地鐵盾構(gòu)法施工問題及解決方案

張 偉

（四川 成都610031）

0 引言

在地鐵隧道的施工過程中，要科學(xué)規(guī)劃工程項(xiàng)目。 要依據(jù)施工范圍的地質(zhì)條件，制定科學(xué)的施工方案，進(jìn)行合理施工技術(shù)的選擇，針對(duì)具體施工中出現(xiàn)的實(shí)際問題，要制定妥善的處理辦法，根據(jù)工程實(shí)際情況，制定的措施要保證在較長時(shí)期內(nèi)均可使用，從而有效避免以后施工中的問題出現(xiàn)。 只有選取正確的施工技術(shù)，科學(xué)分析施工范圍內(nèi)的地質(zhì)條件，才能順利完成地鐵隧道的施工任務(wù)。

1 地鐵盾構(gòu)施工

盾構(gòu)是地下隧道挖掘的專用設(shè)備，它的技術(shù)含量非常高，盾構(gòu)設(shè)備內(nèi)部裝配有推進(jìn)裝置、擋土裝置、出土運(yùn)輸裝置和一些輔助設(shè)備等，它的自動(dòng)化程度很高。 而且地鐵盾構(gòu)施工的流暢性很強(qiáng)，能夠在高效運(yùn)行的同時(shí)，不受到外界和地上交通流量等的影響。隨著科技的逐漸進(jìn)步，地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)也在日益的完善和突破， 機(jī)械化和自動(dòng)化水平逐漸提高，能夠適應(yīng)不同類型的地層。 地鐵盾構(gòu)施工屬于暗挖隧道的范疇，這種施工技術(shù)被廣泛使用是因?yàn)槎軜?gòu)施工能夠在城市中心或者交通流量較大、使用頻率高的場(chǎng)所進(jìn)行施工， 但是對(duì)這些地上環(huán)境的影響和干擾非常少。 地鐵盾構(gòu)施工，能夠適應(yīng)城市的多種地質(zhì)，而且施工精確度較高，能夠提高地鐵工程的整體質(zhì)量，并且相對(duì)其他挖掘措施較為經(jīng)濟(jì)。

2 施工中具體問題預(yù)防及處理措施

2.1 刀盤及土倉聚積泥餅的處理和預(yù)防

在粘土地層中，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)易造成泥餅，致使盾構(gòu)掘進(jìn)荷載增加，進(jìn)而提升噴涌發(fā)生的危險(xiǎn)系數(shù)，所以為防止此類問題導(dǎo)致的出土和掘進(jìn)困難，應(yīng)采用以下對(duì)策:為改善土體的和易性，防止粘土結(jié)塊，應(yīng)在掘進(jìn)時(shí)注人適量的泡沫劑；為提高攪拌的范圍和強(qiáng)度，應(yīng)在刀盤背面和土倉隔板上設(shè)置攪動(dòng)棒，如此還可借此在土倉隔板的預(yù)留注水孔內(nèi)注水，以對(duì)刀盤和土倉進(jìn)行及時(shí)的清洗；提高空轉(zhuǎn)刀盤的旋轉(zhuǎn)速度，以確保泥餅在離心力作用下盡數(shù)脫落；在開挖面穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行人工人倉的泥餅清除工作。

施工時(shí)，盾構(gòu)以均勻速度穿越河道，要避免由于盾構(gòu)設(shè)備故障而停止在河道下部。加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)前方管理及注人防水劑等措施，以防止漏水。通過調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)速度及出土量和實(shí)施背后注漿，減少地基沉降。

2.2 盾構(gòu)法施工精度控制及糾偏

通過利用盾構(gòu)機(jī)的ROBOTEC 導(dǎo)向測(cè)量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在掘進(jìn)中盾構(gòu)機(jī)的定位、管片定位和管片安裝順序的測(cè)算。 為確保該自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，在盾構(gòu)機(jī)零位測(cè)量時(shí)安裝人工測(cè)量標(biāo)志，對(duì)其進(jìn)行定期檢查和不定期檢查，避免因系統(tǒng)自身原因而引起施工誤差，從而保證整個(gè)隧洞的貫通。加強(qiáng)同步注漿管理，合理注漿量和適當(dāng)注漿壓力，防止隧洞下沉或上浮。 如果由于地質(zhì)條件的突變或盾構(gòu)機(jī)操作的失誤，引起線路偏移，必須進(jìn)行糾偏，在盾構(gòu)機(jī)糾偏過程中必須注意如下事項(xiàng):在改變刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，應(yīng)保留適當(dāng)時(shí)間間隔，切換速度不宜過快;根據(jù)掌子面地層情況及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，避免引起更大的偏差;蛇行的修正應(yīng)以長距離慢慢修正為原則，如修正得過急，蛇行反而更加明顯。 在直線推進(jìn)的情況下，應(yīng)選取盾構(gòu)當(dāng)前所在位置點(diǎn)與設(shè)計(jì)線上遠(yuǎn)方的一點(diǎn)作一直線，然后再以這條線為新的基準(zhǔn)進(jìn)行線形管理。 在曲線推進(jìn)的情況下，應(yīng)使盾構(gòu)當(dāng)前所在位置點(diǎn)與遠(yuǎn)點(diǎn)的連線同設(shè)計(jì)曲線相切。

2.3 泥餅問題

在穿越粘性土層時(shí)，盾構(gòu)機(jī)刀盤一般是在高溫、高壓中進(jìn)行掘進(jìn)的，在這種環(huán)境中，粘性土易壓實(shí)固結(jié)產(chǎn)生泥餅，特別是在刀盤的中心部位。 當(dāng)產(chǎn)生泥餅時(shí)，掘進(jìn)速度急劇下降，刀盤扭矩也會(huì)上升，大大降低開挖效率，甚至無法掘進(jìn)。 施工中主要采取下列預(yù)防措施防止泥餅的產(chǎn)生：加強(qiáng)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)的地質(zhì)預(yù)測(cè)和泥土管理，特別是在黏性土中掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)密切注意開挖面的地質(zhì)情況和刀盤的工作狀態(tài)；增加刀盤前部中心部位泡沫注入量并選擇較大的泡沫注入比例，改善土體的和易性,減小渣土的黏附性，降低泥餅產(chǎn)生的幾率，必要時(shí)螺旋輸送機(jī)內(nèi)也加入泡沫，以增加碴土的流動(dòng)性，利于碴土的排出；在到達(dá)黏性土地層之前把刀盤上的部分滾刀換成刮刀，增大刀盤的開口率；在刀盤背面和土倉壓力隔板上設(shè)攪拌棒，以加強(qiáng)攪拌強(qiáng)度和范圍；一旦產(chǎn)生泥餅，可空轉(zhuǎn)刀盤使泥餅在離心力的作用下脫落，必要時(shí)也可在確保開挖面穩(wěn)定的前提下進(jìn)行人工進(jìn)倉清除。

2.4 盾構(gòu)機(jī)滾動(dòng)處理措施

2.4.1 盾構(gòu)機(jī)的滾動(dòng)監(jiān)測(cè)方法

將水準(zhǔn)儀架設(shè)在盾尾， 選盾構(gòu)機(jī)左右對(duì)稱的兩根千斤頂進(jìn)行測(cè)量，所選千斤頂間距離要適中不能過短。 測(cè)量時(shí)要求兩干斤頂伸長量相等，然后在兩千斤頂相對(duì)的同一位置立尺，測(cè)量其高差，再根據(jù)兩千斤頂間設(shè)計(jì)距離。

2.4.2 盾構(gòu)機(jī)滾動(dòng)處理措施

在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中， 主要采取以下措施來防止盾構(gòu)機(jī)的旋轉(zhuǎn)：掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)對(duì)癥下藥，即采用加注泡沫，或者膨潤土的方式減小刀盤扭矩，從而達(dá)到有效消除盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的外力的目的。為保證注漿量，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行注漿， 并靈活使用活性漿液等對(duì)策提高盾構(gòu)周邊摩檫力，以達(dá)到有效控制盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的目的。 若盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)偏差，則應(yīng)用改變刀盤旋轉(zhuǎn)方向的方式進(jìn)行調(diào)整。為達(dá)到有效控制盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的目的，應(yīng)適當(dāng)放慢推進(jìn)速度，并使用刀盤正、反轉(zhuǎn)予以控制。

2.5 開挖面失穩(wěn)

可能造成開挖面失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)因素是開挖中前方遭遇流沙或發(fā)生管涌，盾構(gòu)機(jī)將發(fā)生磕頭或突沉；開挖中前方地層出現(xiàn)空洞，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)軸線偏移、沉陷以及隧道塌方冒頂；盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中，出現(xiàn)超淺覆土，則會(huì)導(dǎo)致冒頂；盾構(gòu)推進(jìn)中突然遇到涌水，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)正面發(fā)生大面積塌方等。可采取以下措施預(yù)防開挖面的失穩(wěn)：控制推進(jìn)速度，維持排土量和開挖量的平衡；控制好壓力艙的應(yīng)有壓力，防止開挖面失穩(wěn)；使開挖下來的渣土具有塑性流動(dòng)性， 并使渣土確實(shí)充滿壓力艙內(nèi)，同時(shí)還應(yīng)使開挖下來的渣土具有止水性；超淺覆土段，一旦出現(xiàn)冒頂、冒漿隨時(shí)開啟氣壓平衡系統(tǒng)。

3 提高盾構(gòu)施工法的工程質(zhì)量措施

3.1 培訓(xùn)必須全面持久，具有良好的施工技能技巧

為了進(jìn)一步提高施工質(zhì)量，減少安全事故的發(fā)生，施工企業(yè)一定要不斷地對(duì)工人進(jìn)行各方面的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，比如技能培訓(xùn)、安全知識(shí)培訓(xùn)等。 根據(jù)實(shí)踐證明，較多的安全事故發(fā)生其大部分主要原因是由于施工人員缺乏一定的技能水平，這部分施工人員由于缺乏對(duì)所處崗位的認(rèn)識(shí)，不懂得工程本質(zhì)特點(diǎn)、機(jī)械設(shè)備性能、不知道如何去規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，因而出現(xiàn)違規(guī)操作的現(xiàn)象就常有發(fā)生，使得安全事故頻發(fā)。所以我們要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)員工的技能培訓(xùn)，以便能減少事故的發(fā)生率。

3.2 注重糾偏和進(jìn)度

在盾構(gòu)設(shè)備推進(jìn)的過程中，需要進(jìn)行相應(yīng)的糾偏工作，需要分片、分段進(jìn)行，對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)、參數(shù)進(jìn)行密切檢測(cè)，減少涂層損失、圍巖干擾，以使得線路能夠避免受到影響，對(duì)盾構(gòu)的姿態(tài)不能進(jìn)行過度的調(diào)整。一般來說，進(jìn)度應(yīng)該保持在持4R/d。施工中，需要對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行密切的監(jiān)控，對(duì)最大隆起量限定在一定的范圍內(nèi)，這樣才能更好地對(duì)地鐵隧道的運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)。

4 結(jié)束語

隨著盾構(gòu)法在地鐵工程施工中的廣泛運(yùn)用，其規(guī)模和數(shù)量的急劇擴(kuò)大，在施工中的問題也是屢屢不斷，所以需要我們對(duì)施工中問題加以防范，采取措施，來防范事故的發(fā)生。

［1］竺維彬,張志良,劉靖,路水記.工程質(zhì)量與安全管理[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2012.

［2］黃俊文,胡威東,陳壽根.盾構(gòu)施工中盾尾偏移影響研究[J].四川建筑,2009（02）.