿10處樓房和1座人行天橋。整個區間左右線共計穿越建筑物28處，多為年代久遠、基礎較差的磚混結構。在盾構穿越過程中確保地面建筑物的安全是本項目盾構施工的重點。
3.風險管理措施
3.1組織保證措施
為了加強區間盾構下穿特殊地段施工的組織和技術管理措施，施工單位成立了以項目經理為組長的“下穿特殊地段現場工作小組”，對特殊地段盾構下穿作業行使管理職責。對具體施工操作人員進行調整和充實，增加富有施工經驗的、責任心強的優秀施工人員。在穿越前對全體施工人員進行全面詳細的技術交底和施工管理交底，切實落實各項技術措施，做到信息暢通。在施工過程中，現場工作小組24 小時值班，隨時對特殊地段的構（建）筑物監測結果進行分析，并及時向領導小組匯報。
3.1.1人員配備
在下穿特殊地段的過程中將配備足夠的管理人員、技術人員、現場施工人員、后配套維修保養人員、地面監控人員、監測人員、地表巡視人員以及突況應急人員。隧道內人員與地面人員通過電話進行聯絡，地面管理人員及時將監測信息及參數設定指令傳達給隧道內的施工人員，隧道內施工人員及時將施工情況、掘進參數等反饋給地面管理人員，達到實時優化施工參數的效果。
3.1.2技術準備
在近接特殊地段之前，對所有施工人員進行技術交底及施工組織交底，在試驗段、穿越段、保護段施工期間分期對關鍵工序施工人員進行技術交底及施工組織交底。使每一個參加施工的工作人員時刻清楚了解盾構與特殊地段之間的相對位置以及不同地段所采取的盾構穿越施工流程、技術措施、掘進參數。在盾構操作室和工區辦公室張貼相關技術交底、盾構穿越流程及重點控制措施。
3.1.3物設保障
穿越特殊地段之前對盾構機及龍門吊、電瓶車等后配套設備進行一次徹底的檢修，并對易損壞的零部件進行清查和備貨，對不常用的配件提前聯系供貨渠道。保證盾構機及后配套設備在穿越特殊地段的過程中一旦發生設備故障可以在第一時間維修解決。同時聯系盾構機供應商，要求其在盾構下穿特殊地段期間全力提供技術支持，當盾構機發生現場維修人員無法解決的疑難故障時在短時間內到達施工現場，及時解決問題。
在施工現場提前配備充足的注漿設備及材料，保證同步注漿、二次注漿、盾體徑向注漿的正常進行。
儲備足夠數量的膨潤土和碴良劑，保證碴良能夠持續正常進行。
儲備足夠的應急物資并單獨存放，保證發生險情時可以立刻到達搶險現場并投入使用。
3.2穿越前準備措施
3.2.1實地勘察
在穿越前，我單位派遣相關技術人員、盾構操作人員對特殊地段進行實地踏勘，以了解其的現狀，尤其是確切位置及目前的狀況。
3.2.2技術交底
在穿越前，對所有施工人員進行施工技術和安全交底。使每一個參加施工的工作人員清楚了解盾構與特殊地段之間的相對位置以及應當采取的不同技術措施。
關鍵詞 盾構隧道 盾構機 施工技術
1 工程概況
客-大(客村至大塘)區間為兩條平行的分離式單線圓形盾構隧道,左右線總長為3076.93m(其中盾構隧道長3016.93m),共設3個聯絡通道、1個泵房、1個中間風井及左右線擴大段礦山法隧道、8個接口洞門。 客-大區間圓形隧道外徑6.0m,內徑5.4m,管片厚度300mm,管片寬度1.5m,分塊數為6塊,采用錯縫拼裝。環間采用三元乙丙橡膠止水條止水,同步注漿填充管片與地層空隙。管片混凝土強度等級為C50,抗滲等級不小于S12。
該區間隧道沿線建筑物密集,有170多棟樓房,其中確定房屋樁基底到隧道頂面之距小于3m的共有14座。 區間YCK8+230至YCK8+668.4段圍巖主要為全風化和可塑至硬塑狀殘積層,圍巖級別為Ⅰ～Ⅱ級,土層自穩能力較好,但強度較低,且隧道埋深較淺,整體穩定性相對較差。
盾構隧道采用一臺海瑞克Φ6.25m復合式土壓平衡盾構機從大塘站北端頭右線盾構工作井下井拼裝始發,向北掘進,在客-大區間暗挖段洞室內調頭后,返回向南掘進左線,在大塘站北端頭盾構工作井解體吊出。盾構隧道掘進過程示意見圖1。
本工程的主要特點和難點是盾構在密集建筑群下的推進和盾構機在暗挖地下洞室內的調頭。
客-大區間盾構施工場地分為兩個階段,右線施工為第一個階段,施工場地在大塘站北部;左線施工為減小軌道運輸的運距和便于附屬結構施工,將盾構場地轉至客-大暗挖區間的施工豎井場地。2 客-大區間盾構施工的總結與探討
在客-大區間盾構施工過程中,針對工程的特點、地質情況和現有的施工技術水平,借鑒兄弟單位的成功經驗,認真研究優化,提出并實施了不少的成功的方案。
2.1 盾構機
2.1.1 盾構機的選型原則
盾構機是盾構施工的關鍵,一般的選型原則是要適合隧道設計的特點、地質特點、環境特點,選型要有針對性。但是一臺盾構機價值幾千萬元人民幣,又有10km的壽命,對施工區域廣闊的 企業 ,在選型時不能僅看到眼前的項目,還要應對可能出現變化的條件(尤其是地質變化),所以,盾構機的主要技術參數選擇要考慮一定的通用性。 海瑞克盾構機在廣州軌道交通二號線工作良好,成為首選?？?大區間盾構經過2.5km的掘進,其主要技術性能、參數基本滿足施工要求,但對付硬巖很困難。隨著施工中的體會和廣泛了解,海瑞克盾構機還存在許多需改進的地方。
(1)盾構機的推力和刀盤的扭矩 刀盤的扭矩設計為4500kN·m,脫困扭矩為5300kN·m。實際使用中,在軟巖、軟硬不均地層中,常有超過設定扭矩值而自動停機的問題。尤其在采用土壓平衡模式粘性土層中掘進時,扭矩也很大,經常超過設定值。
從 目前 使用情況來看,推力與扭矩的設置是不匹配的,即推力可減小,扭矩還應適當增加,應詳細地 計算 驗證,修正設計。
(2)刀盤的轉速
按海瑞克的設計,刀盤的轉速設定為兩檔,低檔為0～3r/min,高檔為3～6r/min。使用高檔(3～6r/min)是通過加大液壓油流量來實現的,從而影響了機械壽命和設計強度。實踐證明,刀盤轉速只需要3r/min以下就可以滿足施工要求。
(3)刀盤與刀具
①刀盤的開口率
客-大盾構機刀盤的開口率不能變化,且中心區開口率小,不適應有粘性軟土地層的需要,易形成泥餅。拉瓦特、海瑞克都已制造了開口率可調的盾構機,不僅能適應各種地層的掘進,而且為在不良地層下換刀提供了一定的安全保障。
②單刃滾刀、雙刃滾刀及刀間距
海瑞克的雙刃滾刀設計從實踐看來對付40MPa以上的巖石已十分困難。雙刃滾刀要同時破200mm左右范圍的巖石,肯定不如單刃滾刀破100mm范圍巖石的效果好。在軟硬不均的巖層中,應采用單刃滾刀及相應的刀盤設計,刀間距應取85mm左右。
(4)變頻電機直接傳動和液壓傳動
海瑞克采用液壓傳動,但隨著變頻技術的日益完善,采用變頻電機直接傳動比液壓傳動優點多,首先是變頻電機直接傳動的機械效率高;其次可以減少發熱環節,減少冷卻水用量,減小噪音,且使用維護相對簡單,所以應選擇變頻電機直接傳動。
(5)便于操作維修的人性化設計
威爾特、小松盾構機在通道、管片拼裝工作臺的設計上大大優于海瑞克,人員可以直接在通道上從操作室到盾體前部。
(6)注漿系統
注漿系統要保持同步,二次注漿設備也應設計在后拖臺車上,并要求在不影響正常掘進的情況下,可以進行二次注漿施工。
以上僅就盾構機的一些問題進行 分析 ,結論是:海瑞克應做出設計理念的清理和設計方案的改進。
2.1.3 盾構機的國產化與零部件的代用
盾構機應有大量的結構部件可國產化,現已國產化的絕大部分是鋼結構件,對于許多泵(如泡沫泵、膨潤土泵等)及液壓管路、空壓機、皮帶輸送機,國內已有成熟的電器設備、零部件可直接代用,但國產刀具還需進一步研究。輔的螺栓、擋板進口一件動輒幾百元,而代用自制產品僅幾十元。
2.1.4 盾構機的保養與維修
做好盾構機的保養與維修是保證盾構機正常工作,尤其是保證盾構機使用壽命的關鍵。建立強制保養制度十分重要,但根本的保證是要培養一班穩定的熟練維修保養人員,包括技術干部和技術工人。
2.2盾構施工的主要配套設備
2.2.1施工平面設計是配套設備選型的前提
關鍵設備龍門吊的起重能力、跨距、提升高度、卸土方向及方式是決定龍門吊設計和造價的重要參數?？?大盾構始發井洞口大且長,周圍還有風亭和出入口,平面布置給龍門吊設計和造價帶來很大的影響,功能復雜、造價高、故障率也高。管片擺放、下井的位置也影響管片龍門吊或汽車吊的配置。
管片進場擺放既要便于管片運輸車的進場卸貨,又要便于及時選擇管片的點位和下井。
實踐證明,平面布置應以盡量減小提升土斗龍門吊的壓力為原則,由此才能保證掘進進度。
2.2.2 運輸方案的選擇與機車車輛的配置
采用一列車將一環碴土運完,并足量供應同步注漿漿液等輔助材料,有利于快速掘進。但要求盾構機后配套,即皮帶運輸機要足夠長,機車牽引力足夠(因為地鐵線路縱坡一般較大),機車、車輛制動性能良好。
實踐證明,采用兩列車裝完一環碴土的方案只要安排合理,各項工作穿行,總體講不會影響進度。這樣,可以選擇小噸位的機車,能減少投資。機車、碴車編組,還有許多方案可設計,如保證不間斷掘進“雙機車分部牽引方案”等,應進一步研究。
2.2.3 漿液拌合設備
對同步注漿漿液的拌合設備及配套設施一定要符合環保要求,事后采用措施效果不佳。本項目因轉場后環保要求高,只能增加一輛運輸車,將經初拌的潮料運至場內加水二次拌合。
2.2.4 管片模具的選型 采用左、右轉和標準三類管片,對寬管片擬合曲線及糾偏均有利,封頂塊也在上部,但要注意左右轉環的模具及產量要大于用于曲線擬合的數量,以供糾偏時使用。
2.3輔助添加材料
2.3.1泡沫劑、膨潤土泥漿
基本功用是改良土體,在粘性土中對防止泥餅形成等有很好的效果,泡沫劑并非法國的就好。在軟、硬不均的巖層中掘進,適當添加泡沫或澎潤土泥漿,能起到冷卻、的作用,有助于減少刀具磨損。
2.3.2 盾尾油脂
要達到相當的粘度,以能抗衡地層土水壓力、注漿壓力,質量不能含糊,國產的盾尾油脂完全能用。要特別注意,在始發前一定要將尾刷內的油脂徹底填滿,日常的自動加注也要經常檢查,保護尾刷,保證盾尾密封。
2.4 盾構掘進的主要施工方案
2.4.1 盾構在軟巖地段的掘進 該地層的掘進,要在保證注漿量的前提下,控制好土艙壓力,盡量做到快速均衡施工。要加強地面沉降監測,監測數據要及時反饋到盾構機操作室,以調整掘進參數,確保安全可靠掘進。
客-大區間盾構由于施工控制嚴格,提前做出預測,實行了信息化施工,在建筑群下軟土層的掘進中,無坍塌,隆降控制在+5mm～-15mm之間,確保了環境安全。
在粘性土中掘進特別要注意防止泥餅的形成,采取加泡沫、設定合適的略低的土艙壓力、適當控制推進速度和推力等措施是有效的。
2.4.2 盾構在硬巖地段的掘進 在該地層掘進首要的是保護刀具、刀盤,要強制性地對刀具、刀盤按時進行檢查,適時更換、修復。
在硬巖富水地層,管片上浮是一種較為普遍的現象。采取改進同步注漿漿液的配合比、縮短漿液初凝時間、足量注漿是防止管片上浮的主要措施,同時加密管片姿態的測量頻率,根據測量結果,適當將盾構機姿態壓低于設計軸線,補償因管片上浮對軸線的偏離。
2.4.3盾構在軟硬不均地層中的掘進
在軟硬不均地層中掘進,為保護盾構及其刀具,不宜追求太高的施工進度。在此地層中掘進必須控制掘進參數,推力不宜太大,刀盤轉速不宜太快(一般為1.0r/min左右),刀具貫入量不宜太深(一般為5mm/轉)。同時掘進期間要經常、有計劃地檢查刀具、刀盤狀況。
2.4.4 同步注漿的控制
同步注漿首先要把握好漿液配合比,否則容易造成堵管現象(表1)。 在軟土區應以控制注漿量為準,在硬巖區應以注漿壓力為主要控制參數。對制漿、運輸過程的管理要到位,注漿手要精心操作,發生堵管要采取措施及時疏通,不能大意。
2.4.5管片的選型和拼裝
盾構機VMT系統能預測5環擬拼裝管片的型號和點位,但施工中不要完全照辦,還要本著糾偏不能過急的原則,并考慮現場所存放各類管片的數量,確定管片型號的選擇。
管片拼裝是質量控制的關鍵環節,不必太快,拼裝機操作手是關鍵,環向螺拴應注意緊固。因推進千斤頂分為四組,在盾構機推進時一定要把握各組推力不要相差過大。
2.5輔助施工方案
2.5.1盾構井端頭加固方案2.5.2 建筑物保護方案 廣州市地下鐵道設計 研究 院提供了建筑物保護設計方案,根據其檢算結果,結合實際情況,我們對原方案做了較大的改進:僅對東風二小學教學樓采用樁基托換,其它房屋的樁基采用筏板托換加固的辦法,筏板厚度為0.4m,使原有樁基與筏基形成聯合基礎,提高房屋基礎的承載力,同時利用筏板基礎的剛度調整地層不均勻變形的應力。
采用改進的方案施工,盾構機通過后地層沉降全部控制在容許范圍內,房屋未出現異?，F象,達到了加固效果,降低了成本。
2.5.3 始發期間運輸方案的優化
設計方案是使用臨時出土口進行出碴進料,但臨時出土口為兩盾構單位共同使用,牽扯兩個單位的協調和設備的租賃。提出始發運輸的改進方案,采用從車站北端左線盾構井口出土,即右線掘進時布置一道岔,把列車轉到左線北端頭出土口進行出碴進料。這樣既保證了進度,還省去租用一個月40t龍門吊及分擔軌底梁的費用,也為地鐵車站設計中是否設置臨時出土口提供 參考 。
2.5.4 盾構機通過中間風井的礦山法隧道方案
盾構機通過中間風井礦山法隧道采用拼裝臨時管片的方案。盾構機到達前,在礦山法隧道按盾構機的設計位置澆筑弧形導臺,以作為盾構機的支撐平臺和滑行軌道。
2.5.5 盾構機在地下洞室的調頭
由于三號線在客村站以南設有與二號線的聯絡線及折返線,其隧道斷面變化大,用暗挖法施工。因此,盾構機不能在客村站內調頭或吊出,采用了在暗挖段特設的擴大洞室內進行盾構機調頭。
為此,對方案進行了深入的研究、優化。按照最終確定的方案,在2004年元月至2月順利地完成了地下洞室內的調頭。其方案如下:
(1)盾構機主體在擴大的地下洞室內調頭。
(2)后拖臺車利用暗挖區間豎井及右線的大斷面隧道調頭并轉至左線。
(3)經反復 分析 ,多次與業主、暗挖承包商聯絡協調,在調頭的同時,進一步實施了轉場方案,即在盾構機調頭后將原設在大塘站的龍門吊等場內設備移至客村暗挖豎井場地,從暗挖區間的豎井出土、進料、通風、供電、給排水。轉場后,為左線掘進、后續附屬工程施工、保證工期都創造了良好的條件,同時減少資金投入,降低了成本。
3 總 結
(1)盾構法施工是一個系統性很強的工程,其施工技術方案的確定,一定要從土建、機械、安全、 經濟 各個方面綜合權衡,認真比選。唯有統籌安排,才能確保盾構安全、快速、均衡的施工,成本才能得到有效控制。
(2)盾構法施工要充分掌握和判斷地質情況,以此作為選擇適宜的盾構機型、合理的掘進模式和掘進參數的依據。要規范地、切實地實行信息化施工,對盾構法施工是既有條件又非常必要。
(3)盾構法施工管理要以盾構機為中心,作為盾構法施工的關鍵設備,除了選擇合適的盾構機外,還要對盾構機進行 科學 管理、維護、保養,讓其發揮最大的生產效率。
(4)盾構法施工要充分重視施工場地的設計布置與配套設備的配置與管理,這些往往是影響進度的重要因素。
(5)盾構法施工歸根結底是要“以人為本”,加強培訓、精心操作、悉心體會,遇到 問題 時才能準確判斷、及時處理。
參考 文獻
運用盾構法進行地鐵施工時，會出現各種各樣的問題。例如：北京地鐵四號線采用盾構法施工時經過砂卵石地區，滾刀磨損嚴重；上海地鐵施工時土壤敏感度較高，盾構施工過程中土壓力不平衡問題常常出現等。近年來，隨著地鐵盾構施工的廣泛應用，更多問題暴露了出來。例如，地鐵盾構施工過程中控制室的熱平衡問題，施工所引起的地表沉降問題，施工完成后所產生的盾構管片上浮問題等。
各個城市地鐵發展現狀不同，東部地區城市地鐵線路較為成熟，西部地區城市地鐵線路較為稀疏。因此，未來地鐵盾構施工在我國的發展相當可觀，但施工過程中所出現的一系列問題，制約著其在地鐵施工中進一步發展。因此，盾構施工問題的解決迫在眉睫。
近年來，隨著交通行業的快速發展，城市地下空間的開發愈發重要。盾構機作為城市地鐵隧道開挖利器，將承擔不可替代的作用。據統計，采用盾構法施工的掘進量占北京地鐵施工量的48%。因具有效率高、不阻隔交通、受季節氣候影響較小等優勢，盾構法未來將有更大的發展空間。因此，盾構機的改進、盾構方法的提高至關重要。
盾構機在地鐵項目中被廣泛應用的同時，顯現出來的問題也越來越多，例如地表變形沉降、刀具斷裂、施工完成后盾構管片緩慢上浮、盾構區間內的熱平衡等問題。為了尋求這些問題的解決方法，國內許多學者采用理論分析、試驗模擬等方法對盾構施工過程中出現的問題進行了研究：魏剛、周洋等在《盾構隧道施工引起的工后地面沉降研究》中采用軟件計算，分析了盾構開挖過程中地面變形的規律，并將該計算結果和實測值進行了對比分析，總結出了該過程中地面變形的機理；蔣建敏、賀定勇、趙學彬等在《盾構機刀具制造用耐磨耐沖擊堆焊藥芯焊絲研究》中針對刀具斷裂問題進行了深入研究，開發出新型的DG7焊絲，并采用該焊絲對斷裂刀具進行焊接，強度顯著增強，且刀具壽命不受斷裂縫的影響；何川、等在《土壓平衡式盾構掘進過程的相似模型試驗》中針對盾構施工時的土壓平衡問題進行了長時間的研究，對傳統的土壓平衡提出了一些建議；肖明清、孫文昊、韓向陽在《盾構隧道管片上浮問題研究》中采用理論分析和試驗探究的方法，對施工完成后盾構管片的緩慢上浮問題進行了研究，將上浮機理分為軟巖和硬巖上浮2個方面。這些科研成果對我國盾構技術的發展產生了巨大的推動作用。到目前為止，有關地鐵盾構的文獻大多為討論施工方法，對于盾構施工過程中出現的問題尚無系統的統計分析，鑒于此，為了使盾構機在地鐵隧道的建設中更好地發展，有必要對其存在的問題進行整理分析，以期豐富相應的理論，為施工提供經驗。
盾構機的分類
按照斷面類型，盾構機可以分為三類，即圓形盾構、多圓盾構以及異圓盾構。其相互關系如圖1所示。
圓形盾構為一個主軸帶動刀盤進行轉動；多圓盾構為多個圓形盾構的刀盤交錯重合而成；異圓盾構刀盤形式較為復雜，具體如圖2所示。
異圓盾構的刀盤可以簡化為機架（盾構機頭）、主軸I、主軸II、曲柄軸（固連刀盤）4個部分組成的四連桿運動機構，主軸I與主軸II按設定的轉速轉動時，曲柄軸劃過的面積則為非圓斷面盾構機的開挖面形狀。只需要調節主軸I與主軸II的長度和轉速，就可以控制開挖截面的形狀。因此，實際工程中可根據要求將截面形狀設計成矩形、馬蹄形和橢圓形等。
工程應用中的問題統計
盾構機在施工過程中出現的問題多種多樣，實際工程中的部分統計結果，如表1所示。
將盾構施工過程中出現問題的37個工程實例進行整理，結果如圖3所示。
問題分析
圖3統計結果顯示，盾構法施工時常見的問題有地表變形過大、刀具斷裂磨損、土壓倉壓力不適、施工完成后二襯管片上浮、盾構區間內的熱平衡問題等，具體如圖4所示。
沉降問題
沉降是盾構施工過程中最直觀的問題，包括前期下沉和后期下沉。前期下沉主要是由于開挖面不穩導致的；后期下沉主要是由于管片管線下沉導致的，根本原因是裂隙閉合、注漿流動、應力重分布等導致的土體移動。相比而言，后期沉降較為明顯。
地鐵盾構施工過程中，沉降問題普遍存在，新疆某地下商場在采用矩形盾構法進行盾構施工時，曾出現了較大的地面沉降。造成此處地面沉降的原因主要是后期沉降，即由于注漿在施工裂隙中的移右約笆┕ち嚴兜謀蘸鮮垢么ν撂宓撓αΨ植擠⑸了變化。
采用盾構法進行地鐵開挖出現的沉降與多個因素有關，包括地質條件、埋深、斷面、注漿材料、開挖速度等。在現有技術水平下，為減小施工后期盾構對地表的影響，常綜合注漿、預埋樁、打錨的方法進行地表和內部土體的加固處理，盡量避免對土體較大的擾動。對于地表要求較為嚴格的區域，也可采用凍結法施工，但這種方法價格昂貴且技術要求高，一般不常使用。
刀具斷裂磨損
地鐵開挖設備包括2類：掘進機（TBM）和盾構機。其中，掘進機主要用于硬巖開挖，盾構機主要用于軟巖開挖。但在現實工程中，巖土并非軟硬分明，這種情況下，軟巖盾構機面臨嚴重的刀具斷裂磨損，是盾構施工過程中急需解決的問題。刀具斷裂磨損程度與刀具材料、刀盤結構設計等因素息息相關。
北京地鐵5號線穿過含砂率為1/3的砂土區，相當一部分開挖土體含大量碎石、卵石。盾構施工過程中刀具磨損嚴重，有刀具斷裂現象出現，如圖5所示。
宋云、蔣建敏等在刀具材料的開發方面進行了大量的試驗研究，研發出了新型焊絲（DG7）。采用該焊絲對刀具斷裂處施焊，強度顯著增強。北京地鐵5號線施工過程中曾采用了該方法，效果明顯。采用該焊絲施焊后的刀片如圖6所示。
土壓力平衡問題
土壓平衡原理如圖7所示，即在刀盤附近的輸送器側安裝隔板，在刀盤與隔板間形成一個密封良好的土壓倉，待渣土進入倉后，通過改變隔板受到千斤頂推力的大小控制土壓倉的壓力，以維持開挖面土體的穩定。
單軸式盾構機刀盤主要圍繞軸心轉動，偏心多軸式盾構機在圍繞其軸心轉動的同時，所固連的曲柄軸也在圍繞主軸轉動，承受著較多來自刀盤邊緣的擠壓，剪力影響較大，受力復雜。因此，在進行盾構開挖時，建立適當的土體壓力較為困難，面臨著較多危險。
日本國鐵羽越線折渡隧道盾構施工過程中，曾采用土壓平衡的矩形盾構法。由于該區間土體穩定性差，在施工過程中泥土室建立的壓力過小，導致開挖面流沙，被迫停工，最后采用挖掘機進行該段的施工。
盾構機在施工過程中受力復雜，土壓力建立的關鍵問題是自適應性，即隨著圍巖等級、受力性質、曲軸運動的變化，壓力倉的土壓力應能夠自我調節，以進行連續的開挖工作。何川、胡國良等人通過試驗模擬等手段對自適應性進行了分析，如圖8所示。研究發現，當圍巖等級等外界因素改變時，可以通過改變螺旋輸送機的轉速和壓力室土體的含水量來控制壓力室土體的壓力，以解決盾構機土壓力平衡的自適應問題。
管片的上浮問題
管片上浮是盾構施工過程中不可忽視的問題，嚴重影響著施工質量。特別是近年來越江隧道的施工中，由于土體土質多接近黏性，導致管片的上浮問題越發突出。根據統計，管片上浮幅度在已施工的隧道中表現為40～90 mm。
管片上浮多發生在盾構襯砌施工完成后較長的一段時間內，引起管片上浮的原因多種多樣，大致可以分為2方面：一方面，開挖施工對原狀土層進行了大范圍的擾動，襯砌施工完成后土層應力重分布，導致土體下移，管片上??；另一方面，管片拼裝完畢后，管片背后殘留有空洞，需要注漿予以填充，流動注漿體對盾構襯砌有向上的浮力作用，引起管片上浮。結合上述管片上浮的原因，可以得出管片上浮具有以下特征：受圍巖等級、土體性質、注漿材料、注漿方法等的影響；上浮速率先快后慢，前期在注漿浮力作用下，上浮相對較快，后期管片上浮是由土體的應力重分布引起的，因此管片上浮速率較慢。
針對管片上浮的原因，工程施工中，可在注漿材料的選擇方面采取以下方法予以預防：針對軟土地層，選用早強低、流動性大的注漿材料；針對巖性地層，選用瞬凝性漿液。
熱平衡問題
熱力平衡問題即由于冷卻水和通風機狀態不適，導致的盾構機機頭溫度高于其他部分、液壓油溫度過高、通風不足等現象。在地鐵隧道的施工中，熱平衡問題嚴重影響盾構機的正常運行和操作人員的工作效率。
廣州地鐵2號線曾采用盾構法進行隧道開挖，開挖過程中盾構機曾發生過多次停機事件，調查結果表明是由于夏季施工時冷卻水溫度過高，以致于油液溫度沒有降低，最終迫使盾構機停機。針對此次熱力平衡問題，中鐵隧道在廣州地鐵2號線的施工過程中從以下3個方面入手解決，并取得了良好的效果。
（1）適當加大土壓倉的水分。盾構掘進時，適當加大土壓倉的含水量，在渣土的同時加快了刀盤的冷卻，效果明顯。
（2）嚴格控制進口冷卻水的溫度。限制冷卻水的溫度在一定的范圍內。
（3）因地制宜地對原有盾構機的通風系統進行適當調節。廣州地鐵2號線采用海瑞克公司生產的機內抽風式盾構機，由于廣州潮濕多雨等原因，導致機內抽風不足，操作室內悶熱異常。經改裝后，原機內抽風變為機內壓風，效果明顯。
發展展望
盾構機在未來的發展需要解決許多問題，除了上述各類基本問題外，還包括施工智能化、檢測智能化等問題。施工智能化具體表現在高效節能、精確控制、施工VR模M、智能導向等方面。檢測智能化具體表現在系統敏感性、自動檢測、自動修復等功能的提高。
隨著交通事業的快速發展，以及電子技術、定位技術、遙控技術、成像技術的成熟，盾構機在未來將有更廣泛的應用，逐步推廣到地鐵、地下人行通道、海底隧道和地下綜合管溝的建設中。
采用盾構法進行地鐵隧道施工具有眾多優點，包括：受季節氣候影響較?。徊挥绊懡煌ê骄€；開挖、出土、管片拼接過程自動化、智能化；掘進速度快；對土體擾動較小等。因此，采用盾構法進行地鐵施工將是大勢所趨。
