關于隧道盾構施工技術發展趨勢和應用

蘇巨峰

山西路橋建設集團有限公司公路工程總承包分公司 山西太原 030006

隧道工程隨著對地下空間的大力開發而不斷涌現，隧道是一個復雜而又系統的工程，為保證隧道工程質量和施工安全、效率，建議采用盾構技術進行施工。而想要達到理想的盾構技術應用效果，有必要對其應用要點加以分析和明確，這樣還能起到促進技術進一步發展的重要作用。

1 盾構技術未來發展趨勢

目前，城市化進程日益加快，隨著地上空間逐漸開發殆盡，人們開始重視對地下空間的開發與使用，隧道工程因此不斷增多，對工程施工質量提出了很高的要求。盾構技術是隧道工程建設中最常用的一種施工技術，通過對這項技術的合理應用，能在保證工程質量的基礎上，加快施工效率，縮短工期。然而，這項技術也存在一些不足之處，其中最主要的就是會受到機械設備生產制造方面因素的影響與制約。在這種情況下，將來的盾構技術首先將實現機械設備生產制造方面的與改進與突破，引入不同的新技術，提高襯砌等相關技術的自動化程度，使盾構技術更好的適用于當前實際情況。

2 盾構技術實際應用

2.1 工程概況

某隧道工程線路總長約1265m，采用盾構技術進行施工，隧道埋深為6-8m。工程地質條件相對復雜，存在軟弱地層，而且工程還處在市區當中，周圍存在很多既有管線，對盾構施工容易造成影響與干擾?，F圍繞該隧道工程實際情況，對其盾構技術具體應用做如下深入分析。

2.2 施工準備階段

在盾構施工正式開始前，應先認真做好以下各項準備工作：

盾構入井前，根據洞門中心線，確定盾構始發位置，然后反推托架具體位置，根據隧道的坡度大小，結合機身弧度，將托架設置在5cm厚砂層間隔，同時在始發段的底板設置鋼板，和隧道的中軸線完全對準[1]。

盾構施工可使用反力墻徹底取代反力架。對反力墻進行設計的過程中，應充分考慮盾構始發推力，使安全裕度達到標準要求，反力墻軸線應與盾構始發軸線完全相同，反力墻斷面則要與發生臺水平軸線保持垂直，以此確保盾構軸線與隧道軸線保持平行。施工中通過對鋼板的安裝設置能防止漏水涌砂等現象的發生。

2.3 盾構初期掘進

在盾構初期掘進過程中，需在隧道的軸線進行觀測點布置，尤其是在出洞的30m之內需要對沉降觀測點予以加密，按照1m的間隔距離布置觀測點，同時按照10m的間隔距離布置觀測斷面。確定地面沉降具有的規律，在推進過程中增大測量工作的頻率，每天進行兩次，根據測量結果指導實際的盾構掘進。在掘進開始前，還應確定壓漿配比，同時對各類機械設備實施反復調試，保證初推進能夠取得成功[2]。

掘進時，應對包含進土數量、前方土實際壓力與推進速度等在內的各項數據進行準確觀察和收集，同時對各個觀測點予以同步觀測，為實際的掘進施工和數據調整提供參考指導，確保地面沉降不超過允許范圍，在掘進時還應做好同步注漿和沉降量控制。另外，還需配置足夠的雙液漿用于緊急堵漏。

掘進后，以實際沉降量為依據對管片實施二次補漿。試掘進時，確定掘進速度和土壓力等數據，確保吸收艙實際水壓保持平衡，同時對試驗段實際沉降情況與襯砌變形等進行重新觀測，以此為下一步施工提供定性和定量指導[3]。

待盾構掘進到60m長后，暫時停止掘進，對臺車軌道進行安裝，并對工作井中部分臨時管片的鋼支撐與上半部分進行拆除，然后逐個節段將臺車吊入到工作井，并將其安裝到軌道上，在軌道上牽引至隧道的前端，和盾構進行連接，使兩者形成一個聯動裝置。臺車轉換時，還應做好其它設備的轉換。將臺車轉換好以后，對之前拆除的鋼支撐進行安裝和焊接，使其達到牢固[4]。

在盾構掘進的初期，因臺車尺寸相對較大不能進行下井，所以盾構機身上的進水和進泥管路均不能安裝，對此要在井中安裝臨時管路，用于進水和出泥。完成臺車轉換以后，對臨時管路進行拆除，此時利用盾構自身的排泥系統進行出泥。

待盾構掘進長度達到100m后，隧道的外摩阻力基本可以達到正常掘進要求，確認后，暫時停止掘進，拆除并吊出臨時管片，然后在工作井當中對電瓶車的軌道進行重新鋪設，將其與原有管道相連后即可繼續進行掘進[5]。

2.4 盾構正常掘進

盾構啟動過程中，操作人員應對千斤頂進行檢查，確認是否靠足，在剛開始推進時與推進完成之前，速度都不能太快。在每環掘進開始時，需逐步增加掘進的速度，避免啟動速度太大。在一環掘進時，實際掘進速度需保持相對恒定，避免產生波動，使切口的水壓保持穩定，且送泥與排泥的管路均保持暢通。推進速度應能保證實際進漿量達到要求，確保同步注漿系統一直處在最佳的工作狀態當中。在對掘進速度進行調整時，應始終確保開挖面保持穩定[6]。

在盾構掘進過程中，需要以土質情況與覆土厚度為依據，結合地面監測信息確定推力、速度與出土量之間的關系，確保推進坡度能夠保持平穩，對一次糾偏量進行嚴格控制，避免對土體造成太大的擾動。另外，還應以實際監測數據為依據，對注漿量進行適當調整，以此使軸線與地層發生的變形都處在允許范圍之內。

盾構掘進時，要對盾構軸線及姿態予以嚴格的控制，并做到勤測勤糾，對軸線進行糾偏時，每次的糾偏量都不能超過4mm。掘進時，隧道的實際軸線和設計要求之間的偏差不能超過50mm，包含上下左右四個方向。

盾構正式掘進的過程中，應做好施工監測，隨時對掘進參數進行調整，并持續完善相關施工工藝，對施工完成后地表產生的最大變形進行控制，一般情況下，地表隆起不能超過10mm，地表沉陷不能超過30mm。當有特殊要求時，應嚴格按照要求執行。另外，在推進時，坡度不能產生突然變化，軸線與折角產生的變化都不能超過0.4%。待初期掘進長度達到100m之后，對臨時管片與后座系統進行拆除，然后進入到正常掘進狀態。對于隧道中的水平運輸，主要使用送漿車及管片車進行。

2.5 襯砌拼裝

在拼裝管片之前，應對盾尾處存在的垃圾和雜物進行清理，同時對管片的實際密封情況、型號及整體外觀進行檢查，當發現損壞時，應立即修復，修復好后才能進行拼裝。

在搬運、拼裝和推進時，應采取有效措施避免頂裂、缺角與缺邊，在實際拼裝的過程中應隨時注意對平整度的檢查和分析，對于管片環之間和塊之間存在的踏步，不能超過4mm[7]。

待管片成環以后，隧道直徑產生的變形不能超過隧道外徑的0.2%。

盾構推進完成一環后，應立即將螺栓擰緊，在隧道達到貫通以后，還應將各環管片上的螺栓擰緊。

當隧道轉彎或對隧道軸線進行糾正的過程中，可通過對楔形管片的安裝實現糾偏；當然也可通過對石棉橡膠板的設置糾偏，完成對管片的安裝后，采用千斤頂進行壓縮，以此形成一個楔形環面，實現轉彎與糾偏。將粘貼面上的雜物清理干凈后，利用專業膠水將板貼在管片環面。如果板厚超過3mm，需在相同部位的背后加貼一道薄板，以此達到良好的止水效果。

2.6 同步注漿

伴隨盾構不斷推進，從盾尾處脫出的管片和土體之間將產生空隙，對于這個空隙，采用注漿的方法進行充填。注入到襯砌背部的漿液會產生一定程度的收縮，基于此，實際注漿量不小于空隙的理論體積。在松散地層中，注漿壓力相對較小，但注漿流量較大，此時應增加一定注漿量，使注漿壓力不小于控制壓力的下限。在實際注漿作業中，除了要對壓漿數量進行嚴格控制，還要加強對注漿壓力的控制。在注漿時，要以施工情況與地質條件為依據，對注漿的數量與壓力做到二者兼顧。通常情況，注漿壓力都按照0.5MPa控制。注漿的速度應與掘進速度保持同步，也就是在掘進的同時做好注漿，在掘進完成后，注漿也隨之停止。

3 結語

綜上所述，盾構技術是現階段隧道工程建設最常用的一種施工技術，采用盾構技術進行隧道施工時，除了要嚴格執行各項要求及標準，保證施工質量，還要加強施工技術總結，積累相應的施工經驗，以此為盾構技術未來發展奠定良好基礎。