盾构施工时应有有效措施控制开挖面变形、盾构姿态、盾尾处的变形及衬砌质量。控制开挖面变形的主要措施是出土量。因为有时直接准确地控制出土量较为困难，土压平衡盾构施工时还要控制土仓压力，泥水平衡盾构还要控制泥水压力。盾构出现姿态偏差后，纠偏也会引起地层变形，因此，要对盾构的姿态和位置进行控制。盾构盾尾脱出后，应及时采用浆液填充，注浆时应控制注浆量和注浆压力。另外，衬砌质量也是隧道施工时应控制的主要指标。施工前必须根据地质条件、隧道条件、环境条件、设计要求等，在试验的基础上，确定具体控制内容与参数；施工中根据包括量测监控的各项数据调整控制参数，才能确保实现施工安全、施工质量、施工工期与施工成本预期目标。具体见下表。

控制要素		内容
开挖	泥水平衡式	开挖面稳定	泥水压、泥浆性能
		排土量	排土量
	土压平衡式	开挖面稳定	土压、塑流化改良
		排土量	排土量
		盾构参数	总推力、推进速度、刀盘扭矩、千斤顶压力等
线形		盾构姿态、位置	俯仰角、方位角、滚转角
			铰接角度、超挖量、蛇行量
注浆		注浆状况	注浆量（注浆填充率）、注浆压力
		注浆材料	稠度、固化收缩率、凝结时间、凝结后强度、配比
一次衬砌		管片拼装	椭圆度、错台、螺栓紧固扭矩
		防水	漏水、密封条压缩量不足、裂缝
		隧道中心位置	轴线平面位置偏差、轴线高程偏差

　　盾构进出洞定义

　　盾构进出洞是盾构法施工的重要环节之一，在始发井内，盾构按设计高程及坡度从预留洞口推出，进入正常土层的过程定义为盾构出洞。反之，盾构从正常土层中进入接收井预留洞口并完全脱离预留洞口的过程定义为盾构进洞。

　　盾构进出洞控制要点

　　地铁盾构施工中，进出洞口外侧的土体一般要进行改良，使土体的抗剪、抗压强度提高，透水性降低，自身具有保持短期稳定的能力。改良土体方法可选用注浆、搅拌桩、旋喷桩、玻璃纤维桩、SMW桩、冻结法、降水法等。洞口土体改良的方法和范围应根据工程地质、水文地质、盾构类型和外径、覆土厚度、作业环境、地下埋设物等条件确定。盾构始发前必须对洞口经改良后的土体进行质量检测，并对盾构始发前的位置作复核、检查。

　　盾构到达段必须做好盾构轴线的方向传递测量和接收盾构的准备工作，推进轴线应控制在到达要求的偏差范围内，洞口封门必须严格按照工艺要求拆除。

　　开挖控制的根本目的及内容

　　开挖控制的根本目的是确保开挖面稳定。

　　土压平衡式盾构与泥水平衡式盾构的开挖控制内容略有不同。

　　土压平衡盾构通过前端刀盘切削开挖面土层，切削下来的土体流入土仓，由于推进作用，使切削土体对开挖面加压，以平衡开挖面土水压力。盾构的实际排土量应与推进时切削下来的土量相等。要想保持盾构正常推进，土体应该具有一定的流塑性和抗渗性。如果土层自身的流塑性和抗渗性不足，则应向土中注入改良材料。

　　泥水平衡盾构是在机械式盾构刀盘的后方设置一道封闭隔板，隔板与刀盘间的空间称为泥水舱。前端刀盘切削下来的土砂进入泥水舱，经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，经泥浆泵泵送到地表的泥水分离系统，待土、水分离后，再把滤除掘削土砂后的泥水经适当处理后重新送回泥水舱。在同时，通过推进力把泥水舱内泥水压力传递到开挖面，以维持开挖面稳定。

　　土压（泥水压）控制值的设定

　　开挖面的土压（泥水压）控制值，按地下水压（间隙水压）+土压+预备压设定。

　　地下水压可从钻孔数据正确掌握，但要考虑季节性变动。靠近河流等场合，要考虑水面水位变动的影响。

　　土压有静止土压、主动土压和松弛土压，要根据地层条件区别使用。按静止土压设定控制土压，是开挖面不变形的最理想土压值，但控制土压相当大，必须加大设备装备能力。主动土压是开挖面不发生坍塌的临界压力，控制土压最小。地质条件良好、覆土深、能形成土拱的场合，可采用松弛土压。

　　预备压，用来补偿施工中的压力损失，土压平衡式盾构通常取10~20kN/㎡，泥水平衡式盾构通常取20~50kN/㎡.

　　计算土压（泥水压）控制值时，一般沿隧道轴线取适当间隔（例如20m），按各断面的土质条件，计算出上限值与下限值，并根据施工条件在其范围内设定。土体稳定性好的场合取低值，地层变形要求小的场合取高值。

　　（上限值）Pmax＝地下水压＋静止土压＋预备压

　　（下限值）Pmim＝地下水压＋（主动土压或松弛土压）＋预备压

　　为使开挖面稳定，土压（泥水压）变动要小；变动大的情况下，一般开挖面不稳定。

　　土压平衡式盾构掘进时，理想地层的土特性要求

　　（1）塑性变形好；

　　（2）流塑至软塑状；

　　（3）内摩擦小；

　　（4）渗透性低。

　　细颗粒（75μm以下的粉土与黏土）含量30%以上的土砂，塑性流动性满足要求。在细颗粒含量低于30%或砂卵石地层，必须加泥或加泡沫等改良材料，以提高塑性流动性和止水性

　　常用改良材料的性能要求和分类

　　改良材料必须具有流动性、易与被开挖土砂混合、不离析、无污染等特性。一般使用的改良材料有矿物系（如膨润土泥浆）、界面活性剂系（如泡沫）、高吸水性树脂系和水溶性高分子系四类（我国目前常用前二类），可单独或组合使用。

　　选择改良材料的依据条件

　　（1）土质（粒度分布、砾石粒径、砾石含量、黏性土含量、均等系数等）；

　　（2）透水系数；

　　（3）地下水压；

　　（4）离子水电性；

　　（5）是否泵送排土；

　　（6）加泥（泡沫等）设备空间（地面、隧道内）；

　　（7）掘进长度；

　　（8）弃土处理条件；

　　（9．费用（材料价格、注入量、材料损耗、用电量、设备费等）。

　　掌握土压仓内土砂塑性流动性的方法

　　塑流化改良控制是土压平衡式盾构施工的最重要要素之一，要随时把握土压仓内土砂的塑性流动性。一般按以下方法掌握塑流性状态。

　　1．根据排土性状

　　取样测定（或根据经验目视）土砂的坍落度，以把握土压仓内土砂的流动状态。采用的坍落度控制值取决于土质、改良材料性状与土的输送方式。

　　2．根据土砂输送效率

　　按螺旋输送机转数计算的排土量与按盾构推进速度计算的排土量进行比较，以判断开挖土砂的流动状态。一般情况下，土压仓内土砂的塑性流动性好，盾构掘进就正常，两者高度相关。

　　3．根据盾构机械负荷

　　根据刀盘油压（或电压）、刀盘扭矩、螺旋输送机扭矩、千斤顶推力等机械负荷变化，判断土砂的流动状态。一般根据初始掘进时的机械负荷状况和地层变化结果等因素，确定开挖土砂的最适性状和控制值的容许范围。

　　泥水平衡盾构掘进中泥浆的作用

　　泥水平衡式盾构掘进时，泥浆起着两方面的重要作用：一是依靠泥浆压力在开挖面形成泥膜或渗透区域，开挖面土体强度提高，同时泥浆压力平衡了开挖面土压和水压，达到了开挖面稳定的目的；二是泥浆作为输送介质，担负着将所有挖出土砂运送到工作井外的任务。因此，泥浆性能控制是泥水平衡式盾构施工的最重要要素之一。

　　泥水平衡盾构掘进对泥浆的性能指标要求

　　泥浆性能包括：物理稳定性、化学稳定性、相对密度、黏度、pH值、含砂率。

　　土压平衡式盾构出土运输方法与排土量控制

　　土压平衡式盾构的出土运输（二次运输）一般采用轨道运输方式。

　　土压平衡式盾构排土量控制方法分为重量控制与容积控制两种。重量控制有检测运土车重量、用计量漏斗检测排土量等控制方法。容积控制一般采用比较单位掘进距离开挖土砂运土车台数的方法和根据螺旋输送机转数推算的方法。我国目前多采用容积控制方法。

　　泥水平衡式盾构排土量控制方法

　　泥水平衡式盾构排土量控制方法分为容积控制与干砂量（干土量）控制 .

　　容积控制方法如下，检测单位掘进循环送泥流量Q1与排泥流量Q2，按下式计算排土体积Q3：Q3= Q2－Q1

　　对比Q3与Q，当Q＞Q3时，一般表示泥浆流失（泥浆或泥浆中的水渗入土体）；Q＜Q3时，一般表示涌水（由于泥水压低，地下水流入）。正常掘进时，泥浆流失现象居多。

　　干砂量表征土体或泥浆中土颗粒的体积

　　干砂量控制方法是，检测单位掘进循环送泥干砂量V1与排泥干砂量V2，按下式计算排土干砂量V3，V3= V2－V1

　　对比V3与V，当V＞V3时，一般表示泥浆流失；V＜V3时，一般表示超挖。

　　盾构管片拼装成环方式

　　盾构推进结束后，迅速拼装管片成环。除特殊场合外，大都采取错缝拼装。在纠偏或急曲线施工的情况下，有时采用通缝拼装。

　　盾构管片拼装顺序

　　一般从下部的标准（A型）管片开始，依次左右两侧交替安装标准管片，然后拼装邻接（B型）管片，最后安装楔形（K型）管片。

　　管片拼装时盾构千斤顶操作顺序

　　拼装时，若盾构千斤顶同时全部缩回，则在开挖面土压的作用下盾构会后退，开挖面将不稳定，管片拼装空间也将难以保证。因此，随管片拼装顺序分别缩回盾构千斤顶非常重要。

　　紧固管片连接螺栓要点

　　先紧固环向（管片之间）连接螺栓，后紧固轴向（环与环之间）连接螺栓。采用扭矩扳手紧固，紧固力取决于螺栓的直径与强度。

　　一环管片拼装后，利用全部盾构千斤顶均匀施加压力，充分紧固轴向连接螺栓。

　　盾构继续掘进后，在盾构千斤顶推力、脱出盾尾后土（水）压力的作用下衬砌产生变形，拼装时紧固的连接螺栓会松弛。为此，待推进到千斤顶推力影响不到的位置后，用扭矩扳手等，再一次紧固连接螺栓。再紧固的位置随隧道外径、隧道线形、管片种类、地质条件等而不同。