试论矩形盾构施工新技术在隧道施工中的应用

试论矩形盾构施工新技术在隧道施工中的应用

徐轩辕

中铁七局西铁工程公司陕西西安710032

摘要：本文主要结合某市大道下穿隧道工程施工为例，然后针对矩形盾构施工新技术在隧道施工中的应用进行了深入分析，希望能为相关人员提供合理的参考依据。

关键词：矩形盾构施工技术；隧道施工；应用

目前，在我国社会经济不断发展的背景下，隧道工程规模也在原来的基础上实现了不断的扩展，同时对于施工质量提出了更高的要求。矩形盾构作为一种新型的施工技术，如今已经在隧道施工中实现了非常广泛的应用，对于提升施工效率和质量有着非常重要的作用。

1、工程案例

该市的中州大道属于连接南北交通的重要枢纽，其中宽度为105米，双向12个车道，承载了该市繁重的交通运输量。在实际的施工过程中，为了可以在最大程度上减少对城市交通的影响，所以对矩形盾构施工进行了合理的使用，在此基础上不但可以保证道路车辆的正常通行，减少对周边环境产生的影响，并且还能在很大程度上提升施工效率和质量。将矩形盾构施工技术应用于隧道施工中，通常可以使隧道的空间利用率在原来的基础上提升25%左右，与人工开挖方式进行对比，其施工效率将提升4倍左右。

2、主要新技术研究与应用

2.1技术特点

在该隧道工程中，其中中州大道段所采用的是土压平衡矩形盾构顶管法施工。顶管段的开挖面积非常大，覆土埋深较浅，隧道之间的距离比较小，同时对于沉降方面有着非常高的要求。

2.2矩形盾构顶管

在该项工程中，所采用的土压平衡矩形盾构顶管是中国中铁装备自行研究的，属于二台多刀盘辐条式土压平衡顶管机。其中大顶管的尺寸为10120mmx7270mm，小顶管的尺寸为7520mmx5420mm。切刀与先行刀采用的是高耐磨的硬质碳铝合金刀具，可以在不同的土体与加固体中实现合理的应用，并在其中配备相应的泡沫与膨润土，然后注入到相应的系统当中。

2.3土压平衡矩形盾构顶管机的适用性

本隧道工程为该市第一次使用矩形土压平衡顶管施工，在对矩形顶管机型进行选择的过程中，其合理性以及设计过程中的安全性与可靠性，将直接影响到最终的施工效率和质量，所以属于工程中的重点内容。在施工工作开展之前，邀请到了国外比较专业的矩形土压盾构顶管设计以及制造人员，然后形成相应的专家小组，并深入到施工现场当中，对施工中可能出现的问题进行深入分析，从而制定出有效的解决措施。在设计过程中可以对国外先进经验进行充分利用，在对工程施工特点全面了解的基础上，做好相应的安全以及性能储备工作，从而为整个施工过程中的安全性以及可靠性提供良好的保障。

2.4顶管施工的安全控制技术

在顶管施工过程中，顶管的始发与达到属于其中非常重要的组成部分，同时也是出现问题最多的施工阶段，主要是因为定位不准确、方向无法控制，或者是端头加固出现质量问题等，当出现以上问题时，将会导致顶管始发与达到阶段出现不同程度的坍塌、突泥以及涌水等现象，从而将会引发非常严重的施工问题。

另外，因为盾构顶管在到达阶段时可能会对掌子面土体带来一定的破坏现象，顶管施工的触变泥浆发生泄漏，从而造成地层沉降超出一定的范围，或者是管节之间产生非常大的摩擦力，这将对顶推工作的开展形成非常严重的阻碍。针对这种现象，在实际的施工过程中，要想在最大程度上保证顶管始发与达到施工阶段的安全性，具体可以通过以下几个方面来进行：第一，严格按照设计方案中的长度与宽度来完成端头的加固工作，并对整个过程中的施工质量进行严格的控制，可以从材料进场、施工工艺以及施工设备等几个方面进行控制，从而在最大程度上保证加固环节的合理性；第二，将洞口的防水密封工作进行全面落实，在顶管的始发阶段，安装相应的洞门圈预埋钢环，并在洞门上流出相应的注浆口，主要是为了防止在整个始发阶段中因为管节长时间受到摩擦使密封层受到破坏的现象，从而保证整个施工过程中的安全性；第三，在顶管达到时，与始发阶段一样，首先对洞门加固质量进行全面的检查，然后在洞门钢管内焊接钢丝刷，将帘布橡胶板以及折页压板焊接在外侧。如果是在掌子面受到一定的破话之后，也应该及时推出，从而才能有效避免漏泥以及漏浆等现象的产生；第四，应该将顶管在始发以及达到阶段的推进质量控制工作进行全面的落实，对顶管姿态进行有效的控制，将除渣量控制在合理的范围之内，然后快速完成顶管的始发与达到施工工作。另外，因为对于端头地层进行了相应的加固处理工作，所以地层地质可能会发生一定的改变，针对这种现象，在推进过程中一定要对灌注顶管的变化情况引起高度的重视，尽量增加测量与纠偏的次数，同时在顶进的最后三环管节时，在盾构顶管机后注入相应的泥浆，从而防止顶管在达到阶段时会出现漏浆现象。

2.5超大断面矩形盾构顶管施工沉降控制技术

在埋设一致的基础上，因为顶管与管节顶板涉及到的面积非常大，上覆土形成受力拱的作用会逐渐减小，这就在一定程度上提升了覆土发生沉降的次数。虽然泥浆套可以减少一定的摩擦力，但是随顶板面积在覆土上的不断推进，那么摩擦力也会不断的增加。如果是在顶管机开挖横断面增加之后，那么将会对渣土改良的均匀性产生一定的影响，使超大面矩形土仓内各点土压之间会产生一定的差异，从而严重影响到开挖面的稳定性。另外，如果不能对注浆质量进行有效的控制，那么将会导致沉降现象超出一定的标准范围，从而对管线以及地面交通带来非常严重的影响。因此，一定要将矩形盾构顶管施工沉降作为工程中的重点内容，并通过以下两个方面对质量进行严格控制：第一，严格按照设计方案中的要求开展地层勘测工作，并在基坑开挖工作中对地层进行深入的分析，保证可以对施工现场地质情况以及变化情况等进行全面的了解，只有这样才能为顶管推进工作提供非常重要的参考作用，同时也能为触变泥浆的制备提供可靠的真实地层力学以及物力参数；第二，在设计过程中，应该在保证隧道行车限界断面的基础上，应该进一步加强对断面结构的优化工作，通过这种方式可以有效减少顶管的切削盲区，同时为土压控制工作开展奠定良好的基础条件。

3、结语：

综上所述，本文主要结合相关的工程案例进行了深入的分析，将矩形盾构施工技术应用于隧道工程中，可以在一定程度上提升隧道空间的利用率，不会对周边环境以及交通安全产生影响，对于提升工程施工效率和质量有着非常重要的作用。因此，一定要加强对矩形盾构施工技术的研究工作，使我国矩形盾构顶管施工技术水平能上升到国际领先水平。

参考文献：

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