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摘要：目前越来越多地区城市群水平的提高，城市人口过于密集，城市交通出行压力也越来越严峻。为了有效缓解交通压力，地铁得到了快速发展。在地铁施工中，隧道必不可少。盾构施工技术可作为盾构隧道施工设备和盾构筒体作为盾构隧道施工的屏蔽材料。因而，深入研究盾构技术在地铁施工中的应用具备十分重要的意义。
关键词：盾构技术；地铁施工；应用
地质周边环境、城市交通、商业、住宅区等对其施工影响较大。在实施中，为了更好地控制工程质量，选择施工技术更加科学合理。目前盾构法在地铁施工中得到普遍应用，加快工程建设进度，提高工程建设质量起着极其明显的促进作用。
1盾构法概述
盾构技术就是在利用盾构机作为支撑体系，利用自身的刚度对周围土体进行临时支撑，保证管片安全拼装的施工方法。不管是在陆地还是海洋，或在地面建筑物和地下管线，将不受管道环境的影响，不受气候影响的施工过程中，集成度高，安全可控，施工进度和施工质量可控的工法应用于隧道及地下隧道工程。
2盾构的基本构造
2.1切口环
盾构的前端主要有环形切口，切口的作用是开挖和支护，在施工过程中一般先切开地层，然后支护开挖工作，先将盾构环的一些切口切出，再进入土体，同时减少扰动。开挖作业开始后，用切口环保持工作的稳定性，土沙被输送到后方。
2.2支承环
切口环与支撑环紧密连接，支撑环结构圆型，刚性好。对于千斤顶的反力和土压力，以及由切口释放负荷，都有盾构的刚体承受。
2.3盾尾
所谓盾尾，就是用来保护其分段安装，有一个密封装置在其后方。它的主要功能是防止水土材料和压住材料进入防护层。盾尾密封装置一旦损坏或损坏，必须及时更换和修理。盾尾的长度一般满足上述条件。
3盾构的原理及其优缺点
3.1盾构施工方法的工作原理
沿隧道轴线沿隧道轴线开挖一个圆柱形钢构件。钢制部件总是保护不受开放空间的保护。这样不仅可以保证施工的安全，而且在开挖过程中，盾构机尾部可以进行连续注浆施工。直到隧道衬砌的初始或最终建成为止，这样可以保证围岩的稳定性。盾构机是盾构施工的主要工具。这是非常关键的建设。主要包括稳定开挖面、开挖排水三个部分。盾构机需要承受周围地层土体的压力，防止地下水的侵入。一般来说，盾构隧道不应取代其它方法，而是在地质条件较差的情况下进行长距离掘进，对进尺和地面沉降要求较高，要求严格，与其它方法相比，技术更合理、更经济。其主要的优点和缺点如下。
3.2优点
机械化程度高；隧道的形状是准确的；地上结构的影响可能是最小的；对操作员工较安全，劳动强度低，进度快，环境影响较小，地下水位可以保持，质量高，衬砌非常经济。
3.3缺点
盾构机的选型、设计、生产和组装时间长，施工工艺复杂熟练操作机器需要时间长，盾构机的造价昂贵，需要掘进距离长才能有经济效益。盾构法施工工法很大降低了施工过程中对周围土层的扰动，使得作用在衬砌上的荷载变得更加稳定与均匀。在盾构隧道的建设，大量的实测数据表明，在隧道衬砌土压力比较均匀，施工一般在0.8以上土体侧压力系数；在使用阶段更是超过了0.7，在负载条件下，大多数在小偏心受压隧道衬砌断面，这是非常有利的。
4地铁盾构法施工技术
4.1盾构进出洞施工技术
将盾构机应用于城市地铁工程：首先，需要利用盾构机进行进洞施工。同时，在整个地铁工程中，采用盾构机进行进出洞操作十分重要。其次，在施工过程中，盾构机进入隧道时，必须重视相应的施工技术。同时，为了保证盾构机进入作业的顺利完成，首先要确定盾构机的具体施工线，避免轴误差过大。
盾构机进洞前必须对洞门土体进行端头加固，一般采用是高压旋喷桩技术。要求加固后的土体应具有良好的均匀性和独立性，其无侧限抗压强度大于0.8Mpa,加固后要进行钻芯检测。
盾构进出口施工难度大，施工过程复杂。针对这种情况，我们需要认真对待工程地质和环境勘察工作，并采取相应的技术措施，更好地做好出入境工程建设。另外，在盾构进入进洞前，必须做好一切准备工作，严格检查盾构施工条件，确保盾构顺利、安全地进入洞口。
4.2盾构掘进施工技术
盾构施工技术主要是保证地表的稳定性，此时可通过优化掘进参数来控制盾构施工。盾构姿态是盾构掘进过程得的隧道空间位置。盾构姿态控制中，盾构轴线主要控制在工程设计允许偏差范围之内。这些都直接决定了盾构轴线的平稳推进和后续过程中的管片装配质量。在此上，必须重视盾构掘进过程中盾构姿态控制的全过程。主要由注浆量和注浆方式、盾构边坡和盾构姿态等参数的控制。
4.4混合施工技术
在不同的地质条件下，地铁隧道施工必须根据实际需要选择施工工法。一般情况下，施工技术可以相互配合施工的，即在施工过程中应用了两种或两种以上的施工技术。与单一施工技术相比，混合施工技术在施工中具有更大的灵活性，如盾构法和人工暗挖法相结合，浅埋暗挖和明挖法结合等。
5盾构技术在城市地铁施工中的应用
5.1始发竖井
盾构始发井的结构尺寸必须符合盾构机装配所必须的的技术要求。井的宽度必须比盾构直径大2米左右，井长要考虑到盾构设备的装配空间和施工人员的工作空间。另外，轴径和盾构机，土质隧道的厚度。始发井的结构形式要考虑盾构机的吊装尺寸，一般不能有横向支撑。
5.2盾构拼装和拆解
目前，盾构机主要用于地铁建设，由厂家直接安装运输到施工现场后进行拼装。然而，在中国的许多城市都位于内陆地区。通常只进行分块运输，即将盾构机分为刀盘、前盾、中盾、尾盾、螺旋机、拼装机等分别运输，然后到达现场逐一拼装。在盾构的几个部分，单件重量可达三十吨。现场起吊装置必须使用重型起重机，一般都是采用履带吊。盾构机的拼装和拆解必须编制专项施工方案进行审批后进行。
5.3反力装置
反应装置的组件包括临时支撑垫和固定支座。支撑反应架安装在负环段上，负环段为封闭环，由十个隧道段组成。
5.4进发导口
盾构机运行前，应在开挖的所有位置预先设置入口。该环节的主要功能是保证开挖面的稳定性，防止地下水入渗，防止隧道塌方。在地铁施工中，墙体通常采用冻结或注浆加固。稳定范围应大于盾构机的长度，其直径应大于盾构机直径的2倍。始发过程中容易出现叩头、尾部管片失圆、支撑系统失稳、地面沉降过大等情况，必须合理分析原因应对措施。
5.5盾构机的初始掘进
在反应装置上推动气缸顶部，启动切盘，推动油缸，进行挖掘推送，推动油缸行程，回收推进油缸，在推进油缸与反应装置之间临时垫设缓冲垫。即可进行推进。盾构掘进机的突破，以防止土壤、土壤的切割和正面的突然倒塌引起的过大损失，应通过螺旋输送机向挖掘硐室中加入粘土的反向，满仓后开始切割刀土和出土。当盾构体进入隧道、管片安装及后部辅助设备平车总成时，推顶油缸继续在管片上，以推动断面并拼接一段，直至盾构机完全进入隧道。
5.6盾构的正常掘进
盾构机进入隧道完成后，必须按照掘进方案进行推进，该环节的工作由信息系统控制。当盾构机在掘进过程中出现误差时，可以利用信息系统控制油缸的压力及精度、以及盾构机方向，同时在保证土压压平衡、刀具
速度、螺旋输送机速度调整的前提下，保证采掘与排土率一致。
盾构机在掘进过程中经常发生刀盘结泥饼和喷涌现象，在刀盘上设置6个添加剂主入口，配置自动泡沫盒添加剂注入系统，根据需要添加泡沫、膨润土和聚合物改善渣土流动性。在盾构机螺旋输送带设置双闸门，通过先后开关的顺序确保土仓和螺旋机为一个系统，阻止喷涌现象。
5.7衬砌与进洞
从盾构机开挖一定距离后，可开始衬砌，由运输设备将管片送至隧道，然后将管片送至拼装地点，然后拼装。一环完成后，另一个环节将被挖掘和行至，直到结束。
5.8盾构到达段的施工研究
有效控制到达姿态，当掘进距出洞门100m时，及时测量盾构机的姿态和隧道轴线、东门的关系位置，及时纠偏。掘进过程中，严格控制管片拼装精度，保证设计隧道线型，由于盾构机进站后负载大大降低，推进油缸无法压紧管片，需要在刀盘前施加反力，并且采用厚5mm10号扁钢沿隧道纵向将这10环管片拉紧连接在一起确保盾构机到达接收架后管片不发生松动。
5.9盾构接收
盾构机的接收关系到整个隧道的安全，形成有效的止水和洞门封闭体系是接收施工中的重点。对接收端头土体进行加固处理，采用双重管高压地面旋喷桩加固，在加固范围内设置降水井降低水位。再次在机壳退出洞门时调整钢板使其紧密贴在帘布橡胶板，形成密封圈。抵达洞门围护桩后在盾构机尾部管片进行注浆形成一道止水环。若接收过程中发生较严重涌水、流泥、流沙等现象，必须立即停止盾构机推进，先用水泥、钢板等进行封堵后，从预埋注浆引管注入双桨液或能速凝的化学浆液。
6盾构施工的风险分析和应对措施
6.1风险因素分析
盾构施工中风险点主要有7种，始发与到达、砂层盾构掘进、穿越建筑物、穿越管线、大坡度小半径掘进、穿越联络通道加固区、其他机械认为风险等。
6.2主要出现的风险现象包括：反力架失稳、端头地表沉陷、盾构姿态、设备故障、刀具磨损、掘进过程中建筑物管线垮塌等。
6.3应对措施包括：做好盾构技术各项技术准备，施工方案、应急预案的编制；对可能存在的风险进行评估并对结果进行设计优化处理；加强施工过程中的管控，包括同步注浆、调整姿态、参数调整等；掘进完成后进行联合验收检测等工作。
结束语：
盾构从技术角度避免了施工过程对周围环境构筑物的影响，提高了施工的安全。结合多种施工技术的综合应用，随着盾构法的不断应用和施工技术不断改进和优化，将更好地促进城市地铁工程的快速发展
参考文献：
[1]地铁施工盾构法的施工技术探究[J].赵鸣川.四川水泥.2017(05)
[2]地铁施工盾构法的施工技术探析[J].单青红.城市建设理论研究(电子版).2017(16)
[3]地铁盾构施工技术浅析[J].孙城，张昌明.机械管理开发，2014（1）
[4]盾构法在地铁施工过程中的应用分析[J].刘震.科技创业家，2015（7）
[5]浅析隧道盾构施工中盾构机姿态控制技术[J].云锟.低碳世界，2014，5