地鐵隧道盾構掘進施工的技術要點研討

王磊

【摘要】地鐵隧道盾構掘進施工，相關施工技術的應用，對工程現場的環境具有直接關系，客觀要求在借助具體技術施工時，對工程現場的情況進行全方位了解。藉此，文章在分析某地鐵隧道工程盾構掘進施工之前，對該工程的施工環境進行全方位了解，找出工程施工的難點，進而提出一系列的施工技術應用建議，旨在提高這些技術應用的效果。

【關鍵詞】地鐵隧道；盾構掘進；施工技術

1.某地鐵隧道盾構掘進施工的背景概況

某地鐵隧道盾構掘進工程，隧道共2274環襯砌環，其中包括1130環上行線和1144環下行線，工程計劃推進距離2730m、推進出土量1.03×105m?、同步注漿（7.55-9.41）×103m?。為提供更加有利的盾構掘進施工條件，通過一系列的勘查工作，確定工程的地質條件如下：

①淤泥質粉質粘土，含水量42.3%，重度17.4KN/cm3，孔隙比1.22，粘聚力14Kpa，內摩擦角15.5°，塑限16%，液限1.3%，壓縮模量2.58MPa。

②灰色淤泥質粘土，含水量49.6%，重度16.8KN/cm3，孔隙比1.4，粘聚力14Kpa，內摩擦角10.5°，塑限22.4%，液限1.18%，壓縮模量2.26MPa。

③粉質粘土，含水量41.3%，重度17.4KN/cm3，孔隙比1.18，粘聚力18Kpa，內摩擦角12.5°，塑限21.4%，液限0.87%，壓縮模量2.76MPa。

④灰色粉質粘土，含水量34.8%，重度17.7KN/cm3，孔隙比1.04，粘聚力19Kpa，內摩擦角15°，塑限17%，液限0.79%，壓縮模量3.47MPa0。

⑤灰色粉質粘土，含水量32.8%，重度17.8KN/cm3，孔隙比1，粘聚力19Kpa，內摩擦角17°，塑限15.9%，液限0.76%，壓縮模量24.17MPa。

⑥暗綠色粘土，含水量22.8%，重度19.6KN/cm3，孔隙比0.62，粘聚力36Kpa，內摩擦角19.5°，塑限17.1%，液限0.3%，壓縮模量9.32MPa。

⑦草黃色粘質粉土，含水量25.7%，重度19KN/cm3，孔隙比0.76，粘聚力6Kpa，內摩擦角28°，塑限10.6%，液限0.62%，壓縮模量10.12MPa。

從以上地質情況分析，發現盾構掘進穿越淤泥質粘土層、粘土鞥、粉質粘土層等，這些地質條件不僅含水量高、孔隙比大，而且存在低強度、高壓縮性等問題，掘進時容易出現流變現象，給盾構掘進帶來很大的難度。

2.案例地鐵隧道盾構掘進施工技術的應用要點

基于地鐵隧道盾構掘進施工的背景概況，在施工期間，需要在施工平面布置的基礎上，做好盾構推進施工的技術應用保障工作，具體的技術應用要點概況如下：

2.1施工平面布置

本工程的施工平面布置分為兩個方面，一是生活設施布置，主要出于安全施工的角度考慮，在建設單位劃分的場地范圍內，在場內布置鋼筋混凝土施工便道和搭設生活住房、辦公區等，這些生活設施的布置，需要以藍色彩鋼板圍護起來，避免與盾構掘進施工互相干擾；二是生活設施布置，在端頭井一側設置集土坑，其規格為長×寬×高=15m×10m×3m，集土坑采用混凝土砌筑而成，其墻身利用厚30mm的鋼板加固，用于盾構出土的收集，同時在端頭井變安排一輛32T的行車，用于盾構出土的垂直運輸。除此之外，工程現場的用電、用水和排水設施等，均是施工前平面布置工作的主要內容。

2.2盾構100m試推進

為全方位掌握盾構推進的所有類型參數，施工前需要通過盾構100m試推進，設定盾構推進的參數，以此分析盾構施工參數與地面沉降之間的關系。關于盾構施工技術參數的收集，應綜合掌握盾構施工機械的性能、盾構推進施工參數設定范圍，但鑒于本工程盾構施工任務量比較大，在短時間內可能無法全方位掌握盾構機械的性能及操作方法，需要根據已有的機械設備檔案資料，分析現有機械設備是否適用于實際工程施工，同時根據盾構掘進穿越地層的地質情況，監測不同地質下的地面變形情況，以此作為盾構推進施工參數調整的依據。

2.3盾構正常推進施工

在做好施工平面布置工作和盾構100m試推進的基礎上，盾構正常推進施工，有必要控制推進過程中的地層變化，同時根據設定的盾構推進主要參數，進行同步注漿和壁后二次補壓漿。

（1）地層變形的控制。本工程選用土壓平衡的盾構掘進方式，借助盾構掘進機的壓力倉土壓力，調節開挖面土體的平衡，便于盾構開放開挖面的支護。在此值得一提的是，盾構掘進土壓平衡控制，通過對推力、推進速度、出土量三方面的均衡，以形成準確的施工軸線，從而作為土層變形控制的依據。本工程的盾構掘進，考慮到不同地質條件的影響，重點強調推進坡度的平衡保證，同時實時監測推進速度、出土量和地層變形情況，因地制宜地調整注漿量，有效地減少土地的擾動，從而將地層變形控制在允許標準值范圍內。

（2）盾構時的同步注漿和壁后二次補壓漿。工程利用智能化輔助決策系統預測施工參數值，在施工時起到良好的指導作用，經預測，確定切口平衡壓力設定值為1.85kg/cm2，以及地面沉降量控制的范圍。藉此，盾構過程中的同步注漿和壁后二次補壓漿，就能夠針對性填充土體與管片圓環之間的間隙，有效控制盾構掘進的地面變形。關于同步注漿材料的選擇，要求保證壓住注漿材料后，材料均能滲透到土體和管片圓環的每個空隙中，同時在填充之后，獲得原先土體相當和以上的強度和保證良好的止水性，按照這些要求，本工程的注漿材料筆者建議選擇粉煤灰、砂、膨潤土、水泥等。壓漿期間，委派專人記錄好注漿材料的壓入位置、壓入量和壓入值等，同時監測地形的變化情況。為避免漿液在注漿系統中凝結，需定時清洗注漿系統，另外地面拌漿系統也需要進行清洗。至于壁后二次補壓漿，在檢查同步注漿效果后，如果發現土體和管片圓環之間尚存間隙，需再次將核實配比的注漿漿液壓入，相關的施工工序，基本與同步注漿一致。

（3）盾構出洞地基加固處理。在盾構出洞后，考慮到淤泥質粘土可能地基的穩固性造成影響，需要在盾構出洞時，進行地基的加固處理。具體的施工方法在確保盾構機處于良好的運轉狀態，將鋼制腳手架搭設于洞圈里面，以及將觀察孔布置在洞門的周圍，目的是檢測地基土體的加固情況。經檢測，確認本工程地基土體的穩固性良好，于是開始將混凝土洞門鑿除和依次割斷外排鋼筋。施工時，需要保持作業的連續性，目的是減少正面土體的流失數量，以及檢查洞口密封裝置的完好性。

3.結束語

綜上所述，地鐵盾構推進施工，對盾構掘進區域地質條件的了解，是保證盾構掘進安全的前提，在此基礎上，還需要進行施工平面布置和盾構100m試推進，方可開始盾構正常推進，期間地層變形的控制、盾構時的同步注漿和壁后二次補壓漿、盾構出洞地基加固處理、盾構出洞、建立后盾支撐，均為盾構正常推進的施工重點。文章通過研究，基本明確了案例地鐵隧道工程盾構掘進施工的方法，但鑒于不用地鐵隧道工程盾構掘進施工條件和要求的差異性，以上方法在其他工程施工中應用時，還需要結合具體工程的施工情況，予以因地制宜地靈活應用。

參考文獻

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