地鐵施工用盾構機選型及施工組織

石良濱

（中鐵十八局集團第三工程有限公司，吉林 長春 130062）

盾構法施工是暗挖隧道施工中一種較為先進的施工方法。這種施工方法具有施工進度快；無噪聲與振動傷害；對地鐵沿線設施、地面交通、地面居民生活影響較小等特點。盾構機作為地鐵隧道施工中的專用大型機械，其選型的正確與否，直接關系到地鐵區間施工進度和工程安全狀況。

1 盾構機概述

盾構機是由動力機構、切削刀盤、液壓頂進機構、巖土排運機構及檢測導向機構等多個相互配合的部分組成的一種隧道掘進機械。它較適用于礫石、軟土、硬巖等不同地質構造的隧道暗挖，具有較好的施工穩定性和掘進性能。

盾構機在一個可以有效支撐地層壓力，并且可以在地層中推進的圓形、矩形或馬蹄形等特殊形狀的鋼筒結構的掩護下，完成挖掘、出土、隧道支護等工作。這種施工方式具有施工速度快、自動化程度高、節省人力、經濟合理、減少對地面建筑物的影響和不影響地面交通等特點。

2 盾構機類型的選擇

地鐵隧道施工時，盾構機的選型及配置是極為關鍵的環節。特定的施工環境中隧道地質狀況的不同，決定了盾構機選型的不同。采用盾構施工的地層通常是復雜多變的，在選定盾構機型時，地質條件是最重要的參考因素。

盾構機選型有以下兩方面的內容：一是對盾構機出土方式與工作面的平衡方式的選擇；二是對盾構機保持工作面穩定時對盾構機密封倉狀態的選擇。對于復合地層的盾構施工其主要考慮的因素則是施工地層的地質情況。

3 盾構機選型影響因素

盾構機的選型應當根據施工工期、施工地點的地質水文情況、經濟效益、環境狀況、安全狀況等綜合考慮。綜合起來，影響盾構施工的因素較多：主要有地層條件、隧道長度與線形、地下水的含量及水壓、后續設備與盾構機的配套能力等。

盾構機經過土層的流動性、可塑性、滲透性等情況，是盾構選型最基本的依據；盾構機掘進過程中，對地上建筑物、地下建筑會帶來不同程度的影響。因此，對施工周圍環境的保護，也是影響盾構型式選擇的因素之一；隨著我國城市現代化建設步伐的加快，城市對各種施工影響的承受力會逐步降低。綜合效益較理想但造價較昂貴的盾構施工法會成為各有關單位不得不仔細研究的問題。

4 地鐵盾構施工的技術分析

4.1 曲線施工

由于城市交通網的規劃狀況以及城市地鐵的使用狀況，地鐵隧道必然存在曲線部分。另外，地鐵隧道在設計或實際施工時，難免會遇到或避開原有的構筑物，從而不得不改變地鐵線形，由此也會出現曲線。這就為盾構施工提出了新的要求。因此，盾構機所裝備的功能，應當滿足曲線推進的要求。

在實際施工過程中，為減少曲線施工對土層的干擾，一般情況下，通常在曲線段在盾構機上采用楔形管片施工。筆者認為除了采用楔形管片施工外，還可以考慮采用油壓分區控制、實現千斤頂可自由編組；或采用仿形刀裝置、鉸接機構等功能綜合解決盾構機曲線施工時遇到的困難。

4.2 加泥及加泡沫系統

實際施工過程中，盾構切削的部分砂土和黏質黃土混合在土倉中被攪拌，可能會在刀盤上造成“糊刀”或“泥餅”等情況，因此，有必要在盾構機施工時采用加泥或泡沫系統。對于不同地質條件，這種系統通過添加塑流化的改性材料，進而起到改善盾構機密封艙內切削土體的塑流性的作用。這種方法能有效地平衡開挖面水與土的壓力，使盾構機向外順利排土，有效拓寬了盾構對不同地層的適應能力。

4.3 減少盾構機推進阻力

根據不同地質條件以及標準貫入錘擊數值的大小，刀盤盤圈外徑、切削刀最大切削軌跡外徑及盾構機外徑這三個外徑的尺寸之間存在細微的差別。倘若處理方式不合理，會增大推進阻力，給盾構機整機推進性能帶來較大程度的影響。

因此，在設計主切削刀最大切削軌跡外徑時，應當使它略大于盾構機外徑；應選擇合適的刀具切削深度，合理設置刀盤盤圈刀具。這樣既減少盾構機刀盤盤圈和盾構機外周的摩擦阻力，減少了推進阻力、切削噪聲和切削時產生的振動，又不會過多的影響盾構機控制土體沉降的能力和整體掘進效果。

4.4 盾構機機體接收

施工過程中，為避免發生地下水沿開挖間隙涌入作業井內。當坍塌土體清理工作結束之后，盾構機應當立即加快推進速度；刀盤通過防水簾幕后，應當立即拉緊防水簾幕壓板上的鋼絲繩，使防水簾幕緊壓在盾構機前盾的盾體外；隨后，保持盾構機勻速緩慢地前進，當同步注漿結束漿液凝固，封水管片安裝完成之后，盾構機應當按照正常掘進速度前進；盾體全部出洞門后，盾構機接收成功。

5 結束語

盾構機以其自動化程度高、施工速度快、不受地面及氣候影響等優勢在地鐵隧道施工中發揮著重要作用。作為盾構法施工的大型機械設備，盾構機選型的正確與否，關系到盾構施工的技術水平以及地鐵盾構施工整體經濟效益。

因此，我們應高度重視地鐵施工用盾構機選型及施工組織，解決施工過程中遇到的難題，從而提升城市地鐵交通的運輸效率，拓展城市的立體發展空間。

1 袁大軍等.盾構技術的發展與應用[J].現代城市軌道交通，2005

2 陳揆.地鐵工程盾構刀盤設計與施工技術[J].建筑機械化，2010