盾構法隧道施工技術及應用方式的分析

【摘 要】隨著國民經濟的快速發展，我國公路工程事業得到了極大的發展。作為一項綜合性施工技術，盾構法隧道施工技術在隧道工程施工中得到了廣泛地應用。本文主要對盾構法的概況、盾構法隧道施工技術的應用進行了分析與探究。

【關鍵詞】盾構法；隧道工程；技術應用；概況；暗挖法

1.盾構法的概況

盾構法是暗挖法施工中的一種全機械化施工方法，它是將盾構機械在地中推進，通過盾構外殼和管片支承四周圍巖防止發生往隧道內的坍塌，同時在開挖面前方用切削裝置進行土體開挖，通過出土機械運出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進，并拼裝預制混凝土管片，形成隧道結構的一種機械化施工方法。

利用盾構進行隧道開挖，襯砌等作業的施工方法。用盾構在軟質地基或破碎巖層中掘進隧洞的施工方法。盾構是一種帶有護罩的專用設備，利用尾部已裝好的襯砌塊作為支點向前推進，用刀盤切割土體，同時排土和拼裝后面的預制混凝土襯砌塊。盾構是1874年發明，首先用的是氣壓盾構。開挖英國倫敦泰晤士河水底隧道。盾構機掘進的出碴方式有機械式和水力式，以水力式居多。水力盾構在工作面處有一個注滿膨潤土液的密封室。澎潤土液既用于平衡土壓力和地下水壓力，又用作輸送排出土體的介質。盾構法施工具有施工速度快、洞體質量比較穩定、對周圍建筑物影響較小等特點，適合在軟土地基段施工。盾構法施工的基本條件：

（1）線位上允許建造用于盾構進出洞和出碴進料的工作井。

（2）隧道要有足夠的埋深，覆土深度宜不小于6m。

（3）相對均質的地質條件。

（4）如果是單洞則要有足夠的線間距，洞與洞及洞與其它建（構）筑物之間所夾土（巖）體加固處理的最小厚度為水平方向1.0m，豎直方向1.5m。

（5）從經濟角度講，連續的施工長度不小于300m。

2.盾構法隧道施工技術的應用

2.1盾構始發（出洞）階段

盾構始發（出洞）階段是控制盾構掘進施工的首要環節。在盾構始發（出洞）前、后各項準備工作中需保證做好充分的技術、人員、材料、設備準備，并對盾構是否具備出洞條件予以審查，確保盾構在安全可靠的前提下能順利出洞。盾構出洞土體加固，為了確保盾構出洞施工的安全和更好地保護附近的地下管線和建（構）筑物，盾構出洞前需對出洞區域洞口土體進行加固。

盾構始發基座設置，盾構始發前需將盾構機準確的擱置在符合設計軸線的始發基座上，待所有準備工作就緒后，沿設計軸線向地層內掘進施工。因此，盾構出洞前盾構始發基座定位的準確與否，直接影響到盾構機始發姿態好壞。盾構機及后配套設備井下驗收，盾構法隧道施工主要依靠盾構掘進機及配套設備完成掘進任務，由于受工作井內空間限制，需將盾構機及后配套臺車分節吊裝運至井下，并在井下安裝、調試和試運轉。土壓平衡式盾構機及后配套設備構成主要由盾構殼體（包括刀盤及切口環、支撐環、盾尾）、推進系統、拼裝系統、油脂潤滑系統、監控系統等組成。施工人員在井下工作中的重點是保證盾構機及后配套設備主要部件和系統能夠正常運行，后盾支撐系統安裝，盾構前進的動力是通過千斤頂來提供，而盾構始發時千斤頂頂力是作用在后盾支撐系統之上。一般后盾支撐體系是由鋼反力架、鋼支撐、臨時襯砌（負環管片）等組成，施工過程中要重點關注后盾支撐系統是否滿足其技術要求，即后盾支撐系統必須有足夠的剛度和強度，確保在頂力作用下不發生變形。盾構出洞裝置安裝，由于隧道洞口與盾構之間存在建筑間隙，易造成泥水流失，從而引起地面沉降及周圍建筑物、管線位移，因此需安裝出洞裝置。

2.2盾構試掘進和正式掘進階段

根據盾構法施工工藝的特點，盾構安全出洞后需通過前100環試推進尋求最佳施工參數，為全線的正常推進提供符合實際土層特點的技術參數。不論在試掘進還是正式掘進階段，施工人員要確保盾構掘進中的姿態、管片拼裝的質量、注漿作業的效果等，保盾構掘進施工質量和周邊環境的安全。盾構機施工參數管理，由于土壓平衡式盾構采用電子計算機控制系統，能自動控制刀盤轉速、盾構推進速度及前進方向，并及時反映掘進中的施工參數。這些施工參數的確定是根據地質條件情況、環境監測情況，進行反復量測、調整和優化的過程，若發現異常需及時調整。因此，對盾構施工參數的管理應貫穿于盾構掘進過程的始終。施工人員要及時收集和分析有關施工參數的信息，通過信息反饋，動態掌握施工參數的變化。

2.3盾構接收（進洞）階段

盾構接收（進洞）階段掘進是盾構法隧道施工最后一個關鍵環節。盾構能否順利進洞關系到整個隧道掘進施工的成敗。在盾構進洞前后施工人員要做好充分的盾構接收的準備工作，確保盾構以良好的姿態進洞，就位在盾構接收基座上。盾構進洞土體加固，盾構進洞區域土體加固一般與出洞區域土體加固是同時進行，對盾構進洞土體加固效果的檢驗可參照對盾構出洞土體加固。盾構接收基座設置，盾構接收基座用于接收進洞后的盾構機，由于盾構進洞姿態是未知的。在盾構接收（進洞）前施工人員仍需確保接收井洞門中心位置和接收基座平面、高程位置（一般以低于洞圈面為原則）正確，確保盾構機進洞后能平穩、安全推上基座。進洞前盾構姿態控制，在盾構進洞前100環對已貫通隧道內布置的平面導線控制點及高程水準基點做貫通前復核測量，分析誤差是否在允許偏差之內，從而正確的指導進洞段盾構推進的方向。洞門圍護結構鑿除（進洞側），盾構進洞前需對接收井內圍護結構背水面鋼筋進行割除及砼鑿除，通過打探孔實際驗證盾構進洞區域土體加固的效果。施工在洞門圍護結構鑿除后同樣需對其后土體自立性、滲漏等情況進行觀察，判斷進洞區域土體的實際加固效果是否滿足盾構安全進洞的要求，保證施工安全。盾構接收進洞，盾構接收（進洞）準備工作就續后，盾構機向前推進，在前端刀盤露出土體直至盾構殼體順利推上接收基座的過程稱為“盾構接收進洞”。

3.盾構法結構防水

目前，盾構法修建的隧道絕大部分采用由單層鋼筋混凝土管片拼裝而成的襯砌結構，其防水工作包括管片防水、管片接縫防水、螺栓孔和注漿孔防水、充填注漿、盾尾密封和滲漏處理等。

3.1管片防水

管片防水包括管片本體防水和管片外防水涂層。管片本體防水一般要求其抗滲標號不小于S8，滲透系數不大于1011㎝/s。管片外防水一般采用焦油氯磺化聚乙烯涂料為底層，環氧類樹脂為表層。

3.2管片接縫防水

管片接縫防水包括管片間的彈性密封墊防水、隧道內側相鄰管片間的嵌縫防水以及必要時向接縫內注入聚氨酯藥液等。其中彈性密封墊防水最可靠，是接縫防水重點。

4.結束語

綜上所述，通過分析地質特征、調研掘進參數、優化施工方案，成功地采用盾構法施工，保證了盾構機安全、連續、快速的推進，順利通過了各個風險點，解決了工程項目中的難題，提高了工程質量，有效的降低了工程造價，為隧道施工技術水平的提升提供了可靠的保障。

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