［摘  要］本文介绍了盾构施工的整个流程，随后详细陈述了盾构掘进、盾构掘进方向的控制与调整和同步注浆与二次补强注浆几个关键步骤的操作方法，最后总结了特殊地质地段盾构法隧道施工中应注意的核心问题。

［关键词］盾构 掘进 施工方法

 

      近年来，随着我国城市化进程的加快，城市规模不断扩大，城市人口急剧膨胀，生存空间拥挤，交通堵塞，给城市生活带来了很大的影响，也制约着经济和社会的进一步发展，因此充分开发地下空间已成为现代城市可持续发展的必要手段。大城市逐步形成了目前以地下铁道为主体，多种轨道交通类型并存的现代城市轨道交通新格局。

      盾构隧道开挖是城市地下施工的主要手段，它的作业面在地面以下，避免了开槽明挖的一些缺点，具有以下优点：（1）大部分施工作业均在地下进行，对环境影响小；（2）土方量较少；（3）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，施工速度快，施工人员少；（4）施工不受气候的影响。

 

      根据以往工程实践，一般盾构施工的工艺流程步骤如下：①盾构机的组装与调试；②盾构始发；③盾构掘进；④泥水平衡盾构机掘进；⑤盾构掘进方向的控制与调整；⑥掘进过程中的刀具管理和换刀方案；⑦管片安装；⑧同步注浆与二次补强注浆；⑨盾构到达；⑩盾构的拆卸。在施工过程中，需使各施工环节相互协调，做到优化配置。为确保在地层中快速、安全地施工，主要介绍以下几个关键步骤。

      （2）盾构正常掘进

      盾构机在完成前45米的试掘进后，将对掘进参数进行必要的调整，为后续的正常掘进提供条件。主要内容包括: ①根据地质条件和试掘进过程中的监测结果进一步优化掘进参数；②通过加强施工监测，不断地完善施工工艺，控制地面沉降；③推进过程中，严格控制好推进里程，将施工测量结果不断地与计算的三维坐标相校核，及时调整。

      （3）盾构掘进流程及操作控制程序

      盾构掘进作业工序流程参见下图。

      由于地层软硬不均、隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进不可能完全按照设计的隧道轴线前进，而会产生一定的偏差。当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力恶化，并造成地层损失增大而使地表沉降加大，因此盾构施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向，及时有效纠正掘进偏差。

      （1）盾构掘进方向控制：①采用SLS-T隧道自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测；②采用分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向；

      （2）盾构掘进姿态调整与纠偏：①分区操作推进油缸来调整盾构机姿态，纠正偏差，将盾构机的方向控制调整到符合要求的范围内；②在急弯和变坡段，必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖来纠偏；③当滚动超限时，盾构机会自动报警，此时应采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。

      盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下水的渗透，是导致地表、建筑物以及管线沉降的重要原因。为了减少和防止沉降，在盾构掘进过程中，要尽快在脱出盾尾的衬砌管片背后同步注入足量的浆液材料充填盾尾环形建筑空隙。

      同步注浆与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，采用双泵四管路(四注入点)对称同时注浆(如下图所示)。

      以某穿越砾砂层的盾构隧道为例，同步注浆采用水泥砂浆，浆液的初步配比如下表。

      同步注浆后使管片背后环形空隙得到填充，多数地段的地层变形沉降得到控制。在局部地段，同步浆液凝固过程中，可能存在局部不均匀、浆液的凝固收缩和浆液的稀释流失，为提高背衬注浆层的防水性及密实度，并有效填充管片后的环形间隙，根据检测结果，必要时进行二次补强注浆。

      二次补强注浆材料以水泥、粉煤灰和膨润土等材料为主，其配比(重量比)如下表。

      含水砂层由于其结构较松散，且颗粒较细，在盾构掘进通过此段时，容易发生掌子面砂层坍塌，引起地表沉降。为保证盾构机能顺利的穿过，应对此类地段进行详细探测，可采取以下处理措施：（1）减慢掘进速度，降低盾构机推力和刀盘转速，防止由于掘进过快，造成掌子面失稳，一般控制在20mm/min之内。（2）通过地质资料的分析，盾构机在通过不良地质前，必须做好刀具和盾尾密封的检查工作。（3）掘进时加强渣土、泥水管理、渣土改良和泥水浓度控制。（4）盾构机背填注浆。

      砂砾层卵石直径较大，地下水位基本在隧道顶部以上。施工时，受卵石层的影响，刀盘、刀具由于不均匀的受力或外力的冲击，容易产生异常损坏。盾构在该类地层掘进时，刀盘、刀具的磨损严重，盾构姿态调整与控制难度较大，对此，采取如下措施（:1）进行合理的盾构选型；（2）有计划的刀具检查、维修与更换。

      盾构在小曲线段进行掘进施工时，盾构机轴线拟合难度较大，容易发生管片错台、开裂、偏移以及开挖超挖等情况。施工中主要采用如下措施（:1）进入曲线段施工前，调整好盾构的姿态。尽量减小盾构机中心轴线与隧道中心轴线的夹角和偏移量。（2）精确计算每一推进循环的偏离量与偏转角的大小，合理调整推进油缸的推力、分区与组合方法。（3）根据SLS-T导向系统的测量结果，确定下次推进的纠偏量与推进油缸的组合运用方式。经常对盾构机的姿态进行人工测量。（4）为防止管片移动错位，要求分组油缸的推力差尽量减小，并尽量缩短同步注浆浆液的凝胶时间。

 

      （1）盾构整个流程之间要紧密配合，相互协调，才能达到最理想的盾构效果。

      （2）为确保盾构机在地层中快速、安全地施工，尤其要注意盾构掘进、盾构掘进方向的控制与调整和同步注浆与二次补强注浆等步骤，对其进行严格管理。

      （3）当盾构穿过含水砂层、砂砾层以及在曲线地段推进时，应尤其注意，采取各种措施确保施工质量和安全。

 

［1］周顺华.我国城市轨道交通地下工程的施工技术现状与发展［J］.城市轨道交通研究，2005.

［2］顾国明,陆运.我国城市地下铁道施工技术综述［J］.现代隧道技术，2005.

［3］张俊伟.浅谈人工挖孔桩施工过程控制研究［J］.安防科技，2006.