軌道交通隧道盾構施工主要技術研究

朱小芹

(蘇州建設交通高等職業技術學校，江蘇 蘇州 215000)

近年城市化建設進程不斷加快，人們生活質量得到明顯改善，城市人口的增多給城市交通帶來極大壓力，修建地鐵已經成為緩解交通壓力，防止交通過度堵塞的有效手段，同時為人們出行提供更多方式。盾構施工是一種高效率施工法，具高自動化、高安全性能、低勞動強度等多重優勢，屬于現代化機械式施工作業法，利用盾構機，加強對隧道巖石及開挖面的自動化控制，防止出現塌陷問題，進行隧道出渣和前進挖掘作業，直接在隧道內部形成襯砌的穩固構造，開展灌漿施工，保證隧道工程建設的順利實施。因此盾構施工法在各方面均表現出優越性能，受到了軌道交通隧道施工方的認可。

1 盾構施工技術及類型

盾構技術是一種發展快速且安全的隧道掘進技術，根據城市軌道交通工程的地層特點看，我們將盾構施工技術分為基于砂卵層的軌道交通建設、基于巖層的軌道交通建設、基于巖層和薄弱地層交變為主的軌道交通建設、基于薄弱地層為主的隧道建設。每個地區的自然環境和地質條件不同，盾構施工也會采取不同方法。對于盾構施工而言，最重要的是盾構性能能否滿足施工要求，當前我們采用的主要建設方法有隱蔽開挖法、采礦法、盾構法和多種挖蓋法等，對此關鍵是選擇恰當的盾構類型，保證工程的順利進行。盾構正面機制形式決定了隧道工程盾構類型，按照地層條件和施工方法我們將隧道盾構機劃分為硬巖隧道掘進機、軟巖隧道盾構機，根據開挖面的閉合程度又可分層開敞式、半開敞式和封閉式對于盾構正面機械施工，因此在選擇盾構類型時要十分謹慎，其直接影響著整個隧道工程建設的順利施工。對此我們需要注意以下三種防護技術：(1)支護。選擇什么技術來支護盾構正面主體和地層，從而保證土層不會流失，保證土體整體穩固性，防止坍塌，預防工程事故出現，因此需要支護技術。(2)挖土。選擇什么技術進行挖土，主要是施工中將地層的土體挖去，形成一定的空間，在空間內開展隧道施工建設，因此在盾構正面有限的空間內選擇的開挖技術十分重要。(3)排土。選擇什么技術進行排土，目的是將挖出的土方排運到土箱或地面上，保證軌道交通隧道正面的順利連續開挖與推進，只有選擇恰當的排土技術，才能保證下一步挖土工程更好地進行，保證工程的順利。以上三項技術想要應用合理，則要求相關施工技術人員充分了解施工地區的整個盾構結構，在了解盾構斷面土體的性能與特點后才能選用合理的施工方式。

盾構類型選擇需要注意以下因素，充分考慮每個施工地區的施工環境，包括施工的土壤條件、地質條件、地下水條件、隧道條件、地層條件和周圍建筑物條件等，由于盾構機并不同于施工中普遍通用機械，對周邊交通、商業和居民樓拆遷等無不利影響，施工過程中不需要排水，無噪聲和振動污染，因此我們只需分析所處施工環境，解決盾構技術支持問題，使用什么來支撐盾構下方的土壤和盾牌正面，保證土質的不塌陷和泄露，因此只需研究土質和地質，從而確定使用何種盾構機，發揮出精密度高、安全性高、強度低和機械化程度高等優點。

2 軌道交通隧道盾構施工主要技術要點分析

2.1 盾構始發測量

為了更好地理解屏蔽結構的各種參數，屏蔽結構的前100 m被推入先導階段，以便更好地掌握屏蔽的各項參數。首先測量盾構機安裝，主要包括反力架和始發臺，兩者可以在盾構機始發時提供初始推力以及初始的空間姿態。對此需要摸索地面沉降和施工參數之間的關系，如反力架安裝時左右偏差不能超過±10 mm，高程偏差不能超出±5 mm，上下偏差不能超出±10 mm；安裝始發臺必須保持水平軸線的垂直方和反力架的夾角偏差不能超出±2‰，盾構姿態和設計軸線豎直方也不能超出±2‰，水平趨勢偏差不能超出±3‰，軸線方位角誤差低于1′30″。在短時間內掌握盾構機設備的使用性能，設定合理的施工參數，保證盾構機的正常運行。其次盾構機姿態測量，人工測量和自動測量兩種，人工測量需投入巨大人力，測量數據繁瑣，工作量大，且人工操作難免容易出現誤差，測量精度低，因此耽誤盾構機正常施工，若測量周期長，不能及時修正誤差，那么可能延誤工期。自動測量直接精準測量數據，準確度高，誤差相對小，且全天作業數據實時測量，能夠及時修正誤差，在當前軌道交通隧道建設中逐漸推廣使用，未來有著廣闊的發展前景。

2.2 盾構壓漿技術

不同地區地質條件有所不同，加固地基需要針對相應的地質條件選擇加固方式，選用攪拌樁加固、旋噴樁加固和注漿等方式，不同加固方式對隧道工程影響不同。在盾構施工過程中，采用壓降手段填充施工中產生的建筑空隙，避免工程的不均勻沉降，施工中注意保證漿量充足，出口壓力略高于斷面的地層壓力。

2.3 管片拼裝環縫襯墊

管片拼裝技術的主要流程為預制、試拼裝和運輸管片。盾構技術施工中前后兩環管片之間的接縫處會產生非常大的壓力，隨著盾構的移動管片發生相應轉動。為了避免這種現象的出現，一般通用方法是使用橡膠軟木固定接縫處管片上部縱向部位，保證環面受力均勻，避免管片破碎。雖然這種措施一定程度上增加了工作量，但保證的管片的穩定。此外在進行錯縫拼裝時，由于管片是固定的，且各管片之間是相互牽制的關系，圓環不易變形，其圓度較高，在管片拼裝環縫拼裝時加大誤差，施工應力較大，從而造成接縫處的騎縫管片出現縱向開裂情況。錯縫拼裝主要是通過對襯墊產生的不同壓密量而調整每塊管片的制作寬度及誤差，從而降低施工應力，防止管片拼裝之間的應力受到影響而引起縱向開裂。

2.4 同步注漿

當前盾構注漿技術主要包括二次注漿與同步注漿兩種。二次注漿較為常見，但當盾構直徑達到6.2 m左右時需采用同步注漿。注漿材料有微水玻璃、水泥煤灰或水泥砂漿，我們根據地質條件決定注漿量需要多少，隧道外壁注漿厚度應小于0.2 cm，根據城市地區情況選擇最佳的注漿材料和注漿量，幫助減少不必要的注漿成本，通過按照地質條件選擇。同步注漿在盾構機施工中增加了對地表糾偏次數，導致土體受到擾動程度增加，因此在小曲率盾構技術施工中，必須加大對注漿質量的把控，掌握好注漿量和注漿壓力。施工中注漿和盾構機的必須同步進行，當注漿量不符合要求時盾構機需停止推進，降低地表土體變形的風險。

2.5 盾構過溶洞技術控制

盾構壓降填充溶洞能夠發揮出擠壓密實、劈裂、置換等作用，但已經成型的溶洞很難形成連續均勻的加固體。盾構進洞切口會失去土壤壓力，盾構在施工前進中頂力大幅度下降，當溶洞處于富水地層時，注漿處理作用不夠明顯，無法阻絕地下水的水力通道。因此過溶洞需要選擇泥水平衡這種合理的盾構掘進模式進行掘進，在施工過程中能夠根據溶洞實際環境和溶洞周邊地質情況保持穩定的泥水平衡壓力，一般我們初定泥水倉壓力在2.0～2.5 bar范圍內，由于施工情況不斷變化，因此泥水壓力也要相應調整。其次加強刀具管理，過溶洞前需要合理配置刀具盾構，提前了解地質預報情況然后選擇最合理的歷程，在開倉環節中檢查和更換刀具，同時，根據地質條件調整刀具配置到最合理的情況。

2.6 盾構推進參數及姿態控制

盾構機在地層施工推進中，首先我們要設置合理的參與，并且了解改變盾構機姿態控制的相關因素，如正面四周阻力不一致，液壓缸推力不均勻，盾構機重心不穩等，盾構施工的姿態參數受到各個地層物理性質的影響和限制，若推進參數不當可能走線軌跡會起伏不一，左右晃動。軌道交通隧道施工由盾構機一次掘進完成，因此我們必須控制好盾構機的姿態和軌跡，保證推進路線平直。若盾構機在推進過程中偏離軌跡設計軸線，姿態不受控制，這時我們必須有計劃地進行糾偏，在推進過程中實時注意滾角變化，及時根據盾構機來調整刀盤轉動方向，同時根據各段地質情況調整各項推進參數，最大程度保證姿態正確，推進速度應適當放慢，避免對管片造成損壞。盾構機在推進過程中要時刻注意盾構機的姿態，管片的選型和盾尾端的間隙等。

3 結 語

綜上所述，盾構施工技術在軌道交通隧道建設中得到廣泛應用，并且在各個施工工序上保證了工程順利完成，促進城市軌道交通事業的發展。對此要嚴格控制好軌道交通建設中盾構法的施工質量，增強各施工技術的精確度和安全性，降低施工強度，對施工單位具有極大意義。