超大直径泥水盾构施工难点及技术探究

吴磊

摘要：铁路隧道工程建设质量对铁路使用安全和质量至关重要，隧道工程中的超大直径泥水盾构施工对工程质量有较大影响，也是工程施工的难点和重点环节。由于铁路隧道工程建设的区域比较复杂，超大直径泥水盾构施工难度也因此而被强化。为了提高超大直径泥水盾构施工质量和效率需要对难点和技术进行优化，因此本文对其施工难点和具体应用的技术手段进行研究。

关键词：超大直径；泥水盾构；施工难点；施工技术

1 超大直径泥水盾构施工难点

1.1 盾构结构形态控制

超大直径泥水盾构结构应用于隧道工程，这种跨度较大的结构施工难度本身就比较大，而盾构结构直径较大会导致结构形态难以控制。盾构结构直径过大的情况下，隧道掌子面分布均匀性会受到影响。因而在施工期间对盾构结构施工位置精准性要求较高，在实际施工期间需要用精密度高的测量仪器，对结构施工的位置进行测量确定，强化对盾构结构形态的控制效果。

1.2 盾构压力水平的控制

隧道工程超大直径泥水盾构施工期间，盾构的压力通常比较大。盾构压力水平与盾构施工机械的选择也有关联，实际施工期间对盾构压力水平有一定的要求，需要根据具体施工要求选择适宜的盾构机械，保证压力水平充分满足施工需求，并提高盾构机械的适用性。

1.3 高透水性的底层

在实际工程建设期间，地质结构的复杂性导致部分地质结构具有较强透水性，透水性较强的结构承载力较差，水分含量过多，结构稳定性也无法保证。但超大直径泥水盾构施工的相关压强超强，这就是江底施工所隐含的巨大风险。在这种条件下进行施工具有相当高的难度。首先，高超的渗水地质增加了排水的工作量，同时给对盾构机进行的施工推进增加了技术难度，因此对这种地质的施工需高度警惕，且应增加新技术的使用，从而促进施工的顺利进行。

1.4 掘进施工以及覆土施工

隧道工程总长度较大，隧道的宽度也比较大，而且施工环境具有多变性的特征，这对盾构掘进施工提出了更高的要求。需要利用盾构机械设备没有停顿的完成隧道打通施工，但是施工期间由于多方面因素的影响，想要实现连续不间断施工还是非常难的。关于覆土施工，在隧道工程洞口施工期间，覆土深度比较浅，对盾构覆土机械的有效控制难度比较大。

2 超大直径泥水盾构施工技术探究

2.1 超大直径泥水压力控制技术

首先，要根据隧道工程设计标准，计算出超大直径泥水压力值的范围，然后在具体施工期间要将超大直径泥水压力控制在标准范围之内。隧道施工地质结构比较多样化，透水性较强的结构和透水性弱的结构对超大直径泥水压力要求存在差异，需要根据地质结构性能进行分别计算，然后将透水性强和透水性差的区域进行分化，对超大直径泥水压力进行分别控制。

其次，控制超大直径泥水压力期间，需要保持灵活性。盾构机械设备中有压力范围值设定功能，根据计算的压力范围值进行输入，这样在施工中设备会自动将压力控制在标准范围内。其中对于地表沉降量较少的区域要将压力控制在比较低的范围内，对于沉降量较大的区域要将压力控制在较高的状态。在掘进施工期间，压力尽量保持在恒定状态，避免波动差值较大。

2.2 盾构掘进施工技术

盾构掘进施工难度较大，需要对一些影响因素进行控制，包括机械施工的速度、泥水压力、以及推力大小等。其中最重要的因素是掘进速度的控制，掘进速度应根据不同的地层进行调整，提高刀具的使用寿命。地质结构中会有硬度较大岩石层，在遇到硬度较强的结构时，要降低推进的速度，避免影响施工的安全和质量。盾构掘进施工最重要的是稳定性，保证稳定掘进状态进行施工，才能提高掘进施工的质量。

2.3 盾构机械刀盘转速、扭矩控制

在施工时，还要借用实时测量的结果以及由此而形成的三维坐标进行比对，從而进行准确的姿态调整。保持盾构机施工的状态平稳是进行掘进施工的基本要求，因此应将盾构机的纵向、横向以及前面的指标要求调整在规定的范围内，避免不良状态的出现。应尽量使管片拼环的姿态和盾构机的掘进姿态保持一致，以此也可以促进施工的稳定性。作为技术人员应在施工过程中对相关的隧道地质等信息数据进行收集，并进行掘进计划的制定和纠正。而进行盾构机操作的人员只要按照相关的规定规范施工即可，应及时纠正掘进过程中出现的小偏差，要求每次偏差值不能太大。

2.4 超大直径泥水盾构注浆技术

2.4.1 注浆溶液的配比与混合

注浆溶液配比混合的合理性，将直接影响注浆施工效果。在注浆溶液配比混合时，需要按照施工设计标准和地质结构特点以及掘进速度来进行优化，保证注浆溶液的性能和凝结效果。注意注浆溶液混合效果会受气候温度的影响，因而要根据气候特点，控制混合搅拌的时间。

2.4.2 注浆施工压力调控

在进行具体注浆时，在盾尾的圆周上均匀设计8根浆管，不同位置浆管的注浆压力是不一样的，其具体的压力值的计算按照相关公式进行，而公式中的管道压力损失则在管道组装时已经过试验产生了详细的数据。通过对注浆压力的科学控制，对施工质量的提高具有意义。

2.4.3 拼装管片施工技术

拼装管片施工需要控制以下几个因素来保证拼装施工的质量。首先，对拼装的线路进行合理的规划，主要的线路规划形状多为Z型和Y型，在具体施工时要先进行定位，保证线路施工准确性，避免偏离线路轨道。其次，严格按照管片拼装施工规范进行作业，保证各区域的管片能够紧密衔接，同时保证管片拼装位置分布均匀。最后要注意，当管片拼装到达末尾阶段时，需要进行润滑处理，降低拼装收尾施工的难度。另外，在拼装管片施工期间需要格外注意管片拼装结构的密闭性。

3 结论

超大直径泥水盾构施工是隧道工程的重要施工环节和技术手段，超大直径泥水盾构施工期间需要对机械设备运行状态、水泥压力以及各种施工位置精准性进行严格控制和优化，促进其施工顺利进行，从而保质保量的完成施工作业。但是由于隧道施工环境、气候、地质结构性能等方面的影响，导致施工难度较大，需要针对难点进行有效控制，严格按照施工规范进行，以促进工程建设质量提升。

参考文献：

[1]陈健.超大直径泥水盾构穿越长江关键施工技术综述[C]//中国隧道与地下工程大会.2014.

[2]陈健.膨胀性粘土中大直径泥水盾构施工关键技术[J].土木工程与管理学报，2015（1）：37-41.

[3]闫岢宏.泥水盾构超长距离掘进的盾尾选型技术[J]；铁道建筑技术；2008年01期

（作者单位：中铁隧道股份有限公司）