城市轨道交通盾构法隧道施工技术分析

前言

城市轨道交通是城市运行效率提升的关键基础设施，隧道工程是其关键部分，城市中心区复杂地质及密集建筑环境使施工难度上升，传统隧道施工易造成地表沉降并干扰地面交通，难以适应现代城市建设要求。在此情况下，深入剖析盾构法隧道施工技术，对突破施工瓶颈，保证轨道交通项目安全高效推进有着重要意义。

一、盾构法隧道施工技术概述

盾构法隧道施工技术是用盾构机在地下挖隧道的一种施工方法。重点是依靠盾构机的壳体支撑周围地层，并能一边挖土一边把土弄出，一边装管片一边做好衬砌养护等工作，自动化程度较高，施工速度较快，对地面交通和周围建筑物的影响也较小，适合在软土、沙子、混合型等不同类型的地质条件下使用，特别适合在城市中心地带修建隧道[1]。在城市轨道交通项目中，盾构机按照地质情况可以选土压平衡盾构、泥水平衡盾构这些种类，如在软土层常选用土压平衡盾构，靠控制土舱的压力维持地层压力，防止地表下沉，在富水沙层要用泥水平衡盾构，利用泥浆支撑开挖面，保证施工安全，为城市轨道交通隧道建设提供了稳定可靠的技术支持。

二、城市轨道交通盾构法隧道施工技术分析

（一）采用浅埋暗挖

浅埋暗挖技术在城市轨道交通盾构法隧道施工中应用，主要针对盾构机始发或接收时的短距离隧道段，或者穿越既有建筑物下方的隧道段，能够有效减少对地面环境的影响。浅埋暗挖技术以“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭”为原则，在埋深一般小于 10 米的浅埋地层中，先采用管棚、小导管注浆等超前支护措施加固地层，再采用台阶法或 CRD 法（交叉中隔壁法）分步开挖，避免一次开挖面积过大造成地层坍塌。例如，某城市地铁 2 号线穿越老城区路段，隧道埋深只有 6 米，上方有大量密集的砖混结构民居，采用浅埋暗挖技术时，先打设直径 108 毫米的管棚作为超前支护，再用小导管注入水泥-水玻璃双液浆加固砂层，每次开挖进尺控制在0.5 米，及时架设钢格栅并喷射 C25 混凝土形成初期支护，最后拼装管片完成二次衬砌。在整个施工过程中，地表沉降控制在 3mm 以内，对周边民居无结构影响，保障了浅埋隧道施工安全及周边环境稳定。

（二）进行地层冷冻处理

地层冷冻处理技术用于城市轨道交通盾构法隧道穿越富水地层（饱和砂土、粉土）或存在地下水体的施工情况，经人工制冷使地层中水冻结成冰，形成一定强度及隔水能力的冻结帷幕，为盾构施工营造无水稳定作业环境。施工前先在隧道周围钻孔设置冷冻管，通入 -25^∘C～-30^∘C 氯化钙盐水循环制冷，待地层冻结形成厚度不低于 1.5 米的冻结帷幕后，才启动盾构机开始开挖，如某城市地铁 5 号线盾构隧道要穿越地下暗河，暗河水位高且流速快，若直接开挖，易发生管涌坍塌事故。采用地层冷冻处理技术，隧道轴线两侧各布置 3 排冷冻管，管间距 0.8m ，冷冻 72h 后，检测到冻结帷幕强度达到 2.5MPa ，隔水性能合格，保证了隧道结构安全。

（三）控制盾构机轴线

控制盾构机轴线是保证城市轨道交通盾构法隧道施工精度的重要环节，它直接关系隧道能否顺利贯通以及后续轨道铺设。施工过程中要根据地质勘察数据、隧道设计轴线参数，利用盾构机姿态监测系统（激光导向系统）实时采集盾构机位置、高程、滚动角等数据，与设计轴线比较偏差，通过调节推进油缸压力、铰接油缸行程、刀盘转速等纠正偏差[2]。比如，某城市地铁 1 号线盾构隧道设计为 R=1500m 的曲线段，施工过程中通过SLS-T 激光导向系统每 5min 采集一次盾构机姿态数据，发现盾构机向曲线外侧偏移 20mm 时，立即对左侧推进油缸压力由 18MPa 调低到 15MPa，右侧推进油缸压力由 18MPa 调高到 21MPa ，同时将铰接油缸左行行程缩短5mm ，右行行程延长 5mm ，使盾构机向曲线内侧转向。经过动态调整，盾构机轴线偏差一直保持在 :±15mm 以内，隧道贯通时，实际轴线与设计轴线的偏差只有 8mm ，符合轨道铺设的精度要求，避免了因轴线偏差而返工整

改，提高了施工效率。

（四）应用克泥效养护隧道衬砌

采用克泥效养护隧道衬砌技术，可以很好解决城市轨道交通盾构法隧道管片拼装后的缝隙填充与防水问题，提高衬砌结构的稳定性和耐久性。克泥效材料是具有填充、止水、固结功能的一种新型注浆材料，它由水泥、膨润土、外加剂等组成，具有流动性好、凝结时间可调、固结后强度高等特点。施工时，在管片拼装完成后，利用管片预留的注浆孔，向管片与地层之间形成的环形间隙（建筑间隙）中注入克泥效材料，材料迅速填充缝隙并与管片、地层粘结固结，形成密封的防水保护层[3]。例如，某城市地铁3 号线盾构隧道穿越软土地层，管片拼装后建筑间隙平均宽度为 120mm ，采用克泥效养护技术时，按每环管片注入 8m³ 材料的标准施工，注浆压力控制在 0.3-0.5MPa ，避免压力过大导致管片位移。材料固结后检测显示，环形间隙填充密实度达 98% 以上，隧道渗漏量仅 0.05L/（ m⋅d ），远低于规范要求的 0.2L/(m⋅d) ），同时管片周边地层得到加固，有效抑制了后期地层沉降，延长了隧道衬砌的使用寿命。

三、盾构法隧道施工技术的质量控制与安全管理

（一）施工过程中的质量控制措施

施工过程中的质量控制需覆盖盾构法隧道施工全流程，从原材料管控到工序质量验收形成闭环管理。原材料方面，严格检验管片、水泥、钢筋、克泥效材料等关键材料的质量，管片需进行外观检查（无裂缝、缺角）与强度试验（抗压强度≥C50），不合格材料严禁入场；盾构机刀具需定期检测磨损情况，刀盘刀具磨损量超过 10mm 时及时更换，确保开挖效率与隧道开挖直径精度。工序质量控制方面，管片拼装时需调整好环面平整度与相邻管片错台，错台量控制在 5mm 以内，螺栓拧紧扭矩按设计要求（如 600N・m）执行，避免螺栓松动导致管片渗漏；注浆施工时严格控制注浆压力与注浆量，采用注浆量与压力双控原则，确保环形间隙填充密实。同时，建立质量检测机制，采用地质雷达检测隧道衬砌背后空洞情况，超声波检测管片混凝土密实度，对于检测出的局部空洞、混凝土疏松等问题及时补注浆、加固，保证每一道工序质量过关，确保隧道结构安全。

（二）盾构法隧道施工的安全管理

盾构法隧道施工安全管理要重视风险防控，风险识别阶段，参照地质勘探报告，周边环境调查，找出地层崩塌、涌水涌沙这些风险点，针对风险大的区域，如穿过富水砂层，制订专门的防控方案。现场管控环节，持续监测盾构机土舱压力、出土量等数据，土舱压力变化超出正负 0.1 兆帕时要调整推进参数，地表下沉数值超越警戒值，如 3 毫米时暂停施工，查找原因并加以巩固；隧道内部安排通风、照明、逃生通道，通风量按照每人每分钟三立方米的标准，逃生通道用直径 600 毫米的钢管衔接，保证紧急状况下人们迅速撤离。

结语

总之，盾构法隧道施工技术为城市轨道交通隧道建设提供了系统化解决方法。从浅埋暗挖减少环境干扰，地层冷冻应对富水地层，到精确掌控盾构轴线保证施工准确度，克泥效技术提升衬砌品质，再到全流程质量把控与安全管理筑起防线，形成了涵盖施工各环节的技术体系，既契合多种地质状况和复杂城市环境，又兼顾效率与安全，有力推动了城市轨道交通建设高质量发展，为城市化进程提供了有力支撑。

参考文献

[1]孙志海,杜成.城市轨道交通盾构法隧道施工技术分析[J].中国新技术新产品,2025,(08):83-85.

[2]陈仰彬.城市轨道交通盾构法隧道施工技术分析[J].产业创新研究,2025,(03):138-140.

[3]吴佩霞.城市轨道交通盾构法隧道施工技术研究[J].运输经理世界,2024,(03):13-15.