地铁隧道盾构法施工技术

地铁隧道盾构法施工技术

陈基业

广州市盾建建设有限公司 511400

摘要：盾构法是城市地铁施工中常用的隧道施工技术之一，综合性强，对确保隧道施工的安全、进度和质量具有重要意义。因此，在实际工作过程中，相关工作人员应正确掌握施工技术，做好质量控制，确保地铁施工安全高效地进行。

关键词：地铁隧道；盾构法；施工技术；

引言

地铁交通量大、准点率高，在现代城市交通中发挥着重要作用，极大地方便了人们的出行，提高了人们的生活水平。随着土地资源的日益紧张，地铁隧道的建设空间逐渐缩小，并逐渐向大纵深方向发展，此外，施工过程中存在许多技术交叉问题，导致地铁隧道施工难度较大，盾构法的应用可以有效缓解上述问题，不仅保证施工过程中的安全，而且在一定程度上保证施工质量。

1.盾构法施工原理

地铁隧道施工中使用的盾构法是使用盾构机，在保持开挖面和围岩稳定的基础上，同时进行隧道施工，然后运输开挖的土壤，在盾构机中完成管片组装成为衬砌，并在管壁后进行灌浆，从而减少对隧道围岩的干扰和不利因素。

根据开挖方向，盾构法主要分为三部分，即切割环、支撑环和衬砌环，依次为盾构机切割环的前部、中部和后部，挖掘设备安装在切割环中，工人负责衬砌安装紧固，切割环还起到保护和支撑作用，在一定程度上增强了工作面的强度支撑环，液压千斤顶，即推进机构，放置在支撑环内衬环内。衬砌机构设置在衬砌环内，完成砌块的衬砌工作。盾构隧道的顶进过程几乎总是在衬砌环中完成，使用一圈完整的块作为支撑点，然后通过千斤顶推动盾构隧道，以实现后续的开挖和衬砌工作。

2.盾构施工技术的适用条件和特点

2.1适用条件

对于一些含水量较高的软土层，可考虑采用盾构法施工，如果地下线路埋深大于10m，也可以采用盾构法施工；其次，对于地铁隧道的施工，应提前预留相应的空间和位置，以便进行工作井的施工，工作井的设置方便盾构机进出和土料运输；盾构法对土层的埋深也有一定的要求，隧道上方的覆土深度不仅应大于6m，而且应控制在盾构机直径以下；最后，使用盾构法进行隧道施工也需要隧道之间有一定的距离，隧道之间水平方向上的土壤加固厚度不应超过1米，垂直方向上不应超过1.5米。

2.2盾构法施工技术的优势

地铁隧道的建设将影响附近居民的日常生活和交通的正常运行，而盾构隧道的应用可以减少对交通环境和附近居民的影响，盾构法主要用于地面以下的地下开挖工作，施工只需要竖井空间，从而减少了对地面运输的影响，盾构机的组成比较复杂，但也可以连续进行推进、开挖、衬砌拼装等工作，提高了施工效率，加快了施工速度；其次，盾构机也具有较强的先进性，在机械化、自动化、远程控制和智能化方面表现出色，有利于施工单位的管理工作，减少了员工的工作量和所需的工人数量；由于整个盾构法都依赖于盾构机，因此可以提高施工人员的安全性，为他们创造一个可靠稳定的施工环境。

2.3盾构法施工技术的缺点

盾构隧道施工技术虽然有很多优点，但也有缺点，由于盾构机体积较大，如果隧道的曲线半径较小，就无法满足盾构法的施工要求，当盾构机穿越河流时，一旦上面的土层太薄，就不能使用盾构法进行施工，否则，隧道会出现漏水，后果非常严重，全压力施工法是盾构法中的一种，具有很强的防护作用；其次，盾构施工会对地表产生不利影响，必须采取有效措施减少沉降的发生，盾构法具有较强的精度，因此预制管段和机械制造的精度标准较高，以确保盾构法能够充分发挥其作用。

3.地铁施工盾构法施工技术要点

3.1盾构机始发

首先，要控制始发台、反力架和负环的安装位置，同时还要确保盾构机的始发状态与设计线相同；其次，在定位第一个环的负环段时，必须确保该段的后端面垂直于线路的中心线，同时，负环节段的轴线也应与直线的轴线一致，采用贯穿接缝的装配方法；最后，实际盾构中心线应比设计轴线高2-3cm，盾构轴线也应与地铁隧道的设计轴线一致。

3.2盾构掘进施工

通常，在盾构掘进过程中，需要提前45米，这是试验阶段，如果试验阶段没有问题，挖掘工作可以继续进行，当掘进里程达到90m时，可以将始发工作井井口负环段拆除，试验阶段的主要目的是确保盾构机能够达到最合适的施工状态，并对地质环境有初步的了解，以完成对地下施工条件的试验，在此基础上，参照相关程序完成快速开挖，可以达到理想的工程施工效果，完成测试阶段后，应立即完成正常工作，并对相关设备进行调整，盾构机在完成开挖时，需要做以下工作：①根据当前工程地质条件和试验段开挖工程的监测结果，优化开挖参数；②在保持进度的同时，使用试验段开挖阶段掌握的适当施工参数，并在施工过程中加强监测，以改进施工工艺，控制地面沉降；③盾构施工过程中，应严格控制，合理下达开挖指令，及时跟踪并完成调整；④盾构掘进机需要根据班前指令完成参数设置。当出现较小的初始偏差时，需要快速校正，并且一次校正的量不应太大，以减少和防止对地层的显著干扰。

3.3管片安装

在安装管段之前，有必要及时做好防水处理，同时，连接部件和管段应配备齐全，在完成管段安装之前，应清理护罩尾部的碎屑，并确保设备保持运行，管段的安装顺序主要是先确认底部管段，然后从底部到顶部左右交叉安装，每个环中相邻管段的密封尺寸和平面度需要确认，最后将其插入顶部管段中形成环。

3.4盾构机接收阶段的掘进参数选择

（1）接收前50圈内的测量复核和姿态调整阶段是为了确保接收过程中盾构隧道的准确性，并在接收前50环内完成最后一次重复测量。复测应严格按照相关规范进行，并报监理和总控测量单位审核，以确保测量工作的准确性。

（2）在开挖阶段（过渡段），盾构机位于距离隧道洞口结构混凝土30-12m的位置，逐渐放慢挖掘速度，推力逐渐减小，并缓慢而均匀地切割孔入口处的土壤，做好灌浆工作，同时每隔8圈做一个止水圈（双浆灌浆），切断盾构机后汇水面的来源，在距离接收隧道洞口20米处，本段施工应注意调整盾构机的姿态，使盾构机的开挖方向与接收隧道洞口的实际位置方向尽可能一致，开挖过程中的轴线控制精度应达到±10mm。

（3）在开挖阶段（第一阶段），盾构机与隧道洞口结构混凝土之间的距离应保持在10-2m。盾构机进入加固区后，开挖速度降至10mm/min，土仓内压力降低70%。其目的是尽可能减少对开口的影响。压力值大约等于水压。逐渐降低压力，同时密切监测表面和开口。

（4）在开挖阶段（第二阶段），盾构机与隧道洞口之间的距离为2m-30cm，利用隧道入口处的水平勘探孔作为观测孔，观测孔深入加固体应达到0.5m，盾构机应继续推进，由于开挖过程中最小土压力的不确定性，只能根据开挖过程中的地质条件将压力降至最低，在开挖过程中，有必要密切监测隧道入口的情况和盾构机刀盘的位置，在这个阶段，速度通常为5-10mm/min，直到盾构机刀盘距离地下连续墙0.3m。

（5）第三阶段的验收是隧道洞口第二阶段的竣工，在此开始连续墙破除施工，在磨桩期间，参数设置为推进速度5mm，如果推力小于400T，注意根据实际推力大小不超过400T。

（6）盾构机距离隧道接收端20cm，进入车站明挖阶段（第四阶段），盾构机完成磨桩后，将其向上推，以接收1.0m的底座，在盾构机验收之前，应进行隧道闸门预埋件的拆除、隧道闸门密封圈、隧道闸门导轨和验收底座的安装。

（7）接收第五阶段，继续将密封装置锁紧，盾构继续向前移动，直到盾构机完全推到接收基座上，同时恢复盾构尾部的同步灌浆，但是，浆液的灌浆时间必须从13-15秒调整到20-25秒，以确保在储存板墙后灌浆充分，盾构隧道管片拼装完成后，盾构机尚未到达基础的预定位置，通过继续安装临时管片（每个环正下方安装一个A型混凝土管片），盾构机继续向前移动，直到到达基础的预定位置。

当盾构掘进机前机体的盾构套管推出隧道门时，利用压板卡环上的钢丝绳调节折叠叶片压板，使其尽可能地压紧帷幕橡胶板，防止隧道门漏土漏浆，当拉出管段的屏蔽尾部时，再次拉紧钢丝绳，使压板能够压缩橡胶绳索，使绳索持续发挥密封作用。

3.5衬砌

盾构隧道衬砌主要包括预制衬砌和格栅混凝土衬砌，衬砌类型分为单层衬砌和双层衬砌，衬砌部分通常采用圆形衬砌，分ABK块（3A，2B，1K），环宽1200-1500mm，管段的强度需要满足设计要求，衬圈的安装形式分为交错接头和贯通接头两种，衬砌防水措施分为管片自防水和管片接缝防水，管段的自防水依赖于混凝土的抗渗性和管段生产的准确性来满足要求，管道接头防水主要包括螺栓孔防水、嵌缝防水和密封垫防水，管片衬砌可在盾构机开挖一节后进行，管片由运输车运输至安装位置，然后由衬砌台车运输至安装部位。管段安装一轮后，即可进行后续开挖。隧道工程是在这种连续的工作循环中建造的。

3.6注浆

盾构施工中的灌浆方法主要分为三种：同步灌浆、及时灌浆和二次灌浆，用于同步灌浆的材料分为单液型和双液型，单液型由于其早期强度高和填充屏蔽尾部间隙的能力好而被广泛使用，盾构掘进完成后及时进行灌浆，并通过管段预留孔进行灌浆，二次灌浆在盾构后一定距离处进行，也从预留灌浆孔到衬砌进行，这种方法主要用于隧道上方有关键建筑物的位置，灌浆的主要作用是防止地层变形，尽快稳定管片环，并将千斤顶推力顺利传递到地层，它可以减少作用在管段上的应力和管段引起的变形。它还可以形成有效的防水层。

3.7渣土运输

1.出碴、进料方法

当使用盾构机进行挖掘工作时，压载土通过皮带输送机卸载到压载车中，并向前推动压载车，当压载车满载时，通过卸碴门式起重机进行运输，减少员工的工作量，提高了工作效率。

2.碴土外运

废弃土壤的大部分外部运输安排在夜间进行，挖掘机将坑土装载到封闭的运输车中，并严格按照路线运输到相应的位置，同时，现场还配备了相应的洗车场，并定期清理组织运输车辆和施工现场，减少对生态环境的影响。

结束语

总之，随着城市化建设的逐步扩大，地铁交通已成为我国不可或缺的重要交通方式之一，越来越多的地铁线路也在建设中，此时，有必要采用盾构隧道施工技术进行施工，不仅提高了施工效率，还提高了施工的安全性和效率，进一步促进了我国地铁交通的健康发展。

参考文献

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