隧道盾构施工法及其安全控制

隧道盾构施工法及其安全控制
摘要：简单介绍了盾构法施工的发展历程和盾构法的施工
工艺，阐述了盾构法的基本特点及其适用范围，最后介绍了盾构法施工的安全控制措施。

关键词：盾构法；施工工艺；安全控制
中图分类号： u455.43 文献标识码： a 文章编号： 1009-8631（2012）07-0055-01
1 盾构施工法的来由
盾构法起源于欧洲，用盾构修建地下隧道至今已有160多年的
历史，最早是法国的工艺师 marelsambrardbmnel发明的，1834年建成第一条盾构法隧道。

受启发于蛀虫挖洞，在日本得以较大发展。

目前，日本及欧洲处于该技术的领先地位。

我国在五十年代就开始采用盾构法施工。

至今也有四十多年的历史。

上海是在1983年施
工了第一条盾构法隧道。

盾构机属于暗挖隧道的一种施工机械，以其独特的优势发展为盾构工法。

2 盾构施工法简介
2.1盾构法简介
盾构隧道施工法是指使用盾构机，一边控制开挖面及围岩，使
之不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，从而不扰动围岩而修筑隧道的方法。

盾构施工的主要原理就是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工，从而最大限度地减少对地面建筑物及地基内埋设物的影响。

为了达到
这一目的，除了刀盘和盾构钢壳可以被动地产生支护作用以外，使用压力舱内泥土或泥水压力平衡开挖面上的作用土压力和水压力；使用壁后注浆及时充填由开挖产生的盾尾空隙，主动地控制围岩应力释放和变形是盾构技术的关键。

2.2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。

3 盾构施工法的特点
盾构法施工是在在钢壳体的保护下，进行掌子面的开挖及衬砌的施工作业，并依靠千斤顶的推力快速推进。

其特点如下：（l）盾构机及配套设备，技术工艺复杂；（2）固定断面尺寸，断面变化需特殊处理；（3）在盾构机钢外壳的保护下进行出渣、管片拼装等工作，安全性好；（4）作业环境优越，机械化程度高，施工速度快；（5）作业人员少，每班20左右；（6）预制管片精度高，质量可靠；（7）防护采用单层衬砌即可；（8）防水可靠；（9）不需降水，工程造价与暗挖方法基本相当；（1）除在盾构进出井外，一般不需地层改良和预支护。

（11）需设盾构进出井，附建管片厂；（12）能有效控制地面沉降，基本不受地层的影响；（13）施工用地稍大；施工一次性投入大。

4 盾构施工法的适用范围
盾构法建造隧道，其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制。

近年来由于盾构法在施工技术上的不断改进，机械化程度越来越强，对地层的适应性也越来越好。

城市市区建筑公用设施密集，交通繁忙，明挖隧道施工对城市生活干扰严重，特别在市中心，若隧道埋深较大，地质又复杂时，用明挖法建造隧道则很难实现。

而盾构法施工城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。

此外，在建造水下公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往以其经济合理而得到采用。

5 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，它是基础地质、工程地质、水文地质、地貌、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，如果不详细研究施工环境，也就造不出适应性强的盾构机，也就谈不上顺利地进行盾构施工。

在施工环境的诸多因素中，基础地质和工程地质特征是最重要的，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。

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。

6 盾构法施工的安全控制
20世纪90年代我国经济发展较快，安全监管工作没有及时跟上，导致后期安全事故多发。

2002年6月，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。

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。

施工危险源辨识的意义如下：
6.1危险源辨识是危险源控制的基础，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。

6.2可以实现安全工作从被动防范向源头管理转变，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。

6.3制定统一的行业危险源辨识标准，可以为企业服务，同时有利于政府的监管。

地铁盾构工程施工危险源区别于一般的危化品工业企业或组织的危险源。

一个完整的地铁盾构建设项目都是由一个或多个单项工程组成的，单项工程由单位工程组成，单位工程又分为分部分项工程。

所以，能详尽地辨识出分部、分项工程施工过程中存在的危险源，也就保证了整个施工过程中的危险源辨识的全面性。

分项工程通过不同的施工工序而形成。

所以，任何一个项目都可以分解为工序的组合。

因此，以施工过程各工序为危险源辨识的基本单元是可行的，辨识出的危险源结果也是可信和比较充分的。

因此，将地铁
盾构工程施工危险源定义为：在地铁盾构工程施工过程中可造成人员伤害、财产损失或环境破坏的活动或工序。

对地铁盾构工程施工危险源辨识的主要依据是《建设工程安全生产管理条理》（国务院令第393号）、《铁路隧道施工技术安全规则》、《建筑机械使用安全技术规程》及《施工现场临时用电安全技术规范》。

需要编制施工专项方案，由专职安全生产管理人员进行现场监督危险性较大工程。

地铁盾构施工主要包括始发与到达竖井施工、盾构机组装、盾构始发与到达、盾构掘进及风道、泵房等作业，复杂环境下盾构还需下穿既有轨道线路、下穿既有建（构）筑物、上穿既有轨道线路、下穿重要市政管线、下穿河流等；同时，根据各地地质岩性的不同，盾构需穿越软土、砂层、砂卵石、砾岩及岩石等地层，其不同的周边环境及地质环境决定了不同的危险因素。

参考文献：
[1] 周文波.盾构法隧道施工技术及应用[m]北京：中国建筑工业出版社，2004.。