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(shí)在盾構前端切口環(huán)的掩護下開(kāi)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(jìn)到挖去土體空間內，在盾構推進(jìn)距離達到一環(huán)襯砌寬度后，縮回盾構千斤頂活塞桿，然后進(jìn)行襯砌拼裝，再將開(kāi)挖面挖至新的進(jìn)程。如此循環(huán)交替，逐步延伸而建成隧道。

　　歷史和發(fā)展

　　用盾構法修建隧道已有 150余年的歷史。最早進(jìn)行研究的是法國工程師M.I.布律內爾，他由觀(guān)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(fā)，在1818年開(kāi)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(gè)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(guò)程中遇到很大的困難，兩次被河水淹沒(méi)，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(gè)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(xiàn)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(lái)填補盾尾和襯砌之間的空隙，創(chuàng )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(jìn)了盾構法施工的發(fā)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(kāi)始發(fā)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(gè)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(jìn)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(kāi)挖掘進(jìn)。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(yōu)越性

　　盾構法施工得到廣泛使用，因其具有明顯的優(yōu)越性：

　�、僭诙軜嫷难谧o下進(jìn)行開(kāi)挖和襯砌作業(yè)，有足夠的施工安全性；

　�、诘叵率┕げ挥绊懙孛娼煌�，在河底下施工不影響河道通航；

　�、凼┕げ僮鞑皇軞夂驐l件的影響；

　�、墚a(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲等環(huán)境危害較��；

　�、輰Φ孛娼ㄖ�物及地下管線(xiàn)的影響較小。

　　盾構法施工準備工作

　　采用盾構法施工時(shí)，首先要在隧道的始端和終端開(kāi)挖基坑或建造豎井，用作盾構及其設備的拼裝井（室）和拆卸井（室），特別長(cháng)的隧道，還應設置中間檢修工作井（室）。拼裝和拆卸用的工作井，其建筑尺寸應根據盾構裝拆的施工要求來(lái)確定。拼裝井的井壁上設有盾構出洞口，井內設有盾構基座和盾構推進(jìn)的后座。井的寬度一般應比盾構直徑大1.6～2.0米，以滿(mǎn)足鉚、焊等操作的要求。當采用整體吊裝的小盾構時(shí)，則井寬可酌量減小。井的長(cháng)度，除了滿(mǎn)足盾構內安裝設備的要求外，還要考慮盾構推進(jìn)出洞時(shí)，拆除洞門(mén)封板和在盾構后面設置后座，以及垂直運輸所需的空間。中、小型盾構的拼裝井長(cháng)度，還要照顧設備車(chē)架轉換的方便。盾構在拼裝井內拼裝就緒，經(jīng)運轉調試后，就可拆除出洞口封板，盾構推出工作井后即開(kāi)始隧道掘進(jìn)施工。盾構拆卸井設有盾構進(jìn)口，井的大小要便于盾構的起吊和拆卸。

　　盾構法施工工序

　　主要有土層開(kāi)挖、盾構推進(jìn)操縱與糾偏、襯砌拼裝、襯砌背后壓注等。這些工序均應及時(shí)而迅速地進(jìn)行，決不能長(cháng)時(shí)間停頓，以免增加地層的擾動(dòng)和對地面、地下構筑物的影響。

　　土層開(kāi)挖

　　在盾構開(kāi)挖土層的過(guò)程中，為了安全并減少對地層的擾動(dòng)，一般先將盾構前面的切口貫入土體，然后在切口內進(jìn)行土層開(kāi)挖，開(kāi)挖方式有：

　�、俪ㄩ_(kāi)式開(kāi)挖。適用于地質(zhì)條件較好、掘進(jìn)時(shí)能保持開(kāi)挖面穩定的地層。由頂部開(kāi)始逐層向下開(kāi)挖，可按每環(huán)襯砌的寬度分數次完成。

　�、跈C械切削式開(kāi)挖。用裝有全斷面切削大刀盤(pán)的機械化盾構開(kāi)挖土層。大刀盤(pán)可分為刀架間無(wú)封板的和有封板的兩種，分別在土質(zhì)較好的和較差的條件下使用。在含水不穩定的地層中，可采用泥水加壓盾構和土壓平衡式盾構進(jìn)行開(kāi)挖。

　�、蹟D壓式開(kāi)挖。使用擠壓式盾構的開(kāi)挖方式，又有全擠壓和局部擠壓之分。前者由于掘進(jìn)時(shí)不出土或部分出土，對地層有較大的擾動(dòng)，使地表隆起變形，因此隧道位置應盡量避開(kāi)地下管線(xiàn)和地面建筑物。此種盾構不適用于城市道路和街坊下的施工，僅能用于江河、湖底或郊外空曠地區。用局部擠壓方式施工時(shí)，要根據地表變形情況，嚴格控制出土量，務(wù)使地層的擾動(dòng)和地表的變形減少到最低限度。

　�、芫W(wǎng)格式開(kāi)挖。使用網(wǎng)格式盾構開(kāi)挖時(shí)，要掌握網(wǎng)格的開(kāi)孔面積。格子過(guò)大會(huì )喪失支撐作用，過(guò)小會(huì )產(chǎn)生對地層的擠壓擾動(dòng)等不利影響。在飽和含水的軟塑土層中，這種掘進(jìn)方式具有出土效率高、勞動(dòng)強度低、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。

　　推進(jìn)操縱與糾偏

　　推進(jìn)過(guò)程中，主要采取編組調整千斤頂的推力、調整開(kāi)挖面壓力以及控制盾構推進(jìn)的縱坡等方法，來(lái)操縱盾構位置和頂進(jìn)方向。一般按照測量結果提供的偏離設計軸線(xiàn)的高程和平面位置值，確定下一次推進(jìn)時(shí)須有若干千斤頂開(kāi)動(dòng)及推力的大小，用以糾正方向。此外，調整的方法也隨盾構開(kāi)挖方式有所不同：如敞開(kāi)式盾構，可用超挖或欠挖來(lái)調整；機械切削開(kāi)挖，可用超挖刀進(jìn)行局部超挖來(lái)糾正；擠壓式開(kāi)挖，可用改變進(jìn)土孔位置和開(kāi)孔率來(lái)調整。

　　襯砌拼裝

　　常用液壓傳動(dòng)的拼裝機進(jìn)行襯砌（管片或砌塊）拼裝。拼裝方法根據結構受力要求，可分為通縫拼裝和錯縫拼裝。通縫拼裝是使管片的縱縫環(huán)環(huán)對齊，拼裝較為方便，容易定位，襯砌圓環(huán)的施工應力較小，但其缺點(diǎn)是環(huán)面不平整的誤差容易積累。錯縫拼裝是使相鄰襯砌圓環(huán)的縱縫錯開(kāi)管片長(cháng)度的1/2～1/3.錯縫拼裝的襯砌整體性好，但當環(huán)面不平整時(shí)，容易引起較大的施工應力。襯砌拼裝方法按拼裝順序，又可分為先環(huán)后縱和先縱后環(huán)兩種。先環(huán)后縱法是先將管片（或砌塊）拼成圓環(huán)，然后用盾構千斤頂將襯砌圓環(huán)縱向頂緊。先縱后環(huán)法是將管片逐塊先與上一環(huán)管片拼接好，最后封頂成環(huán)。這種拼裝順序，可輪流縮回和伸出千斤頂活塞桿以防止盾構后退，減少開(kāi)挖面土體的走動(dòng)。而先環(huán)后縱的拼裝順序，在拼裝時(shí)須使千斤頂活塞桿全部縮回，極易產(chǎn)生盾構后退，故不宜采用。

　　襯砌背后壓注

　　為了防止地表沉降，必須將盾尾和襯砌之間的空隙及時(shí)壓注充填。壓注后還可改善襯砌受力狀態(tài)，并增進(jìn)襯砌的防水效果。壓注的方法有二次壓注和一次壓注。二次壓注是在盾構推進(jìn)一環(huán)后，立即用風(fēng)動(dòng)壓注機通過(guò)襯砌上的預留孔，向襯砌背后的空隙內壓入豆粒砂，以防止地層坍塌；在繼續推進(jìn)數環(huán)后，再用壓漿泵將水泥類(lèi)漿體壓入砂間空隙，使之凝固。因壓注豆粒砂不易密實(shí)，壓漿也難充滿(mǎn)砂間空隙，不能防止地表沉降，已趨于淘汰。一次壓注是隨著(zhù)盾構推進(jìn)，當盾尾和襯砌之間出現空隙時(shí)，立即通過(guò)預留孔壓注水泥類(lèi)砂漿，并保持一定的壓力，使之充滿(mǎn)空隙。壓漿時(shí)要對稱(chēng)進(jìn)行，并盡量避免單點(diǎn)超壓注漿，以減少對襯砌的不均勻施工荷載；一旦壓漿出現故障，應立即暫停盾構的推進(jìn)。

　　盾構法施工時(shí)，還須配合進(jìn)行垂直運輸和水平運輸，以及配備通風(fēng)、供電、給水和排水等輔助設施，以保證工程質(zhì)量和施工進(jìn)度，同時(shí)還須準備安全設施與相應的設備。