盾構機的研究現狀與應用實踐探索

周登峰

摘 要：盾構機是一種用于工程施工的工程器械，具有較高的應用價值，廣泛的應用到隧道施工、地鐵施工等中。有效地轉變了傳統隧道施工的施工模式，在提高施工自動化程度的基礎上，可以有效減少施工的勞動強度，提高施工效率，且采用盾構機施工，可以有效減少對地上部分的干擾，保障地面部分建筑的安全。近年來，隨著對盾構機的研究不斷深入，國內外學者均展開了對盾構機的深入分析和研究，且取得了一定的成就，使得盾構機技術水平和施工效率均顯著提升。在分析盾構機研究現狀的基礎上，加強對盾構機的應用實踐解讀，結合某市城市地鐵的工程實例，對盾構機的具體應用實踐進行闡述。

關鍵詞：盾構機 研究現狀 隧道施工 盾構法 應用實踐

中圖分類號：TH112 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0032-03

隧道工程是一項復雜的工程項目，涉及內容較多，且具有較高的風險，容易引發安全事故的產生。而為了提高施工的效率和施工的安全系數，盾構機得到了有效的應用，應用盾構機的施工方式，被稱之盾構施工技術。盾構技術的有效應用，對推動隧洞施工的效率和安全，使具有直接的影響。盾構機在具體的施工中，可以應用于各類復雜的工程地質和水文地質情況，具有極高的適應性，符合諸多工程的基本需求。基于此，該文對盾構機的研究現狀進行分析，并結合某工廠的基本情況，詳細地對盾構機的應用實踐展開探討，具體內容如下。

1 盾構機的研究現狀分析

盾構機是一種高效的工程施工機械，可以為工程的施工效率和施工安全提供基礎，距盾構機的問世已經度過了180多年，主要是由英國科學家研發，后期在日本、德國得到了進一步功能擴展，使其的功能性更加強大，可以有效完成對相關工程施工作業。現階段，盾構機已經成為諸多工程中提高效率和安全的有效施工類型，且逐漸衍伸處盾構施工技術。目前，國內的研究人員，仍舊致力于盾構機的相關研究工作，L Ran等結合盾構機的基本結構情況，為了實現盾構機具體掘進過程中的相關參數進行監測，設計出一種有效的監控系統，為盾構機的安全運行提供基礎。國內科學家同樣對盾構機做出了相關的研究，國內對盾構TBM施工大數據平臺的建設工作，這項工作是現階段盾構及掘進技術國家重點實驗室深度融合盾構TBM和施工技術、大數據理念的重要創新，可以為盾構TBM設備管理、盾構TBM施工管理、成本管理提供基礎，進一步推動國內地下工程、隧道工程的創新和發展。綜合國內外研究人員，盾構機及其相關技術均得到強化和改進，使得盾構更加符合隧道工程、地下工程的需求，提高工程的安全性和效率性，積極推動工程項目的順利建成。

2 盾構機分析

盾構機作為工程施工中的重要機械類型，具備諸多功能，具有切削土體、輸送渣滓、隧道襯砌和測量導向糾偏等能力，對于推動隧道工程和地下工程的整體施工效率和安全性具有直接的影響。根據盾構機的基本情況可以對盾構機進行分類，其中具體的盾構機分類情況如以下幾點。

（1）敞開式。所謂敞開式盾構機主要有：手掘式、半機械式的盾構機，敞開式盾構機主要適用地質條件較好的區域的，具體的應用中，需要借助相關輔助工作使得盾構機可以保持穩定，開挖過程中，主要是從頂部逐漸向下開挖。施工中，如果遇見地質條件突變的情況，使得地質條件變差的情況發生，需要借助相關特定的器材保持敞開式盾構機的穩定。采用敞開式盾構機時，需要盡可能地降低對地層造成的影響，保障施工的安全。

（2）機械切削式。這類盾構機具備一個具有直接的全斷面旋轉切削刀盤，由這個刀盤完成切削工作。且根據刀盤的大小情況，可以應用到不同規格的工程施工中。其中，刀架有封板的機械切削盾構機可以應用到的全部的地形環境中，具有較強的適用能力。大刀盤的盾構機具有極強的切削能力，可以有效地完成大型工程項目的施工任務。但是，由于大刀盤的體積較大，這也就使得在具體的施工中，所需要消耗的動力較大。

（3）網格式。這類開挖方式，主要是對開挖面進行處理，使得開挖面可以分成許多格子，且由土體自身之間的相關作用力實現開挖面的支撐。盾構機的前進過程中，就能夠將需要開挖土體從網格中的擠出。施工中，可以根據土體的具體情況，合理地對網格的規格進行調整。但是，采用這類盾構開挖方式，可能會導致盾構機出現后退的情況，影響施工的安全和效率。故此，網格式盾構機施工中，需要合理對盾構機后退的現象進行控制。

（4）擠壓式。采用擠壓式盾構機，對地層擾動較大的，可能會引起地表變形。故此，擠壓式盾構機施工過程中，需要合理的對出土量進行控制，且做好周邊土體的擠密工作，進而保障工程的安全和質量。

此外，根據盾構機的技術情況，還存在一些新興的盾構機其中主要有異圓形斷面盾構機、特種盾構機、超大口徑和小口徑圓形斷面盾構機，其中不同類型的盾構機具有不同的功能特點和適應特點。具體的工程施工中，需要合理地選擇盾構機，進而保障工程的整體安全性和穩定性。

3 盾構機的應用實踐

盾構機在具體的應用中，需要結合工程的基本情況，展開盾構機的應用，該文結合某地鐵工程的基本情況，詳細地對盾構機的具體應用展開探討。

3.1 工程實例

工程為某市城市地鐵，以工程中的盾構區間為例，盾構區間內容，均采用盾構施工，其中盾構的起止里程為DK10+573.295～DK11+955.650，區間左線全長為1 412.477 m，右線全長為1 395.112 m。其中，盾構區間段內，DK11.395為左右聯絡通道，為單圓隧道，區間距為25.66 m。線路主要呈現“V”型坡，最大縱坡為25%。其中，土層以沖積層和雜填土為主，沖積層主要石油中粗砂、使粉質粘土，厚度在1.3～6.7 m。雜填土普遍分布，結構松散，主要是由粘性土、碎石等構成，其中厚度為0.5～3.5 m。

3.2 盾構機選型原則

在具體的盾構機選型中，需要結合具體隧道盾構區間圍巖類型、圍巖的強度和周邊裂隙的基本情況，詳細地對區間含水量等進行分析，這些因素是影響盾構機選型的主要因素。在綜合分析盾構區地址條件的基礎上，需要保障盾構機在具體的施工中，對地面造成的影響最小，保障地面的整體穩定性。故此，盾構機選型時，需要在了解工程地質資料的基礎上，對施工周邊區域的建筑、環境等信息展開綜合解讀，保障盾構機選型的有效性。

3.3 盾構機施工

（1）施工準備工作，在盾構機的實踐應用中，該工程從施工的前期準備工作開始，對洞門施工和洞門地層的加固工作，確保盾構施工的安全性，減少安全隱患的發生。

（2）盾構機組裝，在具體的盾構機應用中，需要合理展開盾構機的整體組裝工作。由于受到場地的影響，盾構機的具體組裝，可以分為井下組裝和后配套地面組裝。在組裝之前，需要根據盾構機的具體規模，做好前期準備工作，該工程采用120 t的拖車，300 t的履帶吊和50 t的汽車吊，綜合完成對盾構機的組裝工作。該工程中采用的盾構機的重量為99 t的結構構件，故此，該工程采取的吊裝方式，可以完成對盾構機的吊裝。

（3）盾構機的就為調試，盾構機組裝完成后，需要對盾構機的整體性進行檢測檢驗，判斷是否存在設備損壞的情況。檢測檢驗完成后，采用空載調試的方式，觀察盾構機的電氣系統、液壓系統和控制系統等的工作情況，在完成相關使儀表設備的調試。空載調試完成后，展開負載調試，負載調試主要是對各類管線的負載情況。

（4）盾構機始發，始發階段是盾構機應用實踐的關鍵內容，結合如圖1所示的盾構機始發流程展開對盾構機的始發。

（5）盾構機的試掘進，結按照始發流程完成相關工藝施工，需要合理展開盾構機的試掘進，在具體地試掘進階段，需要保障相關工作人員掌握盾構機的具體操作方式，和相關配套工藝，并對盾構機掘進過程中的地表隆陷、地中位移和建筑位移等參數，為保障盾構區間安全提供基礎。

（6）盾構機正常掘進，在試掘進完成后，且相關工作人員操作經驗豐富，工藝流程完善后，且對地面影響參數在接受范圍內，通過提升掘進的速度、注意安全、重視質量等內容，嚴格按照盾構機掘進的相關質量標準和技術標準展開盾構機的正常掘進。

（7）接收段的掘進施工，按照地鐵車站的基本情況，合理地展開盾構機接收段的掘進施工任務，具體的施工中，需要對盾構機的掘進姿態進行控制，且有效地與各類工序的銜接工作，避免銜接不當導致工程的整體安全。具體的接收端掘進施工，需要做好接收地段的土體加固、盾構機位置確定和具體掘進、相關安裝工作，從而有效完成接收段的施工任務。

（8）管片施工與襯砌注漿，結合工程的具體需求合理地展開管片施工，通常情況下，管片是由盾構過程中由盾構機完成。注漿是避免地層下陷和增加工程段防水能力的基礎。可以選擇適當注漿材料、注漿液配合比，進而保障工程的整體性和安全性。

（9）調頭和拆卸，調頭是促使盾構機回復到初始位置，并完成拆卸的基礎，具體的調頭中需要嚴格地按照規范展開，并由專門的工作人員負責指揮。拆卸同樣需要按照規范展開，保障盾構的質量。

4 結語

通過分析盾構機的研究現狀和具體情況，對國內外盾構的研究情況和具體情況，再對盾構機的具體應用實踐進行分析，為相關工程的整體安全性和功能性提供基礎，實現相關工程的安全和質量。

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