盾構(gòu)過(guò)空推段施工關(guān)鍵技術(shù)分析

摘要：盾構(gòu)過(guò)空推段施工方法作為一種全機(jī)械化的施工方法，具有良好的施工效率。文章在對(duì)施工的應(yīng)用范圍等內(nèi)容進(jìn)行闡述之后，對(duì)于盾構(gòu)過(guò)空推段施工過(guò)程中最為關(guān)鍵的要素和這一施工技術(shù)今后的發(fā)展進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)過(guò)空推段施工；施工技術(shù)；關(guān)鍵技術(shù)；盾構(gòu)機(jī)械；隧道施工 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：U231 文章編號(hào)：1009-2374（2016）14-0121-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.061

盾構(gòu)過(guò)空推段施工技術(shù)的應(yīng)用可以將盾構(gòu)機(jī)械在地中推進(jìn)，通過(guò)盾構(gòu)外殼和管片支承四周?chē)鷰r防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌，同時(shí)在開(kāi)挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開(kāi)挖。通過(guò)出土機(jī)械運(yùn)出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，最終能夠形成完整的隧道結(jié)構(gòu)。

1 盾構(gòu)過(guò)空推段施工簡(jiǎn)析

盾構(gòu)過(guò)空推段施工對(duì)于隧道成型效率有著重要的意義，因此對(duì)于其施工方法應(yīng)用范圍、施工技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)、施工技術(shù)限制因素、施工技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行分析可以幫助隧道更好的成型。

1.1 施工方法應(yīng)用范圍

施工方法的應(yīng)用有著具體范圍的限制，這實(shí)際上受到礦井隧道施工過(guò)程中空氣系統(tǒng)運(yùn)作效率的影響，并且也會(huì)受到風(fēng)化作用的限制。施工方法應(yīng)用范圍還需要考慮到地面注漿充填技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果，如果這一技術(shù)的應(yīng)用能夠顯著地提高盾構(gòu)隧道施工的防水效果，并且可以極大程度地提升工程的質(zhì)量，則能夠具有更為廣泛的施工范圍。在盾構(gòu)過(guò)空推段施工進(jìn)行較多的我國(guó)南部省份中，這一施工的范圍實(shí)際上還會(huì)受到初期支護(hù)水平的限制，因此根據(jù)范圍來(lái)施工就是確保施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

1.2 施工技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)

盾構(gòu)過(guò)空推段施工技術(shù)是通過(guò)采用一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法來(lái)有效地解決地下隧道施工建設(shè)過(guò)程中面臨的種種問(wèn)題。盾構(gòu)法和礦山法的合理結(jié)合還能夠通過(guò)穿過(guò)空洞來(lái)有效地充填孔隙。盾構(gòu)過(guò)空推段施工技術(shù)的應(yīng)用還在于進(jìn)一步確保周邊環(huán)境和建筑結(jié)構(gòu)的安全性上。與此同時(shí)，在施工過(guò)程中存在的復(fù)雜地質(zhì)條件和環(huán)境要求也使得盾構(gòu)過(guò)空推段施工技術(shù)的應(yīng)用有著很高的必要性。例如壓力為117MPa且部分地段上軟下硬，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)困難，故采用礦山法完成隧道開(kāi)挖、初支，盾構(gòu)通過(guò)拼裝管片。左右線隧道均利用中間風(fēng)井作為施工豎井進(jìn)洞開(kāi)挖。礦山法隧道內(nèi)凈空尺寸為直徑6400mm，在盾構(gòu)機(jī)外徑6280mm的基礎(chǔ)上考慮120mm的盾構(gòu)機(jī)工作空間；在礦山法隧道底部60°范圍內(nèi)設(shè)有半徑3150mm、厚150mm的混凝土導(dǎo)向平臺(tái)，用于引導(dǎo)盾構(gòu)機(jī)按正確路線參數(shù)推進(jìn)。

1.3 施工技術(shù)限制因素

施工技術(shù)限制因素通常是指高強(qiáng)度的硬巖礦所帶來(lái)的影響。在許多隧道的初期支護(hù)工作中，施工人員只有對(duì)于初期支護(hù)之間的孔隙進(jìn)行有效控制，才能夠做好接下來(lái)的隧道襯砌工作。施工技術(shù)的限制因素還體現(xiàn)在于隧道開(kāi)挖完成之后，施工人員應(yīng)在隧道底部對(duì)于鋼筋混凝土導(dǎo)臺(tái)的尺寸進(jìn)行確定，并且在這一過(guò)程中合理地控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，通過(guò)密切監(jiān)視段的態(tài)度來(lái)有效地防止段大面積錯(cuò)臺(tái)或者是上浮以及下沉現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1.4 施工技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

盾構(gòu)過(guò)空推段施工技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)集中地體現(xiàn)在了先開(kāi)挖后作為上。由于盾構(gòu)在堅(jiān)硬的巖層中很容易出現(xiàn)不同程度的磨損，因此為了能夠有效地避免出現(xiàn)整個(gè)隧道襯砌的意外損壞，施工人員應(yīng)當(dāng)通過(guò)混凝土技術(shù)的合理應(yīng)用來(lái)減小盾構(gòu)在地層加固中存在的問(wèn)題，從而能夠在滿足工程安全的前提下，進(jìn)一步提高屏蔽空間的轉(zhuǎn)換效率，最終能夠?yàn)楣こ淌┕みM(jìn)度的提升起到重要的助力。由于其自身具有較高的滲透性，因此對(duì)于施工技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行把握就更加必要。

2 盾構(gòu)過(guò)空推段施工的關(guān)鍵點(diǎn)

盾構(gòu)過(guò)空推段施工的關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)際上是施工的核心所在，以下對(duì)于做好同步注漿工作、改進(jìn)軌梁長(zhǎng)度、做好初期支護(hù)工作、優(yōu)化具體工藝流程等要點(diǎn)進(jìn)行了分析。

2.1 做好同步注漿工作

施工人員在做好同步注漿工作時(shí)應(yīng)當(dāng)將重點(diǎn)放到隧道施工方法的關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新研究上。此外，施工人員在做好同步注漿工作時(shí)還應(yīng)當(dāng)對(duì)于包括鋼筋混凝土早強(qiáng)技術(shù)在內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用。與此同時(shí)，施工人員在做好同步注漿工作時(shí)還應(yīng)當(dāng)對(duì)于包括三級(jí)兩注漿充填法在內(nèi)的填充方法進(jìn)行合理的應(yīng)用，從而能夠有效地避免隧道空間帶來(lái)的限制，因此可以在提高施工進(jìn)度的同時(shí)進(jìn)一步增強(qiáng)施工的效率。

2.2 改進(jìn)軌梁長(zhǎng)度

施工人員在改進(jìn)軌梁長(zhǎng)度的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)首先著眼于增加有效行程單軌吊車(chē)梁，從而能夠在此基礎(chǔ)上切實(shí)地增加部分平面停車(chē)空間，并且可以起到保證其整體空間段的效果；其次，施工人員在改進(jìn)軌梁長(zhǎng)度的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)于確保盾構(gòu)機(jī)到達(dá)的必要推力進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算，然后以計(jì)算的結(jié)果來(lái)對(duì)于軌梁的長(zhǎng)度進(jìn)行修正，從而能夠在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步促進(jìn)盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)臺(tái)施工的順利完成，并且以此為基礎(chǔ)來(lái)達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在這一過(guò)程中需要注意的是，由于暗挖空推段隧道一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)需要進(jìn)行全斷面回填碎石，因此在對(duì)其進(jìn)行改變的過(guò)程中，施工人員需要保證管片止水條密貼，才能夠達(dá)到良好的技術(shù)應(yīng)用效果。

2.3 做好初期支護(hù)工作

施工人員在做好初期支護(hù)工作的過(guò)程中首先應(yīng)當(dāng)著眼于對(duì)于硬巖和硬巖段進(jìn)行礦山開(kāi)挖，并且在這一過(guò)程中做好主支護(hù)和開(kāi)挖段端墻的處理工作能夠以此為基礎(chǔ)來(lái)同時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)開(kāi)挖施工混凝土段的引導(dǎo)工作；其次，施工人員在做好初期支護(hù)工作的過(guò)程中努力地保證不同段的搭設(shè)質(zhì)量，并且在這一過(guò)程中通過(guò)于間隙中填充補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)料來(lái)達(dá)到更好的初期支護(hù)效果。與此同時(shí)，施工人員在做好初期支護(hù)工作的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)通過(guò)二次補(bǔ)強(qiáng)灌漿的進(jìn)行來(lái)進(jìn)一步保證施工質(zhì)量，并且在此基礎(chǔ)上極大限度地提高段的防水效果。

2.4 優(yōu)化具體工藝流程

施工人員在優(yōu)化具體工藝流程的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)于開(kāi)挖斷面隧道的初期就做好相應(yīng)的支護(hù)施工工作。盾構(gòu)推進(jìn)前，刀盤(pán)前方依次全斷面填碎石、放坡填碎石。在實(shí)際施工過(guò)程中，很難填滿整個(gè)斷面，只能盡可能滿斷面回填，并且在盾構(gòu)機(jī)過(guò)空推段中，每隔數(shù)環(huán)就應(yīng)當(dāng)通過(guò)采用特制支撐螺桿來(lái)對(duì)于管片注漿孔進(jìn)行支撐加固，從而能夠以此為基礎(chǔ)來(lái)切實(shí)地加強(qiáng)管片的姿態(tài)監(jiān)控工作。在這一過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)管片有上浮和下沉的趨勢(shì)，則施工人員應(yīng)當(dāng)更加及時(shí)地調(diào)整相應(yīng)的施工參數(shù)，最終能夠確保管片兩側(cè)同步注漿的進(jìn)行，并且可以有效地避免因注漿而對(duì)管片所產(chǎn)生的偏壓。

3 盾構(gòu)過(guò)空推段施工技術(shù)創(chuàng)新

盾構(gòu)過(guò)空推段施工技術(shù)的創(chuàng)新可以帶來(lái)更好的施工效率。以下從革新土壓平衡模式、優(yōu)化碎石回填方式、提升同步注漿效率、防止管片錯(cuò)臺(tái)措施等方面出發(fā)，對(duì)于盾構(gòu)過(guò)空推段施工技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)行了分析。

3.1 革新土壓平衡模式

施工人員在革新土壓平衡模式的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)于施工隧道開(kāi)挖初期支護(hù)完成之后在底部的隧道范圍內(nèi)做好建筑鋼筋混凝土的土壓工作，從而能夠在此基礎(chǔ)上確保建設(shè)完成盾構(gòu)能夠達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。此外，施工人員在革新土壓平衡模式的過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)優(yōu)先完成回填砂礫的橫截面土壓平衡，并且對(duì)于超出這個(gè)范圍的土壓力平衡模型進(jìn)行適度的條件，從而能夠獲得足夠多的反力并保證管片密封和緊貼的程度。

3.2 優(yōu)化碎石回填方式

施工人員在優(yōu)化碎石回填方式的過(guò)程中為了能夠滿足設(shè)計(jì)中的混凝土強(qiáng)度，可以在盾構(gòu)步進(jìn)時(shí)合理地提高背襯同步注漿，并且在這一過(guò)程中通過(guò)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步調(diào)整其享有的配合比，從而能夠在此基礎(chǔ)上將初凝時(shí)間控制在5小時(shí)之內(nèi)，這本身也是保證管片下部有足夠的抗力的重要前提。施工人員在優(yōu)化碎石回填方式的過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)在必要時(shí)通過(guò)縮短回填注漿工作面和管片安裝工作面的距離來(lái)達(dá)到優(yōu)化碎石回填方式的預(yù)期。與此同時(shí)，施工人員在優(yōu)化碎石回填方式的過(guò)程中可以通過(guò)加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)的控制來(lái)確保更多的盾尾間隙，從而能夠防止盾殼作用力于管片現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.3 提升同步注漿效率

施工人員在提升同步注漿效率的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)首先根據(jù)同步注漿量每一環(huán)的設(shè)計(jì)來(lái)著眼于提高抗浮在隧道段中的能力；其次，施工人員在提升同步注漿效率的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)調(diào)整好盾構(gòu)機(jī)從實(shí)推段到空推段進(jìn)洞姿態(tài)和空推段到實(shí)推段時(shí)的出洞姿態(tài)，確保盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞時(shí)的旋轉(zhuǎn)值被控制在一個(gè)相對(duì)合理的范圍內(nèi)。與此同時(shí)，施工人員在提升同步注漿效率的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)努力控制好推力，并且在這一過(guò)程中確保掘進(jìn)速度不能過(guò)快，從而能夠通過(guò)控制好盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)來(lái)更加嚴(yán)密地監(jiān)測(cè)管片姿態(tài)，最終能夠有效地防止管片大面積錯(cuò)臺(tái)或者是上浮現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.4 防止管片錯(cuò)臺(tái)措施

施工人員在采取防止管片錯(cuò)臺(tái)措施的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)努力地提高盾構(gòu)同步注漿支撐步，并且在這一過(guò)程中通過(guò)適當(dāng)?shù)谋壤{(diào)整，從而能夠在此基礎(chǔ)上保證初始設(shè)定時(shí)間小于4。施工人員在采取防止管片錯(cuò)臺(tái)措施的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)努力地防止盾構(gòu)機(jī)通過(guò)空推段來(lái)導(dǎo)致段螺栓不能完全重新擰緊。與此同時(shí)，施工人員在采取防止管片錯(cuò)臺(tái)措施的過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)調(diào)整好盾構(gòu)機(jī)，并且進(jìn)一步確保盾構(gòu)進(jìn)出洞時(shí)的旋轉(zhuǎn)值，從而能夠促進(jìn)施工精度的進(jìn)一步提升。

4 結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)過(guò)空推段施工的關(guān)鍵可以歸結(jié)為施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，因此施工人員為了能夠有效地提升施工效率和做好施工創(chuàng)新工作，則需要在對(duì)于施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行合理總結(jié)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升盾構(gòu)過(guò)空推段施工的整體水平。

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作者簡(jiǎn)介：劉立永（1982-），男，河北新樂(lè)人，供職于中鐵四局集團(tuán)第五工程有限公司，研究方向：盾構(gòu)施工技術(shù)。

（責(zé)任編輯：小 燕）