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地铁盾构施工技术改进的方法研讨屈少伟

发表时间：2020/12/18 来源：《基层建设》2020年第24期作者：屈少伟

[导读] 摘要：随着城市化进程的不断推进，地铁建设的范围不断扩大，而盾构技术的关键作用越来越凸显，相关技术人员只有充分了解该技术的基本工作原理、特征，机器施工技术，才能进一步发挥其价值，提高地铁施工的建设效率，进而促进我国城市交通的便捷与发达。

        中国水利水电第十一工程局有限公司河南省郑州 450000
        摘要：随着城市化进程的不断推进，地铁建设的范围不断扩大，而盾构技术的关键作用越来越凸显，相关技术人员只有充分了解该技术的基本工作原理、特征，机器施工技术，才能进一步发挥其价值，提高地铁施工的建设效率，进而促进我国城市交通的便捷与发达。
        关键词：地铁盾构；施工技术；改进方法
        引言
        盾构法施工周期短，自动化程度高。它可以实现施工现场的有序施工，在地铁隧道施工中得到了广泛的应用。为了执行与盾构法地铁隧道的建设必须高度重视加强施工质量控制,明确的施工质量控制的重点保护方法,并制定有效控制措施,确保地铁隧道的施工质量和安全。
        1地铁盾构施工技术概述
        盾构施工技术是地铁建设中的常用技术，由于施工地点位于地下空间，受地面情况及外界环境影响较小，安全性高，对于地面建筑群产生的危害性较小，而且由于各种先进机械设备在施工中的应用，使用盾构法，能够一次性完成开挖、支护、出土、衬砌等工序，施工效率高，适用范围广，性价比高[3]。在这一施工技术中，主要的机械设备为盾构机，由挖掘系统、稳定支撑系统和注浆系统组成，在盾构机向前掘进的过程中，可通过支护工序保护挖掘出来的孔洞，且机器尾部通过同步注浆孔可更进注浆施工，及时填充开挖空隙，加固隧道围岩，实现隧道施工的挖掘、支护、衬砌一体化。
        在整个施工流程中，开挖工序是较为重要的，会直接影响到施工对于周围环境的影响力大小。在盾构机掘进过程中，加强盾构姿态的控制，实时观测地表沉降状态，选择合适的注浆施工方式，优化注浆量、土体改良等施工参数，能够有效降低盾构掘进施工中对于周围土体的影响，确保掌子面的稳定性。在盾构机进入施工隧道时，需要加强技术参数控制，根据施工实际进展，准确的调整和纠正盾构机轴线，以便能够更好地确定隧道的方向和长度。而在盾构机出洞时，必须加强盾构机防护，严格审核出洞技术条件，并加强机械设备运行参数的控制。
        2地铁盾构施工的技术原理
        盾构施工的主要设备为盾构机，利用盾构壳保障挖掘面的稳定，进而顺利朝前方掘进并且排出泥土，盾构机的尾部为衬砌，利用管片拼接而成，通过注浆形式保持围岩的牢固性，同时利用千斤顶的反力推动机器的行进。盾构机的主要组成部分包括基地开挖面、挖掘与排渣装置、衬砌注浆，其中，施工人员应当根据施工环境的具体情况，分析地下水、地形地势以及土质的特点，以此制定具备针对性的方式维持开挖面的稳定，开挖面稳定性的处理方法包括压缩空气的支撑、机器设备的支撑、土压平衡支撑以及自然稳定等。盾构机拥有压力舱与刀盘，主要用途为保持其稳定性，而盾形壳的主要作用是保持围岩的牢固，而其衬砌管片与壁后注浆则为其主要工作机构[1]。
        3地铁盾构工程施工技术改进方法
        1.始发技术改进，在地铁盾构施工中，盾构机由始发井进入，盾构出洞过程首先破除车站或始发井维护结构，但维护结构中的钢筋会对盾构机掘进造成极大阻力，甚至会破坏盾构机刀具。传统做法为在盾构机始发前破除洞门位置维护结构，破除施工风险较大，因此在洞门位置维护结构施工过程中，可采用玻璃纤维筋代替传统钢筋，避免洞门破除，盾构机直接切削维护结构，减少施工风险提高施工效率。
        2.始发洞门止水技术改进。

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在盾构隧道与车站或始发工作井接口位置一般会设置洞门钢环，但盾构机始发时与洞门钢环之间存在一定间隙，一般设施一道环形橡胶止水帘布进行挡水，橡胶帘布止水板外侧固定在洞门钢环上，内侧搭接在盾构机盾壳上。一般通过折页压板固定橡胶帘布板，但由于折页压板向洞内方向折叠，盾构机刀盘转动时容易碰撞折页压板造成防水失效。现采用一种插入式压板，压板为刚性，一端固定在洞门钢环上，一端与盾构机盾壳接触，防止橡胶帘布外翻。在盾构机完全进入土体后，向隧道截面中心方向插入压板，直至压板与盾构管片接触。采用插入式压板可以防止刀盘转动对洞门止水的破坏，减少施工风险。
        3.地表沉降控制技术改进。地铁通常位于城市的交通主干道和建筑密集地区下方，一旦出现地表沉降问题，很有可能酿成极大的工程事故。某工程在盾构施工过程中，为避免周边围岩被扰动，并引起地层应力场的变化，需要借助地表沉降控制技术，控制隧道周围切向应力的位移增大。按照既定标准控制围岩的变化范围，尤其针对地质条件较差的盾构区域，地表沉降值至少要控制在30mm以内，认为在开挖工作面位置，可通过维持土压力和水压力的盾构平衡，避免土层往隧道内部位移，即减少土层的损失。为避免盾构施工后地面沉降，可采用地质雷达扫描扫描管片壁后空洞，发现空洞后通过壁后注浆填充超挖部位。通过这些施工过程，在可以有效控制地表沉降问题的出现，具有较高的实用性效果。
        4.地下管线、地表建筑保护技术改进。地表沉降的控制，尽管对地下管线和地表建筑物起到良好的保护作用，但从工程现场的情况来看，本工程地下管线和地表建筑物的保护，还需要构建完整的盾构支护系统，即在开挖面位置，以增减压力调控的方式，对地层应力状态进行灵活调整，将地表沉降值，控制在最低状态，同时进行壁后注浆加固，尤其是在地表建筑物的下方区域，提高围岩的强度水平，以及可利用管片作为止浆岩墙壁，解决注浆压力的问题，直至达到预期注浆效果，方可切实保护好工程盾构施工区域内的地下管线和地表建筑物。施工期间，盾构机经过某中等专业学校正下方，由于地下沉降控制不当，A栋教学楼墙面有开裂迹象，在接到投诉后，工程单位即刻将其列为三级风险工程，除了控制掘进的开挖速度和开挖量，还加强监测力度，并采用同步注浆和二次补充注浆的方式，注浆加固了沉降区域。至于其他地面建筑物，尽管没有出现以上学校的地面沉降问题，但同样需要以注浆加固的预防方法，根据实际情况加固局部位置，最大限度减少地面沉降问题对地表建筑物的影响。
        5.防水技术改进。某工程的防水施工，分别需要在开挖期间和开挖后进行技术改进。在盾构开挖期间，利用盾构机将压力施加至工作面之上，使得土压力和水压力趋于平衡，控制土层内的水渗入到隧道内，以此起到工作面的防水效果。在盾构开挖完成后，安装厚度至少30cm的钢筋混凝土管片，其中管片与管片之间，以高强螺栓连接在一起，通过橡胶止水条和遇水膨胀止水条止水。管片壁后存在空隙，要将水泥砂浆加注到空隙位置，直至整个管片与隧道壁形成一体，可以起到良好的防水效果。通过盾构期间和盾构完成后的防水施工，将所有深入隧道内的地下水通道堵住，现场试验表明，区域内地下水任何态势的水位变化，都不会导致地表沉降，由此说明隧道防水效果已经趋于最佳状态。
        结语
        综上所述，文章首先简单阐述掘进技术、不良地质施工等技术要点，其次对开挖技术、支护技术及防水技术的改进方法进行研究。盾构施工技术在地铁建设中具有十分重要的作用。为有效保证地铁施工质量，提高整体安全水平，盾构施工技术的改进具有十分重要的现实意义。
        参考文献
        [1]王杰.地铁全断面风化砂岩盾构施工关键技术研究[J].冶金丛刊,2017(5):58-59.
        [2]李俊威.地铁盾构法施工中盾构机转接始发技术研讨[J].工程建设与设计,2018,No.389(15):210-211+214.
        [3]毕惠平，夏明耀．盾构姿态自动控制技术的应用与发展[J]．地下空间，2018，32(1):62－65.