对盾构法和矿山法设计施工的认识和研究

对盾构法和矿山法设计施工的认识和研究

孙晨薛勇林储开倜李浩林岚俊

徐州工程学院211000

摘要：隧道是地铁施工中的主要工程，在地铁工程建设中起到重要的作用。由于城市地下环境复杂，其施工手段和施工方法选择多样。在现实施工现场中一般实用盾构法和矿山法，本文将对这两种方法进行分析与研究。

关键词：城市地铁隧道；盾构法；矿山法

正文：

前言：随着国内社会经济的发展，国外地铁隧道先进技术的引进，国内的地铁隧道以及城市地下空间工程建设得到了飞速发展。近年来，在城市地铁隧道、地下管廊的建设过程中，施工工艺、技术设备、建造材料得到了不断地创新与应用。当然地铁隧道挖掘技术的多样性并不是不受约束的，面对城市地下岩层情况多变、地表高层建筑物、自然环境等诸多问题，地铁隧道挖掘的技术选择应该具体问题具体分析，选择合适的挖掘方法。

一．盾构法

盾构法是现代城市暗挖地铁修道的一种较为先进的施工手段，其所用到的大型机器——盾构机。在掘进过程中，盾构机凭借其坚硬的外壳、高质量的管片对四周的的围岩起到很好的支护作用，确保隧道结构稳定，不发生坍塌，同时将前方掘进所产生的岩土通过出土机械运出隧道外，依靠千斤顶在盾构机的后部进行加压顶进，并进行机械拼装及壁后注浆操作。

（一）盾构法的优点

盾构法是国际上认可的一种技术领先的地铁隧道施工手段，其具有以下优点：

（1）盾构法施工进度快，对周围环境不造成噪声污染、震动公害，对地面交通、沿线建筑物以及地下管廊的负面影响较小。

（2）通过调整开挖与排土的速度、跟踪注浆和补充注浆等手段，轻松控制地面的沉降程度。

（3）盾构机的机械化和自动化的程度较高，且其所需的施工经费不受施工环境的影响，一定程度上减少了工程成本。

（二）盾构法的缺点

近年，盾构法在国内地铁隧道的施工建设中得到了广泛的应用，但盾构法施工也有其局限性：

（1）当地铁隧道所处围岩上软下硬、基岩起伏变化大、岩体风化腐蚀、有易坍落的巨大石块时，即使应用土压平衡敞—闭胸盾构，但其施工耗费时间，且极对盾构机造成损坏。

（2）盾构法只适用于简单的直线形路线，对于Z型、摆动线等复杂断面段施工束手无策。

（3）对于建筑物桩基侵入地铁隧道地段，需要对桩基进行更改、拔除或者切断旧桩等工作，盾构工作方可进行，此过程工作量大，耗费大量人力物力。

二．矿山法

矿山法是一种类似开挖地下坑道的方法，该施工方法一般采用马蹄形断面，其间过程包括由初期支护、防水夹层和二次衬砌组成的复合式衬砌。运用矿山法所挖掘的地铁隧道具有强有力的初期支护，不需要围岩的支护，是较为传统的隧道施工手段。其基本的施工方法有：漏斗棚架法、全断面开挖发、上下道坑先拱后墙法、品字形导坑先拱后墙法、侧壁导坑法等。

（一）矿山法的优点

（1）矿山法拥有天然的高强度的初期支护，不须要围岩的支护，二模衬砌为整个隧道提供了二次保护，进一步保证了隧道的稳定性。

（2）在施工环境条件允许的情况下，在地面和隧道内共同加以辅佐操作，矿山法可以应用于任一地层和断面的施工。

（二）矿山法的缺点

（1）矿山法的缺点是不易控制地表沉降，相比于盾构法，防水效果明显欠缺，在施工通过软土层、砂层、断层破碎带时危险系数较大。

（2）矿山法的施工进度相当缓慢，所需劳动力也不小，不利于施工成本的节约。

三．盾构法与矿山法结合施工的研究

在复杂的地层环境中，开挖地铁隧道往往会碰到极硬岩、巨石群或者基岩起伏变化大等未知的复杂地层，以及建筑物基桩、城市地下管廊等地下障碍物，倘若直接通过盾构机盾构通过，需要对盾构机的刀片进行不断地改造与更换，浪费大量人力物力，施工难度及危险系数较大。倘若直接采用矿山法施工，施工的速度会大大减小，严重影响施工进度，同时很大程度上影响地面上人们的生活。

因此，在国内城市轨道隧道建设中，将盾构法与矿山法相结合，在隧道开挖前期采用矿山法，后期采用盾构法推进。

四．总结

经过以上论述，不难看出盾构法与矿山法相结合的施工手段具有以下优点：

（1）避免了盾构机在上软下硬、复杂断面施工段中施工对机器、刀片的磨损和破坏，复合型盾构机和TBM隧道掘进机费用高昂，短距离隧道施工经济效益低。

（2）盾构法与矿山法相结合避免了许多之前单一施工法所碰到的问题，提高了施工效率，缩短了工期，极大程度的减少了施工成本。

针对城市地下复杂的地层条件和特殊环境，选择盾构法与矿山法相结合的施工手段，能够做到真正意义上的扬长避短，使得工程施工最优化。

参考文献

1]高诗明.下伏岩溶地层地铁盾构隧道结构受力特性研究[D].中国地质大学.2017

[2]徐剑波.武当群片岩隧道围岩蠕变特性及其对衬砌裂损影响研究[D].中国地质大学.2018

[3]余莉.苏州软土地层小净距隧道盾构施工交互影响机理研究[D].中国地质大学.2015

[4]孙洋.大断裂带片岩区公路隧道二衬开裂机理及安全评价[D].中国地质大学.2015