采用盾構為施工機具，在地層中修建隧道和大型管道的一種暗挖式施工方法。施工時在盾構前端切口環的掩護下開挖土體，在盾尾的掩護下拼裝襯砌（管片或砌塊）。在挖去盾構前面土體后，用盾構千斤頂頂住拼裝好襯砌，將盾構推進到挖去土體空間內，在盾構推進距離達到一環襯砌寬度后，縮回盾構千斤頂活塞桿，然后進行襯砌拼裝，再將開挖面挖至新的進程。如此循環交替，逐步延伸而建成隧道。

歷史和發展

用盾構法修建隧道已有150余年的歷史。最早進行研究的是法國工程師M.I.布律內爾，他由觀察船蛆在船的木頭中鉆洞，并從體內排出一種粘液加固洞穴的現象得到啟發，在1818年開始研究盾構法施工，并于1825年在英國倫敦泰晤士河下，用一個矩形盾構建造世界上第一條水底隧道（寬11.4米、高6.8米）。在修建過程中遇到很大的困難，兩次被河水淹沒，直至1835年，使用了改良后的盾構，才于1843年完工。其后P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底，用一個直徑2.2米的圓形盾構建造隧道。1847年在英國倫敦地下鐵道城南線施工中，英國人J.H.格雷特黑德第一次在粘土層和含水砂層中采用氣壓盾構法施工，并第一次在襯砌背后壓漿來填補盾尾和襯砌之間的空隙，創造了比較完整的氣壓盾構法施工工藝，為現代化盾構法施工奠定了基礎，促進了盾構法施工的發展。20世紀30～40年代，僅美國紐約就采用氣壓盾構法成功地建造了19條水底的道路隧道、地下鐵道隧道、煤氣管道和給水排水管道等。從1897～1980年，在世界范圍內用盾構法修建的水底道路隧道已有21條。德、日、法、蘇等國把盾構法廣泛使用于地下鐵道和各種大型地下管道的施工。1969年起，在英、日和西歐各國開始發展一種微型盾構施工法，盾構直徑最小的只有1米左右，適用于城市給水排水管道、煤氣管道、電力和通信電纜等管道的施工。

中國于第一個五年計劃期間，首先在遼寧阜新煤礦，用直徑2.6米的手掘式盾構進行了疏水巷道的施工。中國自行設計、制造的盾構，直徑最大為11.26米，最小為3.0米。正在修建的第二條黃浦江水底道路隧道，水下段和部分岸邊深埋段也采用盾構法施工，盾構的千斤頂總推力為108兆牛，采用水力機械開挖掘進。在上海地區用盾構法修建的隧道，除水底道路隧道外，還有地鐵區間隧道、通向河海的排水隧洞和取水管道、街坊的地下通道等。

盾構法的優越性

盾構法施工得到廣泛使用，因其具有明顯的優越性：

摘要：通過**地鐵三號線瀝大盾構區間工程施工實踐，對局部管片發生整環扭轉現象的原因進行分析，并提出預防措施及其治理方法，供同行參考。

關鍵詞：盾構隧道；管片扭轉；原因分析；預防措施

一、工程概況

在地鐵盾構推進過程中，受到盾構刀盤扭矩的影響，拼裝成環的管片拼裝位置與設計值相比旋轉了一定角度，給盾構管片的選型和拼裝造成了一定影響，且可能導致后續車架和電機車軌道鋪設不平整，影響設備的運行。

**地鐵三號線大石北盾構區間工程，隧道單線長3051.5m，雙線長6103m，最大縱坡28‰，最小轉彎半徑800m，隧道內徑5.4m，外徑6.0m。本工程施工采用三菱泥水盾構機，主機機體長8.17m，盾構外徑6.26m，最大推力3.6×104kN，最大扭矩6327kN?m，刀盤轉速0～4rpm。管片采用環寬1.5m的標準環、左轉彎楔形環、右轉彎楔形環等3種(5+1模式)，轉彎環的楔形量為38mm。

在該區段盾構掘進施工時，兩條線均產生了不同程度的扭轉，局部扭轉角度達18°，具體如圖1所示。由于管片扭轉過大，致使管片選型的點位均發生變化，給管片的選型和拼裝帶來了一定的難度，影響了管片的拼裝質量，也使后續臺車架和電機機車軌道鋪設不平整，影響了設備的運行。

【內容摘要】盾構法隧道施工在上海地鐵建設中應用最為廣泛。在實施盾構法隧道施工監理工作中監理人員應熟悉和掌握施工質量監控重點及相應對策，從而為業主提供優質的監理服務

【關鍵詞】盾構法隧道監理監控重點對策

㈠引言

近年來，為適應城市發展需要和滿足城市居民日益增長的出行需求，上海市地鐵建設不斷加快了建設步伐。根據上海地區軟土地質的特點，地鐵區間隧道建設一般都采用盾構法施工，盾構法施工是以盾構機為隧道掘進設備，以盾構機的盾殼作支護，用前端刀盤切削土體，由千斤頂頂推盾構機前進，以開挖面上拼裝預制好的管片作襯砌，從而形成隧道的施工方法。盾構機的類型有多種，目前在上海地鐵區間隧道建設中以土壓平衡式盾構應用最為廣泛。土壓平衡盾構工藝原理是利用安裝在盾構最前面的全斷面切削刀盤，將正面土體切削下來的土進入刀盤后面的密封艙內，井使艙內具有適當壓力與開挖面水土壓力平衡，以減少盾構推進對地層土體的擾動，從而控制地表沉降或隆起，在出土時由安裝在密封艙下部的螺旋運輸機向排土口連續的將土渣排出。由于地鐵盾構法隧道施工技術難度大、施工風險高、質量要求高、不可預測因素多。因此，監理人員應熟悉和掌握盾構法隧道施工監理監控重點及相應對策，在監理工作中才能真正做到有效地對施工質量進行監控，從而為業主提供優質的監理服務。本人有幸參加了地鐵二號線西延伸工程的施工監理工作，在區間隧道掘進施工監理過程中，通過不斷摸索與總結，也積累了一些菲薄的工作經驗，以下就以土壓平衡式盾構為例，對隧道掘進施工中監理應監控的重點及采取的對策，談幾點體會，以為拋磚引玉。

㈡正文

1.盾構始發（出洞）階段

1盾構挖進引起地層變形的主要因素分析

盾構穿越運營地鐵隧道施工的過程中，經常會出現地層變形的現象，而引起地層變形的因素有很多。例如，地層初始應力的改變、施工引起的地層損失、襯砌結構的變形、擾動土體蠕變、擾動土體固結等。其中地層損失對地層變形的影響較大，引起地層損失的施工因素，主要由盾構穿越運營地鐵隧道施工過程中產生的正常地層損失、不正常地層損失組成，以及在施工中可能存在的災害性地層損失等，而要避免這類問題的發生，必須要從盾構穿越運營地鐵隧道施工技術入手，這樣才能有效的避免或降低地層損失帶來的危害。其中要注意的是施工區域土質從上至下的組成成分，例如，雜土層、粉質粘土層、淤泥質粉質粘土層、粘土層等，每一層土質都會對施工質量產生直接的影響。

2盾構穿越運營地鐵隧道施工技術探討

地鐵隧道在施工的過程中，盾構穿越運營地鐵隧道施工是重要環節之一，同時也是保證地鐵隧道使用安全的重要因素。

2.1嚴格控制盾構推進速度，避免大角度糾偏

從施工實踐中發現，盾構的推進速度對運營地鐵隧道變形有著直接的影響，因此，要結合實際的施工情況，嚴格控制盾構的推進速度。盾構穿越運營地鐵隧道施工的過程中，盾構的推進速度主要考慮到千斤頂推力、土倉正面土的壓力以及施工區域的土體性質等幾方面因素，對盾構推進速度的控制主要從這幾方面進行。一般情況下，盾構的推進速度應控制在5mm/min至10mm/min之間，同時要保證在穿越區間隧道過程的線形為平曲線線形，這樣才能避免或降低對地層產生擾動的現象。另外，在盾構穿越的過程中，要采用鉸接裝置，并對穿越區間進行分段處理，每段應控制在20cm至30cm之間，同時要不斷地對盾構的穿越過程實施糾偏，這樣可以避免大角度糾偏對施工質量的影響，當然，糾偏數據要結合實際的施工情況進行分析，并對施工參數進行相應的調整，從而避免或降低對周圍土壤的擾動以及對地層造成的損失等，確保運營地鐵隧道施工的質量。

1、概述

1.1工程概況

崗廈站為深圳市地鐵一期工程一號線上的一座車站，它位于福華路與彩田路交匯處地下，車站在福華路下方，橫穿彩田路，呈東西向布置。車站有效站臺長度中心里程為CK7+194.951.

車站周圍建筑物和人口密集，福華路與彩田路交通十分繁忙。在福華路與彩田路交匯處的四角為高層建筑，車站西部南北兩側為結構較差的八層民房。站區范圍地下管線眾多，計有雨水、污水、給水、煤氣、電力電纜等30多條，其中彩田路東西兩側雨、污水管埋深4m多，特別是彩田路東側11萬伏電纜埋設于車站上方。在車站西南側14m處有較大斷面的電纜隧道。

車站主體結構為地下兩層三跨框架結構，長220.1m，寬21.9m，高12.8m，埋深16m多。車站及周圍環境詳見圖1車站總平面圖。

1.2車站結構設計要求

摘要:以德國VMT公司的單圓盾構機為例，介紹盾構機和激光導向系統的組成，探討激光導向系統的工作原理。重點揭示激光導向系統的測繪學原理。總結提高激光導向系統測量精度應采取的措施。

關鍵詞:隧道施工；盾構機；地鐵；控制測量；導向系統；姿態解算；修正曲線

Abstract：Basedonthesampleofsingle-circleTBMmadeinGermanyVMTCo.,thecomponentsofTBMandtheLaserNavigationSystemaredescribed,andtheprinciplesoftheAutomaticLaserNavigationSystem,especiallyintermsofSurveyingScience,arediscussed.Finally,themeasurestoimprovethesurveyingprecisionoftheNavigationSystemaresummarized.

Keywords:tunnelconstruction;TBM;Metro;controlsurvey;navigationsystem;positioning;correctioncurve

0引言：

20世紀70年代以來，盾構掘進機施工技術有了新的飛躍。伴隨著激光、計算機以及自動控制等技術的發展成熟，激光導向系統在盾構機中逐漸得到成功運用、發展和完善。激光導向系統，使得盾構法施工極大地提高了準確性、可靠性和自動化程度，從而被廣泛應用于鐵路、公路、市政、油氣等專業領域。

摘要：成都地鐵一期工程沿線建筑物密集、交通繁忙、地下管線縱橫，其區間隧道基本通過飽水的砂卵石、且含有少量大粒徑漂石的地層中，其施工方法的選擇對于加快工程進度、提高工程質量、降低造價至關重要、作者在對國內外盾構施工進行調研基礎上，推薦采用加泥式土壓早衡盾構機進行區間隧道施工。

關鍵詞：地鐵區間隧道盾構機

成都市地鐵一期工程為規劃地鐵一號線的紅花堰至世紀廣場段，正線全長15．15km，其中地下線長11．92km，高架及過渡段長3．23km。計有車站13座，車輛段及綜合基地1處，控制中心1座，主變電所1座。

1環境條件

成都市地鐵一期工程位于成都市中心南北主軸線和主要客運交通走廊內，沿線建筑物密集，商貿繁榮，交通十分緊張。線路途經火車北站、騾馬市、市體育中心、天府廣場、省體育館、火車南站、行政廣場、世紀廣場等交通樞紐和主要客流集散點以及待開發的城南市級副中心和高新技術產業開發區。

2地質情況

摘要：盾構施工是當前隧道工程建設的重要方式，其能在盾構機等鋼組件的作用下，沿著隧洞軸線邊向前推進完成土壤切削掘進，具有施工自動化程度高、施工便捷的特征，同時其整體的經濟、安全效益較為突出。本文在闡述盾構機組成及工作原理的基礎上，分析隧道施工中盾構設備的日常維護要點和長期管理措施，期望能提升盾構機使用的規范程度，增強盾構設備適用性，進而推動隧道盾構施工工作的有序開展。

關鍵詞：隧道工程；盾構設備；維護管理

隧道不只是公路交通工程建設的重要內容，其能有效縮短兩地間的公路里程，確保公路交通運行的順暢性、便捷性，更是軌道交通工程的基礎工程。盾構施工是當前較為隧道工程項目施工中常用的常方式，其憑借著先進的盾構機設備進行巖土切削掘進施工，滿足了隧道高效、安全開挖需要。在隧道項目建設中，盾構機的性能直接關系著隧道施工的效率、質量和安全效益，故而有必要深層次分析盾構機的作業原理，做好盾構機的養護管理，為盾構機的安全運行奠定良好基礎。

1盾構機設備的構成及工作原理

1.1結構組成

作為隧道盾構施工的主要設備，盾構機的結構組成較為復雜，其不僅包含盾體、刀盤驅動、雙室氣閘結構，而且設計管片拼裝機排土機構、后配套裝置單元，此外電氣系統以及輔助設備等都是盾構機的重要組成部分。盾構機的盾體包含前盾、中盾和尾盾三個部分，其中，前盾往往和承壓隔板焊接在一起，兩者不僅對刀盤驅動起到支撐作用，而且能實現泥土倉和工作空間的有效隔離。在法蘭螺栓作用下，中盾與前盾相互連接，盾構機中盾中設置著油缸，當油缸運作時，能推動盾構機向前運動。盾構機尾盾是通過鉸與中盾相連的，其在盾構機轉向中發揮著重要作用。刀盤是盾構機作業的重要單元，其設置在盾構機的最前方，通過刀具的作用，能快速地完成土體切削，完成隧道掘進。隧道轉向掘進時，需通過外側的超挖刀進行作業。刀盤驅動固定在前盾承壓隔板的法蘭上，這些刀盤驅動一般是由9組馬達和主齒輪箱組成。雙室氣閘安裝在盾構機前盾的上方，這樣通過調節氣閘前室和主室之間的壓力，滿足整體的作業需要（見圖1）。

【摘要】：本文介紹了基于LeicaTCA機器人系列所開發的盾構機三維姿態跟蹤自動監測系統的開發思路、具備的功能特點。隧道工程應用以及對結果數據所做分析表明，系統性能——速度、精度、動態適應性和運行穩定性等方面已達到實用要求。

【關鍵詞】：隧道工程，盾構姿態，自動測量，系統開發

1引言

盾構機姿態實時正確測定，是隧道順利推進和確保工程質量的前提，其重要性不言而喻。在盾構機自動化程度越來越高的今天，甚至日掘進量超過二十米，可想而知，測量工作的壓力是相當大的。這不僅要求精度高，不出錯；還必須速度快，對工作面交叉影響盡可能小。因此，為了能夠在隧道施工過程中及時準確給出方向偏差，并予以指導糾偏，國內外均有研制的精密自動導向系統用于隧道工程中，對工程起到了很好的保證作用。

1.1國內使用簡況

國內隧道施工中測量盾構機姿態所采用的自動監測系統有：德國VMT公司的SLS—T方向引導系統；英國的ZED系統；日本TOKIMEC的TMG—32B（陀螺儀）方向檢測裝置等等。所采用的設備都是由國外進口來的。據了解，目前有些地鐵工程中（如廣州、南京）在用SLS—T系統，應用效果尚好。

[摘要]詳細介紹了基于大數據分析技術的盾構風險防控方法，針對大數據分析方案設計、架構及原理、功能設計等進行了系統闡述，并結合具體項目開展了應用研究，表明了利用大數據分析技術可以輔助施工單位建立立體綜合的盾構施工風險防控體系，有效降低盾構施工生產過程中的風險發生概率，具有顯著的社會效益和經濟效益。

[關鍵詞]盾構;大數據分析;風險防控

隨著我國基礎建設的深入發展，盾構法施工面臨的特殊地質情況越來越多，隧道開挖向大直徑、長距離、大埋深的方向發展，地下工程地質環境的特殊性、復雜多變性、不可預測性以及施工過程中災害事故的突發性使得對環境影響的控制難度加大，特別是國家一批超大、超深埋、水下高風險隧道及小間距、大坡度等特殊地質條件的隧道掘進工程陸續規劃和開工建設，這對盾構連續、高效、智能、文明、安全施工提出了巨大挑戰。傳統盾構施工風險管理模式和方法，已經遠遠不能滿足目前施工建設的需要。但是，由于隧道建設的特殊性和復雜性，物聯網技術不夠成熟，人機交互能力弱，數據的采集與上傳困難，尤其是高頻次、大數據的自動化采集與分析滿足不了要求[1]。當前，信息化發展已經達到新階段，人工智能、大數據、互聯網+等技術的快速發展為盾構TBM風險防控提供了可靠載體，利用大數據技術開展盾構TBM施工風險防控已經成為一種可靠高效的手段。

1盾構主要施工風險及案例

由于盾構/TBM本身結構復雜、設備工作環境惡劣以及人為失誤等因素，導致盾構/TBM施工過程中經常出現異常情況，輕則影響工程進度，重則造成重大事故。盾構主要施工風險可歸納為地質風險、設備風險和人為風險，據相關數據統計，其所占比例分別約為40％、30％和30％[2]。典型案例如下。案例一：天津地鐵2號線建國道～天津站區間，右線盾構因螺旋輸送機被水泥土固結塊卡死無法運轉，在開啟觀察孔進行處理時，發生突沙涌水事件。由于該地段的地質異常復雜，突泥及涌水量較大，導致地面塌陷，且左線掘進快于右線35環，左線線路高于右線，致使左右線隧道均發生局部管片變形破損開裂，最終被封堵回填并重新改線施工，2臺盾構被埋于地下，造成極其惡劣的社會影響。后經事故調查發現，裝備掘進參數控制不當是造成此次事故的主要原因。類似原因還造成2007年11月南京地鐵2號線施工事故。案例二：2017年2月12日，廈門地鐵2號線過海段海東區間右線泥水盾構因突然遭遇未事先堪明的微風化安山巖基巖凸起，造成盾構刀盤刀具嚴重磨損停機達6個多月。因處海底，壓力高，遂決定采用帶壓進倉的輔助工法進行換刀作業，但在減壓艙減壓過程中操作不當發生起火，導致3人燒傷，后經搶救無效死亡，造成重大損失及惡劣社會影響。案例三：成都地鐵1號線南延線華陽站～廣都北站右線區間盾構施工過程中，項目部對1～56環管片姿態進行復測，發現17～56環均出現不同程度的超限，其中56環垂直偏差達到+2010mm、水平偏差+52mm，但盾構測量導向系統56環處顯示的盾構垂直偏差為盾首-29mm、盾尾-25mm，水平偏差盾首+41mm、盾尾+35mm，成型隧道實測偏差與盾構測量導向系統顯示偏差嚴重不符。經過調查，確認是操作人員誤操作，導致盾構VMT系統中輸入了錯誤的盾構推進計劃線數據文件，致使盾構按照錯誤的計劃線推進，導致盾構隧道軸線偏差。加之項目部未按照測量規定的頻次（每20環人工復測一次）進行人工復核，致使偏差不斷擴大而未能及時被發現，造成直接經濟損失273萬余元[3]。

2大數據分析平臺設計