地铁盾构法施工过程中存在的问题及措施分析

周建华

（中铁十二局集团第三工程有限公司，山西 太原 030024）

地铁作为城市中重要的交通工具，为人们的出行带来了极大的便利。近年来，我国诸多中大城市开始修建地铁，盾构法已经成为地铁施工过程中最为重要的技术之一，存在诸多显著的优势。但是济南市轨道交通R3号线一期工程5标项目在具体的施工过程中仍然会面临诸多问题，例如地表沉降、地层损失、土体位移等问题。为此，要重视盾构法的设计与施工，进而保重工程的整体质量。

1.地铁盾构法

济南市轨道交通R3号线一期工程5标王舍人站、工业北路站（包含围护结构工程、主体结构工程、盾构始发井工程、盾构接收井工程等。

盾构法主要是利用钢组件沿着隧洞轴线前进的同时，开挖土壤这个原理。钢组件能够有效地防护开挖空间，一直到开始与最终的隧洞衬砌完成。但是在此过程中，盾构法要承受周围地层所赋予的压力，并防止地下水的渗透。该结构不仅能够承受住来自周围地层所给予的压力，还能够在地层中利用支撑的方式推动千斤顶。在隧道内部，若想实现盾壳的支护能力，要在其内部构建永久的衬砌，进而利用超高安全性的刀盘来挖掘地层，并将配管片安装在隧道的尾部位置，这样就可以形成永久性的衬砌。

2.地铁盾构法在施工过程中存在的问题

结合济南市轨道交通R3号线一期工程的实际情况来看，在地铁盾构施工过程中依旧存在诸多不确定的因素，具体如下。

2.1 地表沉降

在利用盾构法施工的过程中，造成地表沉降的主要原因就是新的盾构隧道内部在不停地接近，因此会导致地表横向沉降槽。与此同时，横向沉降槽会受到地层次与纵向沉降变位的多种影响，其外形也会受到一定的影响，例如出现与Peck相似的沉降曲线。本标段工业北路站位于工业北路与奥体中路交叉口，对地表沉降影响最大的一个因素就是正交隧道施工，如不断增大的顶应力、不断减小的隧道净距与埋深，还会导致围岩条件发生恶化的情况，这些因素都会使得地表沉降的数量上升。与此同时，在隧道周边的地下管线也会对地表沉降量造成一定的影响，最为常见的就是人们在生活中的排污管、煤气管等。为了确保盾构隧道与地表横向沉降槽相匹配，这些地下管线都是以正交横断面沉降的趋势分布。

2.2 地层损失

本工程位于济南市老城区泉群的东部，南北向横穿整个城区，可能会对一些浅层水系产生影响，施工过程中要注意加强水脉的保护及节水措施的落实。由于盾构推进而导致土体位移的情况在地铁施工中也是较为常见的一种情况，主要是由盾构通过时、盾构通过后组成。通过比较可以得知，盾构前的位移发生的几率较小，在盾构离开后的几个月才会得以确定，为此，盾构通过时是导致位移的主要阶段，进而对地层造成严重的损失。

2.3 掘进过程中出现偏移

由于地铁在修建过程中，都是在地面以下，加上我国的地理环境较为复杂，导致地铁隧道地层岩面会出现较大的起伏，例如部分地层断面会出现风化的情况。盾构机在环境恶劣的条件下工作，刀盘会出现受力不均匀的现象，很难控制姿态，掘进的速度也不会平衡，这样就会导致盾构机的机头向上弯曲或者下垂的问题，并在很大程度上降低了盾构机的工作效率。

3.防治措施

3.1 合理选择盾构机

目前，济南很多隧道工程在建设过程中，最为广泛的一种盾构应用模式即土压平衡式。其原因主要是借助全断面的切削刀盘，将正面的土体切削后，将其置入密封舱内，确保舱内的压力能够与开挖面的水土压力保持平衡的状态，进而降低盾构推进过程中对土层土体的影响，以此来降低地层沉降发生的可能性。根据管线的分布及特点，建立各自的安全区域，挂标志牌，严禁机械设备操作时对管线造成碰撞。确保各类管线闸、阀始终处于正常的工作状态，一旦发现闸、阀出现渗水、漏气等异常情况，立即查明原因，采取措施并与管理单位取得联系，确保管线安全。因此，在具体的施工过程中，要合理地选择盾构机，并结合不同盾构机所具备的特性来降低地面沉降发生的情况。

3.2 合理注浆

由于注浆的原因也会造成地面出现沉降的可能，因此，在施工过程中，要重视对注浆的要求，合理注浆。与此同时，可以提升注浆的速度，确保在第一时间进行注浆，并合理把控浆液的比例，在此基础上，还要把控好注浆的量，保证注浆量是在科学的范围内，最大限度上降低由于注浆量不足而引发地层变形的情况，进而确保工程施工时的安全与质量。

3.3 实地考察

结合上文的叙述可得知，出现地面沉降的原因并非是单一的，而是会受到内部与外部多种因素的影响。因此，在前期施工时，要对所要施工的土地条件、地质、覆土程度、地下水位的变化情况进行实地考察。例如，在地震事故中，属于突发性安全事件。民工宿舍基本采用活动板房搭建，存在安全隐患。尤其是在建筑密集区、施工场地物料堆积区，一旦感觉到震感，立刻撤离此类区域。与此同时，施工单位还要派遣专业的技术人员进行全方位的调查，对以上要素的变化情况实时进行分析，这样才能够确保后期施工的稳定进行，最大限度上降低地层变形的可能性。

3.4 将地层位移控制在合理的范围

项目部和民工宿舍基本采用活动板房搭建，各食堂基本使用液化气，存在火灾隐患，易发生火灾；施工现场工种多、立体交叉作业的环境，在施工过程中也存在着火灾隐患。特别是在施工的高峰期间，明火作业较多，易燃材料较多，极易发生火灾事故。因此，要注意物体的摆放位置，在上述问题分析的过程中，盾构通过时是造成地层损失的主要环节。为此，在这一阶段要控制好地层位移，并将其控制在合理的范围内。为了降低地层的损失，还要进行及时的监督，避免出现位移过大的情况。

3.5 减少开挖地面的扰动

为了降低位移发生的可能性，在施工过程中，还要对开挖地面减少扰动的影响。因此，可以利用合理的气压值或者正面支撑的方式来避免土体坍塌的情况。另外，还要在第一时间对比地面沉降的观测值与土仓压力，进而确保土仓压力在合理的环境，保证土仓平衡。此外，在推进油缸时，要将推进速度控制在15mm/min的范围内，并派遣专业的技术人员进行定期的检查，技术人员主要的检测内容即盾构机匣不与岛台结合的具体情况，管片情况，并确保盾构机的底回的填料保持在饱满的状态，盾构机是在沿导台中心的方向进行推进。此外，还需要对盾构机的掘进数据进行定期的检测，并结合当地土质的实际情况进行合理的调整，确保参数是在合理的范围内。

结束语

盾构法是地铁施工中一项重要的施工技术，具备多种优势，也是经过多年实践而形成的一项施工技术。但是对于济南地铁在实践过程中出现的不足，专业的技术人员要提高警惕，本着实事求是的原则，不断提升自身的综合素养与实践能力，进而确保地铁施工的安全与质量。