探究地鐵盾構(gòu)施工中存在的若干問題及對策

張濤

一、前言

地鐵這一交通類工具，給居民日常的出行帶來極大便利。最近幾年，我國城市地鐵的建設(shè)不斷增多。盾構(gòu)施工法有著安全、快速且對地面的建筑物影響較小等優(yōu)勢，已變成目前地鐵工程關(guān)鍵的技術(shù)。然而在施工當(dāng)中還是存在部分問題，這需要采取有效對策加以解決，保證地鐵施工順利完成。為使城市交通擁堵的問題得以有效緩解，隨著城市地鐵的建設(shè)越來越多，盾構(gòu)施工法在地鐵工程中得到了廣泛應(yīng)用，給地鐵施工提供技術(shù)方面的支持，然而在施工當(dāng)中還存在諸多問題，這就需要我們采取合理的措施加以解決。

二、地鐵盾構(gòu)施工簡介

盾構(gòu)屬于地下隧道挖掘?qū)Ｓ玫脑O(shè)備，其技術(shù)含量較高，其內(nèi)部的裝配包括推進(jìn)與擋土、出土運(yùn)輸?shù)难b置及部分輔助類的設(shè)備等，自動(dòng)化的程度較高。地鐵盾構(gòu)的施工有較強(qiáng)抗干擾能力，可于高效運(yùn)行時(shí)不受外界與地上交通等因素影響。伴隨科技不斷進(jìn)步，盾構(gòu)施工的技術(shù)日漸完善，其自動(dòng)化與機(jī)械化水準(zhǔn)不斷提升，可在各類型地層中適應(yīng)。地鐵盾構(gòu)的施工是暗挖隧道，由于盾構(gòu)施工可于城市的中心與交通流量比較大及使用頻率較高場所開展施工而得到廣泛應(yīng)用，對于地上環(huán)境造成的干擾與影響極少且施工的精準(zhǔn)度比較高，可提升地鐵工程整體的質(zhì)量。

三、地鐵盾構(gòu)施工中存在的問題及對策

1.地鐵盾構(gòu)施工中存在的問題

（1）地表沉降問題

挖掘前進(jìn)當(dāng)中出土量因素可能會(huì)導(dǎo)致地表沉降問題。通常挖掘一環(huán)的出土量是固定不發(fā)生變化的，然而按照不同的地層其松散的系數(shù)不同，若于掘進(jìn)時(shí)發(fā)生超挖情況使得出土量過大，那么能導(dǎo)致地表出現(xiàn)不同程度的沉降。通常在襯砌環(huán)壁以后為管控地表沉降情況應(yīng)進(jìn)行同步注漿，然而如果掘進(jìn)當(dāng)中出土量太大且注漿的量較少，則無法及時(shí)并有效地對地表沉降加以管控；若注漿的量太大同樣會(huì)導(dǎo)致地表出現(xiàn)隆起。

（2）地層損失問題

盾構(gòu)推進(jìn)所引起土體的位移是因盾構(gòu)前地表的位移、盾構(gòu)經(jīng)過時(shí)的位移及盾構(gòu)離開以后土體的固結(jié)三個(gè)方面。盾構(gòu)前地表的位移出現(xiàn)的可能很小，盾構(gòu)離開以后土體出現(xiàn)固結(jié)需一段時(shí)間才能確定，所以，主要是因盾構(gòu)機(jī)經(jīng)過時(shí)使得地表出現(xiàn)較大的位移，進(jìn)而導(dǎo)致地層損失。

（3）開挖面的失穩(wěn)問題

開挖面失穩(wěn)是因開挖當(dāng)中前方遇到流沙或是出現(xiàn)管涌，盾構(gòu)機(jī)發(fā)生磕頭與突沉情況，以及前面的地層有空洞出現(xiàn)，使得盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)偏移軸線與沉陷及隧道出現(xiàn)塌方和冒頂?shù)葐栴}。盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)時(shí)，有超淺的覆土出現(xiàn)而引起冒頂問題。盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)突遇涌水而使得盾構(gòu)機(jī)的正面出現(xiàn)大范圍的塌方。

（4）盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)的噴涌問題

噴涌主要原因包括：盾構(gòu)不能連續(xù)性地掘進(jìn)、富水砂層的開挖面充水以及同步注漿漿液沒有完全充實(shí)襯砌的空隙，從而引發(fā)流水通道等情況，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)噴涌-停機(jī)-噴涌惡性的循環(huán)。

（5）管片上浮問題

盾構(gòu)機(jī)切削刀盤的直徑和隧道襯砌的管片外徑存在差值及盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)出現(xiàn)了超挖情況，導(dǎo)致管片和地層之間出現(xiàn)環(huán)形間隙，若充填不及時(shí)，盾尾管片會(huì)處在無約束的狀態(tài)下，這便會(huì)為管片出現(xiàn)位移提供條件。若未及時(shí)同步注漿對此間隙加以填充或因注漿的工藝與漿液的質(zhì)量問題導(dǎo)致漿液初凝的時(shí)間過長，漿液于較長時(shí)間里屬于未達(dá)初凝的流體，在管片與盾尾脫離后遭受附近地下水、泥漿及注漿漿液等的影響，使管片遭受上浮力，若此上浮力比管片自身的重力大，則會(huì)出現(xiàn)上浮問題。

（6）泥餅問題

穿越粘性的土層時(shí)，通常盾構(gòu)機(jī)的刀盤是于高溫和高壓中掘進(jìn)，在此環(huán)境下，粘性土極易因壓實(shí)固結(jié)而出現(xiàn)泥餅，尤其是刀盤中部。當(dāng)出現(xiàn)泥餅的時(shí)候，掘進(jìn)的速度會(huì)急劇降低，刀盤的扭矩有所上升，這使得開挖的效率有所下降，甚而出現(xiàn)不能掘進(jìn)的情況。

（7）盾構(gòu)機(jī)的偏移問題

因地鐵施工都是于地下進(jìn)行，我國的地理環(huán)境較復(fù)雜且多變，地層巖面起伏的變化比較大，比如部分地層斷面風(fēng)化、附近巖面與洞體填充物的處理存在的較大不同等情況。若盾構(gòu)機(jī)于此惡劣條件下施工，其刀盤會(huì)出現(xiàn)受力不均與姿態(tài)的控制難度提高及掘進(jìn)的速度不均等，使得盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭出現(xiàn)向上彎曲與下垂及與軸線偏離等問題。

2.地鐵盾構(gòu)施工中存在問題的對策

（1）地表沉降對策

①按照具體的地層來管控泥漿的壓力與品質(zhì)，促使泥漿的壓力一直與開挖面的土水壓力相對應(yīng)，管控出土量。

②按照地層的差異來配合比加以選取，對硬化的時(shí)間加以調(diào)節(jié)，采取同步的注漿方式使得漿液可及時(shí)充填盾尾的間隙，對因盾構(gòu)的施工導(dǎo)致土體的損失加以補(bǔ)充，確保合理的壓力并提高注漿的量，管控沉降。

③施工時(shí)按照地質(zhì)實(shí)際的情況與經(jīng)驗(yàn)，監(jiān)測地表的沉降情況且按照監(jiān)測到的結(jié)果加以管理。于隧道的中線上與兩邊的范圍里布置測點(diǎn)來實(shí)施水準(zhǔn)的測量，而且需盡早把結(jié)果反饋至施工的管理當(dāng)中。

（2）地層損失的對策

地層損失主要是因盾構(gòu)經(jīng)過時(shí)導(dǎo)致地表出現(xiàn)位移，為減少地層的損失，應(yīng)將盾構(gòu)經(jīng)過地層所出現(xiàn)的位移于合理范圍內(nèi)加以管控并及時(shí)加以監(jiān)控，預(yù)防出現(xiàn)位移過大問題。

（3）開挖面失穩(wěn)的對策

對推進(jìn)的速度加以管控，保持平衡的排土量與開挖量。將壓力艙應(yīng)有的壓力控制好，預(yù)防出現(xiàn)開挖面失穩(wěn)問題。使挖下的渣土具備塑性的流動(dòng)性，保證渣土完全充滿壓力艙，還應(yīng)使挖下的渣土具備止水性。若超淺的覆土段發(fā)生冒頂與冒漿時(shí)，應(yīng)立即將氣壓平衡的系統(tǒng)開啟。

（4）噴涌問題的對策

為把土倉里的水清除，可于螺旋輸送機(jī)關(guān)閉時(shí)繼續(xù)掘進(jìn)，一直到將水?dāng)D出，此過程當(dāng)中倉內(nèi)的壓力不可太高，為防止盾構(gòu)機(jī)的前方出現(xiàn)隆起與冒漿等情況及擊穿盾尾的密封等問題應(yīng)選擇氣壓平衡的模式掘進(jìn)，在此過程需預(yù)防出現(xiàn)漏氣的情況發(fā)生。為保證土體整體性，可適當(dāng)將高濃度的泥漿或者泡沫劑加進(jìn)土體里。

（5）管片上浮對策

選取漿液時(shí)，應(yīng)確保漿液充填性及初凝的時(shí)間和早期的強(qiáng)度有機(jī)的結(jié)合，促使盾構(gòu)隧道的管片和圍巖一起作用而構(gòu)建穩(wěn)定整體的物體。按照工程的地質(zhì)與水文及隧道的埋深等改變情況，對漿液的配比加以動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而確保管片穩(wěn)定。

（6）泥餅的對策

在盾構(gòu)挖掘中對地質(zhì)的預(yù)測與泥土的管理加以強(qiáng)化，尤其是于黏性土當(dāng)中掘進(jìn)的時(shí)候，應(yīng)對開挖面地質(zhì)的狀況與刀盤工作的狀態(tài)予以密切關(guān)注。增添刀盤前端中部注進(jìn)去的泡沫且選取的泡沫注入應(yīng)比較大，對土體和易性能加以改善，降低渣土黏附的性能，在必要的時(shí)候?qū)⑴菽拥铰菪妮斔蜋C(jī)里，增強(qiáng)碴土流動(dòng)的性能，使碴土更好排出。到達(dá)黏性土的地層以前，將刀盤上一部分滾刀換為刮刀，強(qiáng)化刀盤開口率。于刀盤的背面與土倉的壓力隔板之上安裝攪拌棍，強(qiáng)化攪拌的強(qiáng)度與范圍。萬一出現(xiàn)泥餅，可讓刀盤空轉(zhuǎn)促使泥餅?zāi)苡陔x心力的作用下掉落，還能于保征開挖面平穩(wěn)基礎(chǔ)上人工入倉加以清除。

（7）盾構(gòu)機(jī)的偏移對策

盾構(gòu)機(jī)偏移造成的明顯后果就是姿態(tài)難以控制，其主要是有效地對油缸推動(dòng)行程加以管控。所以推進(jìn)油缸的行程時(shí)，控制推進(jìn)的速度每分鐘低于15mm，應(yīng)安派專人定期加以檢查并查看盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)情況，關(guān)鍵是對盾構(gòu)機(jī)前的下部與導(dǎo)臺(tái)相結(jié)與管片的隆起及盾構(gòu)機(jī)底回填料的飽滿與否等情況加以檢查，確保盾構(gòu)沿著導(dǎo)臺(tái)的中心往前推動(dòng)。還應(yīng)定期檢查盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的參數(shù)，并按照地質(zhì)的情況及時(shí)加以調(diào)整，確保參數(shù)合理性。

四、結(jié)語

伴隨盾構(gòu)法在地鐵施工中得以廣泛的應(yīng)用，其數(shù)量與規(guī)模不斷增大，在施工中也出現(xiàn)了一些問題，這需要我們對這些問題加以重視，并選擇合理對策加以處理，預(yù)防因出現(xiàn)事故而造成不必要的損失。