盾构法地铁隧道近距离穿越地铁既有运行线施工技术

2015-04-16李玉泉

建材与装饰 2015年24期

关键词：盾构调试土体

李玉泉

（中铁十四局集团隧道工程有限公司山东济南 250002）

盾构法地铁隧道近距离穿越地铁既有运行线施工技术

李玉泉

（中铁十四局集团隧道工程有限公司山东济南 250002）

盾构法的采用对于地铁隧道的建设是屡见不鲜的，盾构法能够近距离下穿既有线地铁隧道，不过因为既有隧道是在运营状态，因此导致下穿施工变形控制指标更加严格，通过工程的实践，采用了向盾体注入膨润土的方法，并取得了良好效果。

盾构法；隧道工程；穿越地铁

在地铁的建设工作中，盾构法是目前最安全有效的施工手段，它对施工质量要求比较高，从而受到越来越多工程管理部门的喜爱，在经济高速发展的今天，越来越多的城市都开始倾向于地铁等工程的修建，盾构法施工技术的出现在我国的市场价值是不可估量的。盾构法施工是建立在传统技术上的，与传统技术不同的是，它是在其技术上进行了革新，有固定的施工流程，包含许多施工环节，且每一个施工环节都要求有高质量的方案来进行施工，这种严谨的施工态度可以充分发挥出盾构施工的优越性，而在地铁施工过程中，经常要穿越既有地铁隧道。在这个施工过程中，盾构法的运用是十分常见的，它在地铁建设中扮演了重要的角色，但由于在地铁施工中会出现各种不同的因素，这些因素对于盾构法的推荐起到一定制约作用，如，利用盾构法推进时轴线过程中便会产生一些误差，这些细微的偏差对于附近的隧道会产生一定的影响，之所以这样，是因为其误差的产生导致了地层损失，在本文中，我们要对盾构法在地铁隧道中的运用进行一些分析与研究。

1 盾构法概述

盾构法是一种机械化施工方法，它的工作原理是将盾构机械嵌入到地里进行推进，然后通过盾构外壳和管片的支撑防止发生坍塌，是隧道结构形成的一种机械施工方法，盾构法的实施离不开盾构机的应用，盾构机被发明于1847年，是一种带有护罩的设备，盾构机掘出的出喳方式分为机械式和水力式。盾构不仅仅是一种施工工具还是一种有力的支撑结构，大多数盾构的形状为圆形，半圆形，马蹄形等其他形状。

1.1 盾构法的发展历史

盾构法的运用由来已久，它的历史可以追溯到100多年以前，最早对盾构法进行研究的是法国工程师M.I.布律内尔，他在1818年开始研究盾构法，并在1825年在伦敦利用矩形盾构建造了世界上第一条水底隧道，而中国的盾构法的使用是在第一个五年计划期间。

1.2 盾构施工引起地层位移的机理

导致土体变形的原因有很多，主要原因是：掘进引起的地层损失以及原始应力的变化等，地层损失一般指盾构掘进中实际开挖土体的体积和隧道体积之差，当盾构掘进时，土体所受水平应力较小，易引起其结构的损坏，同时土体受到搅动后，会发生长时间的压缩与变形，但是当隧道结构尺寸比较大的时候，地层的损失也是不能被忽略。

除此之外，管片的渗漏水也会引起周围土体压力的下降，从而易导致土体结构位移的产生，当隧道与周围土体产生间隙时，也会产生相应地层损失。

2 盾构法特点

2.1 优点

2.1.1 安全性有保障

因为盾构法有固定的施工流程，包含许多施工环节，每一个施工环节都要求有高质量的方案来进行施工，因此在安全性上有一定保障。

2.1.2 危害性较小

盾构法是采用盾构机进行掘进的施工技术，由于它一种有力支撑结构的工具，因此对于土体危害性较小。

2.1.3 效率高

盾构法的应用在现代地铁建筑工程中是屡见不鲜的，它的受欢迎程度不仅仅取决于它的安全性高，还取决于它在工程建设中运作过程中的高效率。

2.2 缺点

盾构法在为工程建设带来益处的同时，也为其带来了一些不可避免的缺点，比如：重复利用率较低，工作条件教差，适用性受到限制，地表变形不易控制，施工环节较复杂等。

3 盾构引起地层隆沉的原因

3.1 主观原因

盾构法引起地层隆沉的主观原因就是引起地面沉降最主要的原因，与施工技术水平的高低，工作人员工作态度的好坏有直接关系，而这个原因常常会发生在施工阶段，表现在，挖掘引起地面沉降与隆起，注浆量缺乏，设备参数不合理，等各种原因造成的盾构停机。

3.2 客观原因

客观原因是指非主观引起的地面沉降，而这类原因引起的沉降一般会发生在盾构过程中，延续到施工之后，这些客观原因通常表现在：注浆材料的收缩易造成空隙的出现，土体本身的徐变造成的地面沉降，设计阶段的盾构在选择上要对盾构的尺寸进行设置。

为了让盾构的施工安全更有保障，能够对附近的地下管线和建筑进行保护，盾构在出动前必选要对该洞口的土体进行加固，对土体进行加固的方法种类非常多，如：如水泥搅拌桩加固、旋喷桩加固，其实无论采取哪一种加固方法，都应该将其效果放在重点控制范围以内，只有对加固效果确保满意之后才能同意让盾构出洞，其次在对土体进行加固过程中，监理人员应重点关注以下三方面：

（1）加固土体与地墙间隙封闭

因为加固土体与地墙之间存在间隙，因此监管员在审查过程中应该审查承包方在施工方案中是否采用了相应措施，在对土体与地墙的间隙进行封闭时一般可以采用注浆等方法，同时应该对承包方进行监督，并予以落实。

（2）加固土体强度

对土体强度进行加固是保障盾构实施安全的手段之一，对于加固土体的强度是否达标，必须通过对进出洞加强固定防范，而面对不同深度土体则必须采用钻芯取样的方法去验证，在验证过程中监理人员应该对整个取样过程进行见证，以此确保其真实性。

（3）加固土体均匀性

对于土体均匀性的检测至今还未出现相应工具，只能通过打孔的方式来进行观察，检验加固土体的均匀性目前尚无相应的工具、监管人员应该监督承包方凿除混凝土后，合理布置探孔，并在现场对于流砂或探孔的异常情况进行观测，以此来判断土体的加固效果是否对盾构施工起到辅助作用。

4 盾构机试调

4.1 空载调试

空载调试之前必须要将盾构机组装和管线连接完毕之后，空载调试的目的主要是对设备进行检测，看是否能够正常运行。然后根据测得参数来与供应商进行校对，调试的内容分别是：液压系统，配电系统，冷却系统等。

4.2 负载调试

负载调试必须建立在空载调试基础上，当空载调试证明盾构机具有工作能力后，再对盾构机进行负载调试，负载调试的主要目的是为了检测设备的负载能力，对空载调试的疏忽进一步去完善，使得盾构机的工作系统可以满足生产要求所需的工作状态。

4.3 盾构机运转

盾构运转包括组装后的空载运转，带载运转，负载试运转等几个阶段，空载运转测试项目按照盾构供应厂商合同条款进行，通过其测试，在证明盾构机组装无误之后才能进行运转工作，带载运转是一个盾构参数优化的过程，在这个过程中，盾构必须通过土压平衡式盾构技术来开挖，一方面还要保持开挖面的稳定性，盾尾可以通过盾构掘进技术的运用为掘进技术参数进行优化。