地铁盾构施工中存在的问题及对策探析

刘国建

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司，武汉430000）

1 引言

盾构法主要利用盾构机进行地下施工作业，和传统地下施工工法相比，盾构法结构安全可靠，施工速度快，施工效率高。目前，随着城市化进程加快，城市人口不断增长，城市交通已经无法满足人们需求。为缓解城市交通压力，地铁建设规模逐渐扩大，对地下施工方法提出了更高要求。盾构法兼具安全性、经济性、环保性、高效性，势必在地铁施工中得到进一步应用[1]。但是，在盾构法的实际施工中，仍存在一定问题，若不加以解决，极易为地铁施工带来不良影响。

2 地铁盾构施工优势

地铁盾构法具有如下优势：（1）安全可靠。地铁盾构法的应用，为地下施工营造了良好的施工环境，提高了施工安全系数。盾构施工主要在地下施工，地质条件与水文条件对工程影响显著，盾构法灵活性强，适应性高，能够有效降低外界干扰，保证施工顺利进行，降低施工风险[2]。（2）施工效率高。随着地铁建设的迅猛发展，盾构技术明显提升，隧道开挖、衬砌、支护等各环节能有条不紊地进行，保障了盾构施工的顺利进行。并且，盾构施工法的应用，降低了道路开挖现象，与传统明挖或暗挖相比，施工效率更高。（3）经济效益高。城市建设规模不断扩大，不同区域的地质条件有所不同，因地制宜选择施工方式，方能最大限度地降低施工风险。盾构法适用性良好，可在不同地质条件地下施工，加之随着地铁工程建设的不断加快，盾构法施工技术逐渐成熟，从而保证了施工效率，降低了成本投入，提高了经济效益。

3 地铁盾构施工中存在的问题

3.1 地表沉降

在使用盾构机对地下空间挖掘时，出土量过大极易导致地表沉降。通常，挖掘一环的出土量固定，然而，针对不同底层与不同松散系数，若掘进过程出现超挖现象，导致地下出土量过大，地表将出现沉降现象[3]。通常，为控制地表沉降问题，降低施工风险，在衬砌环壁后，进行同步注浆。若掘进时出土量过大而注浆量不足，将无法及时有效地管控地表沉降；若注浆量过大，将导致地表隆起。

3.2 地层损失

在盾构法施工中，盾构机推进容易引发土体位移，此与盾构施工前地表位移、盾构机经过时地表位移、盾构机离开后土体固结有关。盾构前，地表出现位移的概率较小，而盾构机离去后，土体固结并不能立刻确定，需要一段时间后方可确定。因此，地层损失主要与盾构经过时地表位移有关。对此，为有效控制地层损失，应加强盾构机经过时的地表管控，有效预防位移过大现象。

3.3 开挖面失稳

在地铁盾构施工中，开挖面失稳的出现，主要是因开挖过程中遭遇流沙或管涌，盾构机出现磕头和突沉现象，前面地层若突然出现空洞，导致盾构机偏移固定轴线或隧道塌方等，也可能导致开挖面失稳。另外，盾构机开挖过程中，若出现超浅覆土，也可能引发冒顶问题，盾构推进时，若突发涌水，可导致盾构机正面大范围塌方，这些均为开挖面失稳常见现象，施工人员应提前规避，保证地铁盾构施工顺利进行。

3.4 地铁盾构进出洞问题

在地铁盾构施工阶段，进出洞施工环节是问题常发段。开挖时，盾构机外壳、管片对开挖隧道的支撑力较弱，同时，隧道自身受力结构也受到影响，因此，在进出洞时，容易发生隧道坍塌事故，尤其是对富水砂砾石施工中，因地质结构自身支撑力较小，施工单位若未及时封堵洞口，未做好排水工作，可能导致施工风险。因此，在盾构进出洞时，应做好安全保障措施。在盾构进出洞施工中，常发生如下问题：洞口土体流失或坍塌；盾构机座发生变形；盾构后靠的支撑出现变形或位移；钢筋混凝土封门凿除时，发生涌土；盾构出洞段的轴线与设计偏离；盾构进洞时，姿态发生突变。上述种种问题，严重影响进出洞施工进程，增大工程风险发生概率。

4 地铁盾构施工问题的解决对策

4.1 地表沉降对策

在地铁盾构施工中，面对地表沉降问题，可通过如下方式解决：（1）根据具体地层对泥浆压力和品质进行管控，使泥浆压力始终和开挖面土水压力对应，有效控制出土量。（2）根据地层差异选取配合比，调节硬化时间，以同步注浆法保证浆液能够填充盾尾间隙。针对盾构机施工导致的土地损失情况，保证合理压力，及时注入适量浆液，有效管控地表沉降量。（3）施工时，依照地质的实际情况与工作人员施工经验，对地表沉降情况进行监测并管理，在隧道中线和量表范围设置测点，进行水准测量，并快速利用网络将结果反馈至施工管理中，为盾构施工提供依据，促进工程施工顺利进行。

4.2 地层损失策略

由上文可知，在地铁盾构施工中，地层损失问题主要是盾构施工阶段地表位移导致。为降低地层损失，应选择专业性强、经验丰富的操作人员操作盾构机施工，降低盾构机对地表的影响。同时，利用网络实施监控盾构经过时地层位移情况，加以管控，保证地表位移控制在合理范围，预防位移过大现象，在降低地层损失的同时，规避地铁工程潜在隐患，保证工作人员的人身安全。

4.3 开挖面失稳对策

开挖面失稳作为地铁盾构施工常见问题，严重影响了工程的顺利进行，拖延了工期。对此，应加强盾构机推进速度的管控，保证排土量、开挖量之间平衡，有效控制压力舱压力，预防开挖面失稳问题。同时，应注重盾构挖掘渣土的塑性流动性，有助于渣土充填压力舱，提高渣土的止水性，达到稳定开挖面的目的。在盾构机开挖过程中，若发现超浅覆土段冒顶或冒浆，应立刻开启气压平衡系统。

4.4 盾构进出洞施工问题的对策

在盾构进出洞施工中，为有效规避风险，保证进出洞施工顺利进行，应采取如下措施：（1）根据施工实际情况，落实合理的加固方案；（2）在进入加固区之前，应严格控制盾构机操作，并向开挖面适当注入膨润土泥浆；（3）盾构机应低速推进，大刀盘也应低速转动，避免出现负荷运转现象，导致盾构机进入接收工作井之前大刀盘被旋喷桩或搅拌桩卡住，致使盾构机推进不力；（4）始发台需要承受盾构重力、盾构机推进摩擦力，因盾构机重达百吨以上，始发台必须具有较高的强度与刚度，为盾构机推进奠定基础；（5）盾构工作井加固时，应依照地质条件、水文条件及周围环境来选择加固方式，加固后，应保证土体的无侧限抗压强度约在0.15 MPa，加固土体应保证密封性、均匀性良好，避免流沙，为盾构安全进出洞提供帮助。

5 结语

随着地铁建设速度不断加快，对地铁盾构施工提出了更高要求。然而，在地铁盾构法实际应用中，仍存在一定问题，阻碍了盾构法作用的发挥，影响了地铁施工的顺利进行。对此，应全面控制地表沉降，降低地层损失，稳定开挖面，保障盾构安全进出洞，促进盾构施工稳定进行，以保证工程顺利施工，确保地铁工程整体质量。