復(fù)雜地質(zhì)條件地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)要點及安全影響因素

李躍民

（北京城建軌道交通建設(shè)工程有限公司，北京 100088）

1 項目主要特點

1.1 安全性高

當(dāng)今科學(xué)技術(shù)、城市軌道交通高速的發(fā)展，直接促進了盾構(gòu)施工技術(shù)不斷的優(yōu)化與完善，地鐵工程盾構(gòu)施工均是在地下環(huán)境進行，盾構(gòu)施工是半智能、機電一體化、流水線作業(yè)，所有的施工人員都是在盾構(gòu)機內(nèi)輔助作業(yè)，有盾體、土倉、刀盤支撐掌子面的土體壓力。相比傳統(tǒng)的人工開挖、人工支護隧道（暗挖）施工，采用盾構(gòu)施工技術(shù)施工更能保證掌子面的穩(wěn)定、施工人員的安全，計劃工期目標(biāo)的實現(xiàn)。

1.2 環(huán)境影響程度低

由于地鐵建設(shè)工程采用盾構(gòu)技術(shù)施工，均是在地下長距離施工作業(yè)，不會在地面沿線大開挖，從而提高地下空間利用率，更不會對城市緊缺的地面空間、交通環(huán)境造成較大的壓力。

2 施工技術(shù)要點

2.1 盾構(gòu)機的選型

工程技術(shù)人員經(jīng)過對施工線路的地質(zhì)詳勘、補勘報告精確分析，從而了解地鐵工程施工線路的地址、水文以及周邊建構(gòu)筑物情況，為盾構(gòu)設(shè)備的選型以及盾構(gòu)施工參數(shù)選擇提供有力依據(jù)，大大提高盾構(gòu)施工的穩(wěn)定性和安全性；

2.2 盾構(gòu)施工環(huán)節(jié)

在全面開展盾構(gòu)掘進施工之前，要對盾構(gòu)設(shè)備進行反復(fù)試驗和調(diào)試并經(jīng)驗收合格，保障實際所選擇的盾構(gòu)設(shè)備的性能符合施工的各項要求，針對不滿足施工要求的設(shè)備參數(shù)進行科學(xué)的調(diào)整處理，從而保障盾構(gòu)施工的順利進行。技術(shù)人員要對盾構(gòu)施工進行全面詳細安全技術(shù)交底之后，再開展盾構(gòu)掘進施工，并對盾構(gòu)設(shè)備在整個盾構(gòu)掘進施工過程全面監(jiān)控，對各種參數(shù)詳細記錄和分析，一旦盾構(gòu)機施工參數(shù)出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象，要分析原因，必要時立即停止施工，排除或糾正異?，F(xiàn)象后方可繼續(xù)施工，讓盾構(gòu)設(shè)備保持最佳運行狀態(tài)，確保成型隧道符合線路設(shè)計要求。

2.3 盾構(gòu)姿態(tài)控制

在盾構(gòu)機進洞之前，技術(shù)人員則要根據(jù)圖紙設(shè)計線路，對盾構(gòu)機掘進姿態(tài)精準(zhǔn)定位，盾構(gòu)機掘進過程中應(yīng)嚴格控制盾構(gòu)機掘進姿態(tài)，糾偏量每環(huán)應(yīng)不大于3mm，并加強對自動測量控制點的復(fù)測，由此保障盾構(gòu)機在后期施工過程中的精準(zhǔn)性。

3 復(fù)雜地質(zhì)條件地鐵盾構(gòu)施工控制措施

3.1 上軟下硬地層掘進

盾構(gòu)穿越上軟下硬地層，由于拱部和底部的圍巖強度差異，導(dǎo)致上部軟弱圍巖受到刀具切削比下部較硬圍巖更容易破碎，盾構(gòu)姿態(tài)較難控制，容易產(chǎn)生超排。掘進過程中，保持較高的土壓，平衡外部土體壓力，防止在盾構(gòu)掘進速度較慢的情況下，拱部土體大量進入土倉，造成地面塌陷。根據(jù)盾構(gòu)機埋深14m情況，土倉壓力保持在1.4～1.6bar。上部較軟弱巖體通過切削即可破碎，下部較硬巖體不容易破碎。掘進過程中，應(yīng)降低刀盤的轉(zhuǎn)速，減少軟硬不均的巖體對于刀具的沖擊力，保護刀具。刀盤轉(zhuǎn)速控制在1.2～1.6r/min。推力不宜過大，保持在1000～1500t。在上軟下硬地層中，土壓的保持尤為重要。由于軟巖部分收到切削容易破碎，為了保護刀具需要降低掘進速度，但掘進速度的降低對于保持軟巖的穩(wěn)定非常不利，因此要保證掌子面的穩(wěn)定，需要做到盾構(gòu)機掘進速度和土倉壓力達到平衡。根據(jù)實際情況各參數(shù)值可進行適當(dāng)調(diào)節(jié)。掘進過程中，向土倉中注入膨潤土或發(fā)泡劑，也可以根據(jù)情況同時使用膨潤土和發(fā)泡劑加強碴土改良，對于軟弱不均地層起到泥膜護壁的作用，對硬巖地層掘進時可以保護刀具，對軟硬不均地層可以增加渣土流塑性防止因掘進速度慢刀盤和土倉溫度高導(dǎo)致刀盤結(jié)泥餅。

3.2 全斷面硬巖地層掘進

全斷面硬巖地層掘進，由于巖體的自穩(wěn)性很好，不需要通過倉內(nèi)土體來保持掌子面的穩(wěn)定，可采用半敞開式甚至敞開式掘進，因而土倉內(nèi)可以保持1/3～2/3的土體，便于開倉檢查刀具的情況。由于掌子面比較均勻，可以適當(dāng)提高刀盤轉(zhuǎn)速，通過刀具的滾動產(chǎn)生的沖擊和剪切作用，達到破巖的目的。推力在1400～1800t間調(diào)節(jié)，刀盤轉(zhuǎn)速在1.5～1.9r/min。硬巖地層中掘進速度慢，且土倉內(nèi)碴土量少，不太需要通過控制螺旋機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)掘進速度，因此螺旋機轉(zhuǎn)速可在6～10r/min之間調(diào)節(jié)?？蛇m當(dāng)加大泡沫劑的用量。泡沫劑和水可以冷卻刀具和碴土，同時又可以改良碴土，使其具有更好的流動性。

3.3 盾構(gòu)機進出洞環(huán)節(jié)

盾構(gòu)機出洞及盾構(gòu)機接收是指盾構(gòu)沿設(shè)計線路，在貫通前100m時暫停掘進，為盾構(gòu)機能順利出洞做好準(zhǔn)備工作。

3.4 接收段的準(zhǔn)備工作

盾構(gòu)接收前，應(yīng)對洞口段土體進行加固處理，保障土體自穩(wěn)性，如果是地下水豐富地層，還應(yīng)該降水至隧道底部以下1.5m-2m，并驗收合格；如果是在在穩(wěn)性不好并且地下水豐富，加固并不能滿足接收條件的可以采用鋼套筒接收。防止在盾構(gòu)機出洞時出現(xiàn)涌水涌沙導(dǎo)致大的塌方及安全事故。

4 結(jié)語

綜上所述，科學(xué)把控地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)要點與安全影響因素，能直接提升地鐵盾構(gòu)施工的效率與質(zhì)量，從而增強地鐵工程施工的整體安全性與穩(wěn)定性，由此才能為地鐵建設(shè)事業(yè)安全、平穩(wěn)、快速的發(fā)展提供有力保障。