地铁隧道盾构掘进施工技术要点

地铁隧道盾构掘进施工技术要点
发布时间：2021-06-23T16:57:15.377Z 来源：《基层建设》2021年第8期作者：江化墙[导读] 摘要：随着城市地面交通压力逐渐增大，各个城市相继开始兴建地铁，地铁给人们的生活出行带来了诸多便利。

中铁广州工程局集团城轨工程有限公司广东广州 511459 摘要：随着城市地面交通压力逐渐增大，各个城市相继开始兴建地铁，地铁给人们的生活出行带来了诸多便利。

在当前的地铁隧道施工中应用地铁施工盾构法已经越来越广泛，其重要作用和优势得到了充分的发挥，成为地铁施工建设的重点。

但由于各地的地质和水文地质条件不同，在工程施工中往往会遇到不少问题，需要工程施工中结合具体的情况，严格控制施工掘进的技术要点，从而确保城市地铁隧
道的施工质量。

关键词：地铁隧道；盾构掘进；施工技术 1、地铁隧道盾构施工基本原理及特点
隧道盾构法施工是在护盾的保护下采用盾构机在地下推进，同时进行管片衬砌作业而构筑隧道的一种施工方法。

隧道盾构法施工首先需要在隧道一端设置竖井或基坑用来安装盾构机，盾构机沿着隧道设计路线的轴线方向前进同时从螺旋输送机输出土体。

但由于在盾构机掘进的过程中盾尾土体的受力状态发生变化需要在盾尾进行衬砌管片并在管片外部周边压注砂浆从而起到封闭水源、防止隧道及地面下沉的作用。

地铁隧道盾构施工是城市地下施工的主要手段，盾构施工是在一个能支撑地层压力而又能在地层中推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状钢筒结构的掩护下完成挖掘、出土、隧道支护等工作的。

地铁隧道采用盾构法施工可以最大限度地减少工程施工对城市正常功能和周围环境的影响，而且采用盾构机进行掘进施工不仅大大降低了明挖法施工的工程量和工人的劳动强度，还显著提高了掘进速度和施工的精度及安全性使得地铁建设的工期得到有效保障。

但盾构法施工也存在一次性投资大、机器复杂而且尺寸和重量大、装运繁琐、维修费用高等缺点。

2、地铁隧道盾构掘进技术施工要点 2.1盾构始发
盾构始发是隧道盾构施工中比较重要的施工工序之一，始发的顺利与否直接关系到盾构施工的整体效果。

盾构始发前，首先需要对始发端头的顶部进行加固，防止盾构机进入隧洞内时对洞口周围土体产生压迫而引起塌落。

确保盾构始发架两段加固完成及盾构机吊装下井完成后，根据洞门中心线确定好反力架定位并安装于盾尾后，同时反力架和始发架要保持90°垂直方向，精准定位后，开始拼装负环管片与反力架完成连接，连接处需要重点进行加固，防止因管片自重而引起负环管片下沉错位，利用反作用力推进盾构机进入始发状态，。

并将洞口进行临时密封，防止洞口处的地下水或泥水进入到始发井内，降低掌子面对盾构机的压力作用，进而有效控制土体不稳现象的发生。

盾构掘进前，一定要对施工段的周围地质和水文环境进行详细的勘察，为隧道掘进施工的顺利进行提供保障。

然后，对盾构机进行调试，调试内容分别为空载调试和负载调试两部分，并对盾构机内的其他系统配件进行详细的检查，对容易发生问题的部分进行调试和矫正，确保施工的准确性和安全性。

2.2盾构掘进施工
盾构掘进试验阶段需要向前掘进45m左右，如果掘进过程中未发现任何问题，可以继续掘进，掘进深度至90m时隧道成型管片达到足够的摩擦力来提供反作用力，需要把负环管片从始发井中拆除，盾构掘进试验阶段的主要目的是为了保证将盾构机的施工状态达到最适宜，且对地下地质环境进行初步了解和掌握。

试验阶段完成之后，首先要对当前工程段地质条件以及试验段的掘进工程进行监测，并对监测结果进行记录和分析，确保盾构掘进参数达到最优；其次，盾构掘进的过程中，使用试验阶段最适宜的施工参数，并加强施工过程中质量监测，在完善施工工艺的同时，还能有效控制地面沉降，增加施工安全系数；再次，加强对盾构掘进的实时监控，下达的掘进指令应适宜且合理，根据实时监测跟踪的数据及时对掘进状态和姿态进行调整；最后，掘进初始若产生偏差，需要及时进行纠偏，每次纠偏量应控制在5mm/m为宜，严格遵循勤纠、慢纠原则，避免因纠偏而造成成型管片错台、破损等缺陷。

2.3同步注浆
同步注浆是盾构掘进过程中的重要环节，注浆质量直接关系到成型管片姿态变化和地表隆沉。

同步注浆开始前需要对浆液质量进行测定，确保测得数值符合设计要求配合比。

记录注浆管路、注浆压力以及注浆量等参数变化，并结合地表沉降值，每20环就需要进行相关数据的对比分析，同时调整注浆参数，保证同步注浆适应当前地段的盾构掘进施工。

注浆过程中适宜使用上下部注浆管路，对于易上浮段，可以采用上部管路进行注浆，可以有效的减少注浆引起的管片上浮。

另外，保证注浆材料供应，避免因浆液不足导致注浆停工，降低掘进效率。

2.4管片拼装
管片拼装是在盾构掘进完成一环之后方能进行，管片拼装前需要进行防水处理，同时清理盾尾杂物，确保相应设备运行正常后开始管片拼装。

实际施工过程中时常遇到管片破损、接缝处渗漏等情况，这就要求在拼装过程中，严禁野蛮拼装，千斤顶回顶过程中需扶正撑靴，避免管片拼装出现破损，拼装过程需要专人检查，保证拼装质量。

管片自防水是区间隧道施工中的重要环节，管片止水条等原材料进场前，必须要进行抽查检测，确保止水条的密封性良好。

管片的安装顺序是先确认底部管片安装，然后再从下至上从左到右进行交叉安装，每环相邻的管片都需要将封口尺寸和环面平整度进行确定，确保其插至封顶管片中形成封闭的环。

2.5盾构接收
盾构接收前的测量复核和姿态调整决定着盾构接收过程中的贯穿精度，因此需要在盾构接收的前50环进行重复测量，以到达洞门实际中心值为参考及时调整盾构姿态，复测需严格按照相关规范确保测量工作的准确无误，确保盾构机顺利接收。

盾构机在距洞门30m-3.5m 时，掘进速度与土仓压力与前阶段相同，该阶段需要注意盾构机自身姿态以及掘进方向轴线与设计保持一致。

盾构机与洞门结构混凝土之间的距离保持在3.5-2m，根据到达洞门的高程，对接收托架进行精确的定位与加固，盾构机进入加固区时凿除洞门结构混凝土，并将外侧钢筋进行切除，保留内侧钢筋和30cm的混凝土即可；如果洞门结构是采用玻璃纤维筋的可直接用盾构机刀盘直接切削。

盾构掘进距洞门20m-2m时，需密切注意洞门情况，若洞门出现混凝土松动或开裂，及时停止掘进，注浆完成后切割混凝土分块槽中的钢筋，并将混凝土块吊出洞口。

3、盾构掘进施工质量控制
3.1避免管片上浮的应对措施
管片上浮是地铁施工中的常见问题，针对这一问题，施工人员首先需要对施工现场的地质条件以及相关数据进行细致深化的了解，对盾构掘进技术的工法、速度以及推进力必须做到精确控制。

其次，加强盾构机的操作技术水平，并及时调整和优化千斤顶行程差，充分发挥千斤顶的作用；同步注浆需配合掘进速度及时足量压注，对富水地层区间还需进行每隔20环内进行整环的二次双液注浆加固起到止水效果。

最后，通过测量和人工复核对盾构掘进相关参数进行调整，及时调整盾构姿态，确保盾构掘进方向与设计轴线相一致，确保掘进质量。

3.2控制盾构始发和接收
因盾构的始发和接收施工工序较为复杂，因此设计必须保证精确性，盾构掘进路线与设计轴线的偏差必须控制在合理的范围内，避免因偏差过大导致重复施工，影响工期增加成本。

盾构掘进一段距离后，需要对其姿态和速度等仔细的监测，发现问题及时进行调试，从而确保盾构设备接收过程的安全。

3.3控制地面沉降
地面沉降主要集中于刀盘前5-6环或者管片出盾尾后，盾尾后的沉降延续一般为2-3d，与掘进速度有关，速度大于40mm/min，影响时间则更长。

刀盘前沉降值与土仓压力直接相关，盾尾处沉降直接与同步注浆量相联系。

因此，为了使得地面沉降得到有效控制，需要严格控制同步注浆量，并且严格控制浆液配合比，在实际施工过程中，为了防止地面发生剧烈沉降，通常采用同步注浆与二次注浆相结合的方式。

另外，正面均衡且稳定的土仓压力可以提高掌子面的支撑能力，有效的避免土体发生坍塌。

结语
随着城市地铁建设的增多，地下线路也越加密集，地铁隧道盾构掘进施工难度也越来越高。

因此，为了保证施工质量，工作人员必须要对盾构掘进技术的特点以及施工要点进行细致的了解，并结合施工段的地质环境、土层变化等制定合理的施工方案，可以有效的减少盾构掘进过程总对地层建筑以及周边环境的影响，保证盾构掘进质量。

参考文献
[1]朱金.地铁隧道盾构法施工质量控制重点及措施[J].名城绘，2020(1): 0124-0124.
[2]林正.地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工技术探讨[J].江西建材，2020(3):117-118.。