一、国外盾构法隧道现状

盾构施工技术自1823年由布鲁诺尔首创于英国伦敦的泰晤土河的水底隧道工程以来，已有170余年的历史。在这170余年的风风雨雨中，经过几代人的努力，盾构法已从一种只能在极少数欧美发达国家中才见应用的特殊技术，发展成为在发达国家中极为普通，在发展中国家中亦逐渐得到应用的隧道施工技术。

1865年巴尔劳首次采用圆形盾构，并用铸铁管片作为地下隧道衬砌。1869年，他用圆形盾构在泰晤土河底下建成了外径为2.21m 的隧道。在盾构穿越饱和含水地层时，施加压缩空气以防止涌水的气压法最先是在1830年由口切兰斯爵士（Lord Cochrance）发明的。1874年，在英国伦敦地下铁道南线的粘土和含水砂砾地层中建造内径为3.12m的隧道时，格雷塞德（Henry Greathead）（1844～1896）综合了以往所有盾构施工和气压法的技术特点，较完整地提出了气压盾构法的施工工艺，并且首创了在盾尾后面的衬砌外围环形空隙中压浆的施工方法，为盾构法发展起了重大的推动作用。1880～1890年间，在美国和加拿大间的圣克莱河下用盾构法建成一条直径6.4m，长1800余m的水底铁路隧道。二十世纪初，盾构施工法已在美、英、德、苏、法等国开始推广。30～40年代在这些国家已成功地使用盾构建成内径自3.0～9.5m的多条地下铁道及过河公路隧道。仅在美国纽约就采用气压法建成了19条重要的水底隧道，盾构施工的范围很广泛，有公路隧道、地下铁道、上下水道以及其他市政公用设施管道等。苏联40年代初开始使用直径为6.0～9.5m的盾构先后在莫斯科、列宁格勒等市修建地下铁道的区间隧道及车站。

从20世纪60年代起，盾构法在日本得到迅速发展，除了大量在东京、大阪、名古屋等城市的地下铁道建设中外，更多地是用在下水道等市政公用设施管道建设中。70年代，日本及联邦德国等国针对在城市建设区的松软含水地层中由于盾构施工所引起的地表沉陷、预制高精度钢筋混凝土衬砌和接缝防水等技术问题，研制了各种新型的衬砌和防水技术及局部气压式、泥水加压式和土压平衡式等新型盾构及相应的工艺和配套设备。

二、国内盾构法隧道现状

近年来,我国开展大规模的城市市政工程建设,尤其是几个重要城市都已开始了地下铁路的建设程。在这些地下工程中,由于受到施工场地、道路交通等城市环境因素的限制,使得传统的施工方法难以普遍采用。在这种情况下,对城市正常机能影响很小的隧道施工方法一盾构施工法普遍得到了人们的关注,并且在一些地区己经有了较为广泛的使用。虽然我国在盾构隧道施工方面已有了一定的成功经验和技术积累,但仍然存在大量的技术问题。除盾构机械制造和施工控制管理等综合技术问题以外,在岩土工程领域内也存在许多尚待解决的理论和技术问题。比如,盾构隧道管片设计理论的统一、系统化问题,目前我国隧道管片设计大多参考国外的经验而形成的,需要我们进行不懈的研究和积累,使其与我国工程实际更加吻合。目前,我国各大城市为了满足城市发展的需要,地下铁路的建设工程、城市上下水隧道工程等正在如火如茶开展,此外,国家的重点建设项目如南水北调及西气东输工程都涉及到穿越江河的问题,其中一些区段将可能需要采用盾构法进行隧道施工。因此,盾构隧道施工法在我国的发展前景非常广阔。

三、衬砌结构设计现状与研究方向

1　作用在衬砌结构上的外荷载的确定

对于弹性解析解模型,常将水土荷载理想化为无限远处的均布荷载,而实际隧道,特别是软土盾构隧道,顶部地层厚度远比其它方向小,如何合理考虑这个问题值得研究。在荷载结构模型中,软土浅埋隧道顶部所受压力经常取全部土层厚度重量;厚度较大时采用土柱理论、压力拱理论或经验法等。比较有名的是太沙基理论和普氏压力拱理论,但这些理论计算结果之间以及和实测值之间还存在较大的差异,所以土压力的确定也是一个值得研究的问题。此外目前各种模型都很少直接考虑内部荷载(如车辆)、施工荷载(如灌浆、盾构推力)、地基沉降及地震荷载等,这些问题也有待研究。

2　结构与地层之间的作用