盾构穿越运营地铁隧道施工技术探讨

赵月君

摘 要：随着我国城市化进程的加速，地面交通所承受的压力越来越大，地铁的发展已经成为环节地面交通的重要手段。选择地铁作为出行的交通方式，已经成为人们日常生活的首选。地铁在建设的过程中，盾构技术是挖掘隧道的重要施工手段，这种技术既方便又安全。但随着地铁的发展，不同地铁线路之间交叉的情况越来越多，这为盾构技术的施工提出了新的要求，不仅要完成新线路隧道工程，同时也要保证已完工地铁线路正常运营的安全。本文对盾构技术进行了简单介绍，也对盾构穿越运营地铁隧道的施工技术进行了探讨。

关键词：盾构；地铁速调；施工技术

中图分类号：U455.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）18-0077-02

近几年，我国国民经济的不断发展，城市的范围不断扩大，而城市基础设施的建设尤其是城市交通方面的建设与城市发展产生了不可避免的矛盾。交通拥堵成为影响城市发展的重要原因之一，为此，地下轨道交通的发展规模逐步扩大。地铁隧道的挖掘主要采用盾构技术，而在已运营的地铁之下新建隧道的情况也越来越多。区间隧道盾构推进穿越其他地铁线路，有很大的危险性，因为上部被穿越的地铁线路，大多是正在使用的线路，如果发生安全问题，造成的后果不堪设想。所以，必须在施工的整个过程中，对每个阶段的施工技术进行严格的控制，将施工对被穿越地铁线的影响尽量缩小。

1 地铁盾构施工技术简介

1.1 地铁盾构施工技术原理

地铁盾构施工技术，从字面上不难看出主要使用盾构机作为施工机械，盾构机也是盾构施工技术的核心所在。对于城市地铁隧道的施工，为了保持原有交通的正常通行，通常采用暗挖的方式进行。盾构机拥有坚硬的钢制外壳，可以确保隧道的稳定性，同时向前进行挖掘，在盾构机的尾部可以持续灌浆。注浆能够最大程度的减小盾构施工对周围土壤的干扰，同时，盾构机尾部的拼装管片形成衬砌，在千斤顶的作用下维持隧道的安全稳定。盾构机由刀盘、外部钢壳、管片以及注浆等部分组成，不同部分之间协调配合又有各自的作用。有关于盾构机可以分成两点进行解释，第一点“盾”，其主要是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾型钢壳；第二点便是“构”，其主要是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。盾构机的施工主要体现在保持开挖面稳定、挖掘和排除土壤、注浆作业这三个方面[1]。

1.2 地铁盾构施工技术特点

与传统的地铁隧道挖掘技术相比较，盾构技术施工方法更科学、更合理，主要有以下几个特点。

1.2.1 安全性较好

传统的地铁施工通常采用明挖法，这种方法不仅对地面的破坏大，严重影响了周围的自然环境，而且施工过程中的安全性较差。盾构施工技术采用的是暗挖法，在地面以下进行施工，具有很好的隐蔽性，施工过程也很稳定。通过盾构机的支撑、浇灌砂浆和千斤顶的配合，能够减少隧道施工的隐患，提高施工的安全性。

1.2.2 精度要求高

地铁工程对于隧道的质量和安全有很高的要求，这是地铁能够安全运营的基本保障。为了达到合格的质量要求和安全性，在隧道施工的过程中必须严格控制施工精度。而盾构机尾部的管片拼接具有很高的精度，能够把施工误差控制在允许的范围之内，所以采用盾构技术可以确保隧道施工的精度。此外，盾构机是一种专业设备，不同的隧道工程需要使用不同的盾构机，盾构机的参数由工程的实际情况直接决定。例如，隧道的断面尺寸不一样，需要及时的对盾构机进行相应的调整，甚至是专门设计制造，这样才能确保施工的准确性。

1.2.3 施工效率高

盾构施工技术工作效率高，施工过程中手动参与的情况很少，通过设置盾构机的相关参数，大多数施工都由机械完成，基本上实现了自动化。相较于传统的隧道施工，减少了地面开挖、地面回填等工序，極大的缩短了施工工期。

1.2.4 整体影响小

采用盾构技术施工，大部分的施工过程位于地下，这对于成熟的建筑物密集区、人们活动频繁区的影响较小。首先，盾构技术在施工过程中产生的噪音较小，不会给周围的居民带来很大的干扰。其次，盾构技术施工在地面以下，隧道的挖掘对周围土层的振动也较小，不影响地面的正常活动，尤其是对地面交通的正常通行影响微弱，不需要考虑太多的防治措施。

2 盾构穿越运营地铁隧道的难点分析

盾构穿越运营地铁隧道是一项复杂的施工技术，稍有不慎会造成严重的后果，所以对施工中的一些难点问题我们要格外注意。

2.1 掘进引起的地层变形

正常的地层处于稳定状态，但盾构掘进过程中会对地层造成一定的扰动，破坏地层原有的平衡状态。在进行实际的施工中，会出现地层损失的情况，并且其主要分为三个方面：（1）正常的地层损失；（2）不正常的地层损失；（3）灾害性的地层损失，在这之中，需要施工人员格外关注的是减少不正常的地层损失。此外，对施工区域的地质情况也要进行事前勘察，如果地质不好，那受到外界扰动产生沉降的可能性大，所以需要对之前的地基进行加固处理。

2.2 适时进行参数调整

盾构机是精密的科学仪器，在进行施工时，要时刻关注掘进的参数调整，例如曲率半径、水平位移等参数。这些参数对于隧道挖掘有着十分重要的意义，如果在施工过程中产生误差，通过调整相关参数可以进行纠偏，减少误差带来的损失，确保地铁隧道的工程质量。

3 盾构穿越运营地铁隧道的施工技术

盾构穿越是地铁隧道施工的重要环节，也是保证地铁隧道使用安全的重要因素，所以，对盾构穿越运营地铁隧道有以下几点重要的施工技术[2]。

3.1 严格控制盾构的推进速度

自盾构技术在隧道工程应用以来，在施工中发现，地下隧道的变形与盾构机的挖掘推进速度有着直接的联系。合理的盾构推进速度，不仅要考虑盾构机的本身因素，更需要结合工程的实际情况。对于盾构的推进速度控制，主要还是需要从以下方面入手：（1）盾构推进速度主要；（2）千斤顶的推力；（3）土堆正面土的压力；（4）施工地域的土质，因为这些对其都有直接的影响。同时，为了最大程度的减小盾构施工对上部地层的干扰现象，需要在区间隧道推进的同时保证其线性形状与曲线的线性形状相符合。

除了合理的控制盾构推进速度，在施工中还要减少大角度的偏差。首先要对需要贯穿的区间进行划分，每段的长度基本稳定在20厘米至30厘米之间，同时在施工过程中使用铰接装置。为了尽量减少大角度的偏差，盾构机在每段开始推进前都要进行纠偏的行为，这样可以降低大角度偏差给隧道工程质量带来的影响。当然，纠偏并不是唯一的途径和手段，工程人员也可以结合实际情况对施工的参数进行适当的修正。及时的修正不仅可以补救之前施工对地层造成的损失，也能够有效的减少甚至避免盾构对四周土壤的扰动，进而保证了地铁隧道的施工质量[3]。

3.2 严格地控制盾构正面的土压力

在盾构穿越隧道的施工中，主要的工作对象是地下土层，土层给盾构机造成的正面压力也会影响施工的质量和进度。地下土层压力的不均衡会导致土层变形，这些地质现象需要我们密切关注。其在施工中所受到的正面的土压力主要是由原始侧向的压力和水平支护力等的影响假如原始侧向力初始小于水平支护力，盾构上前方的土堆就会出现凸起的情况，而相反，原始的侧向力假如大于水平的支护力，会产生地层损失的情况且盾构上前方的土地有沉降发生，所因此对原始侧向力和水平支护力之间的关系，需要进行合理管控，使其的联系保持在相对平衡范围之内。具体的土压力调整需要结合实际工程来确定，这样才能有效的解决土压力不均衡造成土层变形的情况。通过实际数据表明，盾构穿越运营地铁隧道对竖向位移产生较大影响，但对横向的高差影响不大。

3.3 合理选用注浆工艺，有效控制地面沉降

盾构穿越逐步推进的同时，其尾部会进行注浆施工，一般情况下分为同步注浆和二次注浆两部分。

3.3.1 同步注浆

为了使盾构施工结束的半年内，地面所发生的沉降量小于5毫米，在盾构穿越的过程中常常使用同步注浆结合双液注浆的方式进行。根据注浆的实际工程进行分析得出，浆液应该由黄砂、陶土粉、粉煤灰、水的原料组成，并按照适当的比例调制。盾构机尾部管片与土体之间會留有一些“建筑空隙”，而且衬砌背面的浆液也会有一定程度的收缩，出现这种情况的时候，要及时的用浆液对这些空隙进行填补，所以盾构实际的注浆量往往大于理论的注浆量。

3.3.2 二次注浆

二次注浆并不是必须执行的一道施工工序，但如果出现地铁隧道四周受力不均匀的现象或者之前使用的浆液强度不够而影响到安全的情况，可以使用二次注浆来解决。在灌浆前，应根据实际施工条件分析施工的相应资料，对二次灌浆参数和二次灌浆要求进行适当调整，并对施工过程进行适当调整。对工程中有间隙的地方进行二次注浆，为施工安全提供了更高的保证，更好地保证了工程质量和工程施工进度。

无论是哪种注浆方式，都需要严格关注注浆后隧道高度的变化。在结束盾构施工的初期阶段，地铁运营线路的沉降速度较快，这时采用在隧道的上部、下部对称注浆的方式，能使隧道平均上抬1至2毫米。在多次的补浆之后，隧道整体趋于稳定，沉降的速度缓慢。在注浆的过程中，需要提前确认每个注浆孔的注浆量，并算出需要的注浆时间。

4 结语

随着社会的不断进步，人们对时间的概念越来越强烈，对舒适、安全、快捷的交通环境也越来越重视。地铁方便快捷、不受地面交通影响的特点，逐渐成为人们在市内出行的首选。发展地铁轨道交通，能够极大的缓解地面交通压力，这也是政府支持地铁发展的原因。但随着地铁的不断扩建，新老线路的交叉、重叠问题会越来越多，所以盾构穿越运营地铁的施工技术显得越来越重要。盾构法施工是一项既复杂又严谨的科学施工活动，稍有偏差，都会严重影响地铁隧道的施工质量及施工进度。综上所述，在盾构穿越运营地铁隧道施工中，要对盾构穿越的速度、正面压力、注浆等施工技术严格把控，结合实际情况高质量的完成地铁隧道工程。

参考文献

[1]方圆.盾构穿越运营地铁隧道施工技术探讨[J].商品与质量，2016，（10）：229.

[2]樊华真.盾构法地铁隧道近距离穿越地铁既有运行线施工技术[J].施工技术，2014，43（13）：103-106.

[3]常炳阳.盾构穿越运营地铁隧道工程标准施工技术探究[J].中国标准化，2016，（24）：157-158.