地鐵隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工的技術(shù)要點(diǎn)研討

王磊

【摘要】地鐵隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工，相關(guān)施工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境具有直接關(guān)系，客觀要求在借助具體技術(shù)施工時(shí)，對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行全方位了解。藉此，文章在分析某地鐵隧道工程盾構(gòu)掘進(jìn)施工之前，對(duì)該工程的施工環(huán)境進(jìn)行全方位了解，找出工程施工的難點(diǎn)，進(jìn)而提出一系列的施工技術(shù)應(yīng)用建議，旨在提高這些技術(shù)應(yīng)用的效果。

【關(guān)鍵詞】地鐵隧道；盾構(gòu)掘進(jìn)；施工技術(shù)

1.某地鐵隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工的背景概況

某地鐵隧道盾構(gòu)掘進(jìn)工程，隧道共2274環(huán)襯砌環(huán)，其中包括1130環(huán)上行線和1144環(huán)下行線，工程計(jì)劃推進(jìn)距離2730m、推進(jìn)出土量1.03×105m?、同步注漿（7.55-9.41）×103m?。為提供更加有利的盾構(gòu)掘進(jìn)施工條件，通過(guò)一系列的勘查工作，確定工程的地質(zhì)條件如下：

①淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，含水量42.3%，重度17.4KN/cm3，孔隙比1.22，粘聚力14Kpa，內(nèi)摩擦角15.5°，塑限16%，液限1.3%，壓縮模量2.58MPa。

②灰色淤泥質(zhì)粘土，含水量49.6%，重度16.8KN/cm3，孔隙比1.4，粘聚力14Kpa，內(nèi)摩擦角10.5°，塑限22.4%，液限1.18%，壓縮模量2.26MPa。

③粉質(zhì)粘土，含水量41.3%，重度17.4KN/cm3，孔隙比1.18，粘聚力18Kpa，內(nèi)摩擦角12.5°，塑限21.4%，液限0.87%，壓縮模量2.76MPa。

④灰色粉質(zhì)粘土，含水量34.8%，重度17.7KN/cm3，孔隙比1.04，粘聚力19Kpa，內(nèi)摩擦角15°，塑限17%，液限0.79%，壓縮模量3.47MPa0。

⑤灰色粉質(zhì)粘土，含水量32.8%，重度17.8KN/cm3，孔隙比1，粘聚力19Kpa，內(nèi)摩擦角17°，塑限15.9%，液限0.76%，壓縮模量24.17MPa。

⑥暗綠色粘土，含水量22.8%，重度19.6KN/cm3，孔隙比0.62，粘聚力36Kpa，內(nèi)摩擦角19.5°，塑限17.1%，液限0.3%，壓縮模量9.32MPa。

⑦草黃色粘質(zhì)粉土，含水量25.7%，重度19KN/cm3，孔隙比0.76，粘聚力6Kpa，內(nèi)摩擦角28°，塑限10.6%，液限0.62%，壓縮模量10.12MPa。

從以上地質(zhì)情況分析，發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)掘進(jìn)穿越淤泥質(zhì)粘土層、粘土鞥、粉質(zhì)粘土層等，這些地質(zhì)條件不僅含水量高、孔隙比大，而且存在低強(qiáng)度、高壓縮性等問(wèn)題，掘進(jìn)時(shí)容易出現(xiàn)流變現(xiàn)象，給盾構(gòu)掘進(jìn)帶來(lái)很大的難度。

2.案例地鐵隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

基于地鐵隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工的背景概況，在施工期間，需要在施工平面布置的基礎(chǔ)上，做好盾構(gòu)推進(jìn)施工的技術(shù)應(yīng)用保障工作，具體的技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)概況如下：

2.1施工平面布置

本工程的施工平面布置分為兩個(gè)方面，一是生活設(shè)施布置，主要出于安全施工的角度考慮，在建設(shè)單位劃分的場(chǎng)地范圍內(nèi)，在場(chǎng)內(nèi)布置鋼筋混凝土施工便道和搭設(shè)生活住房、辦公區(qū)等，這些生活設(shè)施的布置，需要以藍(lán)色彩鋼板圍護(hù)起來(lái)，避免與盾構(gòu)掘進(jìn)施工互相干擾；二是生活設(shè)施布置，在端頭井一側(cè)設(shè)置集土坑，其規(guī)格為長(zhǎng)×寬×高=15m×10m×3m，集土坑采用混凝土砌筑而成，其墻身利用厚30mm的鋼板加固，用于盾構(gòu)出土的收集，同時(shí)在端頭井變安排一輛32T的行車，用于盾構(gòu)出土的垂直運(yùn)輸。除此之外，工程現(xiàn)場(chǎng)的用電、用水和排水設(shè)施等，均是施工前平面布置工作的主要內(nèi)容。

2.2盾構(gòu)100m試推進(jìn)

為全方位掌握盾構(gòu)推進(jìn)的所有類型參數(shù)，施工前需要通過(guò)盾構(gòu)100m試推進(jìn)，設(shè)定盾構(gòu)推進(jìn)的參數(shù)，以此分析盾構(gòu)施工參數(shù)與地面沉降之間的關(guān)系。關(guān)于盾構(gòu)施工技術(shù)參數(shù)的收集，應(yīng)綜合掌握盾構(gòu)施工機(jī)械的性能、盾構(gòu)推進(jìn)施工參數(shù)設(shè)定范圍，但鑒于本工程盾構(gòu)施工任務(wù)量比較大，在短時(shí)間內(nèi)可能無(wú)法全方位掌握盾構(gòu)機(jī)械的性能及操作方法，需要根據(jù)已有的機(jī)械設(shè)備檔案資料，分析現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備是否適用于實(shí)際工程施工，同時(shí)根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)穿越地層的地質(zhì)情況，監(jiān)測(cè)不同地質(zhì)下的地面變形情況，以此作為盾構(gòu)推進(jìn)施工參數(shù)調(diào)整的依據(jù)。

2.3盾構(gòu)正常推進(jìn)施工

在做好施工平面布置工作和盾構(gòu)100m試推進(jìn)的基礎(chǔ)上，盾構(gòu)正常推進(jìn)施工，有必要控制推進(jìn)過(guò)程中的地層變化，同時(shí)根據(jù)設(shè)定的盾構(gòu)推進(jìn)主要參數(shù)，進(jìn)行同步注漿和壁后二次補(bǔ)壓漿。

（1）地層變形的控制。本工程選用土壓平衡的盾構(gòu)掘進(jìn)方式，借助盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的壓力倉(cāng)土壓力，調(diào)節(jié)開(kāi)挖面土體的平衡，便于盾構(gòu)開(kāi)放開(kāi)挖面的支護(hù)。在此值得一提的是，盾構(gòu)掘進(jìn)土壓平衡控制，通過(guò)對(duì)推力、推進(jìn)速度、出土量三方面的均衡，以形成準(zhǔn)確的施工軸線，從而作為土層變形控制的依據(jù)。本工程的盾構(gòu)掘進(jìn)，考慮到不同地質(zhì)條件的影響，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)推進(jìn)坡度的平衡保證，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)推進(jìn)速度、出土量和地層變形情況，因地制宜地調(diào)整注漿量，有效地減少土地的擾動(dòng)，從而將地層變形控制在允許標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)。

（2）盾構(gòu)時(shí)的同步注漿和壁后二次補(bǔ)壓漿。工程利用智能化輔助決策系統(tǒng)預(yù)測(cè)施工參數(shù)值，在施工時(shí)起到良好的指導(dǎo)作用，經(jīng)預(yù)測(cè)，確定切口平衡壓力設(shè)定值為1.85kg/cm2，以及地面沉降量控制的范圍。藉此，盾構(gòu)過(guò)程中的同步注漿和壁后二次補(bǔ)壓漿，就能夠針對(duì)性填充土體與管片圓環(huán)之間的間隙，有效控制盾構(gòu)掘進(jìn)的地面變形。關(guān)于同步注漿材料的選擇，要求保證壓住注漿材料后，材料均能滲透到土體和管片圓環(huán)的每個(gè)空隙中，同時(shí)在填充之后，獲得原先土體相當(dāng)和以上的強(qiáng)度和保證良好的止水性，按照這些要求，本工程的注漿材料筆者建議選擇粉煤灰、砂、膨潤(rùn)土、水泥等。壓漿期間，委派專人記錄好注漿材料的壓入位置、壓入量和壓入值等，同時(shí)監(jiān)測(cè)地形的變化情況。為避免漿液在注漿系統(tǒng)中凝結(jié)，需定時(shí)清洗注漿系統(tǒng)，另外地面拌漿系統(tǒng)也需要進(jìn)行清洗。至于壁后二次補(bǔ)壓漿，在檢查同步注漿效果后，如果發(fā)現(xiàn)土體和管片圓環(huán)之間尚存間隙，需再次將核實(shí)配比的注漿漿液壓入，相關(guān)的施工工序，基本與同步注漿一致。

（3）盾構(gòu)出洞地基加固處理。在盾構(gòu)出洞后，考慮到淤泥質(zhì)粘土可能地基的穩(wěn)固性造成影響，需要在盾構(gòu)出洞時(shí)，進(jìn)行地基的加固處理。具體的施工方法在確保盾構(gòu)機(jī)處于良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，將鋼制腳手架搭設(shè)于洞圈里面，以及將觀察孔布置在洞門的周圍，目的是檢測(cè)地基土體的加固情況。經(jīng)檢測(cè)，確認(rèn)本工程地基土體的穩(wěn)固性良好，于是開(kāi)始將混凝土洞門鑿除和依次割斷外排鋼筋。施工時(shí)，需要保持作業(yè)的連續(xù)性，目的是減少正面土體的流失數(shù)量，以及檢查洞口密封裝置的完好性。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，地鐵盾構(gòu)推進(jìn)施工，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)域地質(zhì)條件的了解，是保證盾構(gòu)掘進(jìn)安全的前提，在此基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)行施工平面布置和盾構(gòu)100m試推進(jìn)，方可開(kāi)始盾構(gòu)正常推進(jìn)，期間地層變形的控制、盾構(gòu)時(shí)的同步注漿和壁后二次補(bǔ)壓漿、盾構(gòu)出洞地基加固處理、盾構(gòu)出洞、建立后盾支撐，均為盾構(gòu)正常推進(jìn)的施工重點(diǎn)。文章通過(guò)研究，基本明確了案例地鐵隧道工程盾構(gòu)掘進(jìn)施工的方法，但鑒于不用地鐵隧道工程盾構(gòu)掘進(jìn)施工條件和要求的差異性，以上方法在其他工程施工中應(yīng)用時(shí)，還需要結(jié)合具體工程的施工情況，予以因地制宜地靈活應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳偉.某地鐵盾構(gòu)始發(fā)段試掘進(jìn)技術(shù)及控制[J].企業(yè)科技與發(fā)展：下半月，2013，（7）：81-82.

[2]張治國(guó)，黃茂松，王衛(wèi)東.遮攔疊交效應(yīng)下地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)引起地層沉降分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2013，（9）：1750-1751.

[3]魏輝.淺談地鐵隧道盾構(gòu)施工技術(shù)[J].商品與質(zhì)量：建筑與發(fā)展，2011，（4）：84.