盾构施工总结精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇盾构施工总结范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键字：西安地铁；盾构法；隧道施工；地表沉陷

引言

盾构法（ShieldMethod）是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将带防护罩的特制机械（即盾构）在破碎岩层或土层中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。我国自20世纪50年代初开始引进盾构法隧道技术，20世纪90年代后，盾构法隧道施工技术逐渐地应用于能源、交通、水利等领域的隧道建设中。尤其是，随着我国综合国力的提高，城市现代化建设也必将提速，而缓解城市交通压力的城市地铁建设将是重中之重。城市轨道交通事业的发展，伴随着盾构法技术在我国突飞猛进的发展和广泛的应用。目前，已有约100余台盾构机在北京、广州、上海、深圳、西安等10多个城市地铁隧道施工领域发挥着巨大的效用。可以预料，21世纪必将是我国城市地铁建设的高峰时期，我国已经进入了大规模地铁的时代[1]。根据保持开挖面土体稳定所采用的平衡方式不同，盾构可分为土压平衡盾构和泥水加压盾构。土压平衡盾构的工作原理是通过调整拍拖量或开挖量来直接控制土仓内的压力，使其与开挖面地层水、土压力相平衡，同时直接利用土仓的泥土对开挖面地层进行支护，从而在开挖面土仓保持稳定的条件下进行隧道掘进。

1.工程概况

本文选题主要来源于西安地铁三号线科技路站～太白路南站区间隧道工程土压平衡盾构法施工实践（下称科太区间盾构工程）。科技路站～太白南路站区间地貌属皂河～级阶地，隧道围岩主要为密实状态的2-5层中砂，其次为密实状态的2-6层粗砂、2-4层细砂，部分段落穿越可塑状态的2-2层、4-4层粉质粘土，围岩相变大结构较为复杂。区间隧道通过2-5层中砂约占94%，2-6层粗砂约占3%，2-4层细砂约占1%，2-2粉质粘土约占1%，4-4粉质粘土约占1%。隧道通过地层断面如图1所示。

本工程地质条件极其复杂多变，在轴线方向上开挖面上下岩土性质相差悬殊，且每一种岩土厚度都很不稳定，造成土舱压力忽高忽低，难以达到平衡。随着盾构向前掘进，上部软弱砂土、砂砾超量进入土舱，容易导致地表出现漏斗状塌陷。同时，由于饱和砂土地层、砂砾地层均易固结、土水分离，易受水的渗透，不易形成塑性流动，因此被开挖下来的土砂在刀盘、压力舱内易形成“泥饼”，造成压力舱闭塞致使旋转扭矩上升、排土不畅；或由于排土口水压过大而发生喷涌，最终使开挖面失稳。饱和砂土围岩～旦发生开挖面失稳，严重时会导致开挖面前部产生流砂，发生地面坍塌[2-3]。

本课题在前人、学者、工程技术人员实践和研究的基础上，结合该工程实例，研究在饱和含水砂层条件下利用土压平衡盾构机进行隧道施工的应用技术，并对该条件下地地表沉陷控制进行研究，系统总结和阐述了土压平衡盾构机在富水砂层条件下施工的关键性技术和地表沉陷控制方法，具有一定的学术价值，对拓宽土压平衡盾构机应用范围及在相近地层条件下的地铁盾构安全施工具有参考价值和指导意义。

2.国内外盾构法施工的研究现状

英国与其他一些国家在20世纪20年代开始对“在软弱地层中开挖隧产生地面沉陷和地层变形”问题进行研究，重点在于经验公式推导及理论分析。日本在饱和砂土地层隧道施工中，泥水盾构的使用占绝大多数。

在国内，随着广州、西安、南京、苏州等城市地铁建设的发展，土压平衡盾构在含水砂层隧道施工逐渐应用，一些学者和工程技术人员开始对这一课题进行研究，例如：杨志新、袁大军对长距离富水砂层土压平衡盾构施工对土体的扰动机理、扰动规律、控制方法进行了研究；吴昊对土压平衡盾构过富水砂层的施工参数选定与控制技术进行了论述；张成对土压平衡盾构在富水砂层中掘进采用双级螺旋输送器进行了分析和总结。王振飞通过对北京地铁盾构通过砂卵石地层的研究，分析了砂卵石地层刀具磨损特征和磨损规律，优化了刀具配置方案。曾华波对广州地铁盾构区间部分穿越砂层施工中，渣土流动性差，排土困难，地下水压高时，易发生喷涌、易造成地表沉降等问题的处理方法进行了阐述。吴迪对富水砂层土压平衡盾构掘进施工引起的地表沉降进行了系统分析，找到土体的变形规律与本构模型；分析了隧道施工引起的土体扰动机理分析；阐述了土压平衡盾构施工工艺。

目前，国内对土压平衡盾构在含水砂层施工中的地层沉降控制技术及具体施工难题有较为深入的研究，但对于长距离富水砂层土压平衡盾构施工技术系统的总结和研究尚不多见。且对西安地铁全断面砂层盾构施工技术的研究也很少，因此有必要对西安地铁盾构穿过砂层段关键施工技术进行研究。

对于盾构穿越砂层地质条件引起的地表沉降，目前国内研究有吴昊对土压平衡盾构过富水砂层的施工参数选定与控制技术进行了论述；张成对土压平衡盾构在水砂层中掘进采用双级螺旋输送器进行了分析和总结；在广州地铁二号线新～磨区间下穿华南快速干线的超浅埋暗挖隧道施工中，成功应用水平旋喷搅拌桩在饱和粉细砂地层中进行超前预支护，解决了饱和砂性地层中超浅埋暗挖隧道的施工难题；李力针对北京地铁四号线西单～灵境胡同渡线隧道工程，利用理论分析、数值模拟手段，研究分析在粉细砂地层中修建大跨隧道时注浆管棚的预支护作用机理、围岩塑性区范围、地表沉降最大值及不同支护条件下的沉降。吴波、刘维宁等基于弹-黏塑性模型，使用三维有限元程序，对某浅埋城市隧道工程在开挖过程中地表和围岩变形以及围岩的稳定性的时空效应进行了分析和探讨。

对于地表沉降方面国外对软弱地层隧道开挖诱发的变形破坏机理研究起步较早，主要方法有模型试验、数值模拟和现场试验。泰沙基早在20世纪30年代利用活板门物理模型研究了隧道开挖引起的沉降和衬砌受力情况，但是不能模拟隧道开挖的过程；Adachi（2003）在1倍的重力加速度和离心条件下，利用轴对称活板门的二维和三维试验研究了覆跨比对开挖引起的地表沉降和衬砌受力的影响；Nomoto（1999）研制了小型盾构机来模拟盾构机施工过程，得到了随着施工推进地面下沉规律。在数值计算方面，主要集中在有限元和离散元应用。Park（2002）利用有限元模拟了未固结倾斜地层变形特性，得出隧道开挖引起的地表沉降与地层的倾向有很大关系；Kasper（2004）用三维有限元模拟了软弱地层中盾构开挖时地层和衬砌的应力分布和变形特点；Kimura（2005）通过研究浅埋隧道的～系列加固方法的加固效果，发现锁脚锚杆和长大管棚可以有效地控制地表沉降；Tannant（2004）利用离散元研究了高地应力下隧道衬砌的作用，发现衬砌能够很好地控制碎裂岩体变位和减小隧道周边的变形；ChenS.Cz（2002）提出了混合离散元和有限元方法模拟了碎裂岩体中隧道开挖，获得了理想结果。O.Reilly和New等针对不用的地层，研究了采用不同的施工方法所引起的地表沉降问题。在大量的实测资料基础上，提出了沉降槽宽度、地层损失和地表沉降的预计公式。Attewell等通过假定横向地表沉降为正态分布形式、纵向分布为二次抛物线形态，得出了隧道施工引起的三维地表运动公式。Attwell和Woodmae检查了大量在黏土中修建隧道的案例，发现用累积概率曲线来描述开挖面无支撑时的纵向沉降曲线是有效的，当开挖面有支撑力时，可用累积概率曲线的转换形式来描述。

3.盾构施工研究内容与技术路线

3.1盾构施工技术研究

本课题依靠西安地铁三号线科技路站～太白路南站区间隧道工程土压平衡盾构法施工实践，对盾构穿过富水砂层地段的施工技术进行系统研究。在总结国内和西安地铁盾构施工经验基础上，依据“地质是基础、盾构机是关键、人（管理）是根本”的盾构施工原则。全面分析土压平衡盾构机特点和富水砂层地质特征，结合本工程案例，研究影响饱和含水砂层土压平衡盾构施工的盾构机密封技术、刀盘开口率问题、喷涌控制技术、渣良技术、土压平衡掘进、特殊地段地层加固技术，对富水砂层土压平衡盾构施工关键技术进行系统性的总结和研究，提出对应的地表沉陷控制技术，保证安全施工[4-7]。主要研究内容有：

3.1.1砂层盾构施工技术研究

包括富水砂层盾构类型适应性研究，盾构机密封技术、喷涌控制技术、渣良技术、富水砂层土压平衡盾构掘进模式分析、富水砂层盾构刀盘刀具适应性分析，提出合理的盾构施工参数。

3.1.1.1土压平衡掘进

盾构机穿越砂层时建立土压平衡掘进模式，掘进参数选择时适当提高盾构机的推进速度，降低刀盘转速，严密监测地表沉降情况，确保平、稳、快通过砂层。

3.1.1.2渣良

向刀盘、土舱喷注泡沫剂，土舱中砂土、水体与泡沫剂充分搅拌，形成具有较好和易性、密水性的稠体状塑性流动体，通过盾构机螺旋排土器输送到盾构机体外，有效防止螺旋排土器出口处喷涌现象的发生。

3.1.1.3建立土压平衡掘进模式

典型砂层地段掘进时的土压平衡模式，其土压值设定为1.8～2.3bar，刀盘转速1～1.5r/min，推力控制在1500t以下。

盾构机掘进过程中，主要通过以下两种方法来建立有效的土压平衡：一是在维持推进速度不变，保持土舱压力的情况下，根据螺旋机出口处渣样外观及其含水量，以及螺旋机扭矩数据，合理调整螺旋机转速及开启度（一般情况下螺旋机转速为2～5rmp，开启度为10%～30%），并采取渣土车逐斗控制出土量的方法严格控制渣土排放量，确保土舱压力足以平衡开挖面土水压力；二是在保持螺旋输送机转速或闸门开启度不变的情况下，增大盾构机的推力，降低刀盘转速，达到增大土舱压力的目的。

3.1.2砂层盾构隧道地表沉陷控制技术研究

提出合理的盾构施工参数，采用信息化施工技术，制定地表沉陷监测方案设计，采用FLAC数值计算预测地表沉陷规律，完成地表监测结果与FLAC预测结果分析研究。

3.1.2.1合理选择掘进模式和掘进参数

一般采用土压平衡模式，根据地下水位、地层条件、隧道埋深等合理选择土仓压力。合理选择掘进参数，例如：螺旋输送器的转速、闸门开度，刀盘转速，推进千斤顶的推力等。

3.1.2.2做好监测工作，及时反馈监测信息

适当加密监测频率，根据地表沉降和建筑物沉降的监测数据，结合地质情况，及时调整土仓压力、千斤顶推力等施工参数。

3.2盾构施工的技术路线

4.盾构施工的常见问题及解决对策

4.1盾构施工的常见问题

4.1.1由于地层的不确定性，可能出现不可预知的突发状况；由于砂层具有渗透系数大、粉细砂层易液化、粘性砂层流动性好等特点，因此，盾构机通过该地层时，受到扰动后地层的土力学特性易发生变化，如桩基处于砂层中，砂层受扰动后，降低了桩与土体之间的摩擦力，消弱了桩基的承载力，造成建筑物沉降。若盾构开挖面或其上方存在较厚的砂层，当这些砂层受到扰动时易产生液化，液化后的砂土体从切口环位置或刀盘开口处流入土仓，致使出土量很难得到控制，从而造成上部土体塌方和掘进中的喷涌现象。砂层喷涌之后，需用大量时间进行清理，严重影响盾构施工进度。

4.1.2盾构穿砂层段内出现刀具严重磨损情况，导致无法掘进施工。由于隧道穿越的地层较原地勘资料变化较大，呈现为致密的卵石层，使得重型撕裂刀无法松动土层，形成实际上利用切刀松动土体，大部分刀齿受卵石碰撞而崩裂；周边刮刀由刀齿切削地层改为刀座切削地层，刀盘扭矩增大，进一步加剧刀具磨损，增大了掘进扭矩。

4.1.3如何根据地表监测结果，合理调整盾构施工参数。工程施工前，通过补充地质钻孔和回声测深仪，进一步查清隧道的地质条件和覆土厚度，为盾构机选型、盾构掘进参数的选取及制定相应的辅助措施提供第一手准确资料。

4.2解决对策

4.2.1尽可能做好应急预案，在任何情况下都严格按照规定进行应对；

4.2.2在进入全断面砂层之前，先行更换刀具。依然出现该情况的，在做好支护措施的情况下，在线路以外打竖井至盾构深度，而后打横洞至刀盘处，带压换刀。

4.2.3通过系统分析，参考相关工程的施工经验，并结合本工程实际，进行合理的调整，保证盾构安全推进。

5.结论

根据西安地铁三号线科技路站～太白路南站区间隧道工程施工实践，研究在饱和含水砂层条件下利用土压平衡盾构机进行隧道施工的应用技术，系统总结和阐述了土压平衡盾构机在富水砂层条件下施工的关键性技术，对拓宽土压平衡盾构机应用范围及在相近地层条件下的地铁盾构安全施工提供参考和指导。

参考文献：

[1]钱七虎.迎接我国城市地下空间开发.岩土工程学报，1998（1）：112～113.

[2]尹凡.富水软弱粉细砂层土压平衡盾构掘进对土体扰动研究[D].北京：北京交通大学，2010.

[3]程卫民.日本在砂土中长距离盾构法隧道施工技术[J].人民长江，1999，30（4）：45～46.

[4]李建斌.浅谈盾构刀盘的设计与应用[J].建筑机械化，2006，3：31.

[5]魏康林.土压平衡式盾构施工中喷涌问题的发生机理及其防治措施研究[D].南京：河海大学，2003.

篇(2)

关键词：黄土；盾构机；快速掘进

中图分类号：C35文献标识码： A

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1工程概述

隧道区间所处地段地形平坦，地面标高介于383.8-387.7m。区间单线长1046m，区间线路左右线总共有4个曲线半径均为3000m的曲线段，其中左右线各两个，每条线路左右转弯曲线各1个，区间曲线段总长度为125.6m。隧道覆土厚度8.5～11.2m，线路最大坡度为7.66‰，最小坡度为2‰；最大坡长553.7米；左右线各有3个竖曲线，竖曲线半径为3000m、5000m。盾构区间圆形隧道外径6.0m，内径5.4m，管片厚度300mm，管片宽度1.5m，分块数为6块（管片由一块封顶块、两块邻接块、三块标准块构成）。环间采用错缝拼装。管片砼强度等级为C50，抗渗等级S10。

1.2工程地质

地质组成自上而下为：人工填土；洪积黄土状土；晚更新世风积黄土、残积古土壤；中更新世风积黄土、残积古土壤；晚更新世及中更新世冲积粉质粘土及砂类土等。盾构主要穿越地层为、洪积黄土状土；晚更新世风积黄土、残积古土壤；中更新世风积黄土、残积古土壤。总的来说，区间地质条件较差，针对本地质条件的盾构机选型及设计至关重要，对刀具的配置、密封、刀盘开口率的设计与制造，提出更高的要求。

2.盾构机类型、配置及参数

2.1工艺原理

盾构实际上是盾构机的简称。它是一个横断面外形与隧道横断面外形相同、尺寸稍大，内藏挖土、排土机具，自身设有保护外壳的暗挖隧道的机械。以盾构为核心的一整套完整的隧道施工方法称为盾构工法，概况如图1所示。

图1

2.2盾构机类型的选择

盾构的选型是否合理，是盾构施工成败的关键。根据试验段工程特点，结合地铁整体工程需要，重点考虑（1）工程、水文地质条件；（2）掘进长度及过程；（3）管片尺寸、拼装；（4）线路平面条件；（5）线路纵断面条件，隧道埋深；（6）掘进速度要求；（7）掘进方向误差要求；（8）地表沉降量要求；（9）盾构机寿命；（10）周围环境等因素，选择铰接式土压平衡盾构机。

3.快速掘进方案的论证及确定

施工进度影响因素：盾构施工功效不高、自然灾害导致停工、停电导致停工、停水导致停工、业主要求停工、其他。通过对本项目的资源配置、右线盾构施工中的盾构机推进速度、管片拼装速度、掘进速度及施工进度等情况进行调查统计、分析比较显示，影响右线盾构施工速度较慢的关键是盾构施工功效不高。功效不高主要原因为：①首次在该地层下施工，无成功经验可以借鉴；盾构机掘进参数未优化；②列车编组不合理。

3.1优化盾构掘进参数，提高推进速度

第一步、针对首次在湿陷性黄土地质条件，对右线施工的盾构机掘进管理进行统计分析，总结经验教训，重点对右线施工单日完成8环以上的32天的盾构机掘进参数进行统计分析，确定优化后的施工参数，确定盾构快速掘进参数为：总推力在900-1400KN,切削扭矩在600-1300KN・m，掘进速度控制在60-80mm/min，土仓压力0.15-0.2Mpa；第二步、在左线的盾构施工中，结合土建情况逐步进行调整，在地面沉降、盾构机姿态及管片姿态受控的情况下，加快盾构机推进速度。

3.2优化列车编组

首先按理论计算对比，把右线的“3+2”编组模式改为“4+2”模式。确保单列列车能完成一环掘进，减少有效掘进时间。

3.3实施效果

按照以上方案实施后，安全及质量受控，左线盾构施工速度显著提高，平均每天完成11.6环（17.4米），比右线平均掘进速度5.3环/天提高了6.3环/天，创造了单班14环成洞21m、单日27环成洞40.5m及单月485环成洞727.5m创全国盾构施工新纪录，实现了快速掘进。实现盾构快速掘进节约成本约200万元。

4提高黄土地层盾构快速掘进技效率的措施

影响盾构高速掘进的因素非常多,其中盾构设备的正常运转、工序的有效管理、人员管理的合理化、盾构施工的智能化是盾构施工中最关键的环节。

4.1设备正常运转

4.1.1完善盾构施工的配套设备及设施

配套设备及设施对盾构掘进速度有较大的影响,设备和设施的配备能力应大于盾构设备的掘进能力。在工程的投标阶段,应对配套设备和设施进行详细的选型,为盾构快速掘进提供了硬件支持。为了达到快速掘进的目的,盾构配套设备应具备状态。设备发生故障时的维修设专人对盾构机进行维护,在盾构机或配套设备发生故障时能凭借丰富的经验快速维修,尽可能的减少设备问题对盾构掘进速度的影响。同时对设备进行定期和不定期的检查与修整,对于各种设备故障提前做好维修的准备工作。避免问题出现时,消耗大量的准备工作时间。

4.1.2施工期间设备常规保养

施工期间设备的常规保养,对发挥盾构设备性能,确保工作稳定性至关重要,要按规定,指定专人加强对盾构及配套设备的保养工作,使之处于良好的工作状态。

4.1.3设备发生故障时的维修

设专人对盾构机进行维护,在盾构机或配套设备发生故障时能凭借丰富的经验快速维修,尽可能的减少设备问题对盾构掘进速度的影响。同时对设备进行定期和不定期的检查与修整,对于各种设备故障提前做好维修的准备工作。避免问题出现时,消耗大量的准备工作时间。

4.2施工工序的有效管理

盾构施工工序多,每个工序顺利正常运行才能保证整个施工过程畅通。在压缩各个工序时间段的同时,应加强彼此之间的衔接。施工中,对各施工环节进行有效控制能加快盾构掘进的速度,主要措施如下:

l)龙门吊的合理选型,确保龙门吊具备足够提升能力和稳定性,保证施工期间龙门吊不会出现大故障。

2)电瓶车及编组车辆的合理选型,能有效解决长距离水平运输占用时间长的问题,可加快盾构后期掘进的速度。

3)合理设置集土坑。现场集土坑必须满足隧道出土与土车外运量相平衡的要求。在场地条件允许的前提下应尽可能的加大集土坑,来满足盾构快速掘进的要求。

4)充分挖掘盾构设备快速掘进的能力。盾构快速掘进最关键的因素是盾构设备本身的能力,现有盾构的额定速度为80mmn/〕in。由于盾构在粉质豁土层掘进,推力较小,姿态控制相对容易,可以通过关掉少数千斤顶的供油来加快剩余千斤顶的推进速度。实际施工中关掉了2个千斤顶的供油,最快速度达到10mm/min,有效地提高了盾构的推进速度。

5)加强技术人员和操作工人的培养。通过施工前技术交底,组织重要岗位的操作人员相互参观学习,定期召开经验交流会,建立奖励机制,使奖金与施工速度和施工质量挂钩等措施,提高职工的操作水平,加强对盾构施工各环节时间的控制,为盾构的快速施工提供软件支持。

4.3人员管理的合理化

l)重要岗位的操作人员,必须要经过专业培训,要加强各相关专业的理论学习。特别应该重视对操作手的重点培养,操作手应具备一定的机械电器及工程地质知识,对盾构机械结构、电气配置、隧道地层及线路情况有基本的了解。

2)要调动工人主观能动性,通过建立奖励机制,提高工人劳动积极性,避免由于工人积极性的波动而影响施工进度。

3)加强各工序工人之间的交流,增强各工序之间的协调性及合理衔接。

4)加强施工与设计人员之间的沟通。

5)人机协调,人相对于盾构来说,人是占主动性的,因此应该加强人员管理,更好配合机械,始终保持一种人等机械的状态,避免机械等人的现象。

4.4盾构施工的智能化

盾构法施工技术以其特有的智能、安全、快捷、地层适用性广等特点与优势,在我国城市地铁建设中得到广泛推广和应用,但盾构施工仍受工程地质条件、人为控制等因素的影响。盾构施工应做好信息化施工,及时将监测所获取的数据反映给盾构操作人员,通过及时调整盾构机掘进参数,控制地表的沉降或隆起。同时实现从建管公司到施工现场的实时跟踪监控,进行快速、全面、合理地分析判断,使盾构施工参数最优化.

5结论

1）黄土地层选用土压平衡盾构成功，施工顺利；

2）刀盘设计及刀具配置合理，磨损较小，辐条式刀盘和大开口率避免了施工中出现“泥饼”和“糊刀”等问题，建议后续类似地层施工刀盘开口率可以加大到50%-60%；

3）由于黄土在无水条件下自立性能好，根据隧道上方管线和建构筑物情况可适当调低土仓压力，或采取欠土压模式掘进，以有利于节能和快速掘进。

6参考文献

【1】施仲衡主编.《地下铁道设计与施工》.陕西科学技术出版社.2011年

【2】铁道第一勘察设计院.《西安市城市轨道交通2号线工程可行性研究报告》.铁道第一勘察设计院集团.2010

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【关键词】 盾构法隧道 监理 监控重点 对策

㈠引言

近年来，为适应城市发展需要和满足城市居民日益增长的出行需求，上海市地铁建设不断加快了建设步伐。根据上海地区软土地质的特点，地铁区间隧道建设一般都采用盾构法施工，盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备，以盾构机的盾壳作支护，用前端刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌，从而形成隧道的施工方法。盾构机的类型有多种，目前在上海地铁区间隧道建设中以土压平衡式盾构应用最为广泛。土压平衡盾构工艺原理是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来的土进入刀盘后面的密封舱内，井使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降或隆起，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。由于地铁盾构法隧道施工技术难度大、施工风险高、质量要求高、不可预测因素多。因此，监理人员应熟悉和掌握盾构法隧道施工监理监控重点及相应对策，在监理工作中才能真正做到有效地对施工质量进行监控，从而为业主提供优质的监理服务。 本人有幸参加了地铁二号线西延伸工程的施工监理工作，在区间隧道掘进施工监理过程中，通过不断摸索与总结，也积累了一些菲薄的工作经验， 以下就以土压平衡式盾构为例，对隧道掘进施工中监理应监控的重点及采取的对策，谈几点体会，以为抛砖引玉。

㈡正文

1.盾构始发（出洞）阶段

盾构始发（出洞）阶段是控制盾构掘进施工的首要环节。在盾构始发（出洞）前、后各项准备工作中监理需监督承包单位做好充分的技术、人员、材料、设备准备，并对盾构是否具备出洞条件予以审查，确保盾构在安全可靠的前提下能顺利出洞。

1.1盾构出洞土体加固

为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的地下管线和建（构）筑物，盾构出洞前需对出洞区域洞口土体进行加固。土体加固的方法较多（如水泥搅拌桩加固、旋喷桩加固等），但无论采用何种加固方法，对土体加固的效果检验始终应作为监理重点控制的内容。在确保加固效果满足设计要求前提下，才能同意盾构出洞，否则应督促承包方及时采取补救措施。针对土体加固监理人员应重点关注以下三方面：

⑴加固土体与地墙间隙封闭

由于加固土体与地墙之间存在间隙，监理在审查土体加固专项方案时应审查承包方是否在方案中有相应的措施，一般可采用注浆、旋喷等方法封闭该间隙，并监督承包方予以落实。

⑵加固土体的强度

加固土体的强度是否满足设计要求是衡量加固效果的首要指标，可通过对进出洞加固范围内不同深度土体采用钻芯取样检测的方式加以验证，监理人员应对承包方钻芯取样过程进行见证，确保取样工作的真实性。

⑶加固土体的均匀性

检验加固土体的均匀性目前尚无相应的工具、手段，可通过打探孔方式进行观察。监理人员应监督承包方在洞口割除围护结构背土面钢筋及凿除砼后，合理布置探孔（选择有代表性部位、数量一般不少于5个），现场观察探孔有无渗漏或流砂等异常情况，作为判断土体加固效果的辅助手段。

1.2盾构始发基座设置

盾构始发前需将盾构机准确的搁置在符合设计轴线的始发基座上，待所有准备工作就绪后，沿设计轴线向地层内掘进施工。因此，盾构出洞前盾构始发基座定位的准确与否，直接影响到盾构机始发姿态好坏。监理在检查盾构始发基座时，应重点复核以下内容：

⑴洞门位置及尺寸

在基座设置前，监理人员应采用测量工具对洞口实际的净尺寸、直径、洞门中心的平面位置及高程进行复核。

⑵盾构始发基座位置

盾构始发基座的设置依据不仅包括洞门中心的位置、还包括设计坡度与平面方向。在始发基座设置完毕，为确保盾构机能以最佳的姿态出洞。监理人员应复核基座顶部导向轨的位置（平面位置及高程），确保盾构搁置位置和方向满足设计轴线的要求。

1.3盾构机及后配套设备井下验收

篇(4)

关键词：盾构；施工轴线；控制精度

中图分类号：U455 文献标识码： A

一、工程概况

本工程为北京市南水北调配套工程东干渠第八标段，标段场地起点位于广渠路北侧约400m的12#盾构始发井，沿五环路东侧穿越既有京哈线、广渠路桥、观音堂桥，至五方桥北侧约400m的13#盾构始发井，盾构施工行进方向由13#盾构井向12#盾构井进行，施工标段里程范围为：25+753.84～28+482.84，合计长度3580.9m。本标段主要工作内容为1条内径4600mm的钢筋混凝土圆涵（盾构双层衬砌结构），埋深在20～26m，最大埋深30m。主要的建筑结构物包括盾构隧洞、13#盾构始发兼接收井、23A#、23B#、24#、25#二衬施工竖井、36-39#排气阀井，其中23B#二衬竖井与36#排气阀井、24#二衬竖井与37#排气阀井、25#二衬竖井与38#排气阀井、13#盾构井与39#排气阀井结合设置。

二、一井定向施工方案

在工程施工中，盾构机从13#盾构始发井始发，13#盾构始发井长49.6m宽14m。在盾构始发之前、掘进100-150米处，分别进行一次包括隧道控制点在内的联系测量检测。本标段的地质情况上部为填土、粉土、细中砂，中部和下部主要为粉粘、细中砂。根据以上地质情况查阅相关的技术资料，并在已完成区段选取50个偏差较大的点进行研究和统计。依据资料中的记录，对影响轴线偏差的主要因素展开讨论，最终总结为以下5点：贯通测量精度、管片拼装质量、沿线地质情况、二次注浆控制和管片制作精度。

我们将整理出来的结果进行统计，见下表：

影响盾构施工轴线控制精度因素调查表

以上分析可见，“贯通测量精度”是影响盾构施工轴线精度的关键因素，因而要提高盾构施工轴线的控制精度，重点是提高贯通测量精度。

三、目标确定

本次活动的目标：保证本标段盾构隧道能够顺利贯通，同时保证隧道轴线偏差不超过允许值（±100mm），保证工程下一步工作的顺利实施。

确保目标实现的可行性分析：

（一）技术方面

工作人员在开展活动前，认真听取了设计、业主、施工等各方面对隧道盾构法施工轴线精度控制的一些经验和想法，进行了认真的分析和调查，同时小组内部也经常进行技术方面的培训和学习，为小组所制定的目标提供足够的技术保障。

（二）配合方面

成立盾构施工精度控制工作小组，并充分与六局专家组沟通，在进行贯通测量方案讨论期间，多次进行商讨预演，共同研究贯通测量方法。

（三）人员方面

工作组人员各展所长，充分发挥个人特点，利用组织管理措施调动每个人的积极性。

四、原因分析

对影响贯通测量精度的原因分析进行分析如下：

（一）观测误差较大

1.观测是读数、记录出现一定的错误

2.观测点光线不足或附近有热源

（二）仪器误差较大

1.仪器使用过程中因损耗产生的误差

2.仪器自身存在误差

（三）导线传递误差较大

1.导线点的精度因长度而递减

2.施工现场环境比较混乱

（四）联系测量误差较大

1、短边导线放长边

五、制定对策

针对以上主因，小组成员制定了相应对策：

六、对策实施

（一）尽量拉长导线边

1.定向和导入高程测量应在隧道掘进50m、100-150m时和距离贯通面150-200m 时分别进行一次，取三次测量成果的加权平均值指导隧道贯通。

2.贯通面一侧的隧道长度大于1800m时应提高测量精度，一般采取在距离贯通面约2/3处加测陀螺方位角的方法。

3.定向测量的地下定向边不应少于2条，传递高程的地下进井点不应少于2个，并应对地下定向边间和高程间的几何关系进行检核。

4.地面趋近导线应附和在精密导线点上。近井点应与精密导线点通视，并应使定向具有最有利的图形。

5.地面趋近导线全长不宜超过350m，平均边长60m，最短边长应大于30m。

6.趋近导线应采用严密平差，其近井点的点位中误差应在±10mm之内。

（二）增加测回数

1.在始发井通过联系三角形定向测量把地面坐标和方位传递到洞内。由于竖井定向的精度直接决定了隧道的贯通精度，要保证隧道的贯通，需要在地面和洞内建立统一平面坐标系统。

2.保证两悬吊钢丝间距远大于10m，在钢丝静止后通过联系三角形定向把地面的坐标和方位导入井下，能够保证精度。

3.角度观测采用徕卡TCR1201型全站仪（测角精度±1″），用全圆测回法观测四测回，测角中误差在±2.5″之内。边长测量采用全站仪测量反射贴片的方法。每次独立测量二测回，各测回较差在地上小于0.5mm，在地下小于1.0mm。地上地下测量同一边的较差小2mm。

一井定向图如下：

1.高程传递测量包括地面趋近水准测量及竖井高程传递测量，地面趋近水准测量附和在地面相邻城市二等水准点上。其测量的精度技术要求满足城市二等水准测量。通过悬吊钢尺的方法进行高程传递测量，地上和地下安置两台水准仪同时度数，钢尺上悬吊与钢尺检定时相同质量的重锤。每次独立观测三测回，每测动仪器高度，三测回测得地上和地下水准点的高差小于3mm时，取其平均值作为该次高程传递的成果。

2.隧道的掘进逐渐向前延伸。先布设精度较低的、边长较短的（20～50m）的施工导线；当隧道掘进一定距离后布设边长为50～100m的基本导线；随隧道掘进延伸，应布设边长为150～800的主要导线。长边主导线的边长在直线段不短于200m，曲线不短于70m。

3.导线点埋设采用角钢和钢板为材料利用膨胀螺栓连接在管片上，在钢板上焊接强制归心标，导线点一般安装在高于人行道1.5m的位置便于观测。主导线的最后一点尽量靠近贯通面，以便于实测贯通误差。

4.洞内地下导线采用往返观测，支导线要重复观测进行检核。

5.每次建立新的导线点时，均从地面导线传递下来，将整条导线从测一次，最后一个导线点离工作面控制在50m左右。

6.控制导线按四等精度要求进行观测，测角中误差为2.5″，导线全长闭合差≤1/35000，左、右角各测4个测回，左、右角平均值之和与360°之差

7.由于地下导线长度较长，为限制测角误差的积累，加测陀螺方位角1～2个以便控制导线精度。

七、效果检查

通过此次检查总结，采取以上措施，同时也对其他影响因素进行了有效的控制，有效地将隧道轴线偏差控制在允许范围内，并通过了监理验收，继而保证下一步施工的顺利进行。

在盾构推进13#井～24#井贯通后，对整个轴线的最大偏差进行了确认，最大偏差为57mm，合格率100%。

施工过程质量控制表

在推进过程中因对轴线精度控制较好，避免了盾构姿态因轴线偏差纠偏，而对周边的建筑物和管线造成破坏性影响，完全满足设计及规范要求，满足工程使用功能，为后续工程的施工精度控制提供了借鉴资料。

结束语

盾构施工轴线控制是一项复杂、系统的工程，只有有效的解决其中存在的问题，才能保证盾构施工轴线的精度，保证工程的施工质量，促进其快速发展。

参考文献：

[1]宋瑞恒. 盾构隧道通用管片排版与动态纠偏管理软件开发[D].上海交通大学，2008.

篇(5)

【关键词】 地铁 盾构法 隧道施工 轴线控制

1 工程概况

某城市为缓解交通压力，兴建地铁工程，地铁隧道埋深在8.0-14.5m范围内，穿越淤泥质粉质粘土层、粉质粘土层、粉细砂层、粘土层与粉土层。地铁隧道区间分布为三组平面曲线，分别为半径1000m平面左曲线、半径为1500m平面左曲线、半径为800m平面右曲线。在隧道区间曲线之间设置有直线段。隧道工程最大纵坡值为30‰，纵坡表现为V形。于隧道变坡点位置设置竖曲线，曲线半径设置为3000m与5000m。在该地铁隧道施工中，采取S195型号盾构机，盾构机刀盘直径为6.4m，隧道衬砌管片内径为5.5m，外径为6.2m。

2 盾构机姿态分析

在地铁隧道施工中，直接影响隧道线路轴线的因素为：盾构机掘进作业开挖轴线与盾构机衬砌管片成型轴线。在隧道施工中，其开挖轴线与衬砌管片轴线应保持一致。然而因盾构机在隧道掘进过程中，盾构机沿隧道设计轴线滚动及运动，盾构机刀盘会对土体产生一定超挖问题，出现超挖空间，需要大量砂浆同步注浆进行填充作业。注浆作业时浆液间隙填充过程即衬砌管片轴线再次成形的过程，从而导致衬砌安装管片轴线准确性难以控制，影响施工质量。在盾构机隧道施工中，盾构机开挖直接反映为盾构机掘进姿态，衬砌管片轴线数据数据直接反映为衬砌管片姿态，盾构机掘进姿态与衬砌管片姿态控制直接影响着隧道施工轴线控制，为此，对影响盾构机姿态的因素进行研究。

2.1 盾构机初始阶段

通过始发台与反力架精确定位实现盾构机初始姿态确定。其中，始发台为盾构机提供必要的初始空间状态，始发台与盾构机之间的关系如图1所示：

反力架属于钢结构，负责为盾构机推进时提供反力。始发台与反力架其姿态，是影响盾构机初始阶段推进姿态的关键。

在盾构隧道施工中，一般要求对盾构机出洞端头进行加固处理，因盾构机出洞后为便为加速下坡路段，且在初始阶段不能进行盾构机方向调整，在盾构机与始发台脱离后，容易出现叩头现象，且盾构机与加固区域地层之中的摩擦力偏低，受掘进推力等因素影响，导致盾构机姿态失控。在本工程中，地铁隧道南端头井始发点在圆曲线段，在盾构机到达加固区之前，无法调整方向，导致盾构机无法与车站端墙相垂直，对衬砌管片轴线成形造成影响。

2.2 盾构机掘进阶段

在盾构机掘进阶段，影响盾构机姿态的主要包括以下两点：第一，掘进过程纠偏。受地铁隧道地质因素、盾构机推进操作因素的影响，盾构机在掘进时会出现滚动及蛇行问题。虽然在该工程中应用的S195型号盾构机设置有铰接装置，但其在掘进过程中的蛇行问题仍无法有效控制。蛇行运动形成过程，属于盾构机掘进姿态调整并逐渐达到规范姿态的过程，即纠偏过程；第二，管片位移。盾构机隧道管片位移状况可以分为管片水平位移与管片水平上浮两种问题。如在该地铁隧道施工中，盾构机掘进过程中，于曲线段出现最大水平位移，于左曲线段管片出现左偏，于右曲线段管片出现右偏问题，在直线段与曲线段还存在着管片上浮问题。

引起管片水平位移的原因主要为：在进行盾构机调整方向时，因管片选型存在不合理性，导致转弯环管片偏移量无法满足盾构机调向幅度；盾构机盾尾与中体存在角度误差，当盾构机推力作用于管片时，受径向分离影响管片出现水平位移。管片上浮主要是因地铁隧道地质因素及背衬注浆因素而产生。

2.3 盾构机到达阶段

在盾构机掘进时，为保证其掘进准确经过预留洞门，要求在盾构机距离预留洞门约100m时，进行盾构机人工姿态测量作业，在这个阶段中，隧道中心轴线与设计隧道轴线存在着一定偏差，在实际偏差的基础上，拟定出盾构机掘进线路，其拟定轴线对盾构机施工轴线产生着直接影响。

3 盾构机姿态控制措施

为保障地铁隧道工程施工中其隧道轴线符合规范要求，需要保证掘进姿态与管片姿态正确合理。在该地铁工程中，从盾构机姿态控制、背衬注浆与管片选型三个方面采取控制措施，进行地铁隧道轴线控制研究。

3.1 姿态控制研究

在地铁隧道各阶段施工过程中，应根据隧道不同阶段地质条件，综合进行盾构机掘进分析，严格控制隧道施工中盾构机掘进姿态。如在掘进中盾构机出现滚动问题时，应及时采取正反转刀盘进行纠正处理；当盾构机出现蛇行偏差时，应及时纠正，尤其是在隧道曲线段区域，应按照长距离、缓慢修正的原则进行纠正偏差，每环纠偏量应控制在20mm以内，纠偏的过程中，应综合考虑盾构机推进油缸压力变化对盾构机姿态所产生的影响。构建盾构机管片姿态人工复核制度，安装3-5环管片后应对盾构机管片姿态进行检查，记录并分析检查结果，为盾构机掘进姿态调整发挥指导意义。

3.2 背衬注浆

为实现环形间隙均匀填充作业，在注浆过程中应严格控制注浆压力，控制注浆量，避免管片所承受压力不均衡。背衬注浆采取左右对称注浆方式。于注浆孔出口位置安装分压器，从而实现对各注浆孔注浆压力与注浆量的检测与控制。对管片姿态进行测量并及时调整孔口压力。为防止管片上浮，一般上部注浆压力大于下部注浆压力。在注浆过程中，应根据监控状况，及时调整注浆参数。

3.3 管片选型

在地铁隧道施工中采取盾构机施工方法，为实现隧道轴线控制，应做好管片选型作业。管片选型应遵循以下原则：与盾构机姿态相适应，与隧道设计轴线相适应。采取转弯环及标准环拼装管片，通过组合标准环与转弯环，构建出各种线形地铁隧道。在实际拼装过程中，尤其是进行曲线段管片拼装时，管片拼装点位直接决定着不同方向偏移量。综合考虑盾构机盾尾间隙、胶结油缸差值、推进差值等因素，保证管片调整量精确，实现对隧道施工轴线控制。

4 结语

城市化进程加快，推动着城市地铁规模的不断扩大。在城市地铁隧道工程中，多采取盾构法进行施工。在工程实践中发现，盾构机隧道施工容易出现轴线偏离问题，对地铁隧道工程施工进度、施工质量及安全性造成影响。为实现盾构机在隧道施工中其轴线控制，需要对盾构姿态、管片姿态进行全程监控，并采取措施控制盾构姿态与管片姿态，进而实现隧道轴线控制。实践证明，盾构机在地铁隧道工程施工中采取措施控制盾构姿态与管片姿态，能够有效提高地铁隧道施工进度，保障施工质量，实现地铁工程施工效益。

参考文献：

[1]王克忠，王玉培，林峰等.平行双隧道盾构法施工地表沉降仿真计算研究[J].浙江工业大学学报，2013，41（3）：300-303，308.

[2]姚德友.北京地铁盾构法隧道施工轴线控制问题探讨[C].2011中国盾构技术学术研讨会论文集，2011：55-57.

[3]孔祥兴，夏才初，仇玉良，等.平行小净距盾构与CRD法黄土地铁隧道施工力学研究[J].岩土力学，2011，32（2）：516-524.

[4]马晓磊.盾构法施工过程中的轴线控制分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012（21）.

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关键词：盾构， 施工技术 ，工程实例

Abstract: the earth pressure balance shield construction principle and basic construction technology are introduced, and through engineering examples of shield opportunities to seokjeong land, surface subsidence, building protection, emergency treatment shield tunnel construction meet various analysis and put forward the corresponding treatment measures.

Keywords: shield, construction technology, engineering example

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

随着国内各城市地铁的兴建，盾构隧道在地铁建设中被越来越普遍的采用，但由于盾构施工在我国起步较晚，工程经验相对比较少，笔者通过对个别有代表性的工程实例进行简要分析和总结，供同行们参考：

第一盾构施工原理及施工技术

盾构是一个具备多种功能于一体的综合性设备，它集合了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。不同形式的盾构其主机结构特点及配套设施也是不同的，对盾构来说，盾构施工的过程也就是这些功能综合作用、合理运用的过程。在盾构选型过程中，采用最多的是土压平衡盾构和泥水平衡盾构。两种盾构的选型依据最主要为各工程地质中土层中的颗粒级配和地层渗透系数，土压平衡盾构对沙层、土层等地质条件有较好的适应性，因此在国内地铁施工中应用最为普遍。

一、盾构施工基本原理

土压平衡式盾构的基本原理：由刀盘切削土层，切削后的泥土进入土仓，土仓内的泥土与掌子面水土压力取得平衡的同时由螺旋输送机出土，通过控制螺旋输送机转速使出土速度与刀盘掘削速度相匹配，持续保持压力平衡并连续出土。

根据地质条件、水位和压力情况，盾构机有敞开、闭合（EPB式）和半敞开三种掘进模式：

敞开式：在前方掌子面足够稳定并且涌水能够被控制，可以采用“敞开式”作业。

半敞开式：用于含水，且水压为1～1.5bar，掌子面可以稳定的地层中。半敞开式作业时隧道掘进速度近似于敞开式作业。

EPB模式：用于围岩不稳定、水压压力高、水量大时。采用EPB模式施工时，可以用泡沫系统改善碴土的流动情况。

二、盾构施工技术

1、盾构施工准备

环境调查：对周边建筑物、管线、施工场地、运输线路等进行详细的调查，把握这些基础资料才能对盾构施工场地规划、盾构掘进参数、控制沉降等提供技术支持；

补充地质勘察：盾构施工和所有暗挖施工技术一样要遵循“地质先行、策划超前”的原则。主要选择在地质突变、工法变化、联络通道以及预计要进行开仓作业等位置进行补勘，补勘成果结合详勘报告使用，为盾构掘进施工提供技术参考；

合理优化设计：根据环境调查、补充地质勘察成果对线路平面及纵坡进行合理优化，有利于降低盾构施工风险、保证施工效率、控制工程成本。

2、盾构施工条件及场地布置

水电接入和施工场地是保证盾构施工顺利开展的先决条件。因此，在盾构工程前期的施工过程中，该两项条件至关重要。按照常规两台盾构机同时掘进要求，供水需提供DN125主供水管供应生产用水，施工用电负荷一般需达到5000Kw，一般需不小于6000平方米的施工场地。

3、盾构施工程序

盾构组装盾构调试与始发盾构掘进盾构过站与二次始发盾构到达

4、辅助施工技术

由于盾构施工也有其缺陷性，目前，各种辅助施工方法已成为解决盾构工程难题的重要技术手段。 如采用旋喷桩、搅拌桩、注浆等工法对地层进行加固，硬岩地段、联通通道采用暗挖等。辅助施工方法在盾构施工过程中有利于充分发挥各种工法优点，扬长避短，降低盾构施工的风险。

第二工程实例分析

一、基本情况

深圳地铁深大－桃园区间隧道为浅埋至深埋，CK21+000～CK21+800隧道上方地面有建筑物群，层高2～8层。这些既有建筑物均为浅基础，盾构施工时必须确保既有建筑物的安全。

2008年某日晚10点，左线盾构机掘进到CK21+232（205环），地面建筑深大银桦斋附近发生塌陷。塌陷处位于刀盘上方，塌陷后扩展为直径4.5m、深3m的坑洞。

二、原因分析

盾构掘进第203环时，发现遇到孤石，此时掘进速度在5-8mm/min，盾构机已无法前进。掘进时，可间断的听到土仓内有尖锐的声音，且转动刀盘时震动很大，银桦斋及地表道路有明显震感。刀盘正面刀具全部为齿刀（羊角刀），无法破岩。开仓检查孤石情况及更换刀具。开仓后，发现刀盘正前方形成一个坍塌的空腔，空腔最大处离刀盘约1米左右，刀盘下部约1/3被泥浆盖住，无法判断被泥浆盖住的地方有无孤石。因地质不良，更换8把正面双刃滚刀后关仓掘进。

事后经分析，发生此次塌陷的主要原因为：

1、出碴量失控，严重超挖；

2、工序转换施工参数未及时调整；

3、地表监测未能有效反映沉降量；

4、刀盘破孤石对地层扰动，地层自稳性差。

三、预防控制措施

1、有效的碴土控制管理

土压平衡盾构维持工作面稳定的介质为碴土，碴土应具有良好的塑性和流动性、良好的粘～软稠度、低的内摩擦力、低的透水性。一般情况下碴土不一定具有这些特性，刀盘扭矩较大，碴土流动困难，在土压力作用下易压实固结，容易产生泥饼或泥团，在透水性土层中，在水的作用下碴土在螺旋输送机内排出无法形成有效的压力递减，土舱内的土压力难以稳定，因此需要对开挖后的碴土进行改良，使其具有上述特性。一般采用通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓或螺旋输送机内注入泡沫或膨润土，利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合。防治结饼、喷涌问题、减小刀盘磨损，维持压力舱的压力稳定控制地面沉降，保证排土顺畅及渣土处理方便。

出碴量要根据不同地层的实际情况进行控制。盾构机在硬岩地层由于掘进速度较慢，且盾构掘进硬岩为碾压破碎，易把开挖面扩大，根据经验，一般为正常情况下出碴理论值的110%～120%。盾构机在掘进粘土或沙砾地层时，掘进速度较快，且由于土层较软，土仓需保持一定压力维持掌子面稳定，会对土层有一定挤压作用。根据经验，一般为正常情况下出碴理论值的80%～90%。

2、工序转换的类别与注意事项

换刀工序与恢复掘进的转换：当正常施工时，刀具磨损导致掘进困难或无法掘进，则需要进入土仓更换刀具。由于土仓内一般均保持一定的土压力，即土仓内充满刀盘切削下来的碴土。因此，当要进行换刀作业时，要先将土仓内的碴土出空，给换刀作业留出空间。当换刀作业完成后，恢复掘进的第一环，出碴量要考虑补充土仓换刀作业空间的碴土，即第一环出碴量比换刀前要少出约土仓容量的土。否则，可能发生超挖，易引发地表塌陷。

管片拼装与掘进的转换：在管片拼装作业过程中，因需为新拼装的管片提供预压力，会对土仓形成一定的压力。因为此时刀盘未转动，所以刀盘上的刀具有可能会较停机前切入掌子面深。同时，由于管片拼装及其它工序的影响，间隔两环的停机时间可能较长，地下水会在土仓压力释放时，逐渐进入土仓。因此，在管片拼装后，再次掘进时，需注意刀盘扭矩突然增大，造成掌子面发生超挖。同时，由于地下水过多，易发生喷碴，造成出碴过量。

遇孤石掘进与正常掘进的转换：当盾构机遇孤石时，其与正常掘进所选择的参数不一致。盾构刀具是在掌子面形成刀具刀刃一定的贯入度，然后对岩层进行挤压破碎。所以，在遇孤石时要控制刀具的贯入度，即控制刀具的转速和掘进速度。在遇孤石时，由于孤石不是全断面岩层，所以易发生掘进速度时快时慢，此时一定要保证刀具的贯入度不超过15mm，否则刀具易发生损坏。

3、监测的要求

监测是盾构施工的“眼睛”，根据工程经验，监测必须满足以下要求：要有深埋监测点、特殊地段要加大监测频率、与掘进参数联动、反馈要及时、二十四小时进行巡视。

4、孤石的处理措施

加强、加密地质勘察、遇孤石的掘进参数变化、做好掘进速度控制和出碴量控制、及时采取其它辅助工法处理孤石如人工挖孔桩取孤石、土仓内破除孤石、换重型刀具破碎等措施。

5、抢险的应急措施

当塌陷险情发生时，完备的应急措施可以尽量减少损失，根据经验，需做到以下几点：

1）提前、及时与建构筑物的管理单位沟通、联系；

2）应急物资的提前准备；

3）事故地点的警戒与及时围挡；

4）险情的快速稳定方案的实施；

5）人员的疏散与安排。

盾构施工属地下施工的一种新技术，不可预计的情况比较多，只有通过不断总结积累经验，才能更好的利用这项技术为拓展城市地下发展空间作出更多的贡献。

参考文献：

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【关键词】隧道管片；开裂；上浮；错台；处理措施

引言

在盾构施工中，盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。盾构管片的受力分析是盾构隧道设计和施工的技术难题。在盾构施工中，常常会遇到盾构管片结构开裂、上浮、错台等问题，给拼装带来困难并对防水构成隐患，直接影响盾构工程的正常施工及安全运营。

由于盾构隧道的管片开裂、上浮、错台问题在很长一段时间内，没有得到足够的重视。随着盾构法隧道施工技术和技术标准的发展，管片上浮对施工质量和运营的问题以及错台引起的管片开裂、拼装困难和防患等问题对施工和运营的影响开始凸现出来，甚至管片的开裂和接头的渗水问题，不仅增大了施工和维护的困难，而且影响了工程质量和隧道安全合理的管片计算模型能有助于更好的研究管片的结构受力。本文将分析管片开裂、上浮、错台等问题的原因并提出相应的处理措施，为以后的盾构施工提供参考。

1.管片开裂原因及处理措施

1.1管片开裂原因

1）管片受力不均

当纠偏、管片拼装质量差、环缝夹泥时，管片环面不佳，引起管片受力不均，从而导致应力集中部位的管片破碎。 盾构推进时推进力通过油泵衬垫传递到管片上，油泵衬垫与管片接触部位是应力集中区，如果衬垫面不平整或者衬垫面与管片环面存在夹角，就会造成管片破碎。

2）管片螺栓连接不当

在盾尾脱出管片，管片螺栓连接的过程中也会由于操作不当造成管片的破损，开裂。

3）曲线掘进时的“卡壳”现象

在曲线段的掘进过程中，管片环心与盾构无法保持同心，当管片环面与盾构推进方向存在夹角时，其合力作用方向部位的管片容易破碎。盾构推进过程也是不断纠偏过程。该区间隧道进入曲线段后，管片外弧与盾尾内壁间的距离沿环向分布不均匀，造成一侧间距很小，而另一侧间距较大，这时易产生“卡壳”现象，即两者碰在一起。盾构机一推进，就会造成管片一定部位破碎。

1.2处理措施

1）盾构姿态控制

盾构掘进过程中，盾构姿态与曲线段不匹配，致使盾壳挤压管片开裂、整圆器顶压管片开裂。 与此同时，推进千斤顶在管片端面作用不均匀顶力，盾壳通过盾尾刷对管片产生挤压，从而使整环总体变形；过量的蛇形运动造成频繁的纠偏，纠偏的过程就是管片环面受力不均的过程。因此，必须控制好转弯地段的盾构姿态，宜缓慢掘进，慎重纠偏。

2）注浆浆液配比与注浆工艺

注浆液的配比、初凝时间、注浆量的多少等都会影响管片安装后的稳定性。 管片在约束条件不好的情况下，易发生变形，会出现管片开裂。所以，应根据管片上浮规律和盾构推进姿态合理选择注浆孔位、注浆量和注浆压力。

3）千斤顶撑靴重心偏位控制

千斤顶撑靴重心与管片中心线位置不吻合时，管片由于受力不均造成管片开裂。造成千斤顶撑靴重心偏位的因素有：管片没有居中拼装、盾尾刷结块硬化以及盾构姿态控制不好等。其相应对策有：更换千斤顶撑靴，使新撑靴的推力重心始终与管片中心线保持一致，同时争取做到居中拼装。

2.管片上浮原因及处理措施

2.1管片上浮原因

（l）单液浆的初凝时间太长。一般都超过10H，特别是当掘进距离较长时，这一段隧道有充足的时间上浮；（2）浆液的稠度不能有效的抑制和约束隧道上浮；（3）超挖空间大；（4）同步注浆不充分。能够及时填充管片与地层间环形空隙、控制地层变形、稳定管片结构、控制盾构掘进方向，加强隧道结构自防水能力，对建筑空隙采用盾尾内置的注浆管进行同步注浆；（5）围岩地层中水量丰富，地下动水携带着浆液流到前方的密封土舱，隧道上浮的空间没有被有效填充；（6）盾构机主体、后配套设备和电瓶车的动（震动）静荷载不仅造成浆液离析，而且是盾构机主体和后配套设备之间的过渡段，同时存在垂直受力和水平分力作用的工况；（7）隧道坡度的转换。

2.2处理措施

1）改变注浆稠度

对同步注浆进行多配比试验，尽可能地提高注浆液的稠度及固体物质的含量，增加泥水的含量等，以提高浆液与隧道之间的粘结力，从而抵御隧道管片上浮。

2）控制盾构机的轴线

在施工过程中，实现降低盾构机的轴线到一适当限度，当管片退出盾壳后，尽管隧道整体上浮了，但仍然保证对到中线不至于侵入限界。

3）双液垂直同步注浆

为了避免管片上浮发生，在调整注浆液无效的情况下，采用双液垂直同步注浆是一种比较好的选择。由于加快注浆液的初凝时间，基本上在管片一出盾尾，技能将管片约束住，从而达到防止管片上浮的目的。通过二次注浆，在管片背后又形成一个止水环，将隧道背后的积水与工作面和密封土舱隔开来，达到缓解螺旋输送器喷涌的目的。当然，在采用隧道上部垂直同步双液注浆的同时，仍可继续使用水平同步注浆系统进行注浆。

3.管片错台原因及处理措施

3.1管片错台原因

1）盾构姿态控制不当

在掘进过程中，由于盾构姿态控制不当，造成的错台在数量上所占的比例较大，特别是在线路的小曲线半径部位更容易出现此类问题。有时候，由于盾尾刷被注浆液给固结了，造成盾构间隙缩小，也容易使管片出现错台和破损。

2）管片上浮

隧道管片上浮特别容易发生在围岩很稳定的地层中，当盾构掘进速度比较快的时候，如果没有立即采取防止隧道管片上浮的措施，那么隧道管片的上部也会发生连续的“叠瓦式”错台。

3）注浆压力控制

在管片安装过程中，由于操作不当，如相互接触，也易造成管片的错台和破损。错台可以由水平同步注浆引起， 也可以由垂直二次注浆造成。

3.2处理措施

通过大量的实际施工经验和大量的研究，主要从以下几个方面总结防止管片破损错台的措施：（l）无论出现什么问题，对盾构姿态都不应“急纠”，要逐步校正；（2）要防止管片施工过程中的排列错误。避免隧道轴线由于人为造成偏离设计轴线；（3）要按照相关规范进行操作，包括管片进去隧道前的检查、注浆、盾构机推力和扭矩等参数的设定，管片的吊运和安装等；（4）应采取由于隧道围岩应力环境的地下水突然变化造成的隧道变形。

结语

1）盾构施工中，管片的开裂通常是由于受力不均、螺栓连接不当、曲线掘进时的“卡壳”现象等引起，一般通过采用盾构姿态控制、注浆浆液配比与注浆工艺、千斤顶撑靴重心偏位控制等方式来控制管片开裂。

2）管片上浮是由浆液稠度不合理、初凝时间长、超挖空间大、盾构主机本身配置不当所引起，一般采用改变注浆稠度、控制盾构机的轴线、双液垂直同步注浆等方法来控制管片上浮。

3）管片错台是由于盾构姿态控制不当、管片上浮、注浆压力不合理等因素所致，一般采用逐步纠偏、减少排列错误等方法来控制管片错台。

参考文献

[1]张彦，刘新，等.盾构隧道管片破损、错台等原因分析及应对措施[J].科技信息，2009（12）：414.

[2]吴坤，栾文伟等.盾构法施工中隧道管片开裂原因分析及应对措施[J].隧道与地下工程，2011（2）：93-95.