復雜地質條件地鐵盾構施工技術要點及安全影響因素分析

席 巖

(合肥市軌道交通集團有限公司運營分公司 安徽 合肥 230000)

地下鐵路盾構施工技術是比較新的施工技術，在實際施工期間，并沒有成型的經驗跟啟示供大家借鑒。對于地質條件較為復雜的地下鐵路中如何運用盾構施工技術展開研究，就具有十分重要的意義。

一、工程實例的基本情況

(一)工程規模

本工程當中，上線737.389m長、下線727.646m長，左、右線并沒有采用平行設計。從高鐵站出來后，線路下穿市政通道當中的龍川路隧道，還有1號線當中的區間隧道，自南而北下穿規劃好的待建地塊，還有廬州大道，一直抵達祁門路站，區間最小的平曲線具有400m半徑。其間SK22+662.943處設聯絡通道一條、XK22+675.509處設泵房1座，聯絡通道的建設施工采用的是礦山法。

(二)結構形式

地下鐵路隧道的襯砌全部采用鋼筋混凝土管片，所用管片包括標準塊3塊、鄰接塊2塊還有封頂塊1塊，以錯縫拼裝形式組合而成，管片總計1.5m寬，300mm厚，誤差范圍為±2mm，襯砌的外徑6000mm、內徑5400mm，二者的誤差范圍均為±2mm。鋼混管片為C50的設計強度，P10以上的抗滲等級。

(三)平縱斷面

線路平面采用的是非平行設計，其平面線間距為9～15.4m；線路整體呈一個縱向的“V”型坡，從高鐵站出來后先以23.658‰～24.376‰下坡，再以29‰～28‰的上坡，最后以一段平曲線進入祁門路站；豎曲線半徑最小處R=3000m，隧道拱頂有10.9～33.6m厚度的覆土，區間盾構隧道需要穿越的地層屬于⑥2黏土層。

二、實際地質條件

(一)下穿已建1號線區間段

本地下鐵路區間下穿已建1號線本身的風險等級為Ⅰ級，SK22+593.332～SK22+641.431(XK22+560.767～SK22+611.493)范圍從1號線上的隧道斜穿而過，豎向高程差最小的地方僅2.645m，區間最小的外輪廓凈距在3.244m左右。按《合肥市1#線軌道望湖城～高鐵站XK14+571～XK14+665區間襯砌管片缺陷檢測報告》提交內容，在襯砌管片當中出現了裂縫、錯臺現象，而且環縫也有堵漏問題，表面混凝土也發生了剝落，這些情況使地鐵盾構施工變得更加復雜。

(二)附近環境

1.既有建筑物。地下鐵路盾構施工下穿市政通道的龍川路隧道，還有1號線上的區間隧道，自南而北下穿已規劃好的、堆有大范圍建筑土料的待建地塊，堆土高度局部達到12m。

2.區間管線分布情況。在SK22+440(XK22+440)附近下穿埋深5.2m，Φ1400的鑄鐵材質給水管，其最小凈距在13.97m左右；在SK22+484(XK22+485)附近下穿埋深6.4m，Φ1200的砼制雨水管，其最小凈距在15.92m左右；在SK22+489(XK22+490)附近下穿埋深6.7m，Φ800的砼污水管，凈距最小在15.62m左右；在SK23+142(XK23+142)附近下穿埋深在3.4m左右，Φ1000的砼雨水管，其凈距最小在7.57m左右。

3.水文地質。本區間有基巖裂隙水、基巖孔隙水，還有上層滯水。淺部賦存的地下水大多在人工填土里面，水量較少，多為層滯水；基巖孔隙水大多數在全風化巖層里面，當風化產物呈現出粗粒砂性土形態時，具有較好的富水性跟透水性，承壓性也不錯；基巖裂隙水大多數在強、中等風化的巖石帶里面。該區的基巖屬于泥質砂巖，基巖裂隙水不算多，沒有太強的透水性跟富水性，總體來說地下水其實并不發育，可能某些巖體強風化破碎區會存在水量相對富集狀態。

三、地質條件復雜時地鐵的盾構施工技術

(一)盾構機型號的確定

為提高地下鐵路工程的施工效率，同時還要達到復雜地質條件的各項處理需求，結合工程地質勘察報告內容，隧道需要穿越的地層基本是⑥2硬塑狀黏土，因此應該采用的盾構機為土壓平衡式。

(二)盾構施工工藝

在復雜地質區域建設的地下鐵路，其盾構施工的具體工藝也會相對復雜一些、需要更多程序、會涉及更廣的范圍，應該把每一個環節的工作全都做好，以便于從根本上為地鐵施工能夠順利展開提供必要保障。盾構施工的具體工藝十分復雜，而且對每一個環節的要求都很高。就地下鐵路來講，其管片300mm厚，1500mm寬，每個盾構環由6個管片組成。在施工北環穿越部分鐵路期間，對地面沉降狀況的控制，是盾構施工當中的一項關鍵內容，故而，一定要把地面沉降值控制在鐵路運行要求的安全范圍內，故而一定要對其施工工藝實施嚴格控制。在作業所需條件不具備的情況下，一定要采取洞內輔助措施配合盾構掘進，并通過相應的控制措施，為線路運營期間的安全性提供保障。

(三)施工技術跟施工組織的管理

1.預先把地質勘探工作做好

從其它地下鐵路線路施工經驗來講，多次事故的形成都跟勘探施工線路地質狀況時不仔細有關，故而做好盾構施工線路的實際地質狀況，對保證施工的進度跟質量而言，皆有特別意義。

2.保證技術方案和交底工作具有先行性

在實際施工期間與盾構施工相關的技術方案跟技術交底工作必須先行，而且為技術方案跟交底工作的完成留出富裕的時間。像制定加固方案、重難點區域的穿越，還有技術交底工作等等，特別是對突發事故進行處理的應急方案等等，全部都應該提前制定。

3.按技術文件要求展開施工

從地下鐵路盾構施工的具體工藝里面可以看出，每一個施工環節都是環環相扣的，不管哪一環節發生質量問題，都會嚴重影響到整體施工。故此在實際施工期間，一定要嚴格按照質量規范要求展開施工，若是不符合相關要求，難免會帶來安全事故，還可能會對地鐵后期的運行狀態帶來一定影響。

4.認識盾構機的性能并充分掌握

盾構機在實際應用中，其耗油量特別大，據不完全統計，在整個地下鐵路工程施工成本當中，僅盾構機的能耗就差不多有5%～8%，若是在盾構機性能不太好的情況下展開施工，其油耗比正常運行情況下高出2～4倍。故此在實際施工期間，盾構機操作人員，一定要要認識和熟知盾構機的各項性能，才能成功的降低能耗，而且也要制定使用油脂的相應規范，杜絕不必要的浪費。

5.施工方案跟工序的籌劃以及管理

地下鐵路盾構施工要求必須保持連續性，對機械化施工有很高的流水要求。而且其投資比較大、消耗也相對較高。盾構機運行起來后，消耗的電力、油脂都不在少數，而且材料跟管理費用也都比較高，為了在確保施工質量的前提下把施工所需成本降低，就一定要對施工方案進行細化、優化，譬如在盾構機運到施工現場后，就一定要立即把始發、換刀還有加固等方案制定出來，而且現場施工期間的人員配制情況、與之配套使用的所有設備設施、各種需要的工程材料等等都一定要準備妥當的情況下，再啟動盾構機。總體來講，地下鐵路在地質條件復雜時的施工不單單要把人員跟材料方面的準備工作做好，還要確保每一個施工環節跟工序之間能夠配合良好，為無縫隙施工的實現打下良好基礎。

6.制訂相關管理制度、確定崗位職責

管理制度科學合理、崗位職責明確，是保證度地下鐵路盾構施工質量目標能圓滿完成的關鍵之處。一定要讓現場施工人員明確知道什么是應該做的、什么是能做的、什么是不能做的，而且也要明確規定其應付的責任。在作業人員進入施工現場前要經過系統性的綜合培訓，將已經制訂的崗位責任、管理制度全部落實到具體員工身上，確保其具備施工自覺性。

四、結束語

在新環境下，傳統方式施工已經無法滿足地質條件較為復雜情況下的地下鐵路施工需求，而盾構施工技術本身是科學技術跟現代機械設備融合的新型技術，能真正的在或復雜、或多變的不同環境中使用。本文把工程實踐跟技術理論結合起來，從諸多不同方面對地下鐵路在地質條件比較復雜的情況下，如何運用盾構施工技術展開研究、分析、探討，希望為日后地鐵工提供借鑒。