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【摘 要】 盾构由于具有对地层的广泛适应性、施工安全系数高等优点已广泛应用于城市地下隧道开挖工程中，盾构施工技术已具先进水平。但因地质情况千变万化、施工环境的复杂性，在盾构施工中往往会出现施工事故，对于这些事故如何预防，如何解决成为盾构施工者研究的重点。针对地铁工程的特点以及盾构法施工的工艺及技术要求以及施工中容易出现的事故作出分析探讨。
【关键词】 地铁盾构；施工控制
一、地铁盾构施工质量控制
1、盾构机进场及设备组装调试阶段
（1）盾构机进场阶段：地铁工程常位于城市繁华地区，盾构机属于超高、超宽及超重大型设备，进入施工现场必然受沿途环境条件的限制。因此，盾构机进场必须有运输方案和组织计划，并得到城市相关管理部门的批准。该阶段管理和控制要点是检查是否编制了切实可行的运输方案，运输线路、时间是否经过实地考察，沿途需要加固或挑高的道路、桥梁及悬挂物是否都已实施，保证设备的安全运输以及减少对社会环境的影响是控制的目标。
（2）盾构机组装调试阶段：盾构机下井组装与盾构机进场是一个整体，特别是对于分块较大较重的部件，一般不采用二次吊运方案，盾构机分块部件进入现场后，应直接吊入工作竖井进行组装。通常在购买盾构机时，对盾构机的分块方式、分块重量和尺寸均有特别要求，即盾构机在设计、制造阶段就已考虑了盾构机的组装。因此，管理的内容是吊装方案的科学性、合理性及组织的有序性，控制重点是安全。盾构机的调试是一项细致的工作，必须在分系统、分项目调试结束后，再进行整体联动调试。盾构机组装调试结束后，应组织相关各方人员进行设备初步验收，验收结果要形成书面报告备查。调试阶段需要关注切削（刀盘）系统、推进系统、壁后同步注浆系统、管片拼装系统、出渣系统（若是螺旋输送或皮带输送，泥水平衡盾构，则应考虑排、送泥系统）、盾尾密封系统、操作控制（如压力等）系统、测量系统等。
2、盾构法隧道初始掘进阶段
（1）初始掘进应编制专项实施方案，对盾构基座（也称始发台）的定位（轴线与高程）和安装做出明确的规定，保证盾构机能够按照隧道中心掘进，基座位置与倾斜度要根据地质条件进行计算和测量复核。当负环采用开口形式（非闭口环）时，要对负环管片结构进行支撑与加固，防止环片出现错位；反力架的安装刚度应进行验算，不允许其刚度不够产生过大变形而造成盾构机姿态不良。
（2）盾构初始掘进客观上存在一个适应地质条件的过程，应注意观察与分析各种推进参数，严格控制推进，及时调整盾构推进参数（如推进压力、壁后同步注浆量等）。
（3）负环管片拆除前，在隧道一定长度范围内安设拉杆，对盾构隧道的防水极为重要。初始掘进阶段盾构机姿态控制是重点，应结合成型隧道轴线及地表沉降值的测量，调整盾构推进达到最佳状态。
3、盾构法隧道正常掘进阶段
盾构法隧道正常掘进阶段的控制重点是过程管理。应按照盾构法施工工艺，抓好盾构推进各项参数控制（特别是开挖面平衡压力的控制）、隧道推进轴线控制（机测与人工测量相结合）、管片拼装质量（含管片质量、防水橡胶条质量）控制、壁后同步注浆控制（含工艺、材料、配比、注浆量、注浆压力与时间）、地面沉降监测控制、设备维护与检修（包括各种施工用管路、轨道、运输、起吊及通信、照明）控制等，保证盾构按照掘进进尺的控制目标连续、均衡、稳定地推进。
4、盾构法隧道盾构机接收（或进井）阶段
该阶段也称贯通掘进阶段，管理与控制目标如下：
（1）控制隧道推进轴线，加密测量，确保盾构机正常、顺利地进入工作竖井。
（2）控制推进压力与速度，防止出现坍塌和施工安全事故。
（3）制订和采取有效措施，消除本阶段隧道管片容易出现渗漏的质量通病。
二、盾构施工中出现的问题及解决措施
1、盾构施工引起的沉降
盾构施工必然扰动地层土体，引发地层损失、隧道周围受扰动或受剪切破坏，这是构成地面沉降的根本原因。在软土地层中用盾构法施工隧道，因地层损失和土体扰动，必然引起地表变形。表现在盾构机掘进的前方和顶部会产生微量的隆起，盾构机部分通过地表开始下沉，盾尾脱离后地表下沉加快，并形成一定宽度的沉降槽地带，下沉的速率随时间而逐渐衰减，且与盾构经过的地质，施工工况和地表荷载等有密切的关系，并表现出相当大的差异性。土体的扰动或扰动土多是针对原状土而言，大体是指由于外界机械作用造成的土的应力释放，体积、含水量或孔隙水压力的变化，特别是土体结构或组构的破坏和变化等。措施：
（1）优化盾构推进参数
盾构推进至复合层之后，盾构机总推力增大，为了减小沉降，原先主要的推进参数如土压力、推进速度、刀盘转速都需要优化重新设定，并根据沉降监测数据及时反馈调整，以期获得满意的效果。
（2）合理选择土压力
土压平衡盾构挤土会引起地面隆起和深层土体向远离隧道的方向移动。一方面地面隆起可以部分抵消后期沉降，另一方面，土体受到挤压后土体会变密实，在盾尾通过的瞬间，会减少隧道周围土体向空隙处的塌落，使同步注浆得以顺利进行，从而减小了土体损失的产生。因此，为了增大开挖面支护压力，一定要合理选择土压力。
（3）适当降低推进速度
土压平衡盾构推进速度应与出土量、开挖面土压力值以及同步注浆相协调。为尽可能减少对土体的扰动，从而达到控制沉降的目的，要对比不同推进速度下的沉降值，适当降低推进速度有利于减小沉降。
（4）适当增加同步注浆量、改善浆液配比和控制注浆压力等
同步注浆对于控制沉降具有十分重要和显著的作用。为了实现同步注浆的目的，注入浆液应迅速、充分充填盾尾空隙。
2、盾构机螺旋输送器喷涌
许多地下岩层由于基岩裂隙水发育，且得到水系的补给，进入土仓的渣土不具有一定的塑性，承压水与无塑性渣土容易形成螺旋输送器喷涌。针对这种情况采用下列措施：
（1）隧道下坡并处于硬岩含水地层中必须切断管片与围岩间隙汇集的地下水与开挖面的水力联系，管片处于硬岩含水层中长度越长，管片背后存储的水力和压力就越大，这就要求同步注浆效果必须达到完全封闭衬砌空隙并阻水，避免土仓与管片背后形成水力通道。
（2）采取土压平衡模式掘进，严格控制进尺、出土量，保证盾构机连续均衡快速通过该区域。
（3）及时对盾尾密封刷添加足量的油脂，确保盾尾的密封性，防止因盾尾密封性不好发生涌水、涌沙现象。
3、盾构机与帘布板间的漏水
盾构机顶上工作面后，盾尾未完全进入洞门前仍然存在漏水情况的隐患，特别是盾构机外侧注浆管的保护套穿越帘布板时，由于帘布板与盾构机外壳接触不会太紧密，当盾构机外侧水压过大时有可能从注浆管外壳与帘布板之间发生漏水，发生漏水后要首先检查流水有无带砂现象，并确认流水有无异味。
（1）当水流较小时，派专人观察漏水情况，但水流保持恒定或有减小趋势时，保持盾构机正常推进。
（2）当水流较大出现带砂现象并无异味时，可以初步判段为地下承压水，需要马上采取堵漏措施，减小漏水，以减少地层损失引起地面沉降，堵漏方法可采用快硬水泥加引流管的方法进行，然后利用洞门预留注浆孔或直接插入注浆管的方法，压注聚氨酯。压注聚氨酯时，盾构掘进须暂停；聚氨酯的压注须注意少量多次，直至漏水大幅度减小，盾构恢复掘进；在盾构恢复掘进后如遇洞门再次漏水，则反复采用压注聚氨酯的方法，直至盾尾全部进入洞圈为止。
综上所述，盾构法施工近年来在国内地铁建设中得到了广泛的应用，多年来人们不断摸索和实践已经形成了一套比较成熟的施工技术。这些都对监理人员的素质提出了更高的要求，监理人员应通过不断学习和实践，熟悉这些相关的施工技术，掌握盾构法隧道施工质量监控重点及相应的对策，才能为今后盾构法隧道施工质量、施工安全提供有力的监督管理。
参考文献：
[1]朱伟.隧道标准规范（盾构篇）及解说[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2]宋博.地下隧道双圆盾构施工技术研究[J].建筑施工，2008（03）.
[3]邓永双.盾构隧道掘进方向控制技术[J].山西建筑，2007，33（01）.
【关键词】 地铁盾构；施工控制
一、地铁盾构施工质量控制
1、盾构机进场及设备组装调试阶段
（1）盾构机进场阶段：地铁工程常位于城市繁华地区，盾构机属于超高、超宽及超重大型设备，进入施工现场必然受沿途环境条件的限制。因此，盾构机进场必须有运输方案和组织计划，并得到城市相关管理部门的批准。该阶段管理和控制要点是检查是否编制了切实可行的运输方案，运输线路、时间是否经过实地考察，沿途需要加固或挑高的道路、桥梁及悬挂物是否都已实施，保证设备的安全运输以及减少对社会环境的影响是控制的目标。
（2）盾构机组装调试阶段：盾构机下井组装与盾构机进场是一个整体，特别是对于分块较大较重的部件，一般不采用二次吊运方案，盾构机分块部件进入现场后，应直接吊入工作竖井进行组装。通常在购买盾构机时，对盾构机的分块方式、分块重量和尺寸均有特别要求，即盾构机在设计、制造阶段就已考虑了盾构机的组装。因此，管理的内容是吊装方案的科学性、合理性及组织的有序性，控制重点是安全。盾构机的调试是一项细致的工作，必须在分系统、分项目调试结束后，再进行整体联动调试。盾构机组装调试结束后，应组织相关各方人员进行设备初步验收，验收结果要形成书面报告备查。调试阶段需要关注切削（刀盘）系统、推进系统、壁后同步注浆系统、管片拼装系统、出渣系统（若是螺旋输送或皮带输送，泥水平衡盾构，则应考虑排、送泥系统）、盾尾密封系统、操作控制（如压力等）系统、测量系统等。
2、盾构法隧道初始掘进阶段
（1）初始掘进应编制专项实施方案，对盾构基座（也称始发台）的定位（轴线与高程）和安装做出明确的规定，保证盾构机能够按照隧道中心掘进，基座位置与倾斜度要根据地质条件进行计算和测量复核。当负环采用开口形式（非闭口环）时，要对负环管片结构进行支撑与加固，防止环片出现错位；反力架的安装刚度应进行验算，不允许其刚度不够产生过大变形而造成盾构机姿态不良。
（2）盾构初始掘进客观上存在一个适应地质条件的过程，应注意观察与分析各种推进参数，严格控制推进，及时调整盾构推进参数（如推进压力、壁后同步注浆量等）。
（3）负环管片拆除前，在隧道一定长度范围内安设拉杆，对盾构隧道的防水极为重要。初始掘进阶段盾构机姿态控制是重点，应结合成型隧道轴线及地表沉降值的测量，调整盾构推进达到最佳状态。
3、盾构法隧道正常掘进阶段
盾构法隧道正常掘进阶段的控制重点是过程管理。应按照盾构法施工工艺，抓好盾构推进各项参数控制（特别是开挖面平衡压力的控制）、隧道推进轴线控制（机测与人工测量相结合）、管片拼装质量（含管片质量、防水橡胶条质量）控制、壁后同步注浆控制（含工艺、材料、配比、注浆量、注浆压力与时间）、地面沉降监测控制、设备维护与检修（包括各种施工用管路、轨道、运输、起吊及通信、照明）控制等，保证盾构按照掘进进尺的控制目标连续、均衡、稳定地推进。
4、盾构法隧道盾构机接收（或进井）阶段
该阶段也称贯通掘进阶段，管理与控制目标如下：
（1）控制隧道推进轴线，加密测量，确保盾构机正常、顺利地进入工作竖井。
（2）控制推进压力与速度，防止出现坍塌和施工安全事故。
（3）制订和采取有效措施，消除本阶段隧道管片容易出现渗漏的质量通病。
二、盾构施工中出现的问题及解决措施
1、盾构施工引起的沉降
盾构施工必然扰动地层土体，引发地层损失、隧道周围受扰动或受剪切破坏，这是构成地面沉降的根本原因。在软土地层中用盾构法施工隧道，因地层损失和土体扰动，必然引起地表变形。表现在盾构机掘进的前方和顶部会产生微量的隆起，盾构机部分通过地表开始下沉，盾尾脱离后地表下沉加快，并形成一定宽度的沉降槽地带，下沉的速率随时间而逐渐衰减，且与盾构经过的地质，施工工况和地表荷载等有密切的关系，并表现出相当大的差异性。土体的扰动或扰动土多是针对原状土而言，大体是指由于外界机械作用造成的土的应力释放，体积、含水量或孔隙水压力的变化，特别是土体结构或组构的破坏和变化等。措施：
（1）优化盾构推进参数
盾构推进至复合层之后，盾构机总推力增大，为了减小沉降，原先主要的推进参数如土压力、推进速度、刀盘转速都需要优化重新设定，并根据沉降监测数据及时反馈调整，以期获得满意的效果。
（2）合理选择土压力
土压平衡盾构挤土会引起地面隆起和深层土体向远离隧道的方向移动。一方面地面隆起可以部分抵消后期沉降，另一方面，土体受到挤压后土体会变密实，在盾尾通过的瞬间，会减少隧道周围土体向空隙处的塌落，使同步注浆得以顺利进行，从而减小了土体损失的产生。因此，为了增大开挖面支护压力，一定要合理选择土压力。
（3）适当降低推进速度
土压平衡盾构推进速度应与出土量、开挖面土压力值以及同步注浆相协调。为尽可能减少对土体的扰动，从而达到控制沉降的目的，要对比不同推进速度下的沉降值，适当降低推进速度有利于减小沉降。
（4）适当增加同步注浆量、改善浆液配比和控制注浆压力等
同步注浆对于控制沉降具有十分重要和显著的作用。为了实现同步注浆的目的，注入浆液应迅速、充分充填盾尾空隙。
2、盾构机螺旋输送器喷涌
许多地下岩层由于基岩裂隙水发育，且得到水系的补给，进入土仓的渣土不具有一定的塑性，承压水与无塑性渣土容易形成螺旋输送器喷涌。针对这种情况采用下列措施：
（1）隧道下坡并处于硬岩含水地层中必须切断管片与围岩间隙汇集的地下水与开挖面的水力联系，管片处于硬岩含水层中长度越长，管片背后存储的水力和压力就越大，这就要求同步注浆效果必须达到完全封闭衬砌空隙并阻水，避免土仓与管片背后形成水力通道。
（2）采取土压平衡模式掘进，严格控制进尺、出土量，保证盾构机连续均衡快速通过该区域。
（3）及时对盾尾密封刷添加足量的油脂，确保盾尾的密封性，防止因盾尾密封性不好发生涌水、涌沙现象。
3、盾构机与帘布板间的漏水
盾构机顶上工作面后，盾尾未完全进入洞门前仍然存在漏水情况的隐患，特别是盾构机外侧注浆管的保护套穿越帘布板时，由于帘布板与盾构机外壳接触不会太紧密，当盾构机外侧水压过大时有可能从注浆管外壳与帘布板之间发生漏水，发生漏水后要首先检查流水有无带砂现象，并确认流水有无异味。
（1）当水流较小时，派专人观察漏水情况，但水流保持恒定或有减小趋势时，保持盾构机正常推进。
（2）当水流较大出现带砂现象并无异味时，可以初步判段为地下承压水，需要马上采取堵漏措施，减小漏水，以减少地层损失引起地面沉降，堵漏方法可采用快硬水泥加引流管的方法进行，然后利用洞门预留注浆孔或直接插入注浆管的方法，压注聚氨酯。压注聚氨酯时，盾构掘进须暂停；聚氨酯的压注须注意少量多次，直至漏水大幅度减小，盾构恢复掘进；在盾构恢复掘进后如遇洞门再次漏水，则反复采用压注聚氨酯的方法，直至盾尾全部进入洞圈为止。
综上所述，盾构法施工近年来在国内地铁建设中得到了广泛的应用，多年来人们不断摸索和实践已经形成了一套比较成熟的施工技术。这些都对监理人员的素质提出了更高的要求，监理人员应通过不断学习和实践，熟悉这些相关的施工技术，掌握盾构法隧道施工质量监控重点及相应的对策，才能为今后盾构法隧道施工质量、施工安全提供有力的监督管理。
参考文献：
[1]朱伟.隧道标准规范（盾构篇）及解说[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2]宋博.地下隧道双圆盾构施工技术研究[J].建筑施工，2008（03）.
[3]邓永双.盾构隧道掘进方向控制技术[J].山西建筑，2007，33（01）.