隧道盾构施工技术措施探究

摘要：随着我国经济技术的不断发展，盾构法隧道施工技术在我国隧道施工中被广泛应用，该文结合工程的实例，简单的介绍了隧道盾构施工技术的基本原理的特点和盾构施工技术措施等。

关键词：隧道盾构、施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码： A

前言：盾构的施工技术对城市正常机能的影响很小，隧道盾构的施工技术是一种适用于现代城市向地下发展的重要施工的方法。盾构施工技术将朝着施工断面从常规的圆形向着多元化发展，隧道衬砌技术也朝着自动高速化和经济化发展。

1、施工的基本原理与特点

（1）不影响城市正常功能和周围的环境，除盾构竖井之外，隧道的沿线处不需要设置施工的场地，穿越地上建筑和河流时不对地基和已有隧道产生影响。施工时不需要采取降水措施，并且无噪声等施工污染。

（2）可以根据隧道地基的情况来具体的设计和制造以及改造盾构机。选用盾构机的时候，需要根据隧道施工的具体情况设计和制造盾构机。阶段施工完成以后，还可以根据下一阶段的施工需要进行改造，循环使用。

（3）施工精度的要求是比较高的。与普通的土木工程是不同的，管片的制作精度要求比较高，近似于机械制造的程度。因为隧道断面是固定的，所以隧道轴线的误差和管片装配的精度要求也相对比较高。

（4）盾构的施工存在着不可逆性。隧道盾构施工前期准备的工作是非常重要的，一旦出现问题，只能通过辅助施工的措施来解决。由于管片外径比盾构外径要小，要后退时需要拆除装配好的管片。另外，盾构起着保持开挖而稳定等作用，一旦后退会使开挖而失稳，会引起一系列安全问题。

2、工程概况

目标段区间的电缆隧道线路总长度为1173.465m，左转弯一个半径，右转弯半径两个，曲线转弯半径为240m，左转弯长度29m，右转弯弧长分别为240m和32.67m。最大纵向坡度为3.2%。隧道埋深约为6―8m。

4.1m盾构的隧道，沿线地质均为软弱的地层，砂层和粉质粘上层占绝大多数。工程处于闹市区，沿线的公路管线丰富。因目标段为4.1 m单线的隧道，采用1台的盾构机完成目标段盾构隧道，相邻两段转弯间隔短，为保证急转弯段顺利掘进，从盾构的设备以及管片的设计和拼装等方面提出了必要的措施。盾构机完全适用本工程小转弯半径的隧道掘进。铰接行程为150mm，中折的角度可达到1.5。同时推进系统中油缸分为四组，只要正确选用推进千斤顶，掘进转弯半径为240 m的隧道完全没问题，关键在于保证中折密封的耐久性。

3、盾构施工准备

3.1反力墙施工

盾构机开始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0环管片，由反力墙传递到车站结构（主要是底板和中板）。

3.2焊接槽的施工

盾构机吊装下井后A环、B环、C环之间要预留焊接槽，焊接槽按照盾构机放好位置后设置，槽宽600mm ，深800板局部下沉。满足底板的设计要求。

3.3玻璃纤维筋的采用

为了规避在软弱含水层中盾构始发与到达破除洞门时产生的涌水涌砂地面沉降导致的影响，先后在西江引水工程中成功运用玻璃纤维筋的形式进行风险的化解措施。玻璃纤维筋因其脆性，其强度与钢筋相同的特性，刀盘易于切削。在洞门范围四周各外放50 cm范围内采用玻璃纤维筋。玻璃纤维筋与钢筋搭接采用U型扣件形式。中间骨架采用钢筋析架筋固定，待下笼时再切除。

4、盾构施工设备组装与调试

4.1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57 t，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，接通液压管路和动力电缆以及控制电缆，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。

4.2泥浆处理设备以及注浆设备的组装

泥水盾构机在掘进时，主要采用的是直径为8寸的送浆管与直径为6寸的排浆管以及泥水输送泵，把切削下来的通过泥水的循环输送到地面的泥水处理设备。因此，在掘进之前必须组装好泥水处理的设备，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。

4.3盾构机下井

将盾构机分解后，运到始发井口组装的场地，用吊车将分解后的盾构部件吊入始发井，进行组装、调试。为此计划租用200 t吊车，80 t吊车各一台，其中，80 t吊车将配合200 t吊车完成盾构机的中盾和前盾以及刀盘的空中转体，然后由200t吊车单独将前盾、中盾、刀盘放入井中，完成组装任务。盾构机的其它部分以及后配套设备将由80t吊车独立吊入井中，完成吊装任务。

5、盾构分体平衡始发

5.1 盾构平衡分体始发

盾构始发井狭小，始发井内侧为38.4mX10m，而吊装井可摆放盾构机后配套台车的面积为25.7m X10m。因此，实际可吊装摆放盾构机后配套台车的面积为25.7m X10m，而直径4350盾构机的台车长度为73450mm ，若加上盾构机牵引杆的长度9970mm，盾构机除机头的长度外，后配套的总长度为83420mm。即为83.42 m。与始发井的25.7 m长度相差非常大，不可能按原有传统的方法进行盾构始发，必须对盾构机进行分体，让盾构机台车分段进入始发井内掘进轨道。

5.2盾构始发技术要点

盾构机下井后并做好反力墙与第一环负环管片的止水措施后用砂和粘上回填盾构工作井范围，进行正常始发掘进。严格控制回填施工的质量，保证回填的密实度。在始发阶段，由于设备处于磨合阶段，要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效作用。掘进总推力应控制在反力墙承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩在防扭转支座承受范围内。

5.3盾构初始掘进（80m）

盾构机初始掘进的距离主要取决于平衡盾构机推力的管片外表面与上体之间摩擦力和盾构机后配套设备的长度，现拟定为80 m （67环）提供足够的推进反力，估算如下：

F=8Xf=3.14X4.1X80X2.0=2059.81>掘进时的推进力约500～1919 t

其中：S为80 m长的管片外表面面积；f为管片与衬背压浆形成的水泥上间的综合摩擦系数，取2.0t/m2。

6、盾构常规掘进

为确保盾构的使用效率，人工补充测量工序穿插施工，确保关键工序的不停顿，配合工序的时间需要控制在关键工序之内。机车来回一趟单个循环（最不利情况）所需要的时间为87.7m in（且已经包括材料的装卸、运输等），而单个循环关键工序所需的时间为122.5 min，因此，1辆电瓶车备用即可。

掘进方向的控制：SLS -T系统配置了导向和自动定位以及掘进显示器等，全天候在盾构主控室动态显示的盾构机，当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。调整盾构机的掘进方向，保持在允许的偏差范围内。随着盾构的推进，导向系统必须通过人工测量来进行精确的定位。校核自动导向系统的测量数据，并且复核盾构机的位置、姿态，确保盾构机掘进方向的正确。根据线路条件做的分段轴线拟合控制的计划以及导向系统工程反映的盾构姿态信息，结合隧道地层的情况，通过操作盾构机分区推进千斤顶控制掘进方向。

结束语：

随着城市的快速发展，功能密集化的现代化城市对隧道施工的要求越来越高，城市交通向地下发展的工程会越来越多。目前我国盾构施工技术重要影响因素是机械制造问题。现阶段盾构施工技术将朝着施工断面从常规的圆形向着多元化发展；出洞、长距离施工等等施工新技术得到的开发；隧道衬砌技术也朝着自动高速化和经济化发展。

参考文献：

[1]周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]张荣国.盾构法施工的几点问题及其发展方向[J].国外建材科技，2010. （4） ：123―124.

[3]魏鑫.盾构隧道施工防止管片上浮施工技术[J].隧道建设，2011.26 （A02） ：50―51.