地鐵盾構法施工新技術思路構架實踐

程強

中鐵十二局集團第一工程有限公司 陜西西安 710038

1 盾構施工技術的原理

盾構技術通過盾構機的合理應用，保持具備穩(wěn)定性的盾構鋼殼開挖面，安全進行前進挖掘和出渣工作，以穩(wěn)定基礎圍堰為基礎進行注漿和襯砌，通過科學使用千斤頂完成拼件的襯砌，從而讓盾構機受到反力作用實現(xiàn)前進挖掘[1]。

2 盾構施工技術特點

盾構施工技術主要有以下幾方面特點：①對城市周圍環(huán)境和地面建筑物造成的影響非常小，盾構基坑施工和豎井施工都需要具備一定的場地條件，在隧道建設過程中則不需要場地支持。②對施工精度的要求較高，在管片制作過程中需要達到機械制造的精度，最大程度降低誤差，使誤差值保持在合理范圍之內(nèi)。前進盾構時，需嚴格控制隧道軸線偏差。

3 地鐵盾構法施工新技術分析

3.1 特殊斷面盾構施工技術

復圓形盾構和非圓形盾構是特殊斷面盾構的兩個種類。復圓形盾構一般包括雙圓形和三圓形盾構，在建設地鐵車站時可采用三圓形盾構技術，雙圓形盾構技術則適合在隧道、下水道以及地鐵共同溝建設中使用。非圓形盾構主要包括矩形盾構、橢圓形盾構、馬蹄形盾構和半圓形盾構等，需根據(jù)隧道工程實際施工情況選擇合理的技術。

3.2 復合盾構施工技術

盾構具有較強的針對性，需要以實際水文地質情況為依據(jù)，建立復合要求標準的盾構機。如果施工現(xiàn)場地質情況比較復雜，無法用常規(guī)方式順利完成施工時，就需科學合理的應用合適的新型施工技術，如復合盾構技術。

3.3 球體盾構施工技術

依據(jù)變換方式不同，可將球體盾構施工技術分為縱、橫連續(xù)掘進和橫、橫連續(xù)掘進兩種。讓豎井保持不轉，在地面直角位置進行挖掘的方式是橫、橫連續(xù)掘進，在地面直角方向連續(xù)挖掘隧道和豎井的方式是縱、橫連續(xù)掘進。在球體盾構施工技術的應用過程中，應將次盾構的球體合理安裝到主盾構中。在地鐵隧道施工過程中應用縱、橫掘進盾構技術時，需要合理改變方向，將次盾構球體旋轉九十度，如果出現(xiàn)涌水或涌砂的情況，應對防水結構進行合理分析。

4 地鐵盾構法施工

4.1 準備工作

一般會使用鋼板或鋼筋噴射混凝土形成的護壁作為始發(fā)豎井的護壁，根據(jù)實際施工要求，可以將貨物升降機和龍門式起重機作為常用起重設備。然后在始發(fā)立坑中放入盾構機分解件和附屬設備，在立坑內(nèi)完成盾構機的組裝，并把盾構進發(fā)導口和反力裝置設置好。

4.2 始發(fā)

完成準備工作后，盾構即可始發(fā)，在反力裝置上用推進油缸頂住，啟動切削刀盤和推進油缸后就可以掘進，當推進到一個行程時，將推進油缸收回，把臨時支撐墊加入到反力裝置和推進油缸之間，接著進行掘進。在盾構刀盤切入土體之前，可將粘土添加到土壓艙內(nèi)，這個過程可以利用螺旋輸送器倒轉方法來完成。當盾體進行隧道之后，將后部輔助設備平車和管片拼接到一起，推進油缸頂在管片上繼續(xù)推進，每推進一節(jié)就接著拼接一節(jié)，直到整個盾構設備順利進入隧道。

4.3 盾構的掘進

當整個盾構設備順利進入隧道后，盾構按照設定好的方向掘進，由盾構設備的計算機控制系統(tǒng)完成這個過程的控制。如果盾構設備掘進方向發(fā)生偏移時，計算機控制系統(tǒng)會對推進油缸進行調整，讓盾構設備重新回到預先設定的方向。

4.4 襯砌和進洞

當盾構機掘進完一個節(jié)距后，立即開展管片襯砌工作，利用管片運輸車把管片運送到安裝臺位，再利用管片襯砌臺車把管片送到指定的位置等待安裝。安裝好管片，接著進行下一個循環(huán)掘進，直到完成整個隧道工程的施工。在盾構進入接收豎井之前，首先測試端頭土體的加固情況和滲水情況，如確保沒有出現(xiàn)大量滲水進而土地穩(wěn)定，再將洞口混凝土除掉。

5 盾構掘進過程中的控制分析

5.1 盾構控制

盾構在具體的施工過程中會存在偏離方向的情況，也就是說平面和高程偏離設計軸線的數(shù)值超出了標準范圍。施工操作、機械設備和地質條件等有可能對盾構的掘進方向造成影響，目前，在國際社會中用來判斷盾構是否發(fā)生偏移的方法主要是陀螺儀等先進技術的應用。但我國使用的方法仍然比較傳統(tǒng)，有以下幾種：①坡度板，此種方法在當前盾構施工中可以幫助施工人員直接讀出盾構轉角和縱坡的值，有利于隨時進行糾正。②丈量兩腰千斤頂活塞桿伸出長度估計平面糾偏效果。③高程和縱坡偏差值可以通過水準儀測量盾構軸線兩點進行計算。

5.2 土壓控制

安裝在土壓艙內(nèi)的土壓計可以通過計算機對土壓艙里面的土壓力進行實時測定。如果發(fā)現(xiàn)計算土壓和實際土壓不相符時，要對出土量進行調整，同時還要結合土層地下水位變化和地面隆陷情況對計劃土壓進行動態(tài)管理，以保證開挖面的水土壓力和土壓艙壓力保持平衡，有效預防坍塌和涌砂情況。

5.3 出土量的控制

在掘進過程中，刀具會將工作面的土體切掉，然后通過土壓艙的螺旋出土運輸器將土體排出，在螺旋出土器內(nèi)會有部分泥土滯留，這部分泥土受到擠壓后會變得更加密實，從而形成一道隔水墻，可以讓開挖面的穩(wěn)定性得以保持。

6 結語

地鐵作為一種現(xiàn)代化交通工具，可以促進城市現(xiàn)代化建設進程，目前，我國主要城市都在籌備地鐵建設工程。盾構法和傳統(tǒng)的地鐵隧道施工方法相比較具有諸多優(yōu)勢，逐漸成為地鐵隧道施工常用技術，對地鐵隧道施工質量和施工效率提升有很大幫助。