地铁非全断面风化砂岩盾构技术探讨

张要峰

（中交天和机械设备制造有限公司， 江苏 常熟 215500）

引言

地铁作为现代化社会中的重要交通工具，其建设工作的开展不仅能为人民出行提供方便，还能发挥最为显著的节能和环保优势。在地铁修建过程中，其施工技术系数难度相对较大，所以在建设的过程中需要耗费大量的物资、人力和财力，同时一旦在施工过程中出现问题，很可能引发人员伤亡的情况。这也意味着施工技术的科学应用尤为关键。盾构设备施工技术的应用可以在最大程度上实现对地铁非全断面风化砂岩问题的解决，这也要求施工单位要切实认识到盾构技术应用的重要性。

1 盾构设备施工技术的概述

1.1 盾构设备施工技术的工作原理

通过对当前技术手段的研究可知，在开展盾构技术施工过程中需要借助盾构机设备开展工作，在施工过程中，盾构机的钢壳支护可以实现对围岩稳定性的全面提升。

1.2 盾构技术的施工特点

在进行地铁修建过程中，盾构技术具有以下优势：在地铁修建过程中盾构技术的应用并不需要占据较多场地，因此并不会对周围环境造成较大负面影响，同时还不会产生明显噪音，基本不会对人民生活产生负面影响[1]；盾构设备技术的施工精准度较高。目前盾构在穿越砂岩石施工中，对盾构机设备操作人员经验要求很高，很大程度上影响项目中刀具使用寿命和换刀成本。根据施工经验，通常砂岩强度在90 MPa 以上时，将设备的推进速度控制在10～30 cm 之间，总推力控制在20 000～25 000 kN 之间，这样能够保证观测工作轴线的精准度在5 cm 以内。此外，在对管片进行衬砌的过程中，也要对误差进行严格的控制，通常情况下需要将误差控制在5 mm 以内；在盾构机工作过程中，尽量要发挥其专用性，每个地铁项目在进行隧道掘进环节时，常遇到掘进断面多种因素导致的各项参数变化，盾构机需要严格按参数标准进行控制。工程结束后需对整条线掘进过程中盾构参调整数进行汇总、分析，对后期类似地质施工形成参考依据。在盾构设备施工过程中，盾构机的应用存在较大风险。这样盾构机在实际应用中只能前进不能后退，这也是盾构设备施工环节中具备的最大风险，因此在施工过程中如果发生问题，往往会对设备的寿命产生直接影响[2]。

2 影响地铁非全断面盾构设备施工技术的因素

2.1 地表变形

基于地铁施工现场面临的环境因素较为复杂，例如盾构上方存在市政公路、燃气管线、大厦、民房等建筑设施，施工过程中必然会存在较大的安全隐患和风险。所以地铁施工经常会出现坍塌的问题，这也意味着上层建筑物会受到不同程度的影响，同时也会对人民群众生活造成很大风险[3]。所以，在地铁施工过程中，要加强对盾构技术的应用从而实现对地表的控制，这样才能以科学的方法合理预防地表变形。基于这一施工难点，施工部门更需要加强对这一问题的关注。

2.2 盾构隧道上浮

在实际研究中发现，对盾构设备施工产生影响的因素比较多。所以在实践环节中，施工部门更需要加强对施工现场的有效分析，通过对这种方式对盾构设备施工的影响因素也要加强研究，通过现场情况的有效勘察，可以更精准地明确工作要求和条件，只有这样才能最大程度地预防和控制干扰。同时，盾构管片上浮也是对地铁施工造成影响的关键性因素。施工单位在实际工作中还要加强对数据的监测，通过这种方式可以更为精准地掌握和了解地质水文条件的转变[4]。经对多次施工过程进行分析后发现，对盾构设备施工造成影响的因素主要有以下几点：浆液初凝时间相对较长，一般初凝的时间约为10 h左右，在其凝固的时间之内，隧道上升的时间也更加充足。浆液须依据实际施工环境、水纹地质条件等因素进行合理参数；浆液的黏稠度会对隧道管片产生较为显著的制约性作用；隧道挖掘量的面积比较大，因此施工方也要加强对出土量的估算，可以有效避免盾构施工过程中出现超挖和坍塌事故。

通过对上文的研究可知，对地铁施工造成影响的因素比较多，如果工作人员不能及时处理，很可能引发严重的安全隐患，甚至对施工方经济方面的提升造成负面影响。

3 地铁非全断面盾构设备施工技术中的解决方案

3.1 地表变形中盾构机掘进的影响控制

首先，要加强对盾构推进参数的合理化控制。在应用盾构设备施工的过程中，工作人员需要选择合理的参数。一般情况下，参数的选择需要按照盾构动态参数的变化进行调节。基于此，施工单位可以制定更科学的施工参数，从而在盾构机设备的应用环节中精准分析对地表产生的影响[5]。其次，要加强对开挖量的控制。在对开挖量进行控制的过程中，要按照地层变化进行理论概念的分析，特别是要加强对风险控制问题的关注，比如选择非全断面硬岩地层、强度在60 MPa 以下的条件下施工，必须采取有效措施防止地面坍塌、涌水涌沙侵入设备，避免出现地表变形和塌陷，只有这样才能在掌握地表沉降量的基础上明确开发量，保证施工安全性。与此同时，施工单位也要保证施工人员科学进行盾构设备的应用，最大化提升开挖量的精准性，通常需要对开挖范围进行控制，避免在施工过程中因范围过大导致开挖量增加。最后，在注浆环节实现同步。在注浆工作开始前要加强对注浆参数的调整，此种方式不仅能掌握注浆具体压力，还能有效避免与掘进施工环节不连续的情况发生。

3.2 盾构隧道的上浮控制

1）科学控制盾构设备施工参数。在应用盾构机械设备之前，施工人员需要按照地铁施工的具体情况进行工作参数的调节。在这一过程中，施工单位也要按照之前的工作经验，实现对盾构参数的归纳分析。此种方式不仅能更精准地掌握地质条件发展规律，还能在控制隧道上浮的基础上，预防地表变形[6]。

2）精准控制盾构姿态。在对盾构掘进轴线进行设计的环节中，工作人员需要充分加强对隧道设计轴线的研究，只有这样才能确保对隧道上浮情况进行有效控制，从而在具体施工中实现对地铁施工的稳固。所以，施工人员在施工中也要做好对盾构姿态的纠偏工作，做到勤纠、缓纠。

3）提升浆液剪切强度。在实际施工环节中，要选择合理配合比、质量好的浆液，从而借助此种方式对原有浆液进行优化，这也是对浆液剪切强度进行提升的重要手段。在完成施工项目后，施工单位还需要对隧道进行必要的二次注浆，这也是对隧道抗浮能力进行提升的重要基础。

4 结语

地铁对现代化城市交通发展而言有着十分重要的影响。在具体研究中发现，当前地铁施工对盾构设备技术的应用频率不断提升，所以在地铁施工过程中，工作人员也要充分掌握现代化施工技术，按照施工环境制定具体施工方案，在降低施工影响因素的过程中，实现工程质量的稳定提升。