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【摘 要】 盾构法施工具有施工速度快、安全、成型质量好等优点，在城市地铁隧道工程建设中得到广泛应用。本文在对地铁隧道盾构施工基本原理及特点分析的基础上，指出地铁隧道盾构掘进施工前准备工作的重要性及要点，并对初始掘进阶段。正常掘进阶段和掘进到达阶段地铁隧道盾构施工的技术要点进行了分析，通过严格遵循施工掘进的技术要点，可以确保城市地铁隧道的施工质量。
【关键词】 地铁隧道;盾构;施工技术
盾构法施工具有安全可靠、机械化程度高、工作环境好、土方量少、进度快、施工成本低等优点，尤其在地质条件复杂，地下水位高而隧道埋深较大时，只能依赖盾构。隧道盾构法施工对城市的正常秩序和周围环境影响较小，作为现代城市地铁隧道建设的重要施工方法得到快速发展和广泛应用。
一、地铁隧道盾构施工基本原理及特点
隧道盾构法施工是在护盾的保护下采用盾构机在地下掘进，同时进行管片衬砌作业而构筑隧道的一种施工方法。隧道盾构法施工首先需要在隧道一端设置竖井或基坑用来安装盾构机，盾构机沿着隧道设计路线的轴线方向前进，同时从盾尾输出土体。但由于在盾构机推进的过程中盾尾土体的受力状态发生变化，需要在盾尾进行衬砌，并在开挖坑道周边及衬砌缝隙中压注水泥浆，从而起到封闭水源，防止隧道及地面下沉的作用。目前，我国城市地铁建设已经摒弃传统的明挖施工，均采用盾构法进行施工，常用的盾构机主要包括泥浆式、土压平衡式、敞开式，压缩空气式等四种类型，但土压平衡式盾构机可以用于松软土层至砂砾层等各类土质的施工，在工程中的应用也最为广泛。地铁隧道盾构施工是城市地下施工的主要手段，盾构施工是在一个能支撑地层压力而又能在地层中推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状钢筒结构的掩护下完成挖掘、出土、隧道支护等工作的。我国城市地铁隧道建设盾构法施工最早是开建的某地铁线路，其后在全国大中城市地下工程中广泛采用，并取得了可喜的應用效果。地铁隧道采用盾构法施工可以最大限度地减少工程施工对城市正常功能和周围环境的影响，而且采用盾构机进行掘进施工不仅大大降低了明挖法施工的工程量和工人的劳动强度，还显著提高了掘进速度和施工的精度及安全性，使得地铁建设的工期得到有效保障。但盾构法施工也存在一次性投资大、机器复杂而且尺寸和重量大、装运繁琐、维修费用高等缺点。
二、盾构选型
对盾构在300m小半径曲线始发、长距离小半径曲线掘进、穿越富水碎裂带、长距离硬岩段掘进等方而进行适应性分析，是盾构选型的必要前提。钙质板岩是大连地铁2号线201标段盾构穿越的基础地层，隧道掌子而具有较好的稳定性，土体渗透系数为1.15x10-5～5.79x10-5m/s，处于10-7～10-4m/s之间。根据图1盾构选型与渗透系数的关系，可以选择土压盾构或泥水盾构。由于泥水平衡盾构碴土分离成木较高且需占用碴土场地较大，而木施工区间场地狭小;相反土压平衡盾构在施工成木、环保等方而均具有较大的优越性。因此，木工程适宜选用土压平衡盾构。
三、反力墙施工技术
盾构机始发采用反力墙取代反力架的施工，反力架在施工底板以后开始进行，反力墙的设计按照盾构始发的推力确定，保证其安全富余系数，反力墙的的轴心与盾构机始发轴心相同，反力墙端面应与发射台水平轴垂直，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持平行，反力墙始发洞门净空采用3640mm其中16mm为安装的环向钢板的尺寸，每侧再富余4mm的间隙，钢板的安装保证在盾构始发后期反力墙与管片之间的连接时能够有效的防止漏水涌砂的现象。反力墙应具有足够的刚度和强度，盾构初始掘进推进千斤顶的力通过，环管片由反力墙传递到车站结构（主要是底板和中板）。
四、盾构机的组装
盾构机为新建造的泥水平衡盾构机，盾构机分为刀盘、前体、中体、盾尾组成，盾构机单体重量最大达到57t，拟采用吊装设备为1台200T履带吊机、80T汽车吊、2台50T液压千斤顶以及相应的吊具。盾构机的吊装下井必须有汽车吊辅助翻转。下井顺序先后配套，后主机，设备组装完毕后，接通液压管路、动力电缆、控制电缆，最后将水管、风管、气管连接好，一切准备就绪后，开机现场调试设备设计要求的各部件性能参数。
五、拔桩技术
位于某市市石湖东路的东串河桥，恰好跨越某市地铁2号线两站区间隧道。东串河河道宽25m河底标高—1.38m}隧道埋深5.4m。河桥为3孔简支板梁桥，上部结构为装配式钢筋混凝土实心板，下部结构桥墩为单排架柱式墩，钻孔灌注桩基础，桩径1000mm，桩长25m，桥台为重力式桥台，钻孔灌注桩基础，桩径600mm桩长25m。同样是桩基侵入隧道结构范围，考虑到此桥的规模比较小，侵界的桩基数目比较少，优选方案为盾构通过前拆除该桥，实测桩基位置，拔除盾构通过范围向外1m范围内所有桩基，并用M5砂浆填实，桥梁采用箱涵结构给子还建。盾构下穿东串河时一，加强施土控制和监测，严格控制土仓压力和出土量，及时一同步注浆，同时一做好涌水喷砂等应急预案，确保隧道施土安全。
六、地铁盾构隧道综合防水技术
防水技术提出了能够长期适应高渗透性富水砂卵石地层的主隧道管片接缝密封垫材质类型，对梯形、梳形、中孔形等多种断面形式实施了优化，根据接触应力与密封垫内部等效应力、压缩量与压力之间的关系曲线确定了优选断面;建立了能模拟盾构施工地层失水条件下结构水荷载的试验模拟方法，提出了能适用于富水砂卵石地层盾构隧道接缝、盾构进出洞竖井与区间、车站与区间、联络横通道与区间等结合部位的综合防水方式，解决了结合部位在地震诱发大变形情况下的结构防水问题。
七、泥浆处理设备及注浆设备的组装
泥水盾构机掘进时，主要采用直径为8寸的送浆管和直径为6寸的排浆管及泥水输送泵把切削下来的土通过泥水循环输送到地面的泥水处理设备。因此，在掘进前必须组装好泥水处理设备，安装好泥水输送泵，再根据场地情况布置泥浆管的走向，在盾构始发井的竖管上安装流量、密度计，并加固稳定。本工程采用单液注浆的方式，在掘进前必须根据场地情况安装好水泥浆罐、粉煤灰罐、水泥浆输送泵，以及布置好水泥浆管和环流管沟的走向。
八、严控管片选型
管片一般采用6块分块方式，即3块标准管片，2块相邻管片，1块封顶管片。为了满足曲线拟合施工纠偏的需要，将管片分三种，即左转弯环、右转弯环、标准环，通过它们不同的组合方式来拟合不同半径的线路。木工程左右转弯楔形环水平楔形量是按在R=300m的曲线半径上U——1：1来进行楔形环布置和标准环计算，楔形量为4=48mm，楔形角/3=0.460，楔形量平分为两部分，对称设置于楔形环的两侧环而。盾构推进过程中油缸行程差过大，也是造成小半径隧道超挖过大的一个重要原因，它常使得隧道背衬注浆在管片四周厚度不均和防水困难，所以在管片选型时要尽可能地缩小油缸行程差。另外，需根据每掘进完一环所形成的油缸行程差，提前进行卜几环管片的选型优化。圆曲线段与缓和曲线段占整个盾构区间长度的78%，而从施工效果上来看，线路拟合效果非常好，基木没有出现成型隧道姿态超出设计要求的现象。
九、结束语
盾构在复合地层长距离小半径隧道中施工时，针对其存在的纠偏困难、管片侵限、管片开裂与破损、管片漏水等工程难点。从隧道轴线、管片选型等方面采取相应措施，有效地解决了该工况下的施工难题。实践证明，经过盾构选型和适应性设计，本文选择的复合式土压平衡盾构能够适合大连的地质条件，对工程的重点、难点有较好的适应性，完全能够满足本标段区间盾构施工要求。
参考文献：
[1]任建喜，张引合，冯超.地铁隧道盾构施工引起的古城墙变形规律及其控制技术[J].岩土力学，2011，S1.
[2]杨天亮，严学新，王寒梅，詹龙喜.地铁隧道盾构施工引起的工程性地面沉降研究[J].上海地质，2010，S1.
[3]李楠.地铁隧道盾构施工掘进技术要点[J].江西建材，2014，01.
[4]李庆园，孟昌，朱元伟，孙杰龙，陈江，张琨，任建喜.黄土地区地铁隧道盾构施工时既有房屋的变形规律分析[J].城市轨道交通研究，2013，12.
[5]吴张中，李丽平，陈少华.地铁隧道盾构施工地表沉降的预测分析[J].路基工程，2007，04.
【关键词】 地铁隧道;盾构;施工技术
盾构法施工具有安全可靠、机械化程度高、工作环境好、土方量少、进度快、施工成本低等优点，尤其在地质条件复杂，地下水位高而隧道埋深较大时，只能依赖盾构。隧道盾构法施工对城市的正常秩序和周围环境影响较小，作为现代城市地铁隧道建设的重要施工方法得到快速发展和广泛应用。
一、地铁隧道盾构施工基本原理及特点
隧道盾构法施工是在护盾的保护下采用盾构机在地下掘进，同时进行管片衬砌作业而构筑隧道的一种施工方法。隧道盾构法施工首先需要在隧道一端设置竖井或基坑用来安装盾构机，盾构机沿着隧道设计路线的轴线方向前进，同时从盾尾输出土体。但由于在盾构机推进的过程中盾尾土体的受力状态发生变化，需要在盾尾进行衬砌，并在开挖坑道周边及衬砌缝隙中压注水泥浆，从而起到封闭水源，防止隧道及地面下沉的作用。目前，我国城市地铁建设已经摒弃传统的明挖施工，均采用盾构法进行施工，常用的盾构机主要包括泥浆式、土压平衡式、敞开式，压缩空气式等四种类型，但土压平衡式盾构机可以用于松软土层至砂砾层等各类土质的施工，在工程中的应用也最为广泛。地铁隧道盾构施工是城市地下施工的主要手段，盾构施工是在一个能支撑地层压力而又能在地层中推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状钢筒结构的掩护下完成挖掘、出土、隧道支护等工作的。我国城市地铁隧道建设盾构法施工最早是开建的某地铁线路，其后在全国大中城市地下工程中广泛采用，并取得了可喜的應用效果。地铁隧道采用盾构法施工可以最大限度地减少工程施工对城市正常功能和周围环境的影响，而且采用盾构机进行掘进施工不仅大大降低了明挖法施工的工程量和工人的劳动强度，还显著提高了掘进速度和施工的精度及安全性，使得地铁建设的工期得到有效保障。但盾构法施工也存在一次性投资大、机器复杂而且尺寸和重量大、装运繁琐、维修费用高等缺点。
二、盾构选型
对盾构在300m小半径曲线始发、长距离小半径曲线掘进、穿越富水碎裂带、长距离硬岩段掘进等方而进行适应性分析，是盾构选型的必要前提。钙质板岩是大连地铁2号线201标段盾构穿越的基础地层，隧道掌子而具有较好的稳定性，土体渗透系数为1.15x10-5～5.79x10-5m/s，处于10-7～10-4m/s之间。根据图1盾构选型与渗透系数的关系，可以选择土压盾构或泥水盾构。由于泥水平衡盾构碴土分离成木较高且需占用碴土场地较大，而木施工区间场地狭小;相反土压平衡盾构在施工成木、环保等方而均具有较大的优越性。因此，木工程适宜选用土压平衡盾构。
三、反力墙施工技术
盾构机始发采用反力墙取代反力架的施工，反力架在施工底板以后开始进行，反力墙的设计按照盾构始发的推力确定，保证其安全富余系数，反力墙的的轴心与盾构机始发轴心相同，反力墙端面应与发射台水平轴垂直，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持平行，反力墙始发洞门净空采用3640mm其中16mm为安装的环向钢板的尺寸，每侧再富余4mm的间隙，钢板的安装保证在盾构始发后期反力墙与管片之间的连接时能够有效的防止漏水涌砂的现象。反力墙应具有足够的刚度和强度，盾构初始掘进推进千斤顶的力通过，环管片由反力墙传递到车站结构（主要是底板和中板）。
四、盾构机的组装
盾构机为新建造的泥水平衡盾构机，盾构机分为刀盘、前体、中体、盾尾组成，盾构机单体重量最大达到57t，拟采用吊装设备为1台200T履带吊机、80T汽车吊、2台50T液压千斤顶以及相应的吊具。盾构机的吊装下井必须有汽车吊辅助翻转。下井顺序先后配套，后主机，设备组装完毕后，接通液压管路、动力电缆、控制电缆，最后将水管、风管、气管连接好，一切准备就绪后，开机现场调试设备设计要求的各部件性能参数。
五、拔桩技术
位于某市市石湖东路的东串河桥，恰好跨越某市地铁2号线两站区间隧道。东串河河道宽25m河底标高—1.38m}隧道埋深5.4m。河桥为3孔简支板梁桥，上部结构为装配式钢筋混凝土实心板，下部结构桥墩为单排架柱式墩，钻孔灌注桩基础，桩径1000mm，桩长25m，桥台为重力式桥台，钻孔灌注桩基础，桩径600mm桩长25m。同样是桩基侵入隧道结构范围，考虑到此桥的规模比较小，侵界的桩基数目比较少，优选方案为盾构通过前拆除该桥，实测桩基位置，拔除盾构通过范围向外1m范围内所有桩基，并用M5砂浆填实，桥梁采用箱涵结构给子还建。盾构下穿东串河时一，加强施土控制和监测，严格控制土仓压力和出土量，及时一同步注浆，同时一做好涌水喷砂等应急预案，确保隧道施土安全。
六、地铁盾构隧道综合防水技术
防水技术提出了能够长期适应高渗透性富水砂卵石地层的主隧道管片接缝密封垫材质类型，对梯形、梳形、中孔形等多种断面形式实施了优化，根据接触应力与密封垫内部等效应力、压缩量与压力之间的关系曲线确定了优选断面;建立了能模拟盾构施工地层失水条件下结构水荷载的试验模拟方法，提出了能适用于富水砂卵石地层盾构隧道接缝、盾构进出洞竖井与区间、车站与区间、联络横通道与区间等结合部位的综合防水方式，解决了结合部位在地震诱发大变形情况下的结构防水问题。
七、泥浆处理设备及注浆设备的组装
泥水盾构机掘进时，主要采用直径为8寸的送浆管和直径为6寸的排浆管及泥水输送泵把切削下来的土通过泥水循环输送到地面的泥水处理设备。因此，在掘进前必须组装好泥水处理设备，安装好泥水输送泵，再根据场地情况布置泥浆管的走向，在盾构始发井的竖管上安装流量、密度计，并加固稳定。本工程采用单液注浆的方式，在掘进前必须根据场地情况安装好水泥浆罐、粉煤灰罐、水泥浆输送泵，以及布置好水泥浆管和环流管沟的走向。
八、严控管片选型
管片一般采用6块分块方式，即3块标准管片，2块相邻管片，1块封顶管片。为了满足曲线拟合施工纠偏的需要，将管片分三种，即左转弯环、右转弯环、标准环，通过它们不同的组合方式来拟合不同半径的线路。木工程左右转弯楔形环水平楔形量是按在R=300m的曲线半径上U——1：1来进行楔形环布置和标准环计算，楔形量为4=48mm，楔形角/3=0.460，楔形量平分为两部分，对称设置于楔形环的两侧环而。盾构推进过程中油缸行程差过大，也是造成小半径隧道超挖过大的一个重要原因，它常使得隧道背衬注浆在管片四周厚度不均和防水困难，所以在管片选型时要尽可能地缩小油缸行程差。另外，需根据每掘进完一环所形成的油缸行程差，提前进行卜几环管片的选型优化。圆曲线段与缓和曲线段占整个盾构区间长度的78%，而从施工效果上来看，线路拟合效果非常好，基木没有出现成型隧道姿态超出设计要求的现象。
九、结束语
盾构在复合地层长距离小半径隧道中施工时，针对其存在的纠偏困难、管片侵限、管片开裂与破损、管片漏水等工程难点。从隧道轴线、管片选型等方面采取相应措施，有效地解决了该工况下的施工难题。实践证明，经过盾构选型和适应性设计，本文选择的复合式土压平衡盾构能够适合大连的地质条件，对工程的重点、难点有较好的适应性，完全能够满足本标段区间盾构施工要求。
参考文献：
[1]任建喜，张引合，冯超.地铁隧道盾构施工引起的古城墙变形规律及其控制技术[J].岩土力学，2011，S1.
[2]杨天亮，严学新，王寒梅，詹龙喜.地铁隧道盾构施工引起的工程性地面沉降研究[J].上海地质，2010，S1.
[3]李楠.地铁隧道盾构施工掘进技术要点[J].江西建材，2014，01.
[4]李庆园，孟昌，朱元伟，孙杰龙，陈江，张琨，任建喜.黄土地区地铁隧道盾构施工时既有房屋的变形规律分析[J].城市轨道交通研究，2013，12.
[5]吴张中，李丽平，陈少华.地铁隧道盾构施工地表沉降的预测分析[J].路基工程，2007，04.