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【摘 要】地铁区间盾构施工在城市地铁化中扮演着不可忽视的角色，盾构施工的效率将直接影响城市地铁化的进程。提高盾构施工效率的途径主要有：盾构始发井完工前工序的统筹、盾构机组装工序的统筹、盾构机掘进过程工序的统筹等。
【关键字】盾构机、施工效率、工序统筹、始发、组装、掘进
中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
20世纪60年代北京城建集团为修建北京地铁，自己研制网格式压缩混凝土盾构机成功地进行了试验；
1990年——上海地铁1号线，采用了7台盾构机共掘进了18Km；
1996年——上海地铁2号线开始建设，以后陆续建设3号线、4号线、M8线、6号线；
1996年——广州开始建设1号线，以后陆续建设2号线、3号线、5号线
2000年——北京地铁5号线盾构实验段开始设计施工；
2001年——深圳地铁1号线、南京地铁1号线开始建设；
2002年——北京地铁5号线正式开工，以后4号线、10号线、机场线、地下直径线陆续开工；
2002年——天津地铁1号线开工建设；
2006年——沈阳地铁1号线开工建设；
即将开工建还有设有杭州、哈尔滨、成都、西安等城市。
由以上资料不难看出，地铁区间盾构施工在城市地铁化中扮演着不可忽视的角色，盾构施工的效率将直接影响城市地铁化的进程。因此，如何科学地提高盾构施工的效率，将是盾构施工企业乃至业主关注的焦点。
二、盾构始发井完工前工序的统筹
盾构施工前提是要有适合本区间地质条件的盾构机及与其配套的附属设备。对于一个已有盾构施工历史的企业设备不是问题，问题是如何让已有的设备适应新的工程地质条件。设备问题解决，拥有一个合适的始发井将是第二个需考虑的问题，始发井一般在做地铁车站时预留，因此盾构始发的时间等到车站始发井完成，且提供能让盾构机分体始发或整体始发的空间，这段时间将会是一个漫长的过程，也是需要合理利用的过程。在这段时间内，可以完成的工作如下：
（一）盾构始发端及接受端的端头加固，有联络通道的区间，联络通道的加固也在此段时间完成；
（二）沿线地质勘测、水位勘测及地表建筑情况调查，这项工作需要尽量的详尽，要做到看着区间线路图，就能想到盾构机将要经过哪些地质条件、水位分布如何、沿线建筑物的分布情况，这样会使施工中少遇很多麻烦，从而成为提高盾构施工效率的关键一步；
（三）盾构施工场地临建、搅拌站、渣土池、管片堆放场注浆料堆放厂、常用机械停放厂等一系列配套设施的安装。
盾构始发井完工前工序统筹，如图1所示：
图1: 盾构始发井完工前工序统筹图
三、盾构机组装工序的统筹
盾构始发井完工，始发轨道及始发基座铺设完毕后，盾构机进入组装阶段，组装阶段可以统筹的部分如下：
（一）准备与组装盾构机匹配的倒链、千斤顶及吊装用的辅助工具；
（二）后配套及盾体吊装。后配套及盾体到达现场时，应根据吊车位置与井口位置确定后配套及盾体进场方向，做到到场后，后配套及盾体不需调整方向而可以直接下井；在盾体吊装前，要在始发基座上涂黄油，且划出前盾、中盾、尾盾放置的位置；
(三）机械部件组装。人闸、螺旋输送机等部件的组装最好用龙门吊进行，在只能使用汽车吊的情况下，要有倒链配合组装；中前盾、刀盘的对接用液压千斤顶完成；尾盾的组装也需用一组液压千斤顶同步完成，防止铰接密封的损坏；
（四）高低压管路、电路的组装。高低压管路、电路的组装应紧随机械组装而进行，且高低压管路的组装应优先电路的组装，即前盾下井后，及时完成前盾内液压管路的组装，中盾与前盾组装完成后及时完成前中盾内的液压管路的组装，如果不及时组装，可能会导致事倍功半的效果。
(五）调试过程。调试是一个非常关键的程序，组装的成果将由它来检验，调试应遵循先部分后整体的原则。即，组装完成后，按照系统设定顺序进行单个系统的调试，找出单个系统存在的问题，解决问题，重新调试，直到此系统正常工作，再在此系统的基础上进行下一系统的调试，连锁的顺序将决定单个系统調试的顺序。所有系统完成调试后，再进行综合调试，即在接近正常工作状况的条件下让盾构机进行长时间工作，彻底检测盾构机的工作性能，直到盾构机工作在理想的状态，这一过程可以称之为“磨刀不误砍柴工”。
四、盾构机掘进过程工序的统筹
掘进过程是盾构施工统筹的核心，其统筹的合理化程度直接决定着盾构施工效率的高低。
（一）统筹施工工序
盾构掘进可以分为掘进和管片安装两个阶段，这两个阶段的循环往复完成了整个施工过程。这两个工序是相辅相成，相互制约的，哪步工序出错，都影响整个施工进度。整个盾构掘进的材料供应由两列电瓶车完成，在盾构机掘进过程中，一列电瓶车接渣，另一列电瓶车要完成前一环的出渣、下一环管片、砂浆的供应，且要适时的供应各种油脂、泡沫、膨润土、轨枕、轨道等耗材，如果这些材料中有一样供应不及时都会导致下一环掘进的推迟；掘进完成后，开始安装管片，接渣的电瓶车出渣、准备下一环的耗材，准备好的电瓶车进入盾构机，卸管片、砂浆以及其他耗材，这步工序须在安装管片的时间内完成，即，管片安装完成后就能进行下一环的掘进。
施工工序的统筹可以归结为：掘进一个循环时间=掘进时间+安装管片时间。其它任何辅助工序的时间都不应占用掘进时间和安装管片时间，而应在这两个工序的过程中完成其他工序。
（二）优化掘进时间
在工序合理的前提下，影响掘进时间的因素主要包括：操作人员技术水平、设备故障时间、施工故障。
1、提高施工人员技术水平
提高操作人员技术水平，主要是提高盾构司机的操作水平，盾构司机的操作水平，直接影响掘进的时间和掘进隧道的质量。这就要求施工企业招聘有经验、高水平的盾构司机，或在前述司机的带领下培养自己的盾构司机。盾构司机要进行定期的培训和考试，考试合格者继续工作，考试不合格者，停薪留岗，直到其具有要求技术水平时再重新使用。这也是技术人员内部的竞争机制，只有拥有合理的竞争机制，才能促进企业技术的进步，才能提高施工人员的整体水平。
2、减少设备故障时间
设备故障是不可避免的一个问题，如何提高设备完好率，降低设备故障时间，是我们需要考虑的问题。解决此问题的方法归结起来可以说成是，及早预防、尽快处理。
及早预防主要以设备的保养为主，设备按其功能分成不同的部分，维修工和各部分操作人员按保养手册定期保质地保养。整个盾构机按其功能可分为：推进油缸、管片安装机、皮带输送机、水系统、压缩空气系统、泡沫系统、液压管路、注浆系统、管片吊机、电路系统、盾构机配套设备。这些部分的保养主要以润滑和清洗为主。此外，在掘进的过程中，机械工要定时的观察各系统的工作状况，有问题及时发现，及时处理。
尽快处理要求盾构司机和修理工能指出盾构机存在的问题，且具备处理常规问题的能力，对于复杂问题，机械工程师和电气工程师合作找出问题根源。在拥有备件的前提下，指导修理工及时更换损坏部件。
另，合理的储备一定种类的易损零部件；在休息时间给工人介绍易损部件的位置，及操作注意事项，以减少人为损坏；把盾构施工的附属设备的保养维护提高到和盾构机维护的同等地位；这些都将大大的减少设备停机时间。
3、减少施工故障发生
施工故障，主要包括错误的掘进参数而导致的施工故障。减少施工故障，主要是盾构司机能够让盾构掘进，在一套合理的参数下进行，保持刀盘前方土体达到动态的平衡，保持掘进路线的准确无误；工程部要提供准确的地质交底、地表建筑物交底和推进主要参数交底。从而避免刀盘被卡、刀盘前方土体塌方等事故发生。
（三）优化管片安装时间
在工序合理的前提下，减少管片安装时间，主要包括：降低管片安装机故障率、提高管片安装操作手及其配合工人的技术水平和配合程度、提高管片选型人员对管片选型的准确度。
管片选型包括确定所选管片型号和确定K块位置。完成这些工作需要及时的测量四点推进油缸的长度和铰接油缸的长度，在保证不出现通缝的前提下，合理调节调节K块位置，以使四点位置推进油缸长度减去铰接油缸长度的差值基本相等。合理的管片选型将极大的缩短掘进时间和管片安装时间。
五、结论
综上所述，盾构施工效率的提高，就是在熟悉盾构施工工序的基础上，对施工过程中的各步工序进行合理的统筹。盾构施工综合统筹过程如图2所示。
图2：盾构施工综合统筹过程图
统筹施工，极大地提高了施工效率。本工程施工结束后，总结本工程的经验教训，在本工程统筹技术的基础上，科学的进行技术创新，使下一工程施工细节更加完善，施工效率出现新的突破。
【参考文献】
[1]《盾构工法发展及盾构施工关键技术》北京城建集团.王良
[2]《城市软土盾构隧道施工工期风险分析与评估研究［D］》同济大学博士论文.陈龙
[3]《土压平衡盾构机使用说明书》. 沈阳重工集团有限公司
【作者简介】
[1] 田景良 本科学历 天津地铁资源投资有限公司，工程师
[2] 李莹，天津市政工程设计研究院，助理工程师
【关键字】盾构机、施工效率、工序统筹、始发、组装、掘进
中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
20世纪60年代北京城建集团为修建北京地铁，自己研制网格式压缩混凝土盾构机成功地进行了试验；
1990年——上海地铁1号线，采用了7台盾构机共掘进了18Km；
1996年——上海地铁2号线开始建设，以后陆续建设3号线、4号线、M8线、6号线；
1996年——广州开始建设1号线，以后陆续建设2号线、3号线、5号线
2000年——北京地铁5号线盾构实验段开始设计施工；
2001年——深圳地铁1号线、南京地铁1号线开始建设；
2002年——北京地铁5号线正式开工，以后4号线、10号线、机场线、地下直径线陆续开工；
2002年——天津地铁1号线开工建设；
2006年——沈阳地铁1号线开工建设；
即将开工建还有设有杭州、哈尔滨、成都、西安等城市。
由以上资料不难看出，地铁区间盾构施工在城市地铁化中扮演着不可忽视的角色，盾构施工的效率将直接影响城市地铁化的进程。因此，如何科学地提高盾构施工的效率，将是盾构施工企业乃至业主关注的焦点。
二、盾构始发井完工前工序的统筹
盾构施工前提是要有适合本区间地质条件的盾构机及与其配套的附属设备。对于一个已有盾构施工历史的企业设备不是问题，问题是如何让已有的设备适应新的工程地质条件。设备问题解决，拥有一个合适的始发井将是第二个需考虑的问题，始发井一般在做地铁车站时预留，因此盾构始发的时间等到车站始发井完成，且提供能让盾构机分体始发或整体始发的空间，这段时间将会是一个漫长的过程，也是需要合理利用的过程。在这段时间内，可以完成的工作如下：
（一）盾构始发端及接受端的端头加固，有联络通道的区间，联络通道的加固也在此段时间完成；
（二）沿线地质勘测、水位勘测及地表建筑情况调查，这项工作需要尽量的详尽，要做到看着区间线路图，就能想到盾构机将要经过哪些地质条件、水位分布如何、沿线建筑物的分布情况，这样会使施工中少遇很多麻烦，从而成为提高盾构施工效率的关键一步；
（三）盾构施工场地临建、搅拌站、渣土池、管片堆放场注浆料堆放厂、常用机械停放厂等一系列配套设施的安装。
盾构始发井完工前工序统筹，如图1所示：
图1: 盾构始发井完工前工序统筹图
三、盾构机组装工序的统筹
盾构始发井完工，始发轨道及始发基座铺设完毕后，盾构机进入组装阶段，组装阶段可以统筹的部分如下：
（一）准备与组装盾构机匹配的倒链、千斤顶及吊装用的辅助工具；
（二）后配套及盾体吊装。后配套及盾体到达现场时，应根据吊车位置与井口位置确定后配套及盾体进场方向，做到到场后，后配套及盾体不需调整方向而可以直接下井；在盾体吊装前，要在始发基座上涂黄油，且划出前盾、中盾、尾盾放置的位置；
(三）机械部件组装。人闸、螺旋输送机等部件的组装最好用龙门吊进行，在只能使用汽车吊的情况下，要有倒链配合组装；中前盾、刀盘的对接用液压千斤顶完成；尾盾的组装也需用一组液压千斤顶同步完成，防止铰接密封的损坏；
（四）高低压管路、电路的组装。高低压管路、电路的组装应紧随机械组装而进行，且高低压管路的组装应优先电路的组装，即前盾下井后，及时完成前盾内液压管路的组装，中盾与前盾组装完成后及时完成前中盾内的液压管路的组装，如果不及时组装，可能会导致事倍功半的效果。
(五）调试过程。调试是一个非常关键的程序，组装的成果将由它来检验，调试应遵循先部分后整体的原则。即，组装完成后，按照系统设定顺序进行单个系统的调试，找出单个系统存在的问题，解决问题，重新调试，直到此系统正常工作，再在此系统的基础上进行下一系统的调试，连锁的顺序将决定单个系统調试的顺序。所有系统完成调试后，再进行综合调试，即在接近正常工作状况的条件下让盾构机进行长时间工作，彻底检测盾构机的工作性能，直到盾构机工作在理想的状态，这一过程可以称之为“磨刀不误砍柴工”。
四、盾构机掘进过程工序的统筹
掘进过程是盾构施工统筹的核心，其统筹的合理化程度直接决定着盾构施工效率的高低。
（一）统筹施工工序
盾构掘进可以分为掘进和管片安装两个阶段，这两个阶段的循环往复完成了整个施工过程。这两个工序是相辅相成，相互制约的，哪步工序出错，都影响整个施工进度。整个盾构掘进的材料供应由两列电瓶车完成，在盾构机掘进过程中，一列电瓶车接渣，另一列电瓶车要完成前一环的出渣、下一环管片、砂浆的供应，且要适时的供应各种油脂、泡沫、膨润土、轨枕、轨道等耗材，如果这些材料中有一样供应不及时都会导致下一环掘进的推迟；掘进完成后，开始安装管片，接渣的电瓶车出渣、准备下一环的耗材，准备好的电瓶车进入盾构机，卸管片、砂浆以及其他耗材，这步工序须在安装管片的时间内完成，即，管片安装完成后就能进行下一环的掘进。
施工工序的统筹可以归结为：掘进一个循环时间=掘进时间+安装管片时间。其它任何辅助工序的时间都不应占用掘进时间和安装管片时间，而应在这两个工序的过程中完成其他工序。
（二）优化掘进时间
在工序合理的前提下，影响掘进时间的因素主要包括：操作人员技术水平、设备故障时间、施工故障。
1、提高施工人员技术水平
提高操作人员技术水平，主要是提高盾构司机的操作水平，盾构司机的操作水平，直接影响掘进的时间和掘进隧道的质量。这就要求施工企业招聘有经验、高水平的盾构司机，或在前述司机的带领下培养自己的盾构司机。盾构司机要进行定期的培训和考试，考试合格者继续工作，考试不合格者，停薪留岗，直到其具有要求技术水平时再重新使用。这也是技术人员内部的竞争机制，只有拥有合理的竞争机制，才能促进企业技术的进步，才能提高施工人员的整体水平。
2、减少设备故障时间
设备故障是不可避免的一个问题，如何提高设备完好率，降低设备故障时间，是我们需要考虑的问题。解决此问题的方法归结起来可以说成是，及早预防、尽快处理。
及早预防主要以设备的保养为主，设备按其功能分成不同的部分，维修工和各部分操作人员按保养手册定期保质地保养。整个盾构机按其功能可分为：推进油缸、管片安装机、皮带输送机、水系统、压缩空气系统、泡沫系统、液压管路、注浆系统、管片吊机、电路系统、盾构机配套设备。这些部分的保养主要以润滑和清洗为主。此外，在掘进的过程中，机械工要定时的观察各系统的工作状况，有问题及时发现，及时处理。
尽快处理要求盾构司机和修理工能指出盾构机存在的问题，且具备处理常规问题的能力，对于复杂问题，机械工程师和电气工程师合作找出问题根源。在拥有备件的前提下，指导修理工及时更换损坏部件。
另，合理的储备一定种类的易损零部件；在休息时间给工人介绍易损部件的位置，及操作注意事项，以减少人为损坏；把盾构施工的附属设备的保养维护提高到和盾构机维护的同等地位；这些都将大大的减少设备停机时间。
3、减少施工故障发生
施工故障，主要包括错误的掘进参数而导致的施工故障。减少施工故障，主要是盾构司机能够让盾构掘进，在一套合理的参数下进行，保持刀盘前方土体达到动态的平衡，保持掘进路线的准确无误；工程部要提供准确的地质交底、地表建筑物交底和推进主要参数交底。从而避免刀盘被卡、刀盘前方土体塌方等事故发生。
（三）优化管片安装时间
在工序合理的前提下，减少管片安装时间，主要包括：降低管片安装机故障率、提高管片安装操作手及其配合工人的技术水平和配合程度、提高管片选型人员对管片选型的准确度。
管片选型包括确定所选管片型号和确定K块位置。完成这些工作需要及时的测量四点推进油缸的长度和铰接油缸的长度，在保证不出现通缝的前提下，合理调节调节K块位置，以使四点位置推进油缸长度减去铰接油缸长度的差值基本相等。合理的管片选型将极大的缩短掘进时间和管片安装时间。
五、结论
综上所述，盾构施工效率的提高，就是在熟悉盾构施工工序的基础上，对施工过程中的各步工序进行合理的统筹。盾构施工综合统筹过程如图2所示。
图2：盾构施工综合统筹过程图
统筹施工，极大地提高了施工效率。本工程施工结束后，总结本工程的经验教训，在本工程统筹技术的基础上，科学的进行技术创新，使下一工程施工细节更加完善，施工效率出现新的突破。
【参考文献】
[1]《盾构工法发展及盾构施工关键技术》北京城建集团.王良
[2]《城市软土盾构隧道施工工期风险分析与评估研究［D］》同济大学博士论文.陈龙
[3]《土压平衡盾构机使用说明书》. 沈阳重工集团有限公司
【作者简介】
[1] 田景良 本科学历 天津地铁资源投资有限公司，工程师
[2] 李莹，天津市政工程设计研究院，助理工程师