隧道盾構施工技術發展趨勢和應用研究

王帥

摘要：隨著國家的發展，各領域的不斷提高，隧道盾構施工技術快速進步，其施工斷面正從傳統的圓形朝著多元化的方向發展，既有出洞施工，又有長距離施工，以及隧道襯砌技術變得日益高速發展起來，極大的推動了經濟的發展。所以我們必須對其未來的發展趨勢有一個基本的認識，并在工程實踐中加強對其的應用，能取得良好的效果。

關鍵詞：隧道盾構;施工技術;發展趨勢;應用

盾構法隧道施工具有安全、建設模式自動化、施工周期短等優點，對于隧道施工提供了十分重要的技術手段。論文詳細探討盾構施工技術發展趨勢和實際應用，為相關工程提供參考。

1 盾構掘進施工技術要點

（1）在控制掘進方向時，在其控制系統中，由于設置有自動定位和導向以及掘進程序軟件與顯示器，這樣就能利用其全天候的在盾構主控室內動態的現實目前盾構機所在的位置，以及隧道設計的軸線偏差與趨勢，從而更好地對盾構機的掘進方向進行調整，確保其始終處于偏差范圍之內。在盾構推進之后，導向系統的后視基準點就應前移，并采取人工測量的方式將其精準定位，并對自動導向系統所測量的數據和盾構機所在的位置與狀態進行校核，這樣才能確保盾構機在掘進方向上符合實際需要。結合線路條件進行分段軸線進行擬合控制計劃，利用導向系統工程將盾構所處于的狀態信息體現出來，根據隧道的地層情況，利用操作盾構機，采取以分區推進千斤頂的方式對掘進方向進行控制。（2）在對盾構狀態進行調整和糾偏時，主要是在進行掘進施工時，因為地質突變，使得盾構機在推進方向上出現一定的偏差，此時就可能與設計的軸線偏離，甚至超出管理的警戒線，所以在進行穩定地層內掘進時，由于地層的滾動阻力較小，就可能導致盾體在滾動中形成偏差，在線路變坡段和曲線段掘進時，也可能出現偏差，所以需要結合盾構機的狀態及時的將其偏差進行糾正。（3）在對方向和姿態進行調整時，應注重刀盤轉動方向的切換中，保留一定的時間間隔，且切換的速度不能太快，因為過快的切換速度將使得管理的受力狀態發生突變，進而導致管片被損壞的情況出現。而在此基礎上，需要結合工作面的地層情況，對掘進參數進行合理地調整，并做好警戒值和限制值的限制，一旦處于警戒值，就需要對程序進行調整和優化。而在千斤頂推進過程中，應對其油壓進行合理地調整，嚴禁過快或者過大，否則將導致管片局部出現破裂，這就需要科學的做好管片選型工作，并對其拼裝質量和精度進行嚴格控制，這樣斷面才能和掘進的方向垂直。而當盾構始發達到過程中，為了滿足控制方向的需要，應結合始發和達到的掘進技術要求，切實加強對其的定位測量，才能更好地確保其方向得到科學的調整，滿足實際運行的姿態，最終促進整個隧道盾構施工技術質量的提升。

2 隧道建設中盾構法存在的問題

2.1 地表沉降問題

盾構設施在隧道施工中，引起地面沉降的主要因素是盾構隧道與新地表不斷接近，所以經?？吹綑M向沉降槽。此外，側向槽受地層次固結和縱向沉降位移曲線的疊加影響，與Peck曲線有相似的發展趨勢。地鐵隧道的施工過程受到地表沉降的變化有較大的影響，如頂荷載的增加、隧道凈距和埋深的減小、圍巖條件的惡化等，同時隧道周圍的地下管線也會對地表沉降產生較大的影響。比如，地下管線主要是污水管線、煤氣管線和自來水管線。另外，這些地下管線還造成了隧道施工環境水平面的分布屏蔽，隧道橫截面沉降曲線分布呈正態分布。

2.2 地層損失問題

盾構施工帶來的地表位移主要由盾構前方的地表位移、盾構施工穿越時的地表位移和盾構離場后土壤壓實產生的位移3部分組成。與之相比，盾構機前方地表位移的可能性較小，而盾構機挖掘結束后的土體固結持續數月才能確定，因此，盾構機施工時，會導致地表產生較大的位移，因而造成地層損失，同時影響到施工進度。

2.3 土體位移問題

引起土體位移的原因主要有3個：（1）盾構前方土體的位移，但這種位移的可能性相對較小，主要是盾構機施工前方的土體壓力與靜止土壓力基本相同;（2）盾構過程中土體的位移，因為盾構機通過地面時，其盾構、機尾間存在一定的間隙，通常會導致地面產生較大的位移;（3）盾構后的土體固結。

3 隧道盾構施工技術發展趨勢展望

3.1 優化開挖技術

為了提高地下盾構施工的效率，有必要完善開挖技術體系。保證測量結果的準確性，提高測量精度。在隧道工程施工中，隧道始終處于連續開挖的施工狀態。通過采用人工檢測、測量等方法不具備的技術優勢的自動監測系統，可以對隧道施工過程中的隧道結構變形進行動態了解。在一些地質條件較差的地區，土壓力平衡將導致隧道結構發生變化。通過改善和挖掘策略變化，在壓力下保護工作面，以防止地面減少坍塌。

3.2 優化支護技術

在開挖的同時，第一個支架采用人工操作，采用復合涂層法，與噴射混凝土、鋼弧形支架等結合部位，形成盾構支護結構，在此期間，初期支護應為柔性支護體的支護，應考慮潛在的不確定隱患，其位移幅度必須在允許值內。利用臺車、現澆混凝土和第一支架共同起到承載地下隧道永久荷載的盾構作用，其下方可在保護層的保護下進行開挖和填蓋，有效地保證了混凝土的密實度，提高支架的機械化覆蓋和可操作性。

3.3 優化防水技術

在隧道施工中，利用盾構機對工作面施加壓力，達到水壓和土壓力的平衡，可以有效地控制土層中的水分，避免水分滲入隧道。鋼刷式盾構具有良好的抗滲性能，使用這種盾構機進行隧道施工可以避免地下水的滲入。對管片本身進行浸漬，然后通過管片外部防水涂料、管片接縫浸漬、接縫、二次進料等浸漬措施保證后續的施工作業。采用注漿技術，可以滿足水密封的要求。

3.4 優化地下管線保護技術

地表沉降的有效控制可以保護地表建筑物和地下管線，包括更新盾構支架、改進盾構支架系統。根據技術實踐靈活地進行地表壓力的控制、和工作面的選擇，做好地層荷載監測工作，實現地表沉降值的有效控制，優化壁后土塊處理方案，有效解決注漿壓力問題，提高掘進性能和工程進度，實現對地下管線和地表建筑物的有效防護。

4 結語

綜上所述，在隧道盾構施工技術快速發展的今天，我們必須緊密結合實際隧道工程的特點，針對性的確定隧道盾構施工技術方案，并對其技術質量進行嚴格的控制，才能更好地確保整個隧道工程質量得到提升。

參考文獻：

[1] 王建軍.隧道盾構施工技術發展趨勢和應用[J].中外建筑，2018（04）.

[2] 黃志堂，張燕明，周偉，等.小半徑曲線隧道盾構施工始發技術[J].河南科技，2019（22）.

（作者單位：中鐵電氣化局集團有限公司）