地铁盾构掘进施工技术与质量控制

李瀚霆

摘要：在地面以下，进行暗挖隧道时，我们经常会采用一种施工方法就是盾构法。在一些大小城市中，如果采用明挖的方法来挖掘隧道，这是很难实现的，主要原因在于，地面因素较多，难以控制。因此，在这样的情况下，我们就会采用盾构掘进的施工技术来进行地下挖掘工程。这一技术在电力通讯、市政建设以及地铁兴建等方面都具有良好的作用。但是采用这一方法的时候也会受到地下管网以及轨道交通的限制，它既会穿越地面的建筑物，又会穿越低下的建筑物，因此，工程非常复杂。本文重点探讨地铁盾构掘进施工技术与质量控制。首先讲解的是盾构施工方法的一些要点，其次讲解的是工程质量的控制方法。

关键词：地铁；盾构；掘进；质量

Abstract: In some city, if using the cut-and-cover method to excavate tunnels, it is difficult to achieve, the main reason lies in the ground, many factors, it is difficult to control. Therefore, in this case, we will adopt the shield tunneling construction technology for underground mining engineering. This paper focuses on subway shield tunneling construction technology and quality control. The first is to explain some of the main points of shield construction method; the second is to explain the method of engineering quality control.

Key words: Subway; tunnel; shield; quality

中图分类号：TU761.6文献标识码：A 文章编号：

我国市化进程的不断加快，城市人口的大量增加，给很多城市带来了严重的交通堵塞问题和环境污染问题。城市的各种基础设施建设已经不能满足人们的生活需求，也给城市经济的发展带来了严重的阻碍作用。在目前的城市环境中，如何才能进一步开拓生存环境，不断丰富城市交通的方式，是我们当前急需解决的问题。近几年，在很多大中小城市中，地下轨道交通成为了一种主要的交通方式，例如，地铁的兴起。在当前的21世纪，地铁建设也将成为我国主要的城市空间开发对象。其中，盾构掘进技术就是一种非常有效的施工方法。

一、盾构施工方法

盾构施工方法主要有几种，例如掘进、注浆、管片拼装等等。其中，掘进的施工方法有包含有掘进的进度、土压设定以及出渣量等。我们在进行施工的时候，一定要根据土层情况地面建筑情况以及覆土的情况等进行考量，对各掘进的参数进行不断调整，最后才能达到最好的效果。

（一）管片拼装

1、在盾构的尾部经常残留的渣土，我们在进行管片整体上台的时候，螺栓就没有办法直接穿进，如果强制性穿进，那么，螺栓的孔位就会出现破损的现象，而在螺栓孔位的橡胶圈就会失去作用，将会有水进入到里面。

2、在进行理论施工的时候，管片要与掘进的方向进行合适的拼装，而机身千斤顶的使力方向一定要与管片轴线风险保持平衡。但是，在实际的施工操作中，不可能完全达到这样的效果。如果蛇形纠偏的时候，我们要通过调节每一组油缸的使力方向来控制掘进的方向。假设盾构机调向力度太大，那么，4组的油缸行程差就会非常大，加上衬砌环的径向，最后就会形成一种偏力。而在侧向力的影响下，管片就会出现错台的现象，假如推力比较大的话，内环面就会出现破损的情况。

3、我们在进行挖掘的时候，往往把拼装完成后的管片当作一个整体来保存，通常都会保存在一个密封的空间里面。我们同步注入浆液，其与地下水一起对这些管片产生浮力，如果在一些水量比较大的地区，注入的浆液一定要在一段很长的时间内才会凝结，时间越长，那么，对管片造成的浮力也就越大。

4、在盾构的尾部，管片进行拼装。在盾构机的里面，隧道管片的长度一般是1.5米，然后，我们根据施工工程的具体情况，管片的外直径与盾构机的内部直径之间会形成一个大约40毫米的空隙。因为剩下的空间非常小，因此，管片的拼装质量就一定要很高，假如盾构机在进行曲线段的掘进时，盾构机和管片的姿态变化没有保持一致，那么，位于盾尾的密封刷就会对管片产生挤压，而管片的外弧面就会产生破损。

（二）工程质量控制

1、首先要对盾构机尾部的渣土进行清理，然后在进行拼装，此外，还要选用操作熟练的人员来拼装管片。

2、在拼装完管片以后，一定要固定螺栓，并且，还要使用风动扳手来进行固定螺栓，固定工作完成以后，再进行下一步的工作。当管片被拖出盾构机的尾部以后，然后进行第二次的固定工作，在第二次固定工作完成之前，千斤顶不能卸力。

3、盾构机的工作流程一定要与管片拼装要求一致。在一项工程中，管片的宽度为1500毫米，在管片之间的连接主要以楔形为主，所以，封顶块就需要足够的空间才能插入邻结块之内，那么，这就要求，盾构机的拼接形成最小不能小于1890毫米，但是也不能大于1980毫米。

4、对千斤顶进行撑靴保护，如果撑靴出现损坏，那么，管片的应力就会过于集中，非常容易导致管片也出现坏损。

5、加强浆液的配合程度，使浆液在一定时间下尽快凝固，与此同时，和二次双液强注浆进行密切配合，实现隧道内的封水，防止出现管片不断上浮。

6、与隧道轴线进行密切配合，选择合适类型的管片。此外，在使用左右转弯环的时候要合理，让管片的轴线与隧道轴线保持在同一个水平面上，然后，还要不断调整盾构机的掘进风向，防止出现蛇形运动，使盾构机的风向有所偏离。

7、如果盾构机尾部的空隙比较大，可以选择转弯环通过借点拼装的方法使间隙不断得到调节，还能使千斤顶的行程差得到调整，这样一来，盾尾的空隙大小或者是千斤顶的行程差大小影响管片因为受到钢板挤压或千斤顶侧向分力而出现损坏的情况。

二、工程质量保证措施

1、我们在进行地铁施工的时候，在地下穿越一些比较重要的建筑的时候，一定要对土压平衡产生的压力进行严格控制，此外，还要对刀盘转速、掘进速度、螺栓转速等进行严格控制，最大限度使平衡压力产生的波动最小，把压力值波动尽量控制在(±0.2×105Pa).再者，按照舱渣土的形状与地面监测结果进行不断调整，是平衡土压值达到合理。

2、对于掘进速度进行严格控制，把其控制在合理的范围之中。并且，使掘进的速度以快速、均匀的状态通过，但是，不能产生比较大的波动现象。此外，与同步注浆进行密切配合，不断适时调节掘进速度，避免掘进速度太快，给土仓带来巨大的压力，或者导致注浆量不足，再或者影响地层空隙的填充等，同时，还能避免对地面造成的巨大波动。

3、盾构的曲线工作，实际上是位于曲线的切线上，如果轴线偏差比较小的话，对于纠偏量盾构机的偏量就要严格控制，既不能太猛，也不能过于频繁，这样做的主要目的是防止对地面产生太大的波动。对于某一工程的地层结构比较松软的情况，盾构机受到地心引力的作用，很容易不断下沉，就会是轴线不断偏离，如果发生这种现象，就要对千斤顶进行合理的调节，把上行的趋势调整为+7就能解决这一问题了。

4、第一，扭矩螺旋输送；第二，观察刀盘压力大小；第三，判断舱碴土的形状。做完这三部工作，然后来确定是不是需要进行碴土改良。其中，采用的主要判断依据是：刀盘压力要在150bar以上，螺栓输送机扭矩要在160MN.m以上。主要目的是避免发生堵仓的现象。

5、制定一定的沉降变形的参考值，主要有警戒作用。建筑物的值为±3毫米，地面的值为±4毫米，与此同时，对地面和建筑进行不断监测，一般情况下，每天的监测次数在2~3次，还要使通信畅通无阻。尤其是在穿越一些比较重要的建筑物时，要把监测所得结果在第一时间反馈给正在进行施工的施工人员，如果地面建筑物的变形量在制定的参考值以上，就要进行及时的管片壁后双液补强注浆，这样可以使建筑物变形的程度大大降低。如果有必要，在白天的时候，进行施工，在夜晚的时候，就进行注浆。

结语：

本文讲解的盾构法施工主要是在地铁盾构区间进行施工，主要的要求是，在一个比较短的时间内，我们可以熟练掌握盾构机设备的操作方法。我们在采用盾构施工方法的时候，要对其参数范围和工程的施工进度、施工质量以及施工的安全性等指标进行严格的控制。本文重点讲解了盾构施工技术与工程质量控制的方法，进一步保证了地铁施工采用盾构掘进技术的安全性。

参考文献：

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[3]竺维彬 鞠世健.盾构隧道管片开裂的原因及相应对策.现代隧道技术, 2003.