超大直徑泥水盾構(gòu)施工難點(diǎn)及技術(shù)探究

吳磊

摘要：鐵路隧道工程建設(shè)質(zhì)量對(duì)鐵路使用安全和質(zhì)量至關(guān)重要，隧道工程中的超大直徑泥水盾構(gòu)施工對(duì)工程質(zhì)量有較大影響，也是工程施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)環(huán)節(jié)。由于鐵路隧道工程建設(shè)的區(qū)域比較復(fù)雜，超大直徑泥水盾構(gòu)施工難度也因此而被強(qiáng)化。為了提高超大直徑泥水盾構(gòu)施工質(zhì)量和效率需要對(duì)難點(diǎn)和技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，因此本文對(duì)其施工難點(diǎn)和具體應(yīng)用的技術(shù)手段進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：超大直徑；泥水盾構(gòu)；施工難點(diǎn)；施工技術(shù)

1 超大直徑泥水盾構(gòu)施工難點(diǎn)

1.1 盾構(gòu)結(jié)構(gòu)形態(tài)控制

超大直徑泥水盾構(gòu)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于隧道工程，這種跨度較大的結(jié)構(gòu)施工難度本身就比較大，而盾構(gòu)結(jié)構(gòu)直徑較大會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形態(tài)難以控制。盾構(gòu)結(jié)構(gòu)直徑過大的情況下，隧道掌子面分布均勻性會(huì)受到影響。因而在施工期間對(duì)盾構(gòu)結(jié)構(gòu)施工位置精準(zhǔn)性要求較高，在實(shí)際施工期間需要用精密度高的測(cè)量?jī)x器，對(duì)結(jié)構(gòu)施工的位置進(jìn)行測(cè)量確定，強(qiáng)化對(duì)盾構(gòu)結(jié)構(gòu)形態(tài)的控制效果。

1.2 盾構(gòu)壓力水平的控制

隧道工程超大直徑泥水盾構(gòu)施工期間，盾構(gòu)的壓力通常比較大。盾構(gòu)壓力水平與盾構(gòu)施工機(jī)械的選擇也有關(guān)聯(lián)，實(shí)際施工期間對(duì)盾構(gòu)壓力水平有一定的要求，需要根據(jù)具體施工要求選擇適宜的盾構(gòu)機(jī)械，保證壓力水平充分滿足施工需求，并提高盾構(gòu)機(jī)械的適用性。

1.3 高透水性的底層

在實(shí)際工程建設(shè)期間，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致部分地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)透水性，透水性較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)承載力較差，水分含量過多，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也無法保證。但超大直徑泥水盾構(gòu)施工的相關(guān)壓強(qiáng)超強(qiáng)，這就是江底施工所隱含的巨大風(fēng)險(xiǎn)。在這種條件下進(jìn)行施工具有相當(dāng)高的難度。首先，高超的滲水地質(zhì)增加了排水的工作量，同時(shí)給對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行的施工推進(jìn)增加了技術(shù)難度，因此對(duì)這種地質(zhì)的施工需高度警惕，且應(yīng)增加新技術(shù)的使用，從而促進(jìn)施工的順利進(jìn)行。

1.4 掘進(jìn)施工以及覆土施工

隧道工程總長(zhǎng)度較大，隧道的寬度也比較大，而且施工環(huán)境具有多變性的特征，這對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)施工提出了更高的要求。需要利用盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備沒有停頓的完成隧道打通施工，但是施工期間由于多方面因素的影響，想要實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷施工還是非常難的。關(guān)于覆土施工，在隧道工程洞口施工期間，覆土深度比較淺，對(duì)盾構(gòu)覆土機(jī)械的有效控制難度比較大。

2 超大直徑泥水盾構(gòu)施工技術(shù)探究

2.1 超大直徑泥水壓力控制技術(shù)

首先，要根據(jù)隧道工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出超大直徑泥水壓力值的范圍，然后在具體施工期間要將超大直徑泥水壓力控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。隧道施工地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較多樣化，透水性較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)和透水性弱的結(jié)構(gòu)對(duì)超大直徑泥水壓力要求存在差異，需要根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行分別計(jì)算，然后將透水性強(qiáng)和透水性差的區(qū)域進(jìn)行分化，對(duì)超大直徑泥水壓力進(jìn)行分別控制。

其次，控制超大直徑泥水壓力期間，需要保持靈活性。盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備中有壓力范圍值設(shè)定功能，根據(jù)計(jì)算的壓力范圍值進(jìn)行輸入，這樣在施工中設(shè)備會(huì)自動(dòng)將壓力控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。其中對(duì)于地表沉降量較少的區(qū)域要將壓力控制在比較低的范圍內(nèi)，對(duì)于沉降量較大的區(qū)域要將壓力控制在較高的狀態(tài)。在掘進(jìn)施工期間，壓力盡量保持在恒定狀態(tài)，避免波動(dòng)差值較大。

2.2 盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)

盾構(gòu)掘進(jìn)施工難度較大，需要對(duì)一些影響因素進(jìn)行控制，包括機(jī)械施工的速度、泥水壓力、以及推力大小等。其中最重要的因素是掘進(jìn)速度的控制，掘進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)不同的地層進(jìn)行調(diào)整，提高刀具的使用壽命。地質(zhì)結(jié)構(gòu)中會(huì)有硬度較大巖石層，在遇到硬度較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)時(shí)，要降低推進(jìn)的速度，避免影響施工的安全和質(zhì)量。盾構(gòu)掘進(jìn)施工最重要的是穩(wěn)定性，保證穩(wěn)定掘進(jìn)狀態(tài)進(jìn)行施工，才能提高掘進(jìn)施工的質(zhì)量。

2.3 盾構(gòu)機(jī)械刀盤轉(zhuǎn)速、扭矩控制

在施工時(shí)，還要借用實(shí)時(shí)測(cè)量的結(jié)果以及由此而形成的三維坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，從而進(jìn)行準(zhǔn)確的姿態(tài)調(diào)整。保持盾構(gòu)機(jī)施工的狀態(tài)平穩(wěn)是進(jìn)行掘進(jìn)施工的基本要求，因此應(yīng)將盾構(gòu)機(jī)的縱向、橫向以及前面的指標(biāo)要求調(diào)整在規(guī)定的范圍內(nèi)，避免不良狀態(tài)的出現(xiàn)。應(yīng)盡量使管片拼環(huán)的姿態(tài)和盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)姿態(tài)保持一致，以此也可以促進(jìn)施工的穩(wěn)定性。作為技術(shù)人員應(yīng)在施工過程中對(duì)相關(guān)的隧道地質(zhì)等信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并進(jìn)行掘進(jìn)計(jì)劃的制定和糾正。而進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)操作的人員只要按照相關(guān)的規(guī)定規(guī)范施工即可，應(yīng)及時(shí)糾正掘進(jìn)過程中出現(xiàn)的小偏差，要求每次偏差值不能太大。

2.4 超大直徑泥水盾構(gòu)注漿技術(shù)

2.4.1 注漿溶液的配比與混合

注漿溶液配比混合的合理性，將直接影響注漿施工效果。在注漿溶液配比混合時(shí)，需要按照施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及掘進(jìn)速度來進(jìn)行優(yōu)化，保證注漿溶液的性能和凝結(jié)效果。注意注漿溶液混合效果會(huì)受氣候溫度的影響，因而要根據(jù)氣候特點(diǎn)，控制混合攪拌的時(shí)間。

2.4.2 注漿施工壓力調(diào)控

在進(jìn)行具體注漿時(shí)，在盾尾的圓周上均勻設(shè)計(jì)8根漿管，不同位置漿管的注漿壓力是不一樣的，其具體的壓力值的計(jì)算按照相關(guān)公式進(jìn)行，而公式中的管道壓力損失則在管道組裝時(shí)已經(jīng)過試驗(yàn)產(chǎn)生了詳細(xì)的數(shù)據(jù)。通過對(duì)注漿壓力的科學(xué)控制，對(duì)施工質(zhì)量的提高具有意義。

2.4.3 拼裝管片施工技術(shù)

拼裝管片施工需要控制以下幾個(gè)因素來保證拼裝施工的質(zhì)量。首先，對(duì)拼裝的線路進(jìn)行合理的規(guī)劃，主要的線路規(guī)劃形狀多為Z型和Y型，在具體施工時(shí)要先進(jìn)行定位，保證線路施工準(zhǔn)確性，避免偏離線路軌道。其次，嚴(yán)格按照管片拼裝施工規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，保證各區(qū)域的管片能夠緊密銜接，同時(shí)保證管片拼裝位置分布均勻。最后要注意，當(dāng)管片拼裝到達(dá)末尾階段時(shí)，需要進(jìn)行潤(rùn)滑處理，降低拼裝收尾施工的難度。另外，在拼裝管片施工期間需要格外注意管片拼裝結(jié)構(gòu)的密閉性。

3 結(jié)論

超大直徑泥水盾構(gòu)施工是隧道工程的重要施工環(huán)節(jié)和技術(shù)手段，超大直徑泥水盾構(gòu)施工期間需要對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、水泥壓力以及各種施工位置精準(zhǔn)性進(jìn)行嚴(yán)格控制和優(yōu)化，促進(jìn)其施工順利進(jìn)行，從而保質(zhì)保量的完成施工作業(yè)。但是由于隧道施工環(huán)境、氣候、地質(zhì)結(jié)構(gòu)性能等方面的影響，導(dǎo)致施工難度較大，需要針對(duì)難點(diǎn)進(jìn)行有效控制，嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行，以促進(jìn)工程建設(shè)質(zhì)量提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳健.超大直徑泥水盾構(gòu)穿越長(zhǎng)江關(guān)鍵施工技術(shù)綜述[C]//中國(guó)隧道與地下工程大會(huì).2014.

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[3]閆岢宏.泥水盾構(gòu)超長(zhǎng)距離掘進(jìn)的盾尾選型技術(shù)[J]；鐵道建筑技術(shù)；2008年01期

（作者單位：中鐵隧道股份有限公司）