復雜地質條件下地鐵盾構施工關鍵技術

吳道沅

（中交（廣州）建設有限公司，廣東 廣州 511400）

盾構施工是地鐵建設領域的重點環節，且在復雜地質條件下其施工難度明顯加大。因此，全面的勘察、科學施工方案的編制、可行技術手段的采用都至關重要。在此背景下，工程人員需從復雜地質條件的基本特點出發，探討相適應的盾構施工技術。

1 工程概況

1.1 項目簡介

深圳軌道交通工程6號線工程項目中，支線地質條件復雜，勘察結果表明現場含多類巖土層，填土、軟土、風化巖廣泛分布于沿線各段，且存在腐蝕性地下水。盾構施工為重點環節，盾構施工區間包含左線2090m、右線2504m，采用盾構法展開施工作業，所用設備為復合式土壓平衡盾構機。

1.2 地質水文條件

該工程沿線地勢起伏大，施工穿越地段為丘陵、高臺地以及河谷沖洪積平原地貌，屬復雜地質特征。主要不良地質為砂土液化，場區特殊巖土主要為人工填土、軟土、膨脹土、風化巖及殘積土、沖洪積粉質黏土和殘積黏性土，局部具有弱膨脹性。此外，伴有的花崗巖殘積土、全風化及土狀強風化花崗巖具有遇水軟化、崩解、強度急劇降低的特點，不利于項目的施工。沿線地下水分松散土層孔隙水和基巖裂隙水兩種類型，水量雖豐富，卻對鋼筋混凝土中的鋼筋具有微腐蝕性。

2 復雜地質條件下地鐵盾構施工難點分析及應對

由于該項目施工穿越主城區，涉及和影響的因素較多，下面就施工中遇到的重點和難點進行分析。

2.1 工期方面

該項目征拆具有范圍廣、體量大、費用高、用地類型多樣、手續復雜、外部環境復雜等不確定性因素的特點，所以征拆管理是該工程的重點之一。如何與產權單位溝通完成拆遷，保證施工工期是該工程的難點之一。

應對措施：組建前期工程領導小組，統籌協調推進各項工作，周密安排部署，確保管轄范圍的和諧穩定，并積極主動聯系，降低交叉影響。此外，參與征地方案的討論，提出合理化建議，竭盡所能在風、水、電力設施、機械設備及臨時房屋等方面給予拆改單位必要支持，加快施工進度。

2.2 環境方面

該工程施工穿越市區，周圍建筑密集。沿線地質條件復雜，存在多類別巖土層。不良地層眾多，全線車站不良地質主要有填土、軟土、風化巖、腐蝕性地下水，地連墻易出現塌孔，產生不均勻沉降，基坑開挖存在涌水涌砂等安全風險。因此，在填土、軟土、風化巖、腐蝕性地下水等不良地質條件下車站施工是該項目的難點之一。

應對措施：施工前對車站地層采用地面探孔、地質雷達等手段補勘，詳細了解車站地層地質情況，做好車站后期不均勻沉降監測；并根據設計要求進行設置降水井，做好基坑監測和水位觀測及處理。開挖前采用袖閥管注漿對坑底5m范圍內破碎帶進行注漿止水加固，并結合不同條件的具體情況合理選擇水泥，以減少地下水腐蝕現象的發生[1]。

2.3 經濟方面

該項目的建設是一項復雜的系統工程，且投資金額巨大；數十個系統之間相互關聯、相互制約，同時包含設備安裝、裝飾裝修工程以及主變電工程。因此，如何做到在保證工程質量的前提下，將經濟效益最大化，也是該項目的重點和難點之一。

應對措施：編制相應的施工組織設計，細化每一項工程的數量和所投入的費用，并做好詳細記錄；在設備方面，按工程技術部編制的材料和設備供應計劃，尋找合格實惠的材料和設備，并及時采購到位，做到效益最大化[2]。

3 地鐵盾構施工的主要優勢

根據該工程復雜地質條件的特殊性，盾構法具有適用性，其優勢包括如下方面。

（1）安全可靠。營造了安全的施工環境，有助于提高安全系數。盾構施工應用于地下空間內，因此地質條件、水文對施工作業的影響較為顯著，而盾構法的應用具有靈活性，可有效排除外界因素的干擾，施工安全狀況良好。

（2）效率高。行業持續發展之下，盾構技術水平得以提高，隧道的開挖、支護、襯砌等各環節工作可以有條不紊地推進；而且盾構施工還能夠有效減少道路開挖現象，相較于傳統方法，其施工效率更高。

（3）經濟效益顯著。城市建設規模逐步擴大，各區域的地質條件存在特殊之處，要按照因地制宜的原則選擇合適的施工方法。基于盾構法的應用，可為多種地質條件的施工作業提供技術支持，加之技術的不斷成熟，在保證施工質量的同時還可有效減少成本投入[3]。

4 盾構施工關鍵

該標段施工內容包含2站2區間，涉及2個盾構段，長度分別為1166m和905.7m。翠湖站和新明醫院站同期進場，應協調好生產要素以便平行施工。考慮到地質條件的特殊性，共配置2臺復合式土壓平衡盾構機。該標段的施工流程示意圖如圖1所示。

圖1 施工總流程示意圖

4.1 盾構機的始發與試掘進

（1）端頭地層加固。盾構施工全流程中，盾構的始發與到達為關鍵環節，需要根據具體施工段的實際情況選擇合適的加固方式，保證端頭地層的穩定性。各區間的加固方式具體如表1所示。

表1 端頭加固形式表

（2）始發。盾構始發的內容主要有托架和反力架兩部分的安裝作業以及洞口處的密封處理。根據該工程施工條件，配備噸位為350t、100t的履帶吊各1臺，并配套施工所需的吊具等附屬裝置。通過拖車與盾構機相配合的方式共同完成始發作業。考慮到出碴和管片吊裝的便捷性要求，合理選擇負環管片的拼裝方式，即后5環只拼裝底部。現場配備牽引車、管片車和渣土車各1臺，按照此編組方式始發作業，以拖車的行進狀態為判斷依據，當其進入隧道后則正常編組。

（3）掘進。此階段選用土壓平衡式盾構機，嚴格控制倉內土壓力，在其作用下以達到平衡開挖面土體的效果，實現對盾構前方開挖面的強有力支護。掘進過程中要保證平衡壓力的合理性，具體應兼顧推力、推進速度和出土量三項指標，其均會對盾構施工軸線造成明顯的影響，因此要緊密結合土質特性和覆土厚度的實際情況，在施工期間加強監測，綜合多方面因素調整平衡壓力值，嚴格控制好各次糾偏量，避免大幅度糾偏現象，盡可能減少對土體的擾動性影響[4]。

4.2 防水施工

隧道采取二級防水標準，各部分均不可出現漏水現象，允許局部表面存在微量的濕漬，但要注重對該部分面積的控制，每100m2內的濕漬數量最多僅為3處，且各處的面積不超過0.2m2。區間隧道結構施工作業均選擇防水混凝土材料，必須滿足抗滲等級≥P12的要求。

4.3 洞門施工

利用盾構機掘進時必然經過進出洞環節，此階段的質量控制具有必要意義，直接影響盾構法的施工質量。對此，盾構機進出洞前必須做足準備工作，掌握地鐵隧道作業的路線情況，嚴格控制好軸線誤差。同時，全面勘察現場環境，以實際情況為準采取相適應的處理措施。

根據該工程的施工特點，隧道洞門施工按照如下流程有序推進：管片外預注漿→拆除臨時密封及管片→現場清理→防水作業→安裝鋼筋、模板及支架→澆筑施工→養護[5]。

4.4 穿越建構筑物及復雜地段施工

文章探討的標段設置有2個盾構區間，沿線分布大量建（構）筑物，若盲目展開盾構掘進施工作業極容易導致既有建筑物失穩，造成嚴重的工程事故。對此，需在前期做好勘察工作，明確可能受到影響的建（構）筑物，對其采取注漿加固措施，并視實際情況控制好掘進參數，安排專員在地面監控，保證施工作業處于可控狀態。

穿越淺覆土層時需要注重對盾構姿態的調整，合理修正掘進參數，勻速向前掘進，使管片間形成穩定連接的關系。沿線還存在部分上軟下硬地層，在該處盾構掘進施工時需要選擇合適的掘進模式，保證刀盤轉速和貫入度的合理性，選擇先進的工藝以便改良渣土，注漿量不可超出合理范圍，需避免“噴涌”現象。

5 結語

盾構法是地鐵建設事業中較為主流的方法，在保證工程質量、創造安全施工環境、提高經濟效益等方面都具有顯著作用，圍繞盾構法施工技術展開探討極具必要性。盾構機為主要施工設備，盾構進出洞、掘進等環節都要依據規范而完成，并在施工過程中加強監測，掌握實際情況，靈活優化工藝參數，提高盾構法在地鐵施工中的適應性，從而創造高品質的地鐵工程項目。