城市軌道交通隧道盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)探討

姚大為

摘 要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn)，城市建設(shè)也在逐漸增加，為了在城市人口增加，交通出行壓力增大的背景下，增加出行選擇、減少私家車帶來的尾氣污染，城市軌道交通快速發(fā)展。在軌道交通快速發(fā)展建設(shè)的前提下，施工技術(shù)也應(yīng)該被廣泛關(guān)注，由于地鐵軌道交通隧道施工位于地下，施工難度較大，因此要在不斷追求施工效率高的同時(shí)，選擇對周邊環(huán)境影響較小的技術(shù)，當(dāng)前盾構(gòu)施工技術(shù)是較為普遍的一種技術(shù)，能夠起到較好的施工效果，針對城市軌道交通隧道盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，從多種角度展開技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;隧道盾構(gòu);核心技術(shù)

中圖分類號：U455.43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

當(dāng)前城市居民的出行方式中，軌道交通所占的比例越來越大，作為軌道交通主要施工的方法之一，盾構(gòu)法的使用和研究都在不斷發(fā)展與進(jìn)步。在應(yīng)用盾構(gòu)技術(shù)的過程中，主要的方法是利用盾構(gòu)機(jī)開挖隧道，在規(guī)定范圍內(nèi)排渣。同時(shí)，隧道內(nèi)部可以襯砌并適當(dāng)注漿，避免開挖面塌陷。軌道交通隧道的建設(shè)是在不影響外部環(huán)境的前提下進(jìn)行的。而從軌道交通建設(shè)項(xiàng)目整體分析，在整體施工中隧道工程很多，而在隧道施工中盾構(gòu)法又是主要方法，因此盾構(gòu)法具有非常重要的施工地位，值得深入研究，下文就此展開關(guān)鍵技術(shù)研究與分析。

1 盾構(gòu)特點(diǎn)

1.1 盾構(gòu)類型

在城市軌道交通的施工過程中，由于建設(shè)的深度不同，周圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，隧道的情況也各不相同，盾構(gòu)的應(yīng)用要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，確保盾構(gòu)的性能能夠滿足實(shí)際要求。因此在進(jìn)行施工前相關(guān)人員需要對盾構(gòu)的類型進(jìn)行合理選擇，結(jié)合施工的進(jìn)度規(guī)劃，確保施工質(zhì)量與施工進(jìn)度同時(shí)把控。通常情況下，盾構(gòu)前端的機(jī)械結(jié)構(gòu)需要嚴(yán)格控制支護(hù)、開挖和出渣技術(shù)。在支護(hù)方面，要保證防止土體流失或坍塌的施工技術(shù)科學(xué)合理。在隧道開挖過程中，應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)前端有限工作面的實(shí)際情況，選擇合適的開挖工藝[1]。就出渣作業(yè)而言，主要是指將挖出的渣土通過土倉運(yùn)至渣土車再運(yùn)至地面，以保證開挖工作的連續(xù)性。為了做好整個(gè)項(xiàng)目的準(zhǔn)備，防止出現(xiàn)問題，必須保證方法的科學(xué)性和合理性。

1.2 盾構(gòu)技術(shù)的靈敏性

對于盾構(gòu)技術(shù)的靈敏性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)的靈活也就是可調(diào)整的地方在于長度與直徑的可調(diào)整性，在這方面分析盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的靈敏性，尾部可調(diào)整，頭部不可改變。由于盾構(gòu)是在隧道施工中，被周圍環(huán)境包圍，為了滿足這種可變條件，在進(jìn)行施工過程中，尾部需要與管片有一定的距離。這樣設(shè)置就給盾構(gòu)結(jié)構(gòu)提供了調(diào)整的方法，便于后續(xù)施工順利進(jìn)行，同時(shí)也給實(shí)際施工中的調(diào)整提供了空間，避免施工環(huán)境對施工產(chǎn)生限制。如果盾構(gòu)周圍環(huán)境為黏土層，整個(gè)土層將處于半固態(tài)，因此在盾構(gòu)施工過程中，通過盾構(gòu)姿態(tài)及管片選型來控制隧道線型，以滿足施工需要。

2 管片拼裝及傳力襯墊

2.1 傳力襯墊的安裝

在推進(jìn)盾構(gòu)的過程中，前后兩環(huán)管片的接頭處受到很大的壓力。在接頭處安裝橡膠軟木襯墊，確保整個(gè)管片結(jié)構(gòu)處于均勻受力狀態(tài)。同時(shí)，可以有效改善兩環(huán)管片之間結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力，防止管片因受力過大而斷裂或損壞。如傳力襯墊發(fā)生變形，導(dǎo)致受力不均衡，隧道整體容易產(chǎn)生縱向變形，而且由于拼裝好的環(huán)縫不同部位受力情況不同，容易累積誤差，影響平整度。相鄰兩環(huán)管片之間存在縱向差異，使管片螺栓難以有效安裝固定。

2.2 錯(cuò)縫拼裝

錯(cuò)縫拼裝可以使管片相鄰環(huán)相互約束固定，使環(huán)不易變形，保持良好的橢圓度，在一定程度上可以增加隧道整體結(jié)構(gòu)的剛度。但錯(cuò)縫拼裝會(huì)出現(xiàn)環(huán)向受力不均的情況，容易造成搭接管片縱向裂紋。為了在盾構(gòu)隧道施工過程中有效控制盾構(gòu)隧道的姿態(tài)，管片必須保持穩(wěn)定，每個(gè)管片可以承受不同的頂升力，不同的壓實(shí)量[3]。如果在同一個(gè)點(diǎn)位環(huán)向糾偏過多，環(huán)縫的累積壓縮量太大，無法有效保證環(huán)面的平整度，必須通過管片拼裝點(diǎn)位調(diào)整先行量。實(shí)際施工中，主要通過墊片來有效地調(diào)節(jié)和控制管片拼裝寬度方向上的誤差，并產(chǎn)生不等量的壓實(shí)，使結(jié)構(gòu)應(yīng)力最小化，防止管片縱向開裂。

3 盾構(gòu)施工技術(shù)分析

一般來說，盾構(gòu)注漿一般分為兩種：同步注漿及二次注漿。實(shí)際注漿過程中常用的材料有水玻璃、粉煤灰和水泥砂漿。在隧道管片外壁注漿過程中，應(yīng)充分充填管片背后空隙。一般情況下，應(yīng)根據(jù)刀盤開挖直徑及管片外徑，針對不同土層選擇不同的注漿材料和注漿量，既能保證注漿的施工效果和質(zhì)量，又能有效降低注漿成本。

在采用盾構(gòu)技術(shù)的實(shí)際施工過程中，注漿主要用于有效填補(bǔ)施工間隙，保證整個(gè)地層及地面建構(gòu)筑物的穩(wěn)定性。變形影響地面的安全和穩(wěn)定，因此，在擠壓和填充時(shí)，需要確保擠壓量足夠。注漿出口壓力應(yīng)略高于隧道埋深范圍內(nèi)的水土壓力。如果能優(yōu)化注漿工藝，同時(shí)控制相關(guān)技術(shù)和施工措施，可以提高盾構(gòu)施工效率。

4 盾構(gòu)進(jìn)站的措施

在盾構(gòu)進(jìn)站過程中，切口前端的壓力消失，頂推力隨著盾構(gòu)機(jī)的前進(jìn)而減小，盾構(gòu)管片受力減小，受重力及盾構(gòu)推力影響，管片易出現(xiàn)下沉、破損及錯(cuò)臺。在實(shí)際施工過程中，可以用管片拉緊裝置對管片的縱向進(jìn)行拉緊，以便更好地固定。這種方法雖然有一定的作用，但盾構(gòu)進(jìn)站后需要拆除，增加了施工負(fù)擔(dān)?，F(xiàn)階段，洞口管片封堵技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，即在隧道洞門環(huán)上密封橡膠圈，采用單向鉸鏈板密封，以防止盾構(gòu)進(jìn)站滲漏，并保持管片壁后封閉。但是在進(jìn)行進(jìn)洞施工過程中，還存在一些施工問題，埋下了安全隱患，比如說盾構(gòu)移動(dòng)過程中會(huì)造成密封圈密封效果下降，整體密封結(jié)構(gòu)下降，導(dǎo)致安全問題的出現(xiàn)，需要有效的改進(jìn)措施。類似的洞門封堵工藝如采用背負(fù)鋼板的管片，盾構(gòu)進(jìn)站后焊接弧形鋼板的方法，實(shí)際施工過程中，弧形鋼板的施工，可以有效解決盾構(gòu)進(jìn)站滲漏的問題，但封堵時(shí)機(jī)要控制好，洞門未封堵完成，洞門周邊降水井不得停止運(yùn)行。還有一種封堵方式，如采用氣囊密封可以達(dá)到良好的密封效果。安裝安全氣囊時(shí)，將氣囊安裝在洞門內(nèi)側(cè)凹陷部位，以防止向前推動(dòng)防護(hù)罩時(shí)損壞。而在安全氣囊的選擇中，應(yīng)該選擇圈數(shù)較多而且能夠獨(dú)立充氣的安全氣囊[4]。在確定安全氣囊將膨脹的圈數(shù)時(shí)，必須充分考慮盾體進(jìn)入隧道時(shí)的環(huán)境。當(dāng)盾尾移出安全氣囊區(qū)域時(shí)，必須再次將安全氣囊充氣，以確保安全氣囊緊密貼合隧道管片外弧。氣囊在充氣過程中會(huì)發(fā)生體積的膨脹，從而達(dá)到密封洞門的效果，有利于在縫隙中高效地形成密封圈。

5 安全措施

5.1 施工中的注意事項(xiàng)

在城市軌道交通施工中，地鐵施工大部分都是位于地下，因此建設(shè)的安全風(fēng)險(xiǎn)大，出現(xiàn)安全事故帶來的不良后果也更加嚴(yán)重，因此在隧道盾構(gòu)法的施工過程中需要有效的安全管理制度與手段，對于各種安全隱患及時(shí)解決。需要對每個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，使隧道的盾構(gòu)工作能夠順利進(jìn)行，直至安全完成。此外，在施工開始前，需要對施工作業(yè)人員進(jìn)行施工技術(shù)交底，確保施工人員熟悉施工過程和安全預(yù)防措施。同時(shí)，要求相關(guān)管理人員在開工前對施工現(xiàn)場及周邊場地進(jìn)行核查，包括安全控制點(diǎn)、操作規(guī)程、應(yīng)急物資現(xiàn)場等，加強(qiáng)對可能存在安全隱患的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。最后，做好應(yīng)急演練，通過現(xiàn)場實(shí)操的方式，落實(shí)安全預(yù)防措施并明確各個(gè)崗位人員的職責(zé)和工作重點(diǎn)。

5.2 安全措施的必要性

城市軌道交通建設(shè)過程中的施工安全不僅影響著現(xiàn)場的施工人員安全，同時(shí)不安全的施工措施也有可能為后續(xù)施工埋下隱患。因此盾構(gòu)的施工技術(shù)需要加強(qiáng)技術(shù)使用研究的同時(shí)也要加強(qiáng)安全管理，安全管理人員應(yīng)該加強(qiáng)安全操作管理，提高安全意識。施工前，有關(guān)人員必須嚴(yán)格按照工程要求和標(biāo)準(zhǔn)及安全注意事項(xiàng)開展工作，不得有疏忽大意。

6 結(jié)束語

綜上所述，本文對城市軌道交通施工中的問題進(jìn)行分析，重點(diǎn)研究了隧道盾構(gòu)施工技術(shù)方法。在當(dāng)前形勢下，隧道施工技術(shù)在國內(nèi)各種建設(shè)項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用，許多重大施工技術(shù)和環(huán)節(jié)的工作都取得了長足的進(jìn)步，并日趨成熟。隨著盾構(gòu)技術(shù)越來越關(guān)鍵，整個(gè)技術(shù)流程以及技術(shù)所使用的施工設(shè)備都應(yīng)該被展開研究，通過有效的研究提高施工質(zhì)量與施工效果。在當(dāng)前技術(shù)快速發(fā)展的新時(shí)代，應(yīng)該不斷研究盾構(gòu)法施工的技術(shù)要點(diǎn)，不斷提高施工的穩(wěn)定性，從施工的各種流程入手，促進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展與城

市軌道交通地更快更好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張耕瑋.城市軌道交通隧道盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)探討[J].工程技術(shù)研究，2019（7）：65-66.

[2]楊坤.城市軌道交通隧道盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)探討[J].中外建筑，2019（4）：204-205.

[3]謝毅斐.城市軌道交通隧道盾構(gòu)施工主要技術(shù)分析[J].居舍，2017（22）：44+81.

[4]高超.城市軌道交通隧道盾構(gòu)施工主要技術(shù)分析[J].低碳世界，2017（4）：220-221.