盾構(gòu)法地鐵隧道近距離穿越地鐵既有運行線施工技術(shù)

李玉泉

（中鐵十四局集團隧道工程有限公司 山東濟南 250002）

盾構(gòu)法地鐵隧道近距離穿越地鐵既有運行線施工技術(shù)

李玉泉

（中鐵十四局集團隧道工程有限公司 山東濟南 250002）

盾構(gòu)法的采用對于地鐵隧道的建設(shè)是屢見不鮮的，盾構(gòu)法能夠近距離下穿既有線地鐵隧道，不過因為既有隧道是在運營狀態(tài)，因此導(dǎo)致下穿施工變形控制指標更加嚴格，通過工程的實踐，采用了向盾體注入膨潤土的方法，并取得了良好效果。

盾構(gòu)法；隧道工程；穿越地鐵

在地鐵的建設(shè)工作中，盾構(gòu)法是目前最安全有效的施工手段，它對施工質(zhì)量要求比較高，從而受到越來越多工程管理部門的喜愛，在經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，越來越多的城市都開始傾向于地鐵等工程的修建，盾構(gòu)法施工技術(shù)的出現(xiàn)在我國的市場價值是不可估量的。盾構(gòu)法施工是建立在傳統(tǒng)技術(shù)上的，與傳統(tǒng)技術(shù)不同的是，它是在其技術(shù)上進行了革新，有固定的施工流程，包含許多施工環(huán)節(jié)，且每一個施工環(huán)節(jié)都要求有高質(zhì)量的方案來進行施工，這種嚴謹?shù)氖┕B(tài)度可以充分發(fā)揮出盾構(gòu)施工的優(yōu)越性，而在地鐵施工過程中，經(jīng)常要穿越既有地鐵隧道。在這個施工過程中，盾構(gòu)法的運用是十分常見的，它在地鐵建設(shè)中扮演了重要的角色，但由于在地鐵施工中會出現(xiàn)各種不同的因素，這些因素對于盾構(gòu)法的推薦起到一定制約作用，如，利用盾構(gòu)法推進時軸線過程中便會產(chǎn)生一些誤差，這些細微的偏差對于附近的隧道會產(chǎn)生一定的影響，之所以這樣，是因為其誤差的產(chǎn)生導(dǎo)致了地層損失，在本文中，我們要對盾構(gòu)法在地鐵隧道中的運用進行一些分析與研究。

1 盾構(gòu)法概述

盾構(gòu)法是一種機械化施工方法，它的工作原理是將盾構(gòu)機械嵌入到地里進行推進，然后通過盾構(gòu)外殼和管片的支撐防止發(fā)生坍塌，是隧道結(jié)構(gòu)形成的一種機械施工方法，盾構(gòu)法的實施離不開盾構(gòu)機的應(yīng)用，盾構(gòu)機被發(fā)明于1847年，是一種帶有護罩的設(shè)備，盾構(gòu)機掘出的出喳方式分為機械式和水力式。盾構(gòu)不僅僅是一種施工工具還是一種有力的支撐結(jié)構(gòu)，大多數(shù)盾構(gòu)的形狀為圓形，半圓形，馬蹄形等其他形狀。

1.1 盾構(gòu)法的發(fā)展歷史

盾構(gòu)法的運用由來已久，它的歷史可以追溯到100多年以前，最早對盾構(gòu)法進行研究的是法國工程師M.I.布律內(nèi)爾，他在1818年開始研究盾構(gòu)法，并在1825年在倫敦利用矩形盾構(gòu)建造了世界上第一條水底隧道，而中國的盾構(gòu)法的使用是在第一個五年計劃期間。

1.2 盾構(gòu)施工引起地層位移的機理

導(dǎo)致土體變形的原因有很多，主要原因是：掘進引起的地層損失以及原始應(yīng)力的變化等，地層損失一般指盾構(gòu)掘進中實際開挖土體的體積和隧道體積之差，當盾構(gòu)掘進時，土體所受水平應(yīng)力較小，易引起其結(jié)構(gòu)的損壞，同時土體受到攪動后，會發(fā)生長時間的壓縮與變形，但是當隧道結(jié)構(gòu)尺寸比較大的時候，地層的損失也是不能被忽略。

除此之外，管片的滲漏水也會引起周圍土體壓力的下降，從而易導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)位移的產(chǎn)生，當隧道與周圍土體產(chǎn)生間隙時，也會產(chǎn)生相應(yīng)地層損失。

2 盾構(gòu)法特點

2.1 優(yōu)點

2.1.1 安全性有保障

因為盾構(gòu)法有固定的施工流程，包含許多施工環(huán)節(jié)，每一個施工環(huán)節(jié)都要求有高質(zhì)量的方案來進行施工，因此在安全性上有一定保障。

2.1.2 危害性較小

盾構(gòu)法是采用盾構(gòu)機進行掘進的施工技術(shù)，由于它一種有力支撐結(jié)構(gòu)的工具，因此對于土體危害性較小。

2.1.3 效率高

盾構(gòu)法的應(yīng)用在現(xiàn)代地鐵建筑工程中是屢見不鮮的，它的受歡迎程度不僅僅取決于它的安全性高，還取決于它在工程建設(shè)中運作過程中的高效率。

2.2 缺點

盾構(gòu)法在為工程建設(shè)帶來益處的同時，也為其帶來了一些不可避免的缺點，比如：重復(fù)利用率較低，工作條件教差，適用性受到限制，地表變形不易控制，施工環(huán)節(jié)較復(fù)雜等。

3 盾構(gòu)引起地層隆沉的原因

3.1 主觀原因

盾構(gòu)法引起地層隆沉的主觀原因就是引起地面沉降最主要的原因，與施工技術(shù)水平的高低，工作人員工作態(tài)度的好壞有直接關(guān)系，而這個原因常常會發(fā)生在施工階段，表現(xiàn)在，挖掘引起地面沉降與隆起，注漿量缺乏，設(shè)備參數(shù)不合理，等各種原因造成的盾構(gòu)停機。

3.2 客觀原因

客觀原因是指非主觀引起的地面沉降，而這類原因引起的沉降一般會發(fā)生在盾構(gòu)過程中，延續(xù)到施工之后，這些客觀原因通常表現(xiàn)在：注漿材料的收縮易造成空隙的出現(xiàn)，土體本身的徐變造成的地面沉降，設(shè)計階段的盾構(gòu)在選擇上要對盾構(gòu)的尺寸進行設(shè)置。

為了讓盾構(gòu)的施工安全更有保障，能夠?qū)Ω浇牡叵鹿芫€和建筑進行保護，盾構(gòu)在出動前必選要對該洞口的土體進行加固，對土體進行加固的方法種類非常多，如：如水泥攪拌樁加固、旋噴樁加固，其實無論采取哪一種加固方法，都應(yīng)該將其效果放在重點控制范圍以內(nèi)，只有對加固效果確保滿意之后才能同意讓盾構(gòu)出洞，其次在對土體進行加固過程中，監(jiān)理人員應(yīng)重點關(guān)注以下三方面：

（1）加固土體與地墻間隙封閉

因為加固土體與地墻之間存在間隙，因此監(jiān)管員在審查過程中應(yīng)該審查承包方在施工方案中是否采用了相應(yīng)措施，在對土體與地墻的間隙進行封閉時一般可以采用注漿等方法，同時應(yīng)該對承包方進行監(jiān)督，并予以落實。

（2）加固土體強度

對土體強度進行加固是保障盾構(gòu)實施安全的手段之一，對于加固土體的強度是否達標，必須通過對進出洞加強固定防范，而面對不同深度土體則必須采用鉆芯取樣的方法去驗證，在驗證過程中監(jiān)理人員應(yīng)該對整個取樣過程進行見證，以此確保其真實性。

（3）加固土體均勻性

對于土體均勻性的檢測至今還未出現(xiàn)相應(yīng)工具，只能通過打孔的方式來進行觀察，檢驗加固土體的均勻性目前尚無相應(yīng)的工具、監(jiān)管人員應(yīng)該監(jiān)督承包方鑿除混凝土后，合理布置探孔，并在現(xiàn)場對于流砂或探孔的異常情況進行觀測，以此來判斷土體的加固效果是否對盾構(gòu)施工起到輔助作用。

4 盾構(gòu)機試調(diào)

4.1 空載調(diào)試

空載調(diào)試之前必須要將盾構(gòu)機組裝和管線連接完畢之后，空載調(diào)試的目的主要是對設(shè)備進行檢測，看是否能夠正常運行。然后根據(jù)測得參數(shù)來與供應(yīng)商進行校對，調(diào)試的內(nèi)容分別是：液壓系統(tǒng)，配電系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)等。

4.2 負載調(diào)試

負載調(diào)試必須建立在空載調(diào)試基礎(chǔ)上，當空載調(diào)試證明盾構(gòu)機具有工作能力后，再對盾構(gòu)機進行負載調(diào)試，負載調(diào)試的主要目的是為了檢測設(shè)備的負載能力，對空載調(diào)試的疏忽進一步去完善，使得盾構(gòu)機的工作系統(tǒng)可以滿足生產(chǎn)要求所需的工作狀態(tài)。

4.3 盾構(gòu)機運轉(zhuǎn)

盾構(gòu)運轉(zhuǎn)包括組裝后的空載運轉(zhuǎn)，帶載運轉(zhuǎn)，負載試運轉(zhuǎn)等幾個階段，空載運轉(zhuǎn)測試項目按照盾構(gòu)供應(yīng)廠商合同條款進行，通過其測試，在證明盾構(gòu)機組裝無誤之后才能進行運轉(zhuǎn)工作，帶載運轉(zhuǎn)是一個盾構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的過程，在這個過程中，盾構(gòu)必須通過土壓平衡式盾構(gòu)技術(shù)來開挖，一方面還要保持開挖面的穩(wěn)定性，盾尾可以通過盾構(gòu)掘進技術(shù)的運用為掘進技術(shù)參數(shù)進行優(yōu)化。

5 盾構(gòu)機的始發(fā)、調(diào)頭、過站、轉(zhuǎn)場

盾構(gòu)機的始發(fā)在整個標段主體結(jié)構(gòu)中占有最關(guān)鍵的地位，其重要性不言而喻，以此我們在進行始發(fā)前必須做好以下工作：

（1）必須將盾構(gòu)機托架和反力架安裝好，必須確保位置準確無誤，以此才能對預(yù)留洞口位置的精確度進行保障，而反力架的作用便是為盾構(gòu)機的掘進提供支持力，因此，反力架必須要進行牢固地安裝。

（2）盾構(gòu)機的調(diào)頭與過站具有相似性，但是在進行掉頭的過程中，必須要對盾構(gòu)機方向進行扭轉(zhuǎn)，其工序步驟較為復(fù)雜，并且需要借助液壓泵站等外力因素。

（3）在整個過程中，盾購機的轉(zhuǎn)場相較其他步驟是最復(fù)雜的環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)場過程中必須將盾構(gòu)機的刀盤，主機等部分進行拆除，而盾構(gòu)機的解體與組裝的過程是完全相反的，在解體過程中必須注意將拆卸好的管線用標志牌掛好。

6 小結(jié)

盾構(gòu)法在地鐵修建過程中是很常見的施工工藝，它的出現(xiàn)為我國地鐵建造技術(shù)帶來了革新，為地鐵建設(shè)者的安全進行了保障，也為地鐵建設(shè)工作帶來了高效率，盡管它還有不足之處，但相信隨著科技的發(fā)展，它一定會更加完善。

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U445.43

A

1673-0038（2015）24-0286-02

2015-5-29

李玉泉（1981-），男，工程師，本科，主要從事項目管理工作。