地鐵盾構施工中存在的問題及對策

趙曉巖

（中鐵十四局集團大盾構工程有限公司，江蘇 南京 211899）

在城市交通運營中，由于人口的穩定增長，城市變得越來越擁擠，為了減少城市交通問題，許多城市開始建設地鐵項目。在地鐵的建造過程中，盾構施工方法是該過程中非常重要的部分，但是由于各種因素，地鐵的盾構的建造也存在許多風險。通過加強管理和控制與地鐵盾構施工方法有關的風險，可以讓地鐵盾構施工方法的安全水平得到提高，確保項目的順利進行[1]。

1 地鐵盾構施工技術的應用

1.1 準備階段

準備階段最重要的技術工作是盾構出洞。在此環節上需要完成的工作包括三個方面：首先，安排好盾構出洞的前后的設備和材料，并仔細檢查盾構出洞的條件是否符合工業和勞工標準，確保員工熟悉工藝流程和技術。為了避免建筑物和地下管道受到地鐵建設的影響，必須加強盾構出洞周圍的地面加固與防護工作，以便可以在安全可靠的環境中進行盾構出洞，并為將來的工作奠定堅實的基礎。其次，確定盾構出洞的基座?；木珳识ㄎ粵Q定了盾構出洞的初始位置，因此，在盾構出洞之前，必須將盾構準確放置在初始基座上，該初始基座對應于結構的軸線，位于底層的施工人員可以沿規劃軸工作。最后，設備的驗收，即驗證盾構出洞的兩個主要設備——盾構機和輔助設備[2]。

1.2 掘進階段

地下盾構的掘進階段分為兩個方面：測試挖掘和正式挖掘。測試挖掘旨在確定正式挖掘的最佳設計參數。首先，假設工作人員根據施工計劃和施工要點分析了1000 條隧道的參考數據，由此確定正式開挖過程中工程表層的最佳施工參數?；诖?，工作人員使用計算技術調整盾構機的參數，包括控制盾構機的速度、移動方向和刀頭的速度。此外，在正式開挖過程中進行監視非常重要，人員應仔細監視盾構機的運行情況以及周圍土壤層的環境狀況，并制定預定的解決方案，以便在出現故障時可以靈活地進行處理。

1.3 封閉洞口

必須關閉洞口，這對于防止背襯注漿泄漏是必要的。如果在隧道洞口周圍進行施工，則必須分為以下兩個階段：（1）預先填埋初始洞口。需要注意的是，所有預埋件必須根據地鐵站的結構鋼筋的連接狀態進行固定。（2）為了準備初始盾構工作，必須首先清潔保留在隧道入口處的渣土，并在此基礎上進行洞口封閉[3]。

1.4 安裝洞口初始軌道

破除施工完成后，應嚴格控制盾構初端與周圍巖洞之間的距離，并保持一定距離，以為割頭提供良好的工作環境，避免盾構“低頭”現象出現在盾構上。導軌必須安裝在初始洞中，這是確保初始盾構穩定性的必要基礎。在安裝初始軌道時，請確保導軌末端有可用空間，以使初始導軌不會干擾切割頭的正常運行[4]。

1.5 盾構機進出洞技術

地鐵盾構機掘進的基本原理是圓柱體的鋼構件沿著土方工程隧道的預制軸連續運動。圓柱形組件的外殼是一個防護罩，可承受周圍土壤層的壓力和低水壓，并在一定程度上阻擋外殼外部的地下水。同時，它在挖洞中扮演臨時角色，但在鋪砌的隧道中起支撐作用。由此可見，盾構機進出洞技術對于隧道挖掘非常重要。為確保軸誤差在指定范圍內，應按計劃進行施工并減少成本，施工團隊和技術檢查專家密切合作以完成適當的項目并徹底檢查盾構機的施工路線。在盾構機的施工過程中，沿著發射底軌的軌道向前移動，設備外殼完全切入隧道，以減少暴露于地面的時間。盾構機出洞必須事先檢查隧道條件，并根據周圍的土壤和環境特性預先設定最合適的出洞方法[5]。

2 地鐵盾構建設中存在的問題

2.1 土壤沉降

開挖過程中暴露的土壤可能導致沉降。通常，挖掘一環中的出土量是固定的并且不會改變，但是松動系數會根據層的不同而變化，如果在挖掘過程中發生過大的行程而出土量太大，則會導致在表面上形成不同厚度的沉積物。通常，在面對襯砌環壁后，應同步灌漿以控制表面沉降。然而，如果在開挖期間的出土量太大而灌漿太小，則不能及時有效地控制地面的沉陷。灌漿量太大也會導致地面凸起。

2.2 在盾構施工中的盾構尾部泄漏

盾構尾部泄漏的原因：（1）盾構尾部刷和盾構尾部油脂分開，導致盾構尾部刷失效，從而影響其性能。（2）盾構尾部油脂注射質量差。（3）管片組裝完成后，缺乏有效的潤滑可能會給盾構尾部帶來潛在危害。同時，施工時的注射壓力過高，盾構尾部刷的性能降低，這也造成了污泥泄漏的問題。

2.3 盾構施工中穿過河流的危險

在修建地鐵的過程中，地鐵有時會穿過河流所在的區域。如果在河邊進行盾構施工，河床的結構將不穩定。與其他土壤結構相比，河流結構距離盾構施工環境距離也將更短。由于向上壓縮力的影響，在盾構施工過程中，河床的基本結構和拱形地面結構的位置可能會出現問題。為了防止河流進入隧道，施工人員必須填充水泥結構，如果不使用該技術對結構下層進行預處理，河水很容易倒入隧道，從而造成嚴重破壞，造成安全事故[6]。

2.4 建筑物和地下管線的風險

在地鐵盾構施工期間，盾構機是最常用的建筑設備。在盾構機上連續進行挖掘作業時，由于刀頭的切割，下層結構的切割力發生變化，因此如果土層結構的內部張力不能很好地適應，那么一旦應力導致結構變化，就很容易破壞土層結構的穩定性，從而導致不均勻沉降。如果更嚴重的話，還很容易破壞土壤的結構帶。同時，建筑物和地下管線、周圍的土壤層會形成一個有機的整體，如果負載發生變化，兩個結構也會受到嚴重損壞。這時，如果無法正確控制它們，建筑物的管道和結構就可能直接破碎，出現受力不平衡的情況。

2.5 開挖面的失穩

開挖表面的不穩定性是由開挖前遇到的流沙或管涌，盾構機的跌落和突然下降以及表層出現空洞引起的，其容易導致盾構機偏移軸線和沉降，出現隧道的滑坡和冒頂問題。當盾構機向前移動時，會出現導致冒頂問題的原因是超淺的覆土的出現。另外，隨著盾構機的前進，如果突然遇到涌水，就有可能在盾構機前造成大規模破壞。

3 解決地鐵盾構施工的建設問題

3.1 地表沉降的解決方案

（1）根據特定地層檢查泥漿的壓力和質量，并增加泥漿的壓力，使其始終與施工坑道中的地下水壓力匹配，并檢查出土量。（2）根據層數的不同選擇混合比例，調整固化時間，并采用同步壓縮方式，使漿液及時填滿盾構尾部的縫隙，以彌補盾構施工造成的水土流失，確保充分的壓力并增加注射次數以控制沉降。（3）施工過程中，應根據實際地質情況和經驗對沉降進行監測和控制。將測量點放在隧道的中心線和兩側以測量水位，結果應盡快返饋回現場并進行管理[7]。

3.2 盾構施工中盾構尾部的泄漏解決措施

（1）使用可靠的油脂和油脂泵有效保護盾構尾部刷。（2）仔細監控盾構尾部油脂的注射過程，以確保注射的油量合適且有效。（3）結合現場操作條件，進行糾正工作以落實盾構尾部油脂注射。同時，需要對注入量、壓力和盾尾間的距離進行有效控制。

3.3 避免過河的風險的措施

首先，在盾構穿過河流之前，有必要仔細研究盾構通過的層中河流與地下水之間的關系，測量河流中的實際水深，并計算從河底到隧道頂部的掩埋深度數據。其次，為盾構越過河流開發特殊設計，以確保盾構越過河流安全可靠。由于盾構的底部在進入河段之前和之后突然發生覆土變化，因此應基于覆土深度、地質條件以及盾構開挖前的河道條件的變化平衡盾構切口處的壓力。

3.4 減少管片上浮的對策

選擇漿液時，必須確保漿液的填充性，并且將初始凝固時間以及早期強度有機地結合在一起，以使保護性隧道的各個部分和周圍的巖石共同作用，以形成穩定而一體的物體。隨著工程地質和水文學以及隧道中溝槽深度的變化，動態調整漿液比以確保管片穩定性[8]。

3.5 預防建筑物和地下管線的風險

首先，在施工開始之前，對建筑物的使用年限、地基的形狀以及盾構下穿建筑物的現狀進行詳細研究。其次，有必要加強觀測和測量，并為鄰近建筑物和地下管線建立控制點。再次，必須在建筑物和地下管線進入前對盾構機進行全面維修，以確保連續穿越和隧道掘進施工過程中設備無誤。最后，執行嚴格的管線控制和定向，姿態調整不應太大或太頻繁以減少偏差校正，位置控制在±4mm，以避免超挖和土壤擾動。

3.6 應對開挖面不穩的措施

檢查挖掘速度，以保持排土量和開挖量的平衡；仔細控制壓力室中的壓力，以防止開挖面不穩定；挖下的渣土必須是可塑性流體，確保渣土完全填充在壓力容器中，并且挖出的渣土必須是防水的；如果在近地表土壤保護區形成了冒頂和冒漿，應立即啟動氣壓平衡系統。

4 結束語

由于盾構施工方法廣泛用于鐵路、公路、水電等隧道工程項目的施工中，因此其應用范圍和數量增加了。這也暴露出了其在施工中存在的一些問題，需要引起重視，并采取適當的對策以防止發生事故，造成不必要的損失。