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地铁隧道盾构施工淤泥层技术要点分析

发表时间：2021/6/15 来源：《基层建设》2021年第6期作者：姚宏

[导读] 摘要：人们的生活质量随着社会经济的不断发展，而有了很大程度的改善，绿色出行不仅快捷还省钱，城市地铁轨道交通的建设和发展，很好的推进了整个社会的进步，南方的地铁轨道交通发展相对于北方来说比较快，所以其经济发展速度也占有优势。

        中铁二十局第集团五工程有限公司云南省昆明市 650000
        摘要：人们的生活质量随着社会经济的不断发展，而有了很大程度的改善，绿色出行不仅快捷还省钱，城市地铁轨道交通的建设和发展，很好的推进了整个社会的进步，南方的地铁轨道交通发展相对于北方来说比较快，所以其经济发展速度也占有优势。在对地铁进行建设时，盾构施工工艺起到了非常重要的作用。在对南方的地铁进行修建时，往往会面临着比较复杂的地质状况，所以在进行盾构施工时，往往会面临着相应的风险。
        关键词：地铁工程；隧道施工；技术应用；分析
        引言
        在对地铁进行施工时，离不开盾构施工工艺，该种施工工艺的应用，能够保证地铁隧道的建设符合标准，同时也推动了整个施工技术的发展和进步。在具体施工过程中往往会应用到多项技术，这些技术会受到各种因素的影响，从而使整个施工过程面临着安全风险，除此之外，地铁施工的整体质量也会受到影响。所以很多企业都非常重视地铁隧道盾构施工。
        1工程概况
        1.1主要设计概况
        主要针对台州地铁的两个盾构区间工程进行了分析，主要是双线单圆隧道，除此之外还有其他的附属工程。左线和右线的总长度为6007m，还有联络通道以及中间风井。
        1.2地质、水文状况
        地铁工程的建设位置在台州市，该施工区域的地势条件良好，地貌形态也不复杂。该地的交通系统以及河道系统都比较发达，该施工区域的地层状况比较复杂，不仅含有粉土，还有粘土等。在对隧道进行开挖时，会遇到稍密状的岩土层，其中包含了饱和的砂土和粉土。在应用盾构工艺时，起点是接收端头的地层，该施工区域的总体强度不高。该施工区域存在着比较高的地下水位，最深达到了1.5米，地下水的存在形式为浅层的空隙水。含水层包含了砂质粉土，其厚度最深为35.7米，厚度最低为22米。在对隧道进行开挖时，主要面临的是粉土、砂土和淤泥等地层。如果是层粉土以及砂土，那么会出现涌砂的现象，这主要是因为其渗透性比较好，并且受到了摇振反应，要想对该现象进行预防和解决，要采取科学合理的措施。
        2具体的盾构施工
        在对井端头进行加固时，要选择科学合理的施工工艺和方法，如果应用盾构施工工艺，那么在加固过程中会使用到高压旋喷加固方法，除此之外还会使用到深层的搅拌桩，搅拌桩为三轴。整个工程项目在具体施工过程中采用的是总承包的模式，在对盾构区间进行加固时，不同的施工单位所加固的长度具有一定的差异性，这或多或少会对整个工程产生影响，在加固过程中，要保证长度和质量符合标准。在对隧道进行施工时，某单位没有很好的对质量进行控制，最终导致盾构始发受到了影响，在加固过程中采用了冷冻法。
        3 地铁隧道盾构施工掘进技术要点
        3.1 初始阶段对于盾构施工掘进的重要性
        地铁隧道盾构施工掘进技术在掘进的初始阶段对地铁隧道的整体施工具有较为关键的作用。首先相关施工单位应安排专业的施工人员进行盾构的操作，其次为提高盾构机开挖时路面结构的稳定性和安全性，需对开挖地段的路面进行加固如使用加压法等。盾构机根据掘进方式的不同，有三种形式，分别为土压平衡模式，半敞开模式，和敞开模式。施工中应严格考察施工区段的水文地质特点及经济比选，以选择与之相适应的盾构机进行施工。
        3.2 盾构出发和接收区段的注意事项盾构进洞前的首段，及盾构施工掘进工作接近尾声，距离出洞口三十米左右的时候，应提前对土体进行预加固，并降低盾构机的掘进速度，调整掘进的各项参数，做到谨慎、精确的施工。另外为避免造成地表坍塌，相关专业人员应加强对隧洞的测量和监控工作，另外在破洞前相关施工人员应尽量避免扰动土体，以确保隧道盾构掘进过程的稳定性。
        4 淤泥层掘进方法及注意事项
        4.1 推力和转速
        由于地层原因所至，基本上线路都进行了加固，根据地勘及周边建筑情况，加固类型为全断面加固和部分加固，掘进过程中推力的大小也会随之变化，最直观的数据表现就是贯入度和刀盘扭矩的变化，贯入度变小刀盘扭矩变大，说明进入加固区，依据加固区域图纸进行调整，加大推力和刀盘转速，并注入泡沫到掌子面改善地层，推力控制在1500-2200T之间，转速控制在1.0-1.4之间，扭矩控制在3500KN.m以内，根据拼装前后的盾尾间隙和姿态调整分区油压，确保快速平稳的掘进。

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        4.2 盾构机作业时的排渣小技巧
        淤泥层地质的特性，即使加固过也无法保证土层的统一性，在掘进过程中会出现渣土时干时稀的情况，这就要求操作人员双手不能离开操控按键，双眼时刻紧盯出渣口，螺旋机压力和扭矩，即使这样也会出现渣希皮带无法带走的情况，这个时候需要做的就是关闭泡沫或加水，调小推力关闭排渣门，利用螺旋机的搅拌作用，将渣土在螺旋机内搅拌，观察螺旋机扭矩和压力的变化，扭矩和压力都开始变大到一定值后点动排渣门，使渣土成高压喷射状态由皮带带走，若成散射或雾气状，立即关闭排渣门调小推力，擦拭监控镜头重新开始。渣土成喷射状带走的同时加推力使舱内渣土变干便于带走，舱内渣土到排渣口有延后性，不要等到渣土变干或变希才关闭/打开加水，不论渣土是否顺畅都不要将渣门全部打开，开到一半就足够用。
        4.3 掘进过程中的地表沉降
        地铁隧道盾构施工掘进过程中，设备问题或者操作问题导致沉降的问题都是会发生的，如何才能避免这样的事情发生！除了保证设备的正常运转外，就是操作人员的认真态度，保持和相关人员的有效沟通，操作过程中不要长时间加水不关，计算好出土方量和渣土车的情况，避免超挖导致地面沉降塌坑，牢记无浆不掘进的准则，每次抽浆时观察一下浓稠度是否符合要求。盾尾出现漏水漏浆情况时，加大盾尾油脂的使用量并调整姿态，或者其他物品堵住漏点避免形成水道导致沉降塌方，记住漏水环号通知相关人员及时进行二次注浆填充管片壁厚缝隙。
        4.4姿态控制
        淤泥层含水量较大自稳性差，在姿态控制上对项目和操作人员都提出了不少的考验，只要做好几点就可以轻松应对，盾构机操作人员熟悉设计线路规划，坡度和转弯情况，测量人员及时调整仪器的位置，30环-50环进行一次管片沉降测量，第一时间将结果告知操作手和其他负责人员。操作人员根据现有姿态，油缸行程、盾尾间隙和成型管片沉降数据进行调整，必要时可以调整铰接行程，由于淤泥的性质，将掘进姿态控制在+20到+30间比较合适，具体调整参数，根据测量的成型管片姿态决定，盾尾后5环可进行二次注浆稳定成型管片姿态。
        5地表沉降控制技术
        5.1监测点的布设
        在放样过程中要考虑到设计单位所提供的各个基准点，与此同时要使用到全站仪，对监测点进行科学合理的设置，要在规定的范围和距离内设置沉降断面，测点之间的间距，要进行科学合理的把控。一般情况下右线的测点有134个，测点间距一般情况下维持在10米左右，最低为3米，最高为15米。
        5.2监测频率
        先要在盾构切口位置附近，设置监测点，一般情况下是在切口附近的地表或者是建构筑物，在监测过程中，要保证一天之内监测两次。其次，在对盾构60米后的监测点进行监测时，如果监测的数据没有变化，要确保一天监测两次，如果在监测过程中速率出现了减缓的情况，那么监测的时间为两天一次，监测时间要持续两个月，之后再对测量误差范围进行分析，如果误差在允许的范围内，可以停止监测工作。再次，隧道结构才出现沉降之后，在检测过程中要确保频率为一天两次。工程在具体施工过程中，如果开展收敛测量或者是拱顶变形，那么就会影响到施工过程，为了对该项问题进行缓解，布点工作的开展，要在隧道脱开车架之后进行，然后再开展初值测量工作，在选择检测频率时，要充分的考虑到监测的数据以及设计的尺寸。在对监测频率进行调整时，可以依据检测数据。
        6盾构始发注意事项
        盾构始发是至关重要的，在此之前要做好充分的准备工作，主要包含测量工作以及设备的检查等。确保地面设备科学合理，这样才能够使盾构机的运行合格，有关材料的试验也要合格，确保满足相应的条件和标准。在具体始发时，要考虑到以下内容：第一，要确保盾尾的密封刷在焊接过程中具有一定的牢固性，焊接完成之后要进行密封，在此过程中会使用到油脂。第二，在对盾构进行推进时，要确保对称性，与此同时还要控制好速度和力度，确保推力和扭距在规定的范围内。第三，洞门会有相应的密封装置，为了对其进行保护，要在刀头等装置上采取润滑措施，确保盾构在推进过程中不会受到太大的阻力。始发基座的导轨以及基准环的端面要进行科学合理的控制，确保有关标高和中心轴线在规定的范围内。在具体决定之前，要对盾构机的姿态进行复测工作。确保盾构在运行过程中不会出现旋转等异常情况。
        结束语
        由以上可知，在开展盾构法施工时，比较重要的一项施工内容是盾构进出洞，在具体施工过程中，如果所面临的地质情况以及地下水位比较复杂，那么会面临着很大的施工风险，在此过程中要做好相应的施工组织工作以及检查工作，最大限度的降低施工风险。
        参考文献：
        [1]高华军.地铁隧道盾构施工风险管理研究[D].武汉理工大学，2013.
        [2]林木泉.小净距地铁隧道盾构施工对地表沉降和既有隧道受力性能的影响研究[D].福建农林大学，2019.
        [3]赖阳迅.地铁隧道盾构施工风险分析与控制措施[J].绿色环保建材，2020（12）：98-99.