地鐵盾構工法施工技術應用與探析

殷森

摘 要：從現有交通系統(tǒng)和城市發(fā)展需要來看，地鐵建設是大中城市發(fā)展的基礎保障。為了保證地鐵建設的質量和功能，需要學習先進技術，明確施工技術要點。基于此，文章對地鐵盾構工法施工技術的應用進行了分析和研究，僅供參考。

關鍵詞：地鐵;盾構法;施工技術

中圖分類號：U455? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）04-0045-03

0 引言

盾構法的原理主要是通過千斤頂將盾構機向前推進，通過盾構機套管保護作用，發(fā)揮用盾構機前方的鉆頭優(yōu)勢，對土壤進行切割，同時預制管片可以用于開挖表面，連接形成襯砌以完成隧道挖掘施工。盾構施工技術結合了現代化、機械化優(yōu)勢，在地下隧道施工中發(fā)揮自動化作用，提高了施工安全性，降低了人工成本，確保了地鐵工程施工質量。因此，盾構施工技術在地下地鐵隧道施工中得到了廣泛的應用，并成為施工建設中的核心技術。但是，在實踐施工中卻存在許多問題，因此，對盾構工法施工技術要求越來越嚴格。此外，該技術對材料的要求非常嚴格，特別是材料的性能和質量方面。同時，該技術在應用過程中容易出現供應導致錯臺和管片破裂問題，對盾構法施工中安全構成了一定威脅，因此，需要結合地鐵工程施工特點全面控制整個施工質量。

1 盾構施工法的概念

1.1 盾構施工法的原理

在盾構施工法應用過程中，需要根據施工設計要求合理選擇盾構機設備。在開挖過程中，盾構機的性能直接影響著開挖土體的穩(wěn)定性，避免安全事故的發(fā)生，例如：塌方問題，同時，盾構機在開挖過程中還可以及時排出多余的渣土，反復進行襯砌和注漿，提高地鐵工程開挖效率。所謂盾構機，“盾”主要包含了壓力艙、刀盤和盾構鋼殼三部分，而“構”則由隧道襯砌的管片和壁厚注漿體兩部分組成。因此，盾構施工工藝在地鐵工程中得到了廣泛應用，該技術應用不會影響圍巖結構，有利于各個隧道施工順利進行，提高了隧道開挖的水平和效率。尤其是人口密集地方，地鐵盾構施工不僅解決了交通擁堵問題，還有效減少了對周邊結構物的破壞，促進了城市化的進一步發(fā)展（如圖1所示）。

1.2 盾構施工階段劃分

地鐵盾構施工復雜、環(huán)境惡劣，需要根據其特點進行施工劃分，主要分為始發(fā)作業(yè)、盾構掘進和到達接收三階段。始發(fā)階段主要是布置階段，選擇合理的位置對盾構機進行安裝，并加固入口處的土壤，為后續(xù)施工順利進行提供基礎保障;掘進階段主要是確保地下隧道內開挖的連續(xù)性，結合施工設計改造防護設備，滿足以上兩個方面的要求后，就可以將盾構機拆除并帶出隧道。在這種情況下，必須檢驗始發(fā)作業(yè)階段和盾構掘進階段，待合格夠才可以拆卸盾構機，并將其移出隧道，同時，還需要做好接收井洞口加固工作，以確保隧道建設的質量和安全。目前，井口加固方式比較多樣化，最常用的是高壓旋噴加固技術，該技術需要與地連墻或鋼套筒技術結合使用，但是結合技術的應用還存在一定的弊端，因此，必須根據施工現場的地質條件選擇合理的技術。

2 盾構法施工的相關建議

2.1 進行同步注漿

盾構法在隧道挖掘過程中，盾構機在運行過程中容易出現尾管片與土體分離，導致土體之間出現縫隙問題。但襯砌施工過程中，縫隙大會隨著施工深入而不斷加大，結構工作面也會發(fā)生變化。在施工設計中，對預設的注漿量和空隙體積進行了詳細計算，但是在與實際施工中，注漿量和空隙會偏離設計值。因此，在地鐵施工注漿過程中，要參照規(guī)定的注漿壓力和漿液配比值進行施工，以保證注漿施工的質量，使其滿足施工設計要求。此外，注漿施工還可以降低盾構施工的安全風險，防止管片變形。

2.2 完善二次注漿

在初次注漿施工完成之后，會有效的改善襯砌和圍巖土體之間的間隙，發(fā)揮了填充效果，但在施工中容易出現地面沉降問題，導致縫隙填充效果不佳，因此必須采用二次注漿方式提高施工結構的穩(wěn)定性，進一步填補空隙，需要加大二次注漿的管理力度，確保二次注漿的質量，必須注意以下幾個因素：

（1）注漿孔的位置確定非常重要。初次注漿位置一般會設置在頂部，中期澆筑必須在頂部和底部兩方面同時進行，以提高砂漿沉降效果，后期應結合隧道周圍環(huán)境的特征，進行全方位的注漿，以提高隧道的穩(wěn)定性和安全性，同時，還可以選擇灌漿和加固土的方式提高隧道的穩(wěn)定性。

（2）在注漿過程中，壓力大小和注漿速度非常重要，是提高注漿質量的有效保障。在注漿階段，施工人員需要掌握施工設計要點，嚴格按照施工計劃進行澆注，并按照設計要求合理控制注漿的壓力和速度，保證澆注工作的順利進行，提高澆注工作的質量。檢查人員還需要加大檢查力度，避免因壓力和速度過高或過低于施工設計要求，而影響澆注質量。二次注漿的關鍵節(jié)點主要包含注漿點位、注漿壓力、注漿量等，需要做好這幾項節(jié)點的參數，并進行詳細的記錄，以便調和測量值，為數據之間的對比提供一定的參考依據，并通過調整來提高澆注質量，如圖2所示。

2.3 監(jiān)控盾構正面平衡

在地鐵盾構施工過程中，土體結構不可避免地受到盾構施工技術的影響，從而進一步影響到地面結構的穩(wěn)定性。為了降低盾構施工對地面結構的影響程度，避免在一定區(qū)域內對地面的沖擊，需要對施工過程實時動態(tài)監(jiān)測，詳細掌握平衡切削壓力、推進力，并詳細記錄盾構結構的具體情況，在施工過程中一旦發(fā)生任何的變化，提前可以根據監(jiān)測結構調整施工方案[1]。

2.4 注重糾正和進度

由于盾構施工的特殊性，不能保證盾構設備在施工中能夠嚴格按照施工計劃實施，因此，需要根據地鐵工程的實施情況，對施工方案作出相應的糾正。重點是對盾構設備施工過程進行高效監(jiān)測，詳細分析相關參數數據，智能地調整施工計劃，避免出現返工現象，增加施工成本，影響施工進度。糾正過程需要參考監(jiān)測數據，提高糾正方案的科學性和合理性，降低二次故障發(fā)生的概率。

2.5 進洞

盾構施工環(huán)節(jié)比較復雜，在接收豎井區(qū)域中，必須做好取芯測試檢驗工作，以進一步提高土壤的穩(wěn)定性和透水性。待試驗合格后才可以進行下一環(huán)節(jié)，同時，還需要及時清理混凝土表面，使其達到施工標準。混凝土在開挖過程中，需要按照其施工要求進行逐層開挖。如果接收井中面板之間的距離大于10 m，混凝土結構需要及時拆除。盾構機在進行打鉆孔時，必須及時清理盾構機施工的雜物，為土體工作的順利進行提供基礎保障，同時，必須按規(guī)定施工設計要求，合理安裝盾構接收架的定位和裝配，為地鐵工程后續(xù)工作的順利進行做好基礎工作。

2.6 注漿量

為避免盾構施工過程中出現地面下沉或者坍塌問題，灌漿時需要嚴格遵守施工方案合理控制灌漿量，并重視材料的合理選擇，主要以強度高的灌漿材料為主。此外，在注漿施工中，需要嚴格按照相關結構要求、地質結構、地面結構，制定出科學、合適的澆筑方案，以促進注漿施工的順利進行。

3 盾構施工中常見的質量問題及原因分析

3.1 管片滲水

第一，根據市場特征，詳細分析管片材料存在質量問題。該環(huán)節(jié)在生產過程中必須結合施工要求制定合理的措施，提高管片之間的密封性，如果出現密封質量問題，出現氣泡或者水泡現象。第二，在管片組裝過程中，從氣泡或者水泡就會溢出一定的水分，影響管片內部質量，造成管片漏水。第三，防水條的問題，在止水條使用過程中，如果施工不當會出現掉落或斷裂等問題，影響防水條貼合質量。第四，在管片組裝過程中，還容易發(fā)生管片碰撞，降低了防水條的作用，無法提高防水效果。第五，管片壁后注漿質量不符合施工要求。如果灌漿量沒有達到施工設計水平，密封條密封效果不到位，會影響密封薄弱區(qū)，出現滲水現象。如果某個管片質量不合格，出現滲水現象，需要根據實際原因及時采取措施進行處理，避免質量問題再一次擴大，影響地鐵工程的安全性。

3.2 進出洞段隧道質量問題原因探析

第一，在地鐵工程中，管片使用不合格，未嚴格按照施工設計合理選用管片，因此，不能確保新管片或配筋率的合格性，在盾構始發(fā)階段容易造成不同程度的安全故障，導致出現隧道質量問題。第二，盾構機的工作狀況不符合施工設計要求，為了提高盾構機組裝效果，需要做好安裝后的磨合和調整工作，然后進行測試，待安裝質量符合施工要求才可使用，以確保隧道建造質量。由于盾構機自身的特性，如果出現任何的質量問題，只能在洞內進行維修和保養(yǎng)，容易受各種因素的影響，延長了維修工作時間，降低盾構機的維修質量[2]。

4 加強地鐵隧道盾構施工質量控制的措施

4.1 盾構施工開挖前要做好地質勘探工作

在地鐵施工過程中，需要施工地質條件選擇合理施工方法和施工方案，遵守因地制宜的地質特征，因此，在施工之前需要加大地質條件的勘察力度，并做好詳細的數據記錄，為制定施工方案和計劃提供參考依據，提高盾構施工的質量，促進施工的順利展開[3]。

4.2 設置正確的盾構參數，以確保始發(fā)掘進的穩(wěn)定性

盾構機在施工過程中，需要嚴格遵守生產廠家規(guī)定，并結合施工現場的地質情況和施工要求合理設置參數，提高盾構機參數的合理性，提高工程建設質量。但隨著地質的變化，需要根據地層、出渣情況對盾構機參數進行合理的調整，提高盾構機施工效率。

4.3 滲水堵漏措施

4.3.1 二次補漿

如果在施工過程中，管片出現漏水問題，需要及時采用二次補漿方法及時修復管片。二次補漿方法主要包括單漿注漿和雙液漿，根據漏水情況選擇合理的補漿方法，以提高注漿的壓力。需要注意的是，二次補漿過程中，需要須嚴格遵守施工設計要求，確定注漿壓力和速度，以確保注漿的質量[4]。

4.3.2 環(huán)縱縫注漿堵漏

①環(huán)縱縫漏水處理。二次接縫填充后，如果沒有徹底解決環(huán)向和縱向接縫滲漏問題，則需要再次進行填充，該填充主要選擇環(huán)氧樹脂砂漿進行封堵。具體灌漿步驟如下：先用快干高強砂漿進行密封，高強砂漿密封主要是對漏水縫進行封堵，需要合理控制孔距，避免破壞止水條的質量。然后遵循灌注流程，進行灌注砂漿工作，直至接縫被砂漿完全填充，解決漏水問題。

②管片緊固螺絲孔滲漏。首先做好施工前的準備工作，對螺絲孔的表面進行全面的清理，便于找準泄漏位置，同時螺絲孔一側的孔必須鉆好，保持鉆孔和螺絲孔的距離，然后用快干高強砂漿材料封閉螺絲孔的內部縫隙。需要注意的是，在注漿堵漏過程中，需要合理控制注漿的壓力和流量，以提高孔內漿液的完整性，提高注漿堵漏效果。

4.4 嚴格把控管片質量

4.4.1 嚴把原材料質量關

在混凝土管片采購過程中，需要結合施工設計要求標準進行，選擇信譽好、質量好的生產廠家，為了進一步確保材料的質量，需要加大材料的檢測力度，防止質量差、性能差的施工材料使用到地鐵施工中。此外，還需要對材料的檢測數據做好記錄存檔，為后期的維護工作提供一定的基礎保障。

4.4.2 混凝土的配比和拌和

在混凝土的配比和拌和過程中，施工人員必須嚴格按照施工設計要求進行。同時，還需要對整個環(huán)節(jié)進行監(jiān)測，發(fā)揮監(jiān)理單位的作用，聘請專業(yè)監(jiān)理人員對混凝土的用量和攪拌進行合理控制，并根據材料特性選擇合理是檢測技術，以提高混凝土的質量。

4.4.3 嚴把生產流程和生產工藝關

管片的生產流程和工藝在應用過程中，需要專業(yè)的技術人員和設計人員參與，并根據施工實踐進行完善，因此，生產單位在生產中必須也需要遵守工藝和技術標準，提高管片的生產質量。需要注意的是，管片生產過程中，需要根據施工要求合理控制管片的抗壓、抗?jié)B和三環(huán)試拼裝環(huán)節(jié)，并做好相關的試驗研究工作，待檢測合格后才能進行打量生產[5]。

5 結語

總的來說，隨著社會的快速發(fā)展，地鐵已經成為現代化城市發(fā)展的主要組成部分，能夠有效緩解城市交通壓力，提高交通服務質量。因此，必須提高地鐵工程的質量，盾構工法施工技術在地鐵建設中發(fā)揮著非常重要的作用，能夠有效的保障地鐵工程的質量和安全，延長地鐵運行壽命，設計部門必須重視盾構工法施工技術，根據施工要求不斷改進操作流程，掌握施工細節(jié)，以提高盾構工法施工技術水平。

參考文獻

[1] 孫佳.盾構法施工在過江隧道中的風險及應對措施芻議[J].價值工程，2014（13）：143-144.

[2] 倪安斌.泥炭（質）土地層中盾構法施工對鄰近橋梁的影響分析[J].現代隧道技術，2014，51（3）：168-173+180.

[3] 王克忠，王玉培，林峰，等.平行雙隧道盾構法施工地表沉降仿真計算研究[J].浙江工業(yè)大學學報，2013，41（3）：300-303+308.

[4] 高立群.地鐵盾構法施工技術經濟與控制技術分析[J].中華建設，2013（8）：156-157.

[5] 賀奇峰.淺談地鐵盾構法施工中盾構機轉接始發(fā)技術[J].中國高新技術企業(yè)，2013（15）：97-98.