(完整版)中国盾构技术与国外的七大差距

中国盾构技术与国外的七大差距

1、地层稳定和地面沉降控制技术由于环境保护和地面设施的制约，对隧道施工的施工质量和环境保护要求越来越高，地面沉降控制成了衡量现代盾构技术水平的关键技术之

一。现代盾构控制地面沉降和减少对土体扰动的最基本和有效的方法是采用泥水平衡和土压平衡（包括加压，加泥水、泡末和其他

土质改性剂）技术。我国现有的平衡式盾构都是通过预先设定土仓内压力值以达到稳定地层的目的，在施工工程中根据地表沉降情

况再进行调整，是一种“滞后式”的土压纠正。由于开挖面上土层的原始应力比较复杂，这种预先设定与滞后调整的结果会使机头

处的地面隆起或塌陷，所以地层稳定和地表沉降控制的效果在很大程度上取决于施工人员的经验，施工质量难以保证。国外先进的

平衡式盾构，在土仓内都设置先进的土压传感器，配备实时反馈及调整的机、电、液与计算机控制系统，在通常情况下都能很好地

保证地层稳定的效果。这是国内外盾构技术所存在的主要差距。2 、结构设计技术我国目前研制的盾构掘进机都是单体形式的，

盾体是一个刚体，断面尺寸越大在运动方面限制也就越严格，给隧道的弯道设计和施工造成困难。另外，由于盾构断面全为一孔，

所以即使建造距离很近的（1~5m）复线隧道，也必须分上行与下行

两线进行独立施工，给地面设施拥挤的城市隧道的设计带来困难，分别施工的两隧道的相互干扰也给施工带来不利影响。国外盾构掘进机已出现可折曲的盾体和多体等形式解决曲率半径小的弯道

施工和复线隧道的一次施工等问题。可以把盾体分成两到三截，转弯灵活；截面有眼镜形、三圆形、拱形、H＆V等多种形式。

国外先进盾构除了转弯半径与爬坡方面的限制较小外，像H＆V型盾构，在掘进过程中，可作水平与竖向的灵活转动，形成空间

相对位置多样的隧道。3、刀盘刀具设计技术从现有的盾构看，国内已经掌握基本的全断面切割刀盘技术，通常是在盾构机头

部安装一个整体转动的圆盘，在上面布置若干刀头包括超挖刀头，转动方向固定，只能切割规则空间。在刀头刀盘的组合与刀头

刀盘的运动分解上，缺少变化，在某些情况下，给盾构掘进机的转弯和爬坡等造成一定的麻烦。国外盾构出现了能有多种切割方向，

可以伴随盾构机体位的改变而作相应调整的刀盘；并且实现了通过盾构掘进机刀具的切割方向和刀盘的分解组合生成多种异形空间

（如矩形，椭圆形，眼镜形，扩大形等等）。另外，国内对刀具、刀盘的岩土适应性设计方面缺少完整的理论依据、系统的经验

数据和可靠的实验装备

，在刀具的可靠性和寿命方面存在一定的差

距。4、液压推进与导向技术国内盾构所用土压探测与传感

装置基本依赖进口，根据地表变形和运动轨迹进行实时反馈控制也基本没有应用。国外先进的盾构施工通常在开挖面与盾构周边

必要的位置布置有各种监控点，采集盾构运行状态、土压和地层扰动等多种信号，这些信号和地表沉降信号一起输送给信号处理

计算机，计算机分析这些数据后,发送液压系统控制信号，实现对盾构推进和导向的自动控制，基本可以实现无人化的精确操作。

上海地铁1号线使用的法国盾构及延安东路复线隧道使用的日本盾构，都有先进的计算机信息处理与控制系统，既减少了人员劳动

强度，又增加盾构机的工作效率与施工精度，通过实时数据分析处理、快速反馈、工程状态显示、实时控制，方便现场人员实时

决策，达到信息化施工。5、衬砌技术目前国内盾构都是采用管片拼装系统将砼管片拼装成隧道衬砌，管片拼装系统由中心支撑

回转机构、径向和水平移动液压缸等组成，虽然实现了管片移动的机械化，但是管片的对中、就位、拼装等基本还是靠人工作业，

管片的拼装往往占用大量宝贵的掘进作业时间，直接影响施工进度和质量。日本已研制成功全自动化拼装系统，包括砼管片的

输送、拼装机钳住管片、管片就位、管片接头螺栓的自动穿孔和拧紧等工序的自动化。目前欧洲和日本开始采用ECL（

挤压混凝土衬砌施工法）技术代替传统的管片衬砌系统，在施工成本和衬砌质量方面都取得了良好的效果，这项技术在国内

还没有应用。6、防水和同步注浆技术我国现有的盾构施工隧道管

片衬砌中，主要采用环向与纵向膨胀橡胶防水，与国外相比，

还没有发展采用土工防水布等技术。同步注浆技术是控制地层变形、地面沉降的重要措施，其关键是随着盾构的推进及时充分地充

填盾壳外径与隧道衬砌外径之间的建筑空隙。目前有两种同步注浆系统：单液注浆和双液注浆系统。单液注浆系统较简单，但是

浆液的性能要求较高很难配制合适的浆液。双液注浆由二套贮浆桶和注浆泵等组成，在出口处二管交叉喷出盾尾，即时硬化充填

空隙，避免了单液注浆如果浆液凝结过快堵塞注浆系统并使充填不充分，凝结过慢又使隧道轴线变形和地面产生额外的沉降两难

局面。单液同步注浆系统在国内已经研制成功，但是双液注浆系统和浆液仍然依赖进口。7、系统集成技术英、德、日、法、美

等国，在长期的从实践到理论，再从理论到实践的反复探索过程中，形成了一套针对本国隧道地质条件的盾构设备设计理

论、

模拟试验方法和系统的经验数据，包括掘进机刀盘形式、刀具选型和布置、出土形式等；同时也逐渐形成了安装和调试的系统技术。几乎能针对所有的施工隧道地质条件设计、制造适用的盾构。这些国家还在进一步研制适用范围更广、开挖深度更深、技术自由度更大的技术。尤其是日本，依赖于盾构技术的发展，除了目前能用盾构开发出各种

异形空间外，还提出大深度开发地下空间的种种构想，包括建造地下城市，深度常常达到地下百米以上。我国目前尚没有适合国情的适应性设计理论的指导，也没有系统的设计经验数据，系统的安装、调试技术也未完全掌握，所以国产盾构存在性能不稳定的现象，主要表现在：土层地质条件的适应能力差、地层扰动和地表沉降难以控制、可靠性低、自动化程度低。