地鐵盾構(gòu)施工中存在的問題及對策探析

劉國建

（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司，武漢430000）

1 引言

盾構(gòu)法主要利用盾構(gòu)機進行地下施工作業(yè)，和傳統(tǒng)地下施工工法相比，盾構(gòu)法結(jié)構(gòu)安全可靠，施工速度快，施工效率高。目前，隨著城市化進程加快，城市人口不斷增長，城市交通已經(jīng)無法滿足人們需求。為緩解城市交通壓力，地鐵建設(shè)規(guī)模逐漸擴大，對地下施工方法提出了更高要求。盾構(gòu)法兼具安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性、高效性，勢必在地鐵施工中得到進一步應(yīng)用[1]。但是，在盾構(gòu)法的實際施工中，仍存在一定問題，若不加以解決，極易為地鐵施工帶來不良影響。

2 地鐵盾構(gòu)施工優(yōu)勢

地鐵盾構(gòu)法具有如下優(yōu)勢：（1）安全可靠。地鐵盾構(gòu)法的應(yīng)用，為地下施工營造了良好的施工環(huán)境，提高了施工安全系數(shù)。盾構(gòu)施工主要在地下施工，地質(zhì)條件與水文條件對工程影響顯著，盾構(gòu)法靈活性強，適應(yīng)性高，能夠有效降低外界干擾，保證施工順利進行，降低施工風險[2]。（2）施工效率高。隨著地鐵建設(shè)的迅猛發(fā)展，盾構(gòu)技術(shù)明顯提升，隧道開挖、襯砌、支護等各環(huán)節(jié)能有條不紊地進行，保障了盾構(gòu)施工的順利進行。并且，盾構(gòu)施工法的應(yīng)用，降低了道路開挖現(xiàn)象，與傳統(tǒng)明挖或暗挖相比，施工效率更高。（3）經(jīng)濟效益高。城市建設(shè)規(guī)模不斷擴大，不同區(qū)域的地質(zhì)條件有所不同，因地制宜選擇施工方式，方能最大限度地降低施工風險。盾構(gòu)法適用性良好，可在不同地質(zhì)條件地下施工，加之隨著地鐵工程建設(shè)的不斷加快，盾構(gòu)法施工技術(shù)逐漸成熟，從而保證了施工效率，降低了成本投入，提高了經(jīng)濟效益。

3 地鐵盾構(gòu)施工中存在的問題

3.1 地表沉降

在使用盾構(gòu)機對地下空間挖掘時，出土量過大極易導致地表沉降。通常，挖掘一環(huán)的出土量固定，然而，針對不同底層與不同松散系數(shù)，若掘進過程出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，導致地下出土量過大，地表將出現(xiàn)沉降現(xiàn)象[3]。通常，為控制地表沉降問題，降低施工風險，在襯砌環(huán)壁后，進行同步注漿。若掘進時出土量過大而注漿量不足，將無法及時有效地管控地表沉降；若注漿量過大，將導致地表隆起。

3.2 地層損失

在盾構(gòu)法施工中，盾構(gòu)機推進容易引發(fā)土體位移，此與盾構(gòu)施工前地表位移、盾構(gòu)機經(jīng)過時地表位移、盾構(gòu)機離開后土體固結(jié)有關(guān)。盾構(gòu)前，地表出現(xiàn)位移的概率較小，而盾構(gòu)機離去后，土體固結(jié)并不能立刻確定，需要一段時間后方可確定。因此，地層損失主要與盾構(gòu)經(jīng)過時地表位移有關(guān)。對此，為有效控制地層損失，應(yīng)加強盾構(gòu)機經(jīng)過時的地表管控，有效預防位移過大現(xiàn)象。

3.3 開挖面失穩(wěn)

在地鐵盾構(gòu)施工中，開挖面失穩(wěn)的出現(xiàn)，主要是因開挖過程中遭遇流沙或管涌，盾構(gòu)機出現(xiàn)磕頭和突沉現(xiàn)象，前面地層若突然出現(xiàn)空洞，導致盾構(gòu)機偏移固定軸線或隧道塌方等，也可能導致開挖面失穩(wěn)。另外，盾構(gòu)機開挖過程中，若出現(xiàn)超淺覆土，也可能引發(fā)冒頂問題，盾構(gòu)推進時，若突發(fā)涌水，可導致盾構(gòu)機正面大范圍塌方，這些均為開挖面失穩(wěn)常見現(xiàn)象，施工人員應(yīng)提前規(guī)避，保證地鐵盾構(gòu)施工順利進行。

3.4 地鐵盾構(gòu)進出洞問題

在地鐵盾構(gòu)施工階段，進出洞施工環(huán)節(jié)是問題常發(fā)段。開挖時，盾構(gòu)機外殼、管片對開挖隧道的支撐力較弱，同時，隧道自身受力結(jié)構(gòu)也受到影響，因此，在進出洞時，容易發(fā)生隧道坍塌事故，尤其是對富水砂礫石施工中，因地質(zhì)結(jié)構(gòu)自身支撐力較小，施工單位若未及時封堵洞口，未做好排水工作，可能導致施工風險。因此，在盾構(gòu)進出洞時，應(yīng)做好安全保障措施。在盾構(gòu)進出洞施工中，常發(fā)生如下問題：洞口土體流失或坍塌；盾構(gòu)機座發(fā)生變形；盾構(gòu)后靠的支撐出現(xiàn)變形或位移；鋼筋混凝土封門鑿除時，發(fā)生涌土；盾構(gòu)出洞段的軸線與設(shè)計偏離；盾構(gòu)進洞時，姿態(tài)發(fā)生突變。上述種種問題，嚴重影響進出洞施工進程，增大工程風險發(fā)生概率。

4 地鐵盾構(gòu)施工問題的解決對策

4.1 地表沉降對策

在地鐵盾構(gòu)施工中，面對地表沉降問題，可通過如下方式解決：（1）根據(jù)具體地層對泥漿壓力和品質(zhì)進行管控，使泥漿壓力始終和開挖面土水壓力對應(yīng)，有效控制出土量。（2）根據(jù)地層差異選取配合比，調(diào)節(jié)硬化時間，以同步注漿法保證漿液能夠填充盾尾間隙。針對盾構(gòu)機施工導致的土地損失情況，保證合理壓力，及時注入適量漿液，有效管控地表沉降量。（3）施工時，依照地質(zhì)的實際情況與工作人員施工經(jīng)驗，對地表沉降情況進行監(jiān)測并管理，在隧道中線和量表范圍設(shè)置測點，進行水準測量，并快速利用網(wǎng)絡(luò)將結(jié)果反饋至施工管理中，為盾構(gòu)施工提供依據(jù)，促進工程施工順利進行。

4.2 地層損失策略

由上文可知，在地鐵盾構(gòu)施工中，地層損失問題主要是盾構(gòu)施工階段地表位移導致。為降低地層損失，應(yīng)選擇專業(yè)性強、經(jīng)驗豐富的操作人員操作盾構(gòu)機施工，降低盾構(gòu)機對地表的影響。同時，利用網(wǎng)絡(luò)實施監(jiān)控盾構(gòu)經(jīng)過時地層位移情況，加以管控，保證地表位移控制在合理范圍，預防位移過大現(xiàn)象，在降低地層損失的同時，規(guī)避地鐵工程潛在隱患，保證工作人員的人身安全。

4.3 開挖面失穩(wěn)對策

開挖面失穩(wěn)作為地鐵盾構(gòu)施工常見問題，嚴重影響了工程的順利進行，拖延了工期。對此，應(yīng)加強盾構(gòu)機推進速度的管控，保證排土量、開挖量之間平衡，有效控制壓力艙壓力，預防開挖面失穩(wěn)問題。同時，應(yīng)注重盾構(gòu)挖掘渣土的塑性流動性，有助于渣土充填壓力艙，提高渣土的止水性，達到穩(wěn)定開挖面的目的。在盾構(gòu)機開挖過程中，若發(fā)現(xiàn)超淺覆土段冒頂或冒漿，應(yīng)立刻開啟氣壓平衡系統(tǒng)。

4.4 盾構(gòu)進出洞施工問題的對策

在盾構(gòu)進出洞施工中，為有效規(guī)避風險，保證進出洞施工順利進行，應(yīng)采取如下措施：（1）根據(jù)施工實際情況，落實合理的加固方案；（2）在進入加固區(qū)之前，應(yīng)嚴格控制盾構(gòu)機操作，并向開挖面適當注入膨潤土泥漿；（3）盾構(gòu)機應(yīng)低速推進，大刀盤也應(yīng)低速轉(zhuǎn)動，避免出現(xiàn)負荷運轉(zhuǎn)現(xiàn)象，導致盾構(gòu)機進入接收工作井之前大刀盤被旋噴樁或攪拌樁卡住，致使盾構(gòu)機推進不力；（4）始發(fā)臺需要承受盾構(gòu)重力、盾構(gòu)機推進摩擦力，因盾構(gòu)機重達百噸以上，始發(fā)臺必須具有較高的強度與剛度，為盾構(gòu)機推進奠定基礎(chǔ)；（5）盾構(gòu)工作井加固時，應(yīng)依照地質(zhì)條件、水文條件及周圍環(huán)境來選擇加固方式，加固后，應(yīng)保證土體的無側(cè)限抗壓強度約在0.15 MPa，加固土體應(yīng)保證密封性、均勻性良好，避免流沙，為盾構(gòu)安全進出洞提供幫助。

5 結(jié)語

隨著地鐵建設(shè)速度不斷加快，對地鐵盾構(gòu)施工提出了更高要求。然而，在地鐵盾構(gòu)法實際應(yīng)用中，仍存在一定問題，阻礙了盾構(gòu)法作用的發(fā)揮，影響了地鐵施工的順利進行。對此，應(yīng)全面控制地表沉降，降低地層損失，穩(wěn)定開挖面，保障盾構(gòu)安全進出洞，促進盾構(gòu)施工穩(wěn)定進行，以保證工程順利施工，確保地鐵工程整體質(zhì)量。