盾构隧道技术问题和施工管理浅析

顾继禄

摘要：随着我国城市人口的急剧增长和城市建设的高速发展，地下工程建设成为时代发展的需求，各种地下交通隧道在很大程度上缓解了城市地面的交通压力，给人们的生产生活带来了极大的便利。用于地下工程施工的最常用的方法就是利用盾构机在地面以下挖出隧道。随着盾构施工的不断更新，盾构挖掘机及其相关的一套施工技术和施工工艺流程日趋成熟，成为进行地下工程施工的主要手段。

关键词：盾构隧道技术；施工管理；防范措施

盾构施工经过长期的发展和演变逐渐实现了智能化、自动化、信息化，实现了远程控制操作，大大降低了劳动强度，加快了施工进度；盾构法在松软地层中施工挖掘较大、较深的隧道更加具有明显的优势。但是盾构机的造价比较大，在施工过程中涉及到的施工工艺和流程比较复杂，此外，盾构施工还需要多种难度较大的施工技术相互配合同时施工。

一、盾构隧道施工的问题

采用盾构法进行地下施工时应该注意地层位移的问题。由于盾构管片外壁和内壁之间存在一定的空隙，当管片脱离盾尾时势必会造成地面的变形，引起隧道的结构产生一定的位移，会引发一系列的不良后果，甚至产生重大事故。因此必须采取一定的盾尾注浆技术，将管片脱离盾尾时产生的空隙进行有效的填充，才能减少对隧道稳定性的影响。在对盾尾进行注浆施工时，应该充分了解地下工程的地质条件、施工条件等，确定适合的注浆方式和工艺流程，同时还应该合理确定注浆材料的选择、成分配比，设计合理的注浆位置，保证适宜的注浆压力和注浆量等。任何一个环节出现问题，都可能导致地下工程出现质量问题。

二、盾构隧道施工管理

（一）注入浆液配置管理

对盾构管片与盾尾之间的空隙进行注浆，注浆材料的选择和配比直接影响着注浆的效果和隧道的上浮。通过对注浆材料进行一系列的试验，如强度试验、密度试验、坍落度试验、稠度试验、泌水率试验、固结压缩试验、直接剪切试验、抗冲刷试验、PH值试验等，可以得出以下结论：（1）如果想要使注入的浆液达到一定的稠度要求和保水性能，可以适当增加膨润土的含量，膨润土在一定程度上能够抑制浆液的流动性能，使浆液的泌水率得以降低。（2）如果想要使注入浆液的坍落度达到要求，可以适量降低粉煤灰的含量，增加适量黄砂，以抑制浆液流动，同时降低浆液的稠度和坍落度。（3）想要增加注入浆液的抗压强度和压缩模量，可以通过增加粉煤灰代替石灰膏的方法来实现。（4）为了增加砂浆尤其是膨润土砂浆的流动性能，可以添加适量的泵送剂，能够达到很好的效果。（5）NaOH能够使注入浆液的强度变小，但是使用其作为外加剂能够大大提高和改善盾构管路的易清洗性能。

（二）同步注浆管理

在地下工程的含水层中，盾构管片由于处于挖掘过程中圆形坑道的液体中，盾构管片随时会发生上浮现象。这就必须采取一定的措施对盾构管片脱离盾尾之后进行适当的约束，一般情况下，应该在管片在适当长度内受到盾尾32根M30刚性连接的弯螺栓约束的时间段内，及时向盾尾管片的空隙内注入一定材料及配合比的浆液，从而将管片适当固定。

如果浆液配比没有严格按照其程序和材料比例进行，有可能使浆液进入盾构尾部的钢丝刷进而使其变形。尽管盾构尾部钢丝刷变形能够导致盾构尾部的浆液泄漏，但是它能比较有效地控制隧道的上浮。为了避免盾构尾部钢丝刷的变形，可以采用注浆孔进行注浆。如图1所示。

如果隧道的上浮范围和程度都比较大时，一方面可以采取一定的手段加大隧道拱顶的压力，靠外部强制作用减小隧道的上浮，另一方面可以通过补充注入适当的浆液来控制隧道的上浮。一般可以选择双液浆的方式进行注浆，对于隧道上浮情况严重的，可以选用防水效果突出的聚胺脂作为注浆材料。图2为某隧道补充注浆量与盾构管片上浮量的关系图。

（三）泥水指标管理

在进行盾构挖掘施工过程中，应该严格控制掘进过程中的泥水比重。如果泥水比重过高，就会对浆液的输送能力产生一定的影响，进而导致隧道的上浮；如果泥水比重过低，将在很大程度上破坏盾构开挖面的整体稳定性，影响施工质量。最好使泥水的比重高于1.15g/cm3，同时不要超过1.30 g/cm3。在实际地下工程施工中，根据具体的施工条件可以适当调整泥水的比重。

（四）盾构姿态管理

在使用盾构机进行挖掘工作过程中，尽量使挖掘机的行进姿态保持较小幅度的摆动，以保证管片受到均匀的环面荷载，减少周围土体对盾构施工的干扰作用。盾构机尽量沿着隧道的轴线进行小范围内蛇形行进，尽量控制在规范要求的水平和直线的偏差范围以内，在掘进工作中及时发现盾构机是否产生过大偏差并采取相应的措施进行纠正。

结语：

在盾构掘进隧道施工过程中，盾构尾部的同步注浆是一个关键的环节，对隧道的上浮有重要影响。在施工中应该综合运用各种合理准确的方法进行预测和计算。

参考文献：

[1]朱伟，陈仁俊. 盾构隧道施工技术现状及展望（第2讲）——盾构隧道技术问题和施工管理[J]. 岩土工程界，2012，12

[2]王梦恕. 中国盾构和掘进机隧道技术现状、存在的问题及发展思路[J]. 隧道建设，2014，03