1引言

如今，在有些地方为了不破坏临水构筑物或地表植被，会选择建设水利地下设施以满足当地的水利需求。然而水利地下设施的建设如果采用常规技术和工艺，很难克服地下恶劣、复杂的施工环境所带来的影响。因此集地下掘进、排土和衬砌为一体的盾构法施工技术，凭借其独特的施工工艺在水利地下设施建设中发挥着不可替代的优势^[1]。基于此，本文将根据盾构法施工的特点，分析其关键技术，以便指导水利地下设施的建设。

2盾构法施工概述

2.1盾构法施工的原理

盾构法施工就是以盾构机作为地下掘进设备，同时以盾构机的盾壳作为临时支护，承受地下水压并将地下水挡在外面，然后利用最前端的刀盘对岩土进行切削，它的前进与后退主要是靠千斤顶进行驱动，在开挖面上利用拼接好的管片作为衬砌。具体施工过程为：首先液压马达驱动前端的刀盘旋转，与此同时开启推进油缸，使盾构机产生向前的推进力，从而对岩土进行切削，随着被切削下来的岩土充满泥土仓，启动螺旋输送机将其运送到皮带输送机上，然后皮带输送机将其运送至渣土车上，通过竖井运送至地面。每完成一定的掘进距离，就要拼装管片对周围进行支撑，以便成型。

2.2盾构法施工的优点

盾构作为一种新型的施工技术，广泛应用于隧道和地下工程项目，由于其高效、安全的掘进特点，其应用前景和范围将非常广阔。就目前而言，其施工优点主要体现在以下方面：

（1）推进、排土、衬砌等工艺全部实现自动化，大大降低了劳动强度，改善了地下施工环境。

（2）不破坏地表建筑和植被，不会扰乱周围的环境，且能够有效保持地下水位。

（3）开挖的效率和安全性高。

（4）在修建较大的地下设施时，具有较高的经济性，同时施工质量也有保证。

（5）施工过程不受季节、天气等因素的影响，因此施工的连续性高。

2.3盾构法施工的缺点

尽管盾构法施工具有很多优点，但同时它也有一些缺点，主要体现在以下方面：

（1）由于其购置和运行费用较高，因此对于施工区段短或规模较小的地下工程经济性较差。

（2）在端面尺寸变化的适应性较差。

（3）施工工艺和技术较复杂，需要花费大量的时间做准备工作，且需要专业的技术人员进行组装和操控。

3水利地下设施盾构法施工的关键技术

3.1下放和始顶

下放和始顶是盾构法施工的第一个关键技术，它需要借助起重设备将盾构机放置到起点井，当盾构机体积较大时，也可以将零部件运送到工作坑中，在现场进行装配^[2]。当盾构下放到工作坑上的导轨之后，接下来就需要借助千斤顶将盾构机从起点井向前顶进，直至盾构机完全没入土层中，这一过程也称为始顶。虽然盾构机砌好的砌块环可以作为支撑结构，但一般需要砌块环的长度达到30至50米才能有效发挥作用，因此为了防止此阶段出现坍塌事故，可以预先对局部的土层进行加固。例如在起点井后背与衬砌环内各设置一个内外径与砌块环内外径相同的圆形木环，同时在两个木环之间还要砌半圆形的砌块环，并在木环水平直径以上部分用圆木进行支撑，从而起到临时支撑的作用。

3.2切削与掘进

切削与掘进是盾构法施工最为核心的技术，直接关系到施工质量和效率，具体开挖方式的选择需要结合待开挖的土质条件、地下水的分布等实际情况来选择。如果在掘进过程中，盾构的刀盘无法直接切入工作面，可以先开挖后掘进，并且合理地控制掘进的步长^[3]。

为了确保安全，在掘进过程中必须保持前方土层的稳定性，如果前方是软土层，则需要根据实际情况采取支护措施。同时为了防止路线偏离，在掘进过程中必须要根据设计规划的路线前进，每掘进一环的深度就需要进行测量，及时对偏差进行修正。掘进的速度一般需要根据盾构的埋深、地面建筑设施的分布、周围土质条件等进行综合考虑，一般情况下每分钟掘进约5厘米。如果在掘进一定深度之后，需要停止掘进且停止的时间较长时，务必要对盾构的正面和盾尾进行密封，同时还要采取措施防止盾构后退。

3.3管片安装与注浆

盾构在掘进之后，必须及时安装管片，一方面是作为支撑结构（在施工结束之后，作为永久性承载结构），另一方面可以承受千斤顶的顶力，保证盾构能够向前或向后推进。

砌块一般是钢筋混凝土制作而成，形状通常有矩形、梯形以及中缺形等，它们各自有优缺点，在实际选用的时候应该根据实际情况综合考虑。砌块的拼装需要借助拼装器，并且用粘结剂或螺栓进行连接^[4]。

在施工过程中为了填充管片与土壁之间的缝隙，需要在每隔3至5环的砌块上开灌注孔，灌注孔直径应不小于36毫米，然后自下而上、左右对称地往灌注孔注入水泥砂浆、细石混凝土或水泥浆等材料，以保证管片安装后能起到应有的作用。同时为了防止注入的浆液渗入盾构内部，需要在盾尾与砌块外皮之间做止水工作。

4结语

盾构法施工技术对我国基建做出了不可磨灭的贡献，虽然它具有工程投资大、专业性强的特点，但同时它也具有安全性好、成型质量高、效率快的特点。因此随着我国经济的进一步发展以及对生态环境的重视程度进一步加强，盾构法施工技术必将有更加广阔的应用前景，尤其是在水利地下设施建设中，将以其不破坏地表建筑和植被，对周围环境影响小的优势，获得稳定的地位。在盾构施工过程中除了要对上述关键技术进行攻关，还要对盾构的抗腐蚀性、耐久性以及开挖面的抗渗能力、稳定性等方面进行更加深入的研究。

参考文献：

[1]蔡亚宁，刘振丰.盾构法施工用钢筋混凝土管片相关标准及其质量管理要点[J].工程质量, 2019,37(08):7-12+17.

[2]秦榛.盾构法在黏土地层中下穿既有箱涵控制措施[J].山西建筑,2020,46(09):111-112.

[3]张德君.隧道盾构施工技术发展趋势和应用研究[J].工程建设与设计,2020(06):185-186+197.

[4]岳承欢.地铁隧道盾构始发施工技术[J].价值工程,2020,39(02):171-172.