地铁施工中盾构法施工技术要点分析

地铁施工中盾构法施工技术要点分析

贾龙飞

中铁北京工程局城市轨道交通工程有限公司 安徽合肥 230000

摘要：城市地铁盾构施工法，是现阶段地铁施工过程中安全性最高的地铁施工技术。随着地铁施工企业的不断发展以及施工机械的不断改善，在加上先进的工程测量、定位、控制技术的广泛应用，相信我国地铁盾构施工技术的运用一定可以有效的促进地铁施工质量和效率的全面提升，从而发挥出其在地铁工程项目建设过程中的积极作用。

关键词：地铁施工；盾构法；施工技术；要点分析

1地铁施工中盾构法施工技术的操作要点

1.1盾构施工准备

在盾构施工前做好准备工作，提前在隧道始端及终端建造竖井，在隧道长度超过一定标准时在中间部位建造检修工作井，将隧道始端和终端竖井作为拼装井与拆卸井，分别用于拼装和拆卸盾构机，开展焊接、铆接等具体操作。随后，开挖盾构机前方切口，在切口内部开挖土层，根据工程情况合理选择土层开挖方式，具体包括网格式开挖、敞开式开挖、挤压式开挖及机械切削式开挖，起到减少盾构施工对土层扰动的作用。最后，为控制盾构掘进精度及地层稳定状态，对端头井部位土体采取加固措施，如采取地面袖阀管注浆加固法，将所制备浆液水灰比控制在0.45～0.55，在土层中压入浆液，浆液在压力作用下填充至土层孔隙裂缝深处，固结后起到改善土体密封性能与提高土层强度的加固作用。

1.2盾构出洞

当盾构机拼装调试完毕后，做好盾构出洞作业，控制盾构机按预先规划的线路出洞，避免出现负环管片移位等质量问题。盾构出洞环节的准备工作如下：在已掌握的工程资料的基础上构建井上与井下空间的测量控制网；采取化学注浆或设置挡土墙的方式加固盾构出洞段地层；在指定位置安装反力架和盾构基座等辅助设施；在盾构机拼装调试完毕后凿除洞口混凝土。

1.3盾构掘进

首先，在工程现场选择一处代表性路段作为试验段，按施工技术方案开展试验段盾构试掘作业，全程观测试掘进过程，对比分析试验段施工成果质量和设计要求，根据分析结果对盾构掘进方案加以优化调整，准确计算刀盘旋转速度、掘进姿态、掘进速度等技术参数的最佳值。

其次，进入初始掘进步骤，采取土压平衡工法，施工人员拼装调整盾构机与安装负环管片，操纵盾构机驶向洞圈部位，将刀盘和洞口间隔距离保持在1.5m左右，在刀盘上均匀涂抹润滑油，破除洞门混凝土。随后，控制盾构机头部匀速进入土体，运转刀盘切削土体，待土仓内装满土料后即可将盾构机土仓内部压力水平保持至平衡状态，继续在地层中推进盾构机，在盾构机完全进入地层后，使用橡胶板等材料对土体和外环空隙部位加以填充封闭处理，完成初始掘进作业。

最后，在掘进控制步骤中，考虑到盾构推进过程中受到地质条件等因素影响会产生偏差量，在偏差值超过允许范围后将对地铁隧道施工质量造成影响，严重时还将破坏盾构开挖面的稳定状态，存在施工安全隐患。因此，需要预先在盾构机中设置信息传感装置，在盾构法施工期间持续采集与上传平面位置等实时信息，在其基础上掌握盾构推进情况与土压力值，并对千斤顶推力、盾构姿态、注浆量、盾构坡度等参数进行调整，以此达到盾构推进纠偏的目的，将所挖掘隧道的平面位置及高程偏离值控制在允许范围内，始终保持盾构开挖面在稳定状态。

1.4衬砌拼装

在衬砌拼装环节，结合工程情况，以地铁隧道结构受力要求为主要依据，选择采取错缝拼装工艺或是通缝拼装工艺，操纵拼装机持续开展砌块或是管片拼装作业。其中，错缝拼装是将相邻衬砌圆环纵缝隙错开距离保持在管片长度的一半左右，此项工艺有着衬砌结构整体性强的优势，但在环面平整度较差时易产生过大的施工应力。通缝拼装是在衬砌结构拼装期间将管片纵缝环始终保持为对齐状态，有着工艺简单、定位准确、施工应力小的优势，但在环面平整度差的施工条件下将出现拼装误差积累问题。随后，明确衬砌结构的拼装顺序，可采取先纵后环顺序或是先环后纵顺序。先纵后环是逐块安装管片，将相邻环管片进行拼接处理后封顶成环，在衬砌拼装期间千斤顶活塞杆装置保持循环伸缩状态，可以预防盾构后退问题出现，这也是地铁工程最为常用的一种衬砌拼装顺序。先环后纵则是预先将所准备管片或是砌块拼装为圆环体，再操纵盾构千斤顶装置沿纵向顶紧衬砌圆环完成拼装作业，在拼装期间千斤顶活塞杆装置需要始终保持为全部缩回状态，否则有可能出现盾构后退问题。

2地铁施工中盾构法施工技术的质量控制要点

2.1盾构机选型

盾构机是地铁盾构施工期间的关键机械设备，盾构机种类型号选择合理与否，直接影响盾构施工质量、效率和施工技术方案可行性，因而必须深入了解各类型盾构机的性能特征，结合工程情况做好盾构机选型工作。以常用的土压平衡式盾构机和加泥式盾构机为例，土压平衡式盾构机在掘进过程中，以地层土料为开挖面稳定介质，控制刀盘旋转来持续切削地层土体，经过旋转输料器持续将土料外运，可通过调整刀盘旋转速度与出土量来保持泥土室内土压平衡状态。加泥式盾构机则使用膨润土与泡沫等塑性添加剂材料强化渣土流动性能的方式，可以预防喷涌现象出现、控制刀盘扭矩，同时使泥土室内土压始终保持平衡状态，具有结构简单，所使用添加剂不会污染环境，复杂地层适应能力强等优势。

2.2地面沉降控制

在配置土压平衡式盾构机时，在地铁盾构施工期间有可能出现地面沉降问题，其产生原因为盾构机刀盘在旋转切削过程中对地层土体结构造成扰动，或是注浆量、注浆速度等工艺参数控制不当，致使地面出现不均匀沉降与局部沉陷问题。可以将地面沉降问题分为前期沉降、开挖前沉降、盾构掘进时沉降、盾构间尾沉降四类。因此，必须提前做好现场地质勘察与试验段施工等准备工作，合理设定注浆量、注浆速度、出土量、刀盘旋转速度等技术参数，以维持掘削面和盾构面平衡状态作为盾构施工期间的质量控制重点。同时，综合采取调整盾构掘进模式、衬砌接缝防水、盾尾同步注浆等控制措施。

2.3管片上浮控制

在地铁盾构施工期间，管片上浮是一种常见的

质量通病，管片在集中应力作用下向上运动，致使管片端面产生额外的剪切应力，削弱管片结构抗渗与抗压能力，出现管片错台与结构漏水等衍生问题。其产生原因包括注浆饱满度差、管片环向轴力和千斤顶推力未保持平行状态、管片螺栓松动等。例如，在同步注浆步骤中存在砂浆饱满度差问题时，由此形成管片上浮空间，且管片上浮情况与地层土软硬条件密切相关。

针对这一问题，首先，持续观测盾构施工情况，及时调整推进速度、油缸推力、注浆速度、注浆量等技术指标，准确验算最佳千斤顶行程差。其次，根据实际施工情况采取相应的控制措施，例如，在上坡段与下坡段开展盾构掘进作业时，施工人员分别增加盾构机下部油缸与上部油缸的推力，而在直线段盾构掘进时，则将各组千斤顶推力差值控制在允许范围内。最后，在盾构施工期间出现管片上浮问题，或是管片上浮速率超过50mm/d时，停止盾构掘进作业，下调推力，从而将管片上浮力控制在低于管片自重力的程度，必要时开展二次注浆作业。

3结语

为突破盾构法的工艺局限性，应着手解决地面沉降与管片上浮等实际存在的技术难题，使盾构法更好地应用于地铁施工活动，发挥出应有的技术作用。因此，施工企业必须对盾构法施工技术开展深入研究，全面掌握技术工艺流程与操作要点，明确盾构施工质控要点，建立清晰、明确的技术应用思路，从而为地铁施工质量提供有力的技术保障。

参考文献

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