地鐵施工中盾構法應用技術淺析

楊 光（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長沙410000）

地鐵施工中盾構法應用技術淺析

楊 光（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長沙410000）

隨著城市化進程的加快，為了緩解城市交通壓力，地鐵工程建設項目不斷增多，施工中盾構法的應用比較常見。本文首先概述了盾構法施工的原理和技術特點，然后闡述了盾構法在地鐵施工中的應用，最后指出相關技術要點，以供參考，希望促進我國地鐵工程的健康發展。

地鐵施工；盾構法；應用；技術要點

在我國，盾構法用于地鐵施工，是近些年興起的新型技術，而且在應用中不斷改進性能，使其更加適合城市地鐵的建設工作。在盾構法的應用下，取代了傳統的挖掘方式，尤其適用于平原地區，具有效率高、安全性高的優勢。縱觀國外，日本、歐美發達國家普遍將盾構法用在地下管道施工。以日本為例，城市隧道施工中盾構法的應用比例達到90%以上。

1 盾構法施工概述

1.1 工作原理

盾構施工使用的機械是盾構機，指的是利用盾構鋼殼的支護作用，進行挖掘、出渣等流程，同時在尾部進行襯砌、注漿，從而保證圍巖的穩定性。從字面上理解，盾是指鋼殼，作用是支護圍巖，保證掘進工作的安全性；構是指襯砌管片、注漿體的構成，作用是保證開挖后隧道斷面的穩定性。

1.2 技術特點

城市地鐵施工和普通地鐵施工相比，最大的不同就在于施工條件，因此盾構法施工期間，技術特點如下[1]：①對周邊建筑和環境的影響小。在豎井施工、基坑施工中，需要占用地面施工場地，其余施工階段不會占用地面場地，而且不會產生噪音和公害，不影響正常的交通狀況。②施工精度高。一方面，盾構的掘進采用先進設備進行測量觀測，對隧道軸線的偏差控制嚴格；另一方面，襯砌管片在制作時，誤差控制在0.5mm以內。③設備專用性。盾構機的制造，是依據隧道的斷面參數進行的，包括埋深、直徑大小、地質條件等，因此盾構機具有專用性，隧道完工后，機械不會重復使用。④具有一定風險。盾構機在施工期間只可前進、不可后退，成為施工中的一大風險。如果掘進期間發生重大故障，會直接影響施工進行，甚至造成嚴重的經濟損失。

2 盾構法在地鐵施工中的應用

2.2 盾構拼裝

豎井用來拼裝盾構機械，因此在施工前，應該首先根據拼裝工藝要求確定建筑尺寸。一般情況下，井寬比盾構機的直徑多處1.6～2.0m，長度要滿足設備安裝和作業空間要求[2]。同時，還要考慮到覆蓋土層的厚度、進發方式等，土層厚度不同，進發方式不同，豎井的施工尺寸也不同。另外，豎井的護壁材料主要是鋼板、噴射混凝土；根據施工需求，起重設備主要采用貨物升降機、龍門式起重機等。盾構在拼裝前，首先將分解的零部件運至始發立坑，組裝后設置反力裝置和進發導口。

2.1 始發豎井

錨桿機注漿是根據其設備性能進行的鉆孔操作，從應用效果來看，該流程能夠為水泥漿灌輸提供對應通道。技術難度較大，但是對穩定工程基礎可起到重要推進效果，建筑的安全性、可靠性是施工第一要求，所以要對基坑錨桿機注漿十分重視，需要注意的是，地下環境較為復雜，技術人員在作業時要提高對周圍的觀察，如果發現四周存在疑似障礙物，要立刻停止對應工作，并針對障礙物進行合理分析，確定其影響程度低才能繼續后續處理。具體工藝操作流程要嚴格按照工程標準執行，不能貪圖一時簡單而忽略重復灌漿的重要性，只有將規則落實到細節，才能保證土建工程的有效性。

盾構機進入洞口時，審核相關技術參數，控制好進洞技術，為后續掘進施工提供基礎。尤其是動態監測前進軸線，及時糾正偏差，為隧洞的長度、方向奠定基礎。盾構機在出洞前，依然要做好相關準備工作，審查出洞技術和條件，并對機械進行有效防護。

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隧道洞口的外徑和盾構的外徑之間具有一定的差距，因此會形成環形空隙，容易導致水源涌出、土體滲出，繼而造成地表沉降，影響盾構施工的安全性。為了避免這一現象的發生，靠近盾構上洞門的土體前方，會設置環形的橡膠止水帶、鋼板，用來封堵空隙[4]。當盾構進入土體之后，對環形鋼板和預埋件管片進行焊接，將洞口空隙完全封堵。

再介紹一下進洞。盾構在掘進活動中，從隧道進入豎井時，首先通過取芯試驗，測試端頭土的加固情況、滲水情況，保證沒有大量滲水、土體穩定，才能夠對洞口的混凝土進行鑿除處理。具體到鑿除工作，應該遵循分層、分塊的原則。當盾構機和洞口的距離為10m時，就應該清除洞口混凝土；刀盤露出洞口后，清除帶出的土體，并對接收架進行定位，準確安設在洞口底板上。完成進洞工序之后，再次緊固隧道內的管片螺栓，并進行止水處理。

進發導口是在開挖方向設置的，作用包括三個：①保證開挖面的穩定性；②防止土體坍塌；③避免地下水滲出。在掘進前方，土體加固主要采用注漿法、冷凍法，加固范圍應該比盾構的長度大，直徑控制在盾構直徑的2倍左右。

將機電一體化技術充分應用個到工程機械工作裝置中，可通過該技術對機械工程的傳統系統、發動機、液壓系統、制動系統等情況進行實時監控，一旦其在運行的過程中，發生異常現象，該技術就會準確找出故障發生的位置，并通過報警系統發生警報提示；可以說，通過機電一體化技術的應用，可以及時發現機械設備運行過程中出現的故障，并采取有效的解決措施，保障生產的順利進行。同時，也在一定程度上提高了設備的使用壽命，為企業節省了一定的資金。

2.5 盾構始發

◎青霉素 使用要注意是否過敏。其實引起過敏的不是青霉素，而是對生產過程中的雜質產生的過敏，一般價錢貴的雜質少些，不能清楚是否過敏的建議還是用頭孢。常見的有阿莫西林、阿莫西林克拉維酸鉀分散片，阿莫西林舒巴坦酯片，克拉維酸和舒巴坦能對付細菌的耐藥性。

完成各項準備工作后，盾構進行始發工作，推進油缸頂在反力裝置上，切削刀盤、推進油缸啟動后，即可實現掘進切削工作。盾構的刀盤切入土體時，為了避免土體因為切削而造成過量流失，引發斷面坍塌現象，應該在螺旋輸送器的輔助下，在土壓艙內加注粘土，確保滿艙后再啟動刀盤切削土體。盾構進入隧道以后，同時還要安裝管片、拼接平車，為后續施工做好準備。推進油缸在管片上推進，推進工序和拼接工序循環進行，直至盾構機完全進入隧道。

2.6 盾構掘進

當盾構機完全進入隧道后，嚴格按照預定的方向進行掘進，此時的盾構機由計算機進行控制，一旦發生左右偏差、上下偏差，系統會自動控制推進油缸，保證掘進方向的誤差控制在標準范圍內。掘進期間，要保證開挖面土壓平衡，在此基礎上合理調整刀盤的轉速、推進速度、螺旋輸送機的速度等參數，以確保開挖工作的穩定性[5]。

2.7 襯砌和進洞

先介紹一下襯砌。按照預設目標，盾構機完成一個節距的施工后，就要及時使用管片完成襯砌工作。首先在管片運輸車的幫助下，將管片輸送到安裝臺位；然后利用管片襯砌臺車，將其置于預定位置并安裝。安裝工作完成后，即可進行下一個循環，如此反復操作，直到整個隧道施工完畢。

2.4 洞口止水

2.3 進發導口

3 地鐵施工中盾構法的技術要點

3.1 進洞出洞技術要點

⑦魏金枝：《柔石傳略》，丁景唐，瞿光熙編《左聯五烈士研究資料編目》，上海文藝出版社1981版，第218頁。

盾構機的頭部，一般是在生產廠商組裝完成，然后將其整體運到現場。然而，考慮到我國城市道路的運輸能力、通過能力，多采用分體運輸方式，將其分為切削刀盤、上部盾殼、下部盾殼、主機四個部分，然后在豎井內進行組裝。考慮到單件重量在30t左右，在起重設備的選擇上，可以使用龍門式起重吊機，或者汽車起重機。具體拼裝時：①安裝盾構的基座，對盾構的推進軸線、始發導口進行測量；②吊裝盾殼，將其準確安裝在基座上，保證固定牢靠；③吊裝主機，將刀盤固定在主機上；④安裝上部盾殼和下部盾殼，并對其焊接，整個拼裝工作完成[3]。其中，反力裝置包括兩個部分：①固定支撐座；②臨時支撐墊，負環管片常作為支撐反力架使用，是由預制的隧道管片拼接組裝而成的，而且全部采用閉口環。

從本次奇異變化的特征看，與地震前兆異常有一定的相似性(魏慶汝，2000)。另外，汶川地震前，全國地熱臺網的256口觀測井，有40口觀測到了疑似異常，震前陡降異常有15口，占異常總數的37.5%。這類異常出現時間與地震發生時間相差多為幾天至幾十天。雖然蘭考豫11井水溫、水位突降形態與某些疑似前兆異常類似，但此異常已持續長達一年，期間并沒有對應的地震發生。因此，此異常為地震前兆異常的可能性很小。

3.2 掘進施工技術要點

必需氨基酸包括蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸等。測定結果，A1組必需氨基酸在雞胸肉、腿肉和肝臟中分別為0.175%、0.037 9%和1.98%，B1組雞胸肉、腿肉和肝臟中分別為0.042 3%、0.039 2%和3.72%。表明在舍養條件下，無抗養殖雞胸肉中必需氨基酸高于有抗養殖。

盾構機在掘進施工時，首要遵循的原則就是減少對周圍環境的影響，尤其是減少周圍土體的擾動，從而保證開挖斷面的穩定性。考慮到掘進參數包括盾構姿態、盾構坡度、注漿方式等，施工中應該進行動態監測，并結合地表沉降情況，對掘進參數進行適當調整。

3.3 不良地質施工技術要點

掘進期間可能會遇到不良地質，常見如淤泥粉質粘土，對于施工而言具有一定難度。針對于此，應該采用相應的掘進施工技術，例如提高土艙壓力，避免土體液化；或者向土艙內加適量泥，以避免噴砂現象。實踐表明，這兩種方法均能夠在保證安全性的基礎上，提高施工效率。

4 結語

綜上所述，盾構法應用在城市地鐵施工中，對周邊建筑和環境的影響小，施工精度高，設備具有專用性，而且施工具有一定風險。通過分析可知，盾構法施工的具體流程，包括始發豎井、盾構拼裝、進發導口、洞口止水、盾構始發、盾構掘進、襯砌和進洞。嚴格把握施工技術要點，有利于提高掘進效率，保證施工安全性。

[1]吳 江.地鐵施工中盾構法應用技術探析[J].科技創新與應用，2015（04）：153.

[2]張國軒.地鐵施工盾構法的施工技術研討[J].黑龍江科學，2014，05（03）：56.

[3]袁存防，盧昌松，魏學強，等.VMT自動導向系統在盾構法施工中的應用和研究[J].現代隧道技術，2011，48（03）：148～153.

[4]王小紅.小議地鐵施工盾構法施工技術[J].科技創新與應用，2013（34）：220.

[5]葛東杰.淺談盾構法地鐵施工中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2013（32）.

U455.43

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2095-2066（2016）36-0240-02

2016-12-2

楊 光（1984-），男，工程碩士，主要從事地鐵施工管理工作。