摘 要:随着国内城市轨道交通系统的发展， 选择合理的施工技术成为一个重要的问题。盾构法施工技术为城市轨道交通系统的建设的重要技术之一。 虽然其造价高， 安装操作难度大， 但它具有对地面结构影响较小、 对环境无不良影响、 地下水位可保持、 对工作人员较安全、 劳动强度低、 进度快、 机械化程度高、 隧洞形状准确、 质量高、 衬砌经济等优点。 盾构施工技术在城市轨道交通系统建设中的应用， 要研究生产国内盾构机、 盾构机的反复使用和长距离施工等问题。
在中国各行各业日新月异， 经济腾飞的时代， 城市基础设施的路网建设也在其中扮演一个非常重要的角色， 以地下铁道为中心的城市轨道交通系统的建设也获得空前的发展。为了迎接奥运会、 世博会， 北京、 上海正在建设近 200km的地下铁道。广州、 深圳、 南京等地也紧随其后。不同地区路网完善和扩能改造， 提速及高速路网发展的同时也带来了如何选择施工技术这一问题。盾构施工将是今后城市轨道交通系统建设的重要施工技术之一。盾构施工技术是指使用盾构机， 一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳， 一边进行隧道掘进、 出渣， 并在盾构机内拼装管片形成衬砌、 实施壁后注浆， 从而在不扰动围岩的基础上修筑隧道的方法。
1 施工技术比较
我国城市轨道交通地下工程的建设， 就地层特性， 可分为四大类： ①以砂卵层为主， 如成都、 北京等地； ②以岩层为主， 如重庆、 青岛等地； ③软弱地层与岩层(风化岩层)交变， 如南京、 广州等地； ④软弱地层， 如上海市， 隧道和地下车站修筑在软土层中。由于地质条件不同， 所采用的施工方法差异较大， 这就造成了我国城市轨道交通建设中工法多样性的特点。我国城市轨道交通的施工先后采用了明挖法、 矿山法、 暗挖法、 盖挖法、 盾构法等施工技术， 有的已经达到了国际先进水平。
（1） 明挖法需要在隧道沿线占用比较多的施工场地， 在城区交通流量大， 道路狭窄的情况下， 已经基本无法满足其施工场地要求。施工场地暴露， 对周围地区的环境影响大， 无法满足环保要求；
（2） 矿山法虽然占用施工场地较小， 但其施工所造成的地表沉降较难控制， 通常情况下， 对地面建筑物及地下管线都有一定的影响甚至造成破坏。同时， 施工必须确保开挖面无水作业，因此需要在沿线普遍降低地下水。降水施工需要在地面施工大量的降水井， 不仅提高了工程造价， 还造成了对地下水的污染，而且在城区道路狭窄和地面建筑物密集区， 没有施做降水井的条件。由于人工开挖和支护， 因此施工进度慢， 作业效率低， 劳动强度大， 安全性差。 施工的防水质量不易保证。 施工对地表沉降的控制难度较大， 尤其是在不良地质段或地面房屋密集区施工时， 很难将地表沉降控制在较小范围内；
（3） 暗挖法虽然地面干扰小， 造价低， 但机械化程度低， 进度慢， 劳动强度高， 环境恶劣， 风险大；
（4） 盖挖法虽然占用场地时间短， 对地面干扰小， 安全， 但施工工序复杂， 交叉作业， 施工条件差。它多用于修建地铁车站；
（5） 盾构法对城市的正常功能及周围环境的影响很小。除盾构竖井处需要一定的施工场地以外， 隧道沿线不需要施工场地，无需拆迁， 因而对城市的商业、 交通、 住居影响很小。可以在深部穿越地上建筑物、 河流； 在地下穿过各种埋设物和已有隧道而不对其产生不良影响。施工一般不需要采取地下水降水等措施， 也无噪声、 振动等施工污染。可根据施工隧道的断面大小、 埋深条件等施工隧道特点和地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造盾构机， 所以此法是适合于某一区间的专有方法。此外它的施工精度高。 如管片的制作精度几乎近似于机械制造的程度。 由于断面不能随意调整， 对隧道轴线的偏离、 管片拼装精度也有很高的要求。可以看出， 盾构法对地面结构影响可能性最小； 对环境无不良影响， 地下水位可保持； 对工作人员较安全， 劳动强度低，进度快； 机械化程度高； 隧洞形状准确； 质量高， 衬砌经济。
2 我国盾构技术的发展 正是由于盾构施工的这些优点， 使得这项技术已经发展、 细化为大量、 复杂的施工技术， 并逐步在实际工程上广为利用。盾构法在国际上起步较晚， 但近年发展较快。我国盾构法隧道施工技术近年来也有了较大的发展。国内盾构技术发展开始于20 世纪 50年代，首先应用于修建煤矿巷道， 1963 年上海结合地下铁道的筹建， 开始开发盾构技术， 并于 1990 年开始在地铁一号线大量引进盾构进行施工。1991 年上海地铁 1 号线引进法国 FCB公司的 7 台土压平衡式盾构，采用大刀盘开挖、螺旋输送机排土， 同时备有同步压浆、 计算机控制系统等， 性能比较完善。上海利用这7 台盾构机建成地铁 1 号线区间隧道， 全长 18.5km。 该盾构直径为 6.2m， 混凝土管片厚度 0.35m， 每环 6 块， 环宽 1.0m。 隧道经过淤泥土和淤泥质亚粘土， 覆土深度 5～ 18m， 盾构进尺为 4～6m/d， 地面沉降控制在 10～ 30mm。 该工程于 1995 年 4 月 10 日正式全线试运营，为我国在含水软土地区的城市中修建隧道提供了宝贵的经验。经过多年的发展， 在上海等软弱地质条件的盾构施工技术已相当成熟。近年来随着我国综合国力的提高， 很多城市大力发展地铁， 如北京、 上海、 广州、 南京、 深圳等城市， 到 2003年以上述城市引进了近 40 台盾构用于地铁施工。目前， 国内许多城市的轨道交通建设采用了盾构施工技术。如北京市南北交通路网中的北京地铁五号线工程， 线路全长 27.6km， 南起丰台区的宋家庄， 北至昌平区的太平庄， 途经天坛、 东单、 雍和宫和和平里等重要地区， 就是采用盾构法施工技术。
3 我国盾构技术需要解决的主要问题 任何新技术的开发、 产生要根据市场需求和国情， 进行仔细的论证。就目前我国盾构技术在城市轨道交通系统建设使用的情况而言， 一些问题的解决、 新技术的开发将成为当务之急。
（1） 研究盾构机， 生产国产盾构机。目前的盾构机以进口为主， 这就增加了盾构法施工的费用。 在如今经济迅猛发展的形式下， 应将盾构机的生产转为国内为主。
（2） 在国产盾构机还没有被接纳的情况下， 造价的问题同时使得盾构机的反复使用变得明显。盾构机是根据施工隧道的特点和围岩情况进行设计、 制造。 盾构机必须根据施工隧道的断面大小、 埋深条件、 地基围岩的基本条件进行设计、 制造是适合于某一区间的专用设备。 但是， 由于盾构机本身是一个非常昂贵的设备， 以我国的工程造价水准， 还不具备一项工程完全折旧的能力。 因此， 在购置设备时， 一定要考虑到机械的反复使用问题， 尽可能设计多功能、 多用途的机械以充分发挥其作用。
（3） 研究长距离施工。因为盾构法施工效率高， 因此适合长距离施工。 在一些地铁施工、 排污隧道施工中也经常遇到长距离施工的问题。这一问题的解决除依靠提高盾构机的耐磨性能以外， 研究刀头等易磨损部件的更换技术也是比较实用的方法。 当然地下接合技术也是一个非常有效的技术，但必须考虑到使用时地下接合对盾构机的要求和对施工管理精度的要求。
（4） 结合国内主要隧道结构形式， 研究双圆形或眼镜形盾构。 我国的地铁隧道采用单圆双线隧道施工， 容易出现后续隧道对先行隧道发生影响和超近距离施工的问题。如果采用双圆形或眼镜形盾构进行施工， 这些问题将会得到解决。 而这一新技术能否得到使用的另一个决定因素就是造价问题，也就是施工两个单圆隧道和施工一个双圆形或眼镜形隧道的经济性比较问题。
（5） 研究采用3 圆形盾构， 减少施工费用。由于地铁车站一般设置在城市繁华地区，很多工程已经遇到难以确保施工用地或施工用地拆迁费过高的问题。如果能够采用 3 圆形盾构施工地铁车站将会使这一难题得到解决。
（6） 研究管片技术， 保证衬砌管片不发生裂缝、 踏步、 渗漏和长期耐久性。目前为止， 我国使用的管片种类比较单一， 而且分块、 接头也比较简单。 由于管片技术的发展必须与管片设计理论相结合， 而且需要相应的试验验证工作。 盾构施工技术除了上述问题外， 还存在着其它待改进和提高的问题。 如隧道设计和盾构
