李保虎

（中交路桥建设有限公司，北京 100027）

1 引言

当前，盾构法被广泛应用于城市轨道交通隧道施工中。盾构机作为盾构法的关键施工机械，在挖掘进程中可经过外壳与衬砌支撑隧道围岩，在借助切削装置开挖前方土体后，由出土设施向外运送渣土，利用顶进装置沿着隧道设计轴线往前递推，并同步通过预制拼装管片与注浆工艺构建隧道结构。盾构法工序复杂且施工精确度及技术含量较高，具有创新性，需在不影响地面交通正常通行的前提下，实施相应的隧道施工。

2 盾构法施工特性

利用盾构法进行地铁项目的隧道施工，具体内容包括稳定开挖面、开挖与排土、衬砌3 个部分。与其他类型的施工方法相比，盾构法具有自动化程度高、成本低、施工速度快、不会受到气候影响等特点；同时，还可以有效控制地面塌陷问题，极大地降低对地面建筑物的干扰性。基于此，特别是对于一些埋深大、隧洞长的地铁项目的隧道施工，运用盾构法能获得较理想的经济效益。

3 盾构法施工原理

运用盾构法进行地铁项目隧道施工，不仅可以保证施工过程的安全性，还可以对管片支护起到保护作用。盾构机基础构造包括盾构壳体、刀盘系统、螺旋输送机等不同类型的装置。在实际施工过程中，盾构法涉及的施工工序通常包括盾构机安装与拆卸、土体挖掘、衬砌、拼装和防水等。

选择盾构法进行实际施工，现场工作人员需要先在某一个路段使用明挖法开挖基坑后，在其内部装置盾构机，待盾构机准备就绪后，先向开挖面掘进一段等同于装配式衬砌宽度的土体，并在装置盾构反力设备基础上形成外力支撑。

另外，要在盾壳掩护下借助千斤顶将切口环向前顶入土层进行地层挖掘与装配式衬砌，安装盾构反力架等设备，形成外部支撑，然后在盾壳的掩护下利用千斤顶将切口环向前项入土层进行地层开挖、装配衬砌，随后盾构靠顶在已拼装好的衬砌环上的千斤顶向前的推力来克服盾构掘进中所遇到的地层阻力，从而在有利于盾构机掘进的同时，确保其能匀速连续前进。

4 盾构法施工技术

4.1 盾构机进出洞口施工

在地铁项目隧道施工期间，现场工作人员在实际使用盾构机过程中，需注意以下施工要点：

1）重点控制盾构机进洞问题及出洞操作，因为这两个环节会对整体隧道施工质量产生直接影响。

2）为保证盾构机顺利进洞，需在施工前确定好线路，以防止发生与设计轴线偏差过大的问题。

3）鉴于盾构机出洞难度高、工作繁杂的特点，必须选择科学合理的施工方法来进行系列操作，如预先加固处理洞口段地层，保证安全性。

4）在施工准备完成后，为避免土体暴露时长过长，要根据盾构机实际情况让切口切入土层。

4.2 风井施工

以风井处地质的实际情况为基础，加固该区域与盾构机进洞有关的地基，长度控制在6 m 内，其中5.4 m 要采用钻孔灌注施工。因为风井关键点通常都设置在城镇居民区附近，容易受到其他因素干扰，所以，必须要对其进行基坑围护操作，同时，还要加固钻孔灌注桩施工，而此过程要保证隧道直径为7 m、水泥掺量为20%（由于进洞口洞圈上3 m 外的地区主要是弱加固区，弱加固区的水泥掺量为7%）。

值得注意的是，要在水泥搅拌桩与钻孔灌注桩间进行加固，该环节重点在于需应用旋喷桩来实施关联性加固。

4.3 盾构机挖掘施工

在使用盾构法对地铁项目隧道进行整体施工过程中，由于盾构机进出洞口环节十分关键，因此，工作人员要严格遵循操作准则来控制施工全程，从而避免对四周环境（尤其是土体）造成干扰。必须保证盾构机姿态控制与盾构施工轴线控制均在T/CCMA 0063—2018《盾构机操作、使用规范》（以下称“规范”）所规定标准的误差范围内。

4.4 盾构机穿越粉砂土层施工

与其施工设备相比，盾构机的环境适应能力较强，可在淤泥质土等软土施工中获得理想效果，但不适合在粉砂土层中施工，这其中主要有2 个难度：（1）土体液化；（2）土体流动性。

为避免上述状况，可采用提升正面土体流动性与止水性方式。具体操作方法：（1）在规范所规定限度内提升土仓压力，以保证不发生土体液化状况；（2）利用盾构机加泥系统给土仓注入膨润土浆液并混合到土仓里，从而在改变土仓内土体性质的同时，起到润滑作用，以最终避免土体液化，改善土体流动性。

4.5 盾构机冷冻刀盘技术

盾构机在砂层、淤泥层、断层等繁杂地质环境行进中，若开挖至建筑物下方，在刀盘驱动系统掘进时，需使用特别加固方法，因为一旦忽略此问题势必会引发地面塌陷。一般来说，在地质环境不符合盾构机常压换刀情况时，仅采用通常技术方法无法保证常压换刀的安全性，这尤其体现在对该区域沉降的把控上。

针对此，2017 年，我国中铁华隧联合重型装备有限公司创新研制出了世界第一台具备冷冻刀盘和复合注浆系统的双模式盾构机，其将冷冻法施工与盾构机相结合，在常压换刀流程中可保证刀盘四周被冷冻与稳固，从而冻结圆盘；与此同时，该设备还能提升土层强度与稳固性，并隔绝地下水，以进一步高效降低盾构机穿越特殊区域时发生地面沉降的概率。

4.6 联络通道机械化施工技术

联络通道是关联地下空间与地上空间的重要纽带。通常情况下，联络通道一般在主空间施工完毕后才实施，所以极易被忽略。但是，现有联络通道施工重点是在经地层加固后采用矿山法来挖掘，而加固方法通常采用冻结法。冻结法在实践中已被广泛应用，但其存在一定的潜在安全风险，且施工时间长、成本高、施工效果一般。

对此，以微加固、可切削、严密封、强支护为基础特性的联络通道微加固机械法T 接施工技术是较理想的解决方案。该技术主要在狭小封闭的隧道空间中实施盾构机开发与接收工作，并通过止水注浆施工技术和改变支护结构形状完成微加固情况下对T 接隧道的施工。联络通道机械法见图1。

图1 联络通道机械法

联络通道微加固机械法T 接施工技术成功应用于宁波轨道交通3 号线联络通道工程实践中。其十分符合城市地下空间研发标准，可降低联络通道施工干扰。此外，其还能缩减施工投入费用与减少施工周期，进而助力将联络通道达成机械化。

4.7 应用克泥效工法实现对盾构法施工沉降控制

盾构机在地下掘进过程中往往会扰动地层而引发变形。对此，可同步应用注浆技术将浆液注入盾尾后方，以补充盾体外壳与管片间的环形空隙，从而有效解决地面沉降问题。然而，由于盾构机刀盘外径通常大于盾体外壳，因此，在盾构机盾体范围内会在开挖轮廓与盾体间形成一个环形空隙，导致对盾尾进行同步注浆也无法抑制盾体四周土体发生变形[1]。

当地铁项目隧道施工需穿过既有线或重大危险源时，针对地面沉降所对应的标准要求十分严格，故而一定要采取针对性策略来确保施工安全，以防止地层变形程度加深。对此，可采用克泥效工法。

克泥效工法基本原理：将黏土和强塑剂根据相应比例融合之后，二者可迅速变成高黏度、不硬化、变化性、抗稀释性与挡水性强、抗沉陷性高的可塑性黏土，即黏度经过二者配合比方法发生变动。

在使用盾构法过程中，克泥效工法使用范围较广、普及度高，因为其不仅具备土压平衡盾构的效果，还能满足空隙填充和盾构机姿态控制问题，能够给地铁项目隧道施工带来积极影响。

5 地铁盾构法隧道采用盾构法施工的注意事项

5.1 创建施工安全生产保障制度

以安全生产各项规章制度为基础，需进行的系列施工管理操作主要包括以下内容：

1）结合项目实际情况完善安全生产管理方案。

2）现场工作人员除需执行安全生产责任制度外，还要根据企业需求完成培训工作，并创设安全生产教育的培训档案。

3）施工前，相关管理人员要确保施工现场符合安全生产管理规范与生产开工标准。

4）在施工进程中，需按期组织整体安全大排查工作，且记录存档。

5.2 告知事前风险与筛查潜在风险

施工前，需编制完备、可靠、高效的施工方案，务必遵循施工单位内部、监理单位、建设单位与建设主管职能部门的审批流程，且务必将每项施工计划交底工作落实到位。

另外，施工单位需通过告知事前风险的方式使工作人员了解项目风险事故、风险成因、注意事项、事故预兆及处理措施等内容，并加强对施工场地四周环境与人员潜在风险的筛查，确保施工的安全性。

5.3 动态监管与评价事中风险源

针对施工过程中的重大风险源头，需应用工程监测、场内巡检与监控等方式，并遵照整体监视、两类预警、险情直达模式来对事中风险源实施动态监测与评价。

5.4 完善事后突发危险事件应急对应方法

从项目整体出发，综合其施工特性在全面预测施工过程中潜在危险事件后，对风险源进行推断、解析与评估，并汇总常见事故种类。完成该环节后，要从根本上分辨风险源，编制事故综合应对救援预案，严密遵照施工单位、监理单位、建设单位与建设主管职能部门的审批流程，同时，将应急预案交底工作落实到位。

6 结语

综上所述，采用盾构法对地铁项目隧道施工可发挥积极作用，与传统的施工方式相比，盾构法虽工序复杂，但施工精度及技术含量都很高，具有自动化程度高、对环境干扰较少等优势，且呈现出作业时间短、施工效率高等经济效益。且随着盾构施工技术的发展、成熟，盾构施工方法越来越受到重视和青睐，逐步成为地铁隧道的主要施工方法，特别适用于大直径、大埋深以及断面复杂的施工现场。