地鐵盾構(gòu)法施工技術(shù)要點分析

張猛

(中鐵十八局集團有限公司，天津 300222)

隨著社會經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)的進步發(fā)展，我國交通事業(yè)也得到了良好的發(fā)展，各種交通設(shè)備為人們出行提供了極大的便利。但是，交通壓力、城市用地壓力的問題也越來越突出。因此，如何有效地利用地下空間緩解城市交通及用地壓力，成為近年來基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容。地鐵就是充分利用地下空間緩解城市交通壓力的典型例子，而地鐵建設(shè)環(huán)境比較特殊，絕大部分施工環(huán)境處于地下，施工極為復(fù)雜，盾構(gòu)法為地鐵建設(shè)十分重要的施工技術(shù)，大多數(shù)用于隧道地鐵施工中。以下對地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)要點進行闡述。

一、城市地鐵隧道盾構(gòu)法施工的特點

（一）安全性較高

盾構(gòu)法的施工地點通常在地下，這使得整個施工過程受地面情況和季節(jié)因素的影響較小，可以隨時隨地安排施工。與其他城市建設(shè)工程施工容易受到地面交通、氣候等外部因素的影響不同，城市地鐵隧道工程采用盾構(gòu)法施工可以避免這些外部因素的干擾，進而可以有效確保施工進度。

（二）工作效率較高

隨著盾構(gòu)法施工技術(shù)本身的進步，盾構(gòu)法施工中應(yīng)用到的各種施工機械的先進性也越來越高，這些機械設(shè)備的應(yīng)用使得應(yīng)用盾構(gòu)法一次性就可以完成開挖、支護、出土、襯砌等工作，從而使施工速度得到了極大提高。

（三）產(chǎn)生危害較小

因為盾構(gòu)法的施工地點主要在地下空間，而且距離地面還有一段不小的距離，所以對于城市地鐵的隧道施工而言，采用盾構(gòu)法施工幾乎不會對地面建筑群造成影響，即使是需要穿越河底的一些工程，也不會對地面、水面交通帶來任何影響，具有危害性低的優(yōu)勢。

（四）經(jīng)濟性更佳

我國的地域跨度較大，不同城市的地質(zhì)條件可能存在一定的差異，而無論是哪種地質(zhì)條件，盾構(gòu)法施工技術(shù)都具有較好的適用性，是多種施工技術(shù)中性價比較高的一種城市隧道施工技術(shù)，值得在城市地鐵施工作業(yè)中進行廣泛推廣和應(yīng)用。

二、地鐵施工盾構(gòu)法的施工技術(shù)

（一）盾構(gòu)出洞準(zhǔn)備施工技術(shù)

在地鐵盾構(gòu)施工過程中，第一個環(huán)節(jié)便是盾構(gòu)出洞。在該環(huán)節(jié)需要做好如下工作：第一，要做好盾構(gòu)出洞前、后的各項準(zhǔn)備工作，確保設(shè)備、材料、人員以及工藝技術(shù)均準(zhǔn)確充分。并且要嚴(yán)格審查盾構(gòu)出洞條件，保證能夠在一個安全可靠的條件下完成盾構(gòu)出洞。不僅如此，還需在盾構(gòu)出洞前加固其周圍土體，以保證周邊建筑物以及地下管線不受影響。第二，做好盾構(gòu)出洞基座設(shè)置工作。因為在出洞前，必須要準(zhǔn)確把盾構(gòu)放置在與設(shè)計軸向相符的始發(fā)基座上，并且全面準(zhǔn)備工作就緒后，才能沿著設(shè)計軸向往地層內(nèi)掘進施工。所以，能否對盾構(gòu)機始發(fā)基座精準(zhǔn)定位，會對盾構(gòu)機始發(fā)姿態(tài)產(chǎn)生直接影響。第三，仔細驗收盾構(gòu)機和后配套設(shè)備。這兩者是完成盾構(gòu)施工的主要設(shè)備，然而因為工作井內(nèi)空間較小，所以必須要將盾構(gòu)機及后配套臺車分節(jié)吊裝運至井下，且在井下完成安裝、調(diào)試以及試運轉(zhuǎn)等工作。

（二）地鐵盾構(gòu)掘進階段施工技術(shù)

地鐵工程盾構(gòu)掘進階段主要包含試掘以及正式掘進這兩方面：第一，盾構(gòu)試掘中，施工人員需要充分結(jié)合施工方案要求及工藝特點開動盾構(gòu)機進行試掘，并待設(shè)備安全出洞后分析其掘進前100環(huán)數(shù)據(jù)，從而最終確定出符合地鐵工程土層實際的最佳施工參數(shù)。第二，在確定出盾構(gòu)施工最佳施工參數(shù)后，施工人員就應(yīng)基于此進行盾構(gòu)機參數(shù)調(diào)整，之后便可正式開始掘進作業(yè)。首先，盾構(gòu)機掘進過程中除了要時刻保證其姿態(tài)正確外，施工人員還需要根據(jù)施工參數(shù)利用計算機控制系統(tǒng)對盾構(gòu)機刀盤轉(zhuǎn)速、設(shè)備掘進方向以及速度等進行科學(xué)合理的控制。同時，在盾構(gòu)機掘進過程中，施工人員還需密切注意設(shè)備運轉(zhuǎn)情況以及做好土層環(huán)境監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即根據(jù)情況采取相應(yīng)的處理，從而保障盾構(gòu)機掘進作業(yè)順利開展。

（三）挖掘粉砂層階段施工技術(shù)

地鐵施工常受到城市地鐵隧道線路周邊地質(zhì)條件的影響。對盾構(gòu)法而言，粉質(zhì)黏土類型的土層等軟土地層是最為有利的環(huán)境，然而在實際作業(yè)過程中，還是會遇到穿越粉砂層的情況，這在很大程度上增加作業(yè)難度，因此必須要采用有效施工技術(shù)來確保該階段施工得以順利完成。通常主要是因為出土口噴砂以及土體液化的原因而導(dǎo)致施工難度提高，因此該階段施工技術(shù)重點在于提高土體的止水性與流動性。通?？梢圆捎猛僚搩?nèi)加泥或是增加土艙壓力等方法來實現(xiàn)。

（四）地鐵盾構(gòu)機進出洞施工技術(shù)

施工企業(yè)應(yīng)從以下兩個方面著手做好地鐵盾構(gòu)機進出洞施工：首先，由于地鐵工程盾構(gòu)機進出洞施工工序往往較為復(fù)雜，為了避免產(chǎn)生軸線較大誤差、延誤進度以及增加成本投入，施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)結(jié)合地鐵工程前期地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)設(shè)計出一條盾構(gòu)機施工路線，隨后組織相關(guān)技術(shù)人員與專家進行審查，以此保證該路線的科學(xué)合理性。其次，確定好施工路線后，企業(yè)還應(yīng)充分依據(jù)地鐵工程所經(jīng)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境實際進行審查，以此確認盾構(gòu)機是否具備進出洞的條件，而當(dāng)某段地鐵工程地質(zhì)環(huán)境無法達到盾構(gòu)機進出洞條件時，企業(yè)應(yīng)結(jié)合該段地質(zhì)情況采用另外一種施工方法，從而保證盾構(gòu)機進出洞施工順利進行。最后，盾構(gòu)機進洞施工中，企業(yè)要確保其從始發(fā)基座導(dǎo)軌上及時往前推進，并讓設(shè)備盾殼體完全切入洞口中去，以此降低土體暴露時間。

三、地鐵盾構(gòu)施工應(yīng)當(dāng)注意的問題

（一）盾構(gòu)施工開挖前要做好地質(zhì)勘探工作

在地鐵軌道建設(shè)中，經(jīng)常會遇到某些地質(zhì)環(huán)境惡劣的情況，如斷層、土層薄弱等情況，這些都會給工程的進行帶來影響，因此必須實現(xiàn)對要挖掘的現(xiàn)場進行勘測，確保工程的安全和順利。及時對盾構(gòu)機進行保養(yǎng)，為了確保盾構(gòu)施工的順利，可利用多方向支撐液壓鉆機預(yù)先對要施工場地進行勘測，及時掌握有效的施工信息，以便于及時做出相應(yīng)的處理方案。當(dāng)盾構(gòu)每天的施工進度超出20～30m，要使用地質(zhì)雷達，充分掌握施工現(xiàn)場的地質(zhì)信息，以便于接下來的施工。

（二）設(shè)置正確的盾構(gòu)參數(shù)，以確保始發(fā)掘進的穩(wěn)定性

盾構(gòu)的參數(shù)設(shè)定要根據(jù)具體的作用力進行測量和計算，一定要保證參數(shù)的合理和科學(xué)。因為盾構(gòu)參數(shù)是盾構(gòu)工程穩(wěn)定和質(zhì)量的保證，必須從實際出發(fā)和科學(xué)有效。其測量和計算依據(jù)是以埋深和土質(zhì)信息為基礎(chǔ)，再通過水土合算的方法得到理論土倉壓力，以此為基礎(chǔ)建立參數(shù)參考，完成土倉壓力微調(diào)和盾構(gòu)參數(shù)的設(shè)定。盾構(gòu)參數(shù)是盾構(gòu)施工順利和施工安全的保證，必須予以重視和關(guān)注，以免因為參數(shù)問題而影響工程的建設(shè)和質(zhì)量。

（三）盾構(gòu)法施工中避免管片上浮的措施

管片上浮是工程建設(shè)中常見的的一種情況，相關(guān)的施工技術(shù)人員一定要對施工現(xiàn)場的地質(zhì)進行仔細勘測，并配合施工參數(shù)的輔助指導(dǎo)，嚴(yán)格依據(jù)實際參數(shù)完成施工，當(dāng)工程中出現(xiàn)問題時，技術(shù)人員要及時對其分析和解決，這就對技術(shù)人員的技術(shù)能力和專業(yè)素養(yǎng)的要求極高。在盾構(gòu)向前掘進時，要做好相關(guān)的施工控制，如盾構(gòu)的推進速度、推進力度等，提高對千斤頂?shù)睦寐?，根?jù)工程實際選擇最佳的千斤行程差，以避免超出等情況的出現(xiàn)。充分確保推進油缸的動力輸出，為管片作業(yè)提供良好的施工環(huán)境；根據(jù)最終測得的數(shù)據(jù)進行分析，制定出最佳的盾構(gòu)施工方案和參數(shù)，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度完成地鐵軌道作業(yè)中的各項工作，為工程質(zhì)量和營運周期的提高奠定基礎(chǔ)。

（四）盾構(gòu)法施工中控制地面沉降的措施

目前，大部分的隧道都是使用土壓平衡式盾構(gòu)方法。土壓平衡式盾構(gòu)主要施工原理是充分地利用最前面的全斷面切削刀盤，然后將正面土體切削下來的土進入刀盤后面的密封艙內(nèi)。在這個過程中，還需要做好平衡過程，從而能夠降低盾構(gòu)對土層的影響，防止地層發(fā)生沉降現(xiàn)象。因此，在進行盾構(gòu)施工的時候，需要合理地選擇盾構(gòu)機，從而有效控制沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

地面沉降還受到注漿的影響，因此在盾構(gòu)施工時要加強注漿方面的控制，包括注漿的速度、調(diào)和比例、注漿量等方面，將其控制在合理的范圍內(nèi)，從而防止發(fā)生地層變形情況。地面的沉降主要是受到內(nèi)在和外在的因素影響，對于地質(zhì)條件，需要進行實際的勘察，從土體性質(zhì)、覆土厚度、地下水變化等方面進行判斷，從而能夠有效掌握上述情況，防止發(fā)生地層變形現(xiàn)象。

（五）地鐵施工滲漏的控制措施

地鐵施工中滲漏問題會不可避免，需要及時堵漏滲漏點。首先，需要重點檢查縱向施工縫和橫向施工縫，同時檢查止水帶的性能指標(biāo)和規(guī)格，以防止由于氣泡的出現(xiàn)而發(fā)生滲漏。其次，將止水鋼板嵌入到施工縫中，定期檢查止水鋼板表面的清潔程度和焊接質(zhì)量。為了保證防水層表面的清潔，在施工前需要檢測混凝土的含水量，對其防水性能提供保障，規(guī)避滲透問題的出現(xiàn)。

地鐵盾構(gòu)施工對工程工藝和技術(shù)的要求很高，需要相關(guān)的工作人員對其進行深入的研究和持續(xù)的實踐，為盾構(gòu)施工技術(shù)的進步和發(fā)展做出貢獻，同時為地鐵工程建設(shè)奠定堅實的基礎(chǔ)。

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