地铁盾构法施工新技术思路构架实践

程强

中铁十二局集团第一工程有限公司 陕西西安 710038

1 盾构施工技术的原理

盾构技术通过盾构机的合理应用，保持具备稳定性的盾构钢壳开挖面，安全进行前进挖掘和出渣工作，以稳定基础围堰为基础进行注浆和衬砌，通过科学使用千斤顶完成拼件的衬砌，从而让盾构机受到反力作用实现前进挖掘[1]。

2 盾构施工技术特点

盾构施工技术主要有以下几方面特点：①对城市周围环境和地面建筑物造成的影响非常小，盾构基坑施工和竖井施工都需要具备一定的场地条件，在隧道建设过程中则不需要场地支持。②对施工精度的要求较高，在管片制作过程中需要达到机械制造的精度，最大程度降低误差，使误差值保持在合理范围之内。前进盾构时，需严格控制隧道轴线偏差。

3 地铁盾构法施工新技术分析

3.1 特殊断面盾构施工技术

复圆形盾构和非圆形盾构是特殊断面盾构的两个种类。复圆形盾构一般包括双圆形和三圆形盾构，在建设地铁车站时可采用三圆形盾构技术，双圆形盾构技术则适合在隧道、下水道以及地铁共同沟建设中使用。非圆形盾构主要包括矩形盾构、椭圆形盾构、马蹄形盾构和半圆形盾构等，需根据隧道工程实际施工情况选择合理的技术。

3.2 复合盾构施工技术

盾构具有较强的针对性，需要以实际水文地质情况为依据，建立复合要求标准的盾构机。如果施工现场地质情况比较复杂，无法用常规方式顺利完成施工时，就需科学合理的应用合适的新型施工技术，如复合盾构技术。

3.3 球体盾构施工技术

依据变换方式不同，可将球体盾构施工技术分为纵、横连续掘进和横、横连续掘进两种。让竖井保持不转，在地面直角位置进行挖掘的方式是横、横连续掘进，在地面直角方向连续挖掘隧道和竖井的方式是纵、横连续掘进。在球体盾构施工技术的应用过程中，应将次盾构的球体合理安装到主盾构中。在地铁隧道施工过程中应用纵、横掘进盾构技术时，需要合理改变方向，将次盾构球体旋转九十度，如果出现涌水或涌砂的情况，应对防水结构进行合理分析。

4 地铁盾构法施工

4.1 准备工作

一般会使用钢板或钢筋喷射混凝土形成的护壁作为始发竖井的护壁，根据实际施工要求，可以将货物升降机和龙门式起重机作为常用起重设备。然后在始发立坑中放入盾构机分解件和附属设备，在立坑内完成盾构机的组装，并把盾构进发导口和反力装置设置好。

4.2 始发

完成准备工作后，盾构即可始发，在反力装置上用推进油缸顶住，启动切削刀盘和推进油缸后就可以掘进，当推进到一个行程时，将推进油缸收回，把临时支撑垫加入到反力装置和推进油缸之间，接着进行掘进。在盾构刀盘切入土体之前，可将粘土添加到土压舱内，这个过程可以利用螺旋输送器倒转方法来完成。当盾体进行隧道之后，将后部辅助设备平车和管片拼接到一起，推进油缸顶在管片上继续推进，每推进一节就接着拼接一节，直到整个盾构设备顺利进入隧道。

4.3 盾构的掘进

当整个盾构设备顺利进入隧道后，盾构按照设定好的方向掘进，由盾构设备的计算机控制系统完成这个过程的控制。如果盾构设备掘进方向发生偏移时，计算机控制系统会对推进油缸进行调整，让盾构设备重新回到预先设定的方向。

4.4 衬砌和进洞

当盾构机掘进完一个节距后，立即开展管片衬砌工作，利用管片运输车把管片运送到安装台位，再利用管片衬砌台车把管片送到指定的位置等待安装。安装好管片，接着进行下一个循环掘进，直到完成整个隧道工程的施工。在盾构进入接收竖井之前，首先测试端头土体的加固情况和渗水情况，如确保没有出现大量渗水进而土地稳定，再将洞口混凝土除掉。

5 盾构掘进过程中的控制分析

5.1 盾构控制

盾构在具体的施工过程中会存在偏离方向的情况，也就是说平面和高程偏离设计轴线的数值超出了标准范围。施工操作、机械设备和地质条件等有可能对盾构的掘进方向造成影响，目前，在国际社会中用来判断盾构是否发生偏移的方法主要是陀螺仪等先进技术的应用。但我国使用的方法仍然比较传统，有以下几种：①坡度板，此种方法在当前盾构施工中可以帮助施工人员直接读出盾构转角和纵坡的值，有利于随时进行纠正。②丈量两腰千斤顶活塞杆伸出长度估计平面纠偏效果。③高程和纵坡偏差值可以通过水准仪测量盾构轴线两点进行计算。

5.2 土压控制

安装在土压舱内的土压计可以通过计算机对土压舱里面的土压力进行实时测定。如果发现计算土压和实际土压不相符时，要对出土量进行调整，同时还要结合土层地下水位变化和地面隆陷情况对计划土压进行动态管理，以保证开挖面的水土压力和土压舱压力保持平衡，有效预防坍塌和涌砂情况。

5.3 出土量的控制

在掘进过程中，刀具会将工作面的土体切掉，然后通过土压舱的螺旋出土运输器将土体排出，在螺旋出土器内会有部分泥土滞留，这部分泥土受到挤压后会变得更加密实，从而形成一道隔水墙，可以让开挖面的稳定性得以保持。

6 结语

地铁作为一种现代化交通工具，可以促进城市现代化建设进程，目前，我国主要城市都在筹备地铁建设工程。盾构法和传统的地铁隧道施工方法相比较具有诸多优势，逐渐成为地铁隧道施工常用技术，对地铁隧道施工质量和施工效率提升有很大帮助。