刍议地铁盾构施工技术--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

刍议地铁盾构施工技术

发表时间：2021/5/31 来源：《基层建设》2021年第2期作者：来磊陈冲

[导读] 摘要：伴随着我国经济快速发展，人们对于交通运输的要求越来越高，地铁逐渐在我国普及，为了适应我国城市各种环境，地铁盾构技术尤为关键。

        西安市市政建设（集团）有限公司陕西西安 710000
        摘要：伴随着我国经济快速发展，人们对于交通运输的要求越来越高，地铁逐渐在我国普及，为了适应我国城市各种环境，地铁盾构技术尤为关键。本文将简述地铁盾构施工的发展状况，并分析地铁盾构施工受到地质影响情况，刍议地铁盾构施工中的钢套筒接收、洞内解体、填仓换刀、同步注浆方面的技术应用，为相关施工设计单位提供研究内容。
        关键词：地铁；盾构机；施工技术
        引言：我国城市轨道交通的发展，地铁施工项目和规模逐渐增加，施工技术也在不断发展，与其他施工技术相比，盾构施工技术在地铁建设过程中具有明显优势，成为我国地铁修建的重要技术和研究趋势。
        1地铁盾构施工技术的发展状况
        由于地铁工程多种多样，为了满足各种工程建设的需求，地铁盾构技术也发生了不少变化，其中最为关键的便是盾构机的演变。从最开始的圆形盾构，转变为椭圆形和矩形盾构，此种盾构机可以降低在城市繁华地区施工后对建筑物的影响，还解决了老城区周边设施不能触碰的问题。还有同时配备切削刀和滚刀的复合式盾构，不仅能掘进上软下硬的复合地层，还能够挖掘全断面硬层。并且我国还成功研制了超大断面盾构机，成功掘进强风化泥质粉砂岩地层。此外，盾构机配套的管片技术也从传统铸铁，钢管片转变为钢筋混凝土，钢纤维混凝土管片，都是地铁盾构施工技术进步的证明，也是盾构施工技术后续发展的保障。
        2地铁盾构施工技术地层影响
        在地铁盾构施工过程中，由于地质条件以及地层本身的复杂程度，都会增加盾构施工的难度。盾构施工软硬不均的地层时需要根据地层变化调整盾构机参数，以稳定盾构施工的路线；面对硬岩，断裂带地层时，对盾构机破岩能力有一定要求，遭遇断裂层出现地下水，要重视涌水现象，可能会发生施工意外。而对于砂层或淤泥黏土地层时，其摩擦力较大，容易被盾构作用破坏，不利于工作面的稳定性，也会对地表及建筑物的稳定造成影响。在地铁穿越浅层水底时，水中压力较高，盾构机很难建立上下支撑土的压力平衡，甚至会出现流沙管涌事故，引发地铁隧道下沉。
        3探析地铁盾构施工技术
        3.1主要环节
        地铁盾构能在进行地下掘进的同时保持开挖面的稳定，并在机内安全区域进行隧道开挖和衬砌工作，其具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、施工对周围环境影响小等特点。
        在正常地铁盾构施工中，主要有安装始发台、凿除洞门、试掘进和正常掘进、注浆以及盾构接收等施工环节组成。首先是安装始发台，盾构机在施工过程中需要保持稳定性而始发台就是指挥盾构机方向的基础，并且要配套安装导向轨道和洞门临时密封装置，都是为了工作中能够及时发现盾构机运行出现的问题。其次是凿除洞门，在选定凿除位置后需要对竖井内600mm厚的混凝土进行凿除，在盾构机下放并安装完成后的一周内可以继续进行凿除工作，直至外层钢筋达到设计要求。然后便可以进行试掘进工作，保证水压力数值符合设计施工的规定，并根据实际地层条件进行盾构机施工线路以及压力数值的调整，完成试掘进后就可以进行正常掘进工作，根据盾构施工过程的推进方向和设计规划，进行适当的调整和优化。最后则是注浆和盾构接收技术，可以采用自动控制注浆或是手动控制注浆，要注意二次补强注浆，避免局部区域注浆出现不均的情况。盾构接收技术是为保障盾构隧道能够顺利畅通，类似中继间的作用，在施工过程中建立接收基座，保证盾构施工安全稳定。
        3.2钢套筒接收技术
        在地铁盾构施工过程中，会有下穿规划内河的修建工程，在盾构始发前利用探孔作业时可能会发现大量涌水、涌砂现象。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

钢套筒接收技术需要在施工区间前对端头进行加固，并确定好钢筒安装位置，保证端头井底板平整、无水。在钢套筒使用前也需对其圆度进行检验，避免因为不均匀出现变形或位移。在检验工作完成后便可以进行盾构机推进施工，待盾构机推进至加固范围以内，同时刀盘在抵达套筒前2m，将盾构机再次检测，确认无误后进行钢套筒掘进，推进速度应小于5mm/min；并且推力控制在4000kN以内，施工过程中一旦出现形变、渗漏等问题，立刻停止掘进工作，启动应急措施。在钢套筒接收完成后，可以打开安装在钢套筒底部的排浆管，排出剩余的浆液，情况稳定后便可拆除钢套管。
        3.3洞内解体技术
        洞内解体技术是在面对因某些因素限制而无法进行正常的接收施工所采取的施工方案。主要是因为接收端无法设置接收井，或遇到工程风险盾构不能继续掘进，或是采用两台盾构相向掘进的情况[1]。洞内解体技术需要进行大量的研究和准备工作，在盾构设计方面就要考虑到洞内拆机的可能性，保证能够满足洞内解体的基本要求。实施盾构机洞内解体技术需要先断电，并优先拆除刀盘上所有刀具，断开拖车的油，水，电等管线，用设备桥做拖车的支撑，并将设备桥安置至管片车上，同刀具一起运出洞外。螺旋输送机的拆除需要建立临时支撑，设置吊点后进行拆除，而管片拼装机的拆除则需要安装平行吊柜，以支撑管片机能够固定在运输车上方。根据建设工程情况以及盾构结构可以选择不同的拆除方式，一般是以切割和拆卸两种形式为主，如果提前设计了可拆卸的盾体或其他部件，在拆除流程上面更为简洁，无需复杂的操作空间。而没有设计拆卸的情况，盾构机周围需要一定操作空间进行切割操作，并且在主驱动切割过程中可能需要盲洞配合。解体技术的可行性主要依据刀盘前部是否有可操作空间来判断，切割后盾构机的恢复也需要一定工时。综合来看洞内解体技术省去了部分前期施工时间，也增加了后期解体时间，对建设工期的影响较小，主要是在设备回收利用以及施工状况具有良好的社会效益。
        3.4填仓换刀技术
        在地铁施工过程中会遇到黏土、硬岩或强风化岩等会损害刀具的地层，施工之中可能出现盾构机扭矩增大，刀具磨损严重，无法继续掘进，需要更换管片和刀具[2]。填仓换刀技术是向土仓内注入适量水泥浆液等加固掌子面，在强度达到标准后便可以将仓内泥浆进行清理，并在常压状态下进行刀具更换。在填仓过程中要注意对盾体和刀盘进行保护，可以通过盾体径向注浆孔祥盾壳四周注入黄油，避免盾体被浆液固死导致盾构机停机，也要注意避免刀盘轴承等结构密封性遭到破坏，可以向密封系统内部注入特定油脂。在保护好盾体与刀盘后便可以进行填仓作业，其重点是在掌子面及刀盘表面上形成一层保护膜。等待保护浆液凝固稳定三天左右，便可进行清仓处理，之后自下而上进行刀具更换。
        3.5同步注浆技术
        部分挖掘隧道地层会由多种地质构成，无法在后期一同进行注浆，尤其是可能发生沉降的区间，必须利用同步注浆，而且同步注浆技术可以控制地形变化情况，避免地面出现沉降。在地铁盾构施工过程中要控制灌浆的压力，最好与开挖面的水土压力保持平衡，并且还需要计算同步注浆的灌浆量，盾构机掘进过程可能会造成土壤堆积或是土体流动的情况。同步注浆技术要使用盾构机的尾端注浆管，在盾构机掘进过程中，盾构机尾端应与接触的岩石土壤产生缝隙，并同时进行注浆，既可以采用设定压力，程序控制自动注浆，也可以根据实际工作情况手动调整注浆压力和速度。
        结论：地铁的快速发展，使得盾构施工技术不断提高，地铁盾构施工技术的拓展将会为地铁的快速发展做出贡献。其会受到地区地层条件的影响，选择合适的施工技术，利用钢套筒接收技术、洞内解体技术、填仓换刀技术、同步注浆技术来完善地铁盾构施工的可靠性和安全性，为地铁发展提供有力支持。
        参考文献：
        [1]李振东，刘天正，孙长军.城市核心区域地铁盾构施工洞内解体技术[J].科学技术与工程，2020，20（24）：10060-10066.
        [2]李江龙.地铁盾构隧道填仓换刀施工技术研究[J].山西建筑，2020，46（04）：129-131.