地铁隧道盾构施工技术要点探究 朱柏全

发表时间:2020/6/30   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:朱柏全
[导读] 摘要:随着经济技术高速发展,城市交通建设空间呈现拥挤的态势,由此,城市交通规划开始逐渐向地下空间扩展,不同工程穿越交叉的情况越来越普遍,这就需要盾构施工技术参与工程施工,但所穿越的地下底层地质条件极其复杂,盾构施工会经常发生地面变形和沉降的现象,严重影响了地表管线和周围建构筑的安全,如果不加以解决,甚至能威胁到民众的生命安全和城市的发展。
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        摘要:随着经济技术高速发展,城市交通建设空间呈现拥挤的态势,由此,城市交通规划开始逐渐向地下空间扩展,不同工程穿越交叉的情况越来越普遍,这就需要盾构施工技术参与工程施工,但所穿越的地下底层地质条件极其复杂,盾构施工会经常发生地面变形和沉降的现象,严重影响了地表管线和周围建构筑的安全,如果不加以解决,甚至能威胁到民众的生命安全和城市的发展。
        关键词:盾构下穿;铁路隧道;施工技术
        引言
        随着社会的发展,科学技术的进步,地铁隧道工程技术的使用也更为专业化和精细化。地铁隧道盾构始发施工过程是整个工程系统中最为关键的一部分。盾构始发工作不仅与工程的进度、质量、安全等息息相关,还与其整个工程的使用寿命紧紧相连,影响经济效益和长久发展。本文将就地铁隧道盾构法概述、地铁隧道盾构始发施工技术的前、中、后工作准备和过程等进行阐述。
        1地铁隧道盾构法概述
        在地铁隧道施工工程中,盾构法相对于其他工程方法而言,更具有工程安全的保障且其在施工的过程中对其周围的环境的影响是极小的,大大提高了其施工速度。就工程内部施工计划而言,首先,地铁隧道等工程采用的盾构施工方法是为了工程的安全性。众所周知,地层开挖是地铁隧道工程最为基本的环节,但同时也是安全隐患较大的一个环节,使用盾构法对地层开挖工作进行防护支撑,既是对地层开挖工作的帮助也是为整个工程顺利进行、长久发展做铺垫。其次,需要根据地质土层要求,设计挖法。在明确挖法的基础上,不仅需要多次地对土层进行测量还要建造基坑并保证合理性。
        2地铁隧道盾构施工技术
        2.1盾构机进出洞施工技术要点
        在我国的地铁工程中,盾构机进出洞的施工技术发展很快,对相应的盾构机结构施工也提出越来越高的要求,由此,在整个的地铁盾构施工中,必须要施工前就做好充分的进出洞施工准备。主要表现在下面几点。第一,基于工序非常复杂的地铁盾构机的进出洞施工,为了保证盾构机不受复杂环境的影响,同时根据掌握的情况规划详细的盾构机的运行线路,以确保盾构机在地铁隧道施工中的精准性。第二,在对施工路线进行准确的确定后,施工单位还要准确分析研究确定好的施工路线的地质情况,确保盾构机在掘进的过程中参数的科学性,保障掘进施工的正常运行。第三,针对盾构施工中无法规避的不良地质条件,解决的措施就是及时调整施工方案,根据现场的实际环境制定相适应的施工措施,确保进出洞施工的正常开展。
        2.2掘进技术要点
        盾构系统具有较强的整体性,可划分为诸多内容,如注浆系统、支撑系统、挖掘系统等。为有效提高地铁工程整体施工技术,应该对盾构机掘进方案进行优化,了解并掌握盾构机掘进要点,从而最大程度地降低地铁盾构施工对周围环境产生的影响,提高盾构开挖面的稳定性、整体性。对盾构施工技术科学有效的控制,能够显著提升盾构掘进效益,要对注浆方式、注浆量、施工环境分析等方面进行考量。
        2.3支护技术
        在开挖的同时,第一个支架采用人工操作,采用复合涂层法,与喷射混凝土、钢弧形支架等结合部位,形成盾构支护结构,在此期间,初期支护应为柔性支护体的支护,应考虑潜在的不确定隐患,其位移幅度必须在允许值内。利用台车、现浇混凝土和第一支架共同起到承载地下隧道永久荷载的盾构作用,其下方可在保护层的保护下进行开挖和填盖,有效地保证了混凝土的密实度,提高支架的机械化覆盖和可操作性。
        2.4防水技术的改进
        地铁隧道开挖过程中,除需要注意支护措施之外,还需要重视防水工作。

盾构机的使用能够将压力施加在工作面上,进而保证水压力及土压力之间达到平衡,可有效控制土层内水,在最大程度上降低土层内水渗入隧道的可能性。使用盾构施工技术,首先需要确定盾构机的结构,不同结构的盾构机其性能也存在一定差异。如钢刷密封盾构机具有很强的防水性,能够有效避免渗入地下水。隧道开挖前,应该针对防水问题进行仔细研究和讨论,利用管片结构防水、在管片外涂防水层、二次衬砌、注浆等多种措施,提高整体工程质量的防水性能。
        3地铁隧道盾构施工掘进应注意的问题
        3.1隧道穿越不同土层的影响因素分析
        情况来在极其复杂的地质条件下,地铁盾构在隧道开挖过程中,穿越土层的差异性是很大的,当对上硬下软土层进行穿过时,通过模拟可以得出地表的变化情况。隧道在应对0.345兆帕的土舱压力下,在经过全风化软土层时,上面呈现硬土层中风化土,而进行全面挖掘以后,地表位移发生变化,随着开挖的逐渐展开,就会逐渐减小地表的整体位移,而且最大位移和最小位移的差距不大,地表也没有明显的变化。隧道施工在上软下硬的土层进行的时候,没有明显的应力变化。而变化较大的是掌子面上的应力。在这样的地质土层中,基于土舱的压力变化,显现的应力应变值的影响区域远比硬土层要大,但对下部土体没有太大的影响,因为下部的土质为硬土层风化类型,比较有较好的土体稳定性。
        3.2降低震动影响
        加强检修维保,保证推进油缸活动顺畅,降低油缸机械振动,下穿过程中注意降低推力、稳定刀盘扭矩,值班工程师必须熟悉盾构掘进的地层和监测数据情况,及时调整掘进参数。
        3.3盾构机偏移产生的地表沉降问题
        在开展地铁隧道盾构施工掘进过程中,会发现由于盾构机在推进掘进工作时速度较快,使盾构机的油缸没有受到有效的控制,从而使盾构机发生偏移。因此,相关的专业人员应当在盾构机进行掘进施工时,及时有效的控制好盾构机的推进速度。另外,在整个地铁隧道的施工过程中,相关专业人员应定期对盾构机进行检查,检查内容包含盾构机的组件以及施工掘进参数调整等,以确保盾构机可以正常运行,并提高地铁隧道建设的施工质量和施工过程的稳定性。
        3.4盾构施工过程中的土体位移引起的地表沉降
        由于地铁隧道盾构施工掘进的工作原理是将盾构机前方的土体进行掘进并使之向前方或盾构机两旁移动,从而使盾构机后方产生隧洞形式,因此这种掘进方式也容易造成盾构机前方土体堆积过多从而引起地表隆起,和盾构机后方地表下沉的情况。简而言之,土体位移是产生地表损失或塌陷的关键所在。因此在地铁隧道的掘进施工过程中,相关人员应严格控制盾构施工掘进时的开挖出土量以及开挖尺寸等,并做好提前预测工作,如采取合理的措施来支撑盾构机后方的隧洞,以降低地表土体塌陷的可能性。
        结语
        综上所述,盾构始发施工过程是整个工程系统中最为重要的一部分,同时盾构始发试掘进等措施,是有利于地铁隧道盾构环节可快速、安全进行施工的重要施工起点。在地铁隧道盾构始发施工过程中,盾构始发施工技术都展现出了独特的安全防护作用,并在工作开展的前、中、后等各个小环节都有不一样的使用发展。虽然地铁隧道盾构法都有方方面面的技术智慧措施进行保护,但地质是复杂多样的,所以,地铁隧道盾构始发施工技术在地铁隧道工程依然需要根据自然条件、工程所需等进行合理利用。
        参考文献:
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        [3]连文博.地铁盾构始发技术及常见问题的预防与处理[J].中外建筑,2019(6):254-255.
        [4]杨立涛,武斌.分析地铁盾构隧道旁高架桥桩基施工控制及技术手段[J].门窗,2017(1):102.
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