盾构机在土石方施工机械中的广泛应用

盾构机的发明要追溯到1818年，当时英国的布鲁内尔（M.I.Brunel）还取得了专利。1825—1843年布鲁内尔采用盾构法施工建造泰晤士河水底隧道；针对施工中遇到的问题，格雷特黑德（T.H.Greathead）成功地开创了使用气压的盾构施工法，至1897年普莱斯（J.Price）首次使用旋转切削式机械掘进盾构可称为现代盾构机的雏形。1917年日本引进盾构施工技术，是欧美国家以外第一个引进盾构法的国家；1963年，土压平衡盾构首先由日本Sato Kogyo公司开发出来；1974年，第一台土压平衡盾构机（开挖直径3.72m）在东京掘进了1900m的主管线；1989年长10km的日本东京湾海底隧道使用了8台直径14.14m的泥水加压盾构机施工；1992年，日本研制成世界上第一台三圆泥水加压式盾构机，并成功应用于大阪市地铁7号线施工。

盾构机施工技术主要由稳定开挖面、挖掘及排土、衬砌灌浆三大要素组成。其中开挖面稳定技术是区别于硬岩掘进机主要方面。盾构法隧洞施工的基本原理用圆形钢筒作为盾构，依靠盾构沿隧洞轴线掘进，对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层压力，有时还承受地下水压。盾构机具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、不受气候影响；掘进时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响等特点，广泛用于城市轨道交通、输水隧洞等地下工程。(www.xing528.com)

我国于20世纪60年代开始运用盾构技术，并于70年代在上海首次采用盾构法施工黄浦江过江隧道获得成功。80年代末，通过设备引进和技术合作，上海地铁公司成功修建了地铁1号线盾构隧道。至此，我国的盾构技术在均富水软土地层中开始得到广泛应用。如90年代初，广州地铁1号线成功采用了2台泥水加压盾构机和1台土压平衡盾构机；后来，广州地铁2号线采用了4台土压平衡盾构机和2台在1号线使用过的泥水盾构机（改造为混合式土压平衡盾构机）；广州地铁3号线采用了土压平衡盾构机13台，泥水盾构机2台；广州地铁4号线采用了土压平衡盾构机8台；武汉过江隧道采用了直径11.38m的气垫式泥水盾构机2台；广深港铁路客运专线采用了直径11.18m气垫式泥水盾构机4台；连接北京站和北京西站的地铁工程西段采用了直径11.97m气垫式泥水盾构机2台；上海地铁2号线采用了直径6.34m土压平衡盾构机2台；2000年年初，香港地铁DB320标段又采用了直径8.75m双模式盾构机。进入21世纪，南水北调中线穿黄工程也采用了直径9m泥水盾构机2台；2006年，上海更是采用了直径15.43m混合式盾构机2台（S-317，S-318），在65m深的水下，长度7.47km隧道进行掘进。目前，随着国内城市化进程的推进，盾构机已广泛应用于我国各大中城市的地铁建设中。