地鐵隧道盾構施工掘進技術要點

曾雪松

（廣州海瑞克隧道機械有限公司，廣東廣州 511458）

0 引言

盾構法憑借其安全可靠、機械化程度高、施工成本低、施工進度快等優點在地鐵隧道施工中有廣泛的應用。地鐵隧道施工環境地質條件較為復雜、地下水位較高，并且隧道埋深較大，這就導致隧道施工中只能使用盾構進行施工。隧道盾構法施工不會影響到城市的正常秩序，因此被廣泛應用于地鐵隧道施工中。但由于地鐵隧道的地質和水文有較大的差異，因此需要以實際施工環境為基礎，對施工掘進技術進行嚴格的控制，進而為地鐵隧道的質量提供保障。

1 地鐵隧道盾構法施工的基本原理以及特點

隧道盾構法指的是盾構機借助護盾的幫助在地下開展掘進工作，在掘進的同時，進行管片襯砌作業，以此來構建隧道。在使用隧道盾構法之前，需要設置用于安裝盾構機的基坑或者豎井。盾構機的工作路線是工作人員在隧道內提前設計好的，只需沿軸線前進即可。盾構機在前進過程中會將土體從盾尾輸出，但是盾構機輸出土體的過程中會對盾尾產生較大的壓力，且隨著前進距離的增大，盾尾土體受到的壓力也會越來越大。為了封閉水源、防止隧道地面下沉，工作人員需要在盾構機的盾尾進行襯砌工作?，F階段，城市地鐵建設為了減少對城市和環境的影響，已經放棄了傳統的明挖施工，并且逐漸擴大盾構法施工在隧道建設中的應用。盾構機的種類較多，主要有泥漿式、壓縮空氣式、土式平衡式以及敞開式。對于不同的土質要選取不同類型的盾構機。例如在松軟土質和砂礫層進行施工時，就可以選用土式平衡時盾構機。

城市地下施工常用的施工手段就是地鐵隧道盾構施工。我國1996年第一次使用隧道盾構法修建地鐵，后來在全國范圍內推廣，并取得較好的成果。在進行掘進施工時采用盾構機，提高了工作效率，減輕了工人的負擔，加快了工程進度的同時也保障了施工的質量，有效保障了地鐵施工的安全，但盾構法存在投資費用較高、裝運煩瑣等缺點[1]。

2 地鐵隧道盾構掘進施工準備

工程的施工質量和施工效率與盾構機的類型有著緊密的聯系。因此為了保障施工質量、提高施工效率，施工單位要科學合理地選擇盾構機的類型。施工人員需要在選擇盾構機之前，對工程的地質、水文地質條件、工期、施工環境、機器壽命等因素進行綜合考察，選擇最符合施工條件的盾構機。盾構機的開挖尺寸要嚴格符合地鐵隧道設計斷面的尺寸，其功能也要滿足整條地鐵路線的地質條件的要求。合適的盾構機可以將工程施工的安全性和可靠性盡可能地提升到最大，并且保障工程施工的經濟效益。首先要對始發以及到達端頭進行加固，并且對盾構機進行相應的調試?，F階段，我國的地鐵工程雖然有了較好的發展，但許多城市的地鐵工程建設地段的土體的自穩能力不強，這給盾構掘進施工帶來了許多困難。如果遇到了透水性較強的松散沙土土質，就必須檢查土體的范圍和透水性等性能，加固土體，并增強土體的防水性，使土體的一系列性能滿足施工要求。施工人員需要在加固主頻莊區場地面的基礎后再將盾構機下井，并進行一系列硬化加固處理，保障主頻莊區場地有足夠的承重能力。與此同時，還需要確保盾構托架的強度和剛度，為盾構的安全移動提供保障。

3 地鐵隧道盾構施工掘進技術施工要點

3.1 盾構始發及初始掘進階段

在地鐵隧道實際施工過程中，盾構始發及初始掘進對整體施工有著重要的影響?，F階段的隧道埋深和尺寸以及嚴峻的施工環境給盾構工程始發和初始掘進帶來了較大的挑戰，施工單位在施工過程中需要以實際情況為依據，同時使用多種施工技術，為開挖面地層的穩定性提供保障。為了避免出現開挖面崩塌的情況，往往會對土墻進行水泥加固。為了提高施工的可靠性和安全性，在初始掘進進行到洞口后，需要對初始開挖面施加壓力，加強洞口的穩定性。在使用盾構機進行實際施工的過程中，需要將潤滑油膏涂抹在基座軌道上，盡可能地減少推進盾構機產生的阻力。為了將刀盤上的刀頭對洞門的破壞降到最低，可以將潤滑油膏涂抹在刀頭和密封裝置。除此之外，在施工過程中需要嚴格控制始發基座導軌的標高、中心軸線以及間距，避免出現盾構旋轉和上飄的情況。盾構掘進的參數對于掘進施工有著重要的作用。因此需要加強對參數的監控，保障盾構掘進始終處于一個平穩的姿態。為了提高盾構掘進參數的精準度，在掘進之前，需要在試驗段進行掘進實驗。地標隆陷以及地層位移規律都可以作為調整掘進參數的依據[2]。

3.2 盾構正常掘進階段

盾構始發以及初始掘進階段獲得的準確的盾構掘進各項參數是盾構機進入正常盾構掘進階段的重要依據。要想獲得理想的掘進效果，施工人員不僅要維持刀盤與道具的適應性，碴土的流動性以及止水性，還需要選擇合適的掘進模式。地質與掘進模式的選擇有著密不可分的聯系，通常在進行掘進施工時，主要有三種模式，分別是土式平衡模式、半敞開式和敞開式。在盾構掘進過程中，隨著掘進深度不斷加深，地層也會出現變化，通過不同的地層時，需要根據地層的特征改變盾構的掘進工況，并調整盾構機的各項參數，保證盾構機在不同的地層也能正常工作。在保障不破壞土體結構的基礎上，盡可能地提高施工效率。在正式施工之前，施工人員必須要對沿線地質情況和土層變化有一個清楚的了解。一般情況下，施工人員會在施工前采用鉆探設備進行數據勘測，在得到準確的地質數據后，以數據為基礎，調整盾構機的掘進模式。需要注意的是，盾構機在不同地層進行掘進模式的切換時，需要保留10m以上的施工過渡段，給予盾構機足夠的時間進行掘進模式的改變，以此來保障不同地層的施工效果。除此之外，還需要時刻監測螺旋輸送機的排土速度，調整盾構機的掘進姿態，并時刻監測地基變形情況，以此來為地鐵隧道盾構掘進施工的順利開展提供保障。在對坡度段進行施工的過程中，還需要對開挖土量、注漿材料以及隧道內的排水情況進行嚴格的控制，保障注漿材料始終處于一個穩定的狀態。與此同時，工作人員在上坡進行操作時，需要加大盾構千斤頂的推動力，并增強后方臺車的穩固性[3]。

3.3 盾構達到掘進階段

盾構機到達掘進階段意味著在完成正常的掘進工作后，盾構機已經到達了豎井端頭，在這時就可以根據實際情況對掘進的姿態進行一定的調整。盾構到達掘進階段時，需要對地鐵隧道的土體進行保護，施工人員需要及時采取各種保護措施，保障地鐵隧道土體的穩定性，在這個階段施工人員需要根據所規定的路線將盾構機向豎井內推進。一般情況下，在盾構到達掘進階段時的施工主要有兩種方法，一種是在盾構機到達后，將土墻拆除然后再繼續推進盾構機，還有一種是在盾構機到達之前就拆除擋土墻，然后再進行盾構機到達掘進施工。前面一種施工方法施工環節較少且施工效率較高，施工性能也較好，因此在一些地層穩定性較好的中小斷面盾構工程中往往會采用這種施工方法。使用盾構機到達前拆除擋土墻進行再到達的方法就對地基有著較高的要求，一般在使用這種方法前會對地基進行高強度的改良加固，以此來提高洞口的防水性，避免地基坍塌的情況出現，對于底層的穩定有著重要的作用。在實際盾構到達掘進階段，為了提高盾構機到達端頭豎井的準確性，需要采取相應的技術。一般會采用自動探測與人工測量相結合的方法，在距離端頭100m和50m的地方調整盾構的姿態，并且及時糾正盾構的方向。在這個過程是需要緩慢降低盾構掘進的速度，適當減少掘進的推動力。但需要注意的是，這個過程中的施工會導致盾構推力的減少，管片的反力降低，進而使管片接縫處縫隙變大，甚至出現漏水的情況，嚴重影響到隧道施工。為了避免這一情況的發生需要將4個固定板依次安裝在每環管片中[4]。

4 結語

綜上所述，加強隧道盾構法在地鐵隧道掘進施工中的應用對于地鐵隧道施工有著重要的作用。隨著現代化城市建設進程的不斷加快，地下工程的數量越來越多，地鐵隧道建設面臨著新的挑戰。在地鐵隧道建設中應用隧道盾構法進行掘進施工，不僅提高了施工速度，而且還為隧道施工的安全和隧道質量提供了保障。施工單位需要根據地質情況合理選擇施工技術和盾構機，實時監控盾構機的掘進狀態，提高地鐵隧道施工的質量，進而為城市地下交通的正常運轉提供保障。