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摘要：随着城市轨道交通建设的不断深入,盾构技术在地下工程领域的应用越来越广泛,同时,地下管网和已建隧道越来越密集,盾构施工所面临的环境及地质条件也更复杂,盾构施工难度和风险越来越大，与西方发达国家相比,我国的盾构施工技术还处于学习和消化阶段,仍需不断创新和突破。本文浅略介绍了盾构法的技术有点与施工步骤，重点分析了进洞段施工、掘进施工、注浆质量、地表沉降控制的施工技术要点。
关键词：地铁；盾构法；注浆；沉降
Abstract: with the deepening of the urban rail transit construction, shield tunneling technology is more and more widely applied in the field of underground engineering, at the same time, underground pipe network and existing tunnel is more and more intensive, shield tunnel construction environment and geological conditions are also facing more complex, shield construction difficulty and risk is more and more big, compared with western developed countries, the shield construction technology in China is still in the learning and digestion stage, still needs to constant innovation and breakthrough. Shallow slightly introduced in this paper the technology a bit and construction steps of shield method, analyzed into the hole in the period of construction, tunneling construction, grouting quality, construction technology points of surface subsidence control.
Key words: the subway; Shield method; Grouting; settlement
中图分类号：U231.3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、盾构技术优点
盾构施工技术自1823年由布鲁诺尔首创于英国伦敦的泰晤土河的水底隧道工程以来，已有170余年的历史。在这170余年的风风雨雨中，经过几代人的努力，盾构法己从一种只能在极少数欧美发达国家中才见应用的特殊技术，发展成为在发达国家中极为普通，在发展中国家中亦逐渐得到应用的隧道施工技术。盾构法具有以下优点：
（1）对城市的正常功能及周围环境的影响很小，除竖井施工外，施工作业均在地下进行，无需拆迁，不影响地面交通，因而对城市的商业、交通、住居影响很小。还可减少对附近居民的噪声和振动影响；
（2）盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也比较少；土方量少；可以在深部穿越地上建筑物、河流，穿越河道时不影响航运；施工不受风雨等气候条件的影响；在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性；
（3）安全，在施工过程中可以通过计算机控制机械施工，机械化程度高，施工精度高，隧道形状准确，安全可靠，减少了在地下人工掘进隧道时的风险，劳动强度低，进度快；
（4）质量好，盾构施工采用机械化施工，在质量上可以做到经久耐用；在地下穿过各种埋设物和已有隧道而不对其产生不良影响。施工一般不需要采取地下水降水等措施，地下水位可保持，可根据施工隧道的断面大小、埋深条件等施工隧道特点和地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造盾构机，所以此法是适合于某一区间的专有方法。
二、盾构法施工的步骤
盾构法施工的工序较为复杂且施工精度及技术含量很高，其主要施工步骤为:
在盾构法施工隧道的起始端和终端各建一个工作井，分别称为始发井和到达井（或称拼装室、拆卸室）；盾构在端头井内拼装就位；洞口地层加固；依靠盾构千斤顶推力（作用在已拼装好的衬砌环和工作井后壁上）将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出（此工序为盾构出洞）；盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片；及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置；盾构进入终端工作井并被拆除（此工序为盾构进洞），如施工需要，可穿越工作井或盾构过站再向前推进。
盾构掘进过程可划分为4 个階段:① 负环段掘进（从拼装后靠管片起至盾尾离开出洞井内壁止）；② 出洞段掘进（从盾尾离开出洞井内壁至盾尾离开出洞井内壁40 m 止）；③ 正常段掘进（从出洞段掘进结束到进洞段掘进开始）；④ 进洞段掘进（从盾构切口距进洞井外壁5 倍盾构直径起到盾构入基座止）。
三、地铁盾构施工技术要点
（一）进洞段施工的技术要点
1、进洞段的推进
洞口的临时墙,一般不具备可使盾构机一直用通常开挖方法到近前的强度,应根据临时墙结构来调整土舱压力、推力、掘进速度,注意不要损伤临时墙。
2、拆除临时墙的确认
进洞后,拆除临时墙,可能会破坏进洞段的地质改良效果。因此,拆除临时墙前要确认管片周围的水是否被截断。
3、洞口半径检查
盾构机在进洞时可能会因洞口半径过小而卡在洞门位置,故需事先对洞口的半径进行检查,同时采取措施保证其净空。
4、洞口扇形压板的调整与防护
在盾构机进洞时,很有可能因为刀盘旋转,损坏帘布橡胶板或使扇形压板发生移位。所以在盾构机进洞时,要注意对帘布橡胶板的防护,并及时调整洞口扇形压板。
（二）盾构掘进施工技术要点
盾构掘进时必须根据围岩条件，保证工作面的稳定，适当地调整千斤顶的行程和推力，沿所定路线方向准确地进行掘进。掘进时应注意以下问题：
(1) 正确地使用千斤顶所需台数和重要的位置，使之产生推力按设计的线路方向行走,并能进行必要的纠偏。
(2) 不应使开挖面的稳定受到损害，一般是在开挖后立即推进或在开挖的同时进行推进。每次推进的距离可为一环衬砌的长度也可为一环衬砌长度的几分之一,推进速度约为1020mm/min。衬砌组装完毕后，应立即进行开挖或推进，尽量缩短开挖面的暴露时间。
(3) 不应使衬砌等后方结构受到损害，推进时应根据衬砌构件的强度，尽力发挥千斤顶的推力作用。为使每台千斤顶的推力不致过大，最好用全部千斤顶来产生所需推力。在曲线段、上下坡、修正蛇行等情况下，有时只能使用局部千斤顶，要尽量多增加千斤顶的使用台数。在当采用的推力可能损坏衬砌等后方结构物时，应对衬砌进行加固或者采取一定的措施。
(4) 为使盾构能在计划路线上正确推进、预防偏移、偏转及俯仰现象的发生，盾构隧道施工前，应在地表进行中线及纵断面测量，以便建立施工所必须的基准点。施工时必须精密地把中心线和高程引入竖井中，以便进行施工中的管理测量，使组装的衬砌和盾构在隧道的计划位置上。测量时应注意及早掌握盾构推进与设计位置之间的偏差，随时进行监视，毫不迟疑地修正盾构推进的方向。管片与盾构的相对位置，可以从上下左右千斤顶活塞的差值确定出大致的情况，盾构本身的俯仰、偏移、偏转等可用装在盾构上的垂球、U型管、振子式倾斜仪和经纬仪等进行测量。
（三）同步注浆质量控制
同步注浆和二次注浆的作用在于及时填充管片背后建筑空隙，防止围岩的下沉带来地面的沉降，同时在约束管片的位移及防止地下水的汇集等方面起到关键作用。其重要特性主要为流动性、强度、收缩率、填充率、防水性、凝固时间等，这些特性除与施工控制的好坏有直接关系外，对围岩下沉、管片漏水、盾尾漏气、漏浆都会产生影响。同步注浆质量控制可采取以下施工技术：选用与围岩种类和注浆方法相适应的材料。除了严格控制注浆材料的质量外，还必须对配合比进行严格管理，施工前要提前做好浆液配合比的试验，多方比选，确定初步配比。掘进过程中根据围岩情况进行配合比的调整，做到注浆的动态管理。对注浆压力及浆量的控制要采用“及时、足量”的原则。注浆过程中，盾尾油脂加注及时饱满，防止盾尾漏浆。注浆与掘进要做到同步，在没有浆液的情况下，不能掘进。注浆管路要经常清理到位，发生管路堵塞一定及时疏通，保证注浆管路的通畅。
（四）盾构施工引起的沉降控制
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,造成地面沉降。可采取以下技术措施实现地表沉降控制：
（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，適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。
参考文献
[1]李大勇, 王晖, 武亚军.盾构掘进对周围环境的影响分析[J].地下空间与工程学报, 2005,1(21).
[2]贾瑞华, 阳军生, 马涛, 等. 既有管线下盾构施工地层沉降监测和位移加载数值分析[J].岩土工程学报,2009,31(3).
[3]关宝树,杨其新.地下工程概论[M].成都：西南交通大学出版社，2011.
[4]侯志奎,张智博.盾构隧道施工位移控制技术[J].安徽建筑,2006(02).
[5]袁丰田.软弱围岩富水地段连拱隧道关键施工技术[J].安徽建筑,2006(3).
[6]丁常国.特大跨超浅埋隧道施工技术[J].地下空间,2012(3).
[7]孙秀英,邢金兰.浅谈盾构机选型及基本配置[J].天津市政工程,2006(6).
关键词：地铁；盾构法；注浆；沉降
Abstract: with the deepening of the urban rail transit construction, shield tunneling technology is more and more widely applied in the field of underground engineering, at the same time, underground pipe network and existing tunnel is more and more intensive, shield tunnel construction environment and geological conditions are also facing more complex, shield construction difficulty and risk is more and more big, compared with western developed countries, the shield construction technology in China is still in the learning and digestion stage, still needs to constant innovation and breakthrough. Shallow slightly introduced in this paper the technology a bit and construction steps of shield method, analyzed into the hole in the period of construction, tunneling construction, grouting quality, construction technology points of surface subsidence control.
Key words: the subway; Shield method; Grouting; settlement
中图分类号：U231.3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、盾构技术优点
盾构施工技术自1823年由布鲁诺尔首创于英国伦敦的泰晤土河的水底隧道工程以来，已有170余年的历史。在这170余年的风风雨雨中，经过几代人的努力，盾构法己从一种只能在极少数欧美发达国家中才见应用的特殊技术，发展成为在发达国家中极为普通，在发展中国家中亦逐渐得到应用的隧道施工技术。盾构法具有以下优点：
（1）对城市的正常功能及周围环境的影响很小，除竖井施工外，施工作业均在地下进行，无需拆迁，不影响地面交通，因而对城市的商业、交通、住居影响很小。还可减少对附近居民的噪声和振动影响；
（2）盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也比较少；土方量少；可以在深部穿越地上建筑物、河流，穿越河道时不影响航运；施工不受风雨等气候条件的影响；在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性；
（3）安全，在施工过程中可以通过计算机控制机械施工，机械化程度高，施工精度高，隧道形状准确，安全可靠，减少了在地下人工掘进隧道时的风险，劳动强度低，进度快；
（4）质量好，盾构施工采用机械化施工，在质量上可以做到经久耐用；在地下穿过各种埋设物和已有隧道而不对其产生不良影响。施工一般不需要采取地下水降水等措施，地下水位可保持，可根据施工隧道的断面大小、埋深条件等施工隧道特点和地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造盾构机，所以此法是适合于某一区间的专有方法。
二、盾构法施工的步骤
盾构法施工的工序较为复杂且施工精度及技术含量很高，其主要施工步骤为:
在盾构法施工隧道的起始端和终端各建一个工作井，分别称为始发井和到达井（或称拼装室、拆卸室）；盾构在端头井内拼装就位；洞口地层加固；依靠盾构千斤顶推力（作用在已拼装好的衬砌环和工作井后壁上）将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出（此工序为盾构出洞）；盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片；及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置；盾构进入终端工作井并被拆除（此工序为盾构进洞），如施工需要，可穿越工作井或盾构过站再向前推进。
盾构掘进过程可划分为4 个階段:① 负环段掘进（从拼装后靠管片起至盾尾离开出洞井内壁止）；② 出洞段掘进（从盾尾离开出洞井内壁至盾尾离开出洞井内壁40 m 止）；③ 正常段掘进（从出洞段掘进结束到进洞段掘进开始）；④ 进洞段掘进（从盾构切口距进洞井外壁5 倍盾构直径起到盾构入基座止）。
三、地铁盾构施工技术要点
（一）进洞段施工的技术要点
1、进洞段的推进
洞口的临时墙,一般不具备可使盾构机一直用通常开挖方法到近前的强度,应根据临时墙结构来调整土舱压力、推力、掘进速度,注意不要损伤临时墙。
2、拆除临时墙的确认
进洞后,拆除临时墙,可能会破坏进洞段的地质改良效果。因此,拆除临时墙前要确认管片周围的水是否被截断。
3、洞口半径检查
盾构机在进洞时可能会因洞口半径过小而卡在洞门位置,故需事先对洞口的半径进行检查,同时采取措施保证其净空。
4、洞口扇形压板的调整与防护
在盾构机进洞时,很有可能因为刀盘旋转,损坏帘布橡胶板或使扇形压板发生移位。所以在盾构机进洞时,要注意对帘布橡胶板的防护,并及时调整洞口扇形压板。
（二）盾构掘进施工技术要点
盾构掘进时必须根据围岩条件，保证工作面的稳定，适当地调整千斤顶的行程和推力，沿所定路线方向准确地进行掘进。掘进时应注意以下问题：
(1) 正确地使用千斤顶所需台数和重要的位置，使之产生推力按设计的线路方向行走,并能进行必要的纠偏。
(2) 不应使开挖面的稳定受到损害，一般是在开挖后立即推进或在开挖的同时进行推进。每次推进的距离可为一环衬砌的长度也可为一环衬砌长度的几分之一,推进速度约为1020mm/min。衬砌组装完毕后，应立即进行开挖或推进，尽量缩短开挖面的暴露时间。
(3) 不应使衬砌等后方结构受到损害，推进时应根据衬砌构件的强度，尽力发挥千斤顶的推力作用。为使每台千斤顶的推力不致过大，最好用全部千斤顶来产生所需推力。在曲线段、上下坡、修正蛇行等情况下，有时只能使用局部千斤顶，要尽量多增加千斤顶的使用台数。在当采用的推力可能损坏衬砌等后方结构物时，应对衬砌进行加固或者采取一定的措施。
(4) 为使盾构能在计划路线上正确推进、预防偏移、偏转及俯仰现象的发生，盾构隧道施工前，应在地表进行中线及纵断面测量，以便建立施工所必须的基准点。施工时必须精密地把中心线和高程引入竖井中，以便进行施工中的管理测量，使组装的衬砌和盾构在隧道的计划位置上。测量时应注意及早掌握盾构推进与设计位置之间的偏差，随时进行监视，毫不迟疑地修正盾构推进的方向。管片与盾构的相对位置，可以从上下左右千斤顶活塞的差值确定出大致的情况，盾构本身的俯仰、偏移、偏转等可用装在盾构上的垂球、U型管、振子式倾斜仪和经纬仪等进行测量。
（三）同步注浆质量控制
同步注浆和二次注浆的作用在于及时填充管片背后建筑空隙，防止围岩的下沉带来地面的沉降，同时在约束管片的位移及防止地下水的汇集等方面起到关键作用。其重要特性主要为流动性、强度、收缩率、填充率、防水性、凝固时间等，这些特性除与施工控制的好坏有直接关系外，对围岩下沉、管片漏水、盾尾漏气、漏浆都会产生影响。同步注浆质量控制可采取以下施工技术：选用与围岩种类和注浆方法相适应的材料。除了严格控制注浆材料的质量外，还必须对配合比进行严格管理，施工前要提前做好浆液配合比的试验，多方比选，确定初步配比。掘进过程中根据围岩情况进行配合比的调整，做到注浆的动态管理。对注浆压力及浆量的控制要采用“及时、足量”的原则。注浆过程中，盾尾油脂加注及时饱满，防止盾尾漏浆。注浆与掘进要做到同步，在没有浆液的情况下，不能掘进。注浆管路要经常清理到位，发生管路堵塞一定及时疏通，保证注浆管路的通畅。
（四）盾构施工引起的沉降控制
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,造成地面沉降。可采取以下技术措施实现地表沉降控制：
（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，適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。
参考文献
[1]李大勇, 王晖, 武亚军.盾构掘进对周围环境的影响分析[J].地下空间与工程学报, 2005,1(21).
[2]贾瑞华, 阳军生, 马涛, 等. 既有管线下盾构施工地层沉降监测和位移加载数值分析[J].岩土工程学报,2009,31(3).
[3]关宝树,杨其新.地下工程概论[M].成都：西南交通大学出版社，2011.
[4]侯志奎,张智博.盾构隧道施工位移控制技术[J].安徽建筑,2006(02).
[5]袁丰田.软弱围岩富水地段连拱隧道关键施工技术[J].安徽建筑,2006(3).
[6]丁常国.特大跨超浅埋隧道施工技术[J].地下空间,2012(3).
[7]孙秀英,邢金兰.浅谈盾构机选型及基本配置[J].天津市政工程,2006(6).