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【摘 要】 近年来，我国的城市发展的进程较快，在这之中也出现了多种问题，尤其是对于城市交通带来巨大的压力。而城市地铁盾构是地铁施工之中一种十分重要的施工技术。本文主要简要分析了地铁盾构穿越按挖风道施工技术。
【关键词】 地铁盾构;穿越;暗挖风道
近年来，为了不断解决城市交通拥堵的情况，我国大多数城市开始大规模地修建地铁。地铁隧道通常都会穿越一座城市的中心区域，所以，施工场地越来越多地设在繁华的市中心地区。因为城市具有密集的建筑物、街道、各种管道网，对于施工安全以及施工环境具有严格的要求，而盾构法具有独特的优势，变为城市地铁施工工程的最优选择，已经被广泛的使用到地铁各区间的隧道修筑。使用盾构法穿越暗挖风道进行施工，可以有效的实现对于城市地面無扰动、少扰动的地下作业。
1、盾构施工法简介
1.1盾构法简介。盾构隧道施工法主要指的是使用盾构机，而一边进行隧道掘进、出渣，而在机内拼装管片则就可以形成衬砌、实施壁后注浆，这样就会不扰动围岩而修筑隧道的方法;而一边控制开挖面以及围岩，让他们不会坍塌失稳现象的发生。盾构施工的最为重要的原理则是尽量在不打扰围岩的前提之下将施工完成，这样就可以最大限度地减少对于地面建筑物以及地基内埋设物的影响。为了实现这个目目标，除了使用壁后注浆及时充填并且开挖产生的盾尾空隙，那么就可以主动地控制围岩应力释放以及变形是盾构技术外，刀盘以及盾构钢壳可以被动地产生支护作用之外，可以使用压力舱内泥土或者是泥水压力平衡开挖面之上的作用土压力以及水压力也是十分必要的。
1.2盾构机简介。盾构机由通用机械（外壳、掘削机构、挡土机构、推进机构、管片组装机构、附属机构等部件）和专用机构组成。盾构机的分类：盾构机根据其舱门形式可分为全面敞开式、部分敞开式及闭胸式三种，后者又分为泥水式和土压平衡式。
2、盾构法施工工艺
盾构施工工艺是市政工程常用工艺之一，盾构法采用了特殊的施工工具盾构机。盾构机是根据施工对象“量身定做”的，盾构机制造所依据的对象，称之为施工环境，它是工程地质、水文地质、基础地质、地面建筑物及地下管线和构筑物等特征的总和。
由此可以看出，必须详细研究施工环境，否则谈不上顺利地进行盾构施工，也更谈不上造不出适应性强的盾构机。在施工环境的诸多因素中，因为它们是盾构机选型及采用盾构施工工艺最重要的先决条件，所以基础地质和工程地质特征是最重要的。因在实践当中，对地质特征的研究往往被忽视。殊不知，没有什么盾构施工技术不是与地质特征有关的，尤其是在复合地层中的盾构施工。目前在盾构工程中普遍采用的多为闭胸式盾构机，其中以泥水平衡式与土压平衡式盾构机最为普及。由于盾构工程大部分位于人口密集的城区，从减少施工污染、降低施工造价等多方面综合考虑，又以土压平衡式盾构机为主。
3、地铁盾构法在隧道施工中的具体应用
3.1地铁盾构穿越暗挖风道对风道的影响分析
3.1.1风道变形分析。地铁盾构穿越暗挖风道的施工中，风道将会遭受重大的影响。在盾构穿越暗挖风道之前，空间位移总量一般会随着施工环数的增多而增大，其中，风道的最大变形一般发生在环梁的顶部，而非风道的顶部，即相较于风道顶部，土仓压力的增加对环梁的变形影响较大。在地铁盾构穿越暗挖风道之前，风道的变形主要集中于左环梁及其附近，地铁盾构在施工过程中越靠近左环梁，风道变形的幅度也就越大;在地铁盾构穿越暗挖风道之后，风道左环梁附近的变形基本保持不变，而右环梁附近的变形开始逐渐增大;在地铁盾构穿越暗挖风道一定距离之后，整个风道的变形情况基本趋于稳定。
3.1.2受力分析。在地铁盾构推进暗挖风道时，风道所受的最大应力主要发生在环梁之上。风道左、右两边的环梁应力，在盾构穿越风道的过程中发生了急剧变化，其中，左环梁所受压力要比右环梁更大。因此，在工程实施规划的设计方案中，应加强对暗挖风道环梁部位的修筑工作，确保受力能力。在地铁盾构穿越暗挖风道的施工过程中，要注意对土仓压力的调整。土压平衡盾构在穿越暗挖风道的过程中，会影响风道变形，而这种变形又主要集中在风道环梁上。其中，左、右环梁变形主要就是在地铁盾构穿越暗挖风道前、后完成的，所影响风道的最大应力其实也发生在环梁之上。实际上，在盾构穿越风道过程中，左、右环梁的应力都会发生急剧的变化。而土仓压力的增大，又能够对左环梁的变形和应力大小造成更为剧烈的影响，并且，这两个位置所受的影响均较风道其他位置大的。因此，从技术上分析，建议在工程实施设计中对暗挖风道的环梁部位进行加强处理，而在具体的施工过程中，建议适时调整土仓压力，确保风道安全。
3.2盾构接受的重点分析
3.2.1明确贯通测量。地铁盾构穿越暗挖风道的施工过程中，在盾构到达盾构井之前，要注意进行贯通测量。贯通测量结束后，应根据测量结果选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速度，严格控制土压，以确保盾构机的掘进姿态和轴线偏差在可接受范围之内。
3.2.2控制掘进姿态。盾构过渡段掘进过程中，土仓压力和掘进速度应与正常段掘进保持一致，按常规控制进行管理。在此段施工中，重点在于调整盾构机的进出姿态，使盾构机掘进方向与原设计轴线方向尽量保持一致，控制在出洞前的一定距离内。另外，掘进时的还应注意轴线的水平偏差、高程偏差、盾构机中心线前后偏差等具体数据，确保正常施工。
3.2.3重视土体加固。盾构机进入土体加固区后，要控制好土仓顶部的压力，避免因土压过高导致洞口土体进入风道。将同步注浆改为使用速凝浆液的方式[3]。在进入土体加固区之前，还应注意观察洞口状况，及时将洞口破除预留的钢格栅切除。安排专人在推进时观测出洞口，始终与盾构机司机保持联系，以便及时调整盾构掘进参数。
3.2.4注意清理洞口。距离洞口三至四米时，开挖时的最小土压已不再具有参考价值，因此，只能在开挖过程中根据现场情况进行调整，确保压力最小。次阶段收尾应保持缓慢速度平稳掘进。在掘进过程中，尽管对洞口喷射了混凝土，但仍有可能崩塌，因此，还应密切注视洞口的情况。如果洞口土体出现销量的坍塌，则要适当加快掘进速度，使刀盘尽快进入混凝土洞门并进行处理。如果出现大面积塌方，则必须立即停机，采取紧急处理措施。 3.2.5重视出洞处理。为了更精确的指导施工，盾构机进入风道露出刀盘后，一般会停机对盾构机的中线进行测量定位，并处理洞口，弄清进入风道的土体，然后根据测量结果来安装盾构机的接受机座。安装完机座之后，将盾构机管片拼接好继续前进。在此过程中，刀盘经过洞口钢环之后，要停下施工进程并对盾构机和混凝土之间的空隙进行处理。然后继续推进，直至刀盘到达风道中间位置后对刀盘进行检修。要注意避免盾构机上方土体塌落，造成空洞，引起隧道土体下沉。
3.3洞门围护结构凿除（出洞侧）
地铁盾在出洞是我们应重点对帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核，对出洞装置安装的牢固情况进行检查，确保帘布橡胶板能紧贴洞门，防止盾构出洞后同步注浆浆液泄漏。
3.4盾构接收（进洞）
盾构接收（进洞）阶段掘进这是盾构法隧道施工的一个重要的环节。盾构可否可以顺利进洞直接关系到全部隧道掘进施工的成败。在盾构进洞的前后应该将盾构接收的准备工作做充足，保证盾构可以有较好的姿态进洞，就位在盾构接收基座之上。
盾构进洞区域土体加固同出洞区域土体加固几乎是同时进行的，应该对盾构进洞土体加固效果的检验可以参照对于盾构出洞土体加固。
3.5盾构法施工的安全控制
早在上世纪八十年代我国经济发展较快，但是相应的安全监管工作没有及时跟上，导致后期安全事故多发。近年来，随着交通建设安全监管职责的进一步明确，制定地铁盾构施工等工程施工危险源辨识标准，规范施工危险源的管理己经迫在眉睫。同时国家颁布了《中华人民共和国安全生产法》，标志着我国安全生产正式纳入法制化管理轨道。施工危险源辨识的意义如下。
3.5.1掌握施工过程中控制事故发生的主动权，遏制和减少事故的发生，并可以实现安全工作从被动防范向源头管理转变。
3.5.2只有辨识了危险源之后才能有的放矢地采取措施控制危险源，同时只有对危险源进行辨识才能控制危险源。
3.6防止盾构法结泥饼施工技术措施
盾构机穿越比较容易结泥饼的地层之时，盾构机掘进之时就会在刀盘尤其是刀盘的中心部位就会有泥饼产生。如果出现泥饼之时，掘进的速度就会快速降低，刀盘扭矩则就会升高，那么就会将开挖效率降低，有时还会没有办法掘进。在施工之中通常使用的主要技术措施是：刀盘背面和土仓压力隔板上设有搅拌棒，以加强搅拌强度和范围，并通过土仓隔板上搅拌棒的泡沫孔向土仓中注射泡沫，改善渣土和易性，增大渣土流动性。在到达这种地层之前把刀盘上的部分滚刀换成齿刀，增大刀盘的开口率。必要时螺旋输送机内也要加入泡沫，以增加渣土的流动性，利于渣土的排出。刀盘前部中心部位布置有数个泡沫注入孔，在这种地层掘进时可以适量增加泡沫的注入量，减小渣土的黏附性，降低泥饼产生的几率。加强盾构掘进之时的出土管理，需要注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态。
3.7制止盾构机螺旋输送器喷涌的相关技术措施
因为基岩裂隙水发育，并且也会得到地下水的补给，进入土仓的渣土不具有一定的塑性，承压水与无塑性渣土容易形成螺旋输送器喷涌。对于此种情况可以使用以下措施：使用土压平衡模式掘进，严格控制进尺、出土量，保证盾构机连续均衡快速通过该区域。隧道下坡并且处于硬岩含水地层之中应该切断管片同围岩间隙汇集的地下水以及开挖面的水力联系，管片应该处于硬岩含水层之中的长度越长，那么管片背后存储的水力以及压力就会变得越大，那么这就要求同步注浆效果应该达到完全封闭衬砌空隙并且阻水，避免土仓同管片背后形成水力通道。一旦发现出现涌水现象的话，把螺旋输送器前端退出土仓，并关闭土仓闸门。启用保压泵，将渣土直接泵送至渣土车。在关闭螺旋输送器的情況下继续掘进，使得切削下来的土体挤出土仓内的水，但要预防仓内压力过高的话，使得盾构机前方隆起、冒浆以及击穿盾尾密封等等事故。
4、结语
地铁盾构是城市地铁施工中一项重要的施工技术，是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法。在地铁盾构穿越暗挖风道时，应从盾构机的施工所需要求出发，考虑施工技术难点，认识到盾构机机体笨重，而施工空间狭小，穿越风道过程中盾构姿态难以掌握的客观事实，在确保施工安全、工程质量的前提下，选择成熟可靠、安全性高且易于操作的施工方法，尽量缩点施工时间，规避了施工风险发生。
参考文献：
[1]丁德云，杨秀仁，鲁卫东，刘维宁，颜莓.大直径盾构施工对地铁暗挖风道影响数值分析[J].岩土工程学报，2011，S1：395-400.
[2]刘建国.深圳地铁盾构隧道施工技术与经验[J].隧道建设，2012，01：72-87.
[3]施笋，杨富强.暗挖结构中盾构接收端土体及掌子面支护结构受力研究[J].施工技术，2013，19：112-117.
【关键词】 地铁盾构;穿越;暗挖风道
近年来，为了不断解决城市交通拥堵的情况，我国大多数城市开始大规模地修建地铁。地铁隧道通常都会穿越一座城市的中心区域，所以，施工场地越来越多地设在繁华的市中心地区。因为城市具有密集的建筑物、街道、各种管道网，对于施工安全以及施工环境具有严格的要求，而盾构法具有独特的优势，变为城市地铁施工工程的最优选择，已经被广泛的使用到地铁各区间的隧道修筑。使用盾构法穿越暗挖风道进行施工，可以有效的实现对于城市地面無扰动、少扰动的地下作业。
1、盾构施工法简介
1.1盾构法简介。盾构隧道施工法主要指的是使用盾构机，而一边进行隧道掘进、出渣，而在机内拼装管片则就可以形成衬砌、实施壁后注浆，这样就会不扰动围岩而修筑隧道的方法;而一边控制开挖面以及围岩，让他们不会坍塌失稳现象的发生。盾构施工的最为重要的原理则是尽量在不打扰围岩的前提之下将施工完成，这样就可以最大限度地减少对于地面建筑物以及地基内埋设物的影响。为了实现这个目目标，除了使用壁后注浆及时充填并且开挖产生的盾尾空隙，那么就可以主动地控制围岩应力释放以及变形是盾构技术外，刀盘以及盾构钢壳可以被动地产生支护作用之外，可以使用压力舱内泥土或者是泥水压力平衡开挖面之上的作用土压力以及水压力也是十分必要的。
1.2盾构机简介。盾构机由通用机械（外壳、掘削机构、挡土机构、推进机构、管片组装机构、附属机构等部件）和专用机构组成。盾构机的分类：盾构机根据其舱门形式可分为全面敞开式、部分敞开式及闭胸式三种，后者又分为泥水式和土压平衡式。
2、盾构法施工工艺
盾构施工工艺是市政工程常用工艺之一，盾构法采用了特殊的施工工具盾构机。盾构机是根据施工对象“量身定做”的，盾构机制造所依据的对象，称之为施工环境，它是工程地质、水文地质、基础地质、地面建筑物及地下管线和构筑物等特征的总和。
由此可以看出，必须详细研究施工环境，否则谈不上顺利地进行盾构施工，也更谈不上造不出适应性强的盾构机。在施工环境的诸多因素中，因为它们是盾构机选型及采用盾构施工工艺最重要的先决条件，所以基础地质和工程地质特征是最重要的。因在实践当中，对地质特征的研究往往被忽视。殊不知，没有什么盾构施工技术不是与地质特征有关的，尤其是在复合地层中的盾构施工。目前在盾构工程中普遍采用的多为闭胸式盾构机，其中以泥水平衡式与土压平衡式盾构机最为普及。由于盾构工程大部分位于人口密集的城区，从减少施工污染、降低施工造价等多方面综合考虑，又以土压平衡式盾构机为主。
3、地铁盾构法在隧道施工中的具体应用
3.1地铁盾构穿越暗挖风道对风道的影响分析
3.1.1风道变形分析。地铁盾构穿越暗挖风道的施工中，风道将会遭受重大的影响。在盾构穿越暗挖风道之前，空间位移总量一般会随着施工环数的增多而增大，其中，风道的最大变形一般发生在环梁的顶部，而非风道的顶部，即相较于风道顶部，土仓压力的增加对环梁的变形影响较大。在地铁盾构穿越暗挖风道之前，风道的变形主要集中于左环梁及其附近，地铁盾构在施工过程中越靠近左环梁，风道变形的幅度也就越大;在地铁盾构穿越暗挖风道之后，风道左环梁附近的变形基本保持不变，而右环梁附近的变形开始逐渐增大;在地铁盾构穿越暗挖风道一定距离之后，整个风道的变形情况基本趋于稳定。
3.1.2受力分析。在地铁盾构推进暗挖风道时，风道所受的最大应力主要发生在环梁之上。风道左、右两边的环梁应力，在盾构穿越风道的过程中发生了急剧变化，其中，左环梁所受压力要比右环梁更大。因此，在工程实施规划的设计方案中，应加强对暗挖风道环梁部位的修筑工作，确保受力能力。在地铁盾构穿越暗挖风道的施工过程中，要注意对土仓压力的调整。土压平衡盾构在穿越暗挖风道的过程中，会影响风道变形，而这种变形又主要集中在风道环梁上。其中，左、右环梁变形主要就是在地铁盾构穿越暗挖风道前、后完成的，所影响风道的最大应力其实也发生在环梁之上。实际上，在盾构穿越风道过程中，左、右环梁的应力都会发生急剧的变化。而土仓压力的增大，又能够对左环梁的变形和应力大小造成更为剧烈的影响，并且，这两个位置所受的影响均较风道其他位置大的。因此，从技术上分析，建议在工程实施设计中对暗挖风道的环梁部位进行加强处理，而在具体的施工过程中，建议适时调整土仓压力，确保风道安全。
3.2盾构接受的重点分析
3.2.1明确贯通测量。地铁盾构穿越暗挖风道的施工过程中，在盾构到达盾构井之前，要注意进行贯通测量。贯通测量结束后，应根据测量结果选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速度，严格控制土压，以确保盾构机的掘进姿态和轴线偏差在可接受范围之内。
3.2.2控制掘进姿态。盾构过渡段掘进过程中，土仓压力和掘进速度应与正常段掘进保持一致，按常规控制进行管理。在此段施工中，重点在于调整盾构机的进出姿态，使盾构机掘进方向与原设计轴线方向尽量保持一致，控制在出洞前的一定距离内。另外，掘进时的还应注意轴线的水平偏差、高程偏差、盾构机中心线前后偏差等具体数据，确保正常施工。
3.2.3重视土体加固。盾构机进入土体加固区后，要控制好土仓顶部的压力，避免因土压过高导致洞口土体进入风道。将同步注浆改为使用速凝浆液的方式[3]。在进入土体加固区之前，还应注意观察洞口状况，及时将洞口破除预留的钢格栅切除。安排专人在推进时观测出洞口，始终与盾构机司机保持联系，以便及时调整盾构掘进参数。
3.2.4注意清理洞口。距离洞口三至四米时，开挖时的最小土压已不再具有参考价值，因此，只能在开挖过程中根据现场情况进行调整，确保压力最小。次阶段收尾应保持缓慢速度平稳掘进。在掘进过程中，尽管对洞口喷射了混凝土，但仍有可能崩塌，因此，还应密切注视洞口的情况。如果洞口土体出现销量的坍塌，则要适当加快掘进速度，使刀盘尽快进入混凝土洞门并进行处理。如果出现大面积塌方，则必须立即停机，采取紧急处理措施。 3.2.5重视出洞处理。为了更精确的指导施工，盾构机进入风道露出刀盘后，一般会停机对盾构机的中线进行测量定位，并处理洞口，弄清进入风道的土体，然后根据测量结果来安装盾构机的接受机座。安装完机座之后，将盾构机管片拼接好继续前进。在此过程中，刀盘经过洞口钢环之后，要停下施工进程并对盾构机和混凝土之间的空隙进行处理。然后继续推进，直至刀盘到达风道中间位置后对刀盘进行检修。要注意避免盾构机上方土体塌落，造成空洞，引起隧道土体下沉。
3.3洞门围护结构凿除（出洞侧）
地铁盾在出洞是我们应重点对帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核，对出洞装置安装的牢固情况进行检查，确保帘布橡胶板能紧贴洞门，防止盾构出洞后同步注浆浆液泄漏。
3.4盾构接收（进洞）
盾构接收（进洞）阶段掘进这是盾构法隧道施工的一个重要的环节。盾构可否可以顺利进洞直接关系到全部隧道掘进施工的成败。在盾构进洞的前后应该将盾构接收的准备工作做充足，保证盾构可以有较好的姿态进洞，就位在盾构接收基座之上。
盾构进洞区域土体加固同出洞区域土体加固几乎是同时进行的，应该对盾构进洞土体加固效果的检验可以参照对于盾构出洞土体加固。
3.5盾构法施工的安全控制
早在上世纪八十年代我国经济发展较快，但是相应的安全监管工作没有及时跟上，导致后期安全事故多发。近年来，随着交通建设安全监管职责的进一步明确，制定地铁盾构施工等工程施工危险源辨识标准，规范施工危险源的管理己经迫在眉睫。同时国家颁布了《中华人民共和国安全生产法》，标志着我国安全生产正式纳入法制化管理轨道。施工危险源辨识的意义如下。
3.5.1掌握施工过程中控制事故发生的主动权，遏制和减少事故的发生，并可以实现安全工作从被动防范向源头管理转变。
3.5.2只有辨识了危险源之后才能有的放矢地采取措施控制危险源，同时只有对危险源进行辨识才能控制危险源。
3.6防止盾构法结泥饼施工技术措施
盾构机穿越比较容易结泥饼的地层之时，盾构机掘进之时就会在刀盘尤其是刀盘的中心部位就会有泥饼产生。如果出现泥饼之时，掘进的速度就会快速降低，刀盘扭矩则就会升高，那么就会将开挖效率降低，有时还会没有办法掘进。在施工之中通常使用的主要技术措施是：刀盘背面和土仓压力隔板上设有搅拌棒，以加强搅拌强度和范围，并通过土仓隔板上搅拌棒的泡沫孔向土仓中注射泡沫，改善渣土和易性，增大渣土流动性。在到达这种地层之前把刀盘上的部分滚刀换成齿刀，增大刀盘的开口率。必要时螺旋输送机内也要加入泡沫，以增加渣土的流动性，利于渣土的排出。刀盘前部中心部位布置有数个泡沫注入孔，在这种地层掘进时可以适量增加泡沫的注入量，减小渣土的黏附性，降低泥饼产生的几率。加强盾构掘进之时的出土管理，需要注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态。
3.7制止盾构机螺旋输送器喷涌的相关技术措施
因为基岩裂隙水发育，并且也会得到地下水的补给，进入土仓的渣土不具有一定的塑性，承压水与无塑性渣土容易形成螺旋输送器喷涌。对于此种情况可以使用以下措施：使用土压平衡模式掘进，严格控制进尺、出土量，保证盾构机连续均衡快速通过该区域。隧道下坡并且处于硬岩含水地层之中应该切断管片同围岩间隙汇集的地下水以及开挖面的水力联系，管片应该处于硬岩含水层之中的长度越长，那么管片背后存储的水力以及压力就会变得越大，那么这就要求同步注浆效果应该达到完全封闭衬砌空隙并且阻水，避免土仓同管片背后形成水力通道。一旦发现出现涌水现象的话，把螺旋输送器前端退出土仓，并关闭土仓闸门。启用保压泵，将渣土直接泵送至渣土车。在关闭螺旋输送器的情況下继续掘进，使得切削下来的土体挤出土仓内的水，但要预防仓内压力过高的话，使得盾构机前方隆起、冒浆以及击穿盾尾密封等等事故。
4、结语
地铁盾构是城市地铁施工中一项重要的施工技术，是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法。在地铁盾构穿越暗挖风道时，应从盾构机的施工所需要求出发，考虑施工技术难点，认识到盾构机机体笨重，而施工空间狭小，穿越风道过程中盾构姿态难以掌握的客观事实，在确保施工安全、工程质量的前提下，选择成熟可靠、安全性高且易于操作的施工方法，尽量缩点施工时间，规避了施工风险发生。
参考文献：
[1]丁德云，杨秀仁，鲁卫东，刘维宁，颜莓.大直径盾构施工对地铁暗挖风道影响数值分析[J].岩土工程学报，2011，S1：395-400.
[2]刘建国.深圳地铁盾构隧道施工技术与经验[J].隧道建设，2012，01：72-87.
[3]施笋，杨富强.暗挖结构中盾构接收端土体及掌子面支护结构受力研究[J].施工技术，2013，19：112-117.