盾構法施工的控制分析

劉 雷

(合肥城市軌道交通有限公司 安徽 合肥 230000)

盾構法施工的控制分析

劉 雷

(合肥城市軌道交通有限公司 安徽 合肥 230000)

盾構法在掘進速度、自動化程度等方面擁有一定優勢，因此各類隧道建設大量采用盾構法進行施工?；诖?，本文以盾構法的優劣勢作為出發點，重點分析隧道建設中盾構法施工控制方法。分析針對盾構法的不足、實際施工的危險展開，旨在通過分析明晰盾構法的優劣勢、為后續具體工作的開展提供一定的理論支持。

盾構法；經濟性；施工控制

前言

盾構法是一種古老的隧道施工方法，發明于1847年，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土體,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。該方法優劣勢同樣明顯，分析各類隧道盾構法施工控制方法有一定的必要性。

一、隧道建設中盾構法的優劣勢以及施工控制要點

(一)隧道建設中盾構法的優劣勢

盾構法在隧道建設中應用的優勢包括多個方面，如掘進速度、自動化程度等。這些優勢是其在工程中得到應用的基礎?？偨Y發現盾構法基本優勢共有四個，包括掘進速度快、自動化程度高、附加影響小、總體經濟性高。限于篇幅無法一一介紹，自動化程度方面，盾構的一切工作均是自動化進行的，包括掘進、出土等，人員的勞動強度得以降低。附加影響方面，由于施工在地下進行，地面交通不受影響，也不會因為天氣因素而受到制約。盾構法的劣勢和優勢同樣突出，主要包括適應性差、成本高、工作環境不理想。成本方面，由于掘進等作業對盾構的要求較高，購置新設備的花費較大，這降低了該工藝階段內施工的經濟性。盾構法施工基本狀態如圖1所示。

圖1 盾構法施工示意圖

(二)隧道建設中盾構法的施工控制要點

盾構法在軌道交通河流隧道施工中面臨諸多問題和情況，其施工控制可以大致分為兩個方面，一是常規的設備、人員技術、施工圖紙控制，二是風險事件控制，在相關調查中，人員得出了常規問題和風險問題的發生比例，常規問題發生率在0.96%左右，風險事件發生率則為0.53%，但造成的損失方面，風險事件高于常規問題4.7倍，因此應作為控制的重點內容之一。風險事件包括工作井塌方、漏水漏漿、設備漏電、掘進方向錯誤、支護問題、參數問題等六個主要方面。

二、隧道建設中盾構法的施工控制辦法

(一)常規問題的控制辦法

軌道交通河流隧道中盾構法的常見問題包括設備問題、人員技術問題、施工圖紙問題三個方面。探討施工控制辦法也應在基礎上進行。以設備問題為例，一般來說，掘進設備在工作中是完全自動化的，人員并不完全了解掘進的情況，這是導致設備出現問題無法及時被發現的主要原因。針對這一情況，可行的解決辦法是在設備內部加裝智能模塊，當設備出現問題時，智能模塊先行發覺，并發出警報，隧道中的人員可選擇關停設備，進行檢查，了解其狀況，如果是小型故障，則恢復作業；如果是大型故障，則暫時停工，進行綜合處理，將故障排除后再恢復施工。比如某隧道進行掘進作業，過程中，挖土設備損壞，工程進度放緩，人員未能察覺，但智能設備發覺異常發出警報，人員遂關停設備進行檢查，未發現異常的情況下暫停施工，直到維修人員趕來進行綜合處理，發現挖土設備的異常，修復該異常后，恢復施工。此外，為求更好的應對各類問題，使施工控制方法得到執行方面的保證，可以建立周期檢查制度，對設備進行預防性檢查，防止問題的出現[1]。

施工圖紙方面，問題主要包括圖紙與實際需求存在偏差、圖紙未考慮施工地點管線情況等。以后一種情況為例，城市地區下面往往鋪設大量管道，隧道等工程建設中，應用盾構法施工，也有可能出現與固有線路沖突的情況。針對這一問題，可行的控制方法是要求設計人員在進行設計時，充分考慮施工地點實際情況，與施工人員、市政部門進行溝通，了解施工地點具體情況，對固有線路進行規避，如果空間狹小，無法規避，也應設計彎曲結構，繞過原有線路。完成設計后，還應使用BIM技術對各類管線、掘進施工等進行模擬，確保設計方案的可行性。

(二)風險事件的控制辦法

如前文所說，隧道建設中盾構法的施工可能面臨多種情況，具體包括工作井塌方、漏水漏漿、設備漏電、掘進方向錯誤、支護問題、參數問題等六個主要方面，研究人員對各類風險事件發生率進行統計，其基本結果如表1所示。

表1 隧道建設中盾構法風險事件發生率

通過分析表1，不難發現各類漏水漏漿、參數問題發生的可能性較高，而工作井塌方、設備漏電、支護問題、參數問題的可控性較高，各類隧道建設中盾構法施工的控制辦法應就可控性進行分析。以設備漏電問題為例，控制方法主要是進行周期預防性檢查。一般來說，漏電可能是導線破損、設備進水、濕度過大等原因導致。周期預防性檢查可選定每個月為一個周期，對設備的線路進行全面檢查，包括電力線路的絕緣外皮是否完整、內芯是否斷裂，以及連接是否穩固，如果線路在工作中負荷過大，還可能出現表面焦黑，檢查時也應注意[2]。此外，掘進設備在工作時會出現振動，線路看似連接穩妥，實際上也可能在振動時脫落，因此檢查中可以握住線路輕輕搖晃，判斷其連接的有效性。加強風險事件的控制是隧道建設中盾構法施工控制方法的主要內容之一，應予以重視。

總結：通過分析各類隧道建設中盾構法施工控制方法，了解相關基本內容。目前來看，盾構法的優勢包括掘進速度快、自動化程度高等，劣勢則在于成本高、適應性差。對施工進行控制，辦法主要針對問題展開，如加設智能模塊、嚴格把控施工圖紙設計等。風險事件的把控同樣如此，針對性進行分析，可以確?？刂妻k法可行。后續工作中，注意上述問題，應用相關理論，也有助于隧道建設中盾構法施工的控制。

[1]曹海靜,陳禮偉. 淺析地鐵隧道盾構法施工的防水技術[A]. 中國土木工程學會隧道及地下工程分會、中國巖石力學與工程學會地下工程分會、臺灣隧道協會.第十二屆海峽兩岸隧道與地下工程學術與技術研討會論文集[C].中國土木工程學會隧道及地下工程分會、中國巖石力學與工程學會地下工程分會、臺灣隧道協會:,2013:5.

[2]王飛. 蘭州地鐵1號線黃河隧道盾構施工難點及應對措施研究[J]. 鐵道標準設計,2017,61(04):93-99. (2017-03-10)

劉雷(1984.02-)，安徽臨泉，本科，目前職稱中級工程師，地鐵建設管理。