地鐵盾構法施工技術研究與探索

方詩濤

摘要：為了進一步實現(xiàn)地鐵的安全、高效建設并提高其施工質量，盾構施工技術得到了發(fā)展與運用，隨著該技術的不斷進步與完善，其在城市地鐵建設中的作用越來越不可忽視。因此，對地鐵盾構施工技術進行研究與探索具有十分重要的現(xiàn)實意義，該技術的有效運用不僅能夠提高地鐵的建設效率，同時也能夠促進城市的交通便捷。

關鍵詞：城市地鐵;盾構法;施工技術

為了促進城市的交通進步，適應當代社會的發(fā)展，國家近年加強了對地下空間的開發(fā)與運用，加大了對地鐵建設的投資，地鐵在各大城市的應用越來越廣泛。而盾構法是當今世界上應用與地鐵建設最為廣泛的施工技術。本文將介紹地鐵盾構發(fā)施工新技術發(fā)展的歷史、工作的基本原理、特點和優(yōu)勢所在，了解其施工工藝及國內外最新的盾構施工技術。

1.地鐵盾構施工技術應用

1.1始發(fā)豎井

盾構井的尺寸應當符合盾構機的拼裝技術要求，一般來說，井寬必須比盾構機的直徑大兩米左右，而井長的設計，則應當將盾構設備的拼裝空間、施工人員作業(yè)空間等考慮在內。另外，豎井的尺寸也與盾構機的行進方式、隧道土層的厚度等多種原因存在關系，始發(fā)豎井的壁面通常使用鋼板保護，或者也可以利用鋼筋混凝土，而起重設備的運用則應當充分考慮運輸條件，可選擇的設備包括升降機或者起重機。自地面將盾構機的零件機器其他相關設備運輸至井中，然后進行盾構機的組裝，設計其盾構的反力裝置以及進出口。

1.2盾構拼裝

目前，我國在地鐵施工中所運用的盾構機，其盾頭由生產產家直接拼裝完畢后運輸至施工現(xiàn)場，但是目前在我國許多地區(qū)，運輸條件及運輸能力相對落后，盾構掘進機的盾頭部分都是在生產廠組裝完后整體運至工地。但我國很多城市地處內陸，道路運輸條件和通過能力有限，通常只能進行分體運輸，也就是將盾頭劃分為主機、上盾殼、下盾殼以及刀盤幾個部分分別運輸，然后于始發(fā)豎井內拼裝。在盾頭的幾個組成部分中，單件重量高達三十噸，因此，現(xiàn)場起重裝置必須利用門式起重機。

1.3反力裝置

反力裝置的組成部分包括臨時支撐墊、固定支撐座，支撐反力架則依靠負環(huán)管片的安裝，負環(huán)管片為閉口環(huán)，由十個隧道管片組裝形成。

1.4進發(fā)導口

盾構機在正式運行前，應當在挖掘的各個位置預設進發(fā)導口，這一環(huán)節(jié)主要作用為：保障開挖面的穩(wěn)定性;預防地下水滲透;預防隧道坍塌。在地鐵建設中，通常利用冷凍法或者注漿法穩(wěn)定壁面，穩(wěn)固范圍應當遠超盾構機的長度，而其直徑則應超過盾構機直徑的兩倍。

1.5洞口止水

隧道直徑與盾構機直徑存在一定差距，在兩者之間存在空隙，為了避免水自其中流出，預防地表沉降，保障盾構機的順利進出，在盾構機接近隧道口前，應當設置止水帶，利用環(huán)形設備封住空隙，而在盾構機進入隧道后，則應完全封住隧道口。

1.6始發(fā)

以上準備工作結束后，盾構機便可以開始行進，將千斤頂頂在反力裝置上，啟動機器即可推動機器前進。在切削刀盤進入土體之前，為了避免隧道土體被突然削切而發(fā)生土體坍塌，施工人員應當利用螺旋器注入粘土，保障土壓艙的滿載，才可啟動機器挖掘土體和排土。

1.7盾構的掘進

在盾構機完全進入后，必須按照挖掘方案行進，這一環(huán)節(jié)的工作由信息化系統(tǒng)進行控制。當盾構機器設備在掘進過程中出現(xiàn)誤差時，可以利用信息化系統(tǒng)控制其油缸，保障盾構機行進方向的準確性，同時，在確保土壓平衡的前提下，通過對刀盤轉速、螺旋輸送速度的調整，進而保障挖掘與排土的速率基本一致。

1.8襯砌與進洞

在盾構機挖掘一定距離后，則可開始襯徹，由運輸設備將管片送至隧道，再將管片送至拼裝位置即可進行拼裝，在拼裝結束后則進行另一環(huán)節(jié)的挖掘與行進，至工程結束為止。在盾構施工結束后，應當處理隧道管片，對洞口進行止水。

2.地鐵盾構施工新技術

2.1地鐵盾構法施工新技術要點

地鐵盾構法施工新技術要點包括：控制特殊條件沉降;制造耐久性、高強度管片;比較錯縫、通縫拼裝，分析總線形變;砂質粉土、流砂給設備帶來的危害和影響;進出工作難題和措施;糾偏;施工中如果發(fā)現(xiàn)大石塊、高壓水、樁、超淺覆土等存在災難性的實際地質情況解決措施。

2.2闡述地鐵盾構法施工新技術

（1）特殊斷面盾構施工技術。特殊斷面盾構分為兩大類：非圓形盾構、復圓形盾構。復圓形盾構包括兩種，是三圓形和雙圓形盾構。三圓形盾構適合應用在地鐵車站建設中;雙圓形盾構技術適合使用在地鐵共同溝、下水道、隧道中。非圓形盾構包括以下幾種：半圓形盾構、馬蹄形盾構、橢圓形盾構、矩形盾構等，依據隧道實際應用目標以及作用合理地進行選擇。使用特殊斷面盾構技術中三圓技術主要工程就是經地鐵環(huán)線橋車站，在地下鐵路中應用雙圓形盾構技術。應用特殊斷面盾構技術的過程中，不但需要分析使用設備中斷面形狀特點的影響，還應該考慮工程實際情況。掘進時候應該密切注意盾構設備。施工中分析斷面形狀以后，需要詳細規(guī)劃管片組裝的順序、分割數(shù)、精度等，也就是需要能夠正確組裝管片，嚴格控制以及管理盾構姿勢，如果出現(xiàn)偏離的時候，應該利用千斤頂、超挖設備及時修正。

（2）復合盾構施工技術。盾構是存在很強針對性的專用設備，依據不同的水文地質實際情況建立符合規(guī)范的盾構機，每臺盾構機都不同。在復雜地質基礎上，如果使用常規(guī)方式不能合理完成施工。那么，就應該使用一種合理的并且符合實際情況的施工技術，如復合盾構技術。復合盾構技術包括兩種復合刀具———滾刀和齒刀，處理硬巖程度時候使用滾刀，分析軟巖層的時候使用齒刀。背裝方式互換兩種刀具。

（3）球體盾構施工技術。球體盾構施工技術依據不同的變換分為兩種：橫、橫連續(xù)掘進和縱、橫連續(xù)掘進。橫、橫連續(xù)掘進主要是說豎井不旋轉，對著地面直角位置進行挖掘的方式;縱、橫連續(xù)掘進實際上是連續(xù)從地面開始以直角方向開外豎井和隧道的施工方式。應用球體盾構技術的時候，需要在主盾構中合理安裝次盾構的球體。實際施工的時候，合理分析推進反力、開挖反力、盾構自重的關系。施工中如果應用縱、橫掘進盾構技術，應該合理改變方向，旋轉次盾構球體90°，會導致形成涌砂、涌水的問題，所以應該合理分析防水結構，避免由于地下水、砂土導致堵塞。狹窄的施工場地中盾構技術能夠在地下隧道中直接掘進，最大限度降低時間、場地限制，所以使用上述施工技術上能夠盡可能縮短周期，屬于新興的施工技術。

（4）盾構穿越粉砂層施工技術。地質條件會極大程度上影響盾構施工實際難度，穿越淤泥質粉質黏土、淤泥質黏土等土層的時候十分理想，但是因為存在粉砂層，會提高應用盾構技術的難度，因此，在實際施工的過程中需要應用一些比較特殊的方式來避免施工中出現(xiàn)穿越粉砂的不利現(xiàn)象，如出土口噴砂、土體液化問題。所以，最關鍵的施工就是保證具備一定止水性、流動性的正面土體，一是在土艙內部適當添加泥，避免出現(xiàn)噴砂現(xiàn)象，依據螺旋出土器出土能夠有效增加流動性;二是合理增加土艙壓力，避免土體液化。

3.結語

城市地鐵盾構施工法，是現(xiàn)階段地鐵施工過程中，安全性最高的地鐵施工技術，隨著地鐵施工企業(yè)的不斷發(fā)展以及施工機械的不斷改善，再加上先進的工程測量、定位、控制技術的廣泛應用，相信我國地鐵盾構施工技術的運用一定可以有效的促進地鐵施工質量和效率的全面提升，從而發(fā)揮出其在我國地鐵工程項目建設過程中的積極作用

參考文獻：

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（作者單位：武漢地鐵集團有限公司）