地鐵盾構(gòu)施工中盾構(gòu)機(jī)過站技術(shù)分析

文/吳鑫揚(yáng)，中國(guó)水利水電第八工程局有限公司

在現(xiàn)代化施工技術(shù)進(jìn)行發(fā)展中，地鐵隧道施工技術(shù)運(yùn)用大型自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備獲得了非常大的發(fā)展空間，這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用使得工程建設(shè)不斷的推進(jìn)。其原理是使用盾構(gòu)機(jī)共同完成挖掘和出渣，同時(shí)預(yù)防圍巖產(chǎn)生失穩(wěn)的問題。盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)有著很多不同的形式，主要分為四代盾構(gòu)機(jī)：第一代是手掘式盾構(gòu)機(jī)、第二代是半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)、第三代是閉胸式盾構(gòu)機(jī)、第四代大斷面、高智能化、斷面多樣化盾構(gòu)機(jī)。根據(jù)工作原理分為土壓平衡式盾構(gòu)、泥水平衡式盾構(gòu)和復(fù)合式盾構(gòu)。盾構(gòu)機(jī)過站是目前隧道施工的重要組成部分，盾構(gòu)機(jī)過站的形式以及方法眾多，但過站的主要目的是盾構(gòu)機(jī)能夠快速、安全、順利地通過車站并不斷掘進(jìn)。

1 盾構(gòu)機(jī)分類與組成

從盾構(gòu)機(jī)自身的類型上分析，主要分成土壓平衡式、泥水平衡式，它們的在工程建設(shè)里所使用的方式是不一樣的，其施工工序也不相同。從其自身的構(gòu)成上給予分析，盾構(gòu)機(jī)自身的構(gòu)成比較復(fù)雜，涉及到非常多的零部件，以土壓平衡式的盾構(gòu)機(jī)作為例子，斷面的形狀主要是圓形，并且使用鋼板構(gòu)成，盾構(gòu)機(jī)從前之后依次由刀盤、切口環(huán)你（前盾）、支撐環(huán)（中盾）、盾尾。盾尾后是連接橋，連接橋與1#臺(tái)車相連，1#臺(tái)車后依次為2#臺(tái)車、3#臺(tái)車、4#臺(tái)車、5#臺(tái)車。盾構(gòu)機(jī)自身的種類可以說是比較多的，因此盾構(gòu)機(jī)自身的產(chǎn)生確實(shí)能夠給當(dāng)前地下工程所進(jìn)行的施工建設(shè)帶來更多的方便與安全，其中地鐵隧道工程就是非常好的例子。

2 地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)原理

在地鐵盾構(gòu)施工中，主要使用盾構(gòu)法隧道施工，盾構(gòu)法是在盾構(gòu)保護(hù)下修筑隧道的一類施工方法。這類方法的特點(diǎn)是地層掘進(jìn)、出土運(yùn)輸、襯砌拼裝、接縫防水和盾尾間隙注漿充填等作業(yè)都在盾構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行，并需隨時(shí)排除地下水和控制地面沉降，因而是工藝技術(shù)要求高、綜合性強(qiáng)的一類施工方法。其中,相關(guān)施工人員必須結(jié)合實(shí)際情況考慮施工環(huán)境,準(zhǔn)確分析地形、土壤和地下水的特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上制定有針對(duì)性的措施,保證開挖面穩(wěn)定,保證開挖面穩(wěn)定性主要通過自然穩(wěn)定、壓縮空氣支撐、機(jī)器設(shè)備支撐以及土壓平衡支撐方法。

3 盾構(gòu)法施工技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)分析

結(jié)合當(dāng)前我國(guó)地鐵施工建設(shè)中對(duì)于盾構(gòu)法施工技術(shù)手段的有效應(yīng)用來看，其主要就是借助于盾構(gòu)挖掘機(jī)進(jìn)行施工操作，并且因?yàn)槎軜?gòu)挖掘機(jī)的機(jī)殼能夠在挖掘過程中發(fā)揮出較為理想的支護(hù)效果，最終也就能夠提升其施工效率，保障挖掘操作更為合理高效。具體到這種盾構(gòu)法施工技術(shù)在地鐵施工操作中的應(yīng)用來看，其基本落實(shí)特點(diǎn)如下：

（1）對(duì)地面環(huán)境影響較小。具體到盾構(gòu)法施工技術(shù)手段的操作過程中來看，其在實(shí)施操作中不需要針對(duì)地面上相關(guān)場(chǎng)地進(jìn)行處理，并且借助于盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工操作不存在較大的噪音以及震動(dòng)威脅，如此也就不會(huì)對(duì)于地表建筑物以及周圍人群產(chǎn)生明顯干擾，該方面的優(yōu)勢(shì)相對(duì)于明挖處理較為突出。

（2）施工精度較高。對(duì)于盾構(gòu)法施工技術(shù)手段的具體操作而言，其還能夠在施工精度方面表現(xiàn)出較為理想的作用，這種施工精度方面的把關(guān)主要就是為了促使其相應(yīng)誤差能夠得到有效控制，尤其通過對(duì)盾構(gòu)挖掘參數(shù)詳細(xì)檢測(cè)和控制，其能夠?qū)⒄`差控制在0.5mm之內(nèi)，如此也就必然能夠避免了以往地鐵隧道施工中出現(xiàn)的偏斜問題。

（3）機(jī)械化程度高。盾構(gòu)法施工技術(shù)手段在地鐵施工中的有效運(yùn)用還具備著較高的機(jī)械化效果，其能夠嚴(yán)格按照相關(guān)施工組織規(guī)劃進(jìn)行有效落實(shí)，并且施工推進(jìn)效率比較高，明顯提升施工效率和水平，有助于地鐵項(xiàng)目的優(yōu)化。

（4）要求較高。對(duì)于地鐵施工中盾構(gòu)法施工技術(shù)的應(yīng)用，其要求相對(duì)而言還是比較高的，這也是該技術(shù)的一個(gè)重要制約因素，比如在施工操作中其無法后退，只能前進(jìn)，如此也就容易導(dǎo)致其一旦出現(xiàn)故障或者是運(yùn)行偏差，就會(huì)形成不能通過盾構(gòu)機(jī)自身進(jìn)行修正，此外，盾構(gòu)挖掘機(jī)對(duì)于自身質(zhì)量的要求比較高，需要促使其精度以及整體協(xié)調(diào)性較為合理可靠。

4 盾構(gòu)機(jī)過站的施工方法

本文結(jié)合廣州市軌道交通三號(hào)線工程，盾構(gòu)機(jī)在珠江新城站始發(fā)掘進(jìn)，在穿越珠江之后到達(dá)中間站赤崗塔站北端，盾構(gòu)機(jī)在赤崗塔站站內(nèi)空載過站，然后從赤崗塔站南端重新始發(fā)掘進(jìn)至客村站而完成整個(gè)過站施工任務(wù)。盾構(gòu)機(jī)整體過站的重要前提是盾構(gòu)接收井的地面標(biāo)高與車站主體地面標(biāo)高一致。

4.1 盾構(gòu)機(jī)破洞前的掘進(jìn)

為了保持盾構(gòu)良好姿勢(shì)準(zhǔn)確出洞,在破洞前約30m加強(qiáng)隧道監(jiān)控測(cè)量,必須仔細(xì)控制隧道掘進(jìn)參數(shù)、調(diào)整盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，其目的是為了盾構(gòu)機(jī)能夠準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)事先預(yù)埋好的洞門鋼環(huán)，使得盾構(gòu)機(jī)可以更加容易突破洞門。在正常情況下，盾構(gòu)機(jī)允許偏差為±10mm，而仰角角度偏差為2mm/m，同時(shí)必須避免俯仰姿態(tài)。此外，從破洞開始前30米就要降低擾動(dòng)土體，從而使得破洞時(shí)不造成大面積土層坍塌的情況。

4.2 洞門鑿除

為了保證盾構(gòu)機(jī)刀盤上的刀具能夠有效破除洞門，應(yīng)該在盾構(gòu)機(jī)接收之前鑿除部分洞門,但是要嚴(yán)格控制鑿除部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)后洞門掌子面露空的時(shí)間限制,通常露空的時(shí)間不應(yīng)超過48h,否則容易導(dǎo)致掌子面崩潰。鑿除洞門時(shí)應(yīng)當(dāng)從上到下的外切，同時(shí)還能保留最后一層鋼筋網(wǎng)，在盾構(gòu)機(jī)破洞時(shí)，刀盤會(huì)逐漸刮磨鋼網(wǎng)，然后停機(jī)人工切割鋼筋，這樣就能有效防止土體滑坡。

4.3 接收托架（始發(fā)臺(tái)）定位

根據(jù)隧道的初始框架和高度尺寸，計(jì)算安裝接收托架的的高程。定位接收托架時(shí)要考慮洞門及地面的標(biāo)高，以此判定墊高接收托架還是鑿低地面。

4.4 盾構(gòu)機(jī)上接收托架（始發(fā)臺(tái)）

（1）盾構(gòu)機(jī)破洞前應(yīng)該先在洞門的底部鋪一層碎石，以防在離開洞門時(shí)出現(xiàn)頭部下沉。

（2）將刀盤調(diào)整到合適的位置，避免上接收托架時(shí)出現(xiàn)碰撞。

（3）有必要使用薄鋼板襯墊和接收托架接觸的前體耐磨層，以避免磨損或減少摩擦力。

4.5 盾體沿接收托架軌道移動(dòng)

將盾體與拖車分離后，將兩個(gè)液壓千斤頂安裝在接收托架的兩側(cè)，伸出油缸頂在盾體的兩側(cè)的牛腿上，然后水平推移，使盾體滿足平移的工藝要求。

當(dāng)平移的時(shí)候，需要注意兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

（1）這兩個(gè)千斤頂?shù)乃俣缺仨毷且恢碌摹?/p>

（2）接收托架在千斤頂推力的位置上必須加焊接板補(bǔ)強(qiáng)。

4.6 盾體垂直移動(dòng)

平移到位后,必須把兩側(cè)的兩個(gè)千斤頂拆除，并在始發(fā)架平移到位后進(jìn)行再次安裝，始發(fā)架底部防止好輥或鋼板,并使用千斤頂開始移動(dòng)始發(fā)臺(tái),盾體垂直平移前必須兩種準(zhǔn)備：（1）4個(gè)活動(dòng)地板使用鋼板加工，放置在始發(fā)架前。（2）焊接臨時(shí)牛腿在中盾、前盾、盾尾，用于頂升盾體。

4.7 盾體移位和定位

當(dāng)始發(fā)架移動(dòng)到洞門前1000mm時(shí)，再次移動(dòng)始發(fā)架，并對(duì)準(zhǔn)始發(fā)架始發(fā)狀態(tài)。在推到位后，用兩個(gè)千斤頂頂起盾體單邊，并在底部抽出鋼板。與此同時(shí)，單邊放進(jìn)方鋼密排在始發(fā)架的底部。把千斤頂放在中后部，然后測(cè)量定位后進(jìn)行固定。

5 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工中技術(shù)重點(diǎn)

通常，在盾構(gòu)進(jìn)行掘進(jìn)的時(shí)候需要向前去進(jìn)行掘進(jìn)45米，這一階段是試掘進(jìn)階段。假如這一階段不會(huì)存在問題那么可以繼續(xù)向前進(jìn)行掘進(jìn)，在深度達(dá)到90m的時(shí)候，把負(fù)環(huán)管片進(jìn)行拆除，試掘進(jìn)階段最主要的作用就是為了保證盾構(gòu)機(jī)可以達(dá)到最適宜的施工狀態(tài)，并且針對(duì)地質(zhì)環(huán)境也應(yīng)該有一個(gè)比較初步的掌握。在這一基礎(chǔ)上，參照有關(guān)的流程完成快速的掘進(jìn)才可以使其達(dá)成一種理想的工程施工效果。在進(jìn)行完試掘進(jìn)階段之后，即刻完成正常的工作，并且還應(yīng)該對(duì)相關(guān)設(shè)備完成調(diào)整。

盾構(gòu)機(jī)在完成掘進(jìn)的時(shí)候，需要做到以下工作：①按照當(dāng)前工程地質(zhì)自身的條件與試驗(yàn)段掘進(jìn)工程里進(jìn)行監(jiān)測(cè)的結(jié)果，完成掘進(jìn)參數(shù)的優(yōu)化；②在保持推進(jìn)的時(shí)候，使用試驗(yàn)段掘進(jìn)階段進(jìn)行掌握的適宜的施工參數(shù)，并加強(qiáng)施工中的監(jiān)測(cè)，使其能夠?qū)κ┕さ墓に嚰右酝晟?，并且?duì)地面的沉降進(jìn)行控制；③盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，一定要嚴(yán)格控制，合理的下達(dá)掘進(jìn)指令，及時(shí)跟蹤并且完成調(diào)整；④盾構(gòu)機(jī)需按照目前班指令去對(duì)參數(shù)完成設(shè)定。當(dāng)初始產(chǎn)生不大的偏差時(shí)，需要快速糾正，一次的糾偏量不應(yīng)該太大，降低并且防止對(duì)地層產(chǎn)生的擾動(dòng)。

6 結(jié)束語

綜上所述，對(duì)于地鐵施工操作中盾構(gòu)法施工技術(shù)中盾構(gòu)機(jī)過站施工方法的介紹而言，其積極優(yōu)勢(shì)和作用是比較明顯的，這也就需要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)于盾構(gòu)法施工技術(shù)的充分研究，促使其具備更為理想的落實(shí)價(jià)值，降低偏差缺陷的產(chǎn)生。

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