摘要: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。
关键词:地铁隧道工程;盾构法;施工技术要点
引言
随着人民生活水平的不断提高,汽车数量的急剧增加在给人们的生活带来便利的同时,也造成了严重的交通拥堵现象。而地铁作为新兴交通工具的出现,不仅缓解了交通拥堵现象,充分利用了地下空间,其独具的准时、安全、大容量和运行速度也为城市居民的日常生活带来了更多的便利。因此针对地铁的各种优势,我国现阶段进入了大规模的城市地铁规划时代。在地铁隧道建设的施工技术当中,盾构施工掘进技术是地铁隧道的主要施工技术之一,在地铁隧道的建设中具有举足轻重的位置。
1.地铁盾构隧道施工的概述
地铁工程在施工过程中,通常采用两种隧道施工方式,一种是矿山法,对隧道进行暗挖施工,另外一种是盾构法,此施工过程中都在地下进行。对于一些大中型城市而言,地铁线路在规划过程中,势必经过商业的繁华区域以及人口的居住密集区域,如果采用矿山法进行施工,会给民众的出行带来极大的不便,而且增加了地铁隧道施工的成本。相较于矿山法,盾构法的核心是采用构造复杂的盾构机来完成隧道作业,实现了地铁大部分施工是地下施工,有效降低了施工对城市的影响,是当前应用最为广泛的施工方式。
2.浅析地铁隧道盾构施工掘进技术要点
2.1浅析盾构始发以及初始掘进阶段的要点
在地铁工程的隧道开挖环节当中,盾构始发阶段的重要性不容忽视。而且这一初始阶段的操作难度水平跟隧道本身的深度以及尺寸还有周围环境的复杂性水平有着密不可分的联系。一般来说,在初始阶段,不仅需要对相关的设备进行有效的准备,还需要根据周围的情况来采取相应的措施,最大程度上保证开挖时地面的稳定性水平。为了防止在开挖时开挖面出现崩塌的现象,要对始发及接收端头进行水泥加固之外,如果地质本身较为恶劣,那么还需要采取相应的方式改良地基,这样才能够使得开挖面的稳定性水平有所保障。
而具体到始发过程当中,为了使得盾构在推进的过程当中所遭受到的阻力水平能够降低,还必须事先准备好润滑油,并且将其涂抹在轨道上还有刀头等部位。这样才能够将这些部位的摩擦性水平降到最低。
在始发阶段,对于相应的掘进参数还需要进行实时的调整和规范,而且还需要设置专门的试验阶段,在这个阶段当中,相关人员要通过地表的沉降情况以及地层发生位移的情况来判断整体的参数是否准确,在发现问题的时候及时进行参数的调整。
2.2浅析盾构正常掘进阶段的要点
在盾构的试掘进过程当中,各项参数都已经得到基本的确定,此时就可以过渡到正常掘进的阶段当中。而在这一阶段当中,还需要对掘进模式进行相应的选择。在进行这一选择的时候,为了使得整体的盾构机器能够始终保持良好的工作状态,就必须首先对一下两大方面的基本情况进行保证。首先是要确保刀盘和刀具之间具有良好的适应性。其次是要保证渣土能具有良好的流动性,并且不会发生渗水的现象。在保证以上两大方面的要素之后,就可以根据线路所在地的具体地质情况,来对具体的掘进方式进行选择。一般来说,可以选择的模式有三种,其一是土压平衡式,其二是半敞开式,第三是完全敞开式。
在实际的操作过程当中,由于地铁隧道当中的地层情况可能会有所差别,因此操作人员必须根据不同的地层情况,来调整盾构的参数。这样以来,盾构机才能够在操作的过程当中满足不同地质情况的要求,从而不影响整体土体结构的稳定性,并且稳步提高施工的水平。
3.盾构施工掘进中重点技术
3.1地面处理措施
盾构掘进处理控制掘进参数外,在覆土深度小于一倍洞径的位置,在地面采取反压措施来确保覆土过浅的问题能够有效的解决盾构机抬头及地面严重隆起的问题。反压主要采取堆载的方式,堆载高度通过计算满足堆载与原装土的压力满足一倍洞径覆土压力的要求,堆载宽度按照隧道边线外扩1~2m。在盾构到达前100环堆载完毕。
根据软弱地层的特点,可以采取的另外一种措施就是隔离或是地层加固措施,例如:MJS、水平定向钻、管棚预注浆、袖阀管预注浆、搅拌桩隔离墙等。
3.2渣土改良
浅覆土层的地质基本以杂填土、回填土、粘土、淤泥质土等居多,且土壤中空隙率一般较大。盾构机在浅覆土层中掘进时,极易造成对土体的扰动,且不易在土仓内形成合适的气压(漏气),对地层扰动、掘进出渣影响特别大。为确保土仓内渣土均匀,并能降低掘进前方土体的空隙率,一般情况下均需要对渣土进行改良。
在分析了出入场线整个渣土改良的过程和效果后,出入场线渣土改良采取变动的方式进行不断调整,主要改良原则为:(1)只要含水率达到18%,只需要添加适量的泡沫;(2)空隙率较大或大颗粒物质较多的地层,加入矿物类材料改良补充细颗粒,控制指标含泥量15%~35%;(3)砂层比例超过60%,应采用膨润土作为主要改良材料;(4)浅覆盖层往往采用泡沫剂结合膨润土的改良方案;(5)淤泥质土(腐殖质含量超过8%时),只需添加水或极少量泡沫;(6)渣土改良后渣土塌落度控制在100-150mm范围。
3.3监控量测
监测是对风险和盾构掘进施工各参数的一个监督和不断修正的过程,一般情况下,盾构沉降和隆起影响主要比重分布情况为:推进前方15%-35%,盾构通过时20%-60%,盾构通过后9%-55%,范围主要位于盾构刀盘前方2H,盾构通过后方2H的范围进行重点监控。监控的参数和预警值按照规范规定即可,但在施工过程中应时刻关注趋势的变化。监控量测是信息化指导施工的重要手段,施工监测的目的就是为了获取隧道施工时对周围建(构)筑物影响程度的量化指标,以便了解其变化的态势,以及利用监控信息的反馈分析,更好的预测系统的变化趋势,及时指导施工,必要时进行优化或修改设计,确保工期和施工安全。
结语
当前我国各大城市都已经逐渐提高对于地铁隧道工程的重视水平,这一工程的建设和使用能够在很大程度上缓解城市日益加剧的交通压力,为市民提供更加便利的出行方式。而在这类工程施工的过程当中,往往需要使用到可靠性水平较高的盾构法来进行相应的隧道掘进工作。而在使用这一技术的过程当中,在不同的阶段都有不同的技术要点需要加以关注。而本文正是立足于此展开相应的探讨,对盾构施工技术所依赖的原理和具备的特点还有其施工过程当中不同阶段的主要技术内容都进行了逐一对应的探讨,希望能够为我国地铁隧道施工效率和安全性的提升贡献一己之力,也希望隧道施工的技术人员能够在运用盾构法的时候遵循技术原理,提高监控力度,最大程度上保证施工过程的有效性。
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