地铁盾构施工的质量与安全控制李慧鹏

地铁盾构施工的质量与安全控制李慧鹏

李慧鹏

中国水利水电第十四工程局有限公司设备运营中心云南昆明650041

摘要：采用传统的明挖方法在城市进行地下隧道挖掘，很明显不现实，因为地面因素太多，难以控制。盾构施工具有高效化、机械化的特点，在暗挖隧道施工中被广泛应用。因此上，在不适合用明挖方法的情况下，我们就会采用盾构掘进的施工技术来进行地下隧道挖掘。这一技术在电力通讯、市政建设以及地铁兴建等方面都具有良好的效益。但是这一方法也会受到地下管网以及轨道交通等多方面的限制，它既会穿越地面的建筑物，又会穿越地下的建筑物，因此上，盾构施工工程也是非常复杂的。本文在介绍地铁盾构施工的基础上，着重探究其施工质量与安全控制。

关键词：地铁盾构；施工质量；安全控制

引言：进入二十一世纪，随着我国的经济迅猛发展，城市化进程也不断加快，人口迅猛增加给城市带来了巨大的压力，目前比较突出的问题就是严重的交通堵塞和环境污染。在当前的城市环境下，如何开辟新的交通方式，是我们急需解决的难题。近些年来，越来越多的城市开辟地下交通空间，建造地铁来解决地上交通拥堵问题，地铁因为其安全快速的特点也被广大群众所喜爱，出门乘坐地铁的群众越来越多，已经成为了很多大城市居民的主要交通方式。隧道挖掘是地铁建设的关键环节，盾构掘进技术就是目前常用的有效施工方法。我们从地铁建造中频繁使用的盾构施工出发，来探讨如何把控地铁建筑质量，保障人民群众的生命财产安全。

一、地铁盾构施工概述

地铁盾构施工技术是目前我国建造地铁过程中使用最频繁的一项技术，这是由于应用盾构技术建造出来的地铁质量十分有保障，盾构技术最显著的特点就是在地面以下暗挖隧道，可以最大限度的避免地面因素对隧道挖掘的影响。地铁盾构的具体施工过程是，首先在隧道的某端明挖竖井或者基坑，其次就可以把地铁盾构机吊入竖井或者基坑中安装完毕，最后从竖井或者基坑开孔处进行挖掘直至到达该段隧道的另一竖井或者基坑。使用地铁盾构机在地下暗挖掘进的前提是要保证软土地基开挖面平稳、不塌陷，这样盾构机才能够安全有效的开展其工作。

1.地铁盾构的三大要素

地铁盾构施工的三大要素是：保证开挖面的平稳性、挖掘排出多余土层、衬砌地铁壁后灌浆。在这三大要素中，稳定开挖面是地铁盾构施工的主要原理，也是盾构施工法区别硬岩掘进法的重要指标，还是盾构施工法比硬岩掘进法更加复杂的原因。对于云南地区而言，地下岩层的稳定性较好，岩层硬度够高，所以基本上没有开挖面不稳定的现象。

2.地铁盾构的优势

地铁盾构的优点很多，其自动化操作水平较高，能够节省大量的工程施工人员还能够提高地铁建造的工程效率，并且不容易受到天气的影响，对于地面上和水上交通情况也全无影响。在地面建筑错综复杂，隧道线路较长且埋深较低的情况下，利用盾构法施工更加高效经济，是地铁建设的不二法门。盾构施工在云南省昆明地铁建设过程中得到广泛利用。昆明4号线的3台盾构机同时从陈家营站、螺蛳湾站、赛马场西站开机，此三站也随之成为昆明地铁4号线率先展开盾构施工的3个站点。

正是由于地铁盾构施工优势大，所以近年来地铁盾构施工呈现爆炸式发展。但是随着时间的变幻地铁盾构施工过程中也存在着很多的问题，这对施工人员和将来乘坐地铁人员构成了威胁，也无形之中严重制约了地铁盾构施工的良性发展。

二、地铁盾构施工的质量

1.严格控制土压平衡产生的压力

在进行地铁盾构施工时，如果遇到重要的地下建筑，一定要严格控制对土压平衡所产生的压力。除此之外，还要对刀盘的转速、掘进速度和螺栓转速等进行严格控制，将机器运行过程中产生的波动将到最小，使压力值保持在(±0.2×105Pa)，最后有关人员要根据舱渣土的形状和地面检测的最终结果进行调整与改正，从而使土压数值达到最理想的状态。

2.严格控制掘进速度

对于掘进速度进行严格控制，把其控制在合理范围之内。并且要使掘进速度以快速、均匀的状态通过，但是不能产生比较大的波动现象。此外，还要与同步注浆进行密切配合，不断适时调节掘进速度，以免因为工程速度不均匀而给土仓带来过重的压力或者是导致注浆量不够，掘进速度不合理还会影响到地层空隙中的填充工作，使地面产生巨大波动。

3.严格控制盾构机的偏量

盾构施工的曲度实际是位于曲线的切线上，如果轴线偏差较小，就需要严格控制盾构机的偏量，既不能太偏激，也不能太保守，主要是为了避免对地面产生波动。如果遇到地质结构比较疏松的地段，由于盾构机受地心引力作用，容易下沉，无法避免轴线偏离，此时就需要人工合理调节千斤顶，调整上行趋势就可以改善这个问题。

4.避免发生堵仓现象

第一，扭矩螺旋输送；第二，观察刀盘压力大小；第三，判断舱碴土的形状。进行完以上三项工作后即可考虑确定有无必要对进行渣土改良。刀盘压力在150bar以上和螺旋输送机扭矩在160mN.m以上是判断进行渣土改良的依据。以上操作可以有效避免堵仓现象的发生。

5.制定沉降变形参考值

制定一定的沉降变形的参考值，主要是对工作人员起到安全警戒作用。一般来说建筑物沉降的合理参考值是±3毫米，地面沉降的合理参考值是±4毫米。在地铁施工过程中，检测人员应该保证每天对地面进行2-3次的检测，保证通信不受影响。尤其是在穿越的地面上分布有重要的建筑物时，监测结果必须及时反馈到地下施工处。如果出现地面建筑物的变形量高于制定的参考值的情况，就要进行及时的管片壁后双液补强注浆，这样可以使建筑物变形的程度大大降低。如果有必要可以白天施工，夜晚注浆。

目前云南省昆明地铁6号线的二期工程也是利用盾构施工，势头良好，首段“左右线隧道”已经顺利贯通，其质量保障得力于正确的施工方法。

三、地铁盾构施工的安全控制

盾构施工过程中要秉持着安全高效的原则，注重施工人员，使各个施工人员都能够发挥自己的优势，从工作当中学会总结与创新，逐步树立“人适应机”的操作理念。对各种风险超前考虑、制定专项施工方案和应急预案，并邀请专家进行论证。施工前必须对设计方案和图纸审查、熟悉、吃透。必须建立一支对机器熟悉、操作熟练、各工种配套的优秀作业队伍。

1.盾构机选型及参数设定

对地铁盾构施工风险的控制，首先应该根据不同的影响因素划分不同的安全隐患。比如在隧道施工长度延伸范围内，按盾构所穿越的地质以及隧道上覆土层的厚度、上覆土层范围内的地下结构、地面结构等环境影响因素，进行综合考量、设定盾构施工参数；然后根据组段划分的结果，结合盾构机的具体情况，将土压力、推力、刀盘扭矩、掘进速度、刀盘转速、贯入力度、注浆压和注浆量等主要参数控制在一定范围之内，就可以掌控盾构施工的推进状态并且及时调控。

2.盾构机的吊装安装及拆卸

盾构机及其后配套设备总重1000吨左右，最大单件重量为100吨左右，由于盾构机最大单件重量较重，吊装下井深度较深，为保证组装工程安全，按照250t履带吊（主吊车）和90t汽车吊（配合吊车）配合进行方案设计，顺利完成盾构吊装。

结束语

地铁建设是一项复杂的系统工程，很容易出现差错，因此上在地铁盾构施工过程中，需要我们采用精细化的操作管理手段来保障质量和预防风险。树立地铁盾构施工安全风险意识，建立地铁盾构施工操作管理体系，提高地铁盾构施工专业技术水平，重视地铁盾构施工始末终端环节。

参考文献

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