探討盾構法隧道施工技術發展

黃邦明

摘要：在隧道施工中選擇安全高速的施工方法已經成為了目前國內外專家學者的研究重點問題，盾構法是隧道施工中應用較為廣泛的一種方法，確保了施工質量。本文以盾構法作為研究對象，從盾構法施工的原理和基本流程入手，分析目前盾構法隧道施工技術的現狀，找出其中存在的問題，然后闡述了盾構法施工質量的控制方法，最后展望盾構法隧道施工技術的發展，希望本文的研究能對隧道施工有所幫助。

關鍵詞：盾構法;隧道施工;質量控制;技術發展

前言：

隨著經濟的進步和城市的發展，交通建設在進一步的推進，盡可能的解決交通堵塞和閉塞的問題，提高出行效率，這也是解決交通問題的重要方向。隧道可以充分利用空間，成為了交通開發的重點內容。盾構法和一般的隧道施工方法相比更為安全，并且技術可操作性較高，施工效果較好，在隧道施工中應用愈加廣泛，為隧道建設技術應用提供了方向，也提高了隧道建設質量。

1.盾構法施工的原理和基本流程

盾構設備是集機、光、電、氣、液、信息于一體的隧道施工成套設備，能高效完成掘進、出渣、支護整套施工流程，具有自動化程度高、對交通和周圍地層影響小、有利于環境保護的優點。盾構法能夠很好地解決隧道巖土層結構不穩定的問題，避免出現土層塌陷，也能夠為隧道施工作業提供一個安全的環境。

1.1盾構法施工的原理

盾構法利用盾構鋼殼作為掘進設備，固定在設備前側，借助這一設備作為動力來源，結合盾構機的其他輔助系統，完成掘進過程。目前隧道施工中較為常見的盾構機分為半機械式、擠壓式及全機械式幾種，結合具體的施工環境和施工方案的不同，可以選擇不同的盾構機類型。盾構機的基本原理就用壓力動力進行推進挖掘。本身盾構機鋼殼結構的承載能力較好，可以在隧道施工過程中起到臨時支撐作用，為內部施工提供必要的安全空間。在目前的盾構法隧道施工技術應用過程中，通常會借助計算機完成電子操作，在一些小型隧道可以借助手動操作完成施工，通過數據控制壓力布局，從而對盾構機進行控制，保證工程施工按照預定計劃展開，確保施工質量。

1.2盾構法施工的基本流程

盾構法在應用時涉及到多個流程項目，需要短時間內進行多個項目同時施工，施工現場容易出現混亂，再加上施工強度高，容易出現安全事故，因此需要嚴格按照其流程進行操作。首先，在始發作業階段檢查盾構機是否安裝完成，進一步對盾構機周邊巖層結構進行加固，確保盾構機能夠順利始發。然后，正常施工過程中，借助外界人力、輔助設備、材料等，完成隧道的挖掘、出渣、支護作業，形成隧道結構的基礎框架。最后進行盾構機貫通接收，拆除盾構機，方便后續的隧道施工。

2.盾構法隧道施工技術的現狀

國家和各個地方起都極為支持盾構法隧道施工技術的發展，通過多年的努力，相關技術手段在不斷的創新，相關性能得到了優化，確保了工作的穩定性，盾構法隧道施工技術有了明顯的進步，在隧道施工中應用更加廣泛。

2.1開倉技術

盾構法施工過程中，為有效避免掌子面沉降，需在開挖倉建立壓力來平衡掌子面土壓及水壓。因此在盾構制作時，根據地質條件，有針對行地設計了壓力平衡倉，當施工過程中遇到地質條件差時，關閉平衡倉門來建立壓力。從而，檢查掌子面圍巖情況、更換刀具及突發情況時，則需開啟倉門。目前，我國的盾構開倉技術已相當成熟，最常規的是常壓進倉，相對而言較安全，帶壓進倉、帶壓動火、帶壓潛水等領域也都取得了較高的進步，都有一整套保證安全的操作流程。

2.2盾構隧道對周邊的影響

隨著城市建設的進一步發展，地下工程開發規模也在加劇，地鐵隧道建設緩解了城市交通的壓力，不過一般地鐵大多都分布在市中心和繁華區域，周邊地上的構筑物較多，地下管線較為復雜，選擇盾構法隧道施工，難度較高，涉及到多方面的影響因素。盾構法對于地形的適用應性較強，對于周邊的地層影響較小，在地鐵隧道施工中應用較為廣泛，不過在其實際結構中，需要考慮到隧道本身的穩定性和安全性，也需要考慮到對于周邊環境的影響，在建設過程中不可避免的會對周邊地層產生一些變形影響，如果超過了變形界限會影響到周邊構筑物的安全和日常使用要求。

2.3管片襯砌的耐久性問題

管片襯砌的使用年限并非是永久性的，一般使用年限只有35年左右，長時間使用會導致其耐久性降低。因此，為了保證其足夠的使用年限，需要添加相應的混凝土復合結構，以便于能夠增加其原本的直徑，確保隧道的使用壽命符合預期要求。

2.4土壓盾構與泥水盾構的選擇問題

在不同類型的隧道施工中選擇適用的盾構機，這也是一個難點問題，需要根據不同的土體結構和地質狀況選擇不同的盾構類型。土壓盾構的平衡效果較好，適用于一些泥土層，卻不適合黃土層，需要進一步確定降水量。土壓平衡保護在整體上壓力并不平均，一般會在上部形成空洞，工作面很難穩定，導致沉降增加，很難保證隧道的平衡。泥水盾構機與地面會形成較高的水位，適合應用在一些粘土層。

3.盾構法施工質量的控制方法

盾構法隧道施工技術在應用過程中可以選擇多種質量控制方法，結合具體的施工要求，選擇相應的施工方案，充分發揮盾構法的施工優勢，解決其技術問題和質量問題。

3.1合理選擇施工設備

隧道施工的前期階段，需要分析隧道本身的巖土層強度以及土層的相關參數數據，通過實驗起樣分析結果來分析破巖強度和施工標準，選擇最為合適的盾構機完成施工操作。在盾構機的選擇上需要結合以往的工程經驗和具體的實際情況，嚴格按照施工計劃方案進行選擇，確保在施工階段中盾構機不會出現安全問題，滿足隧道施工的需求。

3.2盾構機姿態控制

針對不同的隧道施工環境，需要選擇不同的盾構機操作姿態，為了保證這一選擇的準確性，需要借助人工和設備測量兩種數據測量方式相結合，同時分析管片結構位置，利用盾構機掘進，確保后續的管片應用安裝更加方便。一旦盾構機在控制上出現了誤差，需要及時進行調整。

3.3管片二次補漿

首先對螺絲孔表面進行清理，利用電鉆對發生破損的部分進行鉆孔，借助高強度的砂漿封堵破損處，注入以環氧樹脂為主的注漿材料。為了避免再次出現滲漏，需要在封堵完成之后，進行二次補漿處理，解決管片的滲漏問題，確保隧道施工質量。

4.盾構法隧道施工技術的發展展望

隧道施工能夠充分利用空間，提高交通效率，近些年的隧道施工愈加復雜，多條隧道交叉，建設難度進一步增加。未來的隧道施工距離會更長，并且會實現隧道的合并等，這都需要借助盾構法完成施工。

4.1擴挖修建車站

在地鐵隧道施工中，建設方式應用更加廣泛，在區間隧道中應用盾構法，利用挖掘、鉆探等方法完成地鐵建設工作。現代化的地鐵隧道建設中，調整車站和區間隧道之間的距離，利用長距離修建的特點，實現施工技術的組合。在未來，盾構法施工可以進行可視化的施工指導，借助BIM模型，進一步強化復雜的節點，做好建設管網布局，明確建設結構，在建設之前做好構筑指導。

4.2無刀盤盾構

無刀盤盾構簡單來說就是可以實現一種開敞的簡易盾構方式，人們可以站在平臺上繼續完成地層的處理和挖掘工作，應用范圍進一步擴大，可以結合人們的不同需求進行定制處理。這一方式的制造較為簡單，適應多種方式的挖掘，盡管成本較高，但是仍然有著較大的發展空間。

結語：

綜上所述，隧道工程在施工過程中，盾構法已經基本完成了理論層面的研究，在理論層面具有較強的可操作性，其發展前景廣闊，應用范圍更加廣泛。但是在實際操作中還缺乏經驗，需要進一步的完善，在隧道施工中加以應用，總結成功經驗和失敗教訓，以便于更好的發揮其技術優勢，促進技術的發展，也不能進一步保證隧道的安全順利施工。

參考文獻

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（作者單位：中鐵隧道集團二處有限公司）