隧道盾构施工技术发展趋势和应用研究

2020-11-27于明

建材发展导向 2020年11期

于明

（青岛市地铁四号线有限公司，山东青岛 266000）

随着科学技术的不断发展，我国的隧道建设项目工程大力开展，既存在于南水北调、西气东输、西电东送、青藏铁路这样的大工程，也包含在地铁桥梁隧道等城市开发拓建项目之中。隧道施工与地面施工有着很大的差别，因而要因地制宜，采取不同的施工措施。盾构施工技术比较符合隧道建设施工环境，目前广泛应用于隧道施工中，是一种有很大发展空间的隧道施工技术。

1 隧道施工过程中安全风险管理的重要性

一般来讲，在施工人员对整个工程进行完周围地质环境勘测之后，往往会接着对隧道的施工安全风险进行评估。为了切实做好隧道的安全风险管理，首先就要提高施工管理层的安全意识，以此避免危险情况发生。保证施工顺利进行的前提就是加强安全管理水平。

2 隧道建设中盾构法存在的问题

2.1 地表沉降问题

盾构设施在隧道施工中，引起地面沉降的主要因素是盾构隧道与新地表不断接近，所以经常看到横向沉降槽。此外，侧向槽受地层次固结和纵向沉降位移曲线的叠加影响，与Peck曲线有相似的发展趋势。地铁隧道的施工过程受到地表沉降的变化有较大的影响，如顶荷载的增加、隧道净距和埋深的减小、围岩条件的恶化等，同时隧道周围的地下管线也会对地表沉降产生较大的影响。比如，地下管线主要是污水管线、煤气管线和自来水管线。

2.2 地层损失问题

盾构施工带来的地表位移主要由盾构前方的地表位移、盾构施工穿越时的地表位移和盾构离场后土壤压实产生的位移3部分组成。与之相比，盾构机前方地表位移的可能性较小，而盾构机挖掘结束后的土体固结持续数月才能确定，因此，盾构机施工时，会导致地表产生较大的位移，因而造成地层损失，同时影响到施工进度。

2.3 土体位移问题

引起土体位移的原因主要有3个：1）盾构前方土体的位移，但这种位移的可能性相对较小，主要是盾构机施工前方的土体压力与静止土压力基本相同；2）盾构过程中土体的位移，因为盾构机通过地面时，其盾构、机尾间存在一定的间隙，通常会导致地面产生较大的位移；3）盾构后的土体固结［5］。

3 隧道盾构施工技术发展趋势和应用

3.1 施工技术控制措施

1）强化管片拼装过程的管理与控制，提高管片拼装的精度，切实解决管片安装过程中存在的喇叭口现象；2）管片选型过程中应当以确保盾尾间隙为基础，关键在于确保上部间隙维持在40～60mm之间；3）在管片拼装过程中、盾构掘进过程中以及与盾尾脱离之后，需要都认真落实管片螺栓三次复紧制度，同时需要通过扭矩扳手对其实施全方位检测；4）盾构掘进过程中需要在每向前推进0.5m之后收回一次油缸，从而将管片应力全部释放出来；5）加强同步注浆浆液配合比管理与控制，把浆液初凝的时间维持在4-5h之间；6）二次注浆应当尽可能在盾尾后补的6～8环之间进行，尽可能使用跟踪跳孔注浆的方式。地面隆起、开裂、冒浆处理措施：①针对盾构穿越过程中地面出现隆起、开裂的状况，当地面隆起或者开裂仍旧处于可控范围之内时，应当结合监测的实际结果对掘进参数进行合理优化，以免隆起或者裂缝超过限定的范围。而当地面隆起或者裂缝超出报警值，则需要立即封闭道路，通过在地面堆放沙袋的方式对隆起部位实施压载。同时强化地面隆起地段的监测与巡视，并对隆起地段的实时变化状况实施有效监测。等到盾构成型管片稳定之后，还需要对地面隆起地段实施二次注浆固结扰动土体。②针对盾构穿越过程中地面出现冒浆的状况，若是出现轻微冒浆的状况，可以在不减小开挖面土仓压力的基础上继续推进；不仅如此，还可以适当增快推进的速度，从而切实增加管片拼装的效率，进而使盾构能够更快“逃离”冒浆区域。

3.2 盾构密封安全控制措施

最后是盾构密封安全控制措施，工程项目要求隧道盾构管施工过程的收尾工作要做好，结合具体的施工技术流程采用盾尾密封系统与相关技术配合自动供给油脂系统进行高止水水性油脂压注操作，保证盾尾密封止水具有相当高的安全可靠性。详细来讲，该工程中针对盾尾密封的安全控制措施涉及以下3点：首先，在隧道盾构施工中始终保持良好的盾构姿态，合理控制盾尾有效间隙。其次，在隧道盾构施工中利用耐磨性材料制作优质的盾尾钢刷。最后，在隧道盾构施工中基于工程现场状况选择在盾构区间使用盾尾油脂，保证盾尾密封性始终保持良好。整体来讲，该地下隧道盾构施工项目就充分考量了隧道施工的各项安全风险因素，结合人工挖孔桩技术、墩身加固梁技术对地表内容进行加固，并在桥墩左右线位置做好盾构掘进工作，有效控制盾构施工对地表上桥墩的影响扰动范围，确保盾构施工安全。