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地铁隧道盾构施工掘进技术分析黄南祥

发表时间：2020/12/25 来源：《基层建设》2020年第24期作者：黄南祥

[导读] 摘要：随着社会经济的不断发展，在城市交通规划方面，对空间的利用率也越来越大。

        广东重工建设监理有限公司 510000
        摘要：随着社会经济的不断发展，在城市交通规划方面，对空间的利用率也越来越大。在地铁隧道的施工过程中，由于地质的不同，存在着许多不可预测的情况，所以需要较为先进的施工技术。而盾构施工掘进技术的应用，使用盾构机在地下进行掘进，施工速度快，一次成洞，可控制地面沉降，可靠度高，大大提高了施工效率，保障了地铁隧道的施工质量。为此，对地铁隧道盾构施工掘进技术的研究显得尤为必要。
        关键词：地铁隧道；盾构施工；掘进技术
        一、地铁隧道盾构施工掘进技术优势
        1.提升施工过程中的安全性
        随着交通的发达，对地铁隧道来说，对其安全性能也提出了更高的要求。但是，地铁的修建在地下进行，受地质影响较大，在施工过程中容易发生坍塌等现像，危险系数较高。而盾构施工掘进技术的应用，能够不受气候的影响，开挖时可以控制地面的沉降，因而降低了在施工过程中的外界因素影响，提升了施工过程中的安全性。
        2.提高了施工效率
        在地铁隧道施工过程中，利用盾构施工掘进技术，所使用的设备为盾构机，是一种隧道掘进专用的工程机械。随着技术的进步，现代盾构机集光、电、液、信息、传感等多种功能于一体，涉及多种学科的应用，功能丰富多样，属于自动化设备。因此，在施工过程中工作效率较高。
        3.减少了对地面建筑物的影响
        盾构机在工作时就是利用一个圆柱体的钢组件沿着隧道轴线一边向前推进一边对土壤进行挖掘。由于钢组件的作用，能够对隧道起到支撑作用，从而减少了对地面上建筑物的影响。
        二、地铁隧道盾构掘进施工准备
        盾构机的选择主要是以提高工程质量和施工速度为出发点，此时应该综合的考虑地质、水文条件等方面，综合比较工期、施工环境、经济效益等方面的因素进行确定，还要保证盾构机的各项技术参数都能够满足工程的施工需要，并且要在最大限度内提高工程的安全性和稳定性，确保在应用之后道路交通安全得以有效的保障。
        盾构机掘进施工开始前，首先要做的就是确保端头以及其他结构的加固、调试等工作。因为目前我国的很多城市进行地铁建设工程中所处于的地理位置稳定性较差，尤其是透水性非常强的松散砂土和含水粘土等地质条件，在施工中需要采取措施进行加固处理，以保证整个工程的安全性、防水性以及各个部分的强度都能够达到要求，避免在施工中出现严重的安全事故。
        盾构机下入到地下结构之前，应该对主拼装区场地面的基础结构部分进行加固处理，然后使用混凝土硬化处理措施，保证拼装场地位置处可以承受盾构机的荷载重量。为了可以充分的保证盾构在隧道洞内可以安全的移动，盾构托架通常应该要达到施工所规定要求的强度和刚度参数，以保证其可以正常推进施工。盾构始发基座安装中，需要考虑到出洞口线路的平纵曲线状况，可以根据需要将设计轴线基础上升高2cm，还要基座的支撑结构部分进行加固处理。此外，因为盾构机的尺寸和重量都比较多，应该在拼装场完成了结构的拼装之后再运输到施工场地，并且使用吊装机械放置到具体施工位置上。盾构机的各个部分完成了组装之后，应该详细的检查各个部分的连接是否稳定牢固，同时确保盾构机刀盘转动、刀具以及千斤顶等部分都可以正常的工作，各个检测系统运转正常，可以充分的发挥其功能。
        三、地铁隧道盾构掘进技术
        在地铁隧道施工中采用盾构掘进技术施工时，必须要做好各个环节的施工质量控制，从而保证整体工程满足收实际需求。
        1.盾构始发及初始掘进阶段
        盾构始发和初始掘进在整个地铁隧道工程中都是非常关键的，并且伴随着隧道埋深、尺寸的扩大以及周围施工环境的恶化，从而对始发和初始掘进的技术要求也逐渐提升，当前主要的解决办法就是根据工程现场的实际情况来选择合适的施工技术来提升地层的稳定性，然后利用挡土墙、水泥加固墙作为结构物来防止开挖面出现崩塌的情况。对于不良地段应该采取措施来进行改良，保证其稳定性达到要求之后才能开始继续施工。为了可以充分的保证结构稳定性和安全性，初始拘谨之后需要对该位置的开挖面加压，同时应该使用水泥浆封闭隧道壁，使得洞口稳定性满足要求。在施工的过程中，为了避免盾构机推进压力过大而影响工程进度，始发前需要在基座轨道上涂抹一定量的润滑油脂，刀头和密封位置上也应涂抹，避免刀头损坏。此外，还应该严格的控制基座导轨高度、间距和中心轴线，确保施工的顺利进行。此外，还要使用设备来监测运行参数，根据要求来随时调整，确保盾构机处于正常掘进状态中。盾构初始掘进阶段可以采用试验的方式来确定技术参数，综合分析之后可以应用到正常施工中。

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        2.盾构正常掘进阶段
        根据盾构始发和初始掘进阶段中来明确各项技术参数，盾构机才能开始正常施工。为了可以充分的保证盾构机的施工能够满足工程的要求，确保刀盘和刀具都适合的情况下，渣土流动性和止水性也满足要求，此时可以根据施工所在位置的地质条件来选择最佳的掘进施工方式，以保证施工效果为前提条件。盾构经过不同地层结构时，就要采取措施来提升掘进方式，技术参数要满足要求，从而可以能够使用地层的变化，在充分的保证土体稳定性达标的前提下可以提升施工效率。在工程实践中，应该在工程开始施工之前使用设备来进行地质情况的勘测，以便于确定最佳的掘进施工方式，在不同地层条件连接的位置上至少需要设置10m以上的过渡段。此外，还应该检测螺旋输送机的排土速度、盾构掘进速度、掘进姿态以及地基变动参数的检测，从而可以更好的保证盾构掘进施工顺利进行。坡度段施工中，需要加强土方量控制，保证内部注浆材料的稳定性、内部排水性能都能够满足工程的要求，还要在上坡段中使用较大的盾构千斤顶以及稳固后方台车。
        3.盾构到达掘进阶段
        盾构机达到了掘进主要是以掘进后接近端头竖井时可以改变掘进姿态，在应用各种基本措施来确保隧道土体稳定性达标之后，根据所规定的路线来进行推进竖井施工。一般来说，盾构机达到了掘进施工的位置上可以进行挡土墙的拆除，可以在盾构机到达前后者是到达后来进行。盾构机达到后进行挡土墙的拆除施工更加的简单、性能也比较好，当前主要是应用在地层稳定性较好的中小断面工程中，而盾构机到达前拆除的方式就应该实施地基高强度的改良和加固，从而可以避免洞口出现坍塌的问题，确保地层稳定性得以提升，目前多应用在大盾构工程中。为了可以更好的保证盾构施工的质量，需要在距离端头位置上的100m和50m的处选择使用自动导向和人工测量相结合的方式来随时的调整盾构姿态，避免其出现跑偏的情况，还要根据需要降低施工速度，但是这种方法容易造成管片反力下降而导致其出现漏水问题，此时应该在环管片位置上安装固定板。
        四、地铁隧道盾构施工质量控制的措施
        1.盾构法施工中避免管片上浮的措施
        在盾构法隧道施工过程中，经常遇到管片上浮的情况，这是一个非常棘手的问题。这也要求施工人员素质应该更好、技术更全面，并且深刻了解施工现场的地质条件，更加精准的利用相关数据参数来把现场盾构隧道施工做好。对于地铁盾构隧道的掘进施工，首先必须要对其盾构姿态、掘进速度及推力做到精确控制，其次还要加强盾构机的操作控制，对千斤顶的行程差进行调整和优化，从而使千斤顶的作用得以充分发挥，避免各种隧道成型质量问题的出现，最后结合自动导向系统测量得出的最终结果，对盾构机的相关参数等进行进一步优化和调整，这样不仅能对施工进度和质量能够保证，而且还能使设备寿命得到延长。
        2.盾构设备始发、接收施工要点
        第一就是要将盾构施工的路线确定出来，且保证轴线偏差不能过大，从而避免浪费工期和资金，由于在始发、接收时盾构设备有着较为复杂的施工工序，因此只有在设计足够精准，准备足够充分的前提下才能动工，盾构机也需要在始发及接收前一段时期进行动态且仔细的调试，在不同地质环境条件下对盾构设备是否具备始发、接收条件进行判断，从而实现盾构设备的整个进洞过程能够安全可靠。
        3.盾构法施工中控制地面沉降的措施
        要控制好注浆时间、注浆量、注浆压力等参数，尤其是要严格的按照试验段采集的参数对浆液的配合比进行控制，使注浆效果得以确保。在实际施工中为防止地表发生沉降，可以采用同步注浆和二次注浆相结合的方法；其次，正面均衡、稳定的土仓压力可以使切削的掌子面保持良好的支撑，也可以有效地避免土体发生坍塌。
        4.隧道盾构施工技术发展趋势
        现代城市正随着城市化进程的加快而不断的发展，高度的商业化与效率化和功能密集化，使得现代城市在发展中，对隧道的施工质量要求正在不断地提升。尤其是城市用地日益紧张，使得城市交通不得不朝着立体化的方向发展，这样地下隧道工程的数量就会越来越多。地铁隧道盾构施工技术是在地下隧道工程中常用的技术。就当前来看，这一技术存在的不足就在于机械设备制造方面的制约，其未来的发展趋势将从以往的圆形朝着多元化的方向发展，越来越多的施工新技术将得以开发和利用，尤其是长距离施工技术，以及隧道衬砌技术等的自动化水平将得到不断地提升，经济也将朝着高速化的方向发展。尤其是在机械设备方面，也将随着现代科技的进步而得到不断地改进和优化。
        结束
        综上所述，地铁隧道盾构施工掘进技术是一项具有安全性、高效性、综合性的施工技术之一。通过重点目标区域地表沉降控制，盾构施工中采取有效措施降低目标区域开挖面地层扰动，以及加强对盾构机掘进偏移控制等各项技术要点控制，解决地铁隧道盾构施工掘进技术在应用过程中产生的问题，从而使其能够广泛的应用于我国的地铁隧道建设当中，为我国的地铁隧道建设发展提供技术支持。
        参考文献：
        [1]马小汀.盾构法隧道与矿山法隧道对接施工技术[J].隧道建设，2016（S1）：22-24.
        [2]王春河.盾构机空推过矿山法段地铁隧道施工技术[J].铁道标准设计，2017，（3）：88-91.