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摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。城市交通逐渐朝下层空间延伸，随之增加了我国大城市的盾构结构数量。由于穿越底层的地质情况复杂，在开展盾构结构施工作业的过程中很容易忽视沉降问题，从而在一定程度上影响建筑物周围设施的安全性。本文就地铁复杂地质条件的盾构施工技术展开探讨。
关键词：复杂地质；地铁盾构；结构施工
引言
近年来，为加快城市现代化发展进程，缓解城市交通出行矛盾，政府持续加大了对城市地铁轨道工程的建设力度，并取得了显著成果。但是，在地铁工程建设期间，由于城市区域人口密集、空间拥挤，并不适于采取明挖、暗挖或人工挖掘等工法，而盾构法在地铁工程中展现出了广阔的应用前景。其中，盾构机选型与施工组织是隧道盾构施工的关键，直接影响工程施工质量及效率。
1地铁隧道盾构施工特点
地铁隧道的盾构施工作业，通常是结合盾构设备在隧道施工中的堆砌，利用围岩和地下结构的稳定性来注入一定量的浆液材料，在这种施工技术的运用过程中，一般给环境带来的影响不大。施工阶段挖掘土层的范围相对较小，不会造成周围地层的沉降，也不会影响地面的正常交通。盾构施工作业具有非常强的实用性，工作人员只需要在工程预定的范围内占据相应的面积，按照施工成本控制的要求来将成本限定在一定范围。在地铁隧道的施工当中盾构法具有非常广泛的适用空间，因此对于地铁隧道作业有着很强的抗震效果。这些内容都是盾构法施工独特的优势。
2盾构机类型
随着制造工艺的创新优化，为满足不同地铁工程的施工需求，制造企业陆续研发出多款盾构机设备，不同型号、款式的盾构机设备的工作原理、开挖方式与设备使用性能存在明显差异。因此，在地铁工程施工阶段，企业需要明确盾构机设备的主要类型以及各类型设备的工作原理与适用范围。目前，盾构机的分类依据为工作原理与开挖方式两项要素。例如，将开挖方式作为划分依据时，可以将盾构机分为网格式、敞开式以及机械式三种；而将工作原理作为划分依据时，可以将盾构机分为手掘式、全机械式、半机械式以及挤压式等类型。在多数地铁工程中，往往配置土压盾构机或气垫式泥水盾构机。其中，土压盾构机将开挖仓内土壤为掌子面的稳定介质，控制刀盘开展旋转切削作业，由输送机将仓内渣土向外运出，通过改变设备掘进速度以及实时出土量来调节仓内土压力。由于这类盾构机主要依靠仓内土压力来抵抗外部水土压力，因此也被称为土压平衡盾构机。气垫式泥水盾构机依靠压缩空气所形成的气垫对仓内泥浆进行加压处理，从而起到稳定掌子面的作用。在设备运行期间，将所切削渣土在仓内进行混合处理，随后，通过前闸门与泥浆管道，持续将泥浆输送至地面进行渣土处理，再对处理后的泥浆进行循环使用。与其他类型盾构机相比，气垫式泥水盾构机依靠泥水压力来稳定开挖面平衡，因此也被称为泥水盾构机。
3地铁复杂地质条件的盾构施工技术
3.1盾构始发、接收
盾构施工涉及到的各阶段中，盾构始发、接收是重要工作。破除洞门围护结构后，全方位检查掌子面的土体情况，以便给盾构机的运行提供便捷的条件，使其能够有效顶到掌子面。若洞口出现渗漏现象，则要视实际情况采取合适的补救措施。此外，检查仓内压力，并做好混凝土块等杂物的清理工作。
3.2盾构掘进控制
（1）盾构姿态控制。盾构机姿态参数由滚动角与俯仰角组成，在盾构施工中，受到施工扰动等因素影响，盾构机姿态会出现程度不一的变化，如果实际姿态与预期姿态产生明显偏差，将影响地铁盾构施工质量。例如，在盾构机俯仰角偏差值过大或盾构机向下俯冲超过一定值后，施工人员难以控制盾构机开展抬头掘进等操作。
因此，施工单位应提前构建配套的导向系统，如VMTTUNIS盾构激光导向系统，还应配置全站仪、控制盒、可编程逻辑控制器与接收靶等装置，持续对盾构机的姿态进行监测，计算偏离航向值，通过调节分组缸压力与流量的方式来修正盾构机掘进方向。同时，考虑到隧道内空气质量等因素会对盾构导向测量精度造成影响，为减小测量误差，应开展人工测量作业或将导向系统后视基准前移。（2）掘进推力及速度控制。首先，技术人员应结合工程情况准确计算盾构机的总推力，其为盾构机外壳及土体摩擦力、切土所需推力、后配套牵引力、刀盘上平衡切口水压水平推力、管片及盾尾刷摩阻力之和。同时，施工人员需对盾构机各组油缸的油压值进行调整，以调节盾构机姿态与掘进推力。其次，综合分析盾构机型号与地质条件，将掘进速度控制在合理范围内。例如，当配置S-550型盾构机在全段硬岩地层开展掘进作业时，应将掘进速度控制在10～15mm/min。
3.3盾构施工应用到岩层地质
在针对地质情况相对比较特殊的底下岩层进行盾构施工技术的开展环节也需要格外的注意。例如，在进行硬质岩层的施工环节，应根据不同的岩层状态选择不一样的掘进方式；而对较长距离的硬质岩层结构来说，可以选择比较快速且冲击力相对比较强的钻爆法进行挖掘，或应用空载推进的方式到达预期的作业效果。同时，还可以应用单刃的滚刀进行岩石的破裂。但是需要注意的是，在进行单刃刀具的破岩环节，需要定期检查刀具的状态，对磨损超过 10mm 的刀具及时进行更换，避免在破岩环节出现安全隐患；而针对在实际施工环节，施工区域岩层硬度软硬不均的地质层面进行施工时，理论上在实际的施工环节，这部分区域属于施工风险相对比较大的区域之一，由此，应最大程度上避免在这一类型的区域内进行施工。这一环节很容易因刀具与岩层接触的不稳定性而大幅增加刀具的震动效果，由此，在施工中施工人员就需要格外重视刀盘的异常响动问题，及时检查刀盘的运行状态，避免因刀盘卡顿而发生的安全事故问题。与此同时，如果盾构施工中刀盘的扭矩相对较小，会降低在这一状态下刀盘掘进的速率，同时还会在很大程度上提升施工区域的温度状态，进而增加刀盘的磨损问题。
3.3盾构接收
盾构接收为收尾环节，但依然会对盾构效果带来明显影响，因此要得到施工人员的高度重视。实际工作中，需兼顾隧道轴线的复测、洞门止水帷幕的施工、盾构机导轨的安装等多个环节，在各项准备工作无误后才满足盾构接收的条件。此外，要在现场布设合适的控制点导线，使盾构机按照设计的姿态要求顺利进洞。
3.4盾构机运行维护
在地铁工程中，由于盾构机所处施工环境较为复杂，在设备运行期间，容易出现运行故障，进而影响施工质量及效率，问题严重时还会使盾构机停机瘫痪，给施工单位造成严重经济损失，因此，在地铁盾构施工中，企业应组织开展高效的盾构机运行维护工作，提前预防与及时解决设备运行故障，保证盾构机设备的安全稳定运行。
结语
总之，在我国城市交通压力不断增大的时代背景下，地铁工程逐渐成为城市交通系统的主要组成结构，但是受复杂的地质环境的影响，地铁工程施工过程中会遇到各种类型的问题，这就需要选择合适的盾构机，同时要应用科学合理的施工技术，确保地铁盾构施工作业的顺利开展。
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