论盾构法在地下工程中的应用

论盾构法在地下工程中的应用

吴斌

关键词：盾构法的产生；发展；特点；适用条件；施工工艺

１产生

盾构法最早可以追溯到1818年，法国布鲁诺尔率先提出了这一施工技术，并在1825年在泰晤士河修建了第一条盾构法隧道，由于技术、和设备条件的限制，这条全长458米的盾构法隧道历时18年终于竣工了。这条隧道在历史上开创了盾构法施工技术的先河。

２发展

有了第一条盾构法隧道施工的先例，1869年格瑞海德再次在泰晤士河底修建了一条隧道，并在1874年和1886年先后运用了液压和气压的盾构机，其盾构机模型为后来大多数国家盾构机制造商所效仿.随着该技术的不断运用，20世纪30年代，仅美国就运用盾构法建造了19项工程.

我国在1959年制定计划，1962年开始实验，经过大量的实验数据论证，该实验最终获得成功，并在1966年动工，1970年完工，成功修建了我国第一条隧道——打浦路隧道。开创了我国盾构法施工的先河。

在地铁方面，我国第一个应用盾构技术的是上海的地铁一号线。1991年，上海地铁一号线引进了法国的７台盾构机，建成了地铁一号线的区间隧道，全长18.5kｍ。该盾构直径6.2m，混凝土管片厚度0.35m，每环６块，环宽1.0m，地面沉降控制在10~30mm。接着上海地铁二号线也采用了此方法进行施工。有了这方面经验，我国在隧道方面开始大规模采用盾构法施工。这种方法在北京的地铁建设方面尤为突出。

３特点

盾构法的基本原理是用一件有形的钢制组件沿隧道设计轴线开挖土体来向前推进

3.1盾构法的优点

ａ）在盾构支护下进行底下工程暗挖施工，不受地面的交通、河道、航运、季节、气候等情况的影响。能够保证隧道的正常施工。在北京的地铁施工中，盾构法就很好的体现了这方面的特点。北京的交通拥堵情况是众所周知的，任何地上的施工活动都会或多或少的影响交通情况，大型的路面施工还会导致严重的交通堵塞.北京在进行地铁施工的时候，也曾为这一难题而困扰，但是由于盾构法的引进，这一难题很快便解决了。这一方法无疑为北京地铁的施工和路面交通带来了无法估量的好处.若没有这种施工方法，或许当时北京的交通情况会变得更加糟糕，地铁的施工周期也会延长很多。

ｂ）盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实现自动化、智能化、和施工远程控制信息化，掘进速度较快，施丁劳动强度较低。从我国的各项盾构法施工中可以发现，在各项施工中，所需劳动力均比非盾构法施工的劳动力要低，而且施工进度明显加快，并节省了人力物力。

ｃ）地面的人文自然景观受到了良好的保护，周围的环境不受盾构施工的干扰，在密集建筑物下方施工，完全不影响其正常的使用。并且，不影响地上交通、航道的运行等。在松软地层中，开挖埋置深度较大的长距离、大直径隧道，具有经济、安全等优越性。

ｄ）隐蔽性能好，由噪音、振动引起的公害很小。不会干扰正常的生活。

ｅ）随着盾构法的发展，盾构法不仅仅适用于直线隧道，也适用于有较大的曲率半径的弯曲隧道。相比顶管法而言，盾构法的这项有点更为突出。

当然了，任何方法的出现都是一把双刃剑，有优点，也有其缺点。

3.2盾构法的缺点

ａ）盾构机造价昂贵，平均每台盾构机的价格大约在5000万以上，隧道的衬砌、运输、安装、机械等工艺较为复杂，在饱和含水的松软地层中施工，地表沉陷风险较大。

ｂ）针对性较强，每一台盾构机都是针对某一工程而特别订购设计的，所以某一工程的盾构机使用完毕后，若其他工程的盾构法施工，则盾构机的改造仍需要一笔昂贵的费用。

ｃ）盾构机的规划、设计、制造和组装的时间过长。由于盾构机的针对性的限制，每一台盾构机都是针对某一工程而特别设计的，所以，在施工前，盾构机的生产所耗费的时间是一个重要的弊端。

ｄ）所耗资金多。从盾构机的订购，到后期施工的使用，都需要一笔昂贵的费用，若此方法应用在短距离底下工程方面，那么这就是一项非常不经济的工程。只有长距离的地下工程在施工中运用盾构法，才会显示出它的经济性。

ｅ）对隧道曲线半径过小或隧道埋深较深时，由于盾构机所占体积过大，所以施工难度较大。

f）工程施工及协调较为复杂。由于盾构法尚属新技术，被我国采用的时间也较晚，所以在施工和协调方面还有些许困难.诸如：盾构机的制造、盾构机辅助设备的供应、施工测量、场地的布置以及盾构机等设备的转移等施工技术的配合尚不完善，且较为复杂。

４适用范围

在松软含水地层，或地下线路等设施埋深达到10m或更深时，可以采用盾构法。

５施工工艺

盾构施工现场准备除一般工程施工要求的“三通一平”、标高基准点定位放线等外，还需要布置盾构基地和建造工作竖井用作盾构及其设备的拼装井和拆卸井，特别长的隧道，还应设置中间检修工作井。拼装和拆卸用的工作井，其建筑尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定。拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有盾构基座和盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1.6~2.0米，以满足铆、焊等操作的要求。当采用整体吊装的小盾构时，则井宽可酌量减小。井的长度，除了满足盾构内安装设备的要求外，还要考虑盾构推进出洞时，拆除洞门封板和在盾构后面设置后座，以及垂直运输所需的空间。中、小型盾构的拼装井长度，还要照顾设备车架转换的方便。盾构在拼装井内拼装就绪，经运转调试后，就可拆除出洞口封板，盾构推出工作井后即开始隧道掘进施工。拆卸井设有进口，井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。出井口在建造始发井时预先留出，并设置密封圈和临时封板。出口处的土层应适当处理，使拆除封板时不涌水，土体不坍塌.处理方法可采用降水、深层搅拌、注浆、换土、冷冻等。

６总结

盾构法施工在世界各国的发展中是存在争议的，主要原因是其造价高、投资大。但是，从其优点中也不难发现，这项技术在世界上许多国家得到了不断的发展。为了加快施工速度，在不降低水位的条件下，釆用盾构法将有较好的发展前景。虽然盾构法还有一些不足，但是，随着科技的进步，人们不断的对该技术的发展，相信在不久的将来，盾构法一定会在各个工程领域中得到更好的应用。

参考文献

[1]ＧＢ50446－2008孟文清，阎西康．《现代建筑施工新技术》盾构法隧道施工与验收规范

[２]张立新．北京地铁盾构法施工技术。

[３]张振宇．盾构法施工技术在我国的应用与发展．

[４]周文波．盾构法隧道施工技术及应用．