地铁盾构机施工技术及过站方法分析

地铁盾构机施工技术及过站方法分析

陈立鹏

天津城建隧道股份有限公司 天津 300250

摘要：近年来，随着社会的发展，我国的地铁行业的发展也有了进步。地铁这一交通类工具，给居民日常的出行带来极大便利。最近几年，我国城市地铁的建设不断增多。盾构施工法有着安全、快速且对地面的建筑物影响较小等优势，已变成目前地铁工程关键的技术。然而在施工当中还是存在部分问题，这需要采取有效对策加以解决，保证地铁施工顺利完成。为使城市交通拥堵的问题得以有效缓解，随着城市地铁的建设越来越多，盾构施工法在地铁工程中得到了广泛应用，给地铁施工提供技术方面的支持，然而在施工当中还存在诸多问题，这就需要我们采取合理的措施加以解决。

关键词：地铁盾构机；施工技术；过站方法分析

引言

盾构法因其具有安全性和适应性强的特点，所以在地下电缆、过江跨海隧道等建设上，特别是盾构机在打通地铁隧道领域的建设工程中，成为必不可少的部分。而盾构机在地铁隧道施工，所利用的过站方法多种多样，但最主要目的都是为了能够安全、快速的情况下完成该隧道任务，本文研究介绍了盾构机在隧道的掘进技术以及过站方法，在地下隧道领域中所发挥的重要作用。

1地铁盾构施工风险的分析

1.1技术人员综合能力带来的风险

就工程项目而言，施工技术的经济成本投入占比超过20%，作为施工技术的应用载体，技术人员需要具备较高的综合能力，才能确保工程项目的顺利推进。尤其是在建筑施工体系不断成熟的背景下，地铁工程的辐射范围也变得更加广泛。与此同时，高水准技术人员资源的匮乏也是制约工程施工质量的重要因素。尤其是地铁盾构施工过程中，其施工技术的应用方式、应用时间、应用效率受到周边地质结构的影响，如果不能对其进行合理管控，势必会带来较大的应用风险。目前，缺乏实践经验的员工数量占比较大，对于施工问题不能提出指导性建议，从而增加了较大安全事故风险的发生概率。

1.2地铁盾构施工操作带来的风险

地铁工程和城市公路施工工程类似，其作业区跨度较大，需要经过不同的地质区域。不同地质区域的地质情况存在较大差异，如有的作业区域地质以软土层为主，有的作业区地质结构以粉土地质结构为主等。对于此类地质结构在施工过程中，需要对土层结构进行加固操作，如采用矿山法对基础隧道结构进行加固操作。如果使用人员没有对地质结构情况进行了解，在后期盾构施工过程中，极易发生施工风险事故，导致结构坍塌等。

2地铁盾构施工技术要点

2.1掘进技术要点

盾构系统具有较强的整体性，可划分为诸多内容，如注浆系统、支撑系统、挖掘系统等。为有效提高地铁工程整体施工技术，应该对盾构机掘进方案进行优化，了解并掌握盾构机掘进要点，从而最大程度地降低地铁盾构施工对周围环境产生的影响，提高盾构开挖面的稳定性、整体性。对盾构施工技术科学有效的控制，能够显著提升盾构掘进效益，要对注浆方式、注浆量、施工环境分析等方面进行考量。

2.2不良地质施工要点

地铁工程建设过程中，难免会遇到不良地质，如粉质黏土层、淤泥质土层等。在地质情况相对较差的环境中作业时，为保证施工质量，需要借助特殊盾构法，提高土舱中的压力，以避免出现地面沉降的情况。还可以根据具体的情况，通过土舱加泥的方式降低掘进过程中喷涌现象的发生率，保证各个施工环节能够互相协调，进而提高地铁盾构施工的整体质量和效率。

3地铁盾构机施工技术及过站方法

3.1泥饼的对策

在盾构挖掘中对地质的预测与泥土的管理加以强化，尤其是于黏性土当中掘进的时候，应对开挖面地质的状况与刀盘工作的状态予以密切关注。增添刀盘前端中部注进去的泡沫且选取的泡沫注入应比较大，对土体和易性能加以改善，降低渣土黏附的性能，在必要的时候将泡沫加到螺旋的输送机里，增强碴土流动的性能，使碴土更好排出。到达黏性土的地层以前，将刀盘上一部分滚刀换为刮刀，强化刀盘开口率。于刀盘的背面与土仓的压力隔板之上安装搅拌棍，强化搅拌的强度与范围。万一出现泥饼，可让刀盘空转促使泥饼能于离心力的作用下掉落，还能于保征开挖面平稳基础上人工入仓加以清除。

3.2防水技术的改进

地铁隧道开挖过程中，除需要注意支护措施之外，还需要重视防水工作。盾构机的使用能够将压力施加在工作面上，进而保证水压力及土压力之间达到平衡，可有效控制土层内水，在最大程度上降低土层内水渗入隧道的可能性。使用盾构施工技术，首先需要确定盾构机的结构，不同结构的盾构机其性能也存在一定差异。如钢刷密封盾构机具有很强的防水性，能够有效避免渗入地下水。隧道开挖前，应该针对防水问题进行仔细研究和讨论，利用管片结构防水、在管片外涂防水层、二次衬砌、注浆等多种措施，提高整体工程质量的防水性能。

3.3盾构机的过站形式

盾构机的过站形式主要有3种，具体如下。（1）车站主体结构完成情况，站内净空完全满足盾构机过站施工基本条件，在盾构机过站后再继续进行掘进施工。（2）车站结构不满足净空要求，同时也不满足过站基本条件，因此需要利用吊出、转场、下井组装等等形式进行盾构机运输，然后再继续展开掘进施工。（3）盾构机首先掘进通过地铁车站，即先在车站进行盾构掘进施工，然后再过站的技术方法，即“先隧后站”。结合上述3种盾构机过站形式完成对车站主体的施工过程，保证地铁车站内的净空尺寸完全满足过站基本技术要求。在这里，利用盾构机直接过站这一技术方法最为常用，因为一般来说地铁车站内相对空间狭小，再加之要先后通信车辆，所以盾构过站需要在地铁车站隧道的一段进行连接组装始发。而在盾构机移动过程中，需要结合车站扩大段进行横纵移动。可以先考虑标准段纵向移动，然后再扩大横移过程。在该盾构过站横纵移动过程中，所配套的台车需要同时修筑轨道梁并进行铺轨，将地铁车站两端的盾体连接起来并组装调试，保证盾构机能够再次始发。考虑到施工场地狭小与工期较短等等制约原因，需要采用上文所提到的“先隧后站”工艺方法，在地铁盾构施工过程中解决盾构施工的某些难点技术环节，时刻确保盾构施工质量与安全进度。

3.4盾构机在破洞前的掘进工作

为使地铁盾构机能够准确地出洞工作，盾构机在破洞前的30M距离路程，就需要控制好掘进速度，及设备所选用的掘进参数，并尽量控制掘进速度和减少对土层的扰动，以防造成大面积的隧道塌方。盾构机与出洞口距离的测量检测工作也是必不可少的，需要提前调整盾构机在出洞前的姿态，使盾构机能够在预埋的洞门环中准确、顺利出洞。盾构机的出洞有效偏差为±10mm，对于仰角的允许误差需要控制在2mm/m范围以内，避免因出现俯角出洞而对施工造成影响。

结语

根据目前的施工情况而言，采用盾构机开展地铁隧道施工挖掘施工工作、护壁施工工作以及过站施工工作是具有一定技术性与安全可靠性的，它能够保证在较小的环境范围内完成难度较高的施工内容，在保证隧道工程基本质量的同时也不破坏地上土体及建筑。本文基于技术优化深度考量盾构施工相关技术内容，也希望盾构机在未来的地下隧道施工项目中发挥更大价值作用。

参考文献

[1]张远荣:盾构过富水砂层对环境影响的分析研究[D].中国铁道科学研究院.2011.

[2]滕丽.基于土体力学特性的盾构隧道施工风险监控系统研究[D].上海大学.2012.

[3]孟庆琳.盾构螺旋输送机承压输送机理研究及控制中的应用[D].大连理工大学.2012.