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1、盾構施工工藝是市政工程常用工藝之一，盾構法采用了特殊的施工工具盾構機。盾構機是根據施工對象“量身定做”的，盾構機制造所依據的對象，稱之為施工環境，它是基礎地質、工程地質、水文地質、地貌、地面建筑物及地下管線和構筑物等特性的總和。由此可以看出，假如不具體研究施工環境，也就造不出適應性強的盾構機，也就談不上順利地進行盾構施工。在施工環境的諸多因素中，基礎地質和工程地質特性是最重要的，由于它們是盾構機選型及采用盾構施工工藝最重要的先決條件。在實踐當中，對地質特性的研究往往被忽視。殊不知，沒有什么盾構施工技術不是與地質特性有關的，特別是在復合地層中的盾構施工。 1、盾構的外形 盾構的外形就是指盾構的斷2、面形狀，有圓形、雙圓、三圓、矩形、馬蹄形、半圓形或與隧道斷面相似的特殊形狀等。例如：將人行隧道筑成矩形，最大地利用了挖掘空間；將水利隧道筑成馬蹄形，使流體的力學性能達成最佳狀態；將穿山隧道筑成半圓形，可以使底邊直接與公路連接等等。但是，絕大多數盾構還是采用傳統的圓形。 2、制造盾構的材料 盾構在地下穿越，要承受水平載荷、垂直載荷和水壓力，假如地面有構筑物，筑龍網 WWW.ZHULONG.COM3還要承受這些附加載荷，盾構推動時，還要克服正面阻力，所以，規定盾構具有足夠的強度和剛度。盾構重要用鋼板單層厚板或多層薄板制成，鋼板一般采用A3 鋼。鋼板間連接可采用焊接和鉚接兩種方法，大型盾構考慮到水平3、運送和垂直吊裝的困難，可制成分體式，到現場進行就位拼裝，部件的連接一般采用定位銷定位，高強度螺栓聯接，最后焊接成型。二 、盾構的基本構造 盾構的基本構造重要分為盾構殼體、推動系統、拼裝系統三大部分，見簡樸的手掘式盾構的基本構造圖52。 1、盾構殼體 從工作面開始可分為切口環、支承環和盾尾三部分。 (1)切口環 切口環位于盾構的最前端，起開挖和擋土作用，施工時最先切入地層并掩護開挖作業，部分盾構切口環前端還設有刃口以減少切入地層的擾動。切口環保持工作面的穩定，并作為把開挖下來的土砂向后方運送，因此，采用機械化開挖、土壓式、泥水加壓式盾構時，應根據開挖下來土砂的狀態，擬定切口環的形狀、尺寸。 切口4、環的長度重要取決于盾構正面支承、開挖的方法，就手掘式盾構而言，考慮到正面施工人員、挖土機具有回旋的余地等。大部分手掘式盾構切口環的頂部比底部長，如同帽檐，有的還設有千斤頂控制的活動前沿，以增長掩護長度；對于機械化盾構切口環內按盾構種類安裝各種機械設備。盾構直徑必須根據管片外徑、盾尾空隙和盾尾鋼板厚度等設計要素擬定，而盾尾空隙應根據管片的形狀尺寸、隧道的平面形狀、糾偏、盾尾密封結構的安裝等進行擬定。盾構直徑是指盾殼的外徑，而與刀盤、穩定翼、同步注漿用配管等突出部分無關。所謂盾尾空隙，是指盾殼鋼板內表面與管片的外表面的空隙。盾構法施工技術方案盾構法是暗挖隧道的專用機械在地面以下建造隧道的一種施工方5、法。盾構是與隧道形狀一致的盾構外殼內，裝備著推動機構、擋土機構、出土運送機構、安裝襯砌機構等部件的隧道開挖專用機械。采用此法建造隧道，其埋設深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制。近年來由于盾構法在施工技術上的不斷改善，機械化限度越來越強，對地層的適應性也越來越好。城市市區建筑公用設施密集，交通繁忙，明挖隧道施工對城市生活干擾嚴重，特別在市中心，若隧道埋深較大，地質又復雜時，用明挖法建造隧道則很難實現。而盾構法施工城市地下鐵道、上下水道、電力通訊、市政公用設施等各種隧道具有明顯優點。此外，在建造水下公路和鐵路隧道或水工隧道中，盾構法也往往以其經濟合理而得到采用。盾構施工技術盾構施工技術在盾構6、施工的過程中，圍巖巖土力學、基礎地質和工程地質等特性的各向均勻性直接影響盾構機的選型、盾構施工工藝的選擇等關鍵性問題。從這個意義上講，可以宏觀地將圍巖地層區分為兩類：均一地層和復合地層。復合地層盾構施工的重要特點（1）經常變換盾構施工模式。在軟土地層或以軟土地層為主的“上軟下硬”地層施工時，一般要采用“閉胸模式”，而在以巖石地層，特別是自穩性較好的（涉及風化限度不一）巖石地層施工時則可采用半開胸式（欠土壓平衡模式）或開胸模式；在以砂層或以砂層為主的“上軟下硬”地層中采用土壓平衡模式施工時，也許需要通過加注膨潤土等工藝轉化為“泥水平衡”模式等等。經常根據地層結構來轉換盾構機模式，是在復合地層中施7、工的一大特點。（2）盾構機的配置需要做出適當的調整。在硬巖段施工時，通常要采用全斷面滾刀破巖模式，采用的刀盤開口率會較小；當掘進在軟巖或軟土地段時，通常都要將部分或所有滾刀換成適應軟巖或軟土的刮刀，此時的開口率也相應增大。（3）采用的施工工藝和施工參數也要根據地層的變化而變化。這些變化重要表現在不同地層需要的添加劑的種類和數量的不同；需要的輔助設備（比如破巖機、超前鉆機）的不同；盾構機姿態控制的不同等等。（4）某些特殊的復合地層，也許需要一些輔助工法。采用輔助工法的重要因素是由于盾構機自身的設計功能的局限性導致的，而這種局限性在目前的技術發展階段還較難以克服。比如，廣州地區白堊系紅層的粉砂巖、8、砂巖一般的單軸抗壓強度最大為3045MPa，但有時在這些區間會碰到幾十米或幾百米長的堅硬的花崗巖，或花崗巖的球狀風化體，其強度一般達成80MPa以上，甚至會超過120MPa。在這種條件下，以軟巖為主設計的刀盤和刀具，顯然不能適應硬巖的規定，在無法更換新刀盤的情況下，采用其它可行的輔助工法，比如先采用礦山法，開挖通過堅硬巖石段，之后，用盾構機拼裝管片完畢隧道，事實證明，這將是一種比較好的輔助選擇。2復合地層的分類及其對盾構施工技術的影響復合地層的組合是極其復雜的，僅以在廣州、深圳地區常見的幾種形式說明其對盾構施工的影響。2.1以第四系淤泥質土層（工程地層編號為<2>）或易液化的粉細砂9、層為主與其它松散地層的組合廣州地鐵一號線黃沙長壽路區間最北端約80m地段，盾構機全斷面通過<2>地層（見圖6），這是廣州地鐵已建和在建盾構工程中唯一的一段盾構隧道下部有淤泥層的地質剖面。隧道建成后不久，下沉了近100mm。2.1.1在類似地層的盾構施工過程中應密切注意和防止的重要問題有：（1）建筑物和構筑物的沉降。隧道斷面上部為<2>地層時，應注意土倉中土（水）壓平衡的問題，由于<2>地層大部分呈軟塑或流塑狀態，有些還具有液化特性，對盾構機密封倉內的土壓反映非常靈敏，而土倉內壓力是否保持動態平衡，直接關系到地面及其建筑物是否發生沉降的問題。（2）隧道的后期沉10、降。盾構隧道下部假如有一定厚度的淤泥或液化層<2>，一旦由于某種因素導致失水發生淤泥層的重固結或液化，就會使已建好的隧道出現沉降，位移或變形。2.2以第四系砂層(工程地層編號為<3>)為主與風化巖層的組合第四系砂層有二種成因，一是陸相沖洪積形成的，一種是海陸交互相沉積形成的，其特點是在河床及河漫灘內十分發育，其形態多呈透鏡狀，有些地段厚度大。此層粉粒和粘粒成份低，滲透系數大，是盾構施工過程中也應十分重視的地層。以隧道上部斷面或隧道上方為<3>砂層的問題為例，這類圍巖情況在廣州地區的盾構施工過程中經常碰到，特別是下部為較硬巖石的情況下會給施工導致較多的問題。典型的例子是廣地鐵一號線盾構施工在長壽路中山七路區間橫通道地段時，干砂量變化發生異常，由于砂層流失不久，導致了較大的地面沉降，使三幢三層樓塌方（見圖7、8）。廣州地鐵二號線海珠廣場站市二宮區間采用的土壓平衡盾構機的刀盤（見圖10），41把滾刀。而地層是白堊系上統三水組東湖段的泥巖和粉砂質泥巖。工程地層為殘積粘性土層<5>，全風化和強風化<6>和<7>地層。由于過江施工時多次嚴重結泥餅（見圖11），平均日進局限性2m，掘進速度僅達成0-5.0mmmin。地鐵四號線琶侖區間過涌段與海江區間是同一時代的地層，盾構施工過程中碰到了與海江區間相同的問題。