地铁施工盾构法施工技术

摘 要：在地铁的构建中,盾构法作为最常用的施工技术,可以使用盾构机作为隧道的掘进设备,同时以盾构机的盾壳作为支护,同时在施工中采用千斤顶作为支撑,这样的施工方式可以取得更好的施工效果.基于此,文中笔者就地铁施工中盾构法的相关施工技术进行了简要的论述.

关 键 词：地铁施工、盾构法、施工技术

一、盾构法对地铁施工的影响

在地铁施工中,盾构法的施工主要存在有利的影响和不利的影响两个方面,以下分别就这两个方面进行分析：

1.有利影响

盾构法在地铁施工中比较常见,这主要是因为其具备一些有利的影响,具体来说,主要包括如下几个方面：其一,安全性高,盾构法属于暗挖法施工,这种方法具有很好地隐蔽性,受河道、季节潮汐等方面的影响并不是很大,对保障隧道的安全施工有很大的促进作用,相关的开挖、衬砌工作能够在盾构支护下很好地完成.其二,施工效率高,盾构设备具有很强的先进性,其不但能够完成开挖、出土作业,还能进行支付以及衬砌等,机械化操作方式,也使其操作简便、效率较高.其三,环境影响小,无论是产生的振动,还是噪声,都不会对周围的环境产生很大的影响,航道的通行、地面建筑使用也不会受到这种方法的影响.其四,经济适用性高,在不同的颗粒条件下,这种方法都能够进行施工,可以分期施工多车道的隧道,分期进行运营,这样一次性的投资能够很大程度地避免.

2.不利影响

在施工的过程中,施工的土体会产生变形,这主要可以体现在如下方面：其一,若是在粘性土层中利用盾构进行施工掘进的话,土体很快就会变形移动；其二,利用盾构进行施工的时候,由于盾构的推进作用,土体会产生水平位移,这使得土体的原始水平应力发生了改变,沉降和水平位移就出现了；此外盾构和土体之间的摩擦也会导致水平位移的产生；若是对地层造成损害的话,就会造成土体卸载,水平位移也会发生.一旦发生水平位移的话,就会对临近构筑物产生水平荷载力,为此需要对这种影响加以重视,予以减弱.

二、地铁施工盾构法施工技术要点

1、盾构机始发前的准备

盾构法施工技术方案和施工细节依赖于围岩条件,因此要求在施工准备阶段对沿线的工程地质和水文地质条件进行细致的勘察工作,并根据实际情况做好应急准备.城市了地面交通繁忙、地面建筑物和地下管线密集,对地面沉降应用严格控制,在节省开挖面、不干扰地下水发育和围岩稳定并缩短工期的压力下,盾构法是最佳选择.

（1）在隧道的起始端和终端各建一个工作井

始发井采用明挖法施工,施工方法和明挖车站的施作方法基本相同,围护结构采用钻孔灌注桩+钢支撑的形式.始发井考虑到在盾构施工阶段的降雨及降雪,需要在工作竖井内设置一个集水井,将盾构掘进时施工排放的污水及雨水等收集起来,用水泵排至地面的沉淀池内.为了方便工作人员安全上下竖井,工作井内布置钢梯一部,钢梯布置在始发井的一角,钢梯由槽钢、角钢、花纹钢板、钢管及圆钢焊接而成.

（2）盾构机在起始端的工作井内安装就位

在始发井结构施工结束后,开始安装盾构基座,为盾构初始掘进做准备.盾构基座采用钢结构,盾构基座水平位置按设计轴线准确进行放样.盾构基座高程安装时使盾构机就位后比设计高程高15mm,以利于调整盾构机初始掘进的姿态.

（3）盾构机的初始掘进

将推进油缸顶在反力装置上,启动切削刀盘和推进油缸即可进行掘削推进,推进油缸推进到一个行程,收回推进油缸,在推进油缸与反力装置间加垫临时支撑垫,即可进行推进.在盾构刀盘切入土体前,为防止正面土体突然被切削而过量流失引起工作面坍塌,应通过螺旋输送器倒转方向向土仓内加注粘土,至满仓后才启动刀盘切削土体和出土.盾体进入隧道后,进行管片安装和后部辅助设备平车的拼装,推进油缸顶在管片上继续推进,这样,推进一节,拼接一节,直至盾构设备完全进入隧道.

（4）盾构机的正常掘进

盾构设备完全进入隧道后,盾构按预先设定的方向掘进,该过程由盾构设备的计算机控制系统控制.当盾构设备出现左右或上下偏差时,由计算机系统对推进油缸进行控制,确保条件方向按预定设置方向前进.同时,在保证开挖面土压平衡的基础上,调节刀盘转速与推进速度及螺旋输送机速度的比率,使开挖与排土保持恒定.

（4）衬砌

在盾构设备掘进完一个节距以后,即可进行管片衬砌,由管片运输车运送到安装台位,再由管片衬砌台车将管片送至安装位置安装就位.管片安装完毕后,进行下一个循环的掘进,直至整个隧道工程的完成.

（6）进洞

盾构由区间隧道进入接收竖井前,需首先对端头土体的加固和渗水情况进行取芯测试,在确保土体稳定和物大量渗水的情况下方可凿除洞口混凝土.洞口混凝土凿除应分层分块进行.在盾构距洞口越10m时,将洞口混凝土全部拆除.待盾构机刀盘露出洞口时,清除端头井内盾构机所带出的土体后,将盾构接受架准确地定位安设在洞口的底板上,高层比盾构机略低,并将接受架固定,以便盾构机顺利滑行上架.

3、盾构机掘进过程中应注意的问题

（1）进洞时盾构施工参数的计算

掘进前必须计算盾构掘进施工参数,进洞时尽量早地建立土压平衡,在掘进过程中必须制定试验段,注意相关数据的采集、分析,严加控制.及时总结并制定出适合本合同段地质条件的掘进工艺参数.

（2）推进速度

为了保证盾构机姿态、土体平衡,顺利切削洞口加固后的土体,保护切削刀,初始阶段速度一般定为10mm/min.

（3）管片拼装

在洞内进行管片拼装时,要注意管片与管片之间的缝隙的变化,要保持一定的缝隙,管片拼装一定要保证其拼装的质量,尤其是圆整度,拼装时将管片连接螺旋拧紧并及时用紧线器拉紧,管片外侧与基座间的空隙用木楔子楔紧固定.

（4）控制出土量

初始掘进阶段严格控制出土量,在土体加固范围内,以控制出土量为核心,各种参数合理配置,同时严格填写推进出土记录,才能保证一环的出土量不至于超挖,地面不会发生沉降.

（5）注浆量

盾构机尾部进入土体第一环至第三环的时候,要将注浆量加大,并且采用早强注浆材料进行注浆,以保证洞口的地面不发生沉降.

盾构进入终端工作井并被拆除,如施工需要,也可穿越工作井再向前推进.这时为防止出洞口土体坍塌需要对出洞土体进行加固,据洞口土质条件,一般采用旋喷桩加固,并加强地表沉降监测.

三、结语

综上所述,面对城市交通运输中存在的巨大压力,就需要利用地铁交通来改善当前的状况.而地铁施工盾构法是地铁施工中最为常用的一个方法,其不但安全快捷,而且不会对地面造成很大的影响.在未来的发展过程中,是离不开各个学科的专家共同努力和合作的,共同研制适合我国地质条件的盾构机械,才能让盾构技术更好地为我国地铁和隧道工程建设做出应有的贡献.