地鐵施工中盾構法應用技術探析

馬文帥+王鑫

摘 要：地鐵建設可以有效分擔交通壓力，提高人們的生活質量，在我國很多大中型城市都開展了地鐵工程建設。為了提高工程質量，有必要根據實際工程采取科學的施工方案。盾構法施工是一種安全、高效、快捷隧道施工技術，本文就此展開了探討。

關鍵詞：地鐵施工；盾構法；應用

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0110-02

社會經濟在快速地發(fā)展，促進了社會建設水平的提高，地鐵的施工技術也有了很大的進步和發(fā)展，修建地鐵區(qū)間隧道數量也在逐步地增加，致使地下空間開發(fā)的力度加大了。

1 地鐵建設工程施工特點

近十數年來，地鐵項目的建設工作開始在我國城市中逐漸出現，其施工技術和運行技術已經逐漸成熟。地鐵項目在我國城市中廣泛應用能夠有效緩解城市地面交通運輸壓力過大這一問題，但是地鐵項目的施工工作十分繁雜，而且工程建設規(guī)模大、工期長，對施工技術的選用和應用都有著極高的要求，同時，在施工的時候，地鐵項目的施工安全風險也是比一般的城市交通建設項目高出很多。所以必須要選擇合適的施工方法，確保地鐵項目施工的安全、質量都得到保障。經過長期的實際施工經驗所得，在地鐵建設工程中應用盾構施工技術是最為合適的。

2 盾構法施工概述

2.1 工作原理

盾構施工使用的機械是盾構機，指的是利用盾構鋼殼的支護作用，進行挖掘、出渣等流程，同時在尾部進行襯砌、注漿，從而保證圍巖的穩(wěn)定性。從字面上理解，盾是指鋼殼，作用是支護圍巖，保證掘進工作的安全性；構是指襯砌管片、注漿體的構成，作用是保證開挖后隧道斷面的穩(wěn)定性[1]。

2.2 技術特點

城市地鐵施工和普通地鐵施工相比，最大的不同就在于施工條件，因此盾構法施工期間，技術特點如下：對周邊建筑和環(huán)境的影響小。在豎井施工、基坑施工中，需要占用地面施工場地，其余施工階段不會占用地面場地，而且不會產生噪音和公害，不影響正常的交通狀況；施工精度高：一方面，盾構的掘進采用先進設備進行測量觀測，對隧道軸線的偏差控制嚴格；另一方面，襯砌管片在制作時，誤差控制在0.5mm以內；設備專用性：盾構機的制造，是依據隧道的斷面參數進行的，包括埋深、直徑大小、地質條件等，因此盾構機具有專用性，隧道完工后，機械不會重復使用；具有一定風險：盾構機在施工期間只可前進、不可后退，成為施工中的一大風險。如果掘進期間發(fā)生重大故障，會直接影響施工進行，甚至造成嚴重的經濟損失。

3 盾構法施工技術分析

盾構法施工的精度要求相當的高，例如：制作管片的誤差要控制在0.5mm之內。盾構施工的橫向和高程的精度要求最為重要，盾構施工只能前進不能后退，存在一定的風險。盾構機頭與預留洞門中心的偏差稱為貫通誤差，通過測量應盡量控制貫通誤差。

3.1 盾構出洞準備階段

“盾構始發(fā)出洞”為盾構由始發(fā)基座向前推進，使盾構從切口切入土層的過程。盾構的出洞準備階段應充分做好人員、技術、設備和材料的檢查與準備工作，確保盾構可以安全、可靠的出洞。盾構出洞前首先要對洞口的出洞區(qū)域進行加固，無論是水泥攪拌樁還是旋噴樁加固，均應達到設計標準。始發(fā)基座的定位對始發(fā)姿態(tài)有直接影響，應著重對始發(fā)基座的軸線和位置、洞口的尺寸和位置進行復核。然后，應對盾構機、后盾支撐系統(tǒng)進行試運行和檢測。最后，應進行盾構出洞裝置的安裝和檢查，防止盾構出洞后發(fā)生注漿泄漏現象。

3.2 盾構始發(fā)出洞

盾構始發(fā)出洞為盾構施工的關鍵環(huán)節(jié)，盾構機切入土層后應觀察后盾構機能否迅速靠上洞口的正面土體，洞口若出現滲漏要及時進行封堵。檢查前倉土壓及土倉內是否有砼塊。檢查第一環(huán)和最后一環(huán)的管片拼裝位置是否準確。檢查千斤頂工作情況，防止盾構姿態(tài)出現問題。

3.3 試掘進和正式掘進

盾構順利出洞后要進行試掘進，檢查盾構姿態(tài)、管片拼裝和注漿情況，觀測地面沉降和儀表數據對掘進進行分析和控制，尋找最佳的施工參數確保施工的質量和周邊的安全。掘進過程中要始終對盾構姿態(tài)進行控制，使盾構的軸線誤差保持在設計偏差之內，盾構姿態(tài)控制是掘進的關鍵技術。管片的拼裝和注漿對隧道的穩(wěn)定和安全有著重要的影響，因此要十分重視管片的拼裝和注漿的施工質量。

3.4 盾構（進洞）接收

盾構接收是盾構施工的最后一個環(huán)節(jié)，關系到隧道施工的成敗，應充分做好盾構的進洞準備工作，確保進洞的良好姿態(tài)并準確就位在接收基座。盾構進洞區(qū)域的土體應進行加固，加固方法與時間同出洞時一致。進洞前一百環(huán)應布置導線控制點，對高程和橫向要進行復核測量確保盾構進洞姿態(tài)良好。

4 盾構法施工中的技術難點

4.1 地鐵工程的施工安全防技術

在地鐵工程施工過程中，施工空間比較狹小的，施工人員的交叉作業(yè)情況較為頻繁，所以必須要做好地鐵工程的施工安全防護工作，避免出現物體打擊以及高空墜物的安全事故，例如在電梯口、預留洞口以及樓梯口等臨口地方設置安全網、蓋板或是欄桿，正處于施工中的建筑物，在其出入口也應當設置防護棚，以及擋叫板、防護立網和防護欄桿，這些防護裝置的高度都應是不小于1.2m的。而施工人員在這些地方進行施工作業(yè)時，必須佩戴必備的勞動保護用品，如防滑鞋、安全帽、安全網以及安全帶等，同時還需要固定好安全帶，避免物體從高空墜落[2]。

4.2 防水技術

在盾構開挖期間，利用盾構機把壓力施加在工作面上，促使土壓力和水壓力保持平衡，控制土層內的水，防止?jié)B進隧道內，以此實現防水。此工程所選擇使用的盾構機，鋼制機殼長度為6.5m、厚度為4m，而且管片連接在盾殼的位置，有鋼刷密封盾構機，所以可以確定盾構機的結構，能夠有效阻止地下水滲入。但是由于隧道開挖前會出現涌水現象，因此應該用預注漿的方式，控制開挖面的涌水量。在經過含水地層時，還需要借助注漿技術進行堵水，尤其是軟土地層。另外，將PVE防水塑料板掛在模筑襯砌的后面，同樣能夠防水。

4.3 地表沉降控制技術

地鐵位于城市的交通主干道和建筑密集地區(qū)，如果出現地表沉降，非常容易引發(fā)極大的工程事故。工程在盾構施工時，為了避免對周圍圍巖造成影響，并引發(fā)地層應力場變化，需要借助地表沉降控制技術，控制隧道周圍切向應力的位移增大。利用巖層的承載力，按照既定標準嚴格控制圍巖變化，尤其是針對地質條件相對較差的盾構區(qū)域，地表沉降值必須控制在30mm以內，并且在開挖工作面的位置，可以通過維持土壓力和水壓力的盾構平衡性，避免土層發(fā)生位移，減少土層損失。對于超挖引起的地表沉降，需要填充開挖部位，以此釋放圍巖應力。

4.4 地下管線、地表建筑保護技術

控制地表沉降，會對地下管線和地表建筑物起到一定的保護作用，但是根據工程現場的實際情況，地下管管線和地表建筑物的保護，需要構建健全的盾構支護系統(tǒng)，也就是在開挖面位置，通過增減壓力調節(jié)控制的方式，靈活調整地層應力，把地表沉降值控制在最低狀態(tài)，并進行壁后注漿加固，尤其是在地表建筑物的下方區(qū)域，提高圍巖的強度水平，并將管片作為止?jié){巖墻壁，解決注漿壓力問題，實現預期注漿效果，才能夠更好地保護工程盾構施工區(qū)域內的地下管線和地表建筑物。

5 結語

盾構法涉及到自動化控制、機械工程、巖土工程、測量工程和液壓傳動等多個學科，是一項綜合性很強的施工技術。盾構法以其獨特的優(yōu)點被廣泛的應用在城市的地鐵建設施工當中，大大地提升了我國地鐵建設施工的水平和質量。

參考文獻

[1]張子新，胡文，劉超，滕麗.地面出入式盾構法隧道新技術大型模型試驗與工程應用研究[J].巖石力學與工程學報，2013（32）：2161-2169.

[2]蔡正.地鐵隧道盾構法施工安全風險管理研究[D].中國礦業(yè)大學，2016.