地鐵隧道盾構掘進施工技術要點分析

楊浩

摘 要：地鐵隧道工程盾構法施工的方法基本上是明確的，但鑒于地鐵盾構法隧道施工條件和要求的差異。上述方法在其他項目中的應用，還應結合具體工程的建設情況，因地制宜地靈活運用。

關鍵詞：地鐵隧道;盾構掘進;施工技術要點

中圖分類號：U231.3 文獻標識碼：A

0 引言

近年來我國很多大中型城市都將地鐵作為了城市公共交通體系的重點發展方向，地鐵工程項目的數量以及規模不斷增加，因此對地鐵隧道施工質量和效率都提出了較高的要求。目前盾構掘進已經成為了地鐵隧道工程建設中的主要施工方法，其與傳統地鐵施工技術相比，具有施工效率高、安全性好以及自動化程度高等特點。盾構掘進是目前地鐵施工中的重要方式，其具有較高的自動化水平，極大地提高了施工效率。在應用盾構掘進技術進行地鐵隧道工程的施工時，施工單位應充分了解施工區域的地質水文情況，準確把握施工中的重難點環節，加強對施工質量的控制。同時還要通過施工監測等信息化手段來保證施工的安全，確保地鐵隧道工程整體施工的質量安全。

1 盾構施工概述

1.1 基本原則

盾構機是在開挖過程中保持周圍土壤穩定性以避免倒塌的主要施工機械，具有隧道開挖和排渣功能。在施工過程中，盾構機械可以在內部完成管片組裝，形成完整的襯砌結構，同時保證周圍的土壤處于穩定狀態，進而在安全的環境中成功完成隧道的施工。盾構法的基本目標是盡可能降低圍巖擾動的程度，以最快的速度完成地鐵隧道的施工，同時形成地鐵隧道的主體結構，維護周圍現有建筑物的安全穩定性。

1.2 階段劃分

盾構施工包括三個階段：（1）始發階段，如施工工作井，根據設計要求選擇并安裝適當類型的盾構機等;（2）掘進階段，需要連續開挖，工作量較大;（3）盾構機到達階段，主要涉及整理工作，如對接收軸入口處的土壤進行加固處理，以及適當拆卸盾構機。

2 工程概況

某地鐵站盾構區間下行線起、終點里程為XK8+353.421～XK9+550.390，長鏈3.983 m，長度為1 200.952 m。上行線起、終點里程為SK8+353.421～SK9+550.390，長鏈1.632 m，長度為1 198.632 m。

3 工程重難點

3.1 盾構掘進加固體

在盾構掘進施工過程中，于起始位置和端頭位置進行土體加固，在加固處理后土體相對較硬，為有效保護刀盤，促進盾構掘進順利進行，這兩處的掘進壓力相較于理論值可略微降低，同時將掘進速度控制在1.0 cm/min以內。在推進過程中，應注意在盾構正面位置添加發泡劑，利用此來降低刀盤掘進中受到的扭矩力，從而讓總推力降低，同時也有助于挖掘土體的順利排出。在盾構經過加固區域之后，可適當提升平衡土壓力值，加強對地層變形量的實時監測，然后對具體的平衡壓力、推進速度等做出適當調節。

3.2 隧道防水施工

在盾構隧道施工過程中，防水是一項非常重要的工程項目。防水效果直接影響隧道工程的質量，屬于施工過程中的關鍵內容。在實際施工中，根據盾構工程結構的防水形式，結合隧道的地質構造，采取防水施工措施，做好防水處理。

4 地鐵盾構正式掘進施工控制技術

4.1 土壓力設定

盾構施工時，應注意保證開挖面土層的穩定性，盡量減少對天然土層的干擾，減少對地表的不利影響。本工程開挖采用土壓平衡盾構法施工。為保證開挖面穩定，主要通過控制開挖面土倉土壓力來實現。開挖施工前，采用預先計算的壓力值作為預設土壓力，確保土倉內土壓力與開挖面土壓力和地下水壓力平衡，可有效促進盾構機穩定掘進。

4.2 控制掘進過程速度

盾構機操作人員應注意在啟動和結束階段控制設備的推進速度，使之以較為緩慢的速度推進，然后逐漸提升推進的速度。通常在一環掘進施工時，應盡可能使掘進速度值處于恒定的狀態，降低其產生的波動，以此確保切口位置的土壓處于相對穩定的狀態。此外，應注意保證推進速度與同步注漿系統注漿量之間的協調性，同時保證掘進過程中開挖面具有較高的穩定性，正常狀態下將掘進速度控制為6 cm/min，如果在盾構掘進過程中遭遇到障礙物，應適當降低掘進速度，將之控制在2 cm/min左右。

4.3 管片拼裝

盾構隧道采用的管片外徑為660 cm、內徑為590 cm、厚度為35 cm、環寬為120 cm。管片由6小塊預制鋼筋混凝土管片拼裝完成，主要分為封頂塊、鄰接塊、標準塊、拱底塊四種類型，預制用混凝土應用C55高強度混凝土，同時要求其抗滲等級達到P10。在安裝封頂塊的時候，應首先保證相連接的兩個接塊之間有充分的空間插入。在整個拼裝過程中，從隧道底部開始安裝，安裝順序為：標準塊→相鄰塊→拱底塊→封頂塊，在進行封頂塊安裝的時候，先使之在徑向上保持2/3左右的管片寬度搭接，然后將之逐漸推送到位。各管片安裝就位后，應及時推動油缸，使管片緊固，然后將安裝機移開。安裝完畢后，使管片緊固，都應安排人工對其做緊固處理，在盾構隧道中，管片襯砌是一種非常有效的防水方法。裝配和連接質量將對隧道的使用壽命產生重大影響。因此，必須進行永久性防水處理，嚴格控制管片安裝質量。

4.4 管片糾偏

在進行管片安裝的過程中，應注意做好糾偏工作，以保證襯砌環面與設計軸線處于垂直狀態，通常在對軸線進行糾偏處理時，需要一個較長的過程才能順利實現，該過程需要連續幾環才能有效控制。在實際施工中一旦發現偏離軸線的情況，便需要對千斤頂做出調整，必要的情況下可加貼糾偏楔子。

（1）應用千斤頂的行程差來調節軸線偏差。為提升軸線吻合度，在糾偏時應提升測量糾正頻率，保證每環糾正偏差量低于4 mm，避免出現過度性糾偏，以致對地層造成較大的擾動，引發地面沉降、建筑結構不穩等危害，同時也可能使得環縫增大，漏水風險加大;（2）在進行管片拼裝之前，應對上一環的管片拼裝報表進行分析，然后在本環拼裝中采取有效糾偏措施，控制糾偏量;（3）在對管片進行拼裝時，應嚴格控制安裝精度，不能出現內外張角、踏步等不良情況;（4）當盾構過程中出現縱坡時，可采用邊坡穩定法進行控制。但在實際開挖過程中，曲率半徑更容易達不到要求，使曲線與實際設計不符，進而對后期管片拼裝產生不利影響。在這種情況下，可以在豎曲線上粘貼石棉橡膠板，以達到曲率校正的目的。但應注意控制石棉橡膠板的粘結厚度，使其在設計要求范圍內，避免后期泄漏。

4.5 管片防水

4.5.1 管片結構自防水

本工程襯砌混凝土采用強度為C55的高強砼，其抗滲等級≥P10。管片的抗滲和檢漏標準：在0.8 MPa水壓力作用下，恒壓3 h，滲透深度小于5 cm。管片在預制廠制作時防水檢查和檢測的內容主要有：砼的抗滲強度報告、管片檢漏試驗報告、外觀檢查報告、成環拼裝精度檢查報告等。在進行外觀檢查時，應滿足內實外光的基本要求，不能存在氣孔、小蜂窩等明顯質量不良問題。

4.5.2 吊裝孔（注漿孔）防水

當吊裝孔與灌漿孔聯合使用時，可在吊裝孔外預埋30 mm素砼，以便進行早期節段安裝。當襯砌后面需要進行二次混凝土灌漿時，可先破壞預設的素混凝土，孔內可用于灌漿。此外，灌漿后的孔內還設置了膨脹水螺孔密封圈，以提高防水性能。

4.5.3 同步注漿和二次注漿

本研究標段隧道盾構施工土壤主要為粉質粘土和淤泥質粘土層，地層本身穩定性相對較弱。盾構掘進過程中，易對土體產生較大擾動，造成大變形、塌方、大沉降等異常情況，因此盾構掘進施工時應同時進行注漿，并在個別部位進行二次鋼筋灌漿，以提高結構的穩定性。

5 地鐵盾構掘進施工質量控制措施

5.1 盾構掘進施工過程中的質量安全保證措施分析

地鐵盾構隧道施工前，應結合初測資料對施工技術參數進行相應調整，并進行技術交底，確保施工人員準確掌握線路設計及各項技術要點。盾構掘進過程中，各項技術參數的設置應嚴格按照主管工程師的指示進行。施工過程中如遇緊急情況，施工人員應立即暫停施工，并及時報告。未經值班工程師處理指示，嚴禁擅自施工。施工單位應指派專業技術人員和工程師值班，對盾構施工過程進行遠程監控，及時解決現場突發事故，確保施工指令的安全。

5.2 加強施工中的質量安全監測

在盾構掘進過程中，為了更好地保證施工質量和安全，應全面監督管理施工全過程，對掘進參數進行動態監測，對各環掘進數據進行詳細記錄和科學分析。在此基礎上，根據盾構施工的實際情況，及時調整掘進參數。同時，在地鐵隧道盾構隧道施工中，還應動態監測隧道軸線和線形的精度，加強對施工區周圍建筑物和土地沉降的監測，通過對各種監測數據的綜合分析，調整施工技術參數。

5.3 準確把握盾構掘進施工過程中的重難點環節

由于盾構掘進的施工環境較為復雜，發生噴涌等突發情況的幾率較高，這會對施工的安全和指令產生較大的威脅。因此在施工中應結合施工現場的實際現場特征以及地質條件等對渣土采取必要的改良措施，從而使掘削面更加穩定。同時為了避免噴涌事故的發生，在選擇盾構設備時螺旋輸送機應采用在斷電時能夠將后閥門自動關閉的型號，并應準確控制加水量，避免出現空倉操作的情況。

5.4 對施工操作人員進行施工技術和安全培訓

地鐵盾構隧道施工對施工人員的技術水平有很高的要求。因此，施工單位應積極組織施工人員進行技術培訓，幫助他們準確掌握盾構掘進作業的各種技術要點和操作規程，全面提高其專業技術能力和綜合素質。同時，加強對施工人員的安全教育，提高其安全意識，為保證地鐵盾構隧道施工的質量和安全打下良好的基礎。

6 結束語

目前盾構掘進已經成為了地鐵工程建設中的主要施工方法，其與傳統地鐵施工技術相比，具有施工效率高、安全性好以及自動化程度高等特點。在應用盾構掘進技術進行地鐵工程的施工時，施工單位應充分了解施工區域的地質水文情況，準確把握施工中的重難點環節，加強對施工質量的控制。

參考文獻：

[1]張杉，王利龍.淺析地鐵盾構始發、接收關鍵施工技術[J].建材與裝飾，2020（3）：282-283.

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