地鐵隧道盾構(gòu)施工技術(shù)要點探究

胡競美

（中鐵十一局集團第四工程有限公司， 湖北 武漢 430000）

隨著人民生活水平的不斷提高，汽車數(shù)量的急劇增加在給人們的生活帶來便利的同時，也造成了嚴(yán)重的交通擁堵現(xiàn)象。而地鐵作為新興交通工具的出現(xiàn)，不僅緩解了交通擁堵現(xiàn)象，充分利用了地下空間，其獨具的準(zhǔn)時、安全、大容量和運行速度也為城市居民的日常生活帶來了更多的便利。因此針對地鐵的各種優(yōu)勢，我國現(xiàn)階段進(jìn)入了大規(guī)模的城市地鐵規(guī)劃時代。在地鐵隧道建設(shè)的施工技術(shù)當(dāng)中，盾構(gòu)施工掘進(jìn)技術(shù)是地鐵隧道的主要施工技術(shù)之一，在地鐵隧道的建設(shè)中具有舉足輕重的位置。

1 地鐵隧道盾構(gòu)施工技術(shù)解析

盾構(gòu)法是暗挖法施工中的一種全機械化施工方法。它是將盾構(gòu)機械在地中推進(jìn)，通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌。同時在開挖面前方用切削裝置進(jìn)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(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機械化施工方法。地鐵隧道盾構(gòu)施工技術(shù)國內(nèi)最早應(yīng)用于1996年廣州地鐵建設(shè)，在此項目中運用盾構(gòu)施工技術(shù)不僅有效的提高了隧道施工的速度，節(jié)約了大量人工，更重要的是為地鐵隧道在復(fù)雜的城市地質(zhì)環(huán)境中提供了有力的安全保障。自此之后盾構(gòu)施工技術(shù)便廣泛應(yīng)用于各大城市地鐵隧道的建設(shè)之中。

2 盾構(gòu)技術(shù)施工前的工作要領(lǐng)

2.1 根據(jù)施工圖紙做好勘測工作

一個優(yōu)秀的高質(zhì)量的工程建設(shè)在開始施工前離不開施工圖紙的規(guī)劃。因此在地鐵隧道施工之前，相關(guān)部門應(yīng)安排專業(yè)人員，根據(jù)地鐵建設(shè)的路線規(guī)劃等做好全面的地形、地質(zhì)和環(huán)境勘察，并做出完善的施工設(shè)計圖。其次，應(yīng)采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的精密測量儀器，對地鐵隧道的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行精確測量。最后，為做好對鐵路纜線等監(jiān)測以及后期的埋設(shè)工作，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照施工圖紙，做好控制網(wǎng)測量，做好施工過程工序放樣工作以避免出現(xiàn)施工現(xiàn)場混亂的現(xiàn)象。

2.2 盾構(gòu)機等器械設(shè)備的檢查工作

在開始進(jìn)行盾構(gòu)施工之前，相關(guān)單位應(yīng)組織專業(yè)人員對施工所需的器械設(shè)備，如動力系統(tǒng)、刀盤、制漿設(shè)備等進(jìn)行調(diào)試和檢查，提高施工過程中的安全穩(wěn)定性能，以避免在盾構(gòu)施工掘進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)問題引起不必要的損失。此外由于城市地段建筑物較為密集，地下管線錯綜復(fù)雜等特點，在地鐵隧道盾構(gòu)施工之前，還應(yīng)對相關(guān)建筑物等做好檢查和保護(hù)，做好監(jiān)控量測，以確保地鐵隧道盾構(gòu)施工掘進(jìn)的過程可以進(jìn)行持續(xù)安全推進(jìn)。

3 地鐵隧道盾構(gòu)施工掘進(jìn)技術(shù)要點

3.1 初始階段對于盾構(gòu)施工掘進(jìn)的重要性

地鐵隧道盾構(gòu)施工掘進(jìn)技術(shù)在掘進(jìn)的初始階段對地鐵隧道的整體施工具有較為關(guān)鍵的作用。首先相關(guān)施工單位應(yīng)安排專業(yè)的施工人員進(jìn)行盾構(gòu)機的操作，其次為提高盾構(gòu)機開挖時路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，可對開挖地段的路面進(jìn)行加固如使用加壓法等。盾構(gòu)機根據(jù)掘進(jìn)方式的不同，有三種形式，分別為土壓平衡模式，半敞開模式，和敞開模式。施工中應(yīng)嚴(yán)格考察施工區(qū)段的水文地質(zhì)特點及經(jīng)濟比選，以選擇與之相適應(yīng)的盾構(gòu)機進(jìn)行施工。

3.2 選擇合適的試驗區(qū)域

為進(jìn)一步確保地鐵隧道盾構(gòu)施工掘進(jìn)技術(shù)的可行性和安全性，在對地鐵隧道進(jìn)行掘進(jìn)時，可選擇開始掘進(jìn)的第一段范圍作為實驗區(qū)域，待其掘進(jìn)工作施工完成后，相關(guān)人員對此段施工作業(yè)的成果做出檢查和評判，確保沒有問題后再繼續(xù)進(jìn)行施工掘進(jìn)工作。此外，在大范圍掘進(jìn)過程中，施工人員應(yīng)參照實驗階段的地質(zhì)條件和掘進(jìn)施工時的各項參數(shù)，以便在對隧道掘進(jìn)過程中出現(xiàn)的地質(zhì)條件變化及時做出參數(shù)的調(diào)整。

3.3 盾構(gòu)出發(fā)和接收區(qū)段的注意事項

盾構(gòu)進(jìn)洞前的首段，及盾構(gòu)施工掘進(jìn)工作接近尾聲，距離出洞口三十米左右的時候，應(yīng)提前對土體進(jìn)行預(yù)加固，并降低盾構(gòu)機的掘進(jìn)速度，調(diào)整掘進(jìn)的各項參數(shù)，做到謹(jǐn)慎、精確的施工。另外為避免造成地表坍塌，相關(guān)專業(yè)人員應(yīng)加強對隧洞的測量和監(jiān)控工作，另外在破洞前相關(guān)施工人員應(yīng)盡量避免擾動土體，以確保隧道盾構(gòu)掘進(jìn)過程的穩(wěn)定性。

4 地鐵隧道盾構(gòu)施工掘進(jìn)造成地表沉降問題分析和解決措施

4.1 盾構(gòu)施工過程中的土體位移引起的地表沉降

由于地鐵隧道盾構(gòu)施工掘進(jìn)的工作原理是將盾構(gòu)機前方的土體進(jìn)行掘進(jìn)并使之向前方或盾構(gòu)機兩旁移動，從而使盾構(gòu)機后方產(chǎn)生隧洞形式，因此這種掘進(jìn)方式也容易造成盾構(gòu)機前方土體堆積過多從而引起地表隆起，和盾構(gòu)機后方地表下沉的情況。簡而言之，土體位移是產(chǎn)生地表損失或塌陷的關(guān)鍵所在。因此在地鐵隧道的掘進(jìn)施工過程中，相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格控制盾構(gòu)施工掘進(jìn)時的開挖出土量以及開挖尺寸等，并做好提前預(yù)測工作，如采取合理的措施來支撐盾構(gòu)機后方的隧洞，以降低地表土體塌陷的可能性。

4.2 盾構(gòu)機作業(yè)時破壞地下水層平衡造成地表沉降

除了盾構(gòu)掘進(jìn)時引起的土體位移，地下水的侵入也是造成地表沉降的因素之一，即盾構(gòu)機在盾構(gòu)施工時會對土體進(jìn)行開挖，若將地下水層截斷，將會影響和破壞地下水層的平衡，從而引起地下水流向隧洞內(nèi)排泄，并最終引起地表沉降的現(xiàn)象。因此為了提高地鐵隧道盾構(gòu)施工掘進(jìn)工作開展的安全性，減少施工過程中出現(xiàn)的地表沉降現(xiàn)象，施工過程中必須加大對施工路段地表土體性質(zhì)和地下水層結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，以便在掘進(jìn)過程中可以及時做出調(diào)整。另外根據(jù)土體的性質(zhì)和承受壓力選擇適宜類型的盾構(gòu)機進(jìn)行掘進(jìn)施工，從而降低地鐵隧道施工時地表沉降的概率。

4.3 盾構(gòu)機偏移產(chǎn)生的地表沉降問題

在開展地鐵隧道盾構(gòu)施工掘進(jìn)過程中，會發(fā)現(xiàn)由于盾構(gòu)機在推進(jìn)掘進(jìn)工作時速度較快，使盾構(gòu)機的油缸沒有受到有效的控制，從而使盾構(gòu)機發(fā)生偏移。因此，相關(guān)的專業(yè)人員應(yīng)當(dāng)在盾構(gòu)機進(jìn)行掘進(jìn)施工時，及時有效的控制好盾構(gòu)機的推進(jìn)速度。另外，在整個地鐵隧道的施工過程中，相關(guān)專業(yè)人員應(yīng)定期對盾構(gòu)機進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容包含盾構(gòu)機的組件以及施工掘進(jìn)參數(shù)調(diào)整等，以確保盾構(gòu)機可以正常運行，并提高地鐵隧道建設(shè)的施工質(zhì)量和施工過程的穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

由于我國城市建設(shè)發(fā)展的需要，國家將大力推行城市地鐵建設(shè)。而盾構(gòu)施工掘進(jìn)技術(shù)作為城市地鐵隧道建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，不僅為地鐵隧道建設(shè)施工提供了更多的安全保障，還大大縮減了城市地鐵建設(shè)施工的時間，并降低了人工成本，為中國的城市鐵路建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。然而，然而由于地質(zhì)環(huán)境和水文環(huán)境的不同，導(dǎo)致地鐵隧道盾構(gòu)施工掘進(jìn)過程中容易出現(xiàn)意外事故，如造成地表沉降等現(xiàn)象，因此相關(guān)單位必須配備專業(yè)人員，在開始進(jìn)行盾構(gòu)施工之前，嚴(yán)格對所在地鐵線路進(jìn)行地質(zhì)勘測，并定期對所使用的盾構(gòu)機進(jìn)行檢查。而對于盾構(gòu)機的操作人員，必須具有高專業(yè)度，且在使用盾構(gòu)機時嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)程及技術(shù)要求，以降低地鐵隧道盾構(gòu)掘進(jìn)過程中的事故概率，并提升我國地鐵隧道建設(shè)施工的質(zhì)量。