地铁区间隧道盾构法施工中的测量技术

地铁区间隧道盾构法施工中的测量技术

郝通征

中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 ,北京 100000

摘要：目前，社会进步迅速，我国的地铁工程建设的发展也有了进步。地铁隧道建设环境错综复杂，在应用盾构法期间易发生地面沉降问题，阻碍正常施工，甚至诱发安全事故。

关键词：地铁区间隧道；盾构法施工；测量技术

引言

地铁隧道是贯穿于地铁工程的重要建设形式，因其施工环境复杂，对施工技术提出较高的要求，通常基于盾构法展开施工作业。盾构法在应用中存在诸多技术要点，加强质量控制十分必要。

1 盾构施工设备管理与维保的现实意义

盾构施工设备构成相对复杂，包含多个子系统和设备，例如，机械子系统、润滑子系统等都是其中重要构成。在地铁盾构施工过程中，不同子系统之间保持相对独立性与协调性，不仅保证各子系统可靠运转，还使得整个盾构施工设备处于正常运行状态，保障地铁施工作业高效开展，使得在实际盾构施工过程中，机械设备故障概率大大降低。工程企业在日常管理工作中，必须要重视盾构施工设备的管理与维保，密切关注各子系统运行情况，做好故障排查工作。使得盾构施工设备的整体性能良好，实现事前管理、事中协调、事后控制的结合。提前预防机械设备故障，降低机械设备故障对地铁盾构施工造成的不利影响。从总体看，地铁盾构施工设备的维保工作具有系统性，在实际工作中必须始终坚持“兼顾操作与保养、预防为主”的原则。使得在盾构施工过程中，有关管理部门与人员能够以工程现场的实际情况为主，构建完善的设备管理与维保制度，鼓励有关人员积极参与到设备管理、维保工作中来，规范相关人员的操作行为，提高地铁盾构施工的整体效率与质量。

2 盾构施工沉降的控制措施

以沉降控制要求为工作导向，做好盾构机选型工作，确保其在运行参数、盾构姿态等方面均具有合理性，优化盾构施工方法，提高盾构施工期间的沉降控制水平。

2.1 盾构选型的基本要求

盾构机选用机器类型以对地质条件的精确研究为基础，工程采用土压平衡盾构机进行施工。该盾构刀盘针对本工程的地质条件进行了特殊设计，具有以下特征：可在气压下土仓内安全工作，便于土压平衡。刀盘开口可使土体顺利从切削面流向土仓，对于地铁隧道路线的地质情况的复杂性、多变性和黏性这一点尤为重要，可直接将土压传到土压传感器，易进入切削面除去障碍物和钻探进行土壤处理。刀盘可双向旋转用于防止机器的自身转动。盾构刀盘切削开挖面的土体，再在土仓内搅拌，保持一定的土压力，密封土仓壁中设置土压力传感器。根据土压力的大小控制螺旋运输机的转速（即改变排土量），维持土仓内的恒定的土压力值，平衡开挖面的土体侧压力，以达到控制地面沉降的目的。

2.2 地面初期沉降的控制

盾构施工初期仅存在微量的沉降现象，在推进压力的作用下，渗透性不足的软黏地层极易出现此方面的问题。实测资料表明，开挖面前方约10m处的土层已经存在附加应力，随施工的推进，至前方5m时该应力值约为0.02MPa。为控制初期沉降，较为关键的举措在于调整盾构施工的状态，使其具有连续性与均衡性，缩短中途停机时间。

3 地铁隧道盾构法施工质量控制措施

3.1 开挖土体和开挖面支护

伴随盾构施工作业的持续推进，铲除后的土层需要统一转移到土体存储仓内。开挖作业的难度较大，易出现土层的水土压力失衡现象，因此要加强对土仓内部压力的控制，通过此途径调整水土压力，使其处于均衡状态。而达到此效果的关键是控制螺旋输送机的工作状态，如转动速度，并视实际情况调整千斤顶的推进速度，使各项参数相协调，各套设备协同运行。通过对螺栓输送机运行速度的控制，可灵活调整输送机的工作状态，如输送土量、切削扭矩等，使开挖的土量控制在合理范围内。

3.2 加强管片质量控制

管片制作是重要环节，同时难度也相对较大，包含钢筋笼焊接、模具组装、浇筑、振捣以及养护等关键工序。管片的钢筋骨架应满足稳定、高精度的要求，可通过钢筋焊接靠模的方式实现；配备专业的吊装工具，避免吊装过程中出现扭曲变形等问题；清理钢模中的杂物，无误后方可浇筑作业，合拢前要做好模板的清理工作；挑选满足要求的原材料，按照特定的配比生产高性能混凝土，浇筑期间加强振捣；在满足强度要求后即可出模，随后通过遮覆养护的方式保证管片质量，以免因失水等情况导致管片出现裂纹。

3.3 机器设备

盾构机运行中易发生姿态偏差，例如设备中心与管片中心不能完全达到同心。对此，需灵活调整盾构机设备，可通过调整铰链千斤顶行程的方式，使其维持同心关系。

3.4 施工管理

制作好的管片存放时应放置垫木，起到缓冲作用。按照操作方式的不同，吊装包含立吊和平吊两类，因此要选择合适的吊具，全程遵循轻吊慢放的原则，严格控制堆放量，最多为3层；在车辆运输过程中，要加强对行车速度的控制，做到慢速且匀速。可以用橡胶板粘贴在车厢上，避免管片与车厢直接碰撞，通过橡胶板的缓冲作用有效保护管片。对于管片的拼装作业，应逐块拼装到位，检查各个接缝处的防水条，不可出现破损现象；曲线段的施工难度更大，其对于管片的环向定位精确度提出了更高的要求，因此要严格按照规范施工作业，加强质量控制。

3.5 监测与故障诊断

地铁盾构施工环境相对复杂，为发挥机械设备在施工作业中的重要作用，在机械设备维保工作中，需加强监测与故障诊断。首先，监测主要是对机械设备使用全时段的状态、参数等获取，通过监测，有关人员可以预测机械设备运行中可能出现的故障。在此过程中，需对机械设备的各项参数实施全天候监测。需利用专业的辅助工具、监测设备来完成温度、压力、流量、电流、油液与振动等参数的监测。通过获取这些参数，相关人员能够准确判断机械设备是否存在故障，如果存在故障，要制定相应处理方案。对于不同机械设备，监测内容与对象有一定差异，需结合机械设备的复杂程度、重要程度来保障监测内容、方法的合理性。通常情况下，监测诊断方式的选择需要有明确的参考依据，工程企业需采取分级管理监测诊断的方式，将监测等级划分为A、B、C三个等级，其中，A等级指的是关键设备，B等级指的是重要设备，C等级指的是一般设备。以地铁盾构施工中盾构机作为监测对象，根据相应的监测等级划分。其次，在故障诊断方面，需保障故障诊断方式的合理应用，将故障诊断所获得的故障表现、原因等作为维修、维保的基础。为准确、全面地诊断出故障，有关人员需全面了解设备的工作方式、功能、结构组成等，进而分析零件的运动机理、损坏与磨损情况，最终进行故障的全面分析。

4 结语

综上所述，盾构施工是地铁隧道工程的重要环节，盾构机作为施工关键设备，盾构机钢壳具有较强的支护能力，通过千斤顶提供推力，使盾构机向前移动，有序完成切削土体、输送土渣、设置衬砌等环节的相关工作。目前，盾构法已经成为地铁隧道工程的主要施工方法，作为施工单位，在积极引入该方法的同时，还要实现创新与发展，保证盾构施工质量。

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