地鐵非全斷面風(fēng)化砂巖盾構(gòu)技術(shù)探討

張要峰

（中交天和機(jī)械設(shè)備制造有限公司， 江蘇 常熟 215500）

引言

地鐵作為現(xiàn)代化社會(huì)中的重要交通工具，其建設(shè)工作的開(kāi)展不僅能為人民出行提供方便，還能發(fā)揮最為顯著的節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。在地鐵修建過(guò)程中，其施工技術(shù)系數(shù)難度相對(duì)較大，所以在建設(shè)的過(guò)程中需要耗費(fèi)大量的物資、人力和財(cái)力，同時(shí)一旦在施工過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，很可能引發(fā)人員傷亡的情況。這也意味著施工技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用尤為關(guān)鍵。盾構(gòu)設(shè)備施工技術(shù)的應(yīng)用可以在最大程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵非全斷面風(fēng)化砂巖問(wèn)題的解決，這也要求施工單位要切實(shí)認(rèn)識(shí)到盾構(gòu)技術(shù)應(yīng)用的重要性。

1 盾構(gòu)設(shè)備施工技術(shù)的概述

1.1 盾構(gòu)設(shè)備施工技術(shù)的工作原理

通過(guò)對(duì)當(dāng)前技術(shù)手段的研究可知，在開(kāi)展盾構(gòu)技術(shù)施工過(guò)程中需要借助盾構(gòu)機(jī)設(shè)備開(kāi)展工作，在施工過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)的鋼殼支護(hù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖穩(wěn)定性的全面提升。

1.2 盾構(gòu)技術(shù)的施工特點(diǎn)

在進(jìn)行地鐵修建過(guò)程中，盾構(gòu)技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：在地鐵修建過(guò)程中盾構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用并不需要占據(jù)較多場(chǎng)地，因此并不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成較大負(fù)面影響，同時(shí)還不會(huì)產(chǎn)生明顯噪音，基本不會(huì)對(duì)人民生活產(chǎn)生負(fù)面影響[1]；盾構(gòu)設(shè)備技術(shù)的施工精準(zhǔn)度較高。目前盾構(gòu)在穿越砂巖石施工中，對(duì)盾構(gòu)機(jī)設(shè)備操作人員經(jīng)驗(yàn)要求很高，很大程度上影響項(xiàng)目中刀具使用壽命和換刀成本。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，通常砂巖強(qiáng)度在90 MPa 以上時(shí)，將設(shè)備的推進(jìn)速度控制在10～30 cm 之間，總推力控制在20 000～25 000 kN 之間，這樣能夠保證觀測(cè)工作軸線的精準(zhǔn)度在5 cm 以內(nèi)。此外，在對(duì)管片進(jìn)行襯砌的過(guò)程中，也要對(duì)誤差進(jìn)行嚴(yán)格的控制，通常情況下需要將誤差控制在5 mm 以內(nèi)；在盾構(gòu)機(jī)工作過(guò)程中，盡量要發(fā)揮其專用性，每個(gè)地鐵項(xiàng)目在進(jìn)行隧道掘進(jìn)環(huán)節(jié)時(shí)，常遇到掘進(jìn)斷面多種因素導(dǎo)致的各項(xiàng)參數(shù)變化，盾構(gòu)機(jī)需要嚴(yán)格按參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。工程結(jié)束后需對(duì)整條線掘進(jìn)過(guò)程中盾構(gòu)參調(diào)整數(shù)進(jìn)行匯總、分析，對(duì)后期類似地質(zhì)施工形成參考依據(jù)。在盾構(gòu)設(shè)備施工過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)的應(yīng)用存在較大風(fēng)險(xiǎn)。這樣盾構(gòu)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中只能前進(jìn)不能后退，這也是盾構(gòu)設(shè)備施工環(huán)節(jié)中具備的最大風(fēng)險(xiǎn)，因此在施工過(guò)程中如果發(fā)生問(wèn)題，往往會(huì)對(duì)設(shè)備的壽命產(chǎn)生直接影響[2]。

2 影響地鐵非全斷面盾構(gòu)設(shè)備施工技術(shù)的因素

2.1 地表變形

基于地鐵施工現(xiàn)場(chǎng)面臨的環(huán)境因素較為復(fù)雜，例如盾構(gòu)上方存在市政公路、燃?xì)夤芫€、大廈、民房等建筑設(shè)施，施工過(guò)程中必然會(huì)存在較大的安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)。所以地鐵施工經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)坍塌的問(wèn)題，這也意味著上層建筑物會(huì)受到不同程度的影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)人民群眾生活造成很大風(fēng)險(xiǎn)[3]。所以，在地鐵施工過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地表的控制，這樣才能以科學(xué)的方法合理預(yù)防地表變形?；谶@一施工難點(diǎn)，施工部門(mén)更需要加強(qiáng)對(duì)這一問(wèn)題的關(guān)注。

2.2 盾構(gòu)隧道上浮

在實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)盾構(gòu)設(shè)備施工產(chǎn)生影響的因素比較多。所以在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，施工部門(mén)更需要加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的有效分析，通過(guò)對(duì)這種方式對(duì)盾構(gòu)設(shè)備施工的影響因素也要加強(qiáng)研究，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)情況的有效勘察，可以更精準(zhǔn)地明確工作要求和條件，只有這樣才能最大程度地預(yù)防和控制干擾。同時(shí)，盾構(gòu)管片上浮也是對(duì)地鐵施工造成影響的關(guān)鍵性因素。施工單位在實(shí)際工作中還要加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，通過(guò)這種方式可以更為精準(zhǔn)地掌握和了解地質(zhì)水文條件的轉(zhuǎn)變[4]。經(jīng)對(duì)多次施工過(guò)程進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，對(duì)盾構(gòu)設(shè)備施工造成影響的因素主要有以下幾點(diǎn)：漿液初凝時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，一般初凝的時(shí)間約為10 h左右，在其凝固的時(shí)間之內(nèi)，隧道上升的時(shí)間也更加充足。漿液須依據(jù)實(shí)際施工環(huán)境、水紋地質(zhì)條件等因素進(jìn)行合理參數(shù)；漿液的黏稠度會(huì)對(duì)隧道管片產(chǎn)生較為顯著的制約性作用；隧道挖掘量的面積比較大，因此施工方也要加強(qiáng)對(duì)出土量的估算，可以有效避免盾構(gòu)施工過(guò)程中出現(xiàn)超挖和坍塌事故。

通過(guò)對(duì)上文的研究可知，對(duì)地鐵施工造成影響的因素比較多，如果工作人員不能及時(shí)處理，很可能引發(fā)嚴(yán)重的安全隱患，甚至對(duì)施工方經(jīng)濟(jì)方面的提升造成負(fù)面影響。

3 地鐵非全斷面盾構(gòu)設(shè)備施工技術(shù)中的解決方案

3.1 地表變形中盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的影響控制

首先，要加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)的合理化控制。在應(yīng)用盾構(gòu)設(shè)備施工的過(guò)程中，工作人員需要選擇合理的參數(shù)。一般情況下，參數(shù)的選擇需要按照盾構(gòu)動(dòng)態(tài)參數(shù)的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)?；诖?，施工單位可以制定更科學(xué)的施工參數(shù)，從而在盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的應(yīng)用環(huán)節(jié)中精準(zhǔn)分析對(duì)地表產(chǎn)生的影響[5]。其次，要加強(qiáng)對(duì)開(kāi)挖量的控制。在對(duì)開(kāi)挖量進(jìn)行控制的過(guò)程中，要按照地層變化進(jìn)行理論概念的分析，特別是要加強(qiáng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制問(wèn)題的關(guān)注，比如選擇非全斷面硬巖地層、強(qiáng)度在60 MPa 以下的條件下施工，必須采取有效措施防止地面坍塌、涌水涌沙侵入設(shè)備，避免出現(xiàn)地表變形和塌陷，只有這樣才能在掌握地表沉降量的基礎(chǔ)上明確開(kāi)發(fā)量，保證施工安全性。與此同時(shí)，施工單位也要保證施工人員科學(xué)進(jìn)行盾構(gòu)設(shè)備的應(yīng)用，最大化提升開(kāi)挖量的精準(zhǔn)性，通常需要對(duì)開(kāi)挖范圍進(jìn)行控制，避免在施工過(guò)程中因范圍過(guò)大導(dǎo)致開(kāi)挖量增加。最后，在注漿環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)同步。在注漿工作開(kāi)始前要加強(qiáng)對(duì)注漿參數(shù)的調(diào)整，此種方式不僅能掌握注漿具體壓力，還能有效避免與掘進(jìn)施工環(huán)節(jié)不連續(xù)的情況發(fā)生。

3.2 盾構(gòu)隧道的上浮控制

1）科學(xué)控制盾構(gòu)設(shè)備施工參數(shù)。在應(yīng)用盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備之前，施工人員需要按照地鐵施工的具體情況進(jìn)行工作參數(shù)的調(diào)節(jié)。在這一過(guò)程中，施工單位也要按照之前的工作經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)參數(shù)的歸納分析。此種方式不僅能更精準(zhǔn)地掌握地質(zhì)條件發(fā)展規(guī)律，還能在控制隧道上浮的基礎(chǔ)上，預(yù)防地表變形[6]。

2）精準(zhǔn)控制盾構(gòu)姿態(tài)。在對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)軸線進(jìn)行設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，工作人員需要充分加強(qiáng)對(duì)隧道設(shè)計(jì)軸線的研究，只有這樣才能確保對(duì)隧道上浮情況進(jìn)行有效控制，從而在具體施工中實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵施工的穩(wěn)固。所以，施工人員在施工中也要做好對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)的糾偏工作，做到勤糾、緩糾。

3）提升漿液剪切強(qiáng)度。在實(shí)際施工環(huán)節(jié)中，要選擇合理配合比、質(zhì)量好的漿液，從而借助此種方式對(duì)原有漿液進(jìn)行優(yōu)化，這也是對(duì)漿液剪切強(qiáng)度進(jìn)行提升的重要手段。在完成施工項(xiàng)目后，施工單位還需要對(duì)隧道進(jìn)行必要的二次注漿，這也是對(duì)隧道抗浮能力進(jìn)行提升的重要基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

地鐵對(duì)現(xiàn)代化城市交通發(fā)展而言有著十分重要的影響。在具體研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前地鐵施工對(duì)盾構(gòu)設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用頻率不斷提升，所以在地鐵施工過(guò)程中，工作人員也要充分掌握現(xiàn)代化施工技術(shù)，按照施工環(huán)境制定具體施工方案，在降低施工影響因素的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量的穩(wěn)定提升。