地铁盾构法施工新技术要点解析

地铁盾构法施工新技术要点解析

随着社会经济、科学技术的发展进步，我国交通事业也得到了良好的发展，地铁成为了目前缓解城市交通压力的重要交通工具。而地铁建设环境比较特殊，绝大部分施工环境处于地下，施工极为复杂，盾构法作为地铁建设一项重要的施工技术，大多数用于隧道地铁施工中。本文围绕地铁盾构法施工新技术要点进行探讨分析。

标签：地铁；盾构法；施工；新技术；要点

1、工程实例

某城市在地铁建设过程中合理应用了盾构法。施工中存在以下几方面问题：一是建设城市地铁的时候盾构机需要穿过老旧房区，经过相关部门的鉴定，这些拥有几十年历史的房屋属于CU级危楼；二是建设地铁隧道的时候，近距离的位置就存在河道，并且需要通过数百米范围；三是地铁隧道需要穿过城市繁华地段，存在很多管线，施工困难比较大。

2、盾构施工技术的特点

（1）对城市地面建筑物和周围环境影响小。除了在盾构竖井或基坑处需要一定的施工场地外，地铁隧道沿线不需要施工场地，施工无噪音、无振动公害，对地面交通基本无干扰。适用于埋深较大、不宜明挖的松散地层。（2）施工精度要求高。管片的制作精度几乎相当于机械制造的程度，误差范围要求控制在0.5mm以内；盾构前进过程中要求严格控制对隧道轴线的偏差。（3）盾构施工过程有单行前进、不可后退的强制性，具有较大的风险。盾构施工开始便无法后退，一旦盾构本身出现致命故障，则可能产生灾难性的后果；所以，盾构施工的前期准备工作非常重要。（4）盾构机是适合于某一特定区间的专用设备，如需根据施工隧道的断面大小、埋深、地质条件等进行设计、制造或者改造。

3、地铁盾构法施工新技术

3.1地铁盾构法施工新技术要点

地铁盾构法施工新技术要点包括：控制特殊条件沉降；制造耐久性、高强度管片；比较错缝、通缝拼装，分析总线形变；砂质粉土、流砂给设备带来的危害和影响；进出工作难题和措施；纠偏；施工中如果发现大石块、高压水、桩、超浅覆土等存在灾难性的实际地质情况解决措施。

3.2阐述地铁盾构法施工新技术

3.2.1特殊断面盾构施工技术

特殊断面盾构可分为复圆形盾构和非圆形盾构两大类。其中复圆形盾构包括双圆盾构和三圆盾构。双圆盾构可用于一次修建双线地铁隧道、下水道、共同沟等，三圆形盾构则用于修建地铁车站。非圆形盾构包括椭圆形盾构、马蹄形盾构、矩形盾构和半圆形盾构，根据隧道使用目的可分别加以采用。特殊断面盾构施工的实例有采用三圆盾构施工技术的东京地铁环线饭田桥车站；采用双圆型盾构施工技术的东京地下铁路等工程。在进行特殊断面盾构施工时，除充分考虑断面形状特性采用特殊的盾构机械以外，还需不断掌握工程的实际走势，在掘进时需一直注意盾构机的运行情况。考虑到断面形状，管片的组装应对其分割数、组装顺序、组装精度进行周密计划，即使管片可正确组装，也需严格管理和控制盾构姿势，特别当盾构机发生偏离时，应及早使用超挖机构、修正千斤顶等进行修正。盾构的尾部和出发、到达部的洞口封闭与圆形断面相比，防水比较困难，需采取周密的措施以确保防水。

3.2.2复合盾构施工技术

不同地质有相对应的盾构机，基本上每台盾构机都不相同。不过在一些特殊地方专一设备无法完成工作。需用到能正常工作并符合这种情况的机械，比如复合盾构技术，有两个刀具为滚刀和齿刀，遇到岩石使用滚刀，软土使用齿刀两种刀具替换使用。

3.2.3球体盾构施工技术

球体盾构施工技术根据变换方法可分为纵、横连续掘进和横、横连续掘进两种（均只使用一台盾构机）。其中纵、横方向连续掘进施工是从地面开始连续沿直角方向进行竖并开挖和隧道掘进的施工方法，横、横方向连续掘进则指不需旋转竖井，在地面下朝直角方向进行连续掘进的施工方法。球体盾构在所使用的主盾构里设有内装次盾构的球体，在施工中必须慎重研究盾构自重、开挖反力、推进反力的平衡关系。尤其在采用纵、横掘进盾构进行竖井施工时，在进行方向改变的过程中，次盾构的球体需要旋转90°，此时极易发生涌水和涌砂现象，因此要充分考虑球体部的防水结构，以防止砂土及地下水流人隧道内。使用球体盾构，可以在狭窄的施工场地上直接进行地下隧道的掘进，省去了构筑竖井所需要的场地、时间，因此采用球体盾构掘进可以缩短修筑工期，是一种应用前景广阔的新型盾构施工技术。

3.2.4盾構穿越粉砂层施工技术

地质条件会极大程度上影响盾构施工实际难度，穿越淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土等土层的时候十分理想，但是因为存在粉砂层，会提高应用盾构技术的难度，因此，在实际施工的过程中需要应用一些比较特殊的方式来避免施工中出现穿越粉砂的不利现象，如出土口喷砂、土体液化等问题。所以，最关键的施工就是保证具备一定止水性、流动性的正面土体，一是在土舱内部适当添加改良剂，避免出现喷砂现象，依据螺旋出土器出土能够有效增加流动性；二是合理增加土舱压力，避免土体液化。

4、地铁盾构施工应当注意的问题

4.1盾构施工开挖前要做好地质勘探工作

在地铁轨道建设中，经常会遇到某些地质环境恶劣的情况，如断层、土层薄弱等情况，这些都会给工程的进行带来影响，因此必须实现对要挖掘的现场进行勘测，确保工程的安全和顺利。及时对盾构机进行保养，为了确保盾构施工的顺利，可利用多方向支撑液压钻机预先对要施工场地进行勘测，及时掌握有效的施工信息，以便于及时做出相应的处理方案。当盾构每天的施工进度超出20～30m，要使用地质雷达，充分掌握施工现场的地质信息，以便于接下来的施工。

4.2减少对开挖面地层的扰动

为防止地下土位置发生改变，在实际工作中须注意对挖开地层的破坏，必要时可用合适正确的支撑预防施工中出现危险。还要对一些地表的沉降和压力进行对比，调整到土仓和土压具有一定的合理性，并及时对盾构机工作的工作量数据进行记录。4.3注重纠偏和进度

地铁施工盾构法技术中主要推进的就是盾构设备，在具体的施工过程中要保证技术力量的实现，就需要相关的施工人员与技术人员在推进的过程中进行相应的纠偏工作，一般需要分片与分段进行，主要是对相关的数据与参数进行密切的检测，减少干扰因素对线路的影响。在后续的施工过程中，施工人员与技术人员需要对施工参数进行密切的监控，将最大隆起量进行一定的限定，以此来实现对地铁隧道的保护。

4.4盾构法施工中控制地面沉降

目前，大部分的隧道都是使用土压平衡式盾构方法。土压平衡式盾构主要施工原理是充分地利用最前面的全断面切削刀盘，然后将正面土体切削下来的土进入刀盘后面的密封舱内。在这个过程中，还需要做好平衡过程，从而能够降低盾构对土层的影响，防止地层发生沉降现象。因此，在进行盾构施工的时候，需要合理地选择盾构机，从而有效控制沉降现象的发生。地面沉降还受到注浆的影响，因此在盾构施工时要加强注浆方面的控制，包括注浆的速度、调和比例、注浆量等方面，将其控制在合理的范围内，从而防止发生地层变形情况。地面的沉降主要是受到内在和外在的因素影响，对于地质条件，需要进行实际的勘察，从土体性质、覆土厚度、地下水变化等方面进行判断，从而能够有效掌握上述情况，防止发生地层变形现象。

4.5盾构施工时间的控制

为保持盾构机的连续施工，需在最短的时间内进、出施工。进、出洞施工作业是盾构施工技术最大风险点，其洞门凿除后开挖面土体直接曝露出来，考虑土体自稳能力的有效性，盾构机做好充分准备后需第一时间靠上土体进行掘进，并建立起初始土仓压力。特别是外置注浆系统设备，掘进过程需密切关注其密封性