复杂地质条件下地铁盾构施工要点探究

毛武挺 沈东峰

摘 要：地铁工程属于地下工程，需要在地下环境中进行施工操作，面对复杂的地质条件，如果没有采用合适的施工技术，将会带来许多安全质量风险。在现代化科学技术的支持下，盾构施工技术越来越先进，并且在地铁施工中得到广泛应用，能够有效提升地铁施工的整体质量和安全性，解决施工中存在的问题。因此，本文对地铁复杂地质条件下的盾构施工技术应用进行深入研究，以期能够起到理论参考的作用。

关键词：复杂地质条件 地铁盾构施工 要点

前 言

由于穿越底层的地质状况具有不可控的复杂特点，盾构施工极易造成地面的沉降和变形，对周围建筑物和地下管线产生十分严重的影响，如果不对其加以重视，甚至还会威胁到人们的生命安全和社会的可持续发展。因此，在不同情况下选用合适的施工工艺显得尤为重要。

1地铁盾构施工中面临的风险和解决措施

1.1自然风险。由于地铁盾构施工大多在地下环境中进行施工操作，所以面临着各种地质灾害以及气象灾害等自然风险，在施工中遇到不良地质条件，会导致风险发生的几率增大。但是在地下施工环境下，许多不良的地质条件都能够及时探测出来，并制定相关的处理措施，及时规避自然风险，防止自然风险带来危害。

1.2人为风险。人为风险也是影响地铁盾构施工的重要因素，其主要指的是地铁盾构施工的设计阶段，设计方案不合理，施工技术问题、施工合同问题、财务资金投入问题、这些因素所带来的风险，所以，在施工之前，必须做好充足的准备工作，及时预测这些人为风险，并制定相应的解决措施。

1.3盾构选型风险。在选择盾构机的过程中，必须结合实际情况慎重选择合用的盾构机。首先，盾构机主要利用刀盘道具来控制掌子面稳定，所以必须结合地质情况合理设计刀盘、配置刀具，刀盘和刀具容易磨损，需要提高刀盘刀具的强度，采用耐磨焊接技术来焊接刀盘面板，选择刀具时可以选择单刃滚刀、宽刃齿刀以及刮刀，而且要合理控制刀具之间的间距和高度。其次，盾尾密封容易出现失效风险，泥水泄露会带来沉降问题，所以必须采用密封性比較好的盾尾油脂，并且均匀涂抹在盾尾上，使其起到密封的作用。盾尾刷和管片也要选择优质型号，避免盾尾在工作中出现挤压破损的问题。

2复杂地质条件中盾构法隧道的施工技术研究

2.1土压式平衡盾构机施工技术要点。（1）模式的选择。土压式平衡盾构机有三种模式，包括敞开式、半敞开式和土压平衡模式。在对掘进模式进行选择时，我们应该根本地层的不同条件特征来选择。通常情况下，对全断面岩层掘进时，我们可选择敞开式掘进模式，并使用泡沫剂对渣土进行改良；而对于存在软弱层的复杂地层，则可选择土压平衡模式，并采用泡沫和适量的膨润土对渣土进行改良。采用此种模式时，土仓的压力不用过于频繁调节，只要保证土仓压力略高于掌子面的土压和水压力和即可；对于处理砂卵石或者上软下硬的土层，由于土层比较复杂，则同样需要采用土压平衡模式来掘进，因为在这种复杂土层掘进时控制土仓压力较难，所以掘进时必须认真对待每个环节。（2）掘进参数的确定。采用土压式平衡盾构机施工之前，我们应该根据施工现场的不同地质特点和隧道的埋置深度来确定其掘进的主要参数。其中包括对盾构姿态、推力、扭矩、掘进速度以及刀盘转速等参数的确定，同时还需要根据掘进试验段的监测情况，对施工现场的参数进行随时调整。由于采用的是土压平衡模式，所以需要通过螺旋机的旋转出土来维持动态平衡，所以在实际施工过程中，我们还需要对螺旋机的转速和压力进行有效控制。（3）盾构机姿态的控制。在复杂地层掘进时，对于盾构机姿态的控制尤其重要，特别是在硬岩地层和土层条件变化较大的地段，对盾构机的姿态纠正难度较大。如果采用调整千斤顶推力来纠正姿态，往往很难得到较好的效果，而且会使刀具的磨损加大，甚至会出现盾构机被卡或者管片错台的严重后果。所以在这类地层中掘进时，应该严格遵守长距离、慢纠偏的原则，避免用力过猛，造成掘进困难。（4）同步注浆参数的确定。通常刀盘与管片的外径有所不同，会导致已经拼装的管片壁后与围岩之间存在一定的间隙，如果注浆回填不及时的话，管片会在千斤顶的作用下上浮。因此，我们在复杂地层中掘进时，要控制好注浆的压力、注浆量及注浆的速度，来尽量避免管片上浮。另外，因为浆液会在围岩和管片之间形成一道密实的防水层，所以在进行同步注浆时浆液的质量也非常重要。

2.2泥水加压式平衡盾构机施工技术要点。（1）泥水性能的确定。在对泥水性能进行确定时，首先要确定好泥水的密度，因为在掘进开挖时，泥水可以有效控制开挖面的变形。通常认为泥水的密度可相对高些，最好能够达到开挖土体的密度。但在实际施工中，泥水密度过大，可能会影响泥浆泵的运转以及泥水处理困难，所以我们应该结合土层的结构以及设备的运行能力，对泥水密度进行合理确定；含砂量是泥水的又一关键性问题，当在强透水性土体中掘进时，泥水的含砂量及砂的最大粒径，对泥膜形成的快慢会产生直接影响。因此，我们可以选择含量适中的，粒径比土体孔隙略大的砂；通常为了保证渣土的长距离输送要求，可将泥水的流速控制在160-210m/min。（2）掘进参数的确定。在复杂地层掘进作业时，切口的压力必须稳定，推力和刀盘的转速也要保持较低的状态。我们可通过调整导向油缸长度以及推进压力，来控制盾构的姿态。当在上软下硬的土层中掘进时，由于上部砂层的自稳定性较差，需要的切削扭矩就较低，而下部的土层硬度较高，对于刀具的阻力就会很大，尤其是软硬土层的交界处，刀具的损伤会比较严重，所以掘进过程中，为了避免刀具遭受过大的瞬时冲击荷载，可适当降低刀盘的转速，提高刀盘的扭矩；如果掘进时速度过快，就会对泥水的输送能力和泥水的处理能力造成压力，很容易导致超挖问题的产生。所以在过渡段地层掘进时，为了保证刀具的贯入度和泥水设备的处理能力相互适应，应该尽量将速度控制在15-30mm/min。（3）盾构姿态的控制。较好的盾构姿态是减少掘进摩阻力和对地层扰动的最有效方法，它能够提高盾构机的掘进质量。我们可采取在掘进速度满足要求的情况下，降低盾构推力的方法来控制盾构的姿态。如果出现偏差，纠偏的速度不应该过快，避免形成过大的蛇形开挖面；可通过控制各推进油缸的油压和调节油缸的行程来控制盾构的姿态；对各组导向油缸的差值进行及时调整，并通过导向油缸的压力差来对盾构姿态进行控制。（4）背填注浆的控制。对管片进行背填注浆，能够有效控制土体的变形，也能够对隧道进行良好的保护。对管片背部存在的间隙进行注浆时，要控制好注浆量和注浆的压力，同时还需要注浆流量与盾构推进速度等其它施工参数相匹配。

结 语

综上所述，地铁盾构施工面临许多复杂的地质条件，作为施工技术人员，必须充分考虑现场实际情况，仔细勘察施工现场的地质条件，选择应用合适的盾构施工技术，严格控制盾构掘进状态和参数，才能提高盾构施工质量。

参考文献

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