地铁施工盾构法施工技术初探

2015-04-16何浩钢

建材与装饰 2015年25期

关键词：盾构隧道作业

何浩钢

（粤水电轨道交通建设有限公司　广东　广州　510610）

地铁施工盾构法施工技术初探

何浩钢

（粤水电轨道交通建设有限公司广东广州510610）

本文结合笔者的工作实践，对盾构法施工技术的特点及其在地铁施工中的具体应用进行了探讨，这对于我国的地铁工程施工具有一定的参考和借鉴价值。

盾构法；地铁工程；隧道施工

1　引言

随着经济的高速发展和城市化进程的逐渐加快，我国汽车尤其是私家车的数量急剧增加，为了缓解城市交通压力，保障人们出行正常，一种新的城市交通工具——地铁便应运而生。地铁的建设不仅有效缓解了大型城市人群出行交通困难的问题，而且还能减轻因驾车出行而造成的环境污染，因而受到社会各界的普遍关注。因为地铁工程的施工建设地点基本上都位于地下，这给地铁的施工建设带来了很多与其他工程建设项目截然不同的特点和问题。作为地铁工程的关键施工部分——隧道工程，目前世界上绝大部分国家都普遍采用盾构法施工技术进行挖掘作业，这种施工技术因为具有施工速度快、安全系数高等方面的优势，因而广泛应用于地铁工程的隧道挖掘施工中。对于我国而言，因为地铁事业正处于高速发展的阶段，所以加强盾构法施工技术的研究和应用，提高施工水平，确保施工质量，对促进我国地铁事业持续健康发展具有极其重要的现实意义。

2　将盾构法施工技术应用于地铁隧道施工中的优势

盾构法施工技术具有施工效率高、施工安全系数高、施工质量好、施工成本低等方面的特点，因而在地铁的隧道挖掘施工作业中得到了广泛的应用，尤其对于一些技术水平比较雄厚的地铁工程施工企业，因为对这种施工技术掌握和研究的比较深入，在实际施工过程中甚至可以做到一些创新，这极大地提高了这些企业的竞争力和效益。

2.1安全性较高

盾构法施工技术一般用于地下隧道的挖掘作业，因为在整个作业过程中不受地面情况以及气候变化的干扰，造成在使用这种技术进行挖掘作业时可以不受外界环境的影响，从而有效地减少了安全事故发生的几率。

2.2工作效率较高

因为盾构法施工技术不受外界环境影响的特点，使得采用这种技术进行施工操作时可以随时随地的进行，这有效地确保了施工进度。此外，在采用盾构法进行施工操作时，在设计完成后就可以立即进行施工操作，整个基础施工工作中的开挖、支护、出土、衬砌可以一次性完成，从而可以极大地提高施工效率。在条件允许的情况下，还可以通过投入更多、技术水平更加先进的机械设备，从而使施工效率得到进一步的提升。

2.3产生危害较小

在地铁工程施工中，因为采用盾构法进行隧道挖掘作业时离地面还有不小距离，再加上盾构法施工操作具有振动小、噪声低等方面的特点，所以整个施工过程中几乎对地面不会造成任何影响，而这对于城市地铁工程的施工具有极其重要的现实意义。在实际工作中，因为地铁隧道往往会穿越地面建筑群之下，有些甚至还可能会穿越河底，所以确保地铁施工操作对地面建筑以及水面交通的正常使用不造成影响意义重大。

2.4经济性更佳

在各种地铁工程隧道挖掘作业施工技术当中，盾构法以其适应性强，可以在不同地质条件下均能使用的特点，使其技术优势更加凸显。此外，盾构法施工技术还可以做到分期施工、运营，在柔软或含水量大的围岩中也能进行施工，因而是一种性价比较高的施工技术。

3　盾构法应用于地铁施工的具体步骤

盾构法虽然是在当前地铁工程施工中应用比较广泛的技术，但要应用好这项技术，在施工中做好质量控制却也不是一件简单的事。具体施工步骤如下：①需要在施工隧道的开始之处建立一个工作用井，然后将施工需要用到的设备进行拼装。②依靠作用于拼装好初砌环及工作井后壁上的盾构千斤顶推力，将盾构从起始工作井墙壁的开孔处推出，这个步骤是盾构出洞。③盾构出洞后，就可以根据预期设计的方案在地层中进行掘进作业，这个过程需要一边出土一边检查衬砌管片，及时更换安装。同时，背后空隙还要注浆防止地层移动，加固衬砌环位置。④盾构机进入终端工作井后还需要进行拆除，从而为进行下一次施工作业进行准备。

4　地铁工程盾构施工中的技术控制要点

4.1盾构施工开挖前要做好地质勘探工作

众所周知，我国是一个地域跨度非常大的国家，不同地区往往拥有不同的地质条件，而地质条件会对地铁工程的隧道施工作业造成巨大的影响。虽然现实中采用盾构法施工技术可以适应不同的地质条件，但具体施工方式还是需要根据实际的地质条件情况进行适当的调整以确保施工过程的安全性。如每天进行停机维护时，可用多方向支撑液压钻机对掘进前方进行超前钻探，以发现前方地段是否存在高地应力、断层、围岩大变形等劣质地段，以做好下次进度的调整工作。

4.2设置正确的盾构参数，以确保掘进作业的稳定性

在实际工作中，要确保盾构机工作的平稳性，首先就要保证对实际作用力测算的准确性，要确保其不能超出参考系数。具体参数应由地质测量而来，只有确保参数测定和设置正确，才能确保盾构机掘进的平稳，进而也才能保证施工进度和质量，防止意外发生。具体而言，应该以埋深、土质为根本依据，按照水土合算方法计算出理论土仓压力，同时制订恰当的土仓压力，形成土仓压力微调，以设定土仓内平衡的压值。

4.3盾构机进、出洞时的施工作业控制

在采用盾构法进行隧道挖掘作业时，进洞和出洞作业是盾构机作业的重要组成部分，其操作质量对整个施工作业有着重要影响。一旦进洞或出洞作业存在问题，那么即使整个掘进操作做地再好，整个工程也依然会存在失败的可能。因此，必须确保进洞和出洞作业的质量。盾构进洞前，一定要确保隧道施工路线的正确性，同时做好施工路线周围地质环境的勘察工作，并根据勘察结果对施工方式进行一定范围内的合理调整，以避免意外情况的发生；在盾构出洞前，还要做好相关准备工作，只有在确保出洞条件满足相关规范和标准要求的前提下，才能进行出洞操作。

4.4盾构机掘进时的施工作业控制

对于地铁隧道施工而言，盾构机的掘进作业无疑是整个工程的主体，那么则必然会对整个工程质量产生重要的影响。在进行盾构机掘进作业时，最主要的是降低盾构机掘进过程中对周围土层的影响，尤其要确保盾构开挖面的稳定性。为实现这一目的，需要根据工程施工作业的实际特点对盾构参数进行合理的设置。此外，在盾构机掘进施工过程中，盾构姿态的好坏也会对挖掘作业的顺利进行和后面管片拼装作业的质量产生直接影响，所以还必须对盾构姿态进行严格控制。在实际工作中，对盾构姿态的控制主要是通过对注浆量、注浆方式、盾构坡度等十项参数的控制来实现的。

4.5盾构穿越粉砂层时的施工作业控制

隧道线路周围地质条件对于盾构施工影响巨大。对于盾构施工而言，最为理想的施工环境是淤泥质粘土或淤泥质粉质粘土等软土地层，如果施工线路途经粉砂层，那么施工难度将会大幅提高，此时必须采用一些特殊方法来解决这个难题，如可以通过适当提高土舱压力和向土舱内加泥的方法予以处理。