盾構隧道

1974年第一臺土壓平衡式盾構在東京采用。該盾構由日本制造商IHI（石川島播磨）設計，其外徑為3.72m，用它掘進了長1900m的主管線。在以后的年代里，很多制造廠商以土壓盾構、壓力保持盾構、軟泥盾構、土壤壓力盾構、受壓的土壤盾構、泥壓盾構、或泥漿狀的土壤盾構等名稱生產了“土壓平衡式盾構”。這些名稱的盾構基本上都應用了同一種工法，國際上稱為“土壓平衡系統”（EARTH PRESSURE BALANCE SYSTEM，簡稱EPBS）。

土壓平衡式盾構（EPB）自1974年在日本首次使用以來，以其獨特的優勢已廣泛用于世界各地的隧道工程中。1984年上海市隧道工程公司在我國首次應用從日本引進的φ4.36m土壓平衡盾構建成了芙蓉江下水道總管工程。土壓平衡式盾構在在全國地鐵、市政、能源等工程建設中得到更為廣泛的應用。實踐證明，土壓平衡式盾構因其能較好地控制地表沉降、保護環境、適應在市區和建筑密集處施工等優點，在我國正走向普及 。

盾構隧道施工法是指使用盾構機，一邊控制開挖面及周圍土體不發生坍塌失穩，一邊進行隧道掘進、出渣，并在機內拼裝管片形成襯砌、實施壁后注漿，從而不擾動周圍土體而修筑隧道的方法。盾構機的所謂”盾“是指保持開挖面穩定性的刀盤和壓力艙、支護周圍土體的盾構鋼殼，所謂“構”是指構成隧道襯砌的管片和壁后注漿體。

盾構法施工是一個非常復雜的工程過程，它對周圍環境的影響與施工技術環節密切相關。早在1969年Peck就指出盾構法施工引起的地層損失以及對相鄰結構的影響與施工的具體細節是分不開的。因此，理論分析時只有準確把握盾構施工的主要因素才能得出符合實際情況的結果。盾構施工階段主要包括以下幾個主要的技術環節：

①土體開挖與開挖面支護

土壓平衡式盾構施工過程中，通過切削刀盤的切削前方土體。挖土量的多少由刀盤的轉速、切削扭矩以及千斤頂推力決定，排土量的多少則是通過螺旋排土器的轉速來調節。因為土壓平衡式盾構機是借助土壓艙內土體壓力來平衡開挖面土水壓力的，為使土壓艙壓力波動較小，施工中要經常調節螺旋排土器的轉速和千斤頂的推進速度，來保持挖土量和排土量保持平衡。

②盾構推進與襯砌拼裝

盾構依靠千斤頂推力作用向前推進。盾構推進過程中需要克服開挖面土體壓力、摩擦阻力和內部機械設備阻力，盾構的總推力必須根據各種阻力的總和及其所需要的富裕量決定。推力過大會使正面土體因擠壓而前移和隆起，而推力過小又影響推進速度。千斤頂推動盾構前進后，依次收縮千斤頂在盾構內部拼裝襯砌。

③盾尾脫空與壁后注漿

千斤頂推動盾構機向前推進時，使得本來位于盾構殼內部的拼裝襯砌脫出盾殼的保護，在襯砌外圍產生建筑空隙（其體積等于盾殼對應圓筒體積與盾尾操作空間體積之和），引起較大地層損失。如不采取補救措施會引起很大的地層位移和地面沉降。

壁后注漿是對盾尾形成的施工空隙進行填充注漿，以減小由于盾尾空隙而產生的地基應力釋放和地層變形，是盾構施工的重要環節之一。壁后注漿是通過在盾構殼上設置注漿管，在空隙生成的同時進行注漿的同步注漿方式和通過管片上預留的注漿孔進行注漿的及時注漿方式兩種，其中同步注漿更有利于地基沉降的控制。

1）安全開挖和襯砌，掘進速度快；

2）盾構的推進、出土、拼裝襯砌等全過程可實現自動化作業，施工勞動強度低。

3）不影響地面交通與設施，同時不影響地下管線等設施；

4）穿越河道時不影響航運，施工中不受季節、風雨等氣候條件影響，施工中沒有噪音和擾動；

5）在松軟含水地層中修建埋深較大的長隧道往往具有技術和經濟方面的優越性。

1）價格昂貴且針對性很強，對每一條用隧道施工的隧道，都需要根據工程地質、水文地質條件以及結構斷面尺寸專門進行設計制造，一般不能簡單地在其他隧道中重復使用；

2）隧道曲率半徑過小或隧道頂覆土太淺時施工難度較大；

3）在富水松軟土層中，地表沉降難以控制，對襯砌整體防水技術要求很高；

4）對水底隧道，覆土太淺時施工不夠安全；

5）采用全氣壓法疏干和穩定地層時，施工條件差，對勞動保護要求較高。