地铁盾构机穿越复杂地质施工技术

孔玉琦

摘要：地铁项目与一般建筑工程比较，其操作难度更大，需要消耗大量的人力、物力和资金。并且由于其在地下开展施工，必将面临十分复杂的地质问题，若缺少合理的操作技术容易出现安全问题。在现代技术的支撑下，盾构技术广泛运用在地铁项目中，有效化解操作问题。因此，本文结合地铁的复杂地质环境，科学分析了盾构施工技術的应用问题，希望可以为类似施工提供较好的借鉴。

关键词：地铁；盾构施工技术；复杂地质

地铁盾构施工技术体现出创新特点，在实际操作中，尚未积累丰富的操作经验。因此，在实际研究过程中应密切联系本地水文、地质和地形特点，最大程度保证盾构操作水平。在这样的环境中，对复杂地质深刻研究盾构施工技术具有一定的现实意义。

一、地铁盾构机施工技术

（一）土压式平衡施工

1.选择模式

具体包括三种模式，在科学选择掘进模式时，结合不同地层特点开展施工。一般情况下，掘进操作全断面岩层时，优先采取敞开式，采取泡沫剂有效改进渣土；针对软弱层产生的复杂地质，建议采取土压平衡模式，选择泡沫与一定的膨胀土有效改进渣土。应用该种模式的过程中，应避免反复调整入仓压力，只要其明显超出掌子面水土压力即可；对砂卵石或上软下硬土层科学处置时，由于土层体现出的复杂特点，依然采取土压平衡掘进模式，由于不能轻松控制土仓形成的压力，应严格处理各个阶段[1]。

2.明确掘进参数

正式操作之前，应结合工地环境特点和埋置隧道深度对关键参数有效明确。并且按照监测掘进试验段情况，科学调节工地实际参数。采取土压平衡模式，应利用螺旋机保持出土平衡，因此还应严控设备操作速度和压力。

3.控制设备状态

掘进操作复杂地层时，应严控设备状态，尤其是相对改变较大的硬岩地层与土层区域，纠正设备状态比较困难。若采取对千斤顶推力调节对状态有效调节，效果一般不理想，并且增加了道具磨损程度，甚至发生管片错台的不良结果。所以在操作中，应认真按照相关准则，防止集中较大用力[2]。

（二）泥水加压式平衡施工

1.明确泥水性能

首先明确泥水形成密度，在开挖操作时，利用泥水可以对开挖面有效控制。一般泥水拥有较大密度，满足开挖土体的密度要求。但在具体操作中，泥水产生的较大密度，容易威胁泥浆泵操作运行以及增加处置难度，所以需要根据土层构成和设备使用性能，科学明确泥水密度；泥水将含砂量作为另一关键因素，当针对较强透水性土体实施操作时，含砂量以及最大粒径都会严重影响形成泥膜的速度。

2.明确掘进参数

在复杂地质下开展操作时，应保证获得稳定的切口压力，推力与刀盘采取相对较低的转速。凭借对导向油缸长度和推进压力科学调节，对设备状态严控。当掘进操作上软下硬土层时，由于上部砂层缺少较强的稳定性，减少了切削形成的扭矩，形成较高的土层硬度，随之增加了刀具阻力，尤其是在软硬土壤交接位置，会发生更加严重的磨损，要想成功消除巨大的冲击荷载，适度控制刀盘旋转速度；若掘进速度相对较快，则影响处理和输送水泥的情况，形成严重的超挖问题。

3.控制盾构姿态

良好的姿态能够降低操作阻力以及有效扰动地层，提高操作水平。在保证掘进操作速度的前提下，凭借降低推力的方式对姿态有效控制。若发生问题，避免迅速纠正，防止产生较大的蛇形开挖面；可以凭借控制油压与调整油缸形成对其严格控制；并科学调节差异数值，进一步严控压力差值。

二、施工组织管理

（一）准备工作

在实际操作中，容易产生各种风险，应认真做好准备工作。首先勘察需要操作的地质环境，经过对路基整体勘察，把握地质出现改变的情况，根据实际变化状况提升决策的准确性，加固处理始发路段，只有掌握充分的数据信息，才可以更好地开展操作。同时，要想顺利开展施工，应科学设计操作方案，并安排好技术交底工作，牵涉到加固技术方案等，整体思考突发事故和风险问题。

（二）控制加固区域盾构掘进参数

当接收端头加固区域进入盾构后，由于提高加固区域土体强度，产生较大盾构扭矩，要想对推进轴线严格控制，应综合把握整体推力，从而降低掘进速度，保持在10mm/min之内，相应降低刀盘转速0.8r/min，在与操作区接近盾构机掘进操作中饱满注浆每一环，并开展二次注浆操作。

当盾构机与围护结构接近时，应严格注意盘扭矩、总推力等参数严格控制，防止过度挤压刀盘前方土体。

（三）科学管理方案与工序

这项操作表现出显著的持续性，对机械化操作产生极高的要。同时表现出高消耗、大投资特性。当正式操作以后，消耗电力、材料等方面的成本也随之增加，要想压缩费用，应对方案不断改进。比如，当盾构机进场以后，应迅速设计加固和换刀等操作方案，安排有关的人员配置工作，并做好设备与材料组织工作，进一步顺利开启盾构机。

（四）严格遵守技术要求

通过调查可知，开展盾构操作体现出较强的复杂性，这部分操作环节之间出现了密切关联，若其中一个操作环节难以达到质量要求，必将严重威胁整体操作质量。

（五）追踪监测盾构操作

要想提升操作的安全水平，应追踪服务施工监测工作，不仅要整体获取监测点信息，还应根据建设要求开展追踪监测。需要注意的是，每一次测量都应重视施工操作的凹凸需求，并认真监测盾构出洞操作。第一，在盾构出洞之前设计监测点，并持续追踪监测，积极改进操作参数。第二，长时间追踪监测沉降井，穿越盾构过程中，增加监测次数，并始终保持跟踪监测，直到获得稳定的数据才可以终止监测。

针对大多数盾构机操作来讲，由于复杂地质环境造成的影响，产生不同的建设情况，不仅需要项目建设人员严控技术，还应深刻探索操作工艺。

三、结束语

综合分析，我国社会主义经济迅速发展的过程中，出现了大量地铁类项目，传统操作方法不能有效满足复杂地质环境产生的操作要求，作为有机结合了先进技术与机械设备的盾构施工，可以很好适应各种复杂的操作环境。本文高度联系理论和实践，从若干角度深刻分析复杂地质环境中采取的施工技术，为有关工作提供参考。

参考文献：

[1]吴家兴.昆明地铁1号线下穿复杂地段盾构施工关键技术研究[J].云南科技管理，2016（12）：62-65.

[2]王全，林成.刍议复杂地质条件下地铁施工技术探讨[J].中国建材科技，2016（10）：167.

（作者单位：中铁十四局集团有限公司）