地铁盾构工法施工技术应用与探析

殷森

摘 要：从现有交通系统和城市发展需要来看，地铁建设是大中城市发展的基础保障。为了保证地铁建设的质量和功能，需要学习先进技术，明确施工技术要点。基于此，文章对地铁盾构工法施工技术的应用进行了分析和研究，仅供参考。

关键词：地铁;盾构法;施工技术

中图分类号：U455                                   文献标识码：A                                   文章編号：2096-6903（2022）04-0045-03

0 引言

盾构法的原理主要是通过千斤顶将盾构机向前推进，通过盾构机套管保护作用，发挥用盾构机前方的钻头优势，对土壤进行切割，同时预制管片可以用于开挖表面，连接形成衬砌以完成隧道挖掘施工。盾构施工技术结合了现代化、机械化优势，在地下隧道施工中发挥自动化作用，提高了施工安全性，降低了人工成本，确保了地铁工程施工质量。因此，盾构施工技术在地下地铁隧道施工中得到了广泛的应用，并成为施工建设中的核心技术。但是，在实践施工中却存在许多问题，因此，对盾构工法施工技术要求越来越严格。此外，该技术对材料的要求非常严格，特别是材料的性能和质量方面。同时，该技术在应用过程中容易出现供应导致错台和管片破裂问题，对盾构法施工中安全构成了一定威胁，因此，需要结合地铁工程施工特点全面控制整个施工质量。

1 盾构施工法的概念

1.1 盾构施工法的原理

在盾构施工法应用过程中，需要根据施工设计要求合理选择盾构机设备。在开挖过程中，盾构机的性能直接影响着开挖土体的稳定性，避免安全事故的发生，例如：塌方问题，同时，盾构机在开挖过程中还可以及时排出多余的渣土，反复进行衬砌和注浆，提高地铁工程开挖效率。所谓盾构机，“盾”主要包含了压力舱、刀盘和盾构钢壳三部分，而“构”则由隧道衬砌的管片和壁厚注浆体两部分组成。因此，盾构施工工艺在地铁工程中得到了广泛应用，该技术应用不会影响围岩结构，有利于各个隧道施工顺利进行，提高了隧道开挖的水平和效率。尤其是人口密集地方，地铁盾构施工不仅解决了交通拥堵问题，还有效减少了对周边结构物的破坏，促进了城市化的进一步发展（如图1所示）。

1.2 盾构施工阶段划分

地铁盾构施工复杂、环境恶劣，需要根据其特点进行施工划分，主要分为始发作业、盾构掘进和到达接收三阶段。始发阶段主要是布置阶段，选择合理的位置对盾构机进行安装，并加固入口处的土壤，为后续施工顺利进行提供基础保障;掘进阶段主要是确保地下隧道内开挖的连续性，结合施工设计改造防护设备，满足以上两个方面的要求后，就可以将盾构机拆除并带出隧道。在这种情况下，必须检验始发作业阶段和盾构掘进阶段，待合格够才可以拆卸盾构机，并将其移出隧道，同时，还需要做好接收井洞口加固工作，以确保隧道建设的质量和安全。目前，井口加固方式比较多样化，最常用的是高压旋喷加固技术，该技术需要与地连墙或钢套筒技术结合使用，但是结合技术的应用还存在一定的弊端，因此，必须根据施工现场的地质条件选择合理的技术。

2 盾构法施工的相关建议

2.1 进行同步注浆

盾构法在隧道挖掘过程中，盾构机在运行过程中容易出现尾管片与土体分离，导致土体之间出现缝隙问题。但衬砌施工过程中，缝隙大会随着施工深入而不断加大，结构工作面也会发生变化。在施工设计中，对预设的注浆量和空隙体积进行了详细计算，但是在与实际施工中，注浆量和空隙会偏离设计值。因此，在地铁施工注浆过程中，要参照规定的注浆压力和浆液配比值进行施工，以保证注浆施工的质量，使其满足施工设计要求。此外，注浆施工还可以降低盾构施工的安全风险，防止管片变形。

2.2 完善二次注浆

在初次注浆施工完成之后，会有效的改善衬砌和围岩土体之间的间隙，发挥了填充效果，但在施工中容易出现地面沉降问题，导致缝隙填充效果不佳，因此必须采用二次注浆方式提高施工结构的稳定性，进一步填补空隙，需要加大二次注浆的管理力度，确保二次注浆的质量，必须注意以下几个因素：

（1）注浆孔的位置确定非常重要。初次注浆位置一般会设置在顶部，中期浇筑必须在顶部和底部两方面同时进行，以提高砂浆沉降效果，后期应结合隧道周围环境的特征，进行全方位的注浆，以提高隧道的稳定性和安全性，同时，还可以选择灌浆和加固土的方式提高隧道的稳定性。

（2）在注浆过程中，压力大小和注浆速度非常重要，是提高注浆质量的有效保障。在注浆阶段，施工人员需要掌握施工设计要点，严格按照施工计划进行浇注，并按照设计要求合理控制注浆的压力和速度，保证浇注工作的顺利进行，提高浇注工作的质量。检查人员还需要加大检查力度，避免因压力和速度过高或过低于施工设计要求，而影响浇注质量。二次注浆的关键节点主要包含注浆点位、注浆压力、注浆量等，需要做好这几项节点的参数，并进行详细的记录，以便调和测量值，为数据之间的对比提供一定的参考依据，并通过调整来提高浇注质量，如图2所示。

2.3 监控盾构正面平衡

在地铁盾构施工过程中，土体结构不可避免地受到盾构施工技术的影响，从而进一步影响到地面结构的稳定性。为了降低盾构施工对地面结构的影响程度，避免在一定区域内对地面的冲击，需要对施工过程实时动态监测，详细掌握平衡切削压力、推进力，并详细记录盾构结构的具体情况，在施工过程中一旦发生任何的变化，提前可以根据监测结构调整施工方案[1]。

2.4 注重纠正和进度

由于盾构施工的特殊性，不能保证盾构设备在施工中能够严格按照施工计划实施，因此，需要根据地铁工程的实施情况，对施工方案作出相应的纠正。重点是对盾构设备施工过程进行高效监测，详细分析相关参数数据，智能地调整施工计划，避免出现返工现象，增加施工成本，影响施工进度。纠正过程需要参考监测数据，提高纠正方案的科学性和合理性，降低二次故障发生的概率。

2.5 进洞

盾构施工环节比较复杂，在接收竖井区域中，必须做好取芯测试检验工作，以进一步提高土壤的稳定性和透水性。待试验合格后才可以进行下一环节，同时，还需要及时清理混凝土表面，使其达到施工标准。混凝土在开挖过程中，需要按照其施工要求进行逐层开挖。如果接收井中面板之间的距离大于10 m，混凝土结构需要及时拆除。盾构机在进行打钻孔时，必须及时清理盾构机施工的杂物，为土体工作的顺利进行提供基础保障，同时，必须按规定施工设计要求，合理安装盾构接收架的定位和装配，为地铁工程后续工作的顺利进行做好基础工作。

2.6 注漿量

为避免盾构施工过程中出现地面下沉或者坍塌问题，灌浆时需要严格遵守施工方案合理控制灌浆量，并重视材料的合理选择，主要以强度高的灌浆材料为主。此外，在注浆施工中，需要严格按照相关结构要求、地质结构、地面结构，制定出科学、合适的浇筑方案，以促进注浆施工的顺利进行。

3 盾构施工中常见的质量问题及原因分析

3.1 管片渗水

第一，根据市场特征，详细分析管片材料存在质量问题。该环节在生产过程中必须结合施工要求制定合理的措施，提高管片之间的密封性，如果出现密封质量问题，出现气泡或者水泡现象。第二，在管片组装过程中，从气泡或者水泡就会溢出一定的水分，影响管片内部质量，造成管片漏水。第三，防水条的问题，在止水条使用过程中，如果施工不当会出现掉落或断裂等问题，影响防水条贴合质量。第四，在管片组装过程中，还容易发生管片碰撞，降低了防水条的作用，无法提高防水效果。第五，管片壁后注浆质量不符合施工要求。如果灌浆量没有达到施工设计水平，密封条密封效果不到位，会影响密封薄弱区，出现渗水现象。如果某个管片质量不合格，出现渗水现象，需要根据实际原因及时采取措施进行处理，避免质量问题再一次扩大，影响地铁工程的安全性。

3.2 进出洞段隧道质量问题原因探析

第一，在地铁工程中，管片使用不合格，未严格按照施工设计合理选用管片，因此，不能确保新管片或配筋率的合格性，在盾构始发阶段容易造成不同程度的安全故障，导致出现隧道质量问题。第二，盾构机的工作状况不符合施工设计要求，为了提高盾构机组装效果，需要做好安装后的磨合和调整工作，然后进行测试，待安装质量符合施工要求才可使用，以确保隧道建造质量。由于盾构机自身的特性，如果出现任何的质量问题，只能在洞内进行维修和保养，容易受各种因素的影响，延长了维修工作时间，降低盾构机的维修质量[2]。

4 加强地铁隧道盾构施工质量控制的措施

4.1 盾构施工开挖前要做好地质勘探工作

在地铁施工过程中，需要施工地质条件选择合理施工方法和施工方案，遵守因地制宜的地质特征，因此，在施工之前需要加大地质条件的勘察力度，并做好详细的数据记录，为制定施工方案和计划提供参考依据，提高盾构施工的质量，促进施工的顺利展开[3]。

4.2 设置正确的盾构参数，以确保始发掘进的稳定性

盾构机在施工过程中，需要严格遵守生产厂家规定，并结合施工现场的地质情况和施工要求合理设置参数，提高盾构机参数的合理性，提高工程建设质量。但随着地质的变化，需要根据地层、出渣情况对盾构机参数进行合理的调整，提高盾构机施工效率。

4.3 渗水堵漏措施

4.3.1 二次补浆

如果在施工过程中，管片出现漏水问题，需要及时采用二次补浆方法及时修复管片。二次补浆方法主要包括单浆注浆和双液浆，根据漏水情况选择合理的补浆方法，以提高注浆的压力。需要注意的是，二次补浆过程中，需要须严格遵守施工设计要求，确定注浆压力和速度，以确保注浆的质量[4]。

4.3.2 环纵缝注浆堵漏

①环纵缝漏水处理。二次接缝填充后，如果没有彻底解决环向和纵向接缝渗漏问题，则需要再次进行填充，该填充主要选择环氧树脂砂浆进行封堵。具体灌浆步骤如下：先用快干高强砂浆进行密封，高强砂浆密封主要是对漏水缝进行封堵，需要合理控制孔距，避免破坏止水条的质量。然后遵循灌注流程，进行灌注砂浆工作，直至接缝被砂浆完全填充，解决漏水问题。

②管片紧固螺丝孔渗漏。首先做好施工前的准备工作，对螺丝孔的表面进行全面的清理，便于找准泄漏位置，同时螺丝孔一侧的孔必须钻好，保持钻孔和螺丝孔的距离，然后用快干高强砂浆材料封闭螺丝孔的内部缝隙。需要注意的是，在注浆堵漏过程中，需要合理控制注浆的压力和流量，以提高孔内浆液的完整性，提高注浆堵漏效果。

4.4 严格把控管片质量

4.4.1 严把原材料质量关

在混凝土管片采购过程中，需要结合施工设计要求标准进行，选择信誉好、质量好的生产厂家，为了进一步确保材料的质量，需要加大材料的检测力度，防止质量差、性能差的施工材料使用到地铁施工中。此外，还需要对材料的检测数据做好记录存档，为后期的维护工作提供一定的基础保障。

4.4.2 混凝土的配比和拌和

在混凝土的配比和拌和过程中，施工人员必须严格按照施工设计要求进行。同时，还需要对整个环节进行监测，发挥监理单位的作用，聘请专业监理人员对混凝土的用量和搅拌进行合理控制，并根据材料特性选择合理是检测技术，以提高混凝土的质量。

4.4.3 严把生产流程和生产工艺关

管片的生产流程和工艺在应用过程中，需要专业的技术人员和设计人员参与，并根据施工实践进行完善，因此，生产单位在生产中必须也需要遵守工艺和技术标准，提高管片的生产质量。需要注意的是，管片生产过程中，需要根据施工要求合理控制管片的抗压、抗渗和三环试拼装环节，并做好相关的试验研究工作，待检测合格后才能进行打量生产[5]。

5 结语

总的来说，随着社会的快速发展，地铁已经成为现代化城市发展的主要组成部分，能够有效缓解城市交通压力，提高交通服务质量。因此，必须提高地铁工程的质量，盾构工法施工技术在地铁建设中发挥着非常重要的作用，能够有效的保障地铁工程的质量和安全，延长地铁运行寿命，设计部门必须重视盾构工法施工技术，根据施工要求不断改进操作流程，掌握施工细节，以提高盾构工法施工技术水平。

参考文献

[1] 孙佳.盾构法施工在过江隧道中的风险及应对措施刍议[J].价值工程，2014（13）：143-144.

[2] 倪安斌.泥炭（质）土地层中盾构法施工对邻近桥梁的影响分析[J].现代隧道技术，2014，51（3）：168-173+180.

[3] 王克忠，王玉培，林峰，等.平行双隧道盾构法施工地表沉降仿真计算研究[J].浙江工业大学学报，2013，41（3）：300-303+308.

[4] 高立群.地铁盾构法施工技术经济与控制技术分析[J].中华建设，2013（8）：156-157.

[5] 贺奇峰.浅谈地铁盾构法施工中盾构机转接始发技术[J].中国高新技术企业，2013（15）：97-98.