中国盾构隧道工程关键技术的新进展综述

Recent Advances in Key Technologies of Shield Tunnel Engineering in China

（原文见《隧道建设（中英文）》2024年第5期“专家论坛”栏目，为中英文文章）

导语

    从研究背景与思路、机制/ 原理、材料/ 装备、技术论证、试验研究、工程应用等方面介绍中国大直径盾构掘进主轴承事故分析及国产主轴承的自主研发、盾构隧道工程安全高效掘进渣土适配性改良技术及配套材料、盾尾安全保障核心材料研发、盾构隧道新型管片连接技术、城市隧道三模掘进机关键技术等5个方面关键技术的最新进展情况。

    认为: 1)自主研制的超大型盾构机用直径8. 01 m主轴承大型套圈纯净度、大型滚子纯净度、大型套圈疲劳性能、大型滚子硬度均匀性、套圈材料淬透性和淬硬层深度、保持架焊缝疲劳寿命和拉断力均优于进口水平; 构建了真实对数曲线大型滚子设计方法，突破了高精度大型滚子加工技术，处于国际先进水平，高精度加工和装配保证了零件尺寸精度及形位公差均满足设计要求; 通过产品验收、装机应用论证和工程应用，表明应用该大直径主轴承不会产生接触疲劳强度不足和微动引起的疲劳磨损，可用于超大直径盾构隧道工程建设。

    2)针对黏性、富水砂性和硬岩等复杂地层，以改善岩土环境为核心，研发出了高配向密度的聚合型泡沫剂、高分子抗黏剂、喷涌防止剂和耐磨抑尘剂等环保型系列渣土改良剂，形成了盾构泥饼、喷涌和磨损原位改良主动防控技术，建立了通用地层适配性盾构渣土动态改良技术体系，保障了盾构安全高效掘进。

    3)针对盾构掘进过程中的盾尾密封失效难题，研发了“黏-稠-流”有机统一的新型盾尾密封油脂，温度敏感性低(黏温系数 0. 4)、抗水压能力强(最高抗水压 3. 5 MPa)，整体性能提高 1. 3 倍，为盾尾安全提供了有力保障; 针对盾构同步注浆浆液泌水、离析和地层沉降难题，研发出了同步注浆充填剂，优化了惰性充填浆液配比，30 min零泌水，实现了壁后惰性充填，保障了管片壁后注浆质量和地层沉降精细化控制。

    4)新型管片连接技术采用环缝插入+纵缝滑入的连接形式，可以高标准地控制隧道接缝张开量和错台量，管片制作及拼装精度高，可降低接缝防水难度，提升成型隧道的质量，无需设置手孔，无需人工紧固作业，自动化程度高，施工效率高，可节约施工成本及改善洞内拼装作业环境。

    5)研制出的土压+泥水+TBM三模掘进机能够满足复杂多变、软硬不均复合地层等几乎所有地层的掘进施工，且可在不停机、不拆装设备的前提下实现掘进模式的快速转换，在TBM掘进模式下螺旋输送机+泥浆管道可协同排渣，解决了富水硬岩地层掘进排渣难的问题，机械化和智能化程度高，安全可靠，施工效率高，可改善工人作业环境，节省工期和成本。

    中国盾构隧道建设取得的巨大成就，推动了中国乃至世界盾构隧道技术的发展和进步，但仍时有安全事故发生，需从装备、材料、技术、管理等方面进一步研究和突破。在今后较长的时间内，中国盾构隧道(尤其是大直径盾构隧道)仍将处于高速建设发展期，面临的建设条件将越来越复杂，技术难度和挑战也将越来越大。要实现盾构隧道建设的快速、安全、健康，需处理好盾构隧道技术领域的关键问题，实现盾构隧道关键核心技术的突破。上述关键技术仍需不断完善并加强推广和应用，以促进中国盾构隧道建设向高适应性、高智能、高可靠性、高效益、高质量、高安全性和低能耗方向发展，形成适合于中国“土壤”的盾构隧道新技术。

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