浅议盾构法隧道的抗震分析与施工
摘要：随着当前工程建筑规模的纵深发展，地下空间结构的开发与建设规模不断增大。从地质结构上分析，我国很多地方的地下隧道工程处于地震多发地带，地下工程结构的抗震安全性能设计，显得尤为重要。采用盾构技术进行隧道工程建设时，要科学的进行抗震性能设计与施工，增强隧道的安全牢固性能。
关键词：盾构技术 隧道工程 抗震性能 施工措施
地质理论认为，我国很多地区位于地震多发区域。当前地下工程建设的开发，往往线路冗长，沿途地质构造复杂多变。针对地下工程的相关震害进行科学分析，探究地下工程建筑的安全抗震施工措施，保障地下工程结构的稳固性，成为当前社会共同关注的建筑问题。
1、盾构法施工的技术特点
盾构，是一种设有安全护罩的专用器械设备，它能够依靠机械尾部衬砌块作为支点逐步向前推进过程中，利用刀盘装置进行切割土体，同时进行排土除渣处理以及拼装后面的预制混凝土衬砌块。
盾构法属于建筑暗挖技术施工中的一种全机械化作业方式，是利用盾构器械在软质地基或破碎岩层中进行隧道开挖，衬砌等施工作业的建筑施工方法。其工作原理是利用盾构机械在隧道中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩机构，临时性支护隧道内壁，同时在开挖作业面前方用切削装置进行土体开挖，并运用出土机械将开挖土渣运出洞外，依靠千斤顶装置设备在机械后部进行加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。相对来说，盾构法施工具有工作效率快、安全性能高、自动化作业、环保性能好等技术优势。
2、地震对地下隧道工程建筑的破坏性分析
地震通常是指地球内部因构造应力强度过大而突然释放导致地壳发生急剧破裂产生的震动弹性波，在一定范围内引起地面振动的现象。地震的危害性相当大，是当前严重威胁人类生命安全以及地面工程建筑稳固性能的重要自然灾害之一。
根据以往地下结构在遭受地震危害后呈现的破坏程度可知，震害形式取决于地震作用力方向及现场地质条件。围岩失稳和地震惯性力作用是地下结构震害的两种主要原因。地震荷载作用下，隧道和其周围岩层介质同时产生运动，当惯性应力超过周围介质结构的刚性强度时，建筑结构会产生变形而破坏。如果地下结构穿越的地质条件变化较大，地震时地层间相对位移较大，直接导致结构发生破坏。处于地层约束应力较弱的洞口及浅埋地段，由于地震造成地下结构与地层之
间出现较大的缝隙空间，消弱了地层的约束功能，造成地下建筑结构分担的地震惯性力超越极限，引起工程结构的形变破坏。地震应力对地下隧道工程的破坏主要包括隧道岩壁开裂、结构岩体剥落、底部隆起变形或主体扭曲倾斜等震害形式。
3、盾构法隧道的震害形式特征
地基变形是影响盾构隧道地震反应的决定性因素。盾构隧道存在接头缝隙多以及地震反应复杂等抗震性能弱点，地震性破坏和岩土结构的均质性差是影响盾构隧道震害的主要因素。往往会造成隧道工程结构的螺栓松弛断裂、变形扭曲以及衬砌开裂压碎、乃至隧道坍塌等破坏形式。盾构法隧道震害的形式如下：
盾构法隧道的震害特点主要表现在隧道接头处发生破坏。穿越断层或断层破碎带的盾构隧道结构在地震中的破坏程度较为严重，靠近断层处的衬砌结构在与隧道轴向垂直的平面内往往会发生较大的横向和竖向错位破坏。
通常状况下，盾构法施工隧道的沿线地质环境条件存在很大的落差与迥异性，地震对隧道工程的破坏程度也随地质构造的不同出现多样化特征。
由于隧道地震力沿隧道轴向作用时岩层会发生水平错动，使得衬砌沿拱圈与边墙间的工作缝发生纵向错动，发生较大变形，造成衬砌开裂剥落、断裂塌陷等形变现象，地震时衬砌在横向内还会发生过旋转扭转，造成隧道内钢轨弯曲。
4、盾构法隧道的抗震设计与施工策略
4.1 合理制定盾构隧道的减震措施
隧道结构属于长线形轴向结构体。地震波的相位衍生应力和变形在隧道轴线方向的变化导致隧道结构发生破坏，隧道深度越浅，震害作用越显著。盾构法隧道抗震首先要进行科学减震。
4.2 合理优化盾构隧道的抗震设计
地下隧道结构的抗震能力问题，关键在于地震导致的地基变形以及隧道结构自身对于地基变形的适应性程度。盾构法隧道结构施工过程中，要科学盾构隧道抗震性能计算方法，采用地震变形静力分析法，严格根据地质构造进行优化与设计抗震方案，要在准确定位工程减震方向的基础上，保障结构在静载及地震荷载作用下具有足够的强度和韧性，以吸收地震所产生的相位衍生应力和相对变形应力，同时又不损害其承受静载的能力。
4.3 科学盾构隧道的抗震分析方法
目前隧道抗震分析中，常用的抗震方法有震度法、响应位移法以及动力反应分析法。震度法是将地震产生的惯性力作为外力施加在结构上，以静力计算法求得其内力、位移等响应值或判断其安全性。响应位移法认为地震时隧道结构与地
层发生整体性同时不同位置的结构体由于地震应力超越承受极限而导致结构产生动应力和动应变。不同的抗震性能分析方法具有不同的适应范围，盾构隧道施工时，要科学的选择抗震分析法进行合理的分析与设计。
4.4 严格盾构隧道的抗震施工措施，
盾构隧道的抗震性能与建筑施工技术关系极大。施工时要尽量加强地基结构稳定性，避免饱和性砂土地基，减少地震液化危害。采用抗震缝或增加隧道管段间柔性接头，降低隧道整体区间长度，增加土体与隧道衬砌间的密实性。
5、结语
总之，当前建筑施工技术条件下，随着盾构法在隧道建设施工中的应用，合理分析盾构隧道的抗震性能设计与施工技术方案，优化设置减震层及抗震缝等减震措施，能够有效防止隧道结构在地震中受到严重损坏，保障隧道工程的安全稳固性能。
参考文献
[1]曹雪萍.《盾构法隧道抗震措施探讨》.河北企业,2009.
[2]梁杰.《盾构隧道抗震设计探路》.施工技术,2008.