地鐵盾構(gòu)法施工新技術(shù)思路構(gòu)架實(shí)踐

程強(qiáng)

中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司 陜西西安 710038

1 盾構(gòu)施工技術(shù)的原理

盾構(gòu)技術(shù)通過(guò)盾構(gòu)機(jī)的合理應(yīng)用，保持具備穩(wěn)定性的盾構(gòu)鋼殼開(kāi)挖面，安全進(jìn)行前進(jìn)挖掘和出渣工作，以穩(wěn)定基礎(chǔ)圍堰為基礎(chǔ)進(jìn)行注漿和襯砌，通過(guò)科學(xué)使用千斤頂完成拼件的襯砌，從而讓盾構(gòu)機(jī)受到反力作用實(shí)現(xiàn)前進(jìn)挖掘[1]。

2 盾構(gòu)施工技術(shù)特點(diǎn)

盾構(gòu)施工技術(shù)主要有以下幾方面特點(diǎn)：①對(duì)城市周圍環(huán)境和地面建筑物造成的影響非常小，盾構(gòu)基坑施工和豎井施工都需要具備一定的場(chǎng)地條件，在隧道建設(shè)過(guò)程中則不需要場(chǎng)地支持。②對(duì)施工精度的要求較高，在管片制作過(guò)程中需要達(dá)到機(jī)械制造的精度，最大程度降低誤差，使誤差值保持在合理范圍之內(nèi)。前進(jìn)盾構(gòu)時(shí)，需嚴(yán)格控制隧道軸線偏差。

3 地鐵盾構(gòu)法施工新技術(shù)分析

3.1 特殊斷面盾構(gòu)施工技術(shù)

復(fù)圓形盾構(gòu)和非圓形盾構(gòu)是特殊斷面盾構(gòu)的兩個(gè)種類。復(fù)圓形盾構(gòu)一般包括雙圓形和三圓形盾構(gòu)，在建設(shè)地鐵車站時(shí)可采用三圓形盾構(gòu)技術(shù)，雙圓形盾構(gòu)技術(shù)則適合在隧道、下水道以及地鐵共同溝建設(shè)中使用。非圓形盾構(gòu)主要包括矩形盾構(gòu)、橢圓形盾構(gòu)、馬蹄形盾構(gòu)和半圓形盾構(gòu)等，需根據(jù)隧道工程實(shí)際施工情況選擇合理的技術(shù)。

3.2 復(fù)合盾構(gòu)施工技術(shù)

盾構(gòu)具有較強(qiáng)的針對(duì)性，需要以實(shí)際水文地質(zhì)情況為依據(jù)，建立復(fù)合要求標(biāo)準(zhǔn)的盾構(gòu)機(jī)。如果施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況比較復(fù)雜，無(wú)法用常規(guī)方式順利完成施工時(shí)，就需科學(xué)合理的應(yīng)用合適的新型施工技術(shù)，如復(fù)合盾構(gòu)技術(shù)。

3.3 球體盾構(gòu)施工技術(shù)

依據(jù)變換方式不同，可將球體盾構(gòu)施工技術(shù)分為縱、橫連續(xù)掘進(jìn)和橫、橫連續(xù)掘進(jìn)兩種。讓豎井保持不轉(zhuǎn)，在地面直角位置進(jìn)行挖掘的方式是橫、橫連續(xù)掘進(jìn)，在地面直角方向連續(xù)挖掘隧道和豎井的方式是縱、橫連續(xù)掘進(jìn)。在球體盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)將次盾構(gòu)的球體合理安裝到主盾構(gòu)中。在地鐵隧道施工過(guò)程中應(yīng)用縱、橫掘進(jìn)盾構(gòu)技術(shù)時(shí)，需要合理改變方向，將次盾構(gòu)球體旋轉(zhuǎn)九十度，如果出現(xiàn)涌水或涌砂的情況，應(yīng)對(duì)防水結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理分析。

4 地鐵盾構(gòu)法施工

4.1 準(zhǔn)備工作

一般會(huì)使用鋼板或鋼筋噴射混凝土形成的護(hù)壁作為始發(fā)豎井的護(hù)壁，根據(jù)實(shí)際施工要求，可以將貨物升降機(jī)和龍門式起重機(jī)作為常用起重設(shè)備。然后在始發(fā)立坑中放入盾構(gòu)機(jī)分解件和附屬設(shè)備，在立坑內(nèi)完成盾構(gòu)機(jī)的組裝，并把盾構(gòu)進(jìn)發(fā)導(dǎo)口和反力裝置設(shè)置好。

4.2 始發(fā)

完成準(zhǔn)備工作后，盾構(gòu)即可始發(fā)，在反力裝置上用推進(jìn)油缸頂住，啟動(dòng)切削刀盤和推進(jìn)油缸后就可以掘進(jìn)，當(dāng)推進(jìn)到一個(gè)行程時(shí)，將推進(jìn)油缸收回，把臨時(shí)支撐墊加入到反力裝置和推進(jìn)油缸之間，接著進(jìn)行掘進(jìn)。在盾構(gòu)刀盤切入土體之前，可將粘土添加到土壓艙內(nèi)，這個(gè)過(guò)程可以利用螺旋輸送器倒轉(zhuǎn)方法來(lái)完成。當(dāng)盾體進(jìn)行隧道之后，將后部輔助設(shè)備平車和管片拼接到一起，推進(jìn)油缸頂在管片上繼續(xù)推進(jìn)，每推進(jìn)一節(jié)就接著拼接一節(jié)，直到整個(gè)盾構(gòu)設(shè)備順利進(jìn)入隧道。

4.3 盾構(gòu)的掘進(jìn)

當(dāng)整個(gè)盾構(gòu)設(shè)備順利進(jìn)入隧道后，盾構(gòu)按照設(shè)定好的方向掘進(jìn)，由盾構(gòu)設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)完成這個(gè)過(guò)程的控制。如果盾構(gòu)設(shè)備掘進(jìn)方向發(fā)生偏移時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)推進(jìn)油缸進(jìn)行調(diào)整，讓盾構(gòu)設(shè)備重新回到預(yù)先設(shè)定的方向。

4.4 襯砌和進(jìn)洞

當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)完一個(gè)節(jié)距后，立即開(kāi)展管片襯砌工作，利用管片運(yùn)輸車把管片運(yùn)送到安裝臺(tái)位，再利用管片襯砌臺(tái)車把管片送到指定的位置等待安裝。安裝好管片，接著進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)掘進(jìn)，直到完成整個(gè)隧道工程的施工。在盾構(gòu)進(jìn)入接收豎井之前，首先測(cè)試端頭土體的加固情況和滲水情況，如確保沒(méi)有出現(xiàn)大量滲水進(jìn)而土地穩(wěn)定，再將洞口混凝土除掉。

5 盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中的控制分析

5.1 盾構(gòu)控制

盾構(gòu)在具體的施工過(guò)程中會(huì)存在偏離方向的情況，也就是說(shuō)平面和高程偏離設(shè)計(jì)軸線的數(shù)值超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍。施工操作、機(jī)械設(shè)備和地質(zhì)條件等有可能對(duì)盾構(gòu)的掘進(jìn)方向造成影響，目前，在國(guó)際社會(huì)中用來(lái)判斷盾構(gòu)是否發(fā)生偏移的方法主要是陀螺儀等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。但我國(guó)使用的方法仍然比較傳統(tǒng)，有以下幾種：①坡度板，此種方法在當(dāng)前盾構(gòu)施工中可以幫助施工人員直接讀出盾構(gòu)轉(zhuǎn)角和縱坡的值，有利于隨時(shí)進(jìn)行糾正。②丈量?jī)裳Ы镯敾钊麠U伸出長(zhǎng)度估計(jì)平面糾偏效果。③高程和縱坡偏差值可以通過(guò)水準(zhǔn)儀測(cè)量盾構(gòu)軸線兩點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。

5.2 土壓控制

安裝在土壓艙內(nèi)的土壓計(jì)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)土壓艙里面的土壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定。如果發(fā)現(xiàn)計(jì)算土壓和實(shí)際土壓不相符時(shí)，要對(duì)出土量進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)還要結(jié)合土層地下水位變化和地面隆陷情況對(duì)計(jì)劃土壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，以保證開(kāi)挖面的水土壓力和土壓艙壓力保持平衡，有效預(yù)防坍塌和涌砂情況。

5.3 出土量的控制

在掘進(jìn)過(guò)程中，刀具會(huì)將工作面的土體切掉，然后通過(guò)土壓艙的螺旋出土運(yùn)輸器將土體排出，在螺旋出土器內(nèi)會(huì)有部分泥土滯留，這部分泥土受到擠壓后會(huì)變得更加密實(shí)，從而形成一道隔水墻，可以讓開(kāi)挖面的穩(wěn)定性得以保持。

6 結(jié)語(yǔ)

地鐵作為一種現(xiàn)代化交通工具，可以促進(jìn)城市現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程，目前，我國(guó)主要城市都在籌備地鐵建設(shè)工程。盾構(gòu)法和傳統(tǒng)的地鐵隧道施工方法相比較具有諸多優(yōu)勢(shì)，逐漸成為地鐵隧道施工常用技術(shù)，對(duì)地鐵隧道施工質(zhì)量和施工效率提升有很大幫助。