从1989年我国上海地下铁道一号线工程正式采用盾构法修建区间隧道以来，广州地铁2号线、南京地铁2号线、深圳地铁1号线、北京地铁5号线、天津地铁1号线先后从德国、日本引进盾构机，掘进地铁隧道50km。2003年，上海轨道交通杨浦线（M8线）首次采用双圆盾构隧道新技术，盾构法隧道已经成为我国城市地铁隧道的主要施工方法。
本文结合我公司在上海轨道交通杨浦线（M8线）一期工程曲阜路站～人民广场站区间盾构推进施工实际情况，对盾构法隧道施工工序及质量控制作一个回顾和综述。
1.盾构推进的前期准备工作
1.1 盾构基座
盾构基座为钢结构预制成榀，盾构基座位置按洞口实际中心位置和设计轴线准确放样，基座安装时按照测量放样的基线，吊入井下就位焊接。
1.2 负环管片拼装
工作井内尺寸为23.4m×11.36m，盾构后座由十环负环管片拼装而成，考虑到盾构车架的转接及长轨道的吊运需要，其中设开口环8环、闭口环2环。第1环负环管片的环面必须符合轴线高程和平面放样的位置，校正到垂直于设计轴线的位置，第1环负环管片的拼装质量是控制管片拼装质量的第一步。
1.3 洞门的密封装置安装
由于工作井洞圈直径与盾构外径存有一定的间隙，为了防止盾构出洞时及施工期间土体从该间隙中流失，在洞圈周围安装由橡胶帘布带、圈板等组成的密封装置，并设置注浆孔，作为盾构出洞洞口出现有渗漏现象的堵漏的辅助措施。
1.4 盾构出洞地基加固处理
为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近建筑物、行车轨道基础和施工场地，盾构出洞口土体采用深层搅拌桩或旋喷桩等方法进行地基加固。待加固强度达到设计要求后，盾构才能进行出洞施工，否则应采取补加固措施。
2.盾构出洞
2.1在各项推进施工准备工作完成和各种施工材料具备的条件下，盾构方可进行出洞施工；
2.2盾构向洞口靠拢，为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和洞口密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力，通过螺旋机反转的方式向盾构土仓内填充流塑性粘土，建立初步的土舱压力；
3. 盾构出洞段施工
3.1盾构穿越加固区
盾构出洞后，须耐心磨削洞口加固区，使加固区土体得到充分切削，为控制好刀盘油压和转速，在推进时按工况条件在盾构正面加入水或泥，以减小刀盘扭矩和改良正面的土体，推进速度不宜过快。盾构穿越加固区平衡压力设定值应略低于理论值，盾构坡度须控制在－2‰左右。
当盾构出加固区时，为防止由于正面土质变化而造成盾构姿态突然变化，必需及时调整平衡压力，此时推进施工地面变形监测频率须加密，根据地面变形量等信息反馈对平衡压力设定值、推进速度等施工参数作及时调整，以控制盾构切口处地面变形量在＋3～5mm为宜。
盾尾钢刷必需充满盾尾油脂。当盾尾脱出工作井壁后，调整洞圈止水装置中的弧型板，并与出洞特殊环管片焊接成一体，以防止土体从间隙中流失而造成地面的塌落。
3.2 后盾支撑
在第一环闭口负环管片脱出盾尾后，立即进行后盾“π”支撑的安装，盾构推进上部千斤顶顶力通过“π”支撑和4根Ф580钢管作轴向力传递，将力传递给2根三榀56号工字钢，其中1根三榀56号工字钢，需通过斜撑把力传递至车站底板。这样，盾构出洞推进时千斤顶的区域及油压可有较大的选择范围，便于盾构出洞施工时轴线的控制。后盾支撑设置完成后，在盾构推进时，应注意观察后座的变形，防止位移量过大而造成破坏。在后靠设置变形观测点，开始时每推进一箱土测量一次，待后靠变形较稳定时每环测量一次，直至后靠稳定后方可停止观测。
3.3 车架转换前的推进
盾构出洞后，车架转接的推进距离约35米。此段施工时应注意对控制的盾构临时管线进行保护，确保盾构正常运行。争取在较短时间内掌握盾构机械设备的性能，熟悉盾构操作要领，控制好盾构施工轴线和地面变形量。此阶段段施工重点要求做好以下的几项工作：
A、用最短的时间掌握盾构机的操作方法，掌握机械性能，盾构设备的不足之处提出要求整改。
B、了解和认识隧道穿越的土层的性能，掌握这种土层下的土压平衡式盾构的控制方法。
C、通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，掌握盾构推进参数及同步注浆量。
3.4 出洞口处理
在出洞推进35米后盾构车架进行转接的过程中，出洞口须压注水硬性浆液，其目的在于压密固结洞口土体，杜绝洞口漏泥漏水，同时也为井接头施工时拆除负环提供安全保证。
3.4.1 盾构推进和地层变形的控制
本工程采用土压平衡式盾构掘进机，其利用压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构正前方开挖面支护的目的。平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的重要环节，这里面包含着推力、推进速度和出土量的三者相互关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用，所以在盾构施工中要根据不同土质和覆土厚度、地面建筑物，配合监测信息的分析，及时调整平衡压力值，同时要求推进坡度保持相对的平稳，控制每次纠偏的量，减少对土体的扰动，并为管片拼装创造良好的条件。同时根据推进速度、出土量和地层变形的监测数据，及时调整注浆速度和注浆量，从而将轴线和地层变形控制在允许的范围内。
在盾构施工至旁通道部位时，加强对轴线的控制，使轴线控制在允许偏差范围内，以保证旁通道的施工质量。
3.4.2盾构推进主要参数设定
A、平衡压力值的设定
平衡压力设定值以推进第10环为例，按水土合算原则计算所得土压力为：
正面土压力：P=k0gh
P: 土压力（包括地下水）
g：土体的平均重度，取17.5KN/M3
h：隧道埋深,取7.2米
k0：静止土压力经验系数，取0.7
代入公式得：P＝0.0882MPa＝0.882kg/cm2
本次施工中，盾构在推进第10环时，平衡压力值拟取0.89kg/cm2，同时根据实际情况作及时调整。
盾构在掘进工程中均可参照以上方法来取得平衡压力的设定值。具体施工根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行调整。
B、推进出土量控制
每环理论出土量＝p/4×D2×L＝p/4×6.342×1＝31.57m3/环。盾构推进出土量控制在98％～100％之间。即30.94m3/环～31.57m3/环。
C、推进速度
正常推进时通过调整盾构推进总油压，使盾构刀盘驱动油压、转速及螺旋机驱动油压、速度控制在盾构设备允许的范围内，同时，推进速度应根据刀盘转速，使盾构正面的土体得到充分切削和搅拌，减少盾构推进过程中的土体挤压，故推进速度宜控制在2～4cm/min之间。
D、盾构轴线及地面沉降量控制：
盾构推进施工轴线偏离设计轴线不得大于±50mm；地面沉降量控制在＋10mm～－30mm范围内。
4. 盾构推进时的同步注浆和衬砌壁后补压浆
盾构推进中的同步注浆和管片壁后补压浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期沉降的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。盾构推进施工中的注浆，选择具有和易性好、泌水性小，且具有一定强度的浆液进行及时、均匀、足量压注，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填。
每推进一环的建筑空隙为：p（6.342－6.22）/4＝1.38M
每环的压浆量一般为建筑空隙的200％～250％，即每推进一环同步注浆量为2.76 M3～3.45 M3。泵送出口处的压力应控制在0.3MPa左右。压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据而定。在管片脱出盾尾30环后，对管片的建筑空隙进行壁后二次注浆，整个区间每隔5环注浆一次，压浆量的控制根据地面变形监测数据确定。
压浆属一道重要工序，须指派专人负责，对压入位置、压入量、压力值均作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保压浆工序的施工质量。为防止浆液在注浆系统内的硬化，必须定时对工作面注浆系统、隧道内运输车以及地面上的拌浆系统进行清洗，清洗时间基本控制在每班一次。由于盾构工作面的注浆管路清洗等原因将形成一定的废浆，对工作环境造成污染，所以必须利用平板车、土箱外运。
盾尾油脂的压注
本区间隧道掘进需要穿过大量建筑物，所以盾构机的盾尾密封功能就显得特别重要。为了能安全并顺利地完成区间隧道的掘进任务，必须切实地做好盾尾油脂的压注工作。
5. 管片防水涂料的制作
5.1 对运输至现场的管片根据管片质保书，进行外观质量验收，确认没有缺角掉边及养护期限等问题，并分类堆放。
5.2 对管片的各防水处理面进行清洁。
5.3 弹性密封垫采用遇水膨胀橡胶与氯丁橡胶复合垫，形式为角部棱角分明的框形橡胶圈，封顶块与邻接块两侧的防水密封垫在拼装前涂表面润滑剂（粘度为300cp的水性涂抹剂），以减少封顶块插入时弹性密封垫间的摩阻力。
5.4 密封垫表面遇水膨胀橡胶遇到水和潮汽会膨胀，故逢雨天或梅雨季节，应覆盖塑料薄膜或在表面涂缓膨胀剂。为适应施工条件，拱底块管片的密封垫露于沟槽外的表面必须涂刷缓膨胀剂。
6. 管片拼装
隧道衬砌由6块预制钢筋混凝土管片拼装而成，其中拱底块最重为3.75T，整环总重16.1T。成环形式为小封顶纵向全插入式。管片在拼装过程中必须控制以下几点：
6.1在拼装过程中要清除盾尾拼装部位的垃圾和积水，同时必须注意管片定位的正确，尤其是拱底块管片的定位会影响整环管片拼装质量及其与盾构的相对位置，尽量做到居中拼装。
6.2千斤顶应按拼装管片的顺序相应缩回。
6.3每块管片拼装好后及时靠拢千斤顶，防止盾构后退。
6.4环面平整度：必须自负环做起，且逐环检查，相邻块管片的踏步应小于4mm，封顶块环面不能凸出相邻管片的环面，以免邻接块接缝处管片碎裂。
6.5 环面超前量控制：盾构推进施工轴线控制，一方面靠控制盾构姿态，另一方面取决于控制成环管片环面的超前量，控制管片环面的质量是控制隧道施工轴线和保证施工质量的关键手段。盾构推进施工，每班必须检查环面超前量，一有差值，即用软性楔子给予纠正，从而保证隧道环面与隧道设计轴线的垂直度。
6.6相邻环高差控制：相邻环高差量的大小直接影响到建成隧道轴线的质量及隧道有效断面，因此必须严格控制环高差。相邻环管片高差£4mm。
6.7纵、环向螺栓连接：成环管片均有纵、环向螺栓连接，其连接的紧密度将直接影响到隧道的整体性能和质量。因此每环拼装结束后应及时拧紧纵、环向螺栓；在下一环推进时，应在千斤顶顶力的作用下，复紧纵向螺栓，当成环管片脱出盾尾后，在外部土压力的作用下，复紧环向螺栓；当成环管片推出车架后，必须再次复紧纵、环向螺栓。
6.8隧道椭圆度的控制：每环拼装结束后，应测量隧道的椭圆度，不合格的及时纠正，直到椭圆度小于10mm后方能进行下一环的推进。
6.9管片纠偏量控制：施工中隧道轴线、环面平整度或倾斜度需予以纠正时，采用专门楔料（丁晴橡胶软木片），每环纠偏量最大不超过5mm。
6.10防迷流值测试：按防迷流设计要求，管片钢筋笼制作时已按设计要求焊接连通，每块管片都成等电位体；盾构推进施工时通过环、纵向通过螺栓与垫圈将每块管片，每环管片连成一体，成为法拉第笼，以达到防迷流要求。本区间隧道施工每200m测分段隧道的防迷流值，隧道贯通后测整个区间的防迷流值。
7. 特殊段盾构推进施工
7.1盾构穿越苏州河及西藏路桥
根据资料，老桥桥桩为350×350毫米，长12.5米的木桩，桩底标高-17.32米，隧道将在桩群中穿过，这将对盾构施工带来不少困难，因此根据区间隧道轴线图，对隧道穿越范围内的木桩进行拔桩处理。且根据盾构掘进工艺的要求，拔桩后的桩孔必须地基加固和复原。采用特制的水泥、粘土、粉煤灰、细砂等材料搅拌而成的混合材料进行填充，夯实。桩基处理完毕后，对该区域的基础进行覆盖施工，选用5米门幅的高密度土工布材料，南北两侧各敷设10米×10米的范围，两块土工布之间，用一块2米×10米的土工布搭接，覆盖层用盾构顶进过程中出土的粘土进行抛填。
盾构近距离穿越防汛墙桩基，在盾构推出防汛墙的前后，覆土厚度有一个突变，因此，应该先确定防汛墙的里程，在盾构切口过防汛墙后及时调整设定土压力，减少对土体的扰动，保护好防汛墙，减少江底的变形。另外，盾构进入苏州河后，覆土厚度每环都有变化，所处的水深也有变化，再加上水位的影响，在设定土压力时应充分考虑这些因素。盾构穿越桩群时，盾构穿越部分木桩虽然已拔除，但是土体不是很稳定，可能引起其它未拔除木桩的整体变形、位移，使得桩群周边的土体产生较大的扰动。在施工中，考虑到其特殊性，应保持施工连续性。
7.2盾构穿越地铁二号线
曲阜路站～人民广场站区间距人民广场站北端头井约50米的范围内盾构将从运营中的地铁二号线的上部斜向穿越，两条隧道的最小竖向净距为1.32m。
正式穿越地铁二号线前，根据模拟推进摸索情况，制定了主要施工技术参数：正面土压力0.23MPa～0.25MPa；推进速度10～20mm/min；同步注浆量为2.8 m3/环～3.4 m3/环。严格按照“分步慢速推进，均匀小步转弯，保持稳定压力，适时适量注浆，少量低压地基加固”的施工技术要点组织施工。
