地鐵隧道盾構(gòu)施工掘進技術(shù)要點

曾雪松

（廣州海瑞克隧道機械有限公司，廣東廣州 511458）

0 引言

盾構(gòu)法憑借其安全可靠、機械化程度高、施工成本低、施工進度快等優(yōu)點在地鐵隧道施工中有廣泛的應(yīng)用。地鐵隧道施工環(huán)境地質(zhì)條件較為復雜、地下水位較高，并且隧道埋深較大，這就導致隧道施工中只能使用盾構(gòu)進行施工。隧道盾構(gòu)法施工不會影響到城市的正常秩序，因此被廣泛應(yīng)用于地鐵隧道施工中。但由于地鐵隧道的地質(zhì)和水文有較大的差異，因此需要以實際施工環(huán)境為基礎(chǔ)，對施工掘進技術(shù)進行嚴格的控制，進而為地鐵隧道的質(zhì)量提供保障。

1 地鐵隧道盾構(gòu)法施工的基本原理以及特點

隧道盾構(gòu)法指的是盾構(gòu)機借助護盾的幫助在地下開展掘進工作，在掘進的同時，進行管片襯砌作業(yè)，以此來構(gòu)建隧道。在使用隧道盾構(gòu)法之前，需要設(shè)置用于安裝盾構(gòu)機的基坑或者豎井。盾構(gòu)機的工作路線是工作人員在隧道內(nèi)提前設(shè)計好的，只需沿軸線前進即可。盾構(gòu)機在前進過程中會將土體從盾尾輸出，但是盾構(gòu)機輸出土體的過程中會對盾尾產(chǎn)生較大的壓力，且隨著前進距離的增大，盾尾土體受到的壓力也會越來越大。為了封閉水源、防止隧道地面下沉，工作人員需要在盾構(gòu)機的盾尾進行襯砌工作?，F(xiàn)階段，城市地鐵建設(shè)為了減少對城市和環(huán)境的影響，已經(jīng)放棄了傳統(tǒng)的明挖施工，并且逐漸擴大盾構(gòu)法施工在隧道建設(shè)中的應(yīng)用。盾構(gòu)機的種類較多，主要有泥漿式、壓縮空氣式、土式平衡式以及敞開式。對于不同的土質(zhì)要選取不同類型的盾構(gòu)機。例如在松軟土質(zhì)和砂礫層進行施工時，就可以選用土式平衡時盾構(gòu)機。

城市地下施工常用的施工手段就是地鐵隧道盾構(gòu)施工。我國1996年第一次使用隧道盾構(gòu)法修建地鐵，后來在全國范圍內(nèi)推廣，并取得較好的成果。在進行掘進施工時采用盾構(gòu)機，提高了工作效率，減輕了工人的負擔，加快了工程進度的同時也保障了施工的質(zhì)量，有效保障了地鐵施工的安全，但盾構(gòu)法存在投資費用較高、裝運煩瑣等缺點[1]。

2 地鐵隧道盾構(gòu)掘進施工準備

工程的施工質(zhì)量和施工效率與盾構(gòu)機的類型有著緊密的聯(lián)系。因此為了保障施工質(zhì)量、提高施工效率，施工單位要科學合理地選擇盾構(gòu)機的類型。施工人員需要在選擇盾構(gòu)機之前，對工程的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、工期、施工環(huán)境、機器壽命等因素進行綜合考察，選擇最符合施工條件的盾構(gòu)機。盾構(gòu)機的開挖尺寸要嚴格符合地鐵隧道設(shè)計斷面的尺寸，其功能也要滿足整條地鐵路線的地質(zhì)條件的要求。合適的盾構(gòu)機可以將工程施工的安全性和可靠性盡可能地提升到最大，并且保障工程施工的經(jīng)濟效益。首先要對始發(fā)以及到達端頭進行加固，并且對盾構(gòu)機進行相應(yīng)的調(diào)試?，F(xiàn)階段，我國的地鐵工程雖然有了較好的發(fā)展，但許多城市的地鐵工程建設(shè)地段的土體的自穩(wěn)能力不強，這給盾構(gòu)掘進施工帶來了許多困難。如果遇到了透水性較強的松散沙土土質(zhì)，就必須檢查土體的范圍和透水性等性能，加固土體，并增強土體的防水性，使土體的一系列性能滿足施工要求。施工人員需要在加固主頻莊區(qū)場地面的基礎(chǔ)后再將盾構(gòu)機下井，并進行一系列硬化加固處理，保障主頻莊區(qū)場地有足夠的承重能力。與此同時，還需要確保盾構(gòu)托架的強度和剛度，為盾構(gòu)的安全移動提供保障。

3 地鐵隧道盾構(gòu)施工掘進技術(shù)施工要點

3.1 盾構(gòu)始發(fā)及初始掘進階段

在地鐵隧道實際施工過程中，盾構(gòu)始發(fā)及初始掘進對整體施工有著重要的影響?，F(xiàn)階段的隧道埋深和尺寸以及嚴峻的施工環(huán)境給盾構(gòu)工程始發(fā)和初始掘進帶來了較大的挑戰(zhàn)，施工單位在施工過程中需要以實際情況為依據(jù)，同時使用多種施工技術(shù)，為開挖面地層的穩(wěn)定性提供保障。為了避免出現(xiàn)開挖面崩塌的情況，往往會對土墻進行水泥加固。為了提高施工的可靠性和安全性，在初始掘進進行到洞口后，需要對初始開挖面施加壓力，加強洞口的穩(wěn)定性。在使用盾構(gòu)機進行實際施工的過程中，需要將潤滑油膏涂抹在基座軌道上，盡可能地減少推進盾構(gòu)機產(chǎn)生的阻力。為了將刀盤上的刀頭對洞門的破壞降到最低，可以將潤滑油膏涂抹在刀頭和密封裝置。除此之外，在施工過程中需要嚴格控制始發(fā)基座導軌的標高、中心軸線以及間距，避免出現(xiàn)盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)和上飄的情況。盾構(gòu)掘進的參數(shù)對于掘進施工有著重要的作用。因此需要加強對參數(shù)的監(jiān)控，保障盾構(gòu)掘進始終處于一個平穩(wěn)的姿態(tài)。為了提高盾構(gòu)掘進參數(shù)的精準度，在掘進之前，需要在試驗段進行掘進實驗。地標隆陷以及地層位移規(guī)律都可以作為調(diào)整掘進參數(shù)的依據(jù)[2]。

3.2 盾構(gòu)正常掘進階段

盾構(gòu)始發(fā)以及初始掘進階段獲得的準確的盾構(gòu)掘進各項參數(shù)是盾構(gòu)機進入正常盾構(gòu)掘進階段的重要依據(jù)。要想獲得理想的掘進效果，施工人員不僅要維持刀盤與道具的適應(yīng)性，碴土的流動性以及止水性，還需要選擇合適的掘進模式。地質(zhì)與掘進模式的選擇有著密不可分的聯(lián)系，通常在進行掘進施工時，主要有三種模式，分別是土式平衡模式、半敞開式和敞開式。在盾構(gòu)掘進過程中，隨著掘進深度不斷加深，地層也會出現(xiàn)變化，通過不同的地層時，需要根據(jù)地層的特征改變盾構(gòu)的掘進工況，并調(diào)整盾構(gòu)機的各項參數(shù)，保證盾構(gòu)機在不同的地層也能正常工作。在保障不破壞土體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，盡可能地提高施工效率。在正式施工之前，施工人員必須要對沿線地質(zhì)情況和土層變化有一個清楚的了解。一般情況下，施工人員會在施工前采用鉆探設(shè)備進行數(shù)據(jù)勘測，在得到準確的地質(zhì)數(shù)據(jù)后，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，調(diào)整盾構(gòu)機的掘進模式。需要注意的是，盾構(gòu)機在不同地層進行掘進模式的切換時，需要保留10m以上的施工過渡段，給予盾構(gòu)機足夠的時間進行掘進模式的改變，以此來保障不同地層的施工效果。除此之外，還需要時刻監(jiān)測螺旋輸送機的排土速度，調(diào)整盾構(gòu)機的掘進姿態(tài)，并時刻監(jiān)測地基變形情況，以此來為地鐵隧道盾構(gòu)掘進施工的順利開展提供保障。在對坡度段進行施工的過程中，還需要對開挖土量、注漿材料以及隧道內(nèi)的排水情況進行嚴格的控制，保障注漿材料始終處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。與此同時，工作人員在上坡進行操作時，需要加大盾構(gòu)千斤頂?shù)耐苿恿?，并增強后方臺車的穩(wěn)固性[3]。

3.3 盾構(gòu)達到掘進階段

盾構(gòu)機到達掘進階段意味著在完成正常的掘進工作后，盾構(gòu)機已經(jīng)到達了豎井端頭，在這時就可以根據(jù)實際情況對掘進的姿態(tài)進行一定的調(diào)整。盾構(gòu)到達掘進階段時，需要對地鐵隧道的土體進行保護，施工人員需要及時采取各種保護措施，保障地鐵隧道土體的穩(wěn)定性，在這個階段施工人員需要根據(jù)所規(guī)定的路線將盾構(gòu)機向豎井內(nèi)推進。一般情況下，在盾構(gòu)到達掘進階段時的施工主要有兩種方法，一種是在盾構(gòu)機到達后，將土墻拆除然后再繼續(xù)推進盾構(gòu)機，還有一種是在盾構(gòu)機到達之前就拆除擋土墻，然后再進行盾構(gòu)機到達掘進施工。前面一種施工方法施工環(huán)節(jié)較少且施工效率較高，施工性能也較好，因此在一些地層穩(wěn)定性較好的中小斷面盾構(gòu)工程中往往會采用這種施工方法。使用盾構(gòu)機到達前拆除擋土墻進行再到達的方法就對地基有著較高的要求，一般在使用這種方法前會對地基進行高強度的改良加固，以此來提高洞口的防水性，避免地基坍塌的情況出現(xiàn)，對于底層的穩(wěn)定有著重要的作用。在實際盾構(gòu)到達掘進階段，為了提高盾構(gòu)機到達端頭豎井的準確性，需要采取相應(yīng)的技術(shù)。一般會采用自動探測與人工測量相結(jié)合的方法，在距離端頭100m和50m的地方調(diào)整盾構(gòu)的姿態(tài)，并且及時糾正盾構(gòu)的方向。在這個過程是需要緩慢降低盾構(gòu)掘進的速度，適當減少掘進的推動力。但需要注意的是，這個過程中的施工會導致盾構(gòu)推力的減少，管片的反力降低，進而使管片接縫處縫隙變大，甚至出現(xiàn)漏水的情況，嚴重影響到隧道施工。為了避免這一情況的發(fā)生需要將4個固定板依次安裝在每環(huán)管片中[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，加強隧道盾構(gòu)法在地鐵隧道掘進施工中的應(yīng)用對于地鐵隧道施工有著重要的作用。隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)進程的不斷加快，地下工程的數(shù)量越來越多，地鐵隧道建設(shè)面臨著新的挑戰(zhàn)。在地鐵隧道建設(shè)中應(yīng)用隧道盾構(gòu)法進行掘進施工，不僅提高了施工速度，而且還為隧道施工的安全和隧道質(zhì)量提供了保障。施工單位需要根據(jù)地質(zhì)情況合理選擇施工技術(shù)和盾構(gòu)機，實時監(jiān)控盾構(gòu)機的掘進狀態(tài)，提高地鐵隧道施工的質(zhì)量，進而為城市地下交通的正常運轉(zhuǎn)提供保障。