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摘 要：近年来，我国的城市地铁隧道、市政隧道、水电隧道、公路交通隧道已经越来越多地采用全断面隧道掘进机施工，其中用得最多的是土压平衡盾构掘进机。上海、广州、深圳、南京、北京的地铁区间隧道已经采用了31台直径6.14m～6.34m的土压平衡盾构，掘进区间隧道总长度达400km。土压盾构具有机械化程度高、开挖面稳定、掘进速度快、作业安全等优点，在隧道工程中有广泛的发展前景。本文结合自己在天津津滨轻轨地铁九号线Q标盾构区间的盾构掘进施工经验做出总结，并且对于盾构施工技术主要工序以及要点进行说明。
关键词：隧道土压平衡盾构掘进机津滨轻轨施工技术工序
中图分类号：U25 文献标识码：A 文章编号：
引言
1.1 土压平衡盾构的产生
今天的全球，已有一半以上的人口居住在城市，人口超过100万的城市已达400个以上。现代城市发展的模式应该是可持续的，这意味着城市向市民提供便捷交通、清洁水源的同时，还必须尽可能地减少人类的生态足迹，地下隧道为城市可持续发展提供了一个很好的解决方法。世界上第一条人工开挖的盾构隧道是由法国人Marc Brunnel和他的儿子Isambard Kingdom Brunnel一起在伦敦泰晤士河下建成的。1869年，James Henry Greathhead采用圆形敞开式盾构，在泰晤士河下再建了1条外径为2.18m的行人隧道，该隧道衬砌为铸铁管片，隧道在不锈水的黏土层中掘进，无地下水威胁，因此相当顺利。1886年，Greathead在建造伦敦地铁时，首次使用了压缩空气盾构。压缩空气盾构的出现解决了含水地层的隧道修建问题。1965年，日本首先制造了泥水盾构，泥水盾构的基本原理是用液体平衡开挖面的土体。育压缩空气相比，其不需要人员在压缩空气条件下工作，但泥水处理系统比较复杂，绝大多数情况是在含水沙层中使用。1974年，日本的Sato kogyo有限公司发明了土压平衡盾构（Earth Pressure Balanced Shield）。在此之前，虽然压缩空气盾构和泥水盾构已能克服含水层中的施工问题，但压缩空气对人体的危害和泥水对环境的不利影响，促使日本的隧道专家寻找一个更好的解决问题的办法，土压平衡盾构应运而生了。
天津津滨轻轨地铁九号线工程
2.1工程概况
天津市区至滨海新区快速轨道交通工程中山门西段工程天津站站～七经路站盾构施工区间段，从天津站站开始，至七经路站结束。盾构段全长2423.06m,其中右线长1208.636m，起讫里程为CK1+528.221～CK3+261.45，左线长1214.424m（长链14.312米，短链536.530米)，起讫里程为CK1+524.798～CK3+261.45。道路两侧建筑物较多，起始段北侧为惠森花园住宅区，然后须穿过铁路轨道，从天津站铁路股道至赤峰桥为停车场和邮政公寓办公楼；赤峰桥至七经路一段东北侧为居民住宅楼，西南侧为饭店宾馆等商业场所。沿线地下管线复杂，特别是铁路线和六纬路段上管线分布较密，地面交通比较繁忙。
2.2盾构施工工序及要点控制
2.2.1 盾构推进主要参数
（1）正面平衡压力值的设定原则:P=krh
P： 平衡压力（包括地下水压）
r： 土体的平均重度（kN/cm）
h：隧道埋深（m）；
k：土的侧向静止平衡压力系数
盾构在掘进了工中，参照以上计算方法来取得平衡压力 的设定值。具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行动态调整。
（2）推进出土量控制
每环理论出土量=π/4*D2*L
D：盾构直径（mm）
L：管片环宽（mm）
盾构推进出土量控制在98%~100%，穿越加固区时,出土量约为32/环；正常段推进时出土量约为31～32/环。
（3）推进速度
正常推进时速度控制在4~5cm/min,穿越建筑物和沉降要求高的地下管线时推进速度宜控制在2cm/min以内。
（4）盾构轴线及地面变形量控制
通常工况下,要求盾构掘进时偏离设计轴线控制值不应大于±50mm；施工期间地面沉降量一般控制在+10~-30mm。
2.2.2地面变形量控制
(1) 盾构推进引起的地面变形
本区间所用盾构机为土压平衡盾构。平衡压力P0设置范围为
(水压力+主动土压力) 以平衡压力与正面的土压力相匹配为控制目标,通过实测土压力值P1与P0值相比较，依此压差进行相应的排土管理。其控制流程如下：
当P0 當P0>Pi时，盾构机平衡压力高于正面土压，造成欠挖,地面将产生隆起；
当P0=Pi时，盾构机正常推进。
因此，盾构机的平衡压力控制直接导致盾构正面地面土体的变形量。
(2) 盾构推进引起的地面变形
盾构机切削直径为6.39m,管片直径为6.2m，盾构施工后的建筑空隙如果不填充，周围土体就会向此空隙移动，造成地面沉降。盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后补压浆是充填土体与管片圆环间的建筑空隙、控制地层变形和减少后期变形的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。
同步注浆
每环理论建筑空隙：1.0π(6.392-6.22)/4=1.87
盾构机切削外径:φ6.39m；管片外径：φ6.2m
每环压浆量一般取建筑空隙的150%～250%，即每环同步注浆量为2.81～4.68m3。泵送出口处的压力应根据不同深度和土质来控制，一般为0.3MPa左右。
壁后注浆
当盾构推进至特殊地段时，地面上有需保护的建筑物或管线时，可根据实际情况和地层变形监测信息及时调整进行壁后补压浆。浆液可采用双液浆，注浆的压力值、压入量和具体压入位置根据实际情况而定，一般注浆压力在0.3～0.4MP。
2.2.2盾构推进对管片的影响
当前进线路为小半径曲线时，一侧盾尾间隙会变得很小，而且始终这样。出于对盾尾间隙的考虑，我们选择的管片位置有时很不利于盾构机的掘进，使得千斤顶平面与管片平面有很大的一个夹角，由于这个原因会导致管片发生挤碎现象，造成盾构机的控制上的困难。当管片经常发生碎裂时，我们就要通过控制盾构机的线路来使间隙得到平衡，从而选择最适合的点位。当间隙得到平衡后再还回原来线路，但是调整线路应尽量小。再次掘进时，我们对管片拼装位置做了仔细的推敲再进行拼装，使管片位置最优化，没有出现盾构机掘进时因管片碎裂造成难以控制的现象。
结束语
天津津滨轻轨地铁九号线工程的竣工， 使得土压平衡盾构施工技术在天津得到了发展。并且隧道公司作为施工单位，在管理上、技术应用上也得到了进一步提高。在同类型的施工单位中更是提升了知名度。作为隧道公司的一名员工，能够参与到这项重点工程当中去，能够建设天津，建设自己的家乡，我感到无比的自豪。这不仅能从中学到技术知识、获得实践经验，而且更是体现了自己人生价值。我会更加努力工作，积极投身到地铁建设当中去，把我们祖国建设的更加美丽！
参考文献
[1］林宗元主编.岩土工程治理手册［K］.沈阳：辽宁科学技术出版社，1996.
[2］刘建航，侯学渊.盾构法隧道［M］.北京：中国铁道出版社，1991.
[3］张凤祥，朱合华，傅德明.盾构隧道［M］.北京：人民交通出版社，2004.
[4］白云，丁志诚.隧道掘进机施工技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002.
关键词：隧道土压平衡盾构掘进机津滨轻轨施工技术工序
中图分类号：U25 文献标识码：A 文章编号：
引言
1.1 土压平衡盾构的产生
今天的全球，已有一半以上的人口居住在城市，人口超过100万的城市已达400个以上。现代城市发展的模式应该是可持续的，这意味着城市向市民提供便捷交通、清洁水源的同时，还必须尽可能地减少人类的生态足迹，地下隧道为城市可持续发展提供了一个很好的解决方法。世界上第一条人工开挖的盾构隧道是由法国人Marc Brunnel和他的儿子Isambard Kingdom Brunnel一起在伦敦泰晤士河下建成的。1869年，James Henry Greathhead采用圆形敞开式盾构，在泰晤士河下再建了1条外径为2.18m的行人隧道，该隧道衬砌为铸铁管片，隧道在不锈水的黏土层中掘进，无地下水威胁，因此相当顺利。1886年，Greathead在建造伦敦地铁时，首次使用了压缩空气盾构。压缩空气盾构的出现解决了含水地层的隧道修建问题。1965年，日本首先制造了泥水盾构，泥水盾构的基本原理是用液体平衡开挖面的土体。育压缩空气相比，其不需要人员在压缩空气条件下工作，但泥水处理系统比较复杂，绝大多数情况是在含水沙层中使用。1974年，日本的Sato kogyo有限公司发明了土压平衡盾构（Earth Pressure Balanced Shield）。在此之前，虽然压缩空气盾构和泥水盾构已能克服含水层中的施工问题，但压缩空气对人体的危害和泥水对环境的不利影响，促使日本的隧道专家寻找一个更好的解决问题的办法，土压平衡盾构应运而生了。
天津津滨轻轨地铁九号线工程
2.1工程概况
天津市区至滨海新区快速轨道交通工程中山门西段工程天津站站～七经路站盾构施工区间段，从天津站站开始，至七经路站结束。盾构段全长2423.06m,其中右线长1208.636m，起讫里程为CK1+528.221～CK3+261.45，左线长1214.424m（长链14.312米，短链536.530米)，起讫里程为CK1+524.798～CK3+261.45。道路两侧建筑物较多，起始段北侧为惠森花园住宅区，然后须穿过铁路轨道，从天津站铁路股道至赤峰桥为停车场和邮政公寓办公楼；赤峰桥至七经路一段东北侧为居民住宅楼，西南侧为饭店宾馆等商业场所。沿线地下管线复杂，特别是铁路线和六纬路段上管线分布较密，地面交通比较繁忙。
2.2盾构施工工序及要点控制
2.2.1 盾构推进主要参数
（1）正面平衡压力值的设定原则:P=krh
P： 平衡压力（包括地下水压）
r： 土体的平均重度（kN/cm）
h：隧道埋深（m）；
k：土的侧向静止平衡压力系数
盾构在掘进了工中，参照以上计算方法来取得平衡压力 的设定值。具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行动态调整。
（2）推进出土量控制
每环理论出土量=π/4*D2*L
D：盾构直径（mm）
L：管片环宽（mm）
盾构推进出土量控制在98%~100%，穿越加固区时,出土量约为32/环；正常段推进时出土量约为31～32/环。
（3）推进速度
正常推进时速度控制在4~5cm/min,穿越建筑物和沉降要求高的地下管线时推进速度宜控制在2cm/min以内。
（4）盾构轴线及地面变形量控制
通常工况下,要求盾构掘进时偏离设计轴线控制值不应大于±50mm；施工期间地面沉降量一般控制在+10~-30mm。
2.2.2地面变形量控制
(1) 盾构推进引起的地面变形
本区间所用盾构机为土压平衡盾构。平衡压力P0设置范围为
(水压力+主动土压力)
当P0
当P0=Pi时，盾构机正常推进。
因此，盾构机的平衡压力控制直接导致盾构正面地面土体的变形量。
(2) 盾构推进引起的地面变形
盾构机切削直径为6.39m,管片直径为6.2m，盾构施工后的建筑空隙如果不填充，周围土体就会向此空隙移动，造成地面沉降。盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后补压浆是充填土体与管片圆环间的建筑空隙、控制地层变形和减少后期变形的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。
同步注浆
每环理论建筑空隙：1.0π(6.392-6.22)/4=1.87
盾构机切削外径:φ6.39m；管片外径：φ6.2m
每环压浆量一般取建筑空隙的150%～250%，即每环同步注浆量为2.81～4.68m3。泵送出口处的压力应根据不同深度和土质来控制，一般为0.3MPa左右。
壁后注浆
当盾构推进至特殊地段时，地面上有需保护的建筑物或管线时，可根据实际情况和地层变形监测信息及时调整进行壁后补压浆。浆液可采用双液浆，注浆的压力值、压入量和具体压入位置根据实际情况而定，一般注浆压力在0.3～0.4MP。
2.2.2盾构推进对管片的影响
当前进线路为小半径曲线时，一侧盾尾间隙会变得很小，而且始终这样。出于对盾尾间隙的考虑，我们选择的管片位置有时很不利于盾构机的掘进，使得千斤顶平面与管片平面有很大的一个夹角，由于这个原因会导致管片发生挤碎现象，造成盾构机的控制上的困难。当管片经常发生碎裂时，我们就要通过控制盾构机的线路来使间隙得到平衡，从而选择最适合的点位。当间隙得到平衡后再还回原来线路，但是调整线路应尽量小。再次掘进时，我们对管片拼装位置做了仔细的推敲再进行拼装，使管片位置最优化，没有出现盾构机掘进时因管片碎裂造成难以控制的现象。
结束语
天津津滨轻轨地铁九号线工程的竣工， 使得土压平衡盾构施工技术在天津得到了发展。并且隧道公司作为施工单位，在管理上、技术应用上也得到了进一步提高。在同类型的施工单位中更是提升了知名度。作为隧道公司的一名员工，能够参与到这项重点工程当中去，能够建设天津，建设自己的家乡，我感到无比的自豪。这不仅能从中学到技术知识、获得实践经验，而且更是体现了自己人生价值。我会更加努力工作，积极投身到地铁建设当中去，把我们祖国建设的更加美丽！
参考文献
[1］林宗元主编.岩土工程治理手册［K］.沈阳：辽宁科学技术出版社，1996.
[2］刘建航，侯学渊.盾构法隧道［M］.北京：中国铁道出版社，1991.
[3］张凤祥，朱合华，傅德明.盾构隧道［M］.北京：人民交通出版社，2004.
[4］白云，丁志诚.隧道掘进机施工技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002.