地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)問(wèn)題分析

申 建 琛

(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，江蘇 南京 210046)

地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)問(wèn)題分析

申 建 琛

(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，江蘇 南京 210046)

介紹了地鐵建設(shè)工程的施工特點(diǎn)，基于盾構(gòu)施工技術(shù)的工作原理，探討了其施工技術(shù)要點(diǎn)及存在的問(wèn)題，并結(jié)合工程實(shí)際概況，提出了技術(shù)改進(jìn)要求，進(jìn)而闡述了地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)的改進(jìn)策略，有利于保證地鐵施工的質(zhì)量。

地鐵工程，盾構(gòu)施工技術(shù)，隧道，工程質(zhì)量

1 地鐵建設(shè)工程的施工特點(diǎn)

隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，地鐵項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，在這個(gè)過(guò)程中，我國(guó)的地鐵施工技術(shù)體系日益健全，但是整體來(lái)看，我國(guó)的地鐵施工技術(shù)方案參差不齊，相比于國(guó)外有些發(fā)達(dá)國(guó)家的地鐵施工技術(shù)，我國(guó)的地鐵施工技術(shù)依舊處于摸索階段，其整體施工體系尚不成熟。地鐵項(xiàng)目工程具備復(fù)雜性的特點(diǎn)，其工程建設(shè)規(guī)模較大，施工周期長(zhǎng)，各項(xiàng)施工程序比較繁雜，對(duì)于施工技術(shù)的選用有著極為嚴(yán)格的要求。相比于一般的城市交通建設(shè)項(xiàng)目，地鐵施工工程的安全性風(fēng)險(xiǎn)更大，為了增強(qiáng)地鐵項(xiàng)目施工的整體安全性，必須進(jìn)行科學(xué)性施工方法的選擇，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)施工技術(shù)體系的健全。

2 盾構(gòu)施工技術(shù)的工作原理

在地鐵施工中，影響盾構(gòu)施工技術(shù)質(zhì)量的因素諸多，比如施工機(jī)械設(shè)備因素、人員應(yīng)用因素、地質(zhì)環(huán)境因素等。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，盾構(gòu)機(jī)是盾構(gòu)施工技術(shù)體系的關(guān)鍵性機(jī)械設(shè)備。暗挖工程是城市地鐵施工體系的關(guān)鍵性項(xiàng)目，在工程挖掘過(guò)程中，盾構(gòu)法扮演著重要的施工角色，盾構(gòu)機(jī)盾殼是一種良好的支護(hù)設(shè)備，通過(guò)對(duì)油缸、刀盤及其盾殼的結(jié)合，可以構(gòu)成完整性的盾構(gòu)推進(jìn)體系，有利于提升地鐵施工的效益，增強(qiáng)施工的穩(wěn)定性及安全性，避免出現(xiàn)相關(guān)的安全事故，實(shí)現(xiàn)施工人員人身財(cái)產(chǎn)安全的維護(hù)。

在隧道開挖過(guò)程中，需要在開挖面前進(jìn)行切削裝置的設(shè)置，通過(guò)對(duì)其他機(jī)械設(shè)備的利用，將切削出的巖土運(yùn)出隧道外。在施工實(shí)踐中，盾構(gòu)法對(duì)周邊交通環(huán)境的影響較小，為了確保地鐵施工技術(shù)精確度的提升，施工前及施工過(guò)程中的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作是非常重要的。

3 工程概況與技術(shù)改進(jìn)要求

3.1 工程概況

某地鐵工程全長(zhǎng)21 km，沿線經(jīng)過(guò)16座車站，主要地層為粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、中粗砂等。在工程實(shí)踐中，其通過(guò)盾構(gòu)淺埋暗挖法的施工隧道共有21個(gè)，不同隧道斷面開挖跨度在6.3 m～15 m間，其沉降值處于10 mm～200 mm間。在施工過(guò)程中，有些地段洞頂存在砂層，在開挖過(guò)程中，其地表沉降不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)了一系列的沉降裂縫。

3.2 技術(shù)改進(jìn)要求

為了提升地鐵工程的整體施工效益，進(jìn)行開挖程序、支護(hù)程序、防水程序等技術(shù)方案的改進(jìn)是必要的，比如進(jìn)行先進(jìn)性計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行先進(jìn)性混凝土防水方案的應(yīng)用，提升工程施工的整體穩(wěn)定性及質(zhì)量，滿足現(xiàn)階段地鐵盾構(gòu)施工工作的要求。

在隧道初期支護(hù)過(guò)程中，如果不能進(jìn)行工作面變形的限制，就會(huì)導(dǎo)致隧道的加劇下沉問(wèn)題，其最大沉降量可以達(dá)到60 mm，為了減緩地表下沉量，必須進(jìn)行地表沉降的控制，進(jìn)行地表建筑物及地下管線的保護(hù)，落實(shí)好地表注漿加固工作。

4 地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)技術(shù)要點(diǎn)

盾構(gòu)機(jī)系統(tǒng)主要由挖掘系統(tǒng)、穩(wěn)定支撐系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)等構(gòu)成，為了提升地鐵項(xiàng)目的整體施工技術(shù)，必須優(yōu)化盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方案，這需要把握盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)技術(shù)的各個(gè)要點(diǎn)，降低盾構(gòu)施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，提升盾構(gòu)開挖面的整體穩(wěn)定性。

通過(guò)對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)的控制，可以有效提升盾構(gòu)的掘進(jìn)效益，這需要深入分析具體的施工環(huán)境，進(jìn)行注漿量、區(qū)間半徑、注漿方式等的綜合性考慮。需要積極展開施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)各類施工技術(shù)參數(shù)的最優(yōu)化，根據(jù)地表沉降水平，開展各類參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)。

4.2 盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出施工場(chǎng)地技術(shù)要點(diǎn)

盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)前，必須要做好盾構(gòu)機(jī)相關(guān)技術(shù)及參數(shù)的確定工作，實(shí)現(xiàn)進(jìn)洞技術(shù)和盾構(gòu)機(jī)自身質(zhì)量的嚴(yán)格性控制。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，需要進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)軸線的不斷糾偏，進(jìn)行隧道方向及地質(zhì)情況的確定。在盾構(gòu)機(jī)接收前，需要提前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，優(yōu)化盾構(gòu)機(jī)防護(hù)水平，從而降低盾構(gòu)施工技術(shù)對(duì)周邊施工場(chǎng)地環(huán)境的影響，提升盾構(gòu)開挖面的整體穩(wěn)定性。這需要進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)的優(yōu)化控制，將盾構(gòu)軸線的設(shè)計(jì)偏差控制在允許范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)推進(jìn)軸線環(huán)節(jié)及后續(xù)工序管片拼裝環(huán)節(jié)等的協(xié)調(diào)性運(yùn)作。

4.3 不良地質(zhì)的施工技術(shù)要點(diǎn)

在不良地質(zhì)施工過(guò)程中，需要應(yīng)用特殊的盾構(gòu)法，比較常見(jiàn)的不良地質(zhì)包括淤泥質(zhì)土層、粉質(zhì)粘土層等。在不良地質(zhì)掘進(jìn)過(guò)程中，需要相應(yīng)的提升土艙的壓力，防止地面沉降，可以根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)向土艙內(nèi)加泥，避免出現(xiàn)掘進(jìn)過(guò)程中的噴涌現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)施工技術(shù)程序的協(xié)調(diào)，增強(qiáng)城市地鐵盾構(gòu)法的整體施工效率。

5 地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)改進(jìn)策略

5.1 優(yōu)化開挖技術(shù)

為了增強(qiáng)地鐵盾構(gòu)施工效益，必須健全開挖技術(shù)方案，這首先需要保障測(cè)量結(jié)果的精確性，需要進(jìn)行測(cè)量工作準(zhǔn)確度的提升。在地鐵項(xiàng)目施工過(guò)程中，隧道經(jīng)常處于持續(xù)開挖的施工狀態(tài)，為了進(jìn)行地鐵隧道狀況的深入性檢測(cè)，必須進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)方案的應(yīng)用，其擁有人工測(cè)量方法所不具備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在隧道開挖過(guò)程中能夠進(jìn)行地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形狀況的動(dòng)態(tài)性了解。針對(duì)有些地質(zhì)條件較為惡劣的區(qū)域，通過(guò)渣土改良及帶壓開挖保護(hù)掌子面的土壓平衡，防止地面沉降或塌下。

5.2 優(yōu)化支護(hù)技術(shù)

盾構(gòu)機(jī)自身盾體就是一個(gè)良好的支護(hù)體，同時(shí)通過(guò)對(duì)注漿法、高壓噴射攪拌法和凍結(jié)法等支護(hù)方法的應(yīng)用，有效的改良地層，防止地面沉降，保證掌子面的穩(wěn)定，提升地鐵施工的整體質(zhì)量。

5.3 優(yōu)化防水技術(shù)

在隧道開挖環(huán)節(jié)中，通過(guò)對(duì)盾構(gòu)機(jī)的使用可以將壓力施加于工作面上，從而實(shí)現(xiàn)水壓力及土壓力的平衡性，實(shí)現(xiàn)對(duì)土層內(nèi)水的控制，避免水滲入到隧道內(nèi)。在地鐵盾構(gòu)工作過(guò)程中，需要首先進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)的確定，鋼刷密封盾構(gòu)機(jī)具備良好的工作防滲性，通過(guò)對(duì)該類型盾構(gòu)機(jī)的使用，可以避免地下水的滲入。在隧道開挖之前，防水問(wèn)題是客觀存在的，首先要加強(qiáng)管片自身結(jié)構(gòu)防水，其次通過(guò)管片外防水涂層、管片接縫防水、注漿、二次襯砌等防水措施，保證后續(xù)防水。通過(guò)對(duì)注漿技術(shù)的應(yīng)用，滿足工程堵水工作的要求。

5.4 優(yōu)化地表沉降控制技術(shù)

地鐵工程一般位于城市的建筑物密集區(qū)域，在其建設(shè)過(guò)程中，如果出現(xiàn)地表沉降問(wèn)題，將可能引發(fā)嚴(yán)重的工程事故。為了提升盾構(gòu)法的整體施工效益，降低對(duì)周邊環(huán)境建筑物的影響，通過(guò)土壓平衡、同步注漿、二次注漿等地表沉降控制技術(shù)的應(yīng)用，避免隧道周圍的沉降。

5.5 優(yōu)化地下管線、地表建筑保護(hù)技術(shù)

通過(guò)對(duì)地表沉降狀況的控制，可以實(shí)現(xiàn)地表建筑物及地下管線的有效性保護(hù)，這也需要根據(jù)工程實(shí)踐狀況，進(jìn)行盾構(gòu)支護(hù)方案的更新，健全盾構(gòu)支護(hù)系統(tǒng)，做好開挖面位置的選擇工作，實(shí)現(xiàn)地表壓力控制方案的優(yōu)化，靈活性的調(diào)整地層應(yīng)力。做好監(jiān)測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)地表沉降值的有效性控制，優(yōu)化壁后注漿加固方案，從而有效解決注漿壓力問(wèn)題，提升工程的預(yù)期注漿效果，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)施工區(qū)域內(nèi)地下管線及地表建筑物的有效性保護(hù)。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著地鐵施工規(guī)模的不斷擴(kuò)大，盾構(gòu)法施工模式的工程作用日益明顯，其是一種安全性、有效性的地鐵施工技術(shù)方法，為了適應(yīng)現(xiàn)階段地鐵工程的建設(shè)要求，必須強(qiáng)化地鐵盾構(gòu)法施工方案，實(shí)現(xiàn)地鐵工程的安全性、穩(wěn)定性施工。

[1] 王繼山.地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)改進(jìn)的方法研討[J].中國(guó)建材科技,2016(6):77-79.

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Analyzingonsubwayshieldingconstructiontechnologymatters

ShenJianchen

(ChinaRailwayTunnelGroup2ndDepartmentCo.,Ltd,Nanjing210046,China)

The paper introduces construction characteristics of subway construction project, explores its construction technology points and existing problems on the basis of shielding construction technology working principles, and puts forward the technology improving demands by combining with actual engineering conditions, and finally illustrates the improving strategies of subway shielding construction technology, which will be good for guaranteeing subway construction quality.

subway engineering, shielding construction technology, tunnel, engineering quality

U455.43

：A

1009-6825(2017)24-0165-02

2017-06-14

申建琛(1983- )，男，助理工程師