敞口式盾構關鍵技術與應用

姜國平

(北京市三一重機有限公司盾構項目組，北京 102202)

0 引言

在砂層和砂卵石地層的地鐵隧道的建設施工中，土壓平衡盾構應用不適應主要表現在:刀具磨損嚴重，新制刀具僅能支持掘進幾十米，需頻繁開艙換刀;刀盤外周磨損嚴重導致開挖直徑變小，盾構經常被困死，推進艱難;遇到大粒徑卵礫石和孤石時無法處理，只能采取人工開挖導洞繞至開挖面將障礙清除的措施，嚴重影響工程安全和進度;砂卵石等地層滲透性強，建立壓力平衡困難，容易撓動發生地面沉降;盾構操控難度大，頻繁停工，進度極慢，甚至不及淺埋暗挖法;刀具、油料、土體改良劑等材料消耗極大，施工成本高昂。土壓平衡盾構不能應對所有的地質問題。

為了解決以上施工問題，本文圍繞最新研制的敞口式盾構推出了一種新的技術及施工工法，彌補了密閉式盾構的缺陷，綜合比較安全、進度、成本、地質適應特殊性等各方面因素。敞口式盾構具有良好的經濟性及靈活的風險應對能力［1］，在特定的范圍內能適應土體自立性好、基本不含水或降水的砂卵石地層，尤其是在砂卵石等自穩性較好地層施工中，敞口式盾構比密閉式盾構更為適用［2］，使用土壓平衡盾構刀盤刀具磨損十分嚴重，而敞口盾構根本不存在類似問題［3－4］。在北京地區及全國范圍具有很高的推廣應用價值［5－6］。

敞口式盾構做為盾構產品系列里一重要分支，最早應用于日本關門隧道(1953年，掘進700 m)，并在日本及歐美早期得到了一定的發展，國內尚無施工案例。鑒于盾構在國內特殊地質條件下的使用現狀，敞口式盾構及其工法已得到許多行業專家及施工單位的關注，并提出了使用需求，卻未引起國內盾構生產廠商的足夠重視。

目前，許多學者對敞口式盾構做的一些研究，主要集中在敞口式盾構介紹及應用［7－8］、前盾設計［9］、推力計算［10］、設計綜述［11］、挖掘裝置運動學和動力學的分析及有限元與模態的分析與仿真［12］等方面。

本研究創新之處在于前檐支護及挖掘關鍵技術，敞口挖掘施工方法和工藝，敞口挖掘式盾構整體設計與系統性匹配組合。

1 敞口挖掘式盾構結構及工作原理

與土壓平衡盾構等密閉式盾構相比，敞口式盾構有以下主要區別:

1)沒有刀盤和刀盤驅動裝置，挖掘土體由液壓鏟斗或銑削機完成，根據地質情況的不同，可以輕易地互換鏟斗和銑削機。

2)開挖面與盾體內艙之間無封閉隔板，完全敞開，從盾體內部能直接看到開挖面的全部狀況。

3)開挖面及上方土體由前盾帽檐、可滑動的伸縮前檐、可收放的活動擋板等共同支護。

4)隧道挖掘在常壓下進行，無需建立土體壓力平衡，取消了人艙等帶壓裝置和結構。

5)挖掘斷面不受圓形刀盤限制，可自由設計成馬蹄形、矩形等型式。

敞口挖掘式盾構如圖1所示。

圖1 敞口挖掘式盾構Fig.1 Open shield

1.1 敞口挖掘式盾構結構

主機省去了刀盤和密閉隔板、主驅動(主軸承和主密封)、氣壓艙;開挖裝置借用成熟技術的挖掘機系統、模塊;為擴大上下左右挖掘范圍動臂設計為可伸縮、可擺動回轉，為適應軟硬地質，設計了多套可與挖斗互換的銑挖頭、破碎錘;土體支護裝置采用“帽檐式盾體結構+可伸縮前檐+可收放正面擋板”3種不同組合式支護方式;螺旋輸送機、管片拼裝機、推進、鉸接、后配套等與土壓平衡盾構通用化設計。

敞口盾構主機結構三維布置如圖2所示。

圖2 敞口挖掘式盾構三維布置圖Fig.2 3D model of open shield

前盾部分包括切口環、活動前檐、移動擋板、液壓挖斗、螺旋輸送機、推進千斤頂等部件和裝置。尾盾部分包括管片拼裝機、注漿管路和盾尾密封等部件和裝置。挖掘裝置配備20 t伸縮式及5 t折疊式2種型號挖掘裝置，可按需互換;標準挖掘機接口設計，針對不同地層變化，可以通過更換不同的工作裝置(鏟斗、銑挖機或破碎錘)來實現對砂土、卵礫石及大塊徑礫石的掘削和破碎。針對砂卵石及部分巖層，將直接移植巖巷掘進機的工作裝置，防爆電機驅動截割頭，通過變幅油缸、伸縮油缸及回轉支承共同實現其空間位置變換，對開挖面進行旋轉切割(開挖)，可切割最高強度為60 MPa的巖石。挖掘裝置如圖3所示。

圖3 伸縮式挖掘裝置三維布置圖Fig.3 3D model of digging device

主系統還包括連接橋、管片吊機、管片拼裝機、皮帶輸送機、主控室、PLC控制系統和導向系統等。

輔助系統包括注漿系統、油脂注入系統、冷卻水系統、壓縮空氣系統和通風等，輔助系統主要安裝在可以在軌道上行走、隨主機一同前進的車架上。

1.2 產品主要技術參數

STM063D1敞口挖掘式盾構主要技術參數如表1所示。

表1 技術參數Table 1 Technical parameters

1.3 工作原理

活動前檐防止隧道開挖面拱頂土體坍落，采用液壓移動擋板保證開挖面上半斷面土體穩定。

切口下部斜面保持開挖面上半斷面土體坡度，進而保證開挖面下半斷面土體穩定。

機械鏟斗(或掘削頭)對開挖面土方直接挖掘，螺旋輸送機(或皮帶輸送機)輸送土方到礦車。

管片拼裝機在盾殼保護下進行管片安裝，同步注漿同步進行。

安裝在前盾支撐環梁上的千斤頂頂進盾構。

1.4 作業步序

穩定開挖面、挖掘和排土、安裝管片襯砌、推進盾構、同步回填注漿。以北京地區通用規格的管片環(外徑6 000 mm，內徑5 400 mm，寬1 200 mm)為例，敞口挖掘式盾構的主要工作步序如表2所示。

在挖掘隧道過程中如遇到漂石、孤石、樁基等地下障礙，粒徑較小的漂石、孤石可以用鏟斗直接挖出或人工排出;粒徑較大的漂石、孤石和樁基，則可以將鏟斗換成銑削錘進行破碎后再排除。因開挖面完全敞開，處理障礙的過程也變得十分容易和直接，對工程的進度的影響很小。

表2 工作步驟Table 2 Construction procedure

敞口挖掘式盾構在有水的地層施工時，首先應對地層進行降水，將水位降至開挖面以下;在開挖過程中，應密切關注開挖面的變化，如出現滲漏水，應立即停止開挖，將活動擋板和下部備用擋板全部打開，在開挖面注漿止水，查明滲漏原因并堵住源頭;如發生嚴重漏水，應立即停止施工，并堵住開挖面，待解決漏水問題之后，再重新開始施工。

2 敞口盾構適應性及施工應用

2.1 敞口挖掘式盾構適應性分析

適用于無水地層或降水后地層，且該地層具有一定自穩能力。

對于北京地區來說土層自穩能力較好，無水地層或降水費用不高的地層可采用敞開式盾構，既避免密閉式盾構的局限(過卵石層或遇到障礙物處理困難等)，也能消除淺埋暗挖法的弱點(管理難度大、安全隱患多等)，其對比如表3，4，5所示。

2.2 施工應用——北京地鐵6號線二期線路

2.2.1 區間概況

北京地鐵6號線二期15標郝家府—東部新城站區間敞開式盾構掘進段由東部新城站西端頭始發，于郝—東區間右線中間豎井接收。全長388.294 m(共計324環)，區間隧道埋深8.7～10.2 m。起點里程K41+570.650，終點里程K41+182.356。北京地鐵6號線二期線路圖如圖4所示。

表3 敞口挖掘施工特點Table 3 Construction characteristics of open shiel

表4 淺埋暗挖施工特點Table 4 Characteristics of shallow cover excavation method

由郝家府站向東，沿運河東大街北側設置，沿線穿越農田、高壓電力走廊、豐字溝、現狀自然村、召里路，到達設于宋郎路和運河東大街交叉路口的東部新城站。區間長度1 257.5 m，K41+062.5處設聯絡通道兼泵房座，在右K41+500處設聯絡通道一座。

2.2.2 郝家府站—東部新城站區間工程地質及水文地質條件

區間主要穿越地層②－3粉細砂、③－3粉細砂、④粉質黏土、④－4中粗砂。地層巖土物理力學參數見表6。

表5 密閉(土壓)式盾構施工特點Table 5 Construction characteristics of EPB shield

圖4 北京地鐵6號線二期線路圖Fig.4 Route of PhaseⅡproject of No.6 line of Beijing Metro

表6 穿越地層巖土物理力學參數表Table 6 Physical and mechanical parameters of strata

3 敞口挖掘式盾構關鍵技術

1)敞口盾構系統集成技術、自動控制技術。

2)破碎、銑削、開挖、收集渣土多模塊互換的折疊臂挖掘技術、控制及施工工藝。

3)縱向控制實現就地運算、就地監控架構及設計。實現網絡數據互通、人機交互，可以輕松地在控制室內對所有設備進行集中監視和操控。

3.1 挖掘裝置

針對砂土地層，通過多個油缸來驅動控制鏟斗的切削軌跡，實現對隧道截面的仿形開挖。對于孤石和大粒徑礫石的處理，可通過與鏟斗互換安裝的破碎錘來進行破碎后排出。針對砂卵石及部分巖層，借鑒巖巷掘進機截割頭工作裝置，并通過多個油缸組合完成對開掌子面的開挖。

挖機挖斗前部貫入力計算的計算前提條件:按全覆土土壓力計算、均一地層、上覆土層的實際高度h0為20 m、挖斗前部的厚度按50 mm厚計算，斗寬1.097 m，開挖按全部與土體接觸計算貫入力。

當地基朝土體變形時，即土體產生被動土壓力，也就是當挖斗前檐插入土體時主要受到被動土壓力。根據土體單元主應力的關系，朗肯求出了被動狀態下的土壓力系數

式中:φ為內摩擦角;c為黏聚力;γ為土層的重度;z為計算點埋深。

根據該系數計算挖斗前檐所受被動推力p=γhAKp，其中:h為計算深度，A為土壓力作用的有效面積，這里把挖斗前檐看成是一塊5 cm厚的鋼板，斗寬1.097 m，所以面積A為0.055 m2。這里假設上層覆土為20 m，計算點埋深為(20+3.11)m。

進行計算得到:

中粗砂:p=γhAKp=20.5×23.11×0.055×tan2(45°+42°/2)=131.088 kN。

3.2 推進及支護(盾體)

盾體為高強焊接結構，包括前、中、盾尾3部分。前盾上部設有7組前檐支撐和扇形擋板，前檐支撐通過油缸控制實現軸向600 mm范圍內伸縮，7個扇形擋板呈160°分布，避免上方土體的坍塌。中盾上預留超前鉆接口，可實現對前方土體的超前探測及注漿加固;采用16根推進油缸，最大伸出速度100 mm/min，推力36 000 kN保證盾構具有足夠的推進和爬坡能力儲備，14根鉸接油缸，鉸接角1.5°，可滿足250 m的隧道轉彎要求。

前檐支護結構及受力如圖5所示。

3.3 出渣系統

出渣系統采用螺旋機輸送與皮帶輸送機，輸送能力280 m3/h，可滿足400 mm以下粒徑渣土的順暢輸送。螺旋機的驅動裝置液壓馬達速度可調。

圖5 前檐支護結構及受力圖Fig.5 Structure and forcing of support device in front shield

3.4 管片拼裝與輸送系統

管片拼裝機由回轉機構(液壓馬達驅動)，直線運動機構(油缸驅動)、微擺動機構(油缸驅動)等組成，具有6個自由度，可實現 ±220°的回轉角度，轉速0.3～1.5 r/min，確保管片拼裝的質量和精度。

管片輸送系統采用雙軌梁電動葫蘆，由行走小車、環鏈葫蘆、控制系統(遙控與有線兩種操作方式)以及雙軌梁(與連接橋整體設計，保證足夠剛性與強度)組成，采用鏈輪鏈條行走，設有限位裝置以防止行走小車脫落軌道。最大起吊質量為5 t，可實現管片從運輸車到管片拼裝區域一次吊運到位，無需二次轉運，行走速度為10 m/min。

3.5 輔助系統

同步注漿系統包括攪拌箱、注漿泵、壓力計、流量計、注入配管、氣動球閥、動力裝置和4個注漿口等，用氣動球閥進行注入口的切換，每個管路配置有壓力檢測與流量調節系統，設自動與手動2種控制方式，設有清洗裝置。

導向系統由全站儀、棱鏡、激光發射器和監控屏等組成，用于盾構掘進方向監控顯示、糾偏、實時測量等，測量精度為2″，工作距離不小于200 m。

3.6 控制、數據采集及監測系統

PLC控制系統自動化程度高具有多重聯鎖功能，減少了勞動強度和錯誤操作的發生。

數據采集與傳輸系統實時記錄和保存施工中各種參數、數據，為工程施工質量和施工工藝過程監控、工程驗收提供依據。此部分在電氣控制系統設計時進行系統配置。

故障監控系統對盾構各部分運行情況、異常狀態進行實時跟蹤檢測，便于提前發現故障和及時采取預防措施、保證施工安全。該系統在控制系統設計時進行考慮與配置，設置點為關鍵零部件、結構主要部位、控制監控點等處，配置有傳感器，在操作屏上實時顯示監控畫面和指示;具有故障自診斷及內容顯示功能，方便維修人員檢修。

4 試驗檢測驗證

4.1 關鍵部件測試——挖掘裝置

通過對挖掘機液壓系統進行相關改造，采用電比例閥并通過PID控制來跟蹤各液壓缸的運動軌跡，建立了挖掘裝置工作機構液壓系統模型，在此模型基礎上，對一個挖掘循環進行了各工作裝置對目標位移量的跟隨情況及控制信號與液壓閥輸出流量的對應關系，通過比較AMESim模型執行元件的輸入值和輸出值，驗證了模型的合理性。

利用AMEsim圖形化的建模方法對挖掘機液壓系統進行仿真，結果為:改進的動臂油缸鉸接處有效減小應力，側板最大位移為0.65 mm。轉臺除應力集中點外，應力小于120 MPa;油缸銷軸處應力分布優于舊轉臺結構。搖臂最大應力為97 MPa，滿足要求。挖掘裝置試驗仿真如圖6所示。

圖6 挖掘裝置試驗仿真圖Fig.6 Numerical simulation of digging device

試驗結果:1)外載荷與動臂垂直時，動臂油缸受力最大;動臂處于最上與最下位置時，動臂油缸受力最大，為518 kN(單缸)。2)動臂油缸受力最大時，鏟斗油缸受力269 kN。

挖掘裝置試驗臺如圖7所示。

圖7 挖掘裝置試驗臺圖Fig.7 Testing platform of digging device

4.2 關鍵部件測試——螺旋輸送機

實驗確定在敞開挖掘工況下螺旋輸送機出土能力是否能滿足施工要求。螺旋輸送機敞開模式出土性能實驗數據見表7。

表7 螺旋輸送機敞開模式出土性能實驗數據Table 7 Testing results of performance of mucking of screw conveyor under open mode

5 試掘進情況

敞口盾構應用于北京地鐵6號線2期15標段郝家府站—東部新城站區間。由東部新城站向西，試驗段全長388 m，區間地形基本平坦，地勢起伏不大，地貌上屬于潮白河故道、溫榆河故道交匯區。

該段地層土體自穩能力較差，很難形成自然拱。其中普遍存在的粉細砂③3層、中粗砂④4層、中粗砂⑤1層，其厚度較大，富水性好，且為飽和狀態，在地下水的作用下，會產生涌水、潛蝕、流砂等現象，極易導致隧道側壁失穩。

5.1 始發階段(第1階段0—5環)

出現的問題:土體自穩性較差，出渣量無法控制，嚴重超方。前沿擋后土體下滑嚴重，地表發生塌陷。底部挖掘出土有死角，由于出土不暢，造成推進力增大、甚至出現無法推進的現象。盾構推力見圖8，出渣量見圖9。

圖8 盾構推力圖表Fig.8 Thrusting force

圖9 出渣量圖表Fig.9 Mucks produced per ring

問題分析:敞口挖掘式盾構的適用地質為無水或少水的具有一定自穩性的地層，而應用工程為中粗砂層，開挖面穩定性很差;整個開挖面直徑達6 m，為保證土體穩定，渣土需堆積到盾構中心線以上才能保證土體穩定，而這樣的話又造成推進力太大，根本無法掘進;挖斗挖土過多的情況下，擋板無法維持土體穩定，開挖面經常出現坍塌，影響作業和安全。

工作機構不靈活:挖斗過大，下半斷面挖掘面有多處死角挖不到;挖斗和挖掘臂設計體積過大，易與張開后的平面擋板間出現干涉。

螺旋輸送機進土口兩側存在排土死角，土體大量堆覆，使得盾體下部阻力增大，推進困難。

始發階段適應性技術改造及解決辦法:

1)在前盾前面焊接斜鋼板，前盾下方增加喇叭形導土板，便于兩側土體出渣，推進阻力有所減小。

2)改良膨潤土系統，盾構殼注入膨潤土，以減少摩阻力。

3)及時同步注漿，讓管片提供部分摩擦力。

4)將掌子面單一土體自然坡分成3級自然坡，減少前方土體反力，增加土體穩定性。上半部開挖面用鋼板劃分網格，結合伸縮前檐和平面擋板結構，分區支護土體，防止坍塌;截短平面擋板，消除干涉，保留中間的5套伸縮前檐和平面擋板。

5)重新裝備一套折臂式挖機，替換原來伸縮式挖機，減小了挖掘裝置的體積，以防止產生動作干涉。

網格支護結構，下部增設喇叭口擋板見圖10，改造后的敞口盾構開挖面及堆土示意圖見圖11，安裝折臂式挖機見圖12。

圖10 網格支護結構，下部增設喇叭口擋板Fig.10 Grid support structure and baffle plate added in bottom

圖11 改造后的敞口盾構開挖面及堆土示意圖Fig.11 Excavation face and bulldozing plate of the reformed open shield

圖12 安裝折臂式挖機Fig.12 Small excavator

適應性技術改造后的效果:

采用分艙后，基本控制了掌子面塌坍的問題，基本達到了事先預計的整體效果，盾構可以比較安全有效地掘進。通過改進推進過程的掌子面土體形狀，達將推力由28 000～30 000 kN降至25 000～26 000 kN后，推進基本可控，各項工序同步跟進，地面沉降基本可控在15 cm以內。

經過挖掘機構適應性工藝和結構改造后，基本克服了上述問題，敞口挖掘式盾構的可靠性和施工效率大幅提升，在用戶尚未完全熟悉設備操作和施工工藝的情況下，掘進速度達到6～8環/d(1.2 m/環)，已接近土壓平衡盾構正常的施工速度，且施工質量完全滿足工程設計的要求。

5.2 推進過程階段(120—157環)

出現的問題:敞口挖掘式盾構在推進過程中，始終以順時針方向滾動。掘進至157環時，已經滾動約5°。

滾動原因分析:

1)地質不均勻;

2)有了初始滾動后，前端豎向隔板變形，開始類似風扇葉的旋轉作用(其中1#和2#艙之間的鋼板完全翻轉彎曲，現場割除后才繼續掘進)。

滾動糾偏技術解決辦法及效果:

在6#和9#艙前端增加反向“風扇葉”，用土體使盾構反向旋轉。滾動趨勢得到控制，并慢慢以逆時針方向回滾至正常位置。

艙前端增加反向“風扇葉”見圖13。

圖13 艙前端增加反向“風扇葉”Fig.13 Anti-fan leaves

以上改造，總體上取得了技術上新的突破，實現了正常順利掘進。

5.3 掘進數據統計

2013年11月1日始發，2014年3月15日到達，完成全部388 m試驗段掘進，歷時135 d;最快單日12環，14.4 m，最快單周52環，62.4 m，最快月143環，171.6 m。

6 敞口盾構優勢

敞口挖掘式盾構，專用于在砂、砂卵石、砂礫石、漂石、孤石等地層中替代密閉式盾構和淺埋暗挖法，其優勢在于:不受大粒徑漂石、樁基等地下障礙的限制;消耗功率不到同尺寸土壓盾構的一半;由于不需要主軸承和刀盤以及大量的刀具，制造成本低，是密閉式盾構成本的2/3左右;可直接觀察開挖面情況，能處理漂石和障礙物;直接開挖運輸土體，無需或甚少需要改良土體，無污染;施工速度相對較快，用電量小，人力投入少，施工成本低;開挖面自由，可設計成任意形狀(如矩形、馬蹄形等);可以直接進入開挖掌面，有利于洞內采用輔助工法;安全性遠高于淺埋暗挖法。

7 敞口盾構待研究工作

1)優化前盾隔板結構。現有隔板為焊接結構，無法拆卸，地質適應性較差，易變形，剛度較差;下一步將研究改為拼裝結構，銷軸或螺栓連接，每塊隔板均為箱型結構，單質量約150 kg，總質量約10 t，尺寸1 700(1 500)mm×80 mm。

前盾上半部拼裝式分艙見圖14。

圖14 前盾上半部拼裝式分艙Fig.14 Arrangement of front shield

2)雙折疊臂挖掘機構。現有挖掘裝置尺寸較大，往中間收集渣土時有死角，且動作較慢;下一步將研究去除原有伸縮臂機構，在中盾左前及右前方增加雙折疊臂挖掘機構，同時提高2倍挖掘效率。

雙折疊臂挖掘機構布置圖見圖15。

圖15 雙折疊臂挖掘機構布置圖Fig.15 Layout of digging device with double folding arms

3)盾體防扭轉。進一步研究在盾體下方120°范圍內焊耐磨條，同時增加盾體摩擦力，起到防扭轉作用。

4)繼續研究淺埋暗挖法工藝在敞口挖掘式盾構中的應用，如:超前地質加固、土體穩定、沉降控制等措施，更好地適應城市建設的需要。

5)部分結構存在設計過量和考慮不足，需繼續優化配置設計。如挖掘裝置過高地考慮了可靠性要求，過于龐大和笨重;支護裝置初始方案未網格化分層，盾體內空間過大使得土體堆積過多;主機下部推進阻力顯著大于上部阻力，推進力分布不盡合理等。

6)土體支護裝置需進一步優化設計，對不同地質、不同規格下的盾構，應設計出相匹配的支護方式和結構方案。

7)敞口挖掘式盾構的施工工藝和工作方式有待完善優化，施工效率有繼續提高的空間，地面沉降等對環境影響可進一步減小。

8)本工程的地質以粉細砂、黏土等為主，敞口挖掘式盾構在本工程的應用經驗，可以作為其工程和地質應用敞口挖掘式盾構的借鑒。敞口挖掘式盾構在本工程的成功應用，仍需進一步充分地探討和驗證敞口挖掘式盾構在一些特殊的地質條件下，替代密閉式盾構和淺埋暗挖法的優越性。

8 結語

敞口挖掘式盾構已成功應用于北京市地鐵6號線的施工，現場施工證明了該方法設計、分析和測試的有效性。諸如北京西部地層多為砂卵石地層，卵石粒可達20～30 cm，相比土壓盾構，敞口挖掘式盾構在特定的范圍內能適應土體自立性好、基本不含水或降水的砂卵石地層。具有良好的經濟效益及靈活的風險應對能力，在北京地區及全國范圍值得推廣應用。

［1］ 王樹棟.初談敞口挖掘式盾構［J］.科學之友，2013(1):51 － 53.(WANG Shudong.Talking about the exposure shield［J］.Friend of Science Amateurs，2013(1):51 － 53.(in Chinese))

［2］ 王夢恕.不同地層條件下的盾構與TBM選型［J］.隧道建設，2006，26(2):1 － 3.(WANG Mengshu.Yype selection of shield TBMs and hard rock TBMs for different geological conditions［J］.Tunnel Construction，2006，26(2):1 －3.(in Chinese))

［3］ 樂貴平.再談北京地鐵施工用盾構選型及施工組織［J］.市政 技 術，2005，23(3):137 － 140.(LE Guiping.Reformulation of construction organization and type selection of shield machine for Beijing subway construction［J］.Municipal Engineering Technology，2005，23(3):137 －140.(in Chinese))

［4］ 郭京波，王巖芳.北京地鐵大卵石地層采用開敞式盾構施工的可行性［J］.隧道建設，2009，29(5):481－484.(GUO Jingbo， WANG Yanfang. Feasibility study on application of open shield in onstruction of Beijing Metro tunnels in cobble-contained ground［J］. Tunnel Construction，2009，29(5):481 －484.(in Chinese))

［5］ 肖雙全，宿利平.北京地鐵9號線盾構施工方案探討［J］.市政技術，2010(S1):211－213.(XIAO Shuangping，SU Liping.Discussion on the shield tunneling plan for Line 9 of Beijing subway［J］. Municipal Engineering Technology，2010(S1):211 － 213.(in Chinese))

［6］ 孫善輝，翟志國.敞口挖掘式盾構在北京地區的適應性分析［J］.隧道建設，2011，31(1):47－52.(SUN Shanhui，ZHAI Zhiguo.Analysis on applicability of open shields in Beijing area［J］.Tunnel Construction，2011，31(1):47 －52.(in Chinese))

［7］ 黃宏偉.城市隧道與地下工程的發展與展望［J］.地下空間，2001，21(4):311 － 317.(HUANG Hongwei.Development and prospect of urban tunnel and underground construction［J］.Underground Space，2001，21(4):311 －317.(in Chinese))

［8］ 陳丹，袁大軍，張彌.盾構技術的發展與應用［J］.現代城市軌道交通，2005(5):25－29.(CHEN Dan，YUAN Dajun，ZHANG Mi.Development and application of shield method［J］.Modern Urban Transit，2005(5):25 －29.(in Chinese))

［9］ 楊澤平.談敞口挖掘式盾構前盾設計［J］.山西建筑，2012，38(35):198 － 199.(YANG Zeping.On design for front shield of opening shielding［J］.Shanxi Architecture，2012，38(35):198 －199.(in Chinese))

［10］ 張瑞臨，肖羽曼，王飛，等.開敞式盾構推進力的計算［J］.礦山機械，2011，39(11):95－97.(ZHANG Ruilin，XIAO Yuman，WANG Fei，et al.Calculation of thrust force of open shield machine［J］.Mining ＆Processing Equipment，2011，39(11):95 － 97.(in Chinese))

［11］ 雒紅衛.復雜砂礫地層開敞式盾構的設計［J］.建筑機械化，2010(1):73－74.(LUO Hongwei，Design of opentype shield used in complex gravel strata［J］.Construction Mechanization，2010(1):73 －74.(in Chinese))

［12］ 史鵬飛.敞開式盾構挖掘裝置仿真與優化研究［D］.長春:吉林大學機械科學與工程學院，2012.(SHI Pengfei.Research on simulation and optimization of an open shield’s digging device［D］.Changchun:School of Mechanical Science ＆ Engineering，Jilin University，2012.(in Chinese))