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江玉生

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 10083）

摘  要：本文在簡(jiǎn)要介紹了北京地區(qū)盾構(gòu)技術(shù)的歷史和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合近6年來(lái)的北京地區(qū)盾構(gòu)施工工程實(shí)踐和技術(shù)發(fā)展情況（以北京地鐵為主），總結(jié)了北京地區(qū)不同地層、不同型式盾構(gòu)技術(shù)現(xiàn)狀和已經(jīng)取得的進(jìn)展，提出了對(duì)北京地區(qū)未來(lái)盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞：土壓盾構(gòu)；北京典型地層；實(shí)時(shí)監(jiān)控；大直徑；參數(shù)控制

1  盾構(gòu)技術(shù)應(yīng)用概況

北京地區(qū)盾構(gòu)施工技術(shù)始于20世紀(jì)50年代后期，1957年北京市政采用直徑2.0 m和2.6 m的手掘式盾構(gòu)進(jìn)行城市下水道施工，至1996年北京地鐵引入插刀式盾構(gòu)，前后試驗(yàn)斷斷續(xù)續(xù)約40年，盾構(gòu)技術(shù)一直未在北京地區(qū)得到應(yīng)用和發(fā)展[1-5]。直至1999年北京市政工程總公司在污水隧道工程中成功引進(jìn)日本石川島播磨制造的現(xiàn)代化土壓平衡盾構(gòu)，盾構(gòu)施工技術(shù)在北京才獲得實(shí)質(zhì)性的工程應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著軌道交通工程、鐵路工程、市政工程和水利工程的大規(guī)模建設(shè)，盾構(gòu)施工技術(shù)在北京地區(qū)不同深度的淺埋典型地層中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。

1.1  地鐵盾構(gòu)應(yīng)用情況

自2000年北京地鐵5號(hào)線首次引入土壓平衡盾構(gòu)施工地鐵區(qū)間隧道開(kāi)始，隨著5號(hào)線、4號(hào)線、10號(hào)線、機(jī)場(chǎng)線、9號(hào)線、大興線、6號(hào)線、8號(hào)線等線路的相繼全面開(kāi)工建設(shè)，土壓平衡盾構(gòu)施工技術(shù)在北京地鐵建設(shè)過(guò)程中得到了逐步擴(kuò)大、進(jìn)而全面廣泛應(yīng)用和發(fā)展。部分已通車線路盾構(gòu)應(yīng)用情況如表1所示[3]。目前在施工的6號(hào)線（二期）、7號(hào)線、14號(hào)線、昌平線二期、16號(hào)線等新建線路中大量采用土壓平衡盾構(gòu)技術(shù)修建區(qū)間隧道。馬上開(kāi)工建設(shè)的北京地鐵8號(hào)線三期、6號(hào)線西延和即將開(kāi)工建設(shè)的3號(hào)線、12號(hào)線、17號(hào)線等也將大量采用土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)行區(qū)間隧道的施工。根據(jù)北京地鐵已有的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及今后的建設(shè)形勢(shì)和規(guī)劃，盾構(gòu)工法已經(jīng)成為地鐵區(qū)間隧道的主要工法。

表1  北京地鐵盾構(gòu)應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)（不完全統(tǒng)計(jì)）

Table 1  Applications of shields to Beijing Metro (incomplete statistics)

線路

區(qū)間總長(zhǎng)（m）

盾構(gòu)區(qū)間長(zhǎng)度/所占百分比（m）/（%）

投入盾構(gòu)臺(tái)數(shù)

刀盤型式

盾構(gòu)穿越地層

5號(hào)線

14 470

5962（41%）

4（2臺(tái)德國(guó)海瑞克，1臺(tái)日本石川島，1臺(tái)日本日立）

2臺(tái)面板，1臺(tái)輻條，1臺(tái)輻條面板

粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、中砂、卵石

4號(hào)線

21 085

12 976（61%）

9（4臺(tái)德國(guó)海瑞克，2臺(tái)日本石川島，1臺(tái)日本日立，2臺(tái)日本三菱）

5臺(tái)面板，2臺(tái)輻條，2臺(tái)輻條面板

粉質(zhì)粘土，中粗砂，圓礫、卵石、礫巖

10號(hào)線

（一期）

19 006

6 900（36%）

5（3臺(tái)德國(guó)海瑞克，2臺(tái)日本石川島）

3臺(tái)面板，2臺(tái)輻條

粉質(zhì)粘土、粉土、細(xì)砂、圓礫、卵石

大興線

9 118

4 794（52.6%）

6（4臺(tái)德國(guó)海瑞克，2臺(tái)日本石川島）

4臺(tái)面板，2臺(tái)輻條

粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)砂

6號(hào)線

（一期）

24 650

11 371（46.1%）

10（5臺(tái)德國(guó)海瑞克，4臺(tái)日本日立，1臺(tái)日本小松）

5臺(tái)面板，2臺(tái)輻條，3臺(tái)輻條面板

粉質(zhì)粘土，粉土，粉細(xì)砂，圓礫

9號(hào)線

13 250

4240（32%）

6（2臺(tái)德國(guó)海瑞克，2臺(tái)日本石川島，1臺(tái)日本日立，1臺(tái)加拿大拉瓦特

3臺(tái)面板，3臺(tái)輻條

卵石

8號(hào)線

（二期）

14503.5

9 807.6（67.6%）

12（1臺(tái)中國(guó)中鐵重工，2臺(tái)德國(guó)海瑞克，2臺(tái)法國(guó)法馬通，3臺(tái)石川島，2臺(tái)日本日立，2臺(tái)日本小松）

2臺(tái)面板，4臺(tái)輻條，6臺(tái)輻條面板，

粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)砂、圓礫、卵石

10號(hào)線

（二期）

27 150

22 340（82.3%）

26（2臺(tái)中國(guó)中鐵裝備，6臺(tái)德國(guó)海瑞克，5臺(tái)日本石川島，6臺(tái)日本小松，4臺(tái)日本日立，2臺(tái)法國(guó)法馬通，1臺(tái)加拿大拉瓦特）

7臺(tái)面板，8臺(tái)輻條，11臺(tái)輻條面板

粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)砂、卵石

注：區(qū)間總長(zhǎng)僅指地下線長(zhǎng)度，不含高架及地面線。

由表1可見(jiàn)北京地鐵所采用的盾構(gòu)以日本和德國(guó)設(shè)備為主，各廠家盾構(gòu)分布情況見(jiàn)圖1所示，其中日本盾構(gòu)占52.6%，德國(guó)設(shè)備占35.9%，其它國(guó)家和國(guó)內(nèi)制造的設(shè)備較少，隨著盾構(gòu)國(guó)產(chǎn)化的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)（如中鐵裝備和中鐵重工等）也開(kāi)始在北京地鐵中進(jìn)行應(yīng)用，并且這個(gè)比例將會(huì)在未來(lái)的北京地鐵盾構(gòu)施工中得到進(jìn)一步提高，預(yù)計(jì)會(huì)成為將來(lái)北京地鐵盾構(gòu)施工設(shè)備的主流。

圖1  北京地鐵所采用盾構(gòu)設(shè)備統(tǒng)計(jì)圖

Fig.1 Percentage diagram of shield equipment in Beijing Metro

圖2  北京地鐵所采用盾構(gòu)刀盤型式統(tǒng)計(jì)圖

Fig.2 Percentage diagram of different types of cutting wheel used in Beijing Metro

面板式刀盤、輻條式刀盤和輻條面板式刀盤（刀盤開(kāi)口率介于面板式和輻條式之間），在北京地鐵均應(yīng)用較多，如圖2所示。面板式刀盤約占40%，輻條式和輻條面板式各占約30%。通過(guò)對(duì)9號(hào)線和10號(hào)線（二期）卵石地層盾構(gòu)施工情況的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，大、中、小粒徑卵石地層中的盾構(gòu)施工，如果大直徑卵礫石不需要破碎的話，輻條式刀盤的適應(yīng)性優(yōu)于面板式刀盤。

1.2  水利及市政應(yīng)用

北京市南水北調(diào)工程建設(shè)中大量采用了盾構(gòu)施工技術(shù)，例如南干渠工程全長(zhǎng)27.282 km，其中采用盾構(gòu)技術(shù)修建的隧道長(zhǎng)15.98 km，占全長(zhǎng)的58.6%。目前正在施工的東干渠工程全長(zhǎng)44.7 km，全部采用盾構(gòu)法施工，預(yù)計(jì)投入盾構(gòu)19臺(tái)，實(shí)際投入盾構(gòu)將會(huì)超過(guò)23臺(tái)。

盾構(gòu)技術(shù)在市政工程也得到了大量的應(yīng)用，比如亮馬河污水隧道、清河污水隧道、壩河污水隧道和涼水河污水隧道等市政工程均采用小直徑（2.0 m~3.6 m）盾構(gòu)法施工。

1.3  鐵路工程應(yīng)用

北京地區(qū)的鐵路隧道工程施工中，除了大量的箱涵工程采用頂進(jìn)法施工外，僅在北京地下直徑線工程（北京西站—北京站）中采用了盾構(gòu)法施工，如圖3所示。

圖3  北京地下直徑線工程線路圖

Fig.3 Beijing Underground Diameter Line

直徑線工程是中國(guó)大陸第一條在城市里采用大直徑氣墊式泥水平衡盾構(gòu)（開(kāi)挖直徑11.97 m，如圖4所示）施工的地下電氣化鐵路隧道，盾構(gòu)隧道長(zhǎng)5.175 km。2008年8月盾構(gòu)始發(fā)，2013年7月盾構(gòu)到達(dá)。該工程的成功建設(shè)，為北京地下工程采用大直徑泥水平衡盾構(gòu)施工積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

圖4  北京地下直徑線工程泥水平衡盾構(gòu)

Fig.4 The slurry shield used in Beijing Underground Diameter Line

2  盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)展

2.1  典型地層掘進(jìn)技術(shù)

北京地層總體特點(diǎn)是西北部顆粒粗、東南部顆粒細(xì)。就一般而言,在西部的各大河流沖洪積扇部位以厚層砂土和卵、礫石地層為主；向東于城市中心區(qū)大部分范圍內(nèi)，地層過(guò)渡為黏性土、粉土與砂土、卵礫石互層的多層狀態(tài)；再向東北的東郊及北郊地區(qū)，則以厚層粘性土、粉土為主，表現(xiàn)出從上游到下游顆粒由粗到細(xì)的遞變規(guī)律；東部砂卵（礫）石層中卵礫石顆粒較小（一般小于100mm）,西部及西北部砂卵（礫）石的顆粒相對(duì)較大，存在超大粒徑的漂石，最大粒徑可達(dá)1500mm以上，且各層的層位、層厚分布不穩(wěn)定，有時(shí)尖滅，也有的呈透鏡體夾層。圖5為北京地鐵不同盾構(gòu)區(qū)間地層中揭露的砂卵石情況。

通過(guò)對(duì)大量的工程實(shí)踐和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的分析與總結(jié)，已經(jīng)形成了一套北京地區(qū)典型地層盾構(gòu)選型與地層適應(yīng)性、渣土改良方法與改良劑的選取、盾構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)選擇與控制、始發(fā)/到達(dá)、開(kāi)艙檢修等盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)，拓展了土壓平衡盾構(gòu)施工范圍，為今后北京地區(qū)各種典型地層盾構(gòu)施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也可為其它城市或地區(qū)類似地層盾構(gòu)施工提供借鑒[6-7]。其中，通過(guò)對(duì)各種典型地層近100個(gè)盾構(gòu)區(qū)間關(guān)鍵參數(shù)的跟蹤、調(diào)研及分析總結(jié)，得出了不同地層不同組段刀盤扭矩、盾構(gòu)推力及控制土壓力的控制范圍，如表2~4所示。

圖5  北京地鐵不同盾構(gòu)區(qū)間地層中揭露的砂卵石

Fig.5 Sandy gravels from different strata in Beijing Metro

表2  不同地層不同組段盾構(gòu)刀盤扭矩控制范圍表

Table 2 Control ranges of cutting wheel torque in different sections

地層

組段

控制范圍

備注

粘土/粉質(zhì)粘土/粘質(zhì)粉土/粉土層

A

1500~2500 kN·m

當(dāng)?shù)侗P扭矩高于控制范圍時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)土體改良效果，降低扭矩，不可降低土艙壓力。

粉砂/細(xì)砂/中砂/粗砂等砂層

B

1500~3000 kN·m

砂卵石層

C

3000~4500 kN·m

復(fù)合地層

D、E

根據(jù)開(kāi)挖面地層情況，參考A、B、C控制范圍進(jìn)行設(shè)定。

表3 不同地層不同組段盾構(gòu)推力參考控制范圍參考表

Table 3 Reference for thrusting force control in different sections

地層

組段

刀盤型式

控制范圍

備注

粘土/粉質(zhì)粘土/粉土層

A

輻條

面板、輻條面板

8 000~20 000 kN

①推力過(guò)小，且推進(jìn)速度快，可能是遇到了地質(zhì)疏松區(qū)域或地層中存在空洞。

②推力過(guò)大，且推進(jìn)速度緩慢，可能是刀盤結(jié)泥餅。

③推力過(guò)大，且無(wú)推進(jìn)速度，可能是遇到了障礙物或者極堅(jiān)硬地層（如：鈣質(zhì)膠結(jié)的砂卵石層）。

粉砂/細(xì)砂/中砂/粗砂等砂層

B

輻條

18 000~30 000 kN

面板、輻條面板

10 000~25 000 kN

砂卵石層

C

輻條

18 000~30 000 kN

面板、輻條面板

10 000~25 000 kN

復(fù)合地層

D、E

根據(jù)開(kāi)挖面地層情況，參考A、B、C控制范圍進(jìn)行設(shè)定。

表4 不同地層不同組段土壓力控制范圍表

Table 4  Reference for earth pressure control in different sections

地層

上覆地層情況

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

組段

土壓力控制范圍

備注

粘土/粉質(zhì)粘土/粘質(zhì)粉土/粉土層

I級(jí)

AI

~1.2

①盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中，土壓力一直處于波動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)確保土壓力時(shí)刻保持在設(shè)定的最低值以上。

②切不可為了降低刀盤扭矩，加快推進(jìn)速度，降低土壓力。

③一味提高土壓力，對(duì)地表沉降并無(wú)益處，反而會(huì)造成刀盤扭矩大，加大對(duì)土體的擾動(dòng)，加大地表沉降。

④土壓力控制范圍還應(yīng)與地表沉降控制情況進(jìn)行反分析，根據(jù)地表沉降情況及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

II級(jí)

AII

~1.2

III級(jí)

AIII

~1.2

粉砂/細(xì)砂/中砂/粗砂等砂層

自穩(wěn)性較好

I級(jí)

BI

~

II級(jí)

BII

~

III級(jí)

BIII

~

自穩(wěn)性較差

I級(jí)

BI

~1.2

II級(jí)

BII

~1.2

III級(jí)

BIII

~1.2

砂卵石層

自穩(wěn)性較好

I級(jí)

CI

~

II級(jí)

CII

~

III級(jí)

CIII

~

自穩(wěn)性較差

I級(jí)

BI

~1.2

II級(jí)

BII

~1.2

III級(jí)

BIII

~1.2

混合地層

D、E組段

根據(jù)隧道穿越地層情況和上覆地層情況，參考A、B、C控制范圍進(jìn)行設(shè)定。

2.2  大直徑土壓平衡盾構(gòu)及擴(kuò)挖車站綜合技術(shù)

北京地鐵率先在大陸范圍內(nèi)采用大直徑土壓平衡盾構(gòu)施工地鐵區(qū)間隧道（單洞雙線），然后擴(kuò)挖形成車站的新技術(shù)。北京地鐵14號(hào)線15標(biāo)段東風(fēng)北橋站~將臺(tái)路站~高家園站~京順路站盾構(gòu)區(qū)間，采用直徑10.22 m土壓平衡盾構(gòu)施工，如圖6所示，盾構(gòu)從東風(fēng)北橋站始發(fā)，一次性掘進(jìn)3 133.8 m到達(dá)京順路站，然后采用暗挖法擴(kuò)挖形成將臺(tái)路站和高家園站，如圖7所示。目前盾構(gòu)施工已經(jīng)完畢，暗挖法擴(kuò)挖車站正在進(jìn)行中。

大直徑土壓平衡盾構(gòu)技術(shù)的關(guān)鍵在于盾構(gòu)設(shè)備的配置（特別是相關(guān)扭矩、推力等參數(shù)的設(shè)置與地層的適應(yīng)性匹配問(wèn)題）、盾構(gòu)施工關(guān)鍵參數(shù)的預(yù)測(cè)和設(shè)定、盾構(gòu)施工過(guò)程關(guān)鍵施工參數(shù)的控制及其對(duì)地面沉降和地層變形的影響等，都與普通6.0 m左右的地鐵盾構(gòu)有著較大的不同。如何在設(shè)備制造前、制造過(guò)程中和施工階段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)，是大直徑盾構(gòu)應(yīng)用于地鐵區(qū)間隧道（單洞雙線）建設(shè)的重中之重；同時(shí)在大直徑隧道中擴(kuò)挖形成地鐵車站，對(duì)大直徑盾構(gòu)隧道而言，需要有一個(gè)完整的技術(shù)方案，來(lái)確保盾構(gòu)隧道本身的結(jié)構(gòu)安全和擴(kuò)挖車站施工過(guò)程的安全，這也是該項(xiàng)技術(shù)成敗之關(guān)鍵。

大直徑土壓平衡盾構(gòu)及擴(kuò)挖車站綜合技術(shù)的成功應(yīng)用，將會(huì)極大提高北京地鐵建設(shè)的工程技術(shù)水平，同時(shí)該技術(shù)對(duì)提高盾構(gòu)利用率，降低地鐵建設(shè)過(guò)程中地面拆遷和管線改移的工期和費(fèi)用，減少地鐵施工占用道路和場(chǎng)地及其施工對(duì)周圍環(huán)境的影響，降低工程風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約工程成本，有著重大的意義。

圖6 北京地鐵14號(hào)線15標(biāo)大直徑土壓平衡盾構(gòu)

Fig.6 The large-diameter EPB used in Section 15, Metro Line 14, Beijing Metro

圖7  北京地鐵14號(hào)線15標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間平面圖

Fig.7 The Plan of Section 15, Line 14, Beijing Metro

2.3  氣墊式泥水平衡盾構(gòu)技術(shù)

北京地下直徑線工程盾構(gòu)從天寧寺始發(fā)經(jīng)宣武門、前門到達(dá)崇文門，盾構(gòu)施工地段屬于北京老城區(qū)，施工環(huán)境復(fù)雜，穿越的地層包括卵石層、沙層、粉土層和粉質(zhì)粘土層，涵蓋了北京地區(qū)的三種典型地層。地下直徑線工程取得了北京地區(qū)泥水盾構(gòu)選型、刀具配置、變形控制、帶壓換刀等多方面的技術(shù)創(chuàng)新，如刀盤的開(kāi)口率不宜小于35%、膠結(jié)地層的刀具配置應(yīng)適當(dāng)增加滾刀的數(shù)量和設(shè)置合理的不同刀具的高度差、穿越老舊城區(qū)不同年代房屋的影響范圍以及帶壓開(kāi)艙動(dòng)火換刀技術(shù)等，為北京地區(qū)深埋地下工程泥水平衡盾構(gòu)施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)[8-9]。

2.4  重疊隧道技術(shù)

北京地鐵8號(hào)線和6號(hào)線（一期）在通過(guò)中心老城區(qū)時(shí)，受地面條件的制約和同站臺(tái)換乘的需要，采用重疊隧道的布置方式，即兩條隧道在豎直方向上上下布置。重疊隧道采用盾構(gòu)法施工，通過(guò)該工程的科學(xué)實(shí)施和成功實(shí)踐，形成了一套針對(duì)北京地層特點(diǎn)的重疊隧道施工關(guān)鍵技術(shù)，包括不同接近度條件下的隧道穩(wěn)定技術(shù)、隧道接近度劃分技術(shù)、合理的上下重疊盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)技術(shù)等，可以指導(dǎo)今后類似工程的施工，同時(shí)也為重疊隧道的設(shè)計(jì)提供了可供參考的事實(shí)依據(jù)。

2.5  安全風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)

最近6年來(lái)，北京地區(qū)盾構(gòu)隧道建設(shè)過(guò)程中安全穿越了大量的地鐵既有線、正在運(yùn)營(yíng)的國(guó)家鐵路、重要的市政橋梁、河湖、城市主干路、房屋等重大風(fēng)險(xiǎn)工程，沒(méi)有出現(xiàn)重大安全風(fēng)險(xiǎn)事件，確保了風(fēng)險(xiǎn)工程的安全。盾構(gòu)穿越工程中積累了豐富的盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)，可以指導(dǎo)今后類似盾構(gòu)工程的設(shè)計(jì)和施工。

北京市于2007年開(kāi)始在北京地鐵建設(shè)過(guò)程中廣泛應(yīng)用北京市軌道交通建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)管理體系，體系運(yùn)行6年來(lái)取得了良好的效果，有效規(guī)避了盾構(gòu)隧道工程的風(fēng)險(xiǎn)，確保盾構(gòu)施工沒(méi)有出現(xiàn)大的安全風(fēng)險(xiǎn)事件，未造成較大不良社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失[10-13]。

2.6  實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)

北京地鐵所有盾構(gòu)（北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司建設(shè)的線路）自2007年以來(lái)全部實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)施工過(guò)程的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，盾構(gòu)施工實(shí)時(shí)信息管理系統(tǒng)如圖8所示。建設(shè)管理人員和技術(shù)人員等相關(guān)參建各方能夠通過(guò)盾構(gòu)施工實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)全線每臺(tái)盾構(gòu)的施工情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)盾構(gòu)施工全過(guò)程進(jìn)行可追溯的相關(guān)分析，對(duì)施工進(jìn)度和過(guò)程質(zhì)量進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)施工的信息化，提高了盾構(gòu)施工的管理水平。

繼北京地鐵后，北京南水北調(diào)東干渠工程也引入了盾構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程中19臺(tái)盾構(gòu)同期施工的信息化管理[14-15]。

（a）登錄界面

（b）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸

（c）進(jìn)度及風(fēng)險(xiǎn)工程監(jiān)控

圖8 盾構(gòu)施工實(shí)時(shí)信息管理系統(tǒng)

Fig.8 Real time information management system for shield construction

3  盾構(gòu)施工技術(shù)展望

3.1  深埋條件下盾構(gòu)技術(shù)

北京地區(qū)中心城區(qū)淺層地下空間已經(jīng)基本開(kāi)發(fā)完畢，下一步將開(kāi)發(fā)埋深在30~60 m的深層地下空間，例如擬建的北京地鐵R1線和3號(hào)線、12號(hào)線、17線等，隧道埋深將達(dá)到60 m。深埋條件下，工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件將更加惡劣，這給盾構(gòu)隧道工程的設(shè)計(jì)、盾構(gòu)選型與制造和盾構(gòu)隧道施工帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)[5]。

深埋條件下盾構(gòu)施工技術(shù)作為未來(lái)發(fā)展方向，首先需回答北京地區(qū)通常埋深20 m左右的盾構(gòu)施工技術(shù)、設(shè)計(jì)方法和計(jì)算理論等，在埋深達(dá)50 m左右的條件下是否仍然適用等基本問(wèn)題，因此，必須在地下盾構(gòu)管片厚度、管片接頭和管片環(huán)間接頭方式、不同地層條件下盾構(gòu)形式（包括選型和控制指標(biāo)系統(tǒng)）、盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)及其出土方式、大盾構(gòu)暗挖施工與暗挖車站綜合施工技術(shù)和地面建筑物沉降控制技術(shù)等方面展開(kāi)深入研究探索，更好的滿足城市地下空間快速發(fā)展建設(shè)的基本需要，同時(shí)也為我國(guó)其他大城市未來(lái)在深部地下空間建設(shè)地鐵開(kāi)發(fā)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

3.2  大直徑盾構(gòu)技術(shù)

北京已經(jīng)在多次論證南北向的長(zhǎng)距離地下公路方案，可以預(yù)見(jiàn)隨著地下公路的規(guī)劃建設(shè)，大直徑盾構(gòu)將會(huì)得到大量應(yīng)用，至于選擇大直徑土壓平衡盾構(gòu)還是泥水平衡盾構(gòu)，將取決于地層條件和地下水的狀況。在總結(jié)北京地鐵14號(hào)線大直徑土壓平衡盾構(gòu)（直徑10.22 m）和北京地下直徑線泥水平衡盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，提早進(jìn)行大直徑盾構(gòu)技術(shù)的相關(guān)研究是非常必要的[16-18]。

3.3  狹小場(chǎng)地條件下的技術(shù)

盾構(gòu)施工需要一定的場(chǎng)地要求，中心城區(qū)占地非常困難，如何在狹小場(chǎng)地條件下，引入新技術(shù)和新工藝，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行重新規(guī)劃，從而滿足盾構(gòu)施工要求。這項(xiàng)新技術(shù)的研究將擴(kuò)展盾構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用范圍，同時(shí)會(huì)帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。比如改變土壓平衡盾構(gòu)的出土方式、暗挖車站條件下的盾構(gòu)區(qū)間施工技術(shù)、符合環(huán)境保護(hù)條件且與盾構(gòu)出土方式相適應(yīng)的地面渣土運(yùn)輸方式的改革等，都將極大提高盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用范圍。

3.4  敞開(kāi)式盾構(gòu)技術(shù)

北京地區(qū)西部和西南部的無(wú)水卵石層穩(wěn)定性較好，具有一定的自穩(wěn)時(shí)間，比較適合采用敞開(kāi)式盾構(gòu)施工地鐵隧道。目前已經(jīng)計(jì)劃在北京地鐵6號(hào)線二期15標(biāo)段郝家府站~東部新城站開(kāi)始進(jìn)行敞開(kāi)式盾構(gòu)試驗(yàn)段的研究和工程實(shí)踐工作，采用三一重工制造的敞開(kāi)式盾構(gòu)掘進(jìn)約200 m長(zhǎng)的試驗(yàn)段。項(xiàng)目集盾構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、施工等多項(xiàng)技術(shù)為一體，研究成果可以推動(dòng)敞開(kāi)式盾構(gòu)在北京地區(qū)的應(yīng)用，是普通暗挖法隧道施工的有效替代方法，能夠有效節(jié)約工程成本和降低暗挖法帶來(lái)的工程風(fēng)險(xiǎn)，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4  建議

近些年來(lái)，北京地區(qū)盾構(gòu)技術(shù)得到較大的發(fā)展，通過(guò)各參建單位和人員的共同努力取得了矚目的成績(jī)。但是相關(guān)技術(shù)研究大多只停留在工程完工后進(jìn)行技術(shù)總結(jié)，很少提前進(jìn)行相關(guān)研究工作，盾構(gòu)施工技術(shù)的科研和教育培訓(xùn)等工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程實(shí)踐的發(fā)展現(xiàn)狀。今后盾構(gòu)技術(shù)必將在北京地區(qū)得到更加廣泛的應(yīng)用，技術(shù)研究和相關(guān)人員教育與培訓(xùn)工作也應(yīng)做到提前規(guī)劃，以便更好的指導(dǎo)盾構(gòu)隧道建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 樂(lè)貴平，江玉生. 北京地區(qū)盾構(gòu)施工技術(shù)[J]. 都市快軌交通，2006, 19(02) : 45-49.

[2] 樂(lè)貴平. 盾構(gòu)技術(shù)在北京的應(yīng)用和發(fā)展[J]. 市政技術(shù)，2002, 20(04) : 5-11.

[3] 樂(lè)貴平. 再談北京地鐵施工用盾構(gòu)機(jī)選型及施工組織[J]. 市政技術(shù)，2005, 23(05) : 137-140.

[4] 王志剛. 北京地區(qū)盾構(gòu)施工技術(shù)淺談[J]. 建筑機(jī)械，2005, (增2) : 31-33.

[5] 賈朝福. 盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展及展望[J]. 建筑機(jī)械，2012, (1-2) : 44-47.

[6] 潘秀明, 雷崇紅. 北京地鐵砂卵石礫巖地層綜合工程技術(shù)[M]. 人民交通出版社, 2012.

[7]蘇斌, 蘇藝, 江玉生. 北京典型地層盾構(gòu)適應(yīng)性對(duì)比與施工關(guān)鍵技術(shù)[M]. 人民交通出版社, 2013.

[8] 陳慶懷, 黃學(xué)軍. 北京直徑線盾構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)[J] . 隧道建設(shè)，2008, 28(06) : 697-703.

[9] 楊志勇, 江玉生, 馮吉利等. 獅子洋隧道圍巖磨蝕性研究[J]. 解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）. 2012. 13(3):311-315

[10] 楊志勇, 江玉生, 江華等. 北京地鐵盾構(gòu)隧道安全風(fēng)險(xiǎn)組段劃分方法研究[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì). 2012.03:65-68.

[11] 楊志勇, 江玉生, 譚雪等. 盾構(gòu)分體始發(fā)施工平房群沉降控制技術(shù)研究[J]. 市政技術(shù). 2012. 30(3):109-111.

[12] 江玉生、王春河、江華等. 盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)-端頭加固理論研究與工程實(shí)踐[M]. 人民交通出版社, 2007.

[13] 江玉生、楊志勇、江華等, 論土壓平衡盾構(gòu)始發(fā)和到達(dá)端頭加固的合理范圍[J] . 隧道建設(shè)，2009, 29(03) : 263-266.

[14] 楊志勇, 江玉生. 盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用[J] . 市政技術(shù)，2005, 30(06) : 17-19.

[15] 江玉生, 楊志勇, 蔡永立. 盾構(gòu)/TBM隧道施工實(shí)時(shí)管理信息系統(tǒng)[M]. 人民交通出版社, 2007.

[16] 樂(lè)貴平, 汪挺. 盾構(gòu)施工技術(shù)在北京應(yīng)用之我見(jiàn)[J]. 市政技術(shù). 1998. 16(02):43-48.

[17] 樂(lè)貴平. 淺談北京地區(qū)地鐵隧道施工用盾構(gòu)機(jī)選型[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù). 2003. 40(03):14-30.

[18] 楊秀仁. 北京地鐵盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)[J]. 都市快軌交通，2004, 17(06) : 32-37.

作者簡(jiǎn)介：

江玉生，1964年10月出生，山東臨朐人。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）教授，博士生導(dǎo)師，地下工程系副主任。自1988年起至今一直從事煤礦軟巖巷道和隧道與地下工程理論與技術(shù)方面的設(shè)計(jì)、咨詢與施工方面的教學(xué)、科研和工程應(yīng)用工作。

1988年~1996年，主要從事煤礦軟巖巷道支護(hù)理論與技術(shù)的工程實(shí)踐，遍及江蘇、安徽、山東、遼寧、內(nèi)蒙古、河南等省的煤礦軟巖礦區(qū)；1996年~1999年，參加小浪底水里樞紐的建設(shè)工作，主要從事國(guó)際II標(biāo)和III標(biāo)的隧道與地下洞室穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與施工技術(shù)，期間1997~1998年，在德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)和法蘭克福從事盾構(gòu)與TBM隧道工程理論與技術(shù)的研究和工程實(shí)踐；2000年~2003年底，在新加坡DTSS T-06項(xiàng)目上任總工程師，從事盾構(gòu)和TBM方面的技術(shù)與管理工作，解決了DTSS T-06項(xiàng)目TBM隧道施工中遇到的土巖混合斷面土壓平衡盾構(gòu)施工技術(shù)難題；2004年~至今，主要從事與盾構(gòu)和TBM工程理論與技術(shù)相關(guān)的工程研究、咨詢服務(wù)等工作，特別是盾構(gòu)與TBM施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管理工作。

曾任南水北調(diào)中線局穿黃工程盾構(gòu)專家組組長(zhǎng)和鐵道部盾構(gòu)與TBM專家組成員，國(guó)家TBM重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北方重工）學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，北京市軌道交通建設(shè)指揮部專家組專家，北京市軌道交通管理有限公司盾構(gòu)專家組秘書長(zhǎng)、盾構(gòu)咨詢組組長(zhǎng)。

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目 - 煤礦長(zhǎng)距離斜井TBM（盾構(gòu)）施工基礎(chǔ)理論與工程應(yīng)用的首席專家（項(xiàng)目負(fù)責(zé)人），在京中央高校重大成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目 - 北京地鐵隧道盾構(gòu)施工與地面變形聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，發(fā)表相關(guān)專業(yè)論文40多篇，其中被SCI和EI等檢索的文章20多篇，出版專著4部，實(shí)用新型和發(fā)明專利3項(xiàng)，軟件著作權(quán)5項(xiàng)，獲得省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)。