复杂地质条件下地铁盾构施工要点分析

复杂地质条件下地铁盾构施工要点分析

郭磊

苏州市轨道交通集团有限公司  江苏苏州  215004

【摘要】分析了盾构施工的优势。本文阐述了盾构施工工艺流程，并对前期准备、出洞、试推等关键步骤进行了说明。同时，还对施工过程中的关键技术进行了归纳。在此基础上，结合我国在复杂的地质条件下的地铁盾构的实际情况，解决了在施工过程中容易出现的一些问题。介绍了复杂地质条件下地铁盾构施工要点。

【关键词】地铁工程；盾构施工；复杂地质条件

一、盾构施工的优势

(一)安全性好，由于盾构法的大多数工作都是在地下环境中进行的，由于其特殊的地质构造，导致了较大的安全风险；如果开挖过程中，上部土层发生坍塌，就有可能导致安全事故。盾构法是解决上述问题的有效途径，也是保证工程顺利进行的重要手段。在盾构机护罩的作用下，可以起到稳定土体的作用，防止塌方，从而保证了施工的安全和顺利。

(二)效率高。在地铁建设中，隧道开挖是耗时最长的一道工序，它的工作量很大，而且受各种因素的影响，在采用其它暗挖技术进行施工的时候，不可避免地会发生中断等情况；这对建设的效率造成了很大的影响。在盾构法施工过程中，隧道开挖、支护、出土、衬砌等工作；在此基础上，为工程建设创造了有利的条件，实现了全过程的自动化，大大提高了工程的效率。

(三)影响较小，任何一种地铁建设技术在使用期间必然会对周围环境等产生一定的影响，只是各种技术的影响程度有差异，而盾构法的影响程度则相对较低。盾构法对周围环境的影响不大，主要原因是隧道盾构机等机械设备可以在地底下进行作业，对周围环境的影响很小。

(四)由于盾构法应用广泛，且地铁建设所处的环境较为复杂。盾构法对环境适应性强，基本可以在各种环境下进行，应用面广泛，对建设计划的实现和工程造价的控制都有很大的帮助。

二、盾构施工工艺流程

(一)先期筹备。在盾构掘进前，要做好相应的准备工作，以保证后面各个施工阶段的顺利进行。盾构施工前的准备工作包括：（1）根据目标环境与施工需要，选用适当尺寸、性能适宜的隧道盾构机，并事先对隧道盾构机的各个部件进行全面检测，以保证隧道掘进结束后能够发挥其应有的作用，否则会增加隧道掘进的安全风险。(2)在施工过程中要做好放线工作，以保证隧道掘进的方位和标高等均与设计不会有偏差，也不会引起其它的不良后果。确定了盾构机的型号之后，就需要按照盾构机的型号进行施工方案的确定。比如，如果采用土压平衡式盾构，则相应的盾构施工模式有敞开式、半敞开式和土压均衡三种，敞开式适合全断面地层，半敞开式适合不完全剖面。对于软弱的地质情况，采用土压平衡法是可行的。如果选用泥浆压力平衡式盾构机，它所对应的盾构施工模式也是多种多样的，大部分都适合坚硬的地层。不管是哪一种盾构机，还是一种盾构施工工艺，在前期准备过程中，都要按照最后的选型来确定盾构机的掘进参数。主要参数有掩护姿态、推进速度和推力；刀盘转速和转矩，螺杆压力等.如果选用泥水压力平衡式盾构机，则需要确定泥浆浓度、刀盘转速、油缸长度、推进压力等参数。当相关的参数选择正确时，可以保证盾构机的正常运行。

(二)试推是用来判定盾构机工作状况是否正常，能否继续掘进的一项关键技术。试验距离一般为100米左右，若顺利进行，则证明了该设备具备了进行隧道开挖的能力，同时也保证了工程的安全；反之，需要对掩护工程的计划进行相应的调整。

(三)出洞。当隧洞开挖至预定地点后，将开始出洞施工。本工序对工艺提出了更高的要求：（1）根据需要，在规定的地点安装铰链板、袜套防水等机械设备。(2)必须清楚地确定出洞的位置，洞的大小，出洞的方向等需求。(3)要全程监视出洞的情况，防止出现任何不正常现象。

三、复杂地质条件下地铁盾构施工要点

某城市轨道交通项目总长度为32.7公里，从历史数据来看，该项目一期的地质情况较为复杂，地层中含有各种类型的岩土。在某些部位，还存在着球形风化体、微风化花岗岩和粉沙段，其整体硬度很高，抗压性能也很高。常规的建造方法很难实现。由于地铁线路是电气化铁路，因此需要进行路基处理，使工程周围的环境变得更加复杂。针对这一现状，施工单位选择了采用盾构施工工艺，按照接下来的进展，本项目的盾构施工工艺主要包括出洞事前准备、掘进施工、粉砂段开挖施工和出洞施工。

(一)出洞前的准备工作。为了保证下一步的出洞工作能够顺利进行，并且取得合格的效果，本项目的建设者们按照出洞的要求，事先做好了相应的准备工作。（1）结合现场的情况，对周围出洞的情况进行了分析，结果表明，周围出洞的场地面积很小，与其它部门协调，清除周围的垃圾，并将基础设施移走，以腾出场地进行施工。(2)经现场勘察，证实该土层的各项工程指标均低于设计要求，为避免盾构掘进过程中对周围的建筑物等产生较大的影响，需要提前进行加固处理。(3)布置盾构出洞底座，经过验证，底座的安装位置是精确的，便于控制盾构机的前进方向。同时，其它的一些前期准备工作也已经就绪，具备了进行下一步建设过程的条件。

(二)掘进施工。试推成功后，即可正式进行开挖工作。在施工期间，首先要检查盾构机的有关参数，如果出现不正常的地方，要及时进行调整，并安排专门的人员对盾构机进行检查，才能进行掘进。在掘进期间，操作者要保证盾构机总是处于合适的掘进姿势，并且要按照掘进的需要和实际条件来控制盾构机的速度和掘进方向，在掘进的时候要以均匀的速度前进，不能有任何的突然提速等动作。此外，由于施工环境的地质情况较为复杂，从宏观上讲，没有一种办法能够保证施工万无一失，所以需要操作人员或者是现场工作人员对整个开挖过程进行观测；如有任何不正常现象，应立即向上级汇报，并停止开挖，待所有的异常都被处理完毕，方可进行下一步。

(三)粉砂段挖掘施工。本项目中有部分粉砂区，由于其具有一定的流动性，与普通土有很大的区别，因此成为隧道施工中的一大难题。它一受干扰，极易发生整个坍塌，或从裂缝中漏出，不但危及建筑工人的安全；而且，还会影响到施工进度，甚至会影响到盾构机的运转。针对这一难题，通常采用两种方法来解决：（1）对于小面积的沙层，可采用土体加固。(2)如果沙层的规模比较大，可以采用盾构机加泥和加压的方法来控制，这样可以更好地保证施工的安全性。在粉土地层开挖施工中，要注意盾构管片的安装质量，施工过程中要严格按规范操作，不能有安全风险。

(四)出洞施工.地铁盾构机出洞的条件较为复杂，很有可能发生轴线偏移，因此，在出洞环之前，应先进行出洞的勘测，并确定出洞的行进方向。在出洞施工期间，要持续的分析地质情况，确定目前的地质情况是否符合盾构出洞的施工要求，如果不符合的话，应立即采取措施。若遇有不能满足盾构出洞施工的需要，而根据现有工艺条件又不能解决的地质情况，应采取相应的工艺措施，以保证施工期间的平稳出洞施工。最后，在最后的出洞过程中，操作者要保证盾构机的底座可以一直前进，使盾构机可以充分的切入到洞内，从而减少土体暴露时间；否则，很可能会出现意外。

四、结语

总之，在面临复杂地质条件时，盾构法具有较强的环境适应性和多种功能，有助于解决复杂地质条件下的问题；同时，它还可以实现隧道开挖和其他过程的自动控制，是一种非常值得推广的技术。

【参考文献】

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[2]张凯.深圳复杂地质条件下地铁盾构施工的分析与探讨[J].城市建设理论研究,2014(36):5564-5565.

[3]李艳斌.复杂地质条件下地铁盾构机施工技术及相应措施[J].商品与质量,2022(11):106-108.