地铁隧道盾构施工技术要点探究

杨江涛

摘 要：随着社会的发展，科学技术的进步，地铁隧道工程技术的使用也更为专业化和精细化。地铁隧道盾构始发施工过程是整个工程系统中最为关键的一部分。盾构始发工作不仅与工程的进度、质量、安全等息息相关，还与其整个工程的使用寿命紧紧相连，影响经济效益和长久发展。本文将就地铁隧道盾构法概述、地铁隧道盾构始发施工技术的前、中、后工作准备和过程等进行阐述。

关键词：地铁隧道工程;盾构法;施工技术;安全

1 引言

随着人民生活水平的不断提高，汽车数量的急剧增加在给人们的生活带来便利的同时，也造成了严重的交通拥堵现象。而地铁作为新兴交通工具的出现，不仅缓解了交通拥堵现象，充分利用了地下空间，其独具的准时、安全、大容量和运行速度也为城市居民的日常生活带来了更多的便利。因此针对地铁的各种优势，我国现阶段进入了大规模的城市地铁规划时代。在地铁隧道建设的施工技术当中，盾构施工掘进技术是地铁隧道的主要施工技术之一，在地铁隧道的建设中具有举足轻重的位置。

2 地铁盾构隧道施工的概述

地铁工程在施工过程中，通常采用两种隧道施工方式，一种是矿山法，对隧道进行暗挖施工，另外一种是盾构法，此施工过程中都在地下进行。对于一些大中型城市而言，地铁线路在规划过程中，势必经过商业的繁华区域以及人口的居住密集区域，如果采用矿山法进行施工，会给民众的出行带来极大的不便，而且增加了地铁隧道施工的成本。相较于矿山法，盾构法的核心是采用构造复杂的盾构机来完成隧道作业，实现了地铁大部分施工是地下施工，有效降低了施工对城市的影响，是当前应用最为广泛的施工方式。

3 隧道建设中盾构法存在的问题

3.1 地表沉降问题

盾构设施在隧道施工中，引起地面沉降的主要因素是盾构隧道与新地表不断接近，所以经常看到横向沉降槽。此外，侧向槽受地层次固结和纵向沉降位移曲线的叠加影响，与Peck曲线有相似的发展趋势。地铁隧道的施工過程受到地表沉降的变化有较大的影响，如顶荷载的增加、隧道净距和埋深的减小、围岩条件的恶化等，同时隧道周围的地下管线也会对地表沉降产生较大的影响。比如，地下管线主要是污水管线、煤气管线和自来水管线。另外，这些地下管线还造成了隧道施工环境水平面的分布屏蔽，隧道横截面沉降曲线分布呈正态分布。

3.2 地层损失问题

盾构施工带来的地表位移主要由盾构前方的地表位移、盾构施工穿越时的地表位移和盾构离场后土壤压实产生的位移3部分组成。与之相比，盾构机前方地表位移的可能性较小，而盾构机挖掘结束后的土体固结持续数月才能确定，因此，盾构机施工时，会导致地表产生较大的位移，因而造成地层损失，同时影响到施工进度。

3.3 土体位移问题

引起土体位移的原因主要有3个：（1）盾构前方土体的位移，但这种位移的可能性相对较小，主要是盾构机施工前方的土体压力与静止土压力基本相同;（2）盾构过程中土体的位移，因为盾构机通过地面时，其盾构、机尾间存在一定的间隙，通常会导致地面产生较大的位移;（3）盾构后的土体固结。

4 地铁隧道盾构施工技术要点

4.1 施工工艺的安全管理要点

（1）注浆作业。注浆过程中，经常会因为泥沙导致注浆管堵塞，需要进行清理，此过程中必须对管道出口采用编织物绑扎牢固，并缓慢增加压力，杜绝急剧加压，导致浆液突然从管内爆出，给作业人员造成伤害。（2）临时轨道运输。本工程作业过程中，需要通过轨道运输系统将土渣运输至隧道之外。在此过程中，首先，必须确保临时轨道安装的稳定性，避免出现车辆脱轨，威胁到行人的安全，应设置专人时刻检查轨距、弧度、螺栓稳定性等重要节点;其次，严禁任何人乘坐管片车，遇到较长的隧道施工时，可以设计专门的人员运输轨道线路，避免出现挤压人员的安全事故。（3）盾构安装与拆卸。盾构设备本身在安装和拆卸过程中，需要进行吊装施工。此过程中需要编制详细的施工方案，并对现场环境进行全面的仔细的勘查，确保万无一失，方能进行吊装施工，避免出现意外情况，导致安全事故发生。

4.2 准备工作

首先，是对端头的土层进行加固防护。盾构始发前，需要依据自然条件等对端头土层进行加固处理，在加固确保无安全隐患之后，再进行洞门的施工。盾构始发的土层加固主要是为安全起点做准备。其次，是凿除洞门围护结构。在盾构设备组装、调试并下井投入使用的同时，需要利用对洞口围护结构打一定的探孔来确认这一方面所要施工的地质条件以及其土层加固的质量，确保土层不渗水、不渗漏。除此之外，凿除洞门围护结构还需要把握时间上的安排，需要根据吊装能力、吊装空间等方面对需要凿除的部分等进行合理的分模块施工。凿除围护桩之后，还需要针对于所出现的问题进行补救处理。如断面土层稳定的情况以及其暴露的时间的长短，决定了土层再次加固的工作安排，以及决定是否进行防范喷浆的加固处理。

4.3 盾构出发和接收区段的注意事项

盾构进洞前的首段，及盾构施工掘进工作接近尾声，距离出洞口三十米左右的时候，应提前对土体进行预加固，并降低盾构机的掘进速度，调整掘进的各项参数，做到谨慎、精确的施工。另外为避免造成地表坍塌，相关专业人员应加强对隧洞的测量和监控工作，另外在破洞前相关施工人员应尽量避免扰动土体，以确保隧道盾构掘进过程的稳定性。

4.4 管片防渗水施工

基于盾构隧道施工的防水方式较多，以管片自防水应用较为广泛，在此基础上辅以接缝防水的方式。若土层中含水量较高，施工所得的盾构隧道将受到地下水压力的影响，易出现管片裂缝、橡胶密封条翘曲等问题，在上述影响下地下水持续渗入隧道内，因而施工人员在拼装管片时要格外注意。对此，施工单位在经过许可后，对原设计加以变更，增设了1道遇水膨胀橡胶圈，在其作用下可控制管片渗漏水问题。遵循防水设计要求，做好管片环纵缝防水工作，为之辅以保护措施，在设置防水密封垫时做好准备工作，即刷涂黄油以起到润滑效果，减少封顶块插入时的摩阻力，结束管片拼装后在第一时间旋紧螺栓。值得注意的是，管片连接螺旋的复紧操作次数至少要达到4次，具体对应为拼装、推进、推出盾尾以及管片出台车四个环节。且在每次复紧时，所施加的扭矩必须达到145N·m。此外还要注重管片与橡胶密封条质量，在使用之前均要复验，若出现质量问题禁止投入使用。

5 结束语

盾构法以其诸多优点在隧道施工工程中得到越来越多的应用。盾构法隧道施工具有安全，自动化程度高，施工速度快等优点，但盾构法在隧道施工时不可避免地会对周围环境（地表土质、地面建筑、地下水道、周围土质）造成影响。相信未来通过优化地下管线保护技术、防水技术、支护技术、开挖技术后，盾构施工在隧道工程中会更加可靠。

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