盾构在卵石层中施工安全质量风险研究

赵建军

【摘要】随着时代的发展，我国建筑施工行业中呈现出新的发展趋势。近年来砂卵石地层盾构施工问题获得了施工行业的广泛关注，本文将对盾构在卵石层掘进技术中的实践应用进行分析，为盾构在沙卵层中施工提供一定的指导。

【关键词】盾构;卵石层;施工风险;研究

基于地质条件，不同盾构隧道刀具选型、盾构机均有所不同。泥水平衡盾构机通常可运用在粘土、砂土、砾砂土等地层，土压平衡盾构机则可应用在砂土、砂砾岩石及粘土中，此外盾构机选型与土层渗透系数息息相关，如若土层系数大便可将泥水盾构机运用其中，相反则可采用土压平衡盾构机。笔者将分别从：概述、施工安全风险及对策分析、施工质量控制对策、促进盾构在卵石层中掘进技术应用的有效对策等四个方面来阐述。

1、盾构法概述

盾构法的发展由来已久，该施工方法是由法国工程师发明。

盾构法在实际施工中需要采用特定形状构件对土体稳定性加以维持，为作业人员施工创建一个安全条件，与此同时，根据设计隧道轴线对土体进行挖掘。

盾构施工通常由安装、拆卸、地层开挖与推进、衬砌支护拼装、防水等工序构成。盾构法作为近年来最为流行的方式，与传统矿山法相比，盾构法优越性更加显著，并受到施工单位欢迎。就目前来看，盾构法在我国得到了广泛应用，被逐渐被人们所了解。但是盾构在地质较差地层尤其是卵石层中极易出现管片上浮或下沉、开挖面坍塌冒顶、刀盘磨损严重等风险。

2、盾构在卵石层中施工安全风险及对策分析

综上对盾构法进行了阐述，就目前来看盾构法在施工中还存在诸多风险，以下是对盾构法在卵石层中掘进技术中施工风险及对策展开分析。

2.1地表沉降塌陷风险及控制对策

盾构法在卵石层中掘进技术应用中极易产生了地表沉降塌陷问题，由于隧道顶部覆土稳定性不高，导致盾构掘进过程中平衡土压力较小，极易导致地面塌陷的发生。另外受砂卵石土层与渗透率影响，导致土压平衡机理难以平衡，最终导致细颗粒严重流失，从而引发地表塌陷。另外盾构掘进中，若是同步注浆不及时便会导致地面塌陷问题的发生。

为控制地表沉降塌陷风险，还应采取有效的控制手段。根据隧道埋深参数及地质情况，对土仓平衡切开土压力合理设定，以防波动产生。另外盾构螺旋机在实际应用中应将防涌门开到适当范围，一旦喷涌发生则应将后闸门放下，对大喷涌情况进行隔断。与此同时还应对碴土改良系统进行优化配置，选择质量高的泡沫剂。

2.2盾构刀具磨损及换刀风险及控制对策

由于盾构掘进砂卵石层地段相对较长，导致土地开挖面卵石粒径较大，导致施工掘进时，刀盘切削难以转动，从而导致刀具偏磨的产生。另外在常压进舱检查过程中，应选择合适的刀具，将土仓内部碴土空间清理出来，将土压平衡打破。此外掌子面土体易坍塌，对作业人员生命安全造成严重威胁，导致地面坍塌发生。

而施工风险控制管理应根据地质勘察图来开展，施工人员应对盾构机实施定期保养，确保盾构机的有效运行。当盾构刀具进入砂卵石层后，应对掘进参数进行调整，确保其一次性通过。另外卵石含量不规律，导致刀具磨损难以确定。施工人员在必要情况下对盾构刀具及时更换，并开展常压开仓试验。

2.3盾构掘进轴线偏差风险及控制手段

在盾构掘进中，由于推进姿态难以控制，导致隧道轴线位置产生偏差。如若盾构欠挖、纠偏不及时均会导致轴线偏差的发生。为避免这类施工风险产生，应对掘进参数合理参数，对盾构姿态优化调整，对平衡土压力加以设定，降低欠挖及超挖现象的产生，并对盾构姿势加以调整。

2.4管片上浮或下沉风险及控制措施

盾构机在砂卵层地质中掘进时，易出现盾构机体出现上抬、下浮或者左右偏斜，也易出现管片上浮或者下沉，为避免出现以上情况，要在绝境时严格控制推进千斤顶油缸的压力控制，确保各千斤顶对管片均匀受压，保证同步注浆量质量，确保管片衬背填充密实度，并定期对管片衬背进行二次补充注浆，形成止水分区的作用，严格控制盾构机掘进姿态，尽量减少盾构机蛇行超挖量，同时在掘进过程中做好监测工作，对洞内管片上浮、旋转、收敛等时时监测，及时根据反馈监测数据调整掘进参数，以保证盾构掘进施工安全及成型隧道质量。

3、掘进參数控制及渣土概率对策

3.1对掘进参数合理控制

为控制盾构机掘进参数的合理性，还应对推进速度加以控制，确保土仓压力的稳定性提升，值得注意的是，螺旋输送机转速应与掘进速度一致，同时开展注浆，确保浆液可均匀填实缝隙。此外还应对掘进出碴量参数进行控制，将每环出渣量控制在54～58方，一旦超挖应立即上报。

3.2实施渣土改良方法

在砂卵石地层中泡沫剂起到一定润滑作用，可有效降低刀具磨损率，同时起到降温作用。在泡沫剂选择中应尽量选择以润滑性能为主的泡沫，实际添加量应根据实际地层情况来确定。

4、盾构在卵石层中施工质量控制对策

为促进盾构技术在卵石层的高效应用，还应采取多种有效对策，对管片生产质量加以控制、盾构结构掘进与管片拼装、加强防水工程质量控制，详情如下。

4.1对管片生产质量加以控制

为促进盾构技术更好地应用，还应加强对管片质量的控制力度。管片生产应从生产方案、材料质量、管片脱模、组模、混凝土浇筑、混凝土配比、养护、试验等方面来开展管理工作。在管片质量控制中，应提前三个月对施工组织严格审查，确保施工人员专业水平。另外还应对管片试片生产阶段进行控制，在管片检漏试验与三环拼装工作完成后方可批量生产。同时施工人员应对混凝土配合比合理控制，对混凝土配合比数据随机抽查，确保混凝土配合比符合相关标准。

另外在混凝土浇筑中，还应加强监理力度，对管片检漏试验、抗渗试验进行检查，从而达到质量控制目的。在成品管片管理中，应对进场检查及厂内检查严格把握，确保成品质量符合隧道施工质量标准。此外还应对管片养护时间、温度进行控制，这对于隧道施工质量的提升具有实际意义。总而言之，在盾构隧道施工初期应对各生产环节进行控制，确保整个施工工程的有效开展。

4.2盾构结构掘进与管片拼装

盾构机姿势、拼装工人操作水平，均会对盾构掘进机管片安装质量造成影响，如何控制好盾构掘逐渐成为施工企业最大的问题，首先，监理单位的质量管理人员应加强对日常监理工作，做好管片，检漏实验，并对管片发生的渗漏，裂缝等进行详细记录，并要求施工单位将有问题的管片及时更换，其次，对于管片选型、地质情况、盾构推力等施工参数间的关系详细分析，从而对管片拼装效果加以控制，为了确定盾构机的质量，还应对始架定位进行调整，确保其处于最佳的位置，避免盾构机在等情况的发生，一旦发现盾构机产生了偏向，应立即纠正，并将纠正材料运用其中，保持间隙。另外为防止管片松弛现象的发生，对于正在施工中的隧道工程应对其设计合理化，将管片拉紧装置应用其中盾构掘进质量的提升加以控制，确保整个隧道工程质量水平的提升。

4.3防水工程质量控制

在盾构工程施工中防水工程作为一个重要的环节，为促进防水工程质量的有效管理，应从多个方面来开展，首先对同步注浆质量加以控制，在防水工程中，填充盾尾间隙的注浆液作为其第一道防水线，确保注浆扎实性，提高防渗性能，避免漏出现象的发生;其次还应对防水材料质量加以控制，管片缝隙处的止水条作为防守的重要防線，在实际应用中应采取质量有保障的厂家生产的止水条。避免将质量不佳的材料带入施工现场;第三，还应对管片衔接防水性能加以控制，当管片拼装完成后，为防止管片衔接间缝的渗水现象发生，还应将道床混凝土浇筑与倒床表面下的手孔封堵工程结合在一起。

值得注意的是在实际施工中应对管片拼接缝隙进行全面检查，确保螺栓处于拉紧状态，并对锁孔内的杂物进行清理，最后还应对管片质量进行管理，当工程掘进环节竣工后，监理单位应安排相关人员对隧道渗漏点情况进行检查，通过相关数据的收集来制定有效的管理方案。通过多方面的质量控制，确保地铁工程防水质量水平的有效提升。

4.4加强人员培训力度

培训人员主要包括：特种作业者、普通工人、新工人;项目各级领导人员、工程技术人员、基层管理人员;其中管理人员资质培训和特种作业者培训主要依靠第三方完成。a.培训内容主要涵盖环境管理和安全管理基础理论知识;文明施工制度和施工现场安全管理规范;管理人员的专业知识;特定环境下的操作规范和具体问题注意事项。b.工程项目相关监护技能和监测方法。c.针对紧急事故或者潜在事故的主要防范措施和自我防护途径。d.在事故发生后、上岗前、节假日前后、施工环境改变等以上情况下，应实施针对性的施工安全教育，以免因人为因素、环境因素引发安全事故。同时，在工程项目分包企业上岗前，明确其安全操作规范，强调安全生产理念。此外，针对新职工，要求其必须取得相关劳动教育卡，通过三级安全教育方可批准上岗。

结语：

盾构法作为一种有效的施工技术，经多年探索已逐渐形成完整的施工体系，在建筑行业中得到了有效应用。为控制盾构法施工安全质量水平，还应对工程安全质量管理制度加以健全，对人员培训体系进行完善，确保其掌握专业的盾构施工技术，为今后的工程建设奠定重要基础。

参考文献：

[1]王国富，王建，路林海，李克金，孙捷城，唐卓华.富水大粒径砂卵石地层盾构施工适应性研究[J].施工技术，2017，46（19）：88-92.

[2]赵辉.地铁卵石层中盾构施工开挖面稳定性[J].城市建设理论研究（电子版），2017（26）：101.

[3]周文波.盾构法施工技术及应用[M].中国建筑工业出版社，2004.

作者简介：

赵建军（1988-），男，本科，工程师，从事地铁建设管理工作。