地铁工程土压平衡式盾构施工技术研究

地铁工程土压平衡式盾构施工技术研究

张立

中铁广州工程局集团城轨工程有限公司 511459

摘要：科技的进步，促进工程建设事业得到快速发展。地铁工程建设是现代城市地下轨道交通体系建设的重要内容，在当前我国的地铁工程建设中，土压平衡式盾构施工技术是一种较为常用而有效的技术手段，由于其施工对于地面影响较小，能够保证施工的较高效率，因此，也受到了许多地铁工程建设企业的青睐。为保证土压平衡式盾构施工技术在地铁工程建设的有效运用，本文就地铁工程土压平衡式盾构施工技术展开探讨。

关键词：地铁工程土压平衡式盾构施工技术要点

引言

随着社会经济的快速发展与城市化进程的不断推进，我国地铁工程建设规模逐渐扩大，地铁工程建设质量对于城市居民方便出行具有重要影响，同时也是衡量一座城市现代化水平的重要指标。在地铁工程建设过程中，地铁工程土压平衡式盾构施工技术得到了广泛应用。

1土压平衡式盾构施工技术概述

土压平衡式盾构施工技术在实际掘进作业中需确保土仓压力和开挖面土压力的平衡。该技术应用时土体挖掘使用大刀盘旋转切削的方法，同时挖出的渣土会存储到密封土仓中，由螺旋输送机将渣土运至盾构机后方。在具体掘进作业中，为确保土压力平衡可对刀盘、螺旋机及掘进的速度进行合理调控，以实现对切削土量和出土量的有效管控。

2土压平衡式盾构施工技术的适用范围分析

土压平衡式盾构施工技术是盾构技术中一个重要类型，其在地铁工程中的应用能够发挥出十分良好的效果，基于土压平衡式盾构施工技术的实际特点，其最为适宜在以软弱冲击土层为主的地质条件中应用，同时，也可以通过对地层土质的有效改良，使地层条件满足盾构施工技术运用的条件，这也就能够使土压平衡式盾构施工技术在砾石层及砂土层地质条件下发挥作用，而对于一系列不同风化程度及软硬不均的混合地层中的施工中，也可以通过不同刀具的更换运用以及对技术参数的合理调整，达到良好的掘进效果。

3地铁工程中土压平衡式盾构施工技术的应用要点

3.1盾构机械设备的合理选型

（1）要确保整个盾构机所开挖部分的尺寸和设计断面尺寸达到要求；（2）保证盾构机开挖施工功能满足当前的隧道开挖使用的需要，从而可以更好的消除地表沉陷病害的出现，可以确保地铁工作的运行和施工的安全性；（3）对于盾构机各项技术参数需要严格的计算确定，同时需要深入分析其是否可以满足当地的地质条件需要；（4）要有效的延长盾构机的使用寿命，无论是里程还是主轴承的寿命都要达到规定的要求。同时，还预算符合要求的基础上，应该选择使用寿命较长的设备来进行施工。

3.2端头加固处理技术的运用

当盾构始发及到达端头周围地层为自稳能力差，透水性强的松散砂土和含水粘土时，如不对其进行加固处理，则在凿除洞门围护结构后，必将有大量土体和地下水向工作井内塌陷，导致洞周大面积地表下沉危及地下管线和附近建筑物安全。目前，常用的加固方法:有注浆、旋喷、深层搅拌、井点降水、冻结法等，可根据土体种类、渗透系数和标贯值、加固深度和加固的主要目的、工程规模和工期、环境要求等条件进行选择。加固后土体应有一定的自立性、防水性和强度。为了确保盾构始发和到达的安全性，必须对始发和到达端头的加固土体的范围、强度进行验算，并严格检验。

3.4盾构加固

盾构加固技术的应用可以让整体工程施工效果得到保证，如果工程周围地层稳定性相对较差，那么需要采用一定措施加固洞口，防止在工程建设过程中有井内塌陷情况或是沉降情况产生，在具体加固过程中，可以采用注浆法、深层搅拌法以及其他加固法，保证盾构加固处理工作开展效果。在具体施工中，需要依照上体种类、加固目的以及深度对方法进行合理选择，确保土体具有良好的自立性及强度，在加固工作完成后，应对其进行钻孔取样处理工作，对样品性能进行检验。

3.3盾构掘进技术运用

盾构掘进施工中需选择盾构初始掘进方法，主要有以下几种方法可选择。（1）利用化学注浆、高压喷射注浆等方式加固开挖面地层，做好开挖面地下水压的平衡工作，再将盾构机直接贯入自稳的开挖面。（2）通过挡土墙来确定开挖面，再使用盾构机对开挖面进行掘进施工，避免开挖面出现崩溃。该方法的利用不仅可将竖井挡土墙做成双层，还可同时开挖另一竖井，以防止防止开挖面崩塌。此外，水泥加固土墙也是盾构掘进的重要方式。盾构掘进的模式主要分为土压平衡模式、敞开式模式和半敞开模式3种。由于在地铁施工中岩层具有不稳定性的特点，工作而时常有大量水流涌出，故选择土压平衡式模式。利用该模式填充刀具切削下的土进行腔室，进一步确保泥土压与作业面的土压和水压相平衡，故可使工作面保持稳定。在工作面岩层具有较好自稳定性时可采取敞开式模式。

4复杂地质条件下的施工技术要点

4.1砂质、淤泥地质下的技术要点

在此类地质条件下进行盾构施工必须要掌握以下几点：在使用土压平衡式盾构施工技术时。要严格控制出土量．保持土仓有效的压力，防止地表大幅度下沉，以及避免出现工作面不稳的情况；跟随工作面的逐步推进，通过添加一些材料，对残渣土进行合理的改良，防止出现涌水涌砂等问题：然后要准确把握盾构的推动方向及路线，避免出现盾构上升的现象；通过对技术改良的加强，减少浆液胶凝的时间，提高同步注浆的工程质量，才能确保盾构施工中的整体效果。

4.2球状风化地层条件下的施工技术要点

首先是要做好施工前的地质勘探工作，准确掌握风化岩的分布情况，合理制定施工方案，必要时可采取深孔爆破措施进行处理。其次是要加强对盾构施工中的异常情况的检测，一旦发现可能由风化岩导致的参数异常，应立即停机检查，并针对实际情况采取调整和处理措施，如可回缩刀盘，更换专业刀具。再次，要做好对球状风化岩体周围软土层的加固，避免因风化岩体随刀盘滚动，影响正常掘进施工。最后，对于其他措施无法有效应对的情况，可通过人工处理措施来有效解决。

4.3不均匀地质条件下的技术要点

在这种地质条件下进行实际施工时需要注意以下三点：要做好前期准备工作即在施工前，搜集工程勘察资料并进行详细的分析。制定施工计划，此外还可以进行超前钻探，对地质条件的情况做到精确掌握：在土压平衡模式的掘进过程中，需要注意添加材料使渣土性能得到改良：结合软硬地层分布的规律及受力特点，合理运用超挖刀设备，以及对千斤顶运行参数进行动态调整，以此来保证在不均匀地质条件下对盾构轴线和姿态更加有效的控制。

4.4 断裂带地层条件

一般来说，断裂带的地质条件之下，盾构工程的施工极易存在涌水严重的我替你，并且大体积岩石的材料的分布极为广泛，此时如果选择使用螺旋输送机进行施工就会导致其存在堵塞的问题。同时，因为花岗岩、硅化岩的强度比较高，所以在工程实施前对于盾构机的破岩能力有着更高的要求。因此，该地质条件中的盾构工程施工要注意如下几个方面：(1)要具备较强的破岩能力，可以选择深刻用单刃滚刀部件进行施工；(2)将系统中注入泥水、泡沫等材料，可以有效的消除堵塞、涌水的问题。

结语

通过将土压平衡式盾构施工技术合理地应用到地铁工程的施工过程中，能够保证较快的掘进速度，切实保证盾构工程的施工安全性。因此，作为地铁工程施工人员，应该熟练地掌握盾构施工技术，从而最大限度提升地铁工程的施工质量。

参考文献

[1]韩喜忠.地铁工程土压平衡式盾构施工技术要点分析[J].建筑技术开发,2018,44(5):78-79.

[2]申建琛.地铁盾构施工技术问题分析[J].山西建筑,2018(24):165-166.