地铁盾构施工中盾构机过站技术分析

文/吴鑫扬，中国水利水电第八工程局有限公司

在现代化施工技术进行发展中，地铁隧道施工技术运用大型自动化机械设备获得了非常大的发展空间，这项技术的运用使得工程建设不断的推进。其原理是使用盾构机共同完成挖掘和出渣，同时预防围岩产生失稳的问题。盾构机的结构有着很多不同的形式，主要分为四代盾构机：第一代是手掘式盾构机、第二代是半机械式盾构机、第三代是闭胸式盾构机、第四代大断面、高智能化、断面多样化盾构机。根据工作原理分为土压平衡式盾构、泥水平衡式盾构和复合式盾构。盾构机过站是目前隧道施工的重要组成部分，盾构机过站的形式以及方法众多，但过站的主要目的是盾构机能够快速、安全、顺利地通过车站并不断掘进。

1 盾构机分类与组成

从盾构机自身的类型上分析，主要分成土压平衡式、泥水平衡式，它们的在工程建设里所使用的方式是不一样的，其施工工序也不相同。从其自身的构成上给予分析，盾构机自身的构成比较复杂，涉及到非常多的零部件，以土压平衡式的盾构机作为例子，断面的形状主要是圆形，并且使用钢板构成，盾构机从前之后依次由刀盘、切口环你（前盾）、支撑环（中盾）、盾尾。盾尾后是连接桥，连接桥与1#台车相连，1#台车后依次为2#台车、3#台车、4#台车、5#台车。盾构机自身的种类可以说是比较多的，因此盾构机自身的产生确实能够给当前地下工程所进行的施工建设带来更多的方便与安全，其中地铁隧道工程就是非常好的例子。

2 地铁盾构施工技术原理

在地铁盾构施工中，主要使用盾构法隧道施工，盾构法是在盾构保护下修筑隧道的一类施工方法。这类方法的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等作业都在盾构保护下进行，并需随时排除地下水和控制地面沉降，因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法。其中,相关施工人员必须结合实际情况考虑施工环境,准确分析地形、土壤和地下水的特点,在此基础上制定有针对性的措施,保证开挖面稳定,保证开挖面稳定性主要通过自然稳定、压缩空气支撑、机器设备支撑以及土压平衡支撑方法。

3 盾构法施工技术应用特点分析

结合当前我国地铁施工建设中对于盾构法施工技术手段的有效应用来看，其主要就是借助于盾构挖掘机进行施工操作，并且因为盾构挖掘机的机壳能够在挖掘过程中发挥出较为理想的支护效果，最终也就能够提升其施工效率，保障挖掘操作更为合理高效。具体到这种盾构法施工技术在地铁施工操作中的应用来看，其基本落实特点如下：

（1）对地面环境影响较小。具体到盾构法施工技术手段的操作过程中来看，其在实施操作中不需要针对地面上相关场地进行处理，并且借助于盾构机进行施工操作不存在较大的噪音以及震动威胁，如此也就不会对于地表建筑物以及周围人群产生明显干扰，该方面的优势相对于明挖处理较为突出。

（2）施工精度较高。对于盾构法施工技术手段的具体操作而言，其还能够在施工精度方面表现出较为理想的作用，这种施工精度方面的把关主要就是为了促使其相应误差能够得到有效控制，尤其通过对盾构挖掘参数详细检测和控制，其能够将误差控制在0.5mm之内，如此也就必然能够避免了以往地铁隧道施工中出现的偏斜问题。

（3）机械化程度高。盾构法施工技术手段在地铁施工中的有效运用还具备着较高的机械化效果，其能够严格按照相关施工组织规划进行有效落实，并且施工推进效率比较高，明显提升施工效率和水平，有助于地铁项目的优化。

（4）要求较高。对于地铁施工中盾构法施工技术的应用，其要求相对而言还是比较高的，这也是该技术的一个重要制约因素，比如在施工操作中其无法后退，只能前进，如此也就容易导致其一旦出现故障或者是运行偏差，就会形成不能通过盾构机自身进行修正，此外，盾构挖掘机对于自身质量的要求比较高，需要促使其精度以及整体协调性较为合理可靠。

4 盾构机过站的施工方法

本文结合广州市轨道交通三号线工程，盾构机在珠江新城站始发掘进，在穿越珠江之后到达中间站赤岗塔站北端，盾构机在赤岗塔站站内空载过站，然后从赤岗塔站南端重新始发掘进至客村站而完成整个过站施工任务。盾构机整体过站的重要前提是盾构接收井的地面标高与车站主体地面标高一致。

4.1 盾构机破洞前的掘进

为了保持盾构良好姿势准确出洞,在破洞前约30m加强隧道监控测量,必须仔细控制隧道掘进参数、调整盾构机姿态，其目的是为了盾构机能够准确的对准事先预埋好的洞门钢环，使得盾构机可以更加容易突破洞门。在正常情况下，盾构机允许偏差为±10mm，而仰角角度偏差为2mm/m，同时必须避免俯仰姿态。此外，从破洞开始前30米就要降低扰动土体，从而使得破洞时不造成大面积土层坍塌的情况。

4.2 洞门凿除

为了保证盾构机刀盘上的刀具能够有效破除洞门，应该在盾构机接收之前凿除部分洞门,但是要严格控制凿除部分围护结构后洞门掌子面露空的时间限制,通常露空的时间不应超过48h,否则容易导致掌子面崩溃。凿除洞门时应当从上到下的外切，同时还能保留最后一层钢筋网，在盾构机破洞时，刀盘会逐渐刮磨钢网，然后停机人工切割钢筋，这样就能有效防止土体滑坡。

4.3 接收托架（始发台）定位

根据隧道的初始框架和高度尺寸，计算安装接收托架的的高程。定位接收托架时要考虑洞门及地面的标高，以此判定垫高接收托架还是凿低地面。

4.4 盾构机上接收托架（始发台）

（1）盾构机破洞前应该先在洞门的底部铺一层碎石，以防在离开洞门时出现头部下沉。

（2）将刀盘调整到合适的位置，避免上接收托架时出现碰撞。

（3）有必要使用薄钢板衬垫和接收托架接触的前体耐磨层，以避免磨损或减少摩擦力。

4.5 盾体沿接收托架轨道移动

将盾体与拖车分离后，将两个液压千斤顶安装在接收托架的两侧，伸出油缸顶在盾体的两侧的牛腿上，然后水平推移，使盾体满足平移的工艺要求。

当平移的时候，需要注意两个关键点：

（1）这两个千斤顶的速度必须是一致的。

（2）接收托架在千斤顶推力的位置上必须加焊接板补强。

4.6 盾体垂直移动

平移到位后,必须把两侧的两个千斤顶拆除，并在始发架平移到位后进行再次安装，始发架底部防止好辊或钢板,并使用千斤顶开始移动始发台,盾体垂直平移前必须两种准备：（1）4个活动地板使用钢板加工，放置在始发架前。（2）焊接临时牛腿在中盾、前盾、盾尾，用于顶升盾体。

4.7 盾体移位和定位

当始发架移动到洞门前1000mm时，再次移动始发架，并对准始发架始发状态。在推到位后，用两个千斤顶顶起盾体单边，并在底部抽出钢板。与此同时，单边放进方钢密排在始发架的底部。把千斤顶放在中后部，然后测量定位后进行固定。

5 盾构机掘进施工中技术重点

通常，在盾构进行掘进的时候需要向前去进行掘进45米，这一阶段是试掘进阶段。假如这一阶段不会存在问题那么可以继续向前进行掘进，在深度达到90m的时候，把负环管片进行拆除，试掘进阶段最主要的作用就是为了保证盾构机可以达到最适宜的施工状态，并且针对地质环境也应该有一个比较初步的掌握。在这一基础上，参照有关的流程完成快速的掘进才可以使其达成一种理想的工程施工效果。在进行完试掘进阶段之后，即刻完成正常的工作，并且还应该对相关设备完成调整。

盾构机在完成掘进的时候，需要做到以下工作：①按照当前工程地质自身的条件与试验段掘进工程里进行监测的结果，完成掘进参数的优化；②在保持推进的时候，使用试验段掘进阶段进行掌握的适宜的施工参数，并加强施工中的监测，使其能够对施工的工艺加以完善，并且对地面的沉降进行控制；③盾构掘进时，一定要严格控制，合理的下达掘进指令，及时跟踪并且完成调整；④盾构机需按照目前班指令去对参数完成设定。当初始产生不大的偏差时，需要快速纠正，一次的纠偏量不应该太大，降低并且防止对地层产生的扰动。

6 结束语

综上所述，对于地铁施工操作中盾构法施工技术中盾构机过站施工方法的介绍而言，其积极优势和作用是比较明显的，这也就需要重点加强对于盾构法施工技术的充分研究，促使其具备更为理想的落实价值，降低偏差缺陷的产生。

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