地鐵盾構施工中盾構機過站技術分析

文/吳鑫揚，中國水利水電第八工程局有限公司

在現代化施工技術進行發展中，地鐵隧道施工技術運用大型自動化機械設備獲得了非常大的發展空間，這項技術的運用使得工程建設不斷的推進。其原理是使用盾構機共同完成挖掘和出渣，同時預防圍巖產生失穩的問題。盾構機的結構有著很多不同的形式，主要分為四代盾構機：第一代是手掘式盾構機、第二代是半機械式盾構機、第三代是閉胸式盾構機、第四代大斷面、高智能化、斷面多樣化盾構機。根據工作原理分為土壓平衡式盾構、泥水平衡式盾構和復合式盾構。盾構機過站是目前隧道施工的重要組成部分，盾構機過站的形式以及方法眾多，但過站的主要目的是盾構機能夠快速、安全、順利地通過車站并不斷掘進。

1 盾構機分類與組成

從盾構機自身的類型上分析，主要分成土壓平衡式、泥水平衡式，它們的在工程建設里所使用的方式是不一樣的，其施工工序也不相同。從其自身的構成上給予分析，盾構機自身的構成比較復雜，涉及到非常多的零部件，以土壓平衡式的盾構機作為例子，斷面的形狀主要是圓形，并且使用鋼板構成，盾構機從前之后依次由刀盤、切口環你（前盾）、支撐環（中盾）、盾尾。盾尾后是連接橋，連接橋與1#臺車相連，1#臺車后依次為2#臺車、3#臺車、4#臺車、5#臺車。盾構機自身的種類可以說是比較多的，因此盾構機自身的產生確實能夠給當前地下工程所進行的施工建設帶來更多的方便與安全，其中地鐵隧道工程就是非常好的例子。

2 地鐵盾構施工技術原理

在地鐵盾構施工中，主要使用盾構法隧道施工，盾構法是在盾構保護下修筑隧道的一類施工方法。這類方法的特點是地層掘進、出土運輸、襯砌拼裝、接縫防水和盾尾間隙注漿充填等作業都在盾構保護下進行，并需隨時排除地下水和控制地面沉降，因而是工藝技術要求高、綜合性強的一類施工方法。其中,相關施工人員必須結合實際情況考慮施工環境,準確分析地形、土壤和地下水的特點,在此基礎上制定有針對性的措施,保證開挖面穩定,保證開挖面穩定性主要通過自然穩定、壓縮空氣支撐、機器設備支撐以及土壓平衡支撐方法。

3 盾構法施工技術應用特點分析

結合當前我國地鐵施工建設中對于盾構法施工技術手段的有效應用來看，其主要就是借助于盾構挖掘機進行施工操作，并且因為盾構挖掘機的機殼能夠在挖掘過程中發揮出較為理想的支護效果，最終也就能夠提升其施工效率，保障挖掘操作更為合理高效。具體到這種盾構法施工技術在地鐵施工操作中的應用來看，其基本落實特點如下：

（1）對地面環境影響較小。具體到盾構法施工技術手段的操作過程中來看，其在實施操作中不需要針對地面上相關場地進行處理，并且借助于盾構機進行施工操作不存在較大的噪音以及震動威脅，如此也就不會對于地表建筑物以及周圍人群產生明顯干擾，該方面的優勢相對于明挖處理較為突出。

（2）施工精度較高。對于盾構法施工技術手段的具體操作而言，其還能夠在施工精度方面表現出較為理想的作用，這種施工精度方面的把關主要就是為了促使其相應誤差能夠得到有效控制，尤其通過對盾構挖掘參數詳細檢測和控制，其能夠將誤差控制在0.5mm之內，如此也就必然能夠避免了以往地鐵隧道施工中出現的偏斜問題。

（3）機械化程度高。盾構法施工技術手段在地鐵施工中的有效運用還具備著較高的機械化效果，其能夠嚴格按照相關施工組織規劃進行有效落實，并且施工推進效率比較高，明顯提升施工效率和水平，有助于地鐵項目的優化。

（4）要求較高。對于地鐵施工中盾構法施工技術的應用，其要求相對而言還是比較高的，這也是該技術的一個重要制約因素，比如在施工操作中其無法后退，只能前進，如此也就容易導致其一旦出現故障或者是運行偏差，就會形成不能通過盾構機自身進行修正，此外，盾構挖掘機對于自身質量的要求比較高，需要促使其精度以及整體協調性較為合理可靠。

4 盾構機過站的施工方法

本文結合廣州市軌道交通三號線工程，盾構機在珠江新城站始發掘進，在穿越珠江之后到達中間站赤崗塔站北端，盾構機在赤崗塔站站內空載過站，然后從赤崗塔站南端重新始發掘進至客村站而完成整個過站施工任務。盾構機整體過站的重要前提是盾構接收井的地面標高與車站主體地面標高一致。

4.1 盾構機破洞前的掘進

為了保持盾構良好姿勢準確出洞,在破洞前約30m加強隧道監控測量,必須仔細控制隧道掘進參數、調整盾構機姿態，其目的是為了盾構機能夠準確的對準事先預埋好的洞門鋼環，使得盾構機可以更加容易突破洞門。在正常情況下，盾構機允許偏差為±10mm，而仰角角度偏差為2mm/m，同時必須避免俯仰姿態。此外，從破洞開始前30米就要降低擾動土體，從而使得破洞時不造成大面積土層坍塌的情況。

4.2 洞門鑿除

為了保證盾構機刀盤上的刀具能夠有效破除洞門，應該在盾構機接收之前鑿除部分洞門,但是要嚴格控制鑿除部分圍護結構后洞門掌子面露空的時間限制,通常露空的時間不應超過48h,否則容易導致掌子面崩潰。鑿除洞門時應當從上到下的外切，同時還能保留最后一層鋼筋網，在盾構機破洞時，刀盤會逐漸刮磨鋼網，然后停機人工切割鋼筋，這樣就能有效防止土體滑坡。

4.3 接收托架（始發臺）定位

根據隧道的初始框架和高度尺寸，計算安裝接收托架的的高程。定位接收托架時要考慮洞門及地面的標高，以此判定墊高接收托架還是鑿低地面。

4.4 盾構機上接收托架（始發臺）

（1）盾構機破洞前應該先在洞門的底部鋪一層碎石，以防在離開洞門時出現頭部下沉。

（2）將刀盤調整到合適的位置，避免上接收托架時出現碰撞。

（3）有必要使用薄鋼板襯墊和接收托架接觸的前體耐磨層，以避免磨損或減少摩擦力。

4.5 盾體沿接收托架軌道移動

將盾體與拖車分離后，將兩個液壓千斤頂安裝在接收托架的兩側，伸出油缸頂在盾體的兩側的牛腿上，然后水平推移，使盾體滿足平移的工藝要求。

當平移的時候，需要注意兩個關鍵點：

（1）這兩個千斤頂的速度必須是一致的。

（2）接收托架在千斤頂推力的位置上必須加焊接板補強。

4.6 盾體垂直移動

平移到位后,必須把兩側的兩個千斤頂拆除，并在始發架平移到位后進行再次安裝，始發架底部防止好輥或鋼板,并使用千斤頂開始移動始發臺,盾體垂直平移前必須兩種準備：（1）4個活動地板使用鋼板加工，放置在始發架前。（2）焊接臨時牛腿在中盾、前盾、盾尾，用于頂升盾體。

4.7 盾體移位和定位

當始發架移動到洞門前1000mm時，再次移動始發架，并對準始發架始發狀態。在推到位后，用兩個千斤頂頂起盾體單邊，并在底部抽出鋼板。與此同時，單邊放進方鋼密排在始發架的底部。把千斤頂放在中后部，然后測量定位后進行固定。

5 盾構機掘進施工中技術重點

通常，在盾構進行掘進的時候需要向前去進行掘進45米，這一階段是試掘進階段。假如這一階段不會存在問題那么可以繼續向前進行掘進，在深度達到90m的時候，把負環管片進行拆除，試掘進階段最主要的作用就是為了保證盾構機可以達到最適宜的施工狀態，并且針對地質環境也應該有一個比較初步的掌握。在這一基礎上，參照有關的流程完成快速的掘進才可以使其達成一種理想的工程施工效果。在進行完試掘進階段之后，即刻完成正常的工作，并且還應該對相關設備完成調整。

盾構機在完成掘進的時候，需要做到以下工作：①按照當前工程地質自身的條件與試驗段掘進工程里進行監測的結果，完成掘進參數的優化；②在保持推進的時候，使用試驗段掘進階段進行掌握的適宜的施工參數，并加強施工中的監測，使其能夠對施工的工藝加以完善，并且對地面的沉降進行控制；③盾構掘進時，一定要嚴格控制，合理的下達掘進指令，及時跟蹤并且完成調整；④盾構機需按照目前班指令去對參數完成設定。當初始產生不大的偏差時，需要快速糾正，一次的糾偏量不應該太大，降低并且防止對地層產生的擾動。

6 結束語

綜上所述，對于地鐵施工操作中盾構法施工技術中盾構機過站施工方法的介紹而言，其積極優勢和作用是比較明顯的，這也就需要重點加強對于盾構法施工技術的充分研究，促使其具備更為理想的落實價值，降低偏差缺陷的產生。

[1]魏輝.淺談地鐵隧道盾構施工技術[J].建筑與發展，2011(04)

[2]黃濤，蔣根謀.淺談地鐵隧道盾構法施工技術[J].現代國企研究，2017(10)

[3]張其積.地鐵施工盾構法的施工技術研討[J].施工技術，2017(11)

[4]汪定國.地鐵盾構施工中盾構機過站技術[J].交通建設，2017(33)

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