浅谈地铁盾构法的施工技术
作者：刘晨
来源：《城市建设理论研究》2013年第07期
摘要：“盾构法施工”是隧道掘进施工方法的一种，它的特点是机械化、自动化。这项施工方法西方发达的国家在很早之前就已经开始使用于地铁施工和尘世地下排水隧道中。近年来，在取排水隧道施工、越江海隧道和城市地铁隧道中我国也开始采用这项技术。
关键词：盾构法地铁技术施工
Abstract: "Shield" is a kind of tunnel construction method, which is characterized by mechanization, automation. The construction method of the western developed countries had already started to use in metro construction and underground drainage tunnel in the world. In recent years, the drainage of tunnel construction, tunnel and subway tunnel more Jianghai city in China began to adopt the technology.
Key words: shield; subway; construction technology;
中图分类号：U231+.3 文献标识码：A文章编号：
引言
近年来，随着经济快速发展，城市进程不断加快，交通拥挤成了我们亟待解决的问题。对付它最佳方法之一就是地铁系统。因此新建地铁就成了现在多个城市的当务之急。现在被广泛的运用于区间隧道施工当中的方法就是我们前面提到过的盾构法。我们知道，地下隧道的修建肯定会有各种约束，比如繁华地段和老城区。可正是因为有了这样的技术才使得现在城市中心区域可以穿越很多的地铁隧道，甚至繁华的市中心也可以成为盾构施工的场地。但是地面的建筑物还是会给施工造成一定的影响，所以这个时候就只能运用矿山法来挖隧道。这就给盾构带来了限制，尤其是高度和宽度方面。
1工作原理
地铁盾构机是通过一由钢组件构成的圆柱体沿着隧道洞的轴线边，不断的向前推进的方法来挖掘土壤的。护盾就是这个圆柱体组件的壳体，它可以起临时支撑已经挖掘出的但是还未衬砌的隧洞段。在有力的承受起来自周围土层的压力的同时，有时还会承受地下的水压，并且把那些地下水挡在外面。在护盾的掩护下我们可以安全的进行挖掘、排土和衬砌工作。
2分类和组成。
地铁盾构机的分类主要有压缩空气式、土压平衡式、泥浆式等不同的类型。这些分类根据在工作的过程中不同土质和工作方式来进行分类的。盾构机的组成部分更加复杂，主要由开挖系统、推进系统排土系统管片拼装系统、油压、电气、控制系统、资态控制装置、导向系统、壁后注浆装置、后方台车、集中润滑装置、超前钻机及预注浆、铰接装置、通风装置、土碴改良装置及其他一些重要装置如盾壳、稳定翼、人闸等组成。典型土压平衡式盾构机为主机结构（盾体及刀盘结构）断面形状：圆形、用钢板成型制成，材料为：S335J2G3。主要由已下部分构成：刀盘、主轴承、前体、中体、推进油缸、铰接油缸、盾尾、管片安装机。主机外形尺寸：7565mm（L）Ｘ6250（前体）Ｘ6240（中体）Ｘ6230（盾尾）。
2.1压缩空气式盾构
压缩空气式盾式是Greatbhad 在1886年首次引用了这种工法。该工法中为了防止地下水的侵入，合理的利用了压缩空气。在游离水体下或地下水位下运作是它的主要优势。利用用压缩空气来平衡水压和土压是其工作原理。传统的压缩空气式盾构要求一个相对较大的工作腔，这个工作腔要封闭隧道工作面和止水隧道。本身还有一个局限性，那就是工作人员会长期处于压缩空气下, 会影响隧道的掘进和衬砌。用无压工作腔及全断面开挖的压缩空气式盾构和带有无压工作腔及部分断面开挖的压缩空气式盾构等就可以很好的解决这个问题。
2.2土压平衡式盾构
土压平衡式盾构是在 20 世纪70 年代由日本开始开发的。在隧道挖掘的过程中可以改变原来需要支撑介质的形式，支撑介质可以直接由切割轮挖出的材料来充当。具体的方法是：地层在被旋转的刀盘开挖时产生的渣料就通过切割轮的开口填入开挖腔。接下来渣料和塑性土浆在开挖腔内混合在一起。土浆上有压力仓壁产生的推力。达到平衡的标准是开挖腔内的土浆不能被当地的土和水压固化。如果超过平衡的话，在工作面的地层将会进一步的固化土浆。与泥浆式盾构相比优点在于:无分离设备在淤泥或粘土地层中使用,覆盖层浅时无贯穿浆化的支撑泥浆泄露的危险。
2.3泥浆式盾构
泥浆式盾构是 1912 年,由Grauel 首次建造的。这种方法适用的范围相对来说较广该法可以适用于稳定的地层中，适合各种松散地层,有无地下水都不会造成影响。使用该法时主要由泥浆支护隧道工作面，隧道工作面前封闭的开挖腔内注入泥浆液，,悬浮液受到压力后进入地层之后把地层封闭起来形成滤饼，并在开挖腔内平衡水压和土压。运输的介质在这个时候就同时成了前面用作支护的液体。支护液体与开挖的地层在开挖腔中完全的混合，然后有泵把悬浮液的混合物送到地面。分离的过程由在地面的分离场来完成。
3施工
在闹市区和水底的软弱地层中修建地下工程较好的施工方法之一就是盾构法施工。近年来，由于盾构机械设备和施工工艺的不断发展，对于工程地质和水文地质等条件适应的能力大大提高。相继出现了很多新的机械设备来满足隧道挖掘工作的需求，这样就不断的扩大其应用的范围。盾构法施工也有很多的优势展现在我们面前，因为这个工作都是在地下进行，首先一个优点就是不会因为施工影响到地面的交通；噪声小，不会对周围的居民生活产生影响；埋深的程度对施工费用的影响比较小，所以技术经济优越性也是比较明显的；施工中的主要工序都是循环进行的，机器运作只需要专业的人员操控机器就可以了，所以需要的人员较少并且易于管理；在遇到江、海和河的时候也不会影响其正常的航运；气候等因素也不会影响到施工。
3.1施工准备工作
3.1.1始发井和到达井的修建盾构
地下隧道采用明挖法施工的时候，在车站的两段就需要设置区间隧道的盾构拼装室，与车站的整体施工一共进行。由于这部分具有地理位置的特殊性，要作为盾构施工时候的运输井，所以不能封顶和覆土。如果盾构到这里后调头而不拆卸的话，那么就拆卸室就需要根据具体的平面尺寸来定了。拼装室内端墙上一定要预留出可以供盾构通过的开口，初期的作用是挡住土和防止水的渗透。可是当盾构安装的调试系统结束后，端墙就会被盾构刀盘挡住，所以就要求尽快的拆除或者打开开口。
3.1.2拼装
由于盾构本身的特点在起重和运输的过程中都会受到限制，所以通常都会把其分成三个部门运送到工地。对于盾构的拼装也是有严格的要求的，需要在底部铺设混凝土垫层，厚度要求是52cm。还需要把钢轨铺设在垫层内，轨顶要比垫层长出5cm左右，好处是可以防止盾构旋转并作为导向轨。在盾构的后面需要拼装反力支架和传力管片。
3.1.3加固洞口地层
如在盾构工作中遇到透水性强的松散砂土、自稳能力差和饱和黏土等较差的环境时，一定要进行加固工作。否则会有开口后，大量土和地下水向工作井内坍塌的危险。还会导致洞口周围的地表大面积的下沉，这样一些地下管线和附近的建筑物都会受到影响。
3.2 盾构的掘进
盾构掘千斤顶的形程和推力必须以围岩为基准来调整。路线必须准确无误，有以下几个问题是需要我们在掘进的过程中注意的：
3.2.1千斤顶能正确的使用，并且明确其重要的位置。这样才会产生推力，并使之按照原来设定好的路线行进。在出现问题的时候一定要及时的纠正。以免后期出现更严重的问题。
