盾構在卵石層中施工安全質量風險研究

趙建軍

【摘要】隨著時代的發展，我國建筑施工行業中呈現出新的發展趨勢。近年來砂卵石地層盾構施工問題獲得了施工行業的廣泛關注，本文將對盾構在卵石層掘進技術中的實踐應用進行分析，為盾構在沙卵層中施工提供一定的指導。

【關鍵詞】盾構;卵石層;施工風險;研究

基于地質條件，不同盾構隧道刀具選型、盾構機均有所不同。泥水平衡盾構機通常可運用在粘土、砂土、礫砂土等地層，土壓平衡盾構機則可應用在砂土、砂礫巖石及粘土中，此外盾構機選型與土層滲透系數息息相關，如若土層系數大便可將泥水盾構機運用其中，相反則可采用土壓平衡盾構機。筆者將分別從：概述、施工安全風險及對策分析、施工質量控制對策、促進盾構在卵石層中掘進技術應用的有效對策等四個方面來闡述。

1、盾構法概述

盾構法的發展由來已久，該施工方法是由法國工程師發明。

盾構法在實際施工中需要采用特定形狀構件對土體穩定性加以維持，為作業人員施工創建一個安全條件，與此同時，根據設計隧道軸線對土體進行挖掘。

盾構施工通常由安裝、拆卸、地層開挖與推進、襯砌支護拼裝、防水等工序構成。盾構法作為近年來最為流行的方式，與傳統礦山法相比，盾構法優越性更加顯著，并受到施工單位歡迎。就目前來看，盾構法在我國得到了廣泛應用，被逐漸被人們所了解。但是盾構在地質較差地層尤其是卵石層中極易出現管片上浮或下沉、開挖面坍塌冒頂、刀盤磨損嚴重等風險。

2、盾構在卵石層中施工安全風險及對策分析

綜上對盾構法進行了闡述，就目前來看盾構法在施工中還存在諸多風險，以下是對盾構法在卵石層中掘進技術中施工風險及對策展開分析。

2.1地表沉降塌陷風險及控制對策

盾構法在卵石層中掘進技術應用中極易產生了地表沉降塌陷問題，由于隧道頂部覆土穩定性不高，導致盾構掘進過程中平衡土壓力較小，極易導致地面塌陷的發生。另外受砂卵石土層與滲透率影響，導致土壓平衡機理難以平衡，最終導致細顆粒嚴重流失，從而引發地表塌陷。另外盾構掘進中，若是同步注漿不及時便會導致地面塌陷問題的發生。

為控制地表沉降塌陷風險，還應采取有效的控制手段。根據隧道埋深參數及地質情況，對土倉平衡切開土壓力合理設定，以防波動產生。另外盾構螺旋機在實際應用中應將防涌門開到適當范圍，一旦噴涌發生則應將后閘門放下，對大噴涌情況進行隔斷。與此同時還應對碴土改良系統進行優化配置，選擇質量高的泡沫劑。

2.2盾構刀具磨損及換刀風險及控制對策

由于盾構掘進砂卵石層地段相對較長，導致土地開挖面卵石粒徑較大，導致施工掘進時，刀盤切削難以轉動，從而導致刀具偏磨的產生。另外在常壓進艙檢查過程中，應選擇合適的刀具，將土倉內部碴土空間清理出來，將土壓平衡打破。此外掌子面土體易坍塌，對作業人員生命安全造成嚴重威脅，導致地面坍塌發生。

而施工風險控制管理應根據地質勘察圖來開展，施工人員應對盾構機實施定期保養，確保盾構機的有效運行。當盾構刀具進入砂卵石層后，應對掘進參數進行調整，確保其一次性通過。另外卵石含量不規律，導致刀具磨損難以確定。施工人員在必要情況下對盾構刀具及時更換，并開展常壓開倉試驗。

2.3盾構掘進軸線偏差風險及控制手段

在盾構掘進中，由于推進姿態難以控制，導致隧道軸線位置產生偏差。如若盾構欠挖、糾偏不及時均會導致軸線偏差的發生。為避免這類施工風險產生，應對掘進參數合理參數，對盾構姿態優化調整，對平衡土壓力加以設定，降低欠挖及超挖現象的產生，并對盾構姿勢加以調整。

2.4管片上浮或下沉風險及控制措施

盾構機在砂卵層地質中掘進時，易出現盾構機體出現上抬、下浮或者左右偏斜，也易出現管片上浮或者下沉，為避免出現以上情況，要在絕境時嚴格控制推進千斤頂油缸的壓力控制，確保各千斤頂對管片均勻受壓，保證同步注漿量質量，確保管片襯背填充密實度，并定期對管片襯背進行二次補充注漿，形成止水分區的作用，嚴格控制盾構機掘進姿態，盡量減少盾構機蛇行超挖量，同時在掘進過程中做好監測工作，對洞內管片上浮、旋轉、收斂等時時監測，及時根據反饋監測數據調整掘進參數，以保證盾構掘進施工安全及成型隧道質量。

3、掘進參數控制及渣土概率對策

3.1對掘進參數合理控制

為控制盾構機掘進參數的合理性，還應對推進速度加以控制，確保土倉壓力的穩定性提升，值得注意的是，螺旋輸送機轉速應與掘進速度一致，同時開展注漿，確保漿液可均勻填實縫隙。此外還應對掘進出碴量參數進行控制，將每環出渣量控制在54～58方，一旦超挖應立即上報。

3.2實施渣土改良方法

在砂卵石地層中泡沫劑起到一定潤滑作用，可有效降低刀具磨損率，同時起到降溫作用。在泡沫劑選擇中應盡量選擇以潤滑性能為主的泡沫，實際添加量應根據實際地層情況來確定。

4、盾構在卵石層中施工質量控制對策

為促進盾構技術在卵石層的高效應用，還應采取多種有效對策，對管片生產質量加以控制、盾構結構掘進與管片拼裝、加強防水工程質量控制，詳情如下。

4.1對管片生產質量加以控制

為促進盾構技術更好地應用，還應加強對管片質量的控制力度。管片生產應從生產方案、材料質量、管片脫模、組模、混凝土澆筑、混凝土配比、養護、試驗等方面來開展管理工作。在管片質量控制中，應提前三個月對施工組織嚴格審查，確保施工人員專業水平。另外還應對管片試片生產階段進行控制，在管片檢漏試驗與三環拼裝工作完成后方可批量生產。同時施工人員應對混凝土配合比合理控制，對混凝土配合比數據隨機抽查，確保混凝土配合比符合相關標準。

另外在混凝土澆筑中，還應加強監理力度，對管片檢漏試驗、抗滲試驗進行檢查，從而達到質量控制目的。在成品管片管理中，應對進場檢查及廠內檢查嚴格把握，確保成品質量符合隧道施工質量標準。此外還應對管片養護時間、溫度進行控制，這對于隧道施工質量的提升具有實際意義。總而言之，在盾構隧道施工初期應對各生產環節進行控制，確保整個施工工程的有效開展。

4.2盾構結構掘進與管片拼裝

盾構機姿勢、拼裝工人操作水平，均會對盾構掘進機管片安裝質量造成影響，如何控制好盾構掘逐漸成為施工企業最大的問題，首先，監理單位的質量管理人員應加強對日常監理工作，做好管片，檢漏實驗，并對管片發生的滲漏，裂縫等進行詳細記錄，并要求施工單位將有問題的管片及時更換，其次，對于管片選型、地質情況、盾構推力等施工參數間的關系詳細分析，從而對管片拼裝效果加以控制，為了確定盾構機的質量，還應對始架定位進行調整，確保其處于最佳的位置，避免盾構機在等情況的發生，一旦發現盾構機產生了偏向，應立即糾正，并將糾正材料運用其中，保持間隙。另外為防止管片松弛現象的發生，對于正在施工中的隧道工程應對其設計合理化，將管片拉緊裝置應用其中盾構掘進質量的提升加以控制，確保整個隧道工程質量水平的提升。

4.3防水工程質量控制

在盾構工程施工中防水工程作為一個重要的環節，為促進防水工程質量的有效管理，應從多個方面來開展，首先對同步注漿質量加以控制，在防水工程中，填充盾尾間隙的注漿液作為其第一道防水線，確保注漿扎實性，提高防滲性能，避免漏出現象的發生;其次還應對防水材料質量加以控制，管片縫隙處的止水條作為防守的重要防線，在實際應用中應采取質量有保障的廠家生產的止水條。避免將質量不佳的材料帶入施工現場;第三，還應對管片銜接防水性能加以控制，當管片拼裝完成后，為防止管片銜接間縫的滲水現象發生，還應將道床混凝土澆筑與倒床表面下的手孔封堵工程結合在一起。

值得注意的是在實際施工中應對管片拼接縫隙進行全面檢查，確保螺栓處于拉緊狀態，并對鎖孔內的雜物進行清理，最后還應對管片質量進行管理，當工程掘進環節竣工后，監理單位應安排相關人員對隧道滲漏點情況進行檢查，通過相關數據的收集來制定有效的管理方案。通過多方面的質量控制，確保地鐵工程防水質量水平的有效提升。

4.4加強人員培訓力度

培訓人員主要包括：特種作業者、普通工人、新工人;項目各級領導人員、工程技術人員、基層管理人員;其中管理人員資質培訓和特種作業者培訓主要依靠第三方完成。a.培訓內容主要涵蓋環境管理和安全管理基礎理論知識;文明施工制度和施工現場安全管理規范;管理人員的專業知識;特定環境下的操作規范和具體問題注意事項。b.工程項目相關監護技能和監測方法。c.針對緊急事故或者潛在事故的主要防范措施和自我防護途徑。d.在事故發生后、上崗前、節假日前后、施工環境改變等以上情況下，應實施針對性的施工安全教育，以免因人為因素、環境因素引發安全事故。同時，在工程項目分包企業上崗前，明確其安全操作規范，強調安全生產理念。此外，針對新職工，要求其必須取得相關勞動教育卡，通過三級安全教育方可批準上崗。

結語：

盾構法作為一種有效的施工技術，經多年探索已逐漸形成完整的施工體系，在建筑行業中得到了有效應用。為控制盾構法施工安全質量水平，還應對工程安全質量管理制度加以健全，對人員培訓體系進行完善，確保其掌握專業的盾構施工技術，為今后的工程建設奠定重要基礎。

參考文獻：

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作者簡介：

趙建軍（1988-），男，本科，工程師，從事地鐵建設管理工作。