探究地铁盾构施工中存在的若干问题及对策

2019-11-12张涛

中华建设 2019年10期

张涛

一、前言

地铁这一交通类工具，给居民日常的出行带来极大便利。最近几年，我国城市地铁的建设不断增多。盾构施工法有着安全、快速且对地面的建筑物影响较小等优势，已变成目前地铁工程关键的技术。然而在施工当中还是存在部分问题，这需要采取有效对策加以解决，保证地铁施工顺利完成。为使城市交通拥堵的问题得以有效缓解，随着城市地铁的建设越来越多，盾构施工法在地铁工程中得到了广泛应用，给地铁施工提供技术方面的支持，然而在施工当中还存在诸多问题，这就需要我们采取合理的措施加以解决。

二、地铁盾构施工简介

盾构属于地下隧道挖掘专用的设备，其技术含量较高，其内部的装配包括推进与挡土、出土运输的装置及部分辅助类的设备等，自动化的程度较高。地铁盾构的施工有较强抗干扰能力，可于高效运行时不受外界与地上交通等因素影响。伴随科技不断进步，盾构施工的技术日渐完善，其自动化与机械化水准不断提升，可在各类型地层中适应。地铁盾构的施工是暗挖隧道，由于盾构施工可于城市的中心与交通流量比较大及使用频率较高场所开展施工而得到广泛应用，对于地上环境造成的干扰与影响极少且施工的精准度比较高，可提升地铁工程整体的质量。

三、地铁盾构施工中存在的问题及对策

1.地铁盾构施工中存在的问题

（1）地表沉降问题

挖掘前进当中出土量因素可能会导致地表沉降问题。通常挖掘一环的出土量是固定不发生变化的，然而按照不同的地层其松散的系数不同，若于掘进时发生超挖情况使得出土量过大，那么能导致地表出现不同程度的沉降。通常在衬砌环壁以后为管控地表沉降情况应进行同步注浆，然而如果掘进当中出土量太大且注浆的量较少，则无法及时并有效地对地表沉降加以管控；若注浆的量太大同样会导致地表出现隆起。

（2）地层损失问题

盾构推进所引起土体的位移是因盾构前地表的位移、盾构经过时的位移及盾构离开以后土体的固结三个方面。盾构前地表的位移出现的可能很小，盾构离开以后土体出现固结需一段时间才能确定，所以，主要是因盾构机经过时使得地表出现较大的位移，进而导致地层损失。

（3）开挖面的失稳问题

开挖面失稳是因开挖当中前方遇到流沙或是出现管涌，盾构机发生磕头与突沉情况，以及前面的地层有空洞出现，使得盾构机出现偏移轴线与沉陷及隧道出现塌方和冒顶等问题。盾构机前进时，有超浅的覆土出现而引起冒顶问题。盾构推进时突遇涌水而使得盾构机的正面出现大范围的塌方。

（4）盾构螺旋输送机的喷涌问题

喷涌主要原因包括：盾构不能连续性地掘进、富水砂层的开挖面充水以及同步注浆浆液没有完全充实衬砌的空隙，从而引发流水通道等情况，进而导致出现喷涌-停机-喷涌恶性的循环。

（5）管片上浮问题

盾构机切削刀盘的直径和隧道衬砌的管片外径存在差值及盾构机掘进时出现了超挖情况，导致管片和地层之间出现环形间隙，若充填不及时，盾尾管片会处在无约束的状态下，这便会为管片出现位移提供条件。若未及时同步注浆对此间隙加以填充或因注浆的工艺与浆液的质量问题导致浆液初凝的时间过长，浆液于较长时间里属于未达初凝的流体，在管片与盾尾脱离后遭受附近地下水、泥浆及注浆浆液等的影响，使管片遭受上浮力，若此上浮力比管片自身的重力大，则会出现上浮问题。

（6）泥饼问题

穿越粘性的土层时，通常盾构机的刀盘是于高温和高压中掘进，在此环境下，粘性土极易因压实固结而出现泥饼，尤其是刀盘中部。当出现泥饼的时候，掘进的速度会急剧降低，刀盘的扭矩有所上升，这使得开挖的效率有所下降，甚而出现不能掘进的情况。

（7）盾构机的偏移问题

因地铁施工都是于地下进行，我国的地理环境较复杂且多变，地层岩面起伏的变化比较大，比如部分地层断面风化、附近岩面与洞体填充物的处理存在的较大不同等情况。若盾构机于此恶劣条件下施工，其刀盘会出现受力不均与姿态的控制难度提高及掘进的速度不均等，使得盾构机机头出现向上弯曲与下垂及与轴线偏离等问题。

2.地铁盾构施工中存在问题的对策

（1）地表沉降对策

①按照具体的地层来管控泥浆的压力与品质，促使泥浆的压力一直与开挖面的土水压力相对应，管控出土量。

②按照地层的差异来配合比加以选取，对硬化的时间加以调节，采取同步的注浆方式使得浆液可及时充填盾尾的间隙，对因盾构的施工导致土体的损失加以补充，确保合理的压力并提高注浆的量，管控沉降。

③施工时按照地质实际的情况与经验，监测地表的沉降情况且按照监测到的结果加以管理。于隧道的中线上与两边的范围里布置测点来实施水准的测量，而且需尽早把结果反馈至施工的管理当中。

（2）地层损失的对策

地层损失主要是因盾构经过时导致地表出现位移，为减少地层的损失，应将盾构经过地层所出现的位移于合理范围内加以管控并及时加以监控，预防出现位移过大问题。

（3）开挖面失稳的对策

对推进的速度加以管控，保持平衡的排土量与开挖量。将压力舱应有的压力控制好，预防出现开挖面失稳问题。使挖下的渣土具备塑性的流动性，保证渣土完全充满压力舱，还应使挖下的渣土具备止水性。若超浅的覆土段发生冒顶与冒浆时，应立即将气压平衡的系统开启。

（4）喷涌问题的对策

为把土仓里的水清除，可于螺旋输送机关闭时继续掘进，一直到将水挤出，此过程当中仓内的压力不可太高，为防止盾构机的前方出现隆起与冒浆等情况及击穿盾尾的密封等问题应选择气压平衡的模式掘进，在此过程需预防出现漏气的情况发生。为保证土体整体性，可适当将高浓度的泥浆或者泡沫剂加进土体里。

（5）管片上浮对策

选取浆液时，应确保浆液充填性及初凝的时间和早期的强度有机的结合，促使盾构隧道的管片和围岩一起作用而构建稳定整体的物体。按照工程的地质与水文及隧道的埋深等改变情况，对浆液的配比加以动态调整，从而确保管片稳定。

（6）泥饼的对策

在盾构挖掘中对地质的预测与泥土的管理加以强化，尤其是于黏性土当中掘进的时候，应对开挖面地质的状况与刀盘工作的状态予以密切关注。增添刀盘前端中部注进去的泡沫且选取的泡沫注入应比较大，对土体和易性能加以改善，降低渣土黏附的性能，在必要的时候将泡沫加到螺旋的输送机里，增强碴土流动的性能，使碴土更好排出。到达黏性土的地层以前，将刀盘上一部分滚刀换为刮刀，强化刀盘开口率。于刀盘的背面与土仓的压力隔板之上安装搅拌棍，强化搅拌的强度与范围。万一出现泥饼，可让刀盘空转促使泥饼能于离心力的作用下掉落，还能于保征开挖面平稳基础上人工入仓加以清除。

（7）盾构机的偏移对策

盾构机偏移造成的明显后果就是姿态难以控制，其主要是有效地对油缸推动行程加以管控。所以推进油缸的行程时，控制推进的速度每分钟低于15mm，应安派专人定期加以检查并查看盾构机的推进情况，关键是对盾构机前的下部与导台相结与管片的隆起及盾构机底回填料的饱满与否等情况加以检查，确保盾构沿着导台的中心往前推动。还应定期检查盾构机掘进的参数，并按照地质的情况及时加以调整，确保参数合理性。