地铁盾构始发安全控制技术分析--中国期刊网

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地铁盾构始发安全控制技术分析

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：马佳鹏

[导读] 摘要：地铁施工技术难度大、工艺复杂、受周边环境影响大，造成地铁施工面临着较大风险，有必要做好研究分析工作。

        江苏国兴建设项目管理有限公司江苏泰州 225400
        摘要：地铁施工技术难度大、工艺复杂、受周边环境影响大，造成地铁施工面临着较大风险，有必要做好研究分析工作。文中选择地铁盾构技术为着手点，分析始发安全控制技术的应用，大幅度提升地铁施工质量与效率，为类似研究提供借鉴。
        关键词：地铁工程；盾构始发；安全控制
        地铁工程建设的特点决定了地铁施工的高危性，地铁施工过程潜在风险因素较多，其安全风险管理难度大。盾构法作为目前地铁工程建设领域的主要施工方法之一，相较于其他施工方法而言具有独特性，其安全风险管理需展开针对性研究分析。
        1、盾构始发施工重难点
        1.1 端头加固
        始发井端头加固可以有效提高盾构始发前方土体的强度和整体性，使得土体具有良好的自立性，降低掘进时土体对盾构刀盘的侧压力；良好的加固效果可以有效填充土体内部空隙，堵塞端头井局部水流路径，降低始发阶段盾构井渗漏水的风险，如果始发时出现渗漏水，很有可能造成盾构始发的失败，所以，端头加固及加固质量非常重要。
        1.2 洞门破除
        洞门破除将使洞门前方土体的平衡状态遭到破坏，在新的平衡形成之前，会出现一定程度的地层扰动、土层坍塌破落等，如果洞门前方加固条件不好，甚至会出现渗水现象，进而影响盾构施工进度和安全，是盾构始发施工必须要注意的。
        1.3 掘进参数控制
        洞门破除后，掘进参数的控制对始发控制至关重要，始发掘进参数控制的好不仅能保证始发的顺利进行，而且也为后期盾构正常掘进过程的参数控制提供参考依据，但是，新盾构机进入地层后的参数控制往往以经验为主，具有很大的主观性。
        2、盾构始发关键施工技术
        2.1 端头加固
        根据场地实际情况，盾构端头加固采用洞内深孔注浆，加固范围为沿结构外边上、下、左、右各3m，加固长度为8m；同时在深孔注浆加固完成后根据周边降水情况，适当增加降水井降低周边地下水位，以起到盾构进洞时降低水压力的作用。
        端头井加固效果必须经过现场实际检测确定，28d加固强度和渗透系数必须不小于设计和规范要求，本工程要求无侧限抗压强度最低0.5MPa，渗透系数最大1.0×10-6㎝/s，对检测不满足要求的部位需进行二次加固。对始发井周边有地下管线的局部需进行补强加固，同时做好地下管线的保护和检测工作。
        2.2 洞门围护结构凿除
        洞门围护结构破除一般在端头加固经过检测合格后进行。凿除前，需要在端头井内部搭设双排脚手架提供拆除条件。为降低盾构切削过程中对刀盘的磨损，切削范围内围护桩一般用玻璃纤维筋代替常规钢筋，将开挖面围护桩凿除至70㎝（以防止盾构机在转动刀盘的时候对止水帘布造成损坏）后转动刀盘开始掘进。
        凿除过程中常有土体掉落，需要在安全管理人员的监督下谨慎进行，当出现土体压力较大的时候，需要快速及时的用提前准备好的钢筋网片和竖井结构钢筋焊接，然后用钢管和方木支撑固定，紧接着在围护结构外围和洞门内部注浆加固。
        2.3 始发基座及反力架的安装
        盾构始发时推力较大，对始发基座会产生纵横向推力和刀盘扭转时的反力，因此，在盾构始发之前需要对基座进行加固，一般是在基座两侧增加型钢、在盾构机盾体上增加防扭转的牛腿。
        盾构反力架在始发时受力较大，始发的大部分反力由反力架提供，因此需严格按照步骤安装并验算反力架的强度、稳定性、抗拔性等。
        2.4 盾构机调试
        盾构机的调试是一项综合工程，需要多方共同配合方能完成。

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调试工作顺序繁琐，调试后的盾构机需达到设计规定的性能要求后方可停止，调试的工作流程大致为：供电系统→盾构整体部分→刀盘→盾构机电气系统→刀盘驱动部分→推进系统→管片拼装机及管片存放机→螺旋输送机→刀盘→膨润土注入系统→盾构机铰接功能→皮带输送机→泡沫系统→浆液注入系统→辅助配套设施→整机及带载运行。调试完成并正常运转后，可以进行盾构负环管片的安装施工。
        2.5 洞门密封安装
        洞门密封的质量直接影响始发时的防水效果，对盾构机的顺利始发至关重要。洞门密封一般分两步进行，一是在始发竖井端墙施工时，按要求布设始发洞门预埋件，保证预埋件和端头墙主体结构钢筋进行有效连接；二是在盾构机始发工作之前，在洞门密封压板和橡胶帘布板安装时要保证洞口的渣土已经彻底清理。
        2.6 安装负环管片
        负环管片的安装一般都是在盾构机调试完成后进行，这样可以避免调试期间盾构机调整的麻烦。该项目采用内径５．８ｍ、外径６．４ｍ的钢筋混凝土负环管片。负环环宽１．２ｍ，含３块标准块、２块邻接块、１块封顶块。
        为保证管片安装的准确度，安装前需对反力架端头不平整部位进行清理，然后在端面上沿圆周方向均匀取１０个点，为后续根据测量结果调整反力架端面与管片之间间隙的参考。采用错缝拼装方式，拼装点位为１、１５点位。根据调整后的管片位置，精确确定后开始组装负环管片和反力架，以确保盾构推力能够有效的传递到负环管片和反力架上。
        在布置反力架和负环管片时，一般把紧靠反力架的那一环作为基准，该环采用钢梁。为保证拼装负环管片精度，负环管片一般先采用盾构机整体拼装，接着用千斤顶将负环管片推到安装位置，然后将负环管片和基准环进行牢固连接，其他负环管片按照整洞掘进管片拼装即可。
        3、盾构始发施工注意事项
        3.1 风险管理制度措施
        实施风险管理教育制度，加强全员的风险管理教育，提高风险意识，在生产中严格依规操作；实施风险工程会审制度，根据风险工程分级及相关资料，制定完善的施工安全技术交底，编制安全专项施工方案，提出施工风险预告。
        实施风险监控、评估及预警制度，在施工过程中通过施工巡视和安全巡视，对各风险源进行安全风险监控，及时整理、分析监控信息进行安全状态评估和预警，并结合预警级别进行相应的风险处理和信息上报；实施风险监控、评估与预警信息报送制度，施工过程中灵活使用多种形式及时报送监测、巡视、评估及预警信息；实施预警响应及处理制度，在施工过程中当判断可能出现预警状态时，在信息报送的同时，及时组织分析，加强监测、巡视，进行先期风险处置，当监控管理中心判定综合预警等级后，根据不同的综合预警级别分别组织不同层级领导的响应；实施预警消除制度，在风险处理结束后，对预警提出消警建议报告，并根据预警级别的不同报出不同层级的监控或管理单位审核。
        3.2 风险工程应对措施
        为进一步控制风险工程，严格风险管理制度，加强监控、评估及预警制度的执行力度，在预警制度的基础上，对风险工程制定更加细致、严格的分步预警制度，即根据施工步序或工法等的影响，将制定的预警值进一步分至各施工步序中去，这样在每一步施工中都做到心中有数，避免因前期施工造成预警值消耗过大而后期无法控制的局面。
        3.3 风险工程控制措施
        根据始发和到达区地质条件，科学合理的制定端头端头地层加固技术方案，并严格依据该方案加固端头土体，确保加固质量，减小盾构始发和到达的风险；根据地质条件情况、环境监测情况，反复量测、调整和优化土压平衡盾构掘进施工参数，对盾构掘进参数全程管控，若发现异常及时调整。
        采取有效技术措施控制盾构掘进方向和盾构姿态，及时有效纠正掘进偏差，确保施工完成的隧道轴线及管片受力符合设计要求；根据地质情况制定联络通道处水平冻结施工方案，详细分析水平冻结施工中钻孔阶段、冷冻阶段、开挖与结构浇筑阶段、封堵孔洞及融沉阶段施工风险，做好相应的处理措施。
        结语
        总之，盾构始发和接收是盾构施工非常重要的一部分，如何安全高效的保证盾构始发工作的顺利进行一直是盾构施工关注的重点，本文依托工程，对盾构始发涉及相关关键技术进行介绍，希望可以为后期类似盾构地层始发施工参考。
        参考文献：
        [1]侯晗.复杂地质条件下地铁盾构施工要点探究[J].工程技术研究，2018（11）：84-85.
        [2]李宗豪.地铁盾构施工风险的分析与控制[J].智能城市，2019，5（20）：175-176.
        [3]刘新社，韩同银.地铁盾构施工安全风险预警警兆指标设计探讨[J].建筑经济，2014（04）：115-117.