苏州轨道交通工程重叠段盾构施工技术

李宗豪

摘要：随着城市轨道交通的快速发展，盾构技术作为一种主要的地下隧道施工技术，得到了广泛应用。由于苏州市区内的既有地下结构物和管线比较密集，因此在盾构施工中采用重叠段盾构施工技术，可以确保施工的顺利进行。盾构施工的过程中，需要采取一系列科学的施工管理措施，保证施工的质量、进度和安全。基于此，本文以苏州轨道交通工程为例，探讨重叠段盾构施工技术的相关内容，旨在为类似工程的施工提供参考和借鉴。

关键词：轨道交通；重叠段；盾构施工

DOI：10.12433/zgkjtz.20231950

近年来，我国城市轨道交通建设取得了长足发展，成为城市公共交通的重要组成部分。随着城市轨道交通线网的不断扩大和建设难度的加大，如何确保施工质量和进度，成为工程建设中的重要问题。在此背景下，盾构施工技术成为城市轨道交通工程中的重要技术手段之一。而在盾构施工过程中，重叠段的施工是一个关键问题，针对此问题，苏州轨道交通工程采用了一系列先进的重叠段盾构施工技术，取得了显著的施工效果和经济效益。当前，加强盾构施工技术的研究和应用，对城市轨道交通建设和可持续发展具有重要意义。

一、工程概况

（一）施工情况

本文主要分析盾构施工技术，选取苏州市轨道交通6号线工程李公堤西站—湖西盾构井区间的土建施工项目，本区间线路出李公堤西站后向东敷设，下穿金鸡湖后向东推进至湖西盾构接收井，其中区间右线局部下穿金鸡湖隧道匝道。纵坡为单向坡，左右线均采用盾构法施工。本区间右线设计起讫里程：YCK21+476.080～YCK21+917.670，右线全长441.590m；左线起讫里程：ZCK21+475.080～ZCK21+

919.718，左线全长444.638m。根据该工程区域的水文条件和地质条件，结合当地的环境特点，最终选择了加泥式土压平衡盾构施工。

（二）自然气候环境

苏州市位于江苏省中部，地处长江三角洲地区，地理坐标为北纬31°18′～32°18′，东经119°12′～121°28′之间。苏州市的自然气候条件受到长江和太湖两大水系的影响，也受到近海气流的影响。

苏州市的气候属于亚热带季风气候，温和湿润，四季分明。冬季较为寒冷，夏季较为炎热，春秋两季气温适宜。由于处于季风气候区域，降雨量较大，全年平均降雨量为1076mm，集中在夏季和秋季，冬季相对较少。此外，由于受长江和太湖的影响，气候还存在一定的湿润度，相对湿度较高，在70%～80%之间。同时，夏季也经常受到台风的影响，会带来较大的降雨量和强风天气。

（三）水文地质条件

苏州市东邻上海，西接无锡，南邻嘉兴，北靠太湖。水文地质条件是该地区的重要自然条件之一。地层结构复杂，由太湖湖盆地沉积物、松江、吴淞三角洲沉积物、上新统—中新统海相—非海相地层及新生代火山岩组成。这种复杂的地质构造使得地下水资源分布不均，有些地区地下水资源丰富，而有些地区则比较匮乏。苏州市地势平坦，多水道和水系纵横交错，河渠密布，水网发达。其中，太湖和长江是重要的水源地和水系，为该地区的经济和生活提供了重要的水资源支撑。

二、重叠段盾构施工技术的概述

重叠段盾构施工技术是盾构施工中一种常见的技术方法。在盾构施工过程中，如果要穿越已有的地下结构物或其他地下管线，会出现重叠段的情况。在这一情况下，盾构施工要经过既有结构物下方或既有管线旁边施工，考虑对既有结构物或既有管线的影响，也要满足盾构施工的要求，确保施工顺利进行。因此，重叠段盾构施工技术在实际盾构施工中具有重要的应用价值。

三、施工工艺的重点和难点

跨度大，工序多。该区间线路共包括两个换乘站，分别是6号线和3号线，共有5个子单位工程，并且每个单位又有多个子项目，在具体的施工过程中，该区间还存在多个工作节点，加上当地的气候条件具有一定特殊性，会增加施工难度。此外，也存在施工安全的风险，施工过程中，会穿越软弱土层，不但会增加施工难度，还存在很大的安全隐患。此外，盾构也会穿越建筑物和一些重要管线，存在的二级环境风险有金鸡湖隧道匝道、矩形匝道、敞口段U形，斜交处匝道底标高约－8.854m。区间两次下穿，与匝道主体最近距离约8.5m，与钻孔桩最近竖向距离约1.53m，与抗拔桩最近水平距离约1.35m。综合来说，盾构施工的难度较大。

四、轨道交通工程重叠段盾构施工技术

苏州轨道交通工程中的重叠段盾构施工技术主要应用于地铁2号线和4号线等工程中。由于需要穿越苏州市区内的既有地下结构物和管线，盾构施工要采用重叠段盾构施工技术，确保施工的顺利进行。

（一）施工方案设计

盾构施工方案设计是盾构施工的第一步，是确保盾构施工的安全、高效、顺利进行的关键。施工方案的制定要考虑多种因素，包括地质条件、地下结构物和管线、盾构机和施工团队的技术能力等。首先，深入分析和评估盾构施工的难点和风险，根据实际情况，选择合适的盾构机型号和施工工艺，确保施工安全。其次，确定盾构施工的进度计划，包括进尺速度、预制环片的数量和供应周期等，确保施工进度。施工成本也是施工方案设计中的重点因素，包括材料采购、劳动力成本、机械设备成本等，需要综合分析，选择较优的施工方案。在制定施工方案时，还要考虑环保因素和社会影响。例如，采取措施减少盾构施工对周边居民和环境的影响。

（二）施工前期准备工作

施工前期准备工作是盾构施工的重要环节，决定了盾构施工的质量和进度。在准备工作中，要注重盾构机的检修和调试，这也是掘进施工的重要保障。盾构机是盾构施工的核心设备，稳定性和可靠性会直接影响整个施工过程。检修和调试包括检查机械部件的磨损情况、液压系统的性能、电气系统的正常运行等，确保盾构机的良好状态，以便于后续施工。

施工现场的整洁和安全对施工质量和进度控制至关重要，在清理和整理的过程中，应清理干净现场垃圾、废弃物料和危险物品，保证施工现场整洁安全，为后续施工创造良好的环境。同时，现场地质情况也需要进行勘察和分析。盾构施工要充分了解现场的地质情况，例如，地层结构、地下水位、岩土特征等，以便制定合理的施工方案和采取相应的措施，提高施工安全和稳定性。在确定施工的安全防护措施和管理措施方面，要根据施工现场的特点和具体情况，制定相应的措施，例如，人员进出管理、现场安全警示标识、消防安全、防汛措施等，保证施工现场的安全和秩序，为施工提供保障。最后，制定详细的施工计划是施工前期准备工作的重要组成部分。施工计划要包括施工时间、工程量、工期等内容，以便控制和管理施工进度和质量。在制定施工计划时，要考虑现场的实际情况和资源的分配，制定合理的施工进度和计划，确保施工顺利进行。

（三）盾构始发的施工技术

盾构始发是盾构施工的一个重要环节，也是整个施工过程中最为关键的环节之一。盾构始发要满足一定的要求和标准，才能保证盾构始发的顺利进行，同时确保整个盾构施工的质量和进度。苏州轨道交通工程中重叠段盾构始发的具体施工流程如图1所示。

在具体施工中，需要对始发坑进行开挖，始发坑是盾构始发的核心区域，也是整个盾构施工的重要起点，在施工前，测量和计算始发坑的位置、尺寸、形状等，确保始发坑的开挖符合设计要求。在开挖始发坑的同时，要对始发端进行钢壳筒的安装。钢壳筒是盾构机始发端与地面相接的部分，作用是确保盾构始发的密封性和稳定性。在安装钢壳筒时，应严格按照设计要求，监督和检查钢壳筒的质量和安装质量。同时，对始发端进行灌浆加固，这是盾构始发的重要工序之一，旨在加强始发端的稳定性和密封性。在施工过程中，要选择合适的灌浆材料，确保灌浆材料的质量符合相关标准，并严格按照施工要求进行灌浆作业。最后，进行盾构始发端的切割和连接。在始发坑和钢壳筒安装、灌浆加固等工序完成后，需要对盾构始发端进行切割和连接。在切割和连接过程中，确保连接的精度和质量，以确保整个盾构始发的密封性和稳定性。

（四）正常掘进施工技术

正常掘进是盾构施工中常见的施工技术，也是重叠段盾构施工中的主要施工方式之一。在苏州轨道交通工程中，正常掘进技术被广泛应用于盾构施工过程中，以确保施工质量和进度。首先，在正常掘进施工前，要检查和调试盾构机，确保机器的各项性能良好，满足施工需求。同时，勘测和标记盾构隧道的起点位置，确保隧道的起点位置准确无误。盾构机在掘进过程中要采用盾构法，即在推进前部分先行安装隧道衬砌，再对衬砌后的土层进行掘进和支撑。在掘进过程中，盾构机应定期进行姿态控制和修正，促使掘进的方向和位置准确无误。为了提高施工环境的安全性，还应检测隧道内部的环境。

在掘进过程中，土壤的处理是掘进过程中稳定性和工程安全性的重要保障，可以采用注浆、冻结等方法，以确保土壤的稳定性和支撑力。在正常掘进施工完成后，需要检查和验收隧道，并进行清洁和整理，确保隧道的质量符合规定要求，现场的施工场地保持整洁有序。

（五）盾构机接收施工方案

盾构机接收施工方案是整个重叠段盾构施工过程中的关键步骤，决定了盾构机的施工效率和施工质量。在苏州轨道交通工程中，重叠段盾构施工采用了先进的盾构机控制系统，以实现盾构始发、盾构掘进、尾追封顶等多种工序的自动化控制，提高了盾构施工的效率和质量。在盾构机接收施工方案前，要制定合理的施工方案，编制时要综合考虑盾构机性能、施工工艺、工程地质情况等因素，确保施工的安全和高效。盾构机接收的施工方案包括盾构始发、掘进和尾追封顶等多个阶段。施工方案编制完成后，需要将方案上传至盾构机控制系统中，保证方案的准确性和完整性，避免出现问题。

施工方案上传通过专门的软件进行，可以在盾构机控制室内操作，盾构机通过自动控制系统实现施工方案的自动执行。系统根据施工方案，控制盾构机的前进、转向、掘进速度等多个参数，确保施工的准确性和高效性。在盾构掘进过程中，控制系统还可以根据地质情况实时调整盾构机的掘进参数，适应地质条件的变化。在盾构机接收施工方案后，进行监测和调整，及时发现问题并调整。在盾构掘进过程中，如果发现地质情况发生变化或盾构机出现故障，要及时调整施工方案，提高施工的安全性。

（六）施工现场管理

在重叠段盾构施工过程中，可以采取以下措施：

1.安全管理

对施工现场的安全管理是重点工作，必须对施工现场进行全面的安全检查和安全教育。同时，严格管理施工现场，保障施工现场的环境卫生和治安秩序。

2.物资管理

针对重叠段盾构施工过程中所需的大量物资，应建立物资管理制度，做好物资采购、领用、使用和管理工作，促使施工物资的供应和管理更加合理。

3.质量管理

重叠段盾构施工要保证施工质量，需要严格遵守质量管理规定，对施工现场进行质量检查和监管，及时发现和解决质量问题，确保施工质量符合要求。

4.进度管理

在重叠段盾构施工过程中，全面管理和监督施工进度，确保施工进度的顺利推进，评估和处理进度风险。

5.人员管理

对施工现场的工作人员进行管理和监督，提高工作人员素质，做好安全防护措施。

五、结语

重叠段盾构施工技术在城市地铁建设中发挥着越来越重要的作用，特别是在既有地下结构物和管线众多的城市中。随着技术的不断进步和城市化进程的加速，在重叠段盾构施工方面，还会有更多的技术创新和改进，例如，通过应用人工智能和大数据技术，对施工过程进行智能化和数字化管理，从而更加高效地控制施工进度和质量。同时，随着人们对环境保护和可持续发展的重视，盾构施工技术也将逐渐朝着绿色、环保的方向发展，例如，采用更加环保的液压油和润滑剂，减少施工对环境的污染。未来，在各方面的共同努力下，重叠段盾构施工技术能更好地为城市地铁建设提供支持，为人们出行带来更加便捷和安全的交通体系。

参考文献：

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