复杂地质条件地铁盾构施工技术要点及安全影响因素分析

席 岩

(合肥市轨道交通集团有限公司运营分公司 安徽 合肥 230000)

地下铁路盾构施工技术是比较新的施工技术，在实际施工期间，并没有成型的经验跟启示供大家借鉴。对于地质条件较为复杂的地下铁路中如何运用盾构施工技术展开研究，就具有十分重要的意义。

一、工程实例的基本情况

(一)工程规模

本工程当中，上线737.389m长、下线727.646m长，左、右线并没有采用平行设计。从高铁站出来后，线路下穿市政通道当中的龙川路隧道，还有1号线当中的区间隧道，自南而北下穿规划好的待建地块，还有庐州大道，一直抵达祁门路站，区间最小的平曲线具有400m半径。其间SK22+662.943处设联络通道一条、XK22+675.509处设泵房1座，联络通道的建设施工采用的是矿山法。

(二)结构形式

地下铁路隧道的衬砌全部采用钢筋混凝土管片，所用管片包括标准块3块、邻接块2块还有封顶块1块，以错缝拼装形式组合而成，管片总计1.5m宽，300mm厚，误差范围为±2mm，衬砌的外径6000mm、内径5400mm，二者的误差范围均为±2mm。钢混管片为C50的设计强度，P10以上的抗渗等级。

(三)平纵断面

线路平面采用的是非平行设计，其平面线间距为9～15.4m；线路整体呈一个纵向的“V”型坡，从高铁站出来后先以23.658‰～24.376‰下坡，再以29‰～28‰的上坡，最后以一段平曲线进入祁门路站；竖曲线半径最小处R=3000m，隧道拱顶有10.9～33.6m厚度的覆土，区间盾构隧道需要穿越的地层属于⑥2黏土层。

二、实际地质条件

(一)下穿已建1号线区间段

本地下铁路区间下穿已建1号线本身的风险等级为Ⅰ级，SK22+593.332～SK22+641.431(XK22+560.767～SK22+611.493)范围从1号线上的隧道斜穿而过，竖向高程差最小的地方仅2.645m，区间最小的外轮廓净距在3.244m左右。按《合肥市1#线轨道望湖城～高铁站XK14+571～XK14+665区间衬砌管片缺陷检测报告》提交内容，在衬砌管片当中出现了裂缝、错台现象，而且环缝也有堵漏问题，表面混凝土也发生了剥落，这些情况使地铁盾构施工变得更加复杂。

(二)附近环境

1.既有建筑物。地下铁路盾构施工下穿市政通道的龙川路隧道，还有1号线上的区间隧道，自南而北下穿已规划好的、堆有大范围建筑土料的待建地块，堆土高度局部达到12m。

2.区间管线分布情况。在SK22+440(XK22+440)附近下穿埋深5.2m，Φ1400的铸铁材质给水管，其最小净距在13.97m左右；在SK22+484(XK22+485)附近下穿埋深6.4m，Φ1200的砼制雨水管，其最小净距在15.92m左右；在SK22+489(XK22+490)附近下穿埋深6.7m，Φ800的砼污水管，净距最小在15.62m左右；在SK23+142(XK23+142)附近下穿埋深在3.4m左右，Φ1000的砼雨水管，其净距最小在7.57m左右。

3.水文地质。本区间有基岩裂隙水、基岩孔隙水，还有上层滞水。浅部赋存的地下水大多在人工填土里面，水量较少，多为层滞水；基岩孔隙水大多数在全风化岩层里面，当风化产物呈现出粗粒砂性土形态时，具有较好的富水性跟透水性，承压性也不错；基岩裂隙水大多数在强、中等风化的岩石带里面。该区的基岩属于泥质砂岩，基岩裂隙水不算多，没有太强的透水性跟富水性，总体来说地下水其实并不发育，可能某些岩体强风化破碎区会存在水量相对富集状态。

三、地质条件复杂时地铁的盾构施工技术

(一)盾构机型号的确定

为提高地下铁路工程的施工效率，同时还要达到复杂地质条件的各项处理需求，结合工程地质勘察报告内容，隧道需要穿越的地层基本是⑥2硬塑状黏土，因此应该采用的盾构机为土压平衡式。

(二)盾构施工工艺

在复杂地质区域建设的地下铁路，其盾构施工的具体工艺也会相对复杂一些、需要更多程序、会涉及更广的范围，应该把每一个环节的工作全都做好，以便于从根本上为地铁施工能够顺利展开提供必要保障。盾构施工的具体工艺十分复杂，而且对每一个环节的要求都很高。就地下铁路来讲，其管片300mm厚，1500mm宽，每个盾构环由6个管片组成。在施工北环穿越部分铁路期间，对地面沉降状况的控制，是盾构施工当中的一项关键内容，故而，一定要把地面沉降值控制在铁路运行要求的安全范围内，故而一定要对其施工工艺实施严格控制。在作业所需条件不具备的情况下，一定要采取洞内辅助措施配合盾构掘进，并通过相应的控制措施，为线路运营期间的安全性提供保障。

(三)施工技术跟施工组织的管理

1.预先把地质勘探工作做好

从其它地下铁路线路施工经验来讲，多次事故的形成都跟勘探施工线路地质状况时不仔细有关，故而做好盾构施工线路的实际地质状况，对保证施工的进度跟质量而言，皆有特别意义。

2.保证技术方案和交底工作具有先行性

在实际施工期间与盾构施工相关的技术方案跟技术交底工作必须先行，而且为技术方案跟交底工作的完成留出富裕的时间。像制定加固方案、重难点区域的穿越，还有技术交底工作等等，特别是对突发事故进行处理的应急方案等等，全部都应该提前制定。

3.按技术文件要求展开施工

从地下铁路盾构施工的具体工艺里面可以看出，每一个施工环节都是环环相扣的，不管哪一环节发生质量问题，都会严重影响到整体施工。故此在实际施工期间，一定要严格按照质量规范要求展开施工，若是不符合相关要求，难免会带来安全事故，还可能会对地铁后期的运行状态带来一定影响。

4.认识盾构机的性能并充分掌握

盾构机在实际应用中，其耗油量特别大，据不完全统计，在整个地下铁路工程施工成本当中，仅盾构机的能耗就差不多有5%～8%，若是在盾构机性能不太好的情况下展开施工，其油耗比正常运行情况下高出2～4倍。故此在实际施工期间，盾构机操作人员，一定要要认识和熟知盾构机的各项性能，才能成功的降低能耗，而且也要制定使用油脂的相应规范，杜绝不必要的浪费。

5.施工方案跟工序的筹划以及管理

地下铁路盾构施工要求必须保持连续性，对机械化施工有很高的流水要求。而且其投资比较大、消耗也相对较高。盾构机运行起来后，消耗的电力、油脂都不在少数，而且材料跟管理费用也都比较高，为了在确保施工质量的前提下把施工所需成本降低，就一定要对施工方案进行细化、优化，譬如在盾构机运到施工现场后，就一定要立即把始发、换刀还有加固等方案制定出来，而且现场施工期间的人员配制情况、与之配套使用的所有设备设施、各种需要的工程材料等等都一定要准备妥当的情况下，再启动盾构机。总体来讲，地下铁路在地质条件复杂时的施工不单单要把人员跟材料方面的准备工作做好，还要确保每一个施工环节跟工序之间能够配合良好，为无缝隙施工的实现打下良好基础。

6.制订相关管理制度、确定岗位职责

管理制度科学合理、岗位职责明确，是保证度地下铁路盾构施工质量目标能圆满完成的关键之处。一定要让现场施工人员明确知道什么是应该做的、什么是能做的、什么是不能做的，而且也要明确规定其应付的责任。在作业人员进入施工现场前要经过系统性的综合培训，将已经制订的岗位责任、管理制度全部落实到具体员工身上，确保其具备施工自觉性。

四、结束语

在新环境下，传统方式施工已经无法满足地质条件较为复杂情况下的地下铁路施工需求，而盾构施工技术本身是科学技术跟现代机械设备融合的新型技术，能真正的在或复杂、或多变的不同环境中使用。本文把工程实践跟技术理论结合起来，从诸多不同方面对地下铁路在地质条件比较复杂的情况下，如何运用盾构施工技术展开研究、分析、探讨，希望为日后地铁工提供借鉴。