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地铁复杂地质条件的盾构施工技术卢慧琴

发表时间：2021/4/15 来源：《建筑科技》2021年1月下作者：卢慧琴

[导读] :随着中国地铁建设的持续改进，中国现代城市轨道交通建设的速度也在加快,，很多地铁项目已建成全国各地,但地铁建设需要面对很多复杂的地质条件,给建设带来了极大的困难。与普通工程项目相比，地铁建设难度更大、更复杂，需要大量的物力、人力和资金。

宏润建设集团股份有限公司卢慧琴

摘要:随着中国地铁建设的持续改进，中国现代城市轨道交通建设的速度也在加快,，很多地铁项目已建成全国各地,但地铁建设需要面对很多复杂的地质条件,给建设带来了极大的困难。与普通工程项目相比，地铁建设难度更大、更复杂，需要大量的物力、人力和资金。地铁工程本身是地下工程，施工单位需要在地下环境中工作；面对复杂的地质条件，如果缺乏适当合理的施工技术，就会遇到很大的施工问题，特别是质量和安全问题。面对这一背景，有必要采用盾构施工方法来提高施工的安全性和质量。本文论述了盾构施工的特点，对复杂地质条件下地铁施工环节盾构施工技术进行研究，以保证工程的顺利完成。
关键词:地铁;复杂地质条件;盾构施工
        随着经济与科技高速发展,城市交通建设空间拥挤的情况,因此,城市交通规划开始逐步扩大到地下空间,不同的工程情况越来越普遍在跨越这盾构施工技术在工程建设的需求；但通过地下地质条件极其复杂,盾构施工的底部往往会发生地面变形和下沉的现象，严重影响了地表管线和周围建筑的安全，如果不解决，甚至会威胁到人们的生命安全和城市的发展。
因此，在复杂条件下，地铁工程选择先进、科学的盾构施工技术显得尤为重要。
        一、盾构施工的特点
        盾构施工是当前地铁工程项目较为常用的施工方式，在地铁巷道施工中，盾构施工按照施工准备、转动刀盘、启动次级运输系统、启动推动千斤顶、启动首级运输系统、停止掘进、安装管片、回填注浆、准备下一层掘进的方式进行施工，有效地提升了地铁工程建设的进度，减小了项目施工对周围环境的影响。从施工过程来看，地铁盾构施工具有以下特点：（1）盾构施工是一种暗挖施工方式，其所面临的地质条件和地面环境较为复杂，需对施工环境进行有效勘测；（2）盾构施工所采用的设备集成化程度、技术含量普遍较高，施工专业性较强。（3）盾构施工涉及专业领域较多，故而对于复合型技术人才的需求较大。
        二、地铁复杂地质条件下盾构施工技术要点
        1浅埋暗挖施工
        浅埋暗挖主要适用于土质较为松软的地质，可大幅降低松软土质对于施工过程的影响。而我国大多数的土质都是松软的，因此可见浅埋暗挖符合我国地铁施工的要求。浅埋暗挖法在施工过程中以下优点：（1）在施工过程中产生的污染和噪声较小，其对于周边的环境产生的影响不大。同时可根据不同的施工环境，做出一些轻微的改变，进而使其更适合于施工环境。（2）通过采取一些措施使施工过程中不需要开槽；且其本身还有受力的监控系统，提高了施工过程中的安全水准，使施工人员的生命安全得到了保证。
        2盾构掘进阶段施工
        在盾构掘进施工开始前，要对盾构掘进设备实施试验运行，确保机械的性能和施工的要求相匹配，对不符合施工要求的设备进行参数调整，保证掘进施工的有效开展。在掘进数据确定以后，施工人员还要做最后的参数调整，然后方可以开展掘进施工。在掘进施工过中，施工人员要实时观察盾构机的工作状态，如果发生了方向倾斜等问题，要立即进行改进和调整，并且要对施工数据进行精准的计算，确保盾构机的掘进方向完全符合设计线路。
        3粉砂层阶段施工
        在盾构施工过程中，经常性的会受到实际环境和勘测环境不符的情况，造成盾构施工受到较大的影响。在盾构施工中，比较常见的施工环境问题是粉质粘土层，这类地质对盾构施工的正常开展影响较大，但由于地质勘测无法对所有的地质环境进行完全准确的预测，因此，需要在施工前对盾构结构中可能遇到的各种异常状况制订合适的处理措施。当遇到粉砂层时，可通过出土口的喷砂机对粉砂层土质进行液化处理，从而有效预防粉砂层对盾构施工的影响，降低其固体流动性。

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当前，在盾构机施工时往往是通过土舱内加泥等方法来对其进行有效的控制，此外，对于盾构施工过程中的管片安装，其对整个盾构施工中的安全性也具有较大的影响。
        3土压平衡盾构机施工技术
        在土压平衡盾构机施中，主要分为开式、半开式和土压平衡式三种模式。在模式的选择上要坚持科学性的基本原则，应用土压平衡盾构技术的过程中，需要对土压平衡盾构机的生产模式进行了解，主要包括敞开式模式以及土压平衡模式等，在此环节中科学合理的选择掘进模式是保证工程项目顺利进行的关键。充分结合地质条件的实际状态，以全断面岩层以及软弱岩层为例，在选择掘进模式的过程中，前者需要选择敞开式，而后者需要选择土压平衡模式，前者在改良渣土的过程中需要借助泡沫剂来完成，后者则需要借助膨润土来完成。同时，对盾构机的掘进参数也要进行科学的选择。这些掘进参数是指盾构机的盾构姿态、掘进速度、推力、刀头速度和扭矩。根据土层的变化，需要及时调整掘进参数，合理控制螺杆机的压力和速度。在复杂地质条件下的掘进过程中，需要合理控制注浆压力和速度，以保证盾构掘进管段不浮起，提高注浆质量。
        在注浆参数确定时，对管片以及刀盘的外径进行观察，可以发现二者之间存在的差异较大，在实际拼装过程中，检查管片壁厚以及围岩的状态，二者会存在缝隙的现象。而此时就需要针对缝隙现象进行注浆回填，如果注浆不及时，管片将会受到千斤顶的影响而产生浮动。为此，在注浆的过程中需要对注浆的质量进行检查，结合工程项目现场地质条件的具体情况，以此减少工程的失误
        4泥水加压平衡盾构机施工技术
        4.1泥水性能确认
        一方面，在应用泥水加压平衡技术的过程中要对泥水性能进行确认，在此之前，要集中对泥水的密度进行测量，在泥水密度的控制上要结合掘进作业的进度情况，要与开挖土体的密度保持一致，如果泥水的密度过高或者过低均会对开挖面造成影响。因此，为了防止出现开挖面变形的现象，在控制泥水的密度的过程中要保持合理性的基本原则。同时，需要注意的是在对泥水密度进行确定的过程中要结合设备的性能以及土层结构的具体情况，以此避免产生泵运转不达标的问题，增强泥浆泵处理能力。另一方面，要对泥水的含沙量进行控制，以强透水性土体作业为例，对影响泥膜形成快慢的因素进行了解，可以发现主要与泥水砂石的粒径以及含沙量有关。同时，需要注意的是要做好泥水流动速度的控制工作，结合工程现场的实际情况，以每分钟为例，将其控制在160m-210m之间为最佳。
        4.2确定掘进参数
        做好掘进参数确定工作，在复杂地层掘进作业的过程中需要对切口的压力进行控制，以此保证切口的稳定性，在对刀盘以及推力的转速进行确认的环节中要对状态进行控制，一般以水平状态为最佳。在实际掘进的过程中，关注刀具实际运行状态，其中荷载过大的现象时有发生，为了有效应对该问题，要对刀盘的转速以及刀盘的扭矩进行合理的控制，将掘进的速度控制在最佳范围内，以此防止出现超挖的问题。以过渡段地层为例进行分析，在掘进的过程中，对泥水设备处理能力进行了解，并与刀具的贯入度进行比较，保证二者处于相匹配的状态，并对该种状态下的掘进速度进行控制，以每分钟为例，一般将其控制在15mm-30m为最佳，以此保证工程项目的顺利进行。
        结束语
        综上所述，在地铁建设施工的过程中，良好的盾构施工是保障工程质量和安全的关键。施工单位应通过合理的施工技术来进行地铁盾构施工，尤其是在复杂地质环境下，地铁的盾构施工技术应用更应该受到足够重视。地铁复杂地质条件下盾构施工过程中，施工人员在明确施工现场地质情况下，合理选择盾构施工技术，严格控制盾构掘进参数，以此确保盾构施工质量。
参考文献
[1]李大禹.地铁盾构法施工对地表变形的影响分析[J].中国标准化，2018（22）：118–119.
[2]王锡军.地铁长大盾构隧道施工关键技术措施[J].建筑技术，2018，49（3）：329–333.
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