地鐵隧道盾構法施工質量控制措施

徐國棟

（中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司，北京 101300）

0 引言

地鐵隧道是貫穿于地鐵工程的重要建設形式，因其施工環境復雜，對施工技術提出較高的要求，通常基于盾構法展開施工作業。

盾構法在應用中存在諸多技術要點，加強質量控制十分必要。

1 盾構施工法

1.1 基本原理

盾構機是主要施工設備，開挖過程中可維持周邊土體的穩定性，以免出現坍塌現象，同時提供隧道掘進、出渣功能。施工過程中可在機內拼裝管片，構成完整的襯砌結構，期間周邊土體處于穩定狀態，在安全的環境下順利完成隧道的修筑作業。盾構法的工程理念中，以盡可能減少圍巖擾動量為基本目標，以最快的速度完成地鐵隧道施工作業，在形成地鐵隧道主體結構的同時維持周邊既有建（構）筑物的穩定性。圖1 為盾構施工示意。

圖1 盾構機井下施工示意

1.2 階段劃分

盾構施工包含3 個階段：①始發作業階段，例如設置盾構工作井，根據施工需求選擇合適型號的盾構機并安裝等；②掘進階段，此時的工作量較大，如盾構連續掘進、設備轉換等；③盾構到達階段，主要指的是各項收尾工作，如針對接收井洞口土體的加固處理，有序組織盾構機的拆卸作業等。

2 地鐵隧道盾構法施工技術

2.1 盾構始發、接收

盾構施工涉及到的各階段中，盾構始發、接收是重要工作。破除洞門圍護結構后，全方位檢查掌子面的土體情況，以便給盾構機的運行提供便捷的條件，使其能夠有效頂到掌子面[1]。若洞口出現滲漏現象，則要視實際情況采取合適的補救措施。此外，檢查倉內壓力，并做好混凝土塊等雜物的清理工作。

2.2 正式開始掘進

結束盾構始發后，即可進入到掘進環節，期間要注重對管片拼裝的檢查以及盾構姿態的調整。加強監測，例如掘進時的推力、扭矩等，各項指標都要穩定在合理范圍內。為給掘進施工提供正確的引導，需選擇具有代表性的試驗段（長度以100 m 為宜），根據此段的盾構掘進施工效果修正設計參數，以便盾構施工作業可順利推進[2-3]。此外，盾構姿態對施工效果的影響較為顯著，因此要加強監測，嚴格控制盾構軸線偏差，不可超出許可范圍。

2.3 盾構接收

盾構接收為收尾環節，但依然會對盾構效果帶來明顯影響，因此要得到施工人員的高度重視。實際工作中，需兼顧隧道軸線的復測、洞門止水帷幕的施工、盾構機導軌的安裝等多個環節，在各項準備工作無誤后才滿足盾構接收的條件。此外，要在現場布設合適的控制點導線，使盾構機按照設計的姿態要求順利進洞。

3 地鐵隧道盾構法施工質量控制措施

3.1 開挖土體和開挖面支護

伴隨盾構施工作業的持續推進，鏟除后的土層需要統一轉移到土體存儲倉內。開挖作業的難度較大，易出現土層的水土壓力失衡現象，因此要加強對土倉內部壓力的控制，通過此途徑調整水土壓力，使其處于均衡狀態。而達到此效果的關鍵是控制螺旋輸送機的工作狀態，如轉動速度，并視實際情況調整千斤頂的推進速度，使各項參數相協調，各套設備協同運行。通過對螺栓輸送機運行速度的控制，可靈活調整輸送機的工作狀態，如輸送土量、切削扭矩等，使開挖的土量控制在合理范圍內。

3.2 加強管片質量控制

管片制作是重要環節，同時難度也相對較大，包含鋼筋籠焊接、模具組裝、澆筑、振搗以及養護等關鍵工序。管片的鋼筋骨架應滿足穩定、高精度的要求，可通過鋼筋焊接靠模的方式實現；配備專業的吊裝工具，避免吊裝過程中出現扭曲變形等問題；清理鋼模中的雜物，無誤后方可澆筑作業，合攏前要做好模板的清理工作；挑選滿足要求的原材料，按照特定的配比生產高性能混凝土，澆筑期間加強振搗；在滿足強度要求后即可出模，隨后通過遮覆養護的方式保證管片質量，以免因失水等情況導致管片出現裂紋。

3.3 機器設備

盾構機運行中易發生姿態偏差，例如設備中心與管片中心不能完全達到同心。對此，需靈活調整盾構機設備，可通過調整鉸鏈千斤頂行程的方式，使其維持同心關系。

3.4 施工管理

制作好的管片存放時應放置墊木，起到緩沖作用。按照操作方式的不同，吊裝包含立吊和平吊兩類，因此要選擇合適的吊具，全程遵循輕吊慢放的原則，嚴格控制堆放量，最多為3 層；在車輛運輸過程中，要加強對行車速度的控制，做到慢速且勻速。可以用橡膠板粘貼在車廂上，避免管片與車廂直接碰撞，通過橡膠板的緩沖作用有效保護管片。對于管片的拼裝作業，應逐塊拼裝到位，檢查各個接縫處的防水條，不可出現破損現象；曲線段的施工難度更大，其對于管片的環向定位精確度提出了更高的要求，因此要嚴格按照規范施工作業，加強質量控制。

3.5 盾構設備始發、接收施工要點

首要工作是確定盾構施工線路，嚴格控制軸線位置，使其偏差在許可范圍內，避免對施工質量造成影響，或是出現資金浪費等現象。盾構的始發和接收施工難度較大，對設計方案提出更高的要求，必須在前期準備充分，并采取動態化控制措施，以地質條件為依據，準確判斷盾構施工條件，靈活調整工藝方法，使盾構始發和接收順利完成。

3.6 盾構推進和襯徹管片拼接

千斤頂在盾構施工中的作用是提供足夠的推力，以便盾構可持續向前推進，期間將受到地層的阻礙，例如土體的壓力以及盾體自身在運行中所形成的摩擦阻力。要考慮總阻力情況，經過科學的計算后確定盾構推力，要給予機械設備推力適當的富余量，以便增強在施工中的適應性。

3.7 盾尾脫空和襯砌壁后注漿

通過千斤頂的推動作用，盾構機能夠持續向前運行，安裝在盾殼內部的管片易出現脫離盾殼的現象，導致襯砌外圍形成不同程度的建筑空隙，并伴有明顯的地層損失，若缺乏合理的處理措施，將導致地面發生大范圍沉降。對此，在盾構推進時必須持續向盾尾空隙內注漿，此舉具有多重作用：①緩解地表沉降甚至完全消除，避免出現土層損失；②確保結構穩定性，避免發生襯砌管片位移現象；③強化隧道整體功能，使其具有更強的防水能力。為滿足注漿需求，準備4 根注漿管并將其置于盾尾內側，分別向各注漿孔同步注漿。施工中及時檢查孔內的靜水壓力，確定各孔的實際值后計算并得到總和，要求所得結果需略小于注漿壓力，期間漿液要沿著特定的軌跡流動，不可出現土艙內滲入漿液的現象。

3.8 預防隧道軸線偏差的措施

（1）加強對平衡壓力的控制，根據實際情況靈活調整出土量，縮小與理論值的差距，控制好開挖進尺，不可出現超挖或欠挖現象，施工中盾構機的姿態要維持合理的狀態。

（2）盾構施工中要做好關鍵控制指標的監測工作，同時要復核測量基站。

（3）若存在盾構姿態偏差，則要及時調整，保證盾構過程中設備均按照既定的隧道軸線安全推進，糾偏作業不可盲目，要做到“少量多次”，糾偏過急將直接影響管片的施工效果，出現管片錯臺等問題。

4 施工監測方法

（1）地表沉降監測。地表沉降可以反映盾構掘進過程中圍巖變形的全過程，特別是在下穿既有建筑物或在其附近有建筑物時，必須對地表沉降情況進行嚴格監控：建立地面沉降監測網，按二等水準測量的要求進行精確測量，監測基點埋設在沉降影響范圍以外的穩定區域內，以基點為標準水準點進行沉降監測，并繪制沉降隨時間變化曲線、沉降隨距掌子面距離的變化曲線，據此可以判斷圍巖的穩定狀態，注意在施工過程中要定期對監測基點進行聯測、復核，確保起算點的準確。

（2）地下管線變形監測。地鐵施工所經處管線一般較多，荷載的改變會引起土層的位移，不均勻位移可造成地下管線的變形，管線變形過大會導致管線的破壞，要嚴格控制，按照地下管線位置圖，探明地下管線的具體位置，每隔一定距離或在管線重點接頭處埋設抱箍式標志。施工過程中保護好測點，在不宜開挖的地方，用鋼筋直接打入地下，其深度與管底平齊，用水準儀直接量測測點標高，計算管線沉降量和差異沉降量。

（3）收斂變形。隧道開挖后，周邊點的收斂是圍巖和支護力學形態變化的最直接反映，根據設計圖紙要求，管片拼裝完成后，將收斂預埋件埋設于拱腰位置，應使預埋件位于同一軸線上，測線同管片拱頂沉降布設在同一斷面，根據量測數據作出時間-沉降及距離-沉降曲線，以此判斷隧道的穩定性。如果數值變化過大，應采取措施改善周圍巖體或土體的穩定性；改變開挖方法，以減小開挖對周圍土體的擾動；調整施工參數，加強支護等措施，以確保收斂值在允許范圍內。

5 結束語

綜上所述，盾構施工是地鐵隧道工程的重要環節，盾構機作為施工關鍵設備，盾構機鋼殼具有較強的支護能力，通過千斤頂提供推力，使盾構機向前移動，有序完成切削土體、輸送土渣、設置襯砌等環節的相關工作。目前，盾構法已經成為地鐵隧道工程的主要施工方法，作為施工單位，在積極引入該方法的同時，還要實現創新與發展，保證盾構施工質量。