盾构通过矿山法施工隧道段关键技术研究

（中国港湾工程有限责任公司，北京 100027）

为了提高隧道施工的经济效益，在施工过程中，应利用先进的施工手段和施工工艺，在保证安全施工的前提下，降低施工难度，保证隧道施工的质量符合国家相关标准，达到预期的施工目标。

目前，盾构法是一种常见的施工技术手段，具有较高的自动化水平，可避免气候因素的影响，施工速度相较其他方法更快，减少了对人力资源的依赖。

盾构法主要的工作原理是先对岩土层进行爆破、清除工作，再使用盾构机进入隧道内开始挖掘工作，盾构机的钢组件会支撑未衬砌的隧洞，承担隧洞周围的土层压力、地下水及地下水压，确保安全性，提升了经济效益。

1 盾构通过矿山法施工过程中存在的风险

1.1 管片接缝出现渗漏

盾构机进入隧道后，正常的情况下应保证有足够的阻力形成反作用力挤压管片，保证管片不出现漏缝，但由于在隧道施工的过程中，前方没有土层形成阻力，无法满足盾构机需要的挤压力，进而无法保证管片止水胶条的正常作业，降低防水的效果，管片接缝的地方会出现漏水现象，影响整体的工作质量[1]。

1.2 盾构机偏差过大造成危险

使用盾构机进行隧道工作前，为了保证工程的顺利完成，需要进行隧道暗挖空推段的工作，保证后期的施工顺利推进。

进行暗挖空推段工作时，盾构机需要通过上下软硬程度有差异的土层，如果土层的强度过硬时，盾构机在运行的过程中会出现机体上抬的现象，使隧道的轴线偏离预定的位置，甚至破坏隧道内的结构，影响整体的工程质量。

1.3 刀片出现卡壳

山体爆破的过程中，运用爆破法时会出现欠挖和超挖的现象。对盾构机造成的损害主要是欠挖问题，出现欠挖时，隧道开挖的轮廓线应明显小于隧道设计的轮廓线，盾构机在通过时易引起卡壳的现象，严重影响施工进度和安全质量。

1.4 管片上浮风险

运用管片工作前，为了保证密实度及稳固性，应对管片进行基础的填充工作，采用豆砾石进行填充时，应注意填充的程度，避免由于填充不到位出现管片上浮的现象。

在填充的过程中，如果未填充管片，会使形成的初支出现缝隙，不均匀的空隙会增加注浆工作的难度，影响填充的难度，使顶部填充的紧实度不够，使管片出现向上浮动的现象或崩角的情况，影响工程的质量安全[2]。

2 盾构通过矿山法施工隧道段关键技术

2.1 管片填充技术

管片填充技术是矿山法施工的关键技术，利用管片填充技术时，管片填充顺序应符合先下后上的规则，先将倒台填充完，再对导台的左右两侧进行填充，填充时土层的均匀程度及密实度应达到规定的标准，完成填充后，再对隧道上方进行填充。

填充时，导台填空内应装满砾石，导台外装一部分即可。施工过程中应注重管片的填充，保证管片填充的质量。

2.2 导台施工技术

矿山法施工隧道段过程中，盾构法是工程施工常见的施工方式，在施工过程中，导台施工技术具有重要的地位，导台施工技术指对工程中的导向平台采取相应的施工手段，为盾构机在隧道底部提供方向的指导，推进施工进程，保证施工不偏离方向。

导向施工平台建筑的材料应采取混凝土，建造的高度及在隧道中心的位置应符合施工技术标准，以此充分发挥自身的效用。

2.3 二次注浆技术

二次注浆技术指在隧道洞门对出现的缝隙进行填密压实处理，在施工的过程中根据工程现状，避免出现浮力等物理作用造成的误差，因为管片会受到液体产生的浮力发生上升的现象。为了保证灌浆的效果符合标准，应在管片的上方安置支架，填实出现的缝隙，提高密实度。二次注浆工作结束后，应保证上浮的高度控制在1.5 mm以下，使灌浆的工作符合质量要求[3]。

2.4 避免盾构机出现“磕头”技术

“磕头”现象是盾构机在隧道工程施工的过程中较易出现的一种情况，大多数盾构机自身体积庞大，过大的自重不利于工程的施工，在施工的过程中盾构机会直接将刀盘切入墙体，引起“磕头”情况。在使用盾构机的过程中，未把控好施工速度，当速度过快时，易导致出现“磕头”现象。“磕头”现象出现会严重影响整体的施工质量及工程的进度，不利于推进工程的顺利进行[4]。

在使用盾构机施工的过程中应注意盾构机自身的问题，注意姿态及自重等影响因素，推进的速度不宜过快，以免造成“磕头现象”。

2.5 支顶回收技术

支顶的主要作用是支撑二次注浆后的管片，在二次注浆后，为了保证管片具有足够的应力，应利用支柱进行支撑。当浆液将管片包裹严实后，达到预期的效果便可将支顶撤出，在撤出支顶时应保证不对管片产生负面影响，不出现变形现象[5]。如果管片注浆后未达到质量标注，撤出支顶后，会造成不良的后果。

2.6 盾构机姿态控制技术

在具体施工过程中，施工人员应充分依据盾构机自身的姿态进行施工，科学利用行业中相关技术，保证运用盾构机时符合施工规范标准规范。

在施工的过程中，盾构机在竖直位置、水平位置两个方向上应进行交叉施工，增强盾构机性能、动力，保证推进油缸顺利向前进行。

在施工过程中，应注意不间断地采用交叉的方法，在交替进行时应注意每个位置的推进长度，应保证在合理的范围内，避免过长的操作进程[6]。应严格要求施工人员在施工的过程中按照要求具体进行操作，避免出现人为的不规范现象造成的工程失误，影响隧道段工期的进度。

2.7 出现特殊情况时的紧急处理技术

隧道施工的工作环境复杂，在进洞时易引发筒水状况，进行隧道施工前，技术工作人员应对地下复杂的施工因素进行了解，根据实际情况采取相应的注浆工作，掌握刀盘推进的速度及方法，在盾体进入洞门时应利用棉胎进行辅助，水流减弱时，便立即将隧道洞门封住。

3 盾构通过矿山法施工安全措施

采用盾构机进行隧道施工时，施工人员应结合盾构通过矿山法施工隧道段关键技术进行施工，规避施工过程中可能出现的风险，采取适当的安全管控措施[7]。

（1）盾构机上到倒台前，为了保证向前推进的准确性，应及时进行全面的测量工作，将所有的测量控制点准确程度提高到具体的标准。盾构程度进一步推进，应利用人工复测的手段再次研究盾构机的姿态，及时解决盾构机向前推进时出现的问题，当盾构机的距离接近20 m时，应放慢推进速度，以减少盾构机的推力，使土体呈现均匀、稳定状态，以免发生洞体塌陷情况。

（2）注意盾构机管片的拼装工作，管片组装成环状时，应避免出现松动现象，发现松动及时拧紧，在盾构机推进的过程中，应及时进行检查复紧工作[8]。

对盾构管片的填充工作应更严格，填充的工作须在盾构机开始工作前进行，为了保证作业安全性，填充材质选择直径5～10 mm的豆砾石，填充数量应依据隧道和管片间位置决定，工作人员应依据具体的计算标准得出准确的填充数量，避免因数量不足导致工程质量问题。

（3）采用爆破手段时，若爆破不彻底，会出现欠挖现象，影响盾构机的挖掘质量，因此，应对欠挖进行工程进行弥补，采取管控措施对欠挖部位进行复测和人工凿除，保证断面符合工程需要的尺寸，不影响盾构通过矿山法施工隧道段技术的实施[9]。

4 结语

在隧道段施工过程中，复杂环境给施工带来了较大难度，盾构通过矿山法在隧道施工中难度较大，因此，在施工的过程中，应依据工程的特点，采用相关的盾构施工技术，避免施工过程中出现危险因素，提高工程的质量，保证工程的顺利推进。本文主要针对管片填充技术、二次注浆技术、导台施工技术、避免盾构机出现“磕头”、支顶回收技术、盾构机姿态控制技术、特殊情况紧急处理技术进行分析。针对施工过程中可能出现问题，应及时采取安全手段，有利于工程施工的具体实践，针对具体的实际情况采取不同的技术手段，做到灵活运用，保证施工的顺利进行。