地鐵盾構法施工過程中存在的問題及措施分析

周建華

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西 太原 030024）

地鐵作為城市中重要的交通工具，為人們的出行帶來了極大的便利。近年來，我國諸多中大城市開始修建地鐵，盾構法已經(jīng)成為地鐵施工過程中最為重要的技術之一，存在諸多顯著的優(yōu)勢。但是濟南市軌道交通R3號線一期工程5標項目在具體的施工過程中仍然會面臨諸多問題，例如地表沉降、地層損失、土體位移等問題。為此，要重視盾構法的設計與施工，進而保重工程的整體質量。

1.地鐵盾構法

濟南市軌道交通R3號線一期工程5標王舍人站、工業(yè)北路站（包含圍護結構工程、主體結構工程、盾構始發(fā)井工程、盾構接收井工程等。

盾構法主要是利用鋼組件沿著隧洞軸線前進的同時，開挖土壤這個原理。鋼組件能夠有效地防護開挖空間，一直到開始與最終的隧洞襯砌完成。但是在此過程中，盾構法要承受周圍地層所賦予的壓力，并防止地下水的滲透。該結構不僅能夠承受住來自周圍地層所給予的壓力，還能夠在地層中利用支撐的方式推動千斤頂。在隧道內(nèi)部，若想實現(xiàn)盾殼的支護能力，要在其內(nèi)部構建永久的襯砌，進而利用超高安全性的刀盤來挖掘地層，并將配管片安裝在隧道的尾部位置，這樣就可以形成永久性的襯砌。

2.地鐵盾構法在施工過程中存在的問題

結合濟南市軌道交通R3號線一期工程的實際情況來看，在地鐵盾構施工過程中依舊存在諸多不確定的因素，具體如下。

2.1 地表沉降

在利用盾構法施工的過程中，造成地表沉降的主要原因就是新的盾構隧道內(nèi)部在不停地接近，因此會導致地表橫向沉降槽。與此同時，橫向沉降槽會受到地層次與縱向沉降變位的多種影響，其外形也會受到一定的影響，例如出現(xiàn)與Peck相似的沉降曲線。本標段工業(yè)北路站位于工業(yè)北路與奧體中路交叉口，對地表沉降影響最大的一個因素就是正交隧道施工，如不斷增大的頂應力、不斷減小的隧道凈距與埋深，還會導致圍巖條件發(fā)生惡化的情況，這些因素都會使得地表沉降的數(shù)量上升。與此同時，在隧道周邊的地下管線也會對地表沉降量造成一定的影響，最為常見的就是人們在生活中的排污管、煤氣管等。為了確保盾構隧道與地表橫向沉降槽相匹配，這些地下管線都是以正交橫斷面沉降的趨勢分布。

2.2 地層損失

本工程位于濟南市老城區(qū)泉群的東部，南北向橫穿整個城區(qū)，可能會對一些淺層水系產(chǎn)生影響，施工過程中要注意加強水脈的保護及節(jié)水措施的落實。由于盾構推進而導致土體位移的情況在地鐵施工中也是較為常見的一種情況，主要是由盾構通過時、盾構通過后組成。通過比較可以得知，盾構前的位移發(fā)生的幾率較小，在盾構離開后的幾個月才會得以確定，為此，盾構通過時是導致位移的主要階段，進而對地層造成嚴重的損失。

2.3 掘進過程中出現(xiàn)偏移

由于地鐵在修建過程中，都是在地面以下，加上我國的地理環(huán)境較為復雜，導致地鐵隧道地層巖面會出現(xiàn)較大的起伏，例如部分地層斷面會出現(xiàn)風化的情況。盾構機在環(huán)境惡劣的條件下工作，刀盤會出現(xiàn)受力不均勻的現(xiàn)象，很難控制姿態(tài)，掘進的速度也不會平衡，這樣就會導致盾構機的機頭向上彎曲或者下垂的問題，并在很大程度上降低了盾構機的工作效率。

3.防治措施

3.1 合理選擇盾構機

目前，濟南很多隧道工程在建設過程中，最為廣泛的一種盾構應用模式即土壓平衡式。其原因主要是借助全斷面的切削刀盤，將正面的土體切削后，將其置入密封艙內(nèi)，確保艙內(nèi)的壓力能夠與開挖面的水土壓力保持平衡的狀態(tài)，進而降低盾構推進過程中對土層土體的影響，以此來降低地層沉降發(fā)生的可能性。根據(jù)管線的分布及特點，建立各自的安全區(qū)域，掛標志牌，嚴禁機械設備操作時對管線造成碰撞。確保各類管線閘、閥始終處于正常的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)閘、閥出現(xiàn)滲水、漏氣等異常情況，立即查明原因，采取措施并與管理單位取得聯(lián)系，確保管線安全。因此，在具體的施工過程中，要合理地選擇盾構機，并結合不同盾構機所具備的特性來降低地面沉降發(fā)生的情況。

3.2 合理注漿

由于注漿的原因也會造成地面出現(xiàn)沉降的可能，因此，在施工過程中，要重視對注漿的要求，合理注漿。與此同時，可以提升注漿的速度，確保在第一時間進行注漿，并合理把控漿液的比例，在此基礎上，還要把控好注漿的量，保證注漿量是在科學的范圍內(nèi)，最大限度上降低由于注漿量不足而引發(fā)地層變形的情況，進而確保工程施工時的安全與質量。

3.3 實地考察

結合上文的敘述可得知，出現(xiàn)地面沉降的原因并非是單一的，而是會受到內(nèi)部與外部多種因素的影響。因此，在前期施工時，要對所要施工的土地條件、地質、覆土程度、地下水位的變化情況進行實地考察。例如，在地震事故中，屬于突發(fā)性安全事件。民工宿舍基本采用活動板房搭建，存在安全隱患。尤其是在建筑密集區(qū)、施工場地物料堆積區(qū)，一旦感覺到震感，立刻撤離此類區(qū)域。與此同時，施工單位還要派遣專業(yè)的技術人員進行全方位的調查，對以上要素的變化情況實時進行分析，這樣才能夠確保后期施工的穩(wěn)定進行，最大限度上降低地層變形的可能性。

3.4 將地層位移控制在合理的范圍

項目部和民工宿舍基本采用活動板房搭建，各食堂基本使用液化氣，存在火災隱患，易發(fā)生火災；施工現(xiàn)場工種多、立體交叉作業(yè)的環(huán)境，在施工過程中也存在著火災隱患。特別是在施工的高峰期間，明火作業(yè)較多，易燃材料較多，極易發(fā)生火災事故。因此，要注意物體的擺放位置，在上述問題分析的過程中，盾構通過時是造成地層損失的主要環(huán)節(jié)。為此，在這一階段要控制好地層位移，并將其控制在合理的范圍內(nèi)。為了降低地層的損失，還要進行及時的監(jiān)督，避免出現(xiàn)位移過大的情況。

3.5 減少開挖地面的擾動

為了降低位移發(fā)生的可能性，在施工過程中，還要對開挖地面減少擾動的影響。因此，可以利用合理的氣壓值或者正面支撐的方式來避免土體坍塌的情況。另外，還要在第一時間對比地面沉降的觀測值與土倉壓力，進而確保土倉壓力在合理的環(huán)境，保證土倉平衡。此外，在推進油缸時，要將推進速度控制在15mm/min的范圍內(nèi)，并派遣專業(yè)的技術人員進行定期的檢查，技術人員主要的檢測內(nèi)容即盾構機匣不與島臺結合的具體情況，管片情況，并確保盾構機的底回的填料保持在飽滿的狀態(tài)，盾構機是在沿導臺中心的方向進行推進。此外，還需要對盾構機的掘進數(shù)據(jù)進行定期的檢測，并結合當?shù)赝临|的實際情況進行合理的調整，確保參數(shù)是在合理的范圍內(nèi)。

結束語

盾構法是地鐵施工中一項重要的施工技術，具備多種優(yōu)勢，也是經(jīng)過多年實踐而形成的一項施工技術。但是對于濟南地鐵在實踐過程中出現(xiàn)的不足，專業(yè)的技術人員要提高警惕，本著實事求是的原則，不斷提升自身的綜合素養(yǎng)與實踐能力，進而確保地鐵施工的安全與質量。